CN109713129A - 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法 - Google Patents

钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109713129A
CN109713129A CN201811620661.9A CN201811620661A CN109713129A CN 109713129 A CN109713129 A CN 109713129A CN 201811620661 A CN201811620661 A CN 201811620661A CN 109713129 A CN109713129 A CN 109713129A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
photoactive
electron transfer
transparent conducting
solar components
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811620661.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109713129B (zh
Inventor
沈承焕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Utmolight Technology Co Ltd
Original Assignee
Svolt Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Svolt Energy Technology Co Ltd filed Critical Svolt Energy Technology Co Ltd
Priority to CN201811620661.9A priority Critical patent/CN109713129B/zh
Publication of CN109713129A publication Critical patent/CN109713129A/zh
Priority to KR1020217022431A priority patent/KR102577149B1/ko
Priority to US17/309,889 priority patent/US20220044878A1/en
Priority to JP2021538414A priority patent/JP7418443B2/ja
Priority to EP19903299.6A priority patent/EP3896750A4/en
Priority to PCT/CN2019/129280 priority patent/WO2020135739A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109713129B publication Critical patent/CN109713129B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/10Organic photovoltaic [PV] modules; Arrays of single organic PV cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2022Light-sensitive devices characterized by he counter electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2027Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/10Organic photovoltaic [PV] modules; Arrays of single organic PV cells
    • H10K39/12Electrical configurations of PV cells, e.g. series connections or parallel connections
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • H10K30/84Layers having high charge carrier mobility
    • H10K30/85Layers having high electron mobility, e.g. electron-transporting layers or hole-blocking layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • H10K30/84Layers having high charge carrier mobility
    • H10K30/86Layers having high hole mobility, e.g. hole-transporting layers or electron-blocking layers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)

Abstract

本发明公开了钙钛矿太阳能组件及其制备方法。该钙钛矿太阳能组件包括:基底;透明导电氧化物层,其设在基底的至少一部分表面;电子传输层,其设在透明导电氧化物层远离基底的至少一部分表面;光活性层,其设在电子传输层远离透明导电氧化物层的至少一部分表面;空穴传输层,其设在光活性层远离电子传输层的至少一部分表面;电极,其设在空穴传输层远离光活性层的至少一部分表面;以及阻挡层,其设在光活性层中且将光活性层与电极的凸出部间隔开。该钙钛矿太阳能组件通过设置阻挡层,可有效解决光活性层与电极直接接触引起的分流等问题,显著提高钙钛矿太阳能组件的性能。

