【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏电池制造，特别涉及一种钝化改性反式钙钛矿太阳能电池模组的制备方法。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池技术近年来发展迅速，快速增长的功率转换效率（pce）在十年内超过26%，引发了相关领域专家的广泛关注。在钙钛矿电池中，反式钙钛矿电池比其正式结构更有潜在价值，与商业开发更兼容。在反式钙钛矿电池中，niox空穴传输层由于其成本低，易于大面积制备而受到广泛应用，但湿法处理的niox通常需要能量密集型退火，不利于大面积产业化制备。而真空处理的niox通常是亚化学计量的，因为它们在沉积室中容易发生氧化还原反应，导致增强的空穴密度和空穴迁移率，并且真空处理可以制备大面积niox薄膜，利于产业化进程。
2、然而真空法制备的niox薄膜也存在制约其应用的问题，对于大多数真空处理的niox膜，相对疏水的表面削弱了钙钛矿前驱体的粘附性，这在大面积涂布中导致钙钛矿湿膜收缩和干膜针孔的问题。常用的亲水化方法会导致niox表面出现大量高氧化态ni（ni3+和ni4+）以及化学反应性羟基（niooh和-ni（oh）2），会与钙钛矿中a位阳离子和卤素离子反应，导致钙钛矿材料分解。同时，niox薄膜无法在空气中长期储存，长期储存会导致氧化镍表层出现颗粒状物质，导致涂布钙钛矿膜层质量低。迄今为止，开发的niox表面工程大多采用界面修饰层，如小分子或昂贵的p型有机半导体来减少界面缺陷并促进能级排列，如中国专利cn111223990a，采用含碱金属卤化物钝化氧化镍强化了氧化镍与钙钛矿层之间的粘合力，减少了氧化镍表面的孔洞。同时，中国专利c
3、因此有必要改进反式钙钛矿太阳能电池模组的制造方法以避免以上问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种钝化改性反式钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，直接使用与钙钛矿吸光层的相同材料作为氧化镍空穴传输层的钝化剂，对于大面积产品的生产而言，实现钝化效果的同时，减少了原料种类，避免了引入其他钝化剂导致设备成本和原料成本的增加。
2、本专利技术通过如下技术方案实现上述目的：一种钝化改性反式钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，反式钙钛矿太阳能电池模组包括自下而上依次层叠设置的导电衬底、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层以及顶电极，所述空穴传输层材料为钝化改性后的氧化镍，步骤包括：
3、s1、衬底清洗：将导电衬底进行p1激光划线，随后将所述导电衬底的表面清洗干净，吹干备用；
4、s2、氧化镍制备：将所述导电衬底转移到pvd设备中，溅射腔抽真空，通入o2和ar2，打开溅射电源，使用掺杂的氧化镍靶材进行溅射，得到氧化镍薄膜；
5、s3、氧化镍钝化：将所述氧化镍薄膜进行等离子处理1分钟后涂布第一钙钛矿薄膜，涂布厚度为100-500nm；
6、s4、钝化层清洗：钝化后的氧化镍基底放置24小时以上，随后将第一钙钛矿薄膜通过有机溶剂清洗掉，得到空穴传输层；
7、s5、钙钛矿层制备：在所述空穴传输层的表面涂布第二钙钛矿薄膜，涂布厚度为400-600nm，去溶剂后退火处理，所述退火温度为100-150℃，退火时间为10-30min，得到所述钙钛矿吸光层；
8、s6、电子传输层制备：在所述第二钙钛矿薄膜的表面镀上电子传输层，再在制备完所述电子传输层的半电池上进行p2激光划线；
9、s7、顶电极制备：在所述电子传输层的外侧制备顶电极，所述顶电极厚度为100-300nm，再在制备完所述顶电极的电池器件上进行p3激光划线；
10、所述第一钙钛矿薄膜和第二钙钛矿薄膜材质相同并均包含fa+、ma+、cs+、sn2+、pb2+中的至少两种阳离子和i-、cl-、br-中的至少一种阴离子。
11、具体的，所述步骤s1的清洗方法是将所述导电衬底依次在去离子水、玻璃清洗剂、丙酮、乙醇中分别超声15分钟，再用等离子体处理1分钟。
12、具体的，所述步骤s2的溅镀条件为：通入的o2的流量为ar2流量的0.5-5%，溅射电源功率为3-4.5kw，niox靶材掺杂cu、mg、li、ag、k和na中的一种或两种。
13、具体的，p1激光划线的线宽为10-30nm，p2激光划线的线宽为100-400nm，且与p1激光划线轮廓之间的线间距为10-100nm，p3激光划线线宽为50-120nm，与p2激光划线轮廓之间的线间距为10-100nm。
14、具体的，所述步骤s4中清洗所述第一钙钛矿薄膜的溶剂为dmf、nmp、dmso的一种。
15、具体的，所述电子传输层包括传输层和位于所述传输层外的阻挡层，所述传输层为蒸镀制备的c60或涂布制备的pcbm，所述传输层厚度为30-60nm，所述阻挡层为蒸镀制备的bcp或ald制备的sno2，所述阻挡层厚度为10-60nm。
16、具体的，所述顶电极制备方法包括蒸镀ag、cu、au或pvd制备ito、azo、fto的一种或多种。
