CN111599921B - 嵌套全背接触钙钛矿太阳电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌套全背接触钙钛矿太阳电池。该嵌套全电池从下到上依次包括：1)衬底；2)正电极；3)正电极上的空穴传输层；4)绝缘隔离层；5)负电极；6)负电极上的电子传输层；7)钙钛矿吸收层；8)钝化层；9)减反射保护层。其特征在于正电极和负电极均在电池背光面，两电极相互嵌套但不相连，通过绝缘材料填充等进行相互隔断；钙钛矿吸收层上面的钝化层用以减小表面缺陷及其导致的载流子复合；钝化层上面的减反射保护层同时起到减小光损失和保护钙钛矿层的作用。本发明公开的嵌套全背接触钙钛矿太阳电池可以完全避免正面电极的遮光损失和载流子传输层或透明导电衬底的寄生吸收，提高钙钛矿太阳电池的光利用率和光电转换效率。

Description

嵌套全背接触钙钛矿太阳电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳电池，特别是关于一种嵌套全背接触钙钛矿太阳电池。
技术背景
近年来，化石能源日益枯竭以及环境污染问题日趋严重，因此，太阳能等可再生能源得到迅速发展。其中，光伏发电的太阳电池以其安全可靠、无噪声、无污染排放、无枯竭危险、不受资源分布地域限制等诸多优势而受到重视。
经过多年的发展，晶体硅太阳电池的效率提升空间越来越小，因此，开发新型光伏材料和器件备受关注。2009年，首个基于有机/无机金属卤化物钙钛矿材料的太阳电池效率仅为3.8％，但仅十年时间其效率已达25.2％，而且可以采用低成本的溶液法来制备，在高效率和低成本方面都显示出巨大的潜力。当前，钙钛矿太阳电池基本上均采用电子传输层和空穴传输层位于钙钛矿吸收层两侧的三明治结构，无论光从电子传输层或从空穴传输层入射，载流子传输层或透明导电衬底存在不可避免的寄生吸收，同时迎光面的金属电极也存在遮光的问题，限制了太阳电池对光的利用率，进而阻碍太阳电池转换效率的提升。
除了提升材料的光电性能和改善界面接触外，优化器件结构也是提高光的利用率和电池性能的重要途径。目前，多晶钙钛矿中载流子扩散长度达到几个微米，而利用溶液法生长的MAPbI3单晶的载流子扩散长度超过了175μm，另外据报道基于CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿单晶光生载流子扩散长度超过569μm，而且随着技术不断进步，钙钛矿中载流子扩散长度还将进一步增长，这为钙钛矿太阳电池新型器件结构的设计和实现奠定了基础。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种嵌套全背接触钙钛矿太阳电池，将正电极/空穴传输层和负电极/电子传输层均放置在电池的背光面来构成全背接触结构，钙钛矿前表面采用钝化层降低表面缺陷及其导致的载流子复合，采用低折射率的致密薄膜或绒面结构减反膜来保护钙钛矿吸收层和减小入射光的反射。该结构的太阳电池完全避免了传统三明治结构中电子传输层或空穴传输层、和透明导电衬底的寄生吸收，以及金属栅线电极对光的遮挡，能有效提高光的利用率，从而提升钙钛矿太阳电池的转换效率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种嵌套全背接触钙钛矿太阳电池，其特征在于自下到上包括：1)衬底；2)正电极；3)正电极上的空穴传输层；4)绝缘隔离层；5)负电极；6)负电极上的电子传输层；7)钙钛矿吸收层；8)钝化层；9)减反射保护层。衬底采用玻璃、不锈钢等金属、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、纤维织物、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其衍生物等柔性或刚性衬底，具有透明或不透明特性；正电极和负电极采用Al、Au、Ag、Cu、Ti等各类金属或者良好导电性的ITO、ZnO等透明导电膜，金属纳米线氧化物混合透明电极、金属和氧化物多级结构透明电极、合金、金属电极和碳材料电极中的一种或多种，厚度在10nm～50μm；电子传输层采用二氧化钛(TiO2)、硫化锌、二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