CN106711240A - 一种半透明太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半透明太阳能电池的制备方法，其通过在龟裂模板上依次沉积薄膜太阳能电池和金属电极层，以利用龟裂模板的不规则网状龟裂缝形成网状薄膜太阳能电池和网状背电极，再通过去除龟裂模板来清除位于龟裂模板上的薄膜太阳能电池牺牲层和背电极牺牲层，从而在衬底上形成半透明太阳能电池。本发明所制备的半透明太阳能电池在能够正常透光的同时还能进行太阳能发电，非常适合用于制作光伏玻璃幕墙、智能能窗户并应用于光伏建筑一体化等智能时尚家居设计，并且，本发明的工艺简单、流程少、造价低廉容易实现大规模制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种半透明太阳能电池的制备方法，属于薄膜太阳能电池制备技术领域。
背景技术
随着化石能源的日益消耗，伴随着的是日益恶化的环境问题，太阳能作为取之不竭，用之不尽的能源在人类生活中扮演着越来越重要的角色。半透明太阳能电池，顾名思义是对光具有良好的透过性，一般来说，目前要实现太阳能电池的半透明主要有三种，一是通过改变电池的吸光材料，改变电池对光的吸收波段，传统的太阳能电池需要吸收可见光波段，电池呈现不透明状态，基于有机材料的可设计性，可以通过设计适合的光伏材料和透明导体来替换吸光材料，从而让可见光透过，然而这种方法比较难以实现，很少找到适合的材料，此法研制出的太阳能电池要么透明度不够要么光电转化效率过低。加州大学洛杉矶分校的材料工程学教授杨扬经过研究，发现了一种新的合成近红外线光敏高分子材料。此外，他还把银纳米丝薄膜作为透明的电极。杨扬和同事们根据这些发现设计出了高分子太阳能电池，可把人眼看不见的红外线转化为电流，而可见光受到的影响却很小。对于人眼来说，这一新型太阳能电池在550nm可见光下的透明度达到了66％。除此之外，研究人员还改进了透明导体的工艺，利用纳米银丝和二氧化钛纳米材料的混合物，可以把光电转化效率提升4％。由于无机太阳能电池的发展目前出现瓶颈,对电池研究大都集中于有机电池,有机物的可设计性比较强,可用于柔性衬底,制作成本较低,而当前的半透明电池的研究进展也都是基于有机太阳能电池的发展。香港理工大学(PolyU)应用物理系已成功开发了带有石墨烯电极的高效低成本半透明钙钛矿太阳能电池。这项新发明应用底部氟掺杂锡氧化物(FTO)和顶部石墨烯电极，其能量转换效率在12％左右，而常规半透明太阳能电池具有7％的效率，这将使它在未来能够得到广泛的应用。
随着光伏建筑一体化(BIPV)进程的不断推进，现代化社会中，人们对舒适的建筑环境的追求越来越高，导致建筑采暖和空调的能耗日益增长。在发达国家，建筑用能已占全国总能耗的30％-40％，对经济发展形成了一定的制约作用。因此能够将光伏产品更加有效率地集成到建筑方面是势在必行的，一来能更有效率的应用能源，又能提高生活的舒适度。虽说现在晶硅电池已经不是主流的研究方向，但是因其成熟稳定的工艺仍然占据着大片市场，薄膜太阳能电池以竞争和互补的关系开始分割太阳能市场，其成本有待降低，效率有待提高。对于太阳能电池的研究，现在仍处于瓶颈期。电池的效率的影响因素有其内因和外因，与其执着于提高电池的效率，不如在现有的基础上扩展电池的应用也是在变相的提高电池效率，即使效率偏低但如果能够大面积铺展，提高太阳光的利用率，整体的效率可以达到很高。扩展电池的应用是当下应该追求的一个重要方向。像智能窗户、光伏幕墙、光伏天棚等光伏建筑设计应用成为光伏建筑一体化的典型实际应用，成为了光伏行业的一大热点，且很有潜力做到推广为人们的生活谋求更多福利。因而半透明太阳能电池将成为光伏建筑一体化(BIPV)中的重要材料。