Description

钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏器件领域,特别涉及一种钙钛矿太阳能组件及其制备方法。
背景技术
钙钛矿太阳能电池是目前快速发展的一类太阳能电池,具有效率高、成本低、制备简单等特点。钙钛矿太阳能电池按照结构划分为平面结构和介孔结构,主要包括透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光材料、空穴传输层、对电极等。钙钛矿材料吸光后产生光生电子和空穴,分别传到电子传输层和空穴传输层,与外电路相连形成回路,输出电能。
然而,现有的钙钛矿太阳能电池仍有待改进。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种钙钛矿太阳能组件及其制备方法。该钙钛矿太阳能组件通过设置阻挡层,可有效解决光活性层与电极直接接触引起的分流等问题,显著提高钙钛矿太阳能组件的性能。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
根据本发明的一个方面,本发明提出了一种钙钛矿太阳能组件。根据本发明的实施例,该钙钛矿太阳能组件包括:基底;透明导电氧化物层,所述透明导电氧化物层设在所述基底的至少一部分表面;电子传输层,所述电子传输层设在所述透明导电氧化物层远离所述基底的至少一部分表面;光活性层,所述光活性层设在所述电子传输层远离所述透明导电氧化物层的至少一部分表面;空穴传输层,所述空穴传输层设在所述光活性层远离所述电子传输层的至少一部分表面;电极,所述电极设在所述空穴传输层远离所述光活性层至少一部分表面;所述电极具有凸出部,所述凸出部穿过所述空穴传输层、所述光活性层和所述电子传输层与所述透明导电氧化物层相连;以及阻挡层,所述阻挡层设在所述光活性层中且将所述光活性层与所述凸出部间隔开。
相对于现有技术,本发明上述实施例的钙钛矿太阳能组件具有以下优势:
根据本发明实施例的钙钛矿太阳能组件通过在光活性层中设置阻挡层,可以利用阻挡层将光活性层与电极间隔开,避免光活性层中产生的光生电子或空穴流入金属电极,从而提高钙钛矿太阳能组件的性能。同时,利用阻挡层将光活性层与电极隔离,还可以避免激光或物理划刻过程中可能发生的化学反应对光活性层造成的降解、损坏等不利影响。另外,该阻挡层可在形成光活性层的同时形成,制备方法简单。
进一步的,所述透明导电氧化物层中形成有第一划刻区域,所述电子传输层的一部分设在所述第一划刻区域内;或者,所述透明导电氧化物层和所述电子传输层中形成有第一划刻区域,所述阻挡层的一部分设在所述第一划刻区域内。
进一步的,所述光活性层由钙钛矿形成,所述阻挡层由卤化物基材料、氧化物基材料、氮化物基材料和碳化物基材料中的至少之一形成。
进一步的,所述阻挡层的带隙大于所述光活性层的带隙。
进一步的,所述阻挡层的带隙不小于2.5eV,所述光活性层的带隙为1.5~1.8eV。
进一步的,所述钙钛矿太阳能组件进一步包括:第二划刻区域,所述第二划刻区域位于电子传输层、所述光活性层、所述空穴传输层和所述阻挡层中,所述电极的凸出部设在所述第二划刻区域内。
根据本发明的另一方面,本发明提出了一种制备上述钙钛矿太阳能组件的方法。根据本发明的实施例,该方法包括:(1)在基底上形成透明导电氧化物层,并通过划刻在所述透明导电氧化物层中形成第一划刻区域后,在所述透明导电氧化物层上形成电子传输层;(2)在所述电子传输层上形成阻挡层和光活性层;(3)在所述阻挡层和所述光活性层上形成空穴传输层;(4)在所述空穴传输层上设置电极。
根据本发明实施例的制备钙钛矿太阳能组件的方法,在形成透明导电氧化物层和电子传输层后,进一步地将阻挡层材料和光活性层材料施加在电子传输层上,并通过使阻挡层材料和/或光活性层材料发生选择性相变,得到阻挡层和光活性层。后续在阻挡层和光活性层上形成空穴传输层,并设置电极后,得到上述实施例的钙钛矿太阳能组件。该方法相对于传统的钙钛矿太阳能组件制备工艺,不需要过多地增加工序,采用该方法可以简便高效地获得上述实施例的钙钛矿太阳能组件。
进一步的,步骤(1)中,也可以在基底上依次形成透明导电氧化物层和电子传输层后,通过划刻在所述透明导电氧化物层和所述电子传输层中形成第一划刻区域。
进一步的,步骤(2)中,在所述电子传输层上同时形成阻挡层和光活性层。
进一步的,在步骤(4)之前进一步包括:通过划刻在所述电子传输层、所述空穴传输层和所述阻挡层中形成第二划刻区域,然后在所述空穴传输层上设置电极,并将所述电极的凸出部设在所述第二划刻区域内。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明一个实施例的钙钛矿太阳能组件的结构示意图;