、聚苯乙烯磺酸盐(如PSSA)、富勒烯衍生物(如PCBM)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、石墨烯、氧化锌锡、金属酞菁分子材料、富勒烯等化合物及其衍生物中的一种或者多种，厚度在5nm～500nm；空穴传输层采用氧化镍(NiOx)、氧化钼(MoOx)、氧化钨(WOx)、五氧化二钒(V2O5)、硫氰化铜、硫氰酸亚铜(CuSCN)、碘化亚铜、二硫化钥、氧化钥、氧化铬、聚乙烯咔唑、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐(如PEDOT:PSS)、4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物(Poly-TPD)、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)等中的一种或者多种，厚度在5nm～500nm；钙钛矿吸收层包括多晶态或者单晶态的有机-无机杂化ABX3结构钙钛矿材料，其中A位阳离子为MA+、FA+、Cs+等烷基胺、烷基脒和碱金属元素中的一种或多种，B位阳离子为Pb2+、Sn2+、Sb2+、Ge2+、Bi3+等分布在第四、第五和第六等主族元素中的一种或多种或Ag+、Cu2+等分布在第一副族元素中的一种或多种，X位阴离子为Cl-、Br-、I-等卤素元素中的一种或多种，吸收层厚度在50nm-500μm；钝化层包括苯基三乙基碘化铵(PEAI)、乙二胺四乙酸(EDTA)、氯化胆碱、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等具有-COOH、-OH、-NH2、-SH、-CN、-SCN等末端功能团的烷烃、芳香烃、吡啶、富勒烯、石墨烯等化合物及其衍生物中的一种或多种，或Al2O3、SiNx、SiO2、a-Si:H、a-SiOx:H等无机材料的一种或多种，厚度在1nm～100nm；减反射保护层为低折射率的致密薄膜或绒面薄膜或光子晶体等，包括SiO2、SiNx、Al2O3、MgF2、具有金字塔结构或倒金子塔结构的绒面减反层、具有一维或二维或三维结构的光子晶体、PDMS等。
上述的嵌套全背接触钙钛矿太阳电池，其特征在于正电极和负电极均在电池的背面，且正、负电极通过绝缘材料填充等方式进行相互隔断；绝缘材料包括但不仅限于二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、陶瓷材料、聚苯乙烯、环氧塑料、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等绝缘材料中的一种或多种。
上述的嵌套全背接触钙钛矿太阳电池，其特征在于吸收层可以是多晶态钙钛矿或者单晶态钙钛矿，钙钛矿吸收层包括多晶态或者单晶态的有机-无机杂化ABX3结构钙钛矿材料，其中A位阳离子为MA+、FA+、Cs+等烷基胺、烷基脒和碱金属元素中的一种或多种，B位阳离子为Pb2+、Sb2+、Sn2+、Ge2+、Bi3+等分布在第四、第五和第六等主族元素中的一种或多种或Ag+、Cu2+等分布在第一副族元素中的一种或多种，X位阴离子为Cl-、Br-、I-等卤素元素中的一种或多种，吸收层厚度在50nm-500μm。
上述的嵌套全背接触钙钛矿太阳电池，其特征在于钝化层包括苯基三乙基碘化铵(PEAI)、氯化胆碱、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等具有-COOH、-SH、-OH、-CN、-NH2、-SCN等末端功能团的烷烃、芳香烃、吡啶、富勒烯、有机卤化物、石墨烯等化合物及其衍生物中的一种或多种，或Al2O3，SiNx、SiO2，a-Si:H、a-SiOx:H等无机材料的一种或多种，厚度在1nm～100nm；减反射保护层为低折射率的致密薄膜或绒面薄膜或光子晶体等，包括SiO2、Al2O3、SiNx、MgF2、具有金字塔结构或倒金子塔结构的绒面减反层、具有一维或二维或三维结构的光子晶体、PDMS等，厚度在10nm-500nm。