半透明太阳能电池的结构主要包括：(一)决定电池透光性的可透明结构；(二)能够利用太阳能进行发电的普通电池结构。由于太阳能电池的光电转换效率与可吸收光的面积有很大关系，而半透明太阳电池要求可透明结构的透光性达到一定水平，这样看似矛盾的结构要求很难在电池上获得统一。但基于太阳能电池的多功能实际应用来说，如果能在一定范围内尽可能地使光电转换效率与可透光范围达到一种相互平衡时时，就能使半透明太阳能电池发挥最大的实际应用能力。正是由于现有的能源形势以及具有上述优点和良好的应用发展前景，半透明太阳能电池近年来引起了世界各国原来越多的广泛关注。近年来，越来越多的半透明太阳能电池涌现出来，相对于其他半透明电池，例如利用光刻或腐蚀法制成的孔洞型半透明电池、弱光性半透明电池、呈岛状分布的半透明电池，基于龟裂模板法制备的半透明太阳能电池显然有较大优势：(1)该方法制备的半透明电池的结构呈网络状，在衬底上沿各个方向延伸，电池结构分布均匀；(2)龟裂模板法制备的龟裂牺牲层薄膜网格均匀性好，决定了电池样品的透光性和电池覆盖的面积；(3)牺牲层溶胶薄膜的龟裂缝隙的宽度、深度均匀以及电池膜层结构的缝隙填充性好，决定了电池的有效面积及其效率稳定性；(4)该半透明太阳能电池制作简单，成本低。所以开发具有良好透光性且有较高的真实光电转换效率等优异性能的半透明太阳能电池的制备技术是实现半透明太阳能电池实际应用的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种半透明太阳能电池的制备方法。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种半透明太阳能电池的制备方法，包括：
步骤S1、制作龟裂模板：通过在衬底(1)顶面上均匀沉积一层易于去除的溶胶薄膜，并控制所述溶胶薄膜自然龟裂，以形成位于所述衬底(1)顶面上作为牺牲层的龟裂模板(2)，且该龟裂模板(2)的不规则网状龟裂缝(2a)深入至所述衬底(1)的顶面；
步骤S2、沉积网状薄膜太阳能电池：在所述制作有龟裂模板(2)的衬底(1)的顶面上沉积厚度低于所述龟裂模板(2)厚度的薄膜太阳能电池，该薄膜太阳能电池包括相互独立的两个部分，第一部分为位于所述龟裂模板(2)的不规则网状龟裂缝(2a)中并固定在所述衬底(1)顶面上的网状薄膜太阳能电池(3)，第二部分为位于所述龟裂模板(2)顶面上的薄膜太阳能电池牺牲层(3’)；
步骤S3、沉积网状背电极：用真空镀膜设备在经过所述步骤S2处理的衬底(1)顶面上沉积金属电极层，且该金属电极层和所述薄膜太阳能电池的总厚度小于所述龟裂模板(2)的厚度，该金属电极层包括相互独立的两个部分，第一部分为位于所述龟裂模板(2)的不规则网状龟裂缝(2a)中并固定在所述网状薄膜太阳能电池(3)顶面上的网状背电极(4)，第二部分为位于所述薄膜太阳能电池牺牲层(3’)顶面上的背电极牺牲层(4’)；
步骤S4、去除龟裂模板：去除所述龟裂模板(2)及位于所述龟裂模板(2)上的薄膜太阳能电池牺牲层(3’)和背电极牺牲层(4’)，以露出所述固定在衬底(1)顶面上的网状薄膜太阳能电池(3)和网状背电极(4)，清理所述网状薄膜太阳能电池(3)和网状背电极(4)的表面，使得网状薄膜太阳能电池(3)和网状背电极(4)构成半透明太阳能电池。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤S1的具体操作步骤为：
步骤S1-1、将型号为CA600的指甲油与乙醇溶剂按1：2至1：4之间的比例混合均匀，作为龟裂液；
步骤S1‐2、将所述衬底(1)清洗干净，并用滴涂法或刮涂法将所述龟裂液沉积在所述衬底(1)的顶面上，以形成所述溶胶薄膜；
步骤S1-3、将所述沉积有溶胶薄膜的衬底(1)在无尘且温度保持在20℃至30℃的环境下放置1小时至2小时，使得所述溶胶薄膜自然龟裂，以形成所述龟裂模板(2)。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤S1中，所述衬底(1)为二氧化锡掺氟透明导电玻璃、氧化铟锡透明导电玻璃和透明塑料中的任意一种。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤S2中，所述薄膜太阳能电池为非晶硅太阳能电池，该非晶硅太阳能电池采用等离子体增强化学气相沉积法沉积在所述制作有龟裂模板(2)的衬底(1)的顶面上。