图2是根据本发明再一个实施例的钙钛矿太阳能组件的结构示意图;
图3是根据本发明又一个实施例的钙钛矿太阳能组件的结构示意图;
图4是根据本发明又一个实施例的钙钛矿太阳能组件的结构示意图;
图5是根据本发明一个实施例的制备钙钛矿太阳能组件的方法流程示意图;
图6是根据本发明再一个实施例的制备钙钛矿太阳能组件的方法流程示意图;
图7是根据本发明一个实施例的利用挤出式涂布机涂布阻挡层材料和光活性层材料的方法示意图;
图8是根据本发明一个实施例的利用挤出式涂布机涂布阻挡层材料和光活性层材料的方法另一视角示意图;
图9是根据本发明一个实施例的形成阻挡层和光活性层的方法流程示意图;
图10是根据本发明再一个实施例的形成阻挡层和光活性层的方法流程示意图。
附图标记:
100:基底;200:透明导电氧化物层;300:电子传输层;
400:光活性层;410:光活性层材料;
500:空穴传输层;600:电极;610:凸出部;
700:阻挡层;
710:卤化物基材料;720:氧化物基材料、氮化物基材料或碳化物基材料;
810:第一划刻区域;820:第二划刻区域;830:第三划刻区域;
900:挤出式涂布机;910:第一槽口;920:第二槽口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
根据本发明的一个方面,本发明提出了一种钙钛矿太阳能组件。根据本发明的实施例,参考图1和2,该钙钛矿太阳能组件包括:基底100、透明导电氧化物层200、电子传输层300、光活性层400、空穴传输层500、电极600和阻挡层700。其中,透明导电氧化物层200设在基底100的至少一部分表面;电子传输层300设在透明导电氧化物层200远离基底100的至少一部分表面;光活性层400设在电子传输层300远离透明导电氧化物层200的至少一部分表面;空穴传输层500设在光活性层400远离电子传输层300的至少一部分表面;电极600设在空穴传输层500远离所述光活性层400至少一部分表面;电极600具有凸出部610,凸出部610穿过空穴传输层500、光活性层400和电子传输层300与透明导电氧化物层200相连;阻挡层700设在光活性层400中且将光活性层400与电极600的凸出部610间隔开。
下面进一步参考图1~4对根据本发明实施例的钙钛矿太阳能组件进行详细描述。
根据本发明的实施例,在该钙钛矿太阳能组件的制备方法中,既可以先在基底100上形成透明导电氧化物层200,然后对透明导电氧化物层200进行划刻,得到第一划刻区域(方案一);也可以先在基底100上形成透明导电氧化物层200和电子传输层300,然后对透明导电氧化物层200和电子传输层300进行划刻,得到第一划刻区域(方案二)。由此,在上述方案一中,透明导电氧化物层200中形成有第一划刻区域,进而,在透明导电氧化物层200上进一步形成电子传输层300时,电子传输层300的一部分会形成在第一划刻区域内,如图1所示。在上述方案二中,透明导电氧化物层200和电子传输层300中均形成有第一划刻区域,进而,在电子传输层上进一步形成阻挡层700时,阻挡层700的一部分会形成在第一划刻区域内,如图2所示。
根据本发明的实施例,上述光活性层400为钙钛矿层,例如可以由CH3NH3PbIx、CH3NH3PbBrx等形成钙钛矿晶型得到;上述阻挡层700由卤化物基材料、氧化物基材料、氮化物基材料和碳化物基材料中的至少之一形成。卤化物基材料例如可以为氯化物(如氯化铅)、溴化物(如溴化氰)或碘代物(如碘化铅),氧化物基材料例如可以是Al2O3、SiO2等。优选的,卤化物基材料采用溴化物或碘代物,由此,以溴化物或碘代物形成的阻挡层700可以在一定程度上对光活性层400(钙钛矿层)的边缘起到钝化作用,从而进一步提高光活性层400的稳定性。
根据本发明的实施例,阻挡层700的带隙大于光活性层400的带隙。由此,阻挡层700可以有效地阻挡光活性层400中的光生电子和空穴流入电极,从而提高太阳能组件整体的可靠性。
根据本发明的优选实施例,阻挡层700的带隙不小于2.5eV,光活性层400的带隙为1.5~1.8eV。由此,阻挡层700对光活性层400中产生的光生电子和空穴的阻挡效果更佳。
根据本发明的实施例,该钙钛矿太阳能组件还可以进一步包括:第二划刻区域,该第二划刻区域通过对电子传输层300、光活性层400、空穴传输层500和阻挡层700进行划刻得到,由此位于电子传输层300、光活性层400、空穴传输层500和阻挡层700中,电极600的凸出部610设在该第二划刻区域内。