上述嵌套全背接触钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于电池的制备顺序依次为：1)清洗衬底；2)制备良好导电性的正电极薄膜；3)在正电极上制备空穴传输层；4)制备绝缘隔离层，形成嵌套但不相连的正、负电极；5)制备良好导电性的负电极薄膜；6)在负电极上制备电子传输层；7)制备多晶态或单晶态钙钛矿吸收层；8)制备钝化层；9)制备减反射保护层。同时，正负电极及其相对应载流子制备顺序可以对调，比如负电极/电子传输层可以位于下面，正电极/空穴传输层可以位于上面。
上述嵌套全背接触钙钛矿太阳电池制备方法，嵌套状电极的制备采用光刻法或者子母版交替沉积法或激光刻蚀法；嵌套状电极之间的绝缘隔离层采用蒸发或溅射等方法制备；利用溅射或蒸发或旋涂或电沉积法在嵌套状电极的部分电极上制备电子传输层；利用溅射或蒸发或旋涂或电沉积法在嵌套状电极的另部分电极上制备空穴传输层；采用旋涂、蒸发或化学气相沉积等方法制备多晶态钙钛矿吸收层，或者采用溶液限域法等制备单晶态钙钛矿吸收层；采用物理气相沉积、化学气相沉积或者溶液法制备钝化层；采用物理气相沉积、化学气相沉积或者溶液法制备低折射率的致密减反射保护层或具有绒面结构的减反保护层。
本发明的有益效果是：将正电极/空穴传输层和负电极/电子传输层均放置在电池的背光面来构成全背接触结构，钙钛矿前表面采用钝化层降低表面缺陷，采用低折射率的致密薄膜或具有绒面结构的功能薄膜形成对钙钛矿吸收层的保护和减小入射光的反射。该结构的太阳电池完全避免了传统三明治结构中电子传输层或空穴传输层或透明导电衬底的寄生吸收，以及金属栅线电极对光的遮挡，能有效提高光的利用率，最终提升钙钛矿太阳电池的转换效率，同时改变太阳电池整体外观，简化制备工艺并降低成本。
附图说明
图1是本发明提供的一种嵌套状金属电极的结构示意图。
图2是本发明提供的一种嵌套全背接触钙钛矿电池的结构示意图。
图3是本发明提供的一种嵌套全背接触钙钛矿电池的制备流程示意图，图例与图2相同，其中，a.清洗并准备衬底，b.制备金属薄膜和圆柱正电极，c.在圆柱电极顶端制备空穴传输层，d.制备绝缘隔离层，e.制备金属负电极，f.在负电极上制备电子传输层，g.制备钙钛矿吸收层，h.制备钝化层，i.制备减反层。
图4是基于本发明的一种变形，一种仅含有金属电极的嵌套全背接触钙钛矿电池的结构示意图。
图5是基于本发明的一种变形，一种仅含有金属电极的嵌套全背接触钙钛矿电池的结构示意图，其中金属电极与钙钛矿吸收层界面经过钝化处理。
图6是基于本发明的一种变形，一种仅含有电子或空穴传输层的嵌套全背接触钙钛矿电池的结构示意图。
图7是基于本发明的一种变形，一种仅含有电子或空穴传输层的嵌套全背接触钙钛矿电池的结构示意图。
图8是基于本发明的一种变形，一种嵌套全背接触钙钛矿电池的结构示意图，包括太阳电池结构测试图(左侧)，电极以及载流子传输层结构俯视和侧视图(右侧)。
图9是本发明提供的一种嵌套全背接触钙钛矿电池的制备流程示意图，图例与图7相同，其中，a.清洗并准备衬底，b.制备金属薄膜正电极，c.在正电极上制备空穴传输层，d.制备绝缘隔离层，e.制备金属薄膜负电极，f.在负电极上制备电子传输层，g.去除多余电子传输层/金属负电极/绝缘层，使空穴传输层裸露，形成嵌套型电极结构，h.制备钙钛矿吸收层，i.制备钝化层，j.制备减反层。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案和优势更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明所述的技术方案作进一步的详细说明，但所描述的实施例仅为本发明所有可能实施例中的一部分，并不限于此。
一种嵌套型背接触钙钛矿太阳电池制备方法，其特征在于电池的制备顺序依次为：1)清洗衬底；2)制备良好导电性的正电极薄膜；3)在正电极上制备空穴传输层；4)制备绝缘隔离层，形成嵌套但不相连的正、负电极；5)制备良好导电性的负电极薄膜；6)在负电极上制备电子传输层；7)制备多晶态或单晶态钙钛矿吸收层；8)制备钝化层；9)制备减反射保护层。同时，正负电极及其相对应载流子制备顺序可以对调，比如负电极/电子传输层可以位于下面，正电极/空穴传输层可以位于上面。
实施例1
1)采用玻璃作为衬底，并采用超声波和电子清洗液对其进行清洗，如图3a；
2)采用磁控溅射法和掩膜板制备厚度200nm的铜薄膜和高度500nm、直径1μm的铜圆柱体，如图3b；