作为本发明的优选实施方式：所述非晶硅太阳能电池从下至上或从上至下由空穴传输层(p)、本征半导体层(i)和电子传输层(n)构成。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤S2中，所述薄膜太阳能电池为钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池采用湿法旋涂沉积在所述制作有龟裂模板(2)的衬底(1)的顶面上。
作为本发明的优选实施方式：所述钙钛矿太阳能电池从下至上或从上至下由空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层构成。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤S3的具体操作步骤为：以银Ag、金Au、铝Al、铜Cu、镍Ni、铬Cr和银镍合金中的任意一种金属为原料，用真空镀膜设备采用磁控溅射方式在经过所述步骤S2处理的衬底(1)顶面上沉积相应的金属层，作为所述金属电极层，其中，所述真空镀膜设备执行磁控溅射时的功率在100W至200W之间、磁控腔室内的温度在20℃至25℃之间。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤S3的具体操作步骤为：以银Ag、金Au、铝Al、铜Cu、镍Ni、铬Cr和银镍合金中的任意一种金属为原料，用真空镀膜设备采用热蒸镀方式在经过所述步骤S2处理的衬底(1)顶面上沉积相应的金属层，作为所述金属电极层，其中，所述真空镀膜设备执行热蒸镀时的蒸镀电流为100A、蒸镀电压为0.5V、蒸镀时间在20min至30min之间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过在龟裂模板上依次沉积薄膜太阳能电池和金属电极层，以利用龟裂模板的不规则网状龟裂缝形成网状薄膜太阳能电池和网状背电极，再通过去除龟裂模板来清除位于龟裂模板上的薄膜太阳能电池牺牲层和背电极牺牲层，从而在衬底上形成半透明太阳能电池。
由于构成半透明太阳能电池的网状薄膜太阳能电池和网状背电极均为网状结构，具有良好的透光性能和环境稳定性，并且，该网状结构按照太阳能电池的真实电池面积计算，其单位面积上的电池效率仍然较高，因此，本发明所制备的半透明太阳能电池在能够正常透光的同时还能进行太阳能发电，非常适合用于制作光伏玻璃幕墙、智能能窗户并应用于光伏建筑一体化(BIPV)等智能时尚家居设计。
由于本发明的龟裂模板利用龟裂产生的裂纹，为天然模板，该模板制作方便简单，且直接在模板上镀膜就能制备得到半透明太阳能电池，因此，本发明的工艺简单、流程少、造价低廉容易实现大规模制备。
由于本发明的步骤S2中在龟裂模板上沉积的薄膜太阳能电池可以为所有能通过镀膜工艺制备的薄膜太阳能电池，因此，本发明的应用范围极其广泛。特别是：基于有机材料的可设计性和钙钛矿太阳能电池的飞速发展，半透明太阳能电池的研究主要集中在有机电池方面的研究，对于无机电池的半透明研究较少，本发明同时致力于无机和有机半透明电池的发展，具有很大的创新性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明的半透明太阳能电池制备方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一中步骤S1制备的龟裂模板2放大3000倍的SEM图；
图3为本发明实施例一中步骤S1制备的龟裂模板2放大10000倍的SEM图；
图4为本发明实施例一中步骤S3制备的网状背电极4放大5000倍的SEM图；
图5为本发明实施例一中步骤S3制备的网状背电极4放大10000倍的SEM图；
图6为本发明实施例一中经过步骤S4后制成的半透明太阳能电池放大130倍的SEM图；
图7为本发明实施例一中经过步骤S4后制成的半透明太阳能电池放大1500倍的SEM图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，本发明的半透明太阳能电池的制备方法，包括：