另外,需要说明的是,本发明的钙钛矿太阳能组件对基底、透明导电氧化物层、电子传输层、空穴传输层和电极的具体种类或材料并不做特别限制,本领域技术人员可以根据常规选择得到。例如,基底可以采用玻璃基底;透明导电氧化物层可以由掺铝氧化锌(AZO)、掺硼氧化锌(BZO)、掺镓氧化锌(GZO)、掺镓铝氧化锌(GAZO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺锡氧化铟(ITO)、掺钨氧化铟(IWO)和掺钛氧化铟(ITIO)中的至少之一形成;电子传输层可以由富勒烯衍生物PCBM形成;空穴传输层可以由聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸形成(PEDOT:PSS)形成;电极可以采用金属电极(如Ag电极、Cu电极、Au电极等)、氧化物电极、碳材料电极或复合电极,由于阻挡层可以将光活性层与电极隔开,本发明的太阳能组件中对电极材料有更大的选择范围。
根据本发明的一些实施例,本发明的钙钛矿太阳能组件还可以具有封装、背板等常规结构,在此不再一一赘述。为了便于对钙钛矿太阳能组件进行封装或设置背板,可以进一步地对电极和空穴传输层进行划刻,得到第三划刻区域830,如图3和4所示。
根据本发明的另一方面,本发明提出了一种制备上述实施例的钙钛矿太阳能组件的方法。根据本发明的实施例,该方法包括:(1)在基底上形成透明导电氧化物层,并通过划刻在透明导电氧化物层中形成第一划刻区域后,在透明导电氧化物层上形成电子传输层;(2)在电子传输层上形成阻挡层和光活性层;(3)在阻挡层和光活性层上形成空穴传输层;(4)在空穴传输层上设置电极。
根据本发明实施例的制备钙钛矿太阳能组件的方法,在形成透明导电氧化物层和电子传输层后,进一步地将阻挡层材料和光活性层材料施加在电子传输层上,并通过使阻挡层材料和/或光活性层材料发生选择性相变,得到阻挡层和光活性层。后续在阻挡层和光活性层上形成空穴传输层,并设置电极后,得到上述实施例的钙钛矿太阳能组件。该方法相对于传统的钙钛矿太阳能组件制备工艺,不需要过多地增加工序,采用该方法可以简便高效地获得上述实施例的钙钛矿太阳能组件。
根据本发明的实施例,步骤(1)中,也可以在基底上依次形成透明导电氧化物层和电子传输层后,通过划刻在透明导电氧化物层和所述电子传输层中形成第一划刻区域。具体的,在该钙钛矿太阳能组件的制备方法中,既可以先在基底100上形成透明导电氧化物层200,然后对透明导电氧化物层200进行划刻,得到第一划刻区域810(如图5所示);也可以先在基底100上形成透明导电氧化物层200和电子传输层300,然后对透明导电氧化物层200和电子传输层300进行划刻,得到第一划刻区域810(如图6所示)。下面分别参考图5和6对根据本发明实施例的制备钙钛矿太阳能组件的方法进行详细描述。
参考图5,根据本发明的实施例,可以首先在基底100上形成透明导电氧化物层200,进而,通过激光或物理划刻在透明导电氧化物层200上形成第一划刻区域810后,在透明导电氧化层200上进一步形成电子传输层300,由此,电子传输层300的一部分形成在第一划刻区域810内。
参考图6,根据本发明的实施例,可以首先依次在基底100上形成透明导电氧化物层200和电子传输层300,进而,通过激光或物理划刻在透明导电氧化物层200和电子传输层300上形成第一划刻区域810。由此,在后续形成光活性层400和阻挡层700时,阻挡层700的一部分会形成在第一划刻区域810内。
需要说明的是,形成透明导电氧化物层200和电子传输层300的方法并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,例如可以利用常规的透明导电氧化物层、电子传输层材料分别配制成溶液或浆液,并通过涂覆的方法形成依次形成透明导电氧化物层200和电子传输层300,也可以通过化学气相沉积等方法。
进一步地,参考图5和6,在电子传输层300上形成光活性层400和阻挡层700。形成光活性层400和阻挡层700的方法并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。在一些实施例中,为了形成钙钛矿光活性层,可以利用常规的适于形成钙钛矿层的材料、阻挡层分别配制成溶液或浆液,并通过涂覆的方法将光活性层和阻挡层形成在电子传输层上。根据本发明的一些实施例,在涂覆钙钛矿层的材料后,通过采用适当的处理方法(例如热处理),使用于形成钙钛矿层的材料转变为钙钛矿晶体结构。