3)采用蒸发沉积法和掩膜板在图3b中圆柱电极上制备空穴传输层，如Spiro-TPD，厚度100nm，如图3c；
4)采用热蒸发法和掩膜板在铜薄膜电极和铜圆柱体侧面制备厚度100nm的致密SiO2薄膜，如图3d；
5)采用磁控溅射法和掩膜板在绝缘层上制备厚度200nm的铜薄膜，如图3e；
6)采用热蒸发法和掩膜板在图3e中铜薄膜电极上制备电子传输层，如PCBM，厚度50nm，如图3f；
7)采用两步蒸发法制备多晶态钙钛矿吸收层，厚度500nm，如图3g；
8)采用溶液旋涂法制备PEAI钝化层，厚度10nm，如图3h；
9)采用纳米压印技术制备具有倒金字塔结构的PDMS减反保护薄膜，厚度500μm，如图3i。
10)制备出具有图2中嵌套全背接触结构的钙钛矿太阳电池。
实施例2
1)采用玻璃作为衬底，并采用超声波和电子清洗液对其进行清洗，如图3a；
2)采用热蒸发法和掩膜板制备厚度1μm的铜薄膜和高度400nm、直径400nm的铜圆柱体如图3b；
3)采用磁控溅射法和掩膜板在图3b中铜圆柱电极顶端制备空穴传输层，如NiOx，厚度80nm，如图3c；
4)采用磁控溅射法和掩膜板在铜薄膜电极和铜圆柱体侧面制备厚度100nm的致密Al2O3薄膜，如图3d；
5)采用热蒸发法和掩膜板在Al2O3绝缘层上制备厚度250nm的钛薄膜，如图3e；
6)采用磁控溅射法和掩膜板在图3e中钛电极上制备电子传输层，如TiO2，厚度50nm，如图3f；
7)采用两步溶液旋涂法制备多晶态钙钛矿吸收层，厚度500nm，如图3g；
8)采用热蒸发法制备EDTA钝化层，厚度15nm，如图3h；
9)采用电子束蒸发法制备低折射率的SiO2/MgF2致密减反射保护层，厚度100nm，如图3i。
10)制备出具有图2中嵌套全背接触结构的钙钛矿太阳电池。
实施例3
1)采用玻璃作为衬底，并采用超声波和电子清洗液对其进行清洗，如图3a；
2)采用磁控溅射法和掩膜板制备厚度100nm的金薄膜和高度200nm、直径1μm的铜圆柱体，如图3b；
3)采用化学气相沉积法和掩膜板在金薄膜电极和铜圆柱体侧面上制备厚度50nm的致密Al2O3薄膜，如图3d；
4)采用热蒸发法和掩膜板在Al2O3薄膜上制备厚度100nm的钛薄膜，如图3e；
5)采用一步溶液旋涂法制备多晶态钙钛矿吸收层，厚度700nm，如图3g；
6)采用热蒸发法制备KI钝化层，厚度15nm，如图3h；
7)采用电子束蒸发法制备低折射率的SiO2/MgF2致密减反射保护层，厚度100nm，如图3i。
8)制备出具有图4中仅有金属电极的嵌套全背接触结构的钙钛矿太阳电池。
实施例4
1)采用玻璃作为衬底，并采用超声波和电子清洗液对其进行清洗，如图3a；
2)采用热蒸发法和掩膜板制备厚度1μm的铜薄膜和高度1μm、直径400nm的铜圆柱体的，如图3b；
3)采用磁控溅射法和掩膜板在铜薄膜和铜圆柱体侧面上制备厚度100nm的致密SiO2薄膜，如图3d；
4)采用热蒸发法和掩膜板在SiO2表面制备厚度100nm的钛薄膜，如图3e；
5)采用热蒸发法制备EDTA钝化层，厚度10nm；
6)采用两步溶液旋涂法制备多晶态钙钛矿吸收层，厚度500nm，如图3g；
7)采用热蒸发法制备EDTA钝化层，厚度10nm，如图3h；
8)采用电子束蒸发法制备低折射率的SiO2/MgF2致密减反射保护层，厚度100nm，如图3i。
9)制备出具有图5中仅有金属电极的嵌套全背接触结构的钙钛矿太阳电池，其中金属电极与钙钛矿吸收层界面经过钝化处理。
实施例5
1)采用PET作为衬底，并采用超声波和电子清洗液对其进行清洗，如图3a；
2)采用磁控溅射法和掩膜板制备厚度50nm的金薄膜和高度500nm、直径100nm的铜圆柱体，如图3b；
3)采用热蒸发法和掩膜板在金薄膜和铜圆柱体侧面上制备厚度20nm的致密Al2O3薄膜，如图3d；
4)采用热蒸发法和掩膜板制备厚度80nm的钛薄膜，如图3e；
5)采用溶液法和掩膜板在图3e中钛电极上制备载流子传输层(电子或空穴传输层)，厚度100nm，如图3f；
6)采用一步溶液旋涂法制备多晶态钙钛矿吸收层，厚度1μm，如图3g；
7)采用溶液旋涂法制备PEAI钝化层，厚度15nm，如图3h；
8)采用电子束蒸发法制备低折射率的SiO2/MgF2致密减反射保护层，厚度100nm，如图3i。
9)制备出具有图6中仅有电子或空穴传输层的嵌套全背接触钙钛矿太阳电池。