步骤S1、制作龟裂模板：通过在衬底1顶面上均匀沉积一层易于去除的溶胶薄膜，并控制溶胶薄膜自然龟裂，以形成位于衬底1顶面上作为牺牲层的龟裂模板2，且该龟裂模板2的不规则网状龟裂缝2a深入至衬底1的顶面(参见图2和图3)，其中，衬底1为二氧化锡掺氟透明导电玻璃(即FTO)；溶胶薄膜为微晶化二氧化钛溶胶；龟裂模板2厚度优选为200～5000nm，龟裂模板2的不规则网状龟裂缝2a的宽度优选为100～10000纳米、龟裂块的直径优选为：1～100微米。
步骤S2、沉积网状薄膜太阳能电池：在制作有龟裂模板2的衬底1的顶面上沉积厚度低于龟裂模板2厚度的薄膜太阳能电池，由于龟裂模板2的厚度落差作用，该薄膜太阳能电池包括相互独立的两个部分，第一部分为位于龟裂模板2的不规则网状龟裂缝2a中并固定在衬底1顶面上的网状薄膜太阳能电池3，第二部分为位于龟裂模板2顶面上的薄膜太阳能电池牺牲层3’。其中，薄膜太阳能电池为非晶硅太阳能电池，该非晶硅太阳能电池采用等离子体增强化学气相沉积法即PECVD沉积在制作有龟裂模板2的衬底1的顶面上，非晶硅太阳能电池从下至上由空穴传输层p、本征半导体层i和电子传输层n构成。网状薄膜太阳能电池3的厚度优选为500～600nm。
具体的，上述非晶硅太阳能电池的空穴传输层p、本征半导体层i和电子传输层n沉积通过下述方法制备获得：将带有龟裂模板的衬底送进等离子增强化学气相沉积腔体，设置腔体温度为250～300℃，设置反应功率为3～7w，设置各反应层气体流量为空穴传输层p：SiH4 5sccm,H2 130sccm,B2H6 5sccm,CH4 5sccm；本征半导体层i：SiH4 5sccm,H2130sccm；电子传输层n：SiH4 5sccm,H2 130sccm,PH3 20sccm，各层反应时间依次为30s，30min,3min。
上述制备方法中，非晶硅太阳能电池的空穴传输层p、本征半导体层i和电子传输层n在沉积前腔内真空度要达到3×10-7Torr，每次移开挡板在样品上镀膜前气体需要充分匀气，时间为20min。
上述制备方法中，非晶硅太阳能电池的空穴传输层p、本征半导体层i和电子传输层n的沉积过程中，在沉积空穴传输层p和本征半导体层i之前必须对高真空度的腔体进行腔体氛围调节，即通入SiH4、H2，流量分别为5sccm,130sccm，对整个腔体进行包硅处理，时间为20min，其目的是为空穴传输层p和本征半导体层i的沉积做好充分准备。
上述制备方法中，非晶硅太阳能电池的空穴传输层p、本征半导体层i和电子传输层n的沉积过程中，在空穴传输层p沉积完成后一般需要再沉积一层缓冲层，以达到对空穴传输层p和本征半导体层i的薄膜进行修复界面的目的，且在缓冲层沉积完成后由于空穴传输层p和本征半导体层i的反应气体不同，需要用分子泵对腔体抽真空，时间为5min，以使腔体无气体残留，提高i层薄膜质量。
其中，本发明实施例一对步骤S2优选为：腔内温度为260℃，电源功率3～7w，镀膜前腔内真空度为3×10-7Torr。在已经龟裂的薄膜上面继续依次沉积p层，i层和n层薄膜，这种p-i-n的非晶硅结构薄膜进入龟裂块之间的裂缝中，在衬底上形成多个网络状p-i-n薄膜结构。获得p层，i层和n层薄膜厚度分别为6nm，360nm，20nm。
步骤S3、沉积网状背电极：用真空镀膜设备在经过步骤S2处理的衬底1顶面上沉积金属电极层，且该金属电极层和薄膜太阳能电池的总厚度小于龟裂模板2的厚度，该金属电极层包括相互独立的两个部分，第一部分为位于龟裂模板2的不规则网状龟裂缝2a中并固定在网状薄膜太阳能电池3顶面上的网状背电极4(参见图4和图5)，第二部分为位于薄膜太阳能电池牺牲层3’顶面上的背电极牺牲层4’。
步骤S3的具体操作步骤为：以银Ag为原料，用真空镀膜设备采用磁控溅射方式在经过步骤S2处理的衬底1顶面上沉积相应的金属层，作为金属电极层，其中，真空镀膜设备执行磁控溅射时的功率在100W至200W之间、磁控腔室内的温度在20℃至25℃之间，使得金属电极层的表面温度为40～60℃，金属电极层即网状背电极4的厚度在10nm至100nm之间。
本发明实施例一对步骤S3优选为：调节磁控溅射功率为150W，腔内温度为25℃，样品表面温度为45℃。由于磁控溅射样品表面有一定的温度，会使样品表面的二氧化钛膜发生二次龟裂，在已有龟裂基础上产生更小的龟裂，所以所使用的功率一般不大于200W，如果功率过大，会使样品表面温度过高，二次龟裂严重，导致二氧化钛龟裂膜局部翘起或者脱落，影响样品质量；过低(不可以低于100W)导致膜层不够致密。金属膜层一般不低于100nm，以防二次龟裂的缝隙处来不及生长足够的银线。在已经龟裂的网状薄膜太阳能电池3上面继续沉积金属银薄膜，金属银进入龟裂块之间的裂缝中，在衬底上形成多个非晶硅电池结构。
步骤S4、去除龟裂模板：去除龟裂模板2及位于龟裂模板2上的薄膜太阳能电池牺牲层3’和背电极牺牲层4’，以露出固定在衬底1顶面上的网状薄膜太阳能电池3和网状背电极4，清理网状薄膜太阳能电池3和网状背电极4的表面，使得网状薄膜太阳能电池3和网状背电极4构成半透明太阳能电池(参见图6和图7)。
本发明优选采用机械方法去除龟裂模板2及位于龟裂模板2上的薄膜太阳能电池牺牲层3’和背电极牺牲层4’，机械方法包括超声波、胶带法去除以及机械擦除等，其具体过程优选为：将在龟裂模板上沉积的半透明太阳能电池放至室温，使龟裂模板充分龟裂，采用机械擦除法去除多数模板碎片，在衬底上获得的半透明非晶硅单节电池的网状结构的宽度0.1～15μm，获得的半透明钙钛矿单节电池的网状结构的宽度0.1～15μm。
本发明的发明构思是：将牺牲层溶胶旋涂在衬底表面龟裂产生纹路细小密集的裂纹。在获得半透明非晶硅电池的等离子增强化学气相沉积系统的真空腔室内，整个样品被空穴传输层p、本征半导体层i和电子传输层n薄膜所覆盖，然后在磁控溅射条件下整个样品都被缓冲层及金属膜所覆盖，而在获得半透明钙钛矿电池的湿法旋涂过程中，样品裂纹逐渐被膜层所填充，最后在真空蒸发镀膜条件下整个样品被金属膜所覆盖，用机械方法去除龟裂模板，此时裂纹处沉积下来的p层、i层、n层薄膜和金属膜被保留下来，而裂纹之外的其他部分被空穴传输层p及金属膜和牺牲层溶胶模板一起被去除，并回收，即形成半透明非晶硅单节太阳能电池和半透明钙钛矿单节太阳能电池。
基于上海苏发明构思，本发明能够获得以下技术效果：普通的模板法主要是利用光刻技术制作网状金属导电玻璃，但本发明是利用龟裂产生的裂纹为天然模板制作太阳能电池。首先利用这种天然模板就可制作具有新外观、新结构的龟裂电池，该半透明电池透光性良好，其次，模板制作方便简单，与传统的太阳能电池制作相比，此种薄膜电池制造工艺简单，流程少，造价低廉。
实施例二
本发明实施例二与实施例一基本相同，它们的区别在于：本实施例二中，步骤S2的薄膜太阳能电池为钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池采用湿法旋涂沉积在制作有龟裂模板2的衬底1的顶面上，该钙钛矿太阳能电池从下至上由空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层构成。并且，本实施例二中，步骤S3的具体操作步骤为：以银Ag为原料，用真空镀膜设备采用热蒸镀方式在经过步骤S2处理的衬底1顶面上沉积相应的金属层，作为金属电极层，其中，真空镀膜设备执行热蒸镀时的蒸镀电流为100A、蒸镀电压为0.5V、蒸镀时间在20min至30min之间，使得金属电极层的表面温度为40～60℃，金属电极层即网状背电极4的厚度在10nm至100nm之间。
具体的，上述步骤S2的钙钛矿电池的制备工艺为：在带有龟裂模板的衬底上进行旋涂，设置各层旋涂参数为：电子传输层：转速4000r/min，时间第Ⅰ步3s、第Ⅱ步30s；钙钛矿层：3000r/min，第Ⅰ步3s、第Ⅱ步20s；空穴传输层：2000r/min，时间第Ⅰ步3s、第Ⅱ步20s。其中，TiO2在马弗炉中为程序退火，由室温(25℃)加热到500℃，加热总时间为3h。其它退火温度均为125℃，10min。
上述步骤S2的制备工艺中，钙钛矿太阳能电池膜层沉积通过下述方法制备获得：在带有龟裂模板的衬底上进行旋涂，设置各层旋涂参数为：电子传输层：第Ⅰ步(第Ⅰ步为预旋，第Ⅱ步为正式旋涂，后同)转速500r/min时间3s、第Ⅱ步转速4000r/min时间30s；钙钛矿层：第Ⅰ步转速500r/min时间3s、第Ⅱ步转速3000r/min时间20s；空穴传输层：第Ⅰ步转速500r/min时间3s、第Ⅱ步转速2000r/min时间20s。蒸镀金属背电极前腔内真空度要达到4×10‐4Pa，具体参数为：蒸镀所需膜厚80nm，电流100A，电压0.5V，时间20～30min，蒸镀太快导致膜层不均匀，质量不好，太慢则易产生热量聚集效应，使得内部其他膜层高温分解。
上述步骤S2的制备工艺中，钙钛矿太阳能电池制备过程中，当用到TiO2时，其需在马弗炉中程序退火，由室温(25℃)加热到500℃，加热总时间为3h。其它膜层退火只需在加热台上进行，温度均为125℃，10min。
上述步骤S2的制备工艺中，龟裂模板玻璃衬底在使用前需分别用洗洁精混合去离子水、去离子水、丙酮、异丙醇各超声清洗20min，再N2吹干后等离子清洗(即洗即用)。为保证膜层质量，减少空气中尘埃微粒的吸附，需加盖旋涂。
其中，本发明实施例二对步骤S2优选为：各层旋涂参数为：电子传输层：转速4000r/min，时间第Ⅰ步3s、第Ⅱ步30s；钙钛矿层：3000r/min，第Ⅰ步3s、第Ⅱ步20s；空穴传输层：2000r/min，时间第Ⅰ步3s、第Ⅱ步20s。其中，TiO2在马弗炉中为程序退火，由室温(25℃)加热到500℃，加热总时间为3h。其它退火温度均为125℃，10min。获得空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层的厚度为100nm，400nm，40nm。
本发明实施例二对步骤S3优选为：采用真空热蒸镀的方式在龟裂模板上沉积致密的银薄膜，蒸镀时电流为100A，电压0.5V，Ag0.3g，样品表面温度50℃，Ag薄膜厚度为80nm。
实施例三
本发明实施例三与实施例一或实施例二基本相同，它们的区别在于：本发明实施例三中，步骤S1的具体操作步骤为：
步骤S1-1、将型号为CA600的指甲油与乙醇溶剂按1：2至1：4之间的比例混合均匀，作为龟裂液；
步骤S1‐2、将衬底1清洗干净，并用滴涂法或刮涂法将龟裂液沉积在衬底1的顶面上，以形成溶胶薄膜；
步骤S1-3、将沉积有溶胶薄膜的衬底1在无尘且温度保持在20℃至30℃的环境下放置1小时至2小时，使得溶胶薄膜自然龟裂，以形成龟裂模板2。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。
按照本发明的发明构思，本发明的其它形式举例如下：
第一，步骤S1中，衬底1也可以采用氧化铟锡透明导电玻璃(即ITO)和透明塑料，透明塑料可以是聚对苯二甲酸丁二醇酯(即PET)、聚酰亚胺透明塑料(即PI)、聚氨酯透明塑料(即PU)等；溶胶薄膜可也采用氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化锆等氧化物和大多数树脂材料以及一些特殊物质例如鸡蛋清等制成。
第二，步骤S2中的薄膜太阳能电池还可以为有机太阳能电池以及所有可以通过沉积薄膜得到的砷化镓、碲化镉、铜铟镓硒薄膜电池等。
第三，实施例一中，非晶硅太阳能电池也可从上至下由空穴传输层p、本征半导体层i和电子传输层n构成，实施例二中，钙钛矿太阳能电池也可从上至下由空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层构成。
第四，步骤S3中，也可以金Au、铝Al、铜Cu、镍Ni、铬Cr和银镍合金中的任意一种金属为原料沉积金属电极层。
Claims (9)
1.一种半透明太阳能电池的制备方法，包括：
步骤S1、制作龟裂模板：通过在衬底(1)顶面上均匀沉积一层易于去除的溶胶薄膜，并控制所述溶胶薄膜自然龟裂，以形成位于所述衬底(1)顶面上作为牺牲层的龟裂模板(2)，且该龟裂模板(2)的不规则网状龟裂缝(2a)深入至所述衬底(1)的顶面；
步骤S2、沉积网状薄膜太阳能电池：在所述制作有龟裂模板(2)的衬底(1)的顶面上沉积厚度低于所述龟裂模板(2)厚度的薄膜太阳能电池，该薄膜太阳能电池包括相互独立的两个部分，第一部分为位于所述龟裂模板(2)的不规则网状龟裂缝(2a)中并固定在所述衬底(1)顶面上的网状薄膜太阳能电池(3)，第二部分为位于所述龟裂模板(2)顶面上的薄膜太阳能电池牺牲层(3’)；
步骤S3、沉积网状背电极：用真空镀膜设备在经过所述步骤S2处理的衬底(1)顶面上沉积金属电极层，且该金属电极层和所述薄膜太阳能电池的总厚度小于所述龟裂模板(2)的厚度，该金属电极层包括相互独立的两个部分，第一部分为位于所述龟裂模板(2)的不规则网状龟裂缝(2a)中并固定在所述网状薄膜太阳能电池(3)顶面上的网状背电极(4)，第二部分为位于所述薄膜太阳能电池牺牲层(3’)顶面上的背电极牺牲层(4’)；
步骤S4、去除龟裂模板：去除所述龟裂模板(2)及位于所述龟裂模板(2)上的薄膜太阳能电池牺牲层(3’)和背电极牺牲层(4’)，以露出所述固定在衬底(1)顶面上的网状薄膜太阳能电池(3)和网状背电极(4)，清理所述网状薄膜太阳能电池(3)和网状背电极(4)的表面，使得网状薄膜太阳能电池(3)和网状背电极(4)构成半透明太阳能电池。
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的具体操作步骤为：
步骤S1-1、将型号为CA600的指甲油与乙醇溶剂按1：2至1：4之间的比例混合均匀，作为龟裂液；
步骤S1‐2、将所述衬底(1)清洗干净，并用滴涂法或刮涂法将所述龟裂液沉积在所述衬底(1)的顶面上，以形成所述溶胶薄膜；
步骤S1-3、将所述沉积有溶胶薄膜的衬底(1)在无尘且温度保持在20℃至30℃的环境下放置1小时至2小时，使得所述溶胶薄膜自然龟裂，以形成所述龟裂模板(2)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述衬底(1)为二氧化锡掺氟透明导电玻璃、氧化铟锡透明导电玻璃和透明塑料中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述薄膜太阳能电池为非晶硅太阳能电池，该非晶硅太阳能电池采用等离子体增强化学气相沉积法沉积在所述制作有龟裂模板(2)的衬底(1)的顶面上。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述非晶硅太阳能电池从下至上或从上至下由空穴传输层(p)、本征半导体层(i)和电子传输层(n)构成。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述薄膜太阳能电池为钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池采用湿法旋涂沉积在所述制作有龟裂模板(2)的衬底(1)的顶面上。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述钙钛矿太阳能电池从下至上或从上至下由空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层构成。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3的具体操作步骤为：以银Ag、金Au、铝Al、铜Cu、镍Ni、铬Cr和银镍合金中的任意一种金属为原料，用真空镀膜设备采用磁控溅射方式在经过所述步骤S2处理的衬底(1)顶面上沉积相应的金属层，作为所述金属电极层，其中，所述真空镀膜设备执行磁控溅射时的功率在100W至200W之间、磁控腔室内的温度在20℃至25℃之间。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3的具体操作步骤为：以银Ag、金Au、铝Al、铜Cu、镍Ni、铬Cr和银镍合金中的任意一种金属为原料，用真空镀膜设备采用热蒸镀方式在经过所述步骤S2处理的衬底(1)顶面上沉积相应的金属层，作为所述金属电极层，其中，所述真空镀膜设备执行热蒸镀时的蒸镀电流为100A、蒸镀电压为0.5V、蒸镀时间在20min至30min之间。
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