根据本发明的具体示例,参考图7和8,可以采用多槽口的挤出式涂布机900同时将光活性层材料和阻挡层材料施加到电子传输层300上。挤出式涂布机900上包括多个第一槽口910和多个第二槽口920,第一槽口910和第二槽口920依次间隔设置,且适于输出不同的材料,从而实现同时在电子传输层300上光活性层400和阻挡层700。
进一步地,参考图5和6,在光活性层400和阻挡层700上形成空穴传输层500。形成空穴传输层500的方法并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,例如可以利用常规的空穴传输层材料配制成溶液或浆液,并通过涂覆的方法形成依次形成空穴传输层500,也可以通过化学气相沉积等方法。
进一步地,参考图5和6,通过划刻在电子传输层300、空穴传输层500和阻挡层700中形成第二划刻区域820,然后在空穴传输层500上设置电极600,并将电极600的凸出部610设在第二划刻区域820内。由于本发明的太阳能组件设置了阻挡层,在该步骤中,可对阻挡层700进行划刻,而无需对光活性层400进行划刻,即可满足设置电极600的要求,从而进一步提高了太阳能组件的可靠性。
进一步地,还可以对太阳能组件进行封装或设置背板等常规加工,在此不再一一赘述。为了便于对太阳能组件进行封装或设置背板,可以进一步地对电极600和空穴传输层500进行划刻,得到第三划刻区域830,如图3和4所示。
另外,根据本发明的实施例,参考图9和10,本发明还提出一种通过“选择性相变”形成阻挡层700和光活性层400的方法。在图9和图10中,710表示卤化物基材料(例如氯化铅和/或溴化铅),720表示氧化物基材料、氮化物基材料或碳化物基材料,410表示用于形成钙钛矿光活性层的材料。其中,用于形成钙钛矿光活性层的材料可包括碘化甲胺(MAI)和卤化物。
参考图9,阻挡层700和光活性层400可以同时形成。具体的,利用如前所述的多槽口挤出式涂布机,通过不同槽口分别挤出涂布阻挡层材料和光活性层材料。根据本发明的具体示例,进而,通过对用于形成钙钛矿光活性层的材料进行热处理,可以获得钙钛矿光活性层。
参考图10,阻挡层700和光活性层400可以分步形成。具体的,当使用卤化物基材料作为阻挡层材料时,可以先在电子传输层300上涂覆一层阻挡层材料710,然后利用如前所述的多槽口挤出式涂布机间隔地在阻挡层材料710上涂覆用于形成钙钛矿光活性层的材料410,进而通过热处理,用于形成钙钛矿光活性层的材料410可以与位于其下的阻挡层710形成钙钛矿光活性层,而由于用于形成钙钛矿光活性层的材料410为间隔涂覆,未覆盖有410部分的阻挡层材料则会形成阻挡层。当使用氧化物基材料、氮化物基材料或碳化物基材料作为阻挡层材料时,可以先利用如前所述的多槽口挤出式涂布机,通过不同槽口分别挤出涂布阻挡层材料和钙钛矿光活性层材料中的卤化物,然后在阻挡层材料和卤化物材料上涂覆用于形成钙钛矿光活性层的其他材料。进而通过热处理,用于形成钙钛矿光活性层的其他材料和卤化物材料形成钙钛矿光活性层,而不会与阻挡层材料720反应,从而获得阻挡层和光活性层。
另外,用于形成钙钛矿光活性层的材料中也可以用碘化甲脒(FAI)、含Cs或Rb的MAI、含Cs或Rb的FAI来替换MAI,或是采用其他的卤化物来替换碘化铅和溴化铅。在图10所示方法中,用于形成钙钛矿光活性层的材料中还可以加入KI或HI,从而利用I来填补钙钛矿晶型可能存在的缺陷,由此可进一步提高光活性层材料的选择性相变效果,进一步提高钙钛矿太阳能组件的性能。
根据本发明的具体示例,在图9所示方法中,710为溴化铅,720为氧化铝;410为MAI、碘化铅和溴化铅的混合材料。在图10所示方法中,710为溴化铅,720为氧化铝;410为MAI、KI或HI、碘化铅和溴化铅的混合材料。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种钙钛矿太阳能组件,其特征在于,包括:
基底;
透明导电氧化物层,所述透明导电氧化物层设在所述基底的至少一部分表面;
电子传输层,所述电子传输层设在所述透明导电氧化物层远离所述基底的至少一部分表面;
光活性层,所述光活性层设在所述电子传输层远离所述透明导电氧化物层的至少一部分表面;
空穴传输层,所述空穴传输层设在所述光活性层远离所述电子传输层的至少一部分表面;
电极,所述电极设在所述空穴传输层远离所述光活性层至少一部分表面;所述电极具有凸出部,所述凸出部穿过所述空穴传输层、所述光活性层和所述电子传输层与所述透明导电氧化物层相连;以及
阻挡层,所述阻挡层设在所述光活性层中且将所述光活性层与所述凸出部间隔开。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能组件,其特征在于,所述透明导电氧化物层中形成有第一划刻区域,所述电子传输层的一部分设在所述第一划刻区域内;