实施例6
1)采用玻璃作为衬底，并采用超声波和电子清洗液对其进行清洗，如图9a；
2)采用热蒸发法制备厚度500nm的铜薄膜，如图9b；
3)采用磁控溅射法在铜薄膜电极上制备空穴传输层，如NiOx，厚度90nm，如图9c；
4)采用磁控溅射法制备厚度50nm的致密Al2O3薄膜，如图9d；
5)采用磁控溅射法在Al2O3绝缘层上制备厚度150nm的钛薄膜，如图9e；
6)采用溶液旋涂法在图9e中钛电极上制备电子传输层，如TiO2，厚度50nm，如图9f；
7)采用掩膜板和蚀刻法去除多余的电子传出层/金属电极/绝缘层，使下面空穴传输层裸露，形成嵌套型电极结构，如图9g。
8)采用两步溶液旋涂法制备多晶态钙钛矿吸收层，厚度500nm，如图9h；
9)采用溶液旋涂法制备EDTA钝化层，厚度15nm，如图9i；
10)采用溶液旋涂法制备PMMA减反射保护层，厚度100nm，如图9j。
11)制备出具有图8中嵌套全背接触结构的钙钛矿太阳电池。
实施例7
1)采用玻璃作为衬底，并采用超声波和电子清洗液对其进行清洗，如图9a；
2)采用热蒸发法制备厚度500nm的镍薄膜，如图9b；
3)采用磁控溅射法在铜薄膜电极上制备空穴传输层，如NiOx，厚度90nm，如图9c；
4)采用磁控溅射法制备厚度50nm的致密Al2O3薄膜，如图9d；
5)采用磁控溅射法在Al2O3绝缘层上制备厚度100nm的钛薄膜，如图9e；
6)采用掩膜板和蚀刻法去除多余的金属电极/绝缘层，使下面空穴传输层裸露，形成嵌套型电极结构，如图9g。
7)采用两步溶液旋涂法制备多晶态钙钛矿吸收层，厚度500nm，如图9h；
8)采用溶液旋涂法制备EDTA钝化层，厚度15nm，如图9i；
9)采用溶液旋涂法制备PMMA减反射保护层，厚度100nm，如图9j。
10)制备出类似图8中嵌套全背接触结构的钙钛矿太阳电池，但只有一种载流子传输层。
实施例8
1)采用玻璃作为衬底，并采用超声波和电子清洗液对其进行清洗，如图9a；
2)采用热蒸发法制备厚度300nm的镍薄膜，如图9b；
3)采用磁控溅射法制备厚度50nm的致密Al2O3薄膜，如图9d；
4)采用磁控溅射法在SiO2绝缘层上制备厚度100nm的钛薄膜，如图9e；
5)采用掩膜板和蚀刻法去除多余的金属电极/绝缘层，使下面镍电极层裸露，形成嵌套型电极结构，如图9g。
6)采用蒸发法制备多晶态钙钛矿吸收层，厚度500nm，如图9h；
7)采用蒸发法制备EDTA钝化层，厚度15nm，如图9i；
8)采用电子束蒸发法制备低折射率的SiO2/MgF2致密减反射保护层，厚度100nm，如图9j。
9)制备出类似图8中嵌套全背接触结构的钙钛矿太阳电池，但只有金属电极层。
综上所述，本发明提供了一种嵌套全背接触钙钛矿太阳电池及其制备方法，通过设计并实现背接触电极结构，可以完全避免钙钛矿太阳电池中载流子传输层或透明导电衬底的寄生吸收，以及迎光面金属电极遮光等不足，提高太阳电池光利用率并提高太阳电池光电转换效率，改善钙钛矿太阳电池外观。该方法简单易行，有望制备出高效钙钛矿太阳电池。
以上所述，仅为本发明优选的具体实施方式，并非对本发明保护范围的限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，对任何熟悉本技术领域的技术人员来说，其依然可以对上述实施例所描述的技术方案进行变化或替换，但是凡在本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种嵌套全背接触钙钛矿太阳电池，其特征在于自下到上包括：1)衬底；2)正电极；3)正电极上的空穴传输层；4)绝缘隔离层；5)负电极；6)负电极上的电子传输层；7)钙钛矿吸收层；8)钝化层；9)减反射保护层；
衬底采用玻璃、不锈钢金属衬底、聚酰亚胺(PI)、纤维织物、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其衍生物柔性或刚性衬底，具有透明或不透明特性；
正电极和负电极采用Au、Ag、Cu、Al、Ti金属或者良好导电性的ITO、FTO、ZnO、IZO透明导电膜、金属和氧化物多层结构透明电极、金属纳米线氧化物混合透明电极、合金和碳材料电极中的一种或多种；正电极和负电极为同一种材料或为不同材料，厚度在10nm～50μm；
正电极和负电极均在电池的背光面，两电极相互嵌套但不相连，通过绝缘材料填充方式进行相互隔断；突出的圆形电极直径在10nm～500μm；相邻突出圆形电极中心点间距在15nm～750μm；正负电极之间间隔在10nm～50μm，其间距取决于绝缘层和载流子传输层功能层的厚度；正负电极顶端的高度差在0μm～10μm且不为0μm；所述正电极的突出高度大于负电极的突出高度；
电子传输层采用氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锡(SnO2)、硫化锌、聚苯乙烯磺酸盐、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、富勒烯衍生物、石墨烯、金属酞菁分子材料、氧化锌锡、富勒烯材料中的一种或者多种，厚度在5nm～500nm；
空穴传输层采用氧化镍(NiOx)、氧化钼(MoOx)、五氧化二钒(V2Ox)、氧化钨(WOx)、硫氰酸亚铜(CuSCN)、碘化亚铜、硫氰化铜、二硫化钥、氧化钥、氧化铬、聚乙烯咔唑、2 ,3 ,5 ,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐、4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物(Poly-TPD)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)材料中的一种或者多种，厚度在5nm～500nm；
绝缘隔离层包括陶瓷材料、二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、聚苯乙烯、聚丙烯、环氧塑料、聚酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺材料中的一种或多种；
吸收层是多晶态钙钛矿或者单晶态钙钛矿，钙钛矿吸收层包括多晶态或者单晶态的有机-无机杂化ABX3结构钙钛矿材料，其中A位阳离子为MA+、Cs+、FA+烷基胺、烷基脒和碱金属元素中的一种或多种，B位阳离子为Pb2+、Ge2+、Sn2+、Sb2+、Bi3+分布在第四、第五和第六主族元素中的一种或多种或Ag+、Cu2+分布在第一副族元素中的一种或多种，X位阴离子为Cl-、Br-、I-卤素元素中的一种或多种，吸收层厚度在50nm-500μm；
钝化层包括苯基三乙基碘化铵(PEAI)、氯化胆碱、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有-COOH、-OH、-NH2、-SH、-CN、-SCN、-卤素离子末端功能团的烷烃、芳香烃、富勒烯、吡啶、石墨烯化合物及其衍生物中的一种或多种，以及Al2O3，SiO2、SiNx、a-SiOx:H、a-SiCx:H、ncSiOx:H、a-SiOxNy:H无机材料的一种或多种，厚度在1nm～100nm；
减反射保护层为低折射率的致密薄膜或绒面薄膜或光子晶体，包括SiO2、SiNx、Al2O3、nc-SiOx:H、a-SiOx:H、a-SiCx:H、a-SiOxNy:H、MgF2、具有金字塔结构或倒金子塔结构的绒面减反层、具有一维或二维或三维结构的光子晶体、PDMS，厚度在10nm-500μm。
2.根据权利要求1所述的嵌套全背接触钙钛矿太阳电池，其特征在于所述正电极和负电极中的金属电极、绝缘隔离层、电子或空穴传输层、钙钛矿吸收层、钝化层和减反保护层功能层的沉积方式包括热蒸发、蒸发/气相沉积法、喷涂、蒸发/溶液法、磁控溅射、电子束蒸发、原子层沉积、旋涂、丝网印刷、刮涂、狭缝涂布、辊涂、浸渍、喷墨打印方法。
3.一种权利要求1或2所述的嵌套全背接触钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于电池的制备顺序依次为：1)清洗衬底；2)制备良好导电性的正电极薄膜；3)在正电极上制备空穴传输层；4)制备绝缘隔离层，形成嵌套但不相连的正、负电极；5)制备良好导电性的负电极薄膜；6)在负电极上制备电子传输层；7)制备多晶态或单晶态钙钛矿吸收层；8)制备钝化层；9)制备减反射保护层。
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