钙钛矿太阳能电池及其制备方法和光伏组件与流程

本申请涉及钙钛矿太阳能电池，特别是涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法和光伏组件。

背景技术：

1、钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本等优势。然而，单结太阳能电池的光电转换效率受限于肖克利-奎伊瑟效率极限（~33%），因此，构建基于钙钛矿材料的叠层太阳能电池，突破单结光伏器件的效率极限，是促进钙钛矿光伏效率提升的有效途径。

2、钙-硅双结叠层太阳能电池包含带隙匹配的顶底电池，其中顶部宽带隙钙钛矿电池可对硅电池短波长段进行补充吸收，从而达到获取更高能量转换效率的目的。由于不同制备方法钙钛矿薄膜的生长机制不一样，尚无有效的方法可实现宽带隙钙钛矿薄膜的高质量结晶调控，难以制备高质量的钙钛矿薄膜，影响了钙钛矿太阳能电池光电转换效率的提升。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种能够有效调控钙钛矿薄膜结晶过程，从而提升钙钛矿太阳能电池光电转换效率的钙钛矿太阳能电池及其制备方法和光伏组件。

2、第一方面，本申请提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、在导电衬底上形成钙钛矿光吸收层，并将形成有所述钙钛矿光吸收层的导电衬底置于第一加热板和第二加热板之间进行限域退火，形成钙钛矿薄膜；

4、其中，所述第一加热板的温度为100℃~150℃，所述第二加热板的温度为100℃~200℃。

5、在一些实施方式中，所述第一加热板与所述第二加热板之间的间距为0.2mm~20mm。

6、在一些实施方式中，所述形成钙钛矿光吸收层的步骤包括：将包含钙钛矿材料的溶液沉积于所述导电衬底的表面；

7、可选地，所述钙钛矿材料包括pbi2、fai、fabr、csbr及facl中的一种或多种；

8、可选地，所述钙钛矿光吸收层的厚度为300nm~800nm。

9、在一些实施方式中，所述在导电衬底上形成钙钛矿光吸收层之前，还包括在所述导电衬底上形成空穴传输层或电子传输层的步骤；

10、和/或，还包括在所述钙钛矿薄膜的表面形成电子传输层或空穴传输层的步骤。

11、在一些实施方式中，所述制备方法满足以下特征中的至少一项：

12、1）所述空穴传输层的材料包括氧化镍或自组装材料；所述自组装材料包括2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、聚3-己基噻酚、[4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸、[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[4-(7h-二苯并咔唑-7-基)丁基]膦酸、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]及4,4'-环己基二[n,n-二(4-甲基苯基)苯胺中的一种或多种；

13、2）所述空穴传输层的厚度为1nm~10nm；

14、3）所述电子传输层的材料包括富勒烯及其衍生物、tio2、sno2及zno2中的一种或多种；

15、4）所述电子传输层的厚度为5nm~20nm。

16、在一些实施方式中，所述在钙钛矿薄膜的表面形成电子传输层或空穴传输层之前，还包括：在所述电子传输层或所述空穴传输层的表面形成钝化层的步骤；

17、可选地，所述钝化层的材料包括氯化苯乙胺、油胺碘酸盐、2-噻吩乙胺盐酸盐、异丁胺碘酸盐及正丁胺盐酸盐中的一种或多种；

18、可选地，所述钝化层的厚度为2nm~8nm。

19、在一些实施方式中，所述在钙钛矿薄膜的表面形成电子传输层或空穴传输层之后，还包括：在所述电子传输层或所述空穴传输层的表面依次形成缓冲层和电极层的步骤。

20、在一些实施方式中，所述制备方法满足以下特征中的至少一项：

21、1）所述缓冲层的材料包括2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉、moo3或sno2；

22、2）所述电极层的材料包括金属或导电玻璃；

23、3）所述缓冲层的厚度为2nm~15nm；

24、4）所述电极层的厚度为100nm~200nm。

25、第二方面，本申请提供一种如第一方面所述的制备方法制得的钙钛矿太阳能电池。

26、第三方面，本申请提供一种光伏组件，包括第二方面所述的钙钛矿太阳能电池。

27、本申请提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法，采用双加热板对钙钛矿光吸收层的上下表面进行同步的限域退火，并且通过调控第一加热板和第二加热板的加热温度，实现了对钙钛矿光吸收层成膜结晶过程的调节，优化了钙钛矿成膜过程的晶体生长取向，提升了钙钛矿太阳能电池的开路电压、填充因子以及光电转换效率。

28、而且本申请提供的制备方法具有广泛的适用性，通过调控第一加热板和第二加热板的尺寸即可适用于制备不同面积大小的钙钛矿太阳能电池，即本申请提供的制备方法具有普适性。而且制得的钙钛矿太阳能电池的重复性较好，可适用于单结钙钛矿太阳能电池或叠层电池的大面积和商业化制备。

技术特征：

1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一加热板与所述第二加热板之间的间距为0.2mm~20mm。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述形成钙钛矿光吸收层的步骤包括：将包含钙钛矿材料的溶液沉积于所述导电衬底的表面；

4.如权利要求1~3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述在导电衬底上形成钙钛矿光吸收层之前，还包括在所述导电衬底上形成空穴传输层或电子传输层的步骤；

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，满足以下特征中的至少一项：

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述在钙钛矿薄膜的表面形成电子传输层或空穴传输层之前，还包括：在所述电子传输层或所述空穴传输层的表面形成钝化层的步骤；

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述在钙钛矿薄膜的表面形成电子传输层或空穴传输层之后，还包括：在所述电子传输层或所述空穴传输层的表面依次形成缓冲层和电极层的步骤。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，满足以下特征中的至少一项：

9.一种如权利要求1~8任一项所述的制备方法制得的钙钛矿太阳能电池。

10.一种光伏组件，其特征在于，包括权利要求9所述的钙钛矿太阳能电池。

技术总结
本申请涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，特别是涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法和光伏组件。钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：在导电衬底上形成钙钛矿光吸收层，并将形成有钙钛矿光吸收层的导电衬底置于第一加热板和第二加热板之间进行限域退火，形成钙钛矿薄膜；其中，第一加热板的温度为100℃~150℃，第二加热板的温度为100℃~200℃。本申请提供的制备方法能够有效调控钙钛矿薄膜结晶过程，从而提升了制得的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

技术研发人员：王殿曦,贺锐,徐晨鑫,时宇,张学玲
受保护的技术使用者：天合光能股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18