或者,所述透明导电氧化物层和所述电子传输层中形成有第一划刻区域,所述阻挡层的一部分设在所述第一划刻区域内。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能组件,其特征在于,所述光活性层由钙钛矿形成,所述阻挡层由卤化物基材料、氧化物基材料、氮化物基材料和碳化物基材料中的至少之一形成。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能组件,其特征在于,所述阻挡层的带隙大于所述光活性层的带隙。
5.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能组件,其特征在于,所述阻挡层的带隙不小于2.5eV,所述光活性层的带隙为1.5~1.8eV。
6.根据权利要求1~5任一项所述的钙钛矿太阳能组件,其特征在于,进一步包括:
第二划刻区域,所述第二划刻区域位于电子传输层、所述光活性层、所述空穴传输层和所述阻挡层中,所述电极的凸出部设在所述第二划刻区域内。
7.一种制备权利要求1~6任一项所述的钙钛矿太阳能组件的方法,其特征在于,包括:
(1)在基底上形成透明导电氧化物层,并通过划刻在所述透明导电氧化物层中形成第一划刻区域后,在所述透明导电氧化物层上形成电子传输层;
(2)在所述电子传输层上形成阻挡层和光活性层;
(3)在所述阻挡层和所述光活性层上形成空穴传输层;
(4)在所述空穴传输层上设置电极。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,在基底上依次形成透明导电氧化物层和电子传输层后,通过划刻在所述透明导电氧化物层和所述电子传输层中形成第一划刻区域。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,在所述电子传输层上同时形成阻挡层和光活性层。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在步骤(4)之前进一步包括:通过划刻在所述电子传输层、所述空穴传输层和所述阻挡层中形成第二划刻区域,然后在所述空穴传输层上设置电极,并将所述电极的凸出部设在所述第二划刻区域内。
CN201811620661.9A 2018-12-28 2018-12-28 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法 Active CN109713129B (zh)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811620661.9A CN109713129B (zh) 2018-12-28 2018-12-28 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法
KR1020217022431A KR102577149B1 (ko) 2018-12-28 2019-12-27 페로브스카이트 필름 태양광 모듈 및 그 제조 방법
US17/309,889 US20220044878A1 (en) 2018-12-28 2019-12-27 Perovskite film solar module and manufacturing method therefor
JP2021538414A JP7418443B2 (ja) 2018-12-28 2019-12-27 ペロブスカイトソーラーモジュール作製方法
EP19903299.6A EP3896750A4 (en) 2018-12-28 2019-12-27 PEROVSKITE LAYER SOLAR MODULE AND METHOD FOR MAKING IT
PCT/CN2019/129280 WO2020135739A1 (zh) 2018-12-28 2019-12-27 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811620661.9A CN109713129B (zh) 2018-12-28 2018-12-28 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109713129A true CN109713129A (zh) 2019-05-03
CN109713129B CN109713129B (zh) 2021-02-26