17、本专利技术技术方案的有益效果是：
18、1、钝化工艺简单、能耗低：第一钙钛矿薄膜能够与niox表面大量存在高氧化态ni（ni3+和ni4+）以及化学反应性羟基（-niooh和-ni（oh）2）等有害基团进行反应，实现钝化效果的同时，又不增加原料种类，也不需要复杂的双层氧化镍溅射工艺调整，二次清洗终点的控制要求较低，对于大面积模组的质量控制更有利，避免了额外的设备利用及能源浪费。
19、2、对氧化镍的钝化效果好：溅射的氧化镍存在大量对钙钛矿有害的高价ni及反应性基团，钙钛矿中的离子迁移能有效还原这类有害物质，清洗钙钛矿后直观可见氧化镍薄膜黑色的ni4+减少，薄膜的透过率提高，缺陷密度降低，同时氧化镍的电荷迁移率提高。在钝化改性后的氧化镍薄膜上二次涂布钙钛矿，晶粒尺寸更大，结晶取向更优，同时埋底界面缺陷减少，有效抑制了界面非辐射复合，提高了模组的效率和稳定性。
20、3、氧化镍与钙钛矿粘合力更强：钙钛矿在钝化前的氧化镍薄膜上铺展效果不好，往往会产生较多的肉眼可见的孔洞，需要通过复杂的表面处理，如等离子处理、紫外臭氧处理等。通过钙钛矿钝化并用有机溶剂清洗后的氧化镍薄膜表面会残留许多无害的亲水基团，无需再用复杂的表面处理，二次涂布的钙钛矿可以在氧化镍表面很好地铺展开来，且表面无明显孔洞，微观上看钙钛矿针孔也减少了。
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1.一种钝化改性反式钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，反式钙钛矿太阳能电池模组包括自下而上依次层叠设置的导电衬底、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层以及顶电极，所述空穴传输层材料为钝化改性后的氧化镍，其特征在于制备方法的步骤包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S1的清洗方法是将所述导电衬底依次在去离子水、玻璃清洗剂、丙酮、乙醇中分别超声15分钟，再用等离子体处理1分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2的溅镀条件为：通入的O2的流量为Ar2流量的0.5-5%，溅射电源功率为3-4.5kW，NiOx靶材掺杂Cu、Mg、Li、Ag、K和Na中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：P1激光划线的线宽为10-30nm，P2激光划线的线宽为100-400nm，且与一次激光划线轮廓之间的线间距为10-100nm，P3激光划线线宽为50-120nm，与P2激光划线轮廓之间的线间距为10-100nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中清洗所述第一
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电子传输层包括传输层和位于所述传输层外的阻挡层，所述传输层为蒸镀制备的C60或涂布制备的PCBM，所述阻挡层为蒸镀制备的BCP或ALD制备的SnO2，所述传输层厚度为30-60nm，所述阻挡层厚度为10-60nm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述顶电极制备方法包括蒸镀Ag、Cu、Au或PVD制备ITO、AZO、FTO的一种或多种。
...【技术特征摘要】
1.一种钝化改性反式钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，反式钙钛矿太阳能电池模组包括自下而上依次层叠设置的导电衬底、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层以及顶电极，所述空穴传输层材料为钝化改性后的氧化镍，其特征在于制备方法的步骤包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s1的清洗方法是将所述导电衬底依次在去离子水、玻璃清洗剂、丙酮、乙醇中分别超声15分钟，再用等离子体处理1分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s2的溅镀条件为：通入的o2的流量为ar2流量的0.5-5%，溅射电源功率为3-4.5kw，niox靶材掺杂cu、mg、li、ag、k和na中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：p1激光划线的线宽为10-30nm，p2激...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭豪，吴应边，于立成，杨星，周文彬，
申请(专利权)人：昆山晟成光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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