CN107546326A - 低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池中的金属电极的材料为熔点低于第一预设温度的低熔点金属。该低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池成本较低，制作工艺较简单，制作材料种类广泛，易于实现工业化生产，硬性和柔性钙钛矿太阳能电池均适用，且易于回收。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池。
背景技术
太阳能电池是一种利用半导体光电效应将光能转化为电能的器件，按照光电转换材料分为硅基、铜铟镓硒、染料敏化、有机聚合物太阳能电池等。太阳能电池的结构包括钢化玻璃、热熔胶粘剂EVA、太阳能电池片、背板、电极等几部分。其中，以具有钙钛矿结构的有机-金属卤化物等作为核心光吸收、光电转换、光生载流子输运材料的太阳能电池在近年来获得了快速的发展，最高转换效率超过了20％。太阳能电池电极的制作方法有真空蒸镀、化学镀镍、银浆印刷烧结等，由于真空蒸镀和化学镀镍存在着成本高、能耗大、批量小、不适于自动化生产等问题，厚膜集成电路的丝网印刷工艺被引入到太阳能电池的生产中，其制作过程为：首先根据电极图案制作丝网模板，然后将专用浆料透过丝网模板印刷到硅基片上，再经快速高温烧结即得到所需电极栅线，这种方法具有加工和制作成本上的优势。目前，导电银浆为常用浆料，由高纯度的银微粒、粘合剂、溶剂、助剂所组成。由于使用这种浆料在进行丝网印刷之后需要进行烧结等后处理，在制作工艺上较为复杂，而且银微粒的价格较高，因此总体上这种电极制作方法的成本偏高。
鉴于此，如何提供一种成本较低、制作工艺较简单、易于实现工业化生产的太阳能电池成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述的技术问题，本发明提供一种低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，成本较低，制作工艺较简单，制作材料种类广泛，易于实现工业化生产，硬性和柔性钙钛矿太阳能电池均适用，且易于回收。
本发明提供一种低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池中的金属电极的材料为熔点低于第一预设温度的低熔点金属。
可选地，所述第一预设温度为300℃。
可选地，所述熔点低于第一预设温度的低熔点金属，包括但不限于：镓基金属、铟基金属和/或铋基金属。
可选地，所述金属电极的厚度为10μm-1mm，所述金属电极的宽度大于10μm。
可选地，所述金属电极的形状为线状或者面状。
可选地，所述金属电极的制作方法包括：
采用丝网印刷的方法制作出电极形状的丝网模板；
采用气流喷印或者喷墨打印的方法将熔化的液态低熔点金属打印在所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池的基底上；
去除所述丝网模板，制得所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池的金属电极。
可选地，所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池为硬性钙钛矿太阳能电池，所述金属电极喷涂在所述硬性钙钛矿太阳能电池上。
可选地，所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池为柔性钙钛矿太阳能电池，所述金属电极打印在所述柔性钙钛矿太阳能电池上。
可选地，所述金属电极的材料为熔点低于第一预设温度的低熔点金属与熔点高于第二预设温度的高熔点纳米金属颗粒的混合物，其中，所述高熔点纳米金属颗粒的质量含量为0.01％-20％。
可选地，所述熔点高于第二预设温度的高熔点纳米金属颗粒，包括但不限于：铜基金属和/或银基金属。
由上述技术方案可知，本发明的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，成本较低，制作工艺较简单，制作材料种类广泛，易于实现工业化生产，硬性和柔性钙钛矿太阳能电池均适用，且易于回收。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池的外观示意图；
图2为本发明实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池为硬性钙钛矿太阳能电池时的结构示意图；
图3为本发明实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池为柔性钙钛矿太阳能电池时的结构示意图；
附图标记：
1、低熔点金属阴极；2、空穴传输层；3、钙钛矿吸收层；4、电子传输层；5、透明导电氧化物阳极；6、玻璃基底。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池中的金属电极的材料为熔点低于第一预设温度的低熔点金属。可参见图1，图1为本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池的外观示意图。
在具体应用中，所述第一预设温度为300℃。
在具体应用中，所述熔点低于第一预设温度的低熔点金属，可以包括但不限于：镓基金属、铟基金属和/或铋基金属等。
在具体应用中，所述金属电极的厚度为10μm-1mm，所述金属电极的宽度大于10μm。
在具体应用中，所述金属电极的形状为线状或者面状。
进一步地，所述金属电极的制作方法可以包括：
采用丝网印刷的方法制作出电极形状的丝网模板；
采用气流喷印或者喷墨打印的方法将熔化的液态低熔点金属打印在所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池的基底上；
去除所述丝网模板，制得所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池的金属电极。
在一具体应用中，如图2所示，所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池可以为硬性钙钛矿太阳能电池，所述金属电极(即低熔点金属阴极1)喷涂在所述硬性钙钛矿太阳能电池上。
在另一具体应用中，如图3所示，所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池可以为柔性钙钛矿太阳能电池，所述金属电极(即低熔点金属阴极1)打印在所述柔性钙钛矿太阳能电池上。
在具体应用中，所述金属电极的材料还可以为熔点低于第一预设温度的低熔点金属与熔点高于第二预设温度的高熔点纳米金属颗粒的混合物，其中，所述高熔点纳米金属颗粒的质量含量为0.01％-20％。
在具体应用中，所述第二预设温度为500℃。
在具体应用中，所述熔点高于第二预设温度的高熔点纳米金属颗粒，可以包括但不限于：铜基金属和/或银基金属等。
应说明的是，本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池除了金属电极，其他组成部分与结构与现有技术中的钙钛矿太阳能电池相同，此处不再赘述。
本实施例将采用低熔点金属作为打印墨水，通过丝网模板在任何硬性或柔性基底上打印金属图案的方法与新兴的钙钛矿太阳能电池技术结合起来，从而开创一种新的钙钛矿太阳能电池制造技术。
本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，以专用浆料(纳米银浆料)为材料的电极制造通常需要进行后处理工艺，程序较为复杂，本实施例与之相比，只需打印便可一次完成，节约了时间和成本；本实施例采用的低熔点金属电极材料，种类广泛，且材料配制简单，易于实现工业化生产；在采用室温液态金属作为打印材料时，可制作出柔性电极，适用于柔性钙钛矿太阳能电池中；本实施例所采用的电极材料易于回收。
为了更清楚，下述以一些具体的实施例对本发明进行进一步具体的说明。
实施例1
本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池为硬性钙钛矿太阳能电池，如图2所示，包括：低熔点金属阴极1、空穴传输层2、钙钛矿吸收层3、电子传输层4、透明导电氧化物阳极5、玻璃基底；其中，低熔点金属阴极1即上述金属电极，低熔点金属阴极1的材料为熔点60℃的铋铟锡合金，其制作首先采用丝网印刷的方法制作出电极形状的丝网模板，然后用气流喷印的方法将熔化的液态低熔点金属打印在电池片基底上，去除模板，即制得低熔点金属阴极1，其厚度为100μm，线宽为300μm。其余层制作方法按常规钙钛矿太阳能电池制造途径即可。此处，透明导电氧化物阳极5可由氧化铟制成，也可按图1所示低熔点金属阴极1的结构直接喷涂，同样可实现透光，达到太阳能发电目的。
本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，成本较低，制作工艺较简单，制作材料种类广泛，易于实现工业化生产，硬性和柔性钙钛矿太阳能电池均适用，且易于回收。
实施例2
本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池为柔性钙钛矿太阳能电池，如图3所示，包括：低熔点金属阴极1、空穴传输层2、钙钛矿吸收层3、电子传输层4、透明导电氧化物阳极5、玻璃基底6；其中，低熔点金属阴极1即上述金属电极，低熔点金属阴极1的材料为熔点11℃的镓铟锡合金，其制作首先采用丝网印刷的方法制作出电极形状的丝网模板，然后用气流喷印的方法将液态低熔点金属打印在电池片基底上，去除模板，即制得低熔点金属阴极1，其厚度为20μm，线宽为500μm。此处，钙钛矿太阳能电池采用溶液打印制成，加之低熔点金属特点，可实现整个电池的柔性。透明导电氧化物阳极5可按图1所示低熔点金属阴极1的结构直接喷涂，同时达到透光和柔性目的，确保太阳能柔性发电目的。
本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，成本较低，制作工艺较简单，制作材料种类广泛，易于实现工业化生产，硬性和柔性钙钛矿太阳能电池均适用，且易于回收。
实施例3
本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池为硬性钙钛矿太阳能电池，如图2所示，包括：低熔点金属阴极1、空穴传输层2、钙钛矿吸收层3、电子传输层4、透明导电氧化物阳极5、玻璃基底；其中，低熔点金属阴极1即上述金属电极，低熔点金属阴极1的材料为熔点138℃的铋锡合金，其制作首先采用丝网印刷的方法制作出电极形状的丝网模板，然后用超声雾化喷印的方法将熔化的液态低熔点金属打印在电池片基底上，去除模板，即制得低熔点金属阴极1，其厚度为100μm，线宽为300μm。
本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，成本较低，制作工艺较简单，制作材料种类广泛，易于实现工业化生产，硬性和柔性钙钛矿太阳能电池均适用，且易于回收。
实施例4
本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池为柔性钙钛矿太阳能电池，如图3所示，包括：低熔点金属阴极1、空穴传输层2、钙钛矿吸收层3、电子传输层4、透明导电氧化物阳极5、玻璃基底6；其中，低熔点金属阴极1即上述金属电极，低熔点金属阴极1的材料为熔点15.7℃的镓铟合金，其制作首先采用超声雾化喷印的方法制作出电极形状的丝网模板，然后用超声雾化喷印的方法将熔化的液态金属打印在电池片基底上，去除模板，即制得低熔点金属电极，低熔点金属电极的厚度为100μm，线宽为5mm。
本实施例的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，成本较低，制作工艺较简单，制作材料种类广泛，易于实现工业化生产，硬性和柔性钙钛矿太阳能电池均适用，且易于回收。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池中的金属电极的材料为熔点低于第一预设温度的低熔点金属。
2.根据权利要求1所述的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一预设温度为300℃。
3.根据权利要求1所述的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述熔点低于第一预设温度的低熔点金属，包括但不限于：镓基金属、铟基金属和/或铋基金属。
4.根据权利要求1所述的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属电极的厚度为10μm-1mm，所述金属电极的宽度大于10μm。
5.根据权利要求1所述的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属电极的形状为线状或者面状。
6.根据权利要求1所述的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属电极的制作方法包括：
采用丝网印刷的方法制作出电极形状的丝网模板；
采用气流喷印或者喷墨打印的方法将熔化的液态低熔点金属打印在所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池的基底上；
去除所述丝网模板，制得所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池的金属电极。
7.根据权利要求1所述的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池为硬性钙钛矿太阳能电池，所述金属电极喷涂在所述硬性钙钛矿太阳能电池上。
8.根据权利要求1所述的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池为柔性钙钛矿太阳能电池，所述金属电极打印在所述柔性钙钛矿太阳能电池上。
9.根据权利要求1所述的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属电极的材料为熔点低于第一预设温度的低熔点金属与熔点高于第二预设温度的高熔点纳米金属颗粒的混合物，其中，所述高熔点纳米金属颗粒的质量含量为0.01％-20％。
10.根据权利要求9所述的低熔点金属电极型钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述熔点高于第二预设温度的高熔点纳米金属颗粒，包括但不限于：铜基金属和/或银基金属。
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