Family

ID=66259080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811620661.9A Active CN109713129B (zh) 2018-12-28 2018-12-28 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220044878A1 (zh)
EP (1) EP3896750A4 (zh)
JP (1) JP7418443B2 (zh)
KR (1) KR102577149B1 (zh)
CN (1) CN109713129B (zh)
WO (1) WO2020135739A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020135739A1 (zh) * 2018-12-28 2020-07-02 蜂巢能源科技有限公司 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法
CN112909177A (zh) * 2021-02-23 2021-06-04 无锡极电光能科技有限公司 串联式钙钛矿电池及其制备方法和应用

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240194802A1 (en) * 2021-04-19 2024-06-13 Board Of Regents, The University Of Texas System Photoelectrodes and methods of making and use thereof
KR102632624B1 (ko) * 2022-02-25 2024-01-31 전북대학교산학협력단 전류 출력 제어가 가능한 페로브스카이트 태양 전지 모듈 및 이의 제조 방법
CN117135937B (zh) * 2023-10-27 2024-03-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 钙钛矿电池、光伏组件、光伏系统和用电装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104091889A (zh) * 2014-07-24 2014-10-08 华中科技大学 半导体钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106229327A (zh) * 2016-08-02 2016-12-14 天津工业大学 一种柔性大面积钙钛矿太阳电池组件及其制备方法
CN106887480A (zh) * 2017-04-13 2017-06-23 中节能太阳能科技(镇江)有限公司 一种多片拼接高效晶硅电池组件
CN106910827A (zh) * 2017-02-22 2017-06-30 苏州黎元新能源科技有限公司 一种钙钛矿太阳能电池模块及其制备方法
CN106910798A (zh) * 2017-04-06 2017-06-30 华中科技大学 一种无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN107210368A (zh) * 2015-05-18 2017-09-26 高丽大学校产学协力团 钙钛矿太阳能电池模块
US10002716B1 (en) * 2017-03-22 2018-06-19 National Tsing Hua University Electron transport structure and perovskite solar cell having the same
WO2018152494A1 (en) * 2017-02-17 2018-08-23 Nutech Ventures Passivation of defects in perovskite materials for improved solar cell efficiency and stability

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11354818A (ja) * 1998-06-05 1999-12-24 Matsushita Battery Industrial Co Ltd 太陽電池の製造方法
KR100366097B1 (ko) * 2000-09-29 2002-12-26 삼성에스디아이 주식회사 연속박막 형태의 보호층이 코팅된 pdp용 형광체 및 그제조방법
JP2006222384A (ja) 2005-02-14 2006-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 集積型薄膜太陽電池及びその製造方法
ES2566914T3 (es) * 2012-05-18 2016-04-18 Isis Innovation Limited Dispositivo fotovoltaico que comprende perovskitas
GB201322572D0 (en) * 2013-12-19 2014-02-05 Oxford Photovoltaics Ltd Connection of photoactive regions in an optoelectronic device
TWI550928B (zh) * 2014-06-25 2016-09-21 Atomic Energy Council Series module of organic thin film solar cell and its making method
KR101852237B1 (ko) * 2015-05-18 2018-04-25 고려대학교 산학협력단 페로브스카이트 태양 전지 모듈
CN106206950A (zh) 2015-05-25 2016-12-07 松下电器产业株式会社 太阳能电池以及太阳能电池模块
JP6646471B2 (ja) 2016-02-24 2020-02-14 積水化学工業株式会社 太陽電池モジュール及びその製造方法
NL2016708B1 (en) 2016-04-29 2017-11-16 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland A method for manufacturing interconnected solar cells and such interconnected solar cells.
TWI644448B (zh) * 2017-10-18 2018-12-11 台灣中油股份有限公司 鈣鈦礦太陽能電池模組及其製備方法
CN109713129B (zh) * 2018-12-28 2021-02-26 无锡极电光能科技有限公司 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104091889A (zh) * 2014-07-24 2014-10-08 华中科技大学 半导体钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN107210368A (zh) * 2015-05-18 2017-09-26 高丽大学校产学协力团 钙钛矿太阳能电池模块
CN106229327A (zh) * 2016-08-02 2016-12-14 天津工业大学 一种柔性大面积钙钛矿太阳电池组件及其制备方法
WO2018152494A1 (en) * 2017-02-17 2018-08-23 Nutech Ventures Passivation of defects in perovskite materials for improved solar cell efficiency and stability
CN106910827A (zh) * 2017-02-22 2017-06-30 苏州黎元新能源科技有限公司 一种钙钛矿太阳能电池模块及其制备方法
US10002716B1 (en) * 2017-03-22 2018-06-19 National Tsing Hua University Electron transport structure and perovskite solar cell having the same
CN106910798A (zh) * 2017-04-06 2017-06-30 华中科技大学 一种无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106887480A (zh) * 2017-04-13 2017-06-23 中节能太阳能科技(镇江)有限公司 一种多片拼接高效晶硅电池组件

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020135739A1 (zh) * 2018-12-28 2020-07-02 蜂巢能源科技有限公司 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法
CN112909177A (zh) * 2021-02-23 2021-06-04 无锡极电光能科技有限公司 串联式钙钛矿电池及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
EP3896750A4 (en) 2022-03-02
JP2022517551A (ja) 2022-03-09
CN109713129B (zh) 2021-02-26
EP3896750A1 (en) 2021-10-20
WO2020135739A1 (zh) 2020-07-02
KR20210100189A (ko) 2021-08-13
JP7418443B2 (ja) 2024-01-19
KR102577149B1 (ko) 2023-09-08
US20220044878A1 (en) 2022-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109713129A (zh) 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法
US20170018371A1 (en) Perovskite solar cell
Luo et al. Recent advances in carbon nanotube utilizations in perovskite solar cells
CN108155181A (zh) 叠层太阳能电池及其制造方法
CN104124295A (zh) 一种平面异质结钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106876586A (zh) 太阳能电池
JPH1097895A (ja) 電荷輸送層を有する有機エレクトロルミネセンス素子
JP7316603B2 (ja) 太陽電池
Irshad et al. Controlling phase and morphology of all-dip-coating processed HC (NH2) 2PbI3 perovskite layers from an aqueous halide-free lead precursor
EP1684362A2 (en) Process for the production of thin layers, preferably for a photovoltaic cell
CN110112295B (zh) 太阳能电池
CN110350105A (zh) 一种含二维钙钛矿钝化层的钙钛矿量子点发光二极管及其制备方法
Wang et al. Energy level and thickness control on PEDOT: PSS layer for efficient planar heterojunction perovskite cells
CN109119492A (zh) 薄膜太阳能电池及其制备方法
Soultati et al. Organic solar cells of enhanced efficiency and stability using zinc oxide: zinc tungstate nanocomposite as electron extraction layer
He et al. Integrated heterostructure of PZT/CdS containing the synergistic effect between heterojunction structure and ferroelectric polarization for photoelectrochemical applications
Cheng et al. Boosted electroluminescence of perovskite light-emitting diodes by pinhole passivation with insulating polymer
CN106935668A (zh) 包含图案化金属功能层的透明导电层堆叠及其制造方法
CN110534656A (zh) 一种纳米材料及制备方法与量子点发光二极管
US20230019802A1 (en) Solar cell
WO2022054151A1 (ja) 透明電極、透明電極の製造方法、および電子デバイス
CN110224067B (zh) 钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料及其制备方法和应用
EP3955329B1 (en) Solar cell
CN110112299A (zh) 太阳能电池
CN109860401A (zh) 一种以硫氰化亚铜作为空穴传输层的钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: No.8899 Xincheng Avenue, Jintan District, Changzhou City, Jiangsu Province

Applicant after: SVOLT Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 213200 No. 168 Huacheng Middle Road, Jintan District, Suzhou City, Jiangsu Province

Applicant before: SVOLT Energy Technology Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210126

Address after: 1098 Dacheng Road, Xishan District, Wuxi City, Jiangsu Province

Applicant after: Wuxi Jidian light energy technology Co.,Ltd.

Address before: No.8899 Xincheng Avenue, Jintan District, Changzhou City, Jiangsu Province

Applicant before: SVOLT Energy Technology Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant