CN112086562A - 半透明钙钛矿太阳能电池、组件及制备方法 - Google Patents

半透明钙钛矿太阳能电池、组件及制备方法 Download PDF

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CN112086562A CN201910507202.8A CN201910507202A CN112086562A CN 112086562 A CN112086562 A CN 112086562A CN 201910507202 A CN201910507202 A CN 201910507202A CN 112086562 A CN112086562 A CN 112086562A
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Abstract

本申请公开了一种半透明钙钛矿太阳能电池、组件及制备方法。该半透明钙钛矿太阳能电池，包括：设置于衬底上的底电极，底部电荷传输层，钙钛矿光活性层，顶部电荷传输层和顶电极，顶部电荷传输层包括第一电荷传输层和第二电荷传输层；其中，若顶部电荷传输层为电子传输层时，第一电荷传输层的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、ZnO、CdS中的任意一种，第二电荷传输层的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、ZnO、CdS中的任意一种，并且不同于第一电荷传输层的材料。该半透明钙钛矿太阳能电池的性能得到提升。

Description

半透明钙钛矿太阳能电池、组件及制备方法
技术领域
本申请涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，尤其涉及一种半透明钛矿太阳能电池、组件及制备方法。
背景技术
随着“能源危机”不断加剧，太阳能以其清洁无污染、不受地域限制、低成本等优点脱颖而出，受到世界各国的青睐。钙钛矿太阳能电池自2009年第一次报道以来，能量转换效率不断提升，由最初的3.8％提升到24.2％，超过了市面上商业使用的单晶硅太阳能电池的光电转化效率(约16％左右)。钙钛矿材料具有优异的光电子性质，以及钙钛矿太阳能电池具有高的光电转换效率和低成本制备的特性，为这一光伏技术的量产化和商业化提供了基本保证。值得一提的是半透明太阳能电池，具有巨大的应用前景，这类电池可以赋予太阳能电池具有更广阔的应用空间，比如作为可发电的窗户、顶棚或者玻璃幕墙应用于光伏建筑一体化(BIPVs)，数码电子产品(如笔记本电脑) 等领域。它既可透光又能够发电，充分合理地利用了光能。
通常半透明钙钛矿太阳能电池的光电转换效率比较低，这不利于商业化和市场应用。因此，需要一种半透明钛矿太阳能电池、组件及制备方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种半透明钛矿太阳能电池、组件及制备方法，提升了半透明钙钛矿太阳能电池的性能。
本申请公开了一种半透明钙钛矿太阳能电池，包括：设置于衬底上的底电极，底部电荷传输层，钙钛矿光活性层，顶部电荷传输层和顶电极，所述顶部电荷传输层包括顺次叠置的第一电荷传输层和第二电荷传输层；其中，若所述顶部电荷传输层为电子传输层时，所述第一电荷传输层的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、ZnO、CdS中的任意一种，所述第二电荷传输层的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、ZnO、CdS中的任意一种，并且不同于所述第一电荷传输层的材料；或者，若所述顶部电荷传输层为空穴传输层时，所述第一电荷传输层的材料至少包括Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB、PEDOT:PSS、 P3HT、PTAA、NiOX、CuO、CuSCN、DM、MnS中的任意一种，所述第二电荷传输层的材料至少包括Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB、PEDOT:PSS、P3HT、PTAA、NiOX、CuO、CuSCN、DM、MnS中的任意一种，并且不同于所述第一电荷传输层的材料。
另外，本申请还公开了一种半透明钙钛矿太阳能电池组件，包括上述所述的半透明钙钛矿太阳能电池。
此外，本申请还公开了一种半透明钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：在钙钛矿光活性层上制备第一电荷传输层，其中，若所述顶部电荷传输层为电子传输层时，所述第一电荷传输层的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、 ZnO、CdS中的任意一种，或者，若所述顶部电荷传输层为空穴传输层时，所述第一电荷传输层的材料至少包括Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB、PEDOT:PSS、 P3HT、PTAA、NiOX、CuO、CuSCN、DM、MnS中的任意一种；在所述第一电荷传输层上制备第二电荷传输层，其中，若所述顶部电荷传输层为电子传输层时，所述第二电荷传输层的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、ZnO、 CdS中的任意一种，并且不同于所述第一电荷传输层的材料；或者，若所述顶部电荷传输层为空穴传输层时，所述第二电荷传输层的材料至少包括 Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB、PEDOT:PSS、P3HT、PTAA、NiOX、CuO、CuSCN、DM、MnS中的任意一种，并且不同于所述第一电荷传输层的材料。
本申请公开的半透明钙钛矿太阳能电池在顶部电荷传输层设置上述公开材料的第一电荷传输层和第二电荷传输层，在实现钙钛矿太阳能电池半透明的情况下，可以使能级更加匹配，增强了顶部电荷传输层的电荷传输能力，提升了半透明钙钛矿太阳能电池的性能。另外双层结构的顶部电荷传输层还可以抑制钙钛矿层中离子的扩散，提高半透明钙钛矿太阳能电池的稳定性。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请提供半透明钙钛矿太阳能电池的一个优选实施例的示意图；
图2为本申请提供半透明钙钛矿太阳能电池的制备方法的一个优选实施例的流程图；
图3为本申请提供半透明钙钛矿太阳能电池的制备方法的另一个优选实施例的流程图；
图4为采用本申请提供半透明钙钛矿太阳能电池制成的组件一个优选实施例的示意图；
图5为制备图4所示组件的制备方法中制备第一划线P1的示意图；
图6为制备图4所示组件的制备方法中制备第二划线P2的示意图；
图7为图2所示电池制备方法中实施例1-4及对比例1的电压电流关系比对图；
图8为图2所示电池制备方法中实施例5-8及对比例2的电压电流关系比对图；
图9为图5所示组件的制备方法中实施例9-12及对比例3的电压电流关系比对图；
图10为图5所示组件的制备方法中实施例13-16及对比例4的电压电流关系比对图。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请公开的半透明钙钛矿太阳能电池在保证电池半透明的条件下提升了电池的性能，下面将详细地描述该半透明钙钛矿太阳能电池及其各个部分。
如图1所示，本申请提供的一种半透明钙钛矿太阳能电池，包括：设置于衬底10上的底电极20，底部电荷传输层30，钙钛矿光活性层40，顶部电荷传输层和顶电极70，顶部电荷传输层包括第一电荷传输层50和第二电荷传输层60。顶部电荷传输层和钙钛矿光活性层40之间，以及第一电荷传输层 50和第二电荷传输层60之间可以设置其它功能层，均属于本申请的保护范围。
其中，若顶部电荷传输层为电子传输层时，第一电荷传输层50的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、ZnO、CdS中的任意一种，第二电荷传输层60 的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、ZnO、CdS中的任意一种，并且不同于第一电荷传输层50的材料。第一电荷传输层50和第二电荷传输层60的材料可以是上述材料中的一种并且不相同，也可以是两种材料以上的混合，并且不相同。第一电荷传输层50和第二电荷传输层60若均为混合的复合层，则两者之间的材料需要均不相同。
或者，若顶部电荷传输层为空穴传输层时，第一电荷传输层50的材料至少包括2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴Spiro-OMeTAD、 2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴Spiro-TTB、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS、聚-3己基噻吩P3HT、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺PTAA、氧化镍NiOX、氧化铜CuO、硫氰酸亚铜CuSCN、实验室合成的材料DM、硫化锰MnS中的任意一种，第二电荷传输层60的材料至少包括Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB、PEDOT:PSS、P3HT、PTAA、NiOX、CuO、CuSCN、DM、MnS中的任意一种，并且不同于第一电荷传输层50的材料。第一电荷传输层50和第二电荷传输层60的材料可以是上述材料中的一种，并且不相同，也可以是两种上述材料以上的混合，并且不相同。
实验室合成的材料DM的化学结构式为：
Figure BDA0002092213730000051
衬底10和底电极20可以是沉积有透明导电薄膜FTO、ITO、IZO、AZO 等的刚性衬底，比如玻璃或者柔性衬底PET、PEN等。
底部电荷传输层30和顶部电荷传输层均为电荷传输层。如果该半透明钙钛矿太阳能电池是正式电池，则底部电荷传输层30为电子传输层，顶部电荷传输层为空穴传输层。如果该半透明钙钛矿太阳能电池是反式电池，则底部电荷传输层30为空穴传输层，顶部电荷传输层为电子传输层。为了提高该电池的透明度，底部电荷传输层30的材料可以选用上述提到的作为电子传输层和空穴传输层的材料。
钙钛矿光活性层40，该钙钛矿光活性层的材料结构式为ABX3，作为半透明钙钛矿太阳能电池，A是有机阳离子，可以选自CH3NH3 +，NH2CHNH2 +、 Cs+等；B为Pb2+、Sn2+；X为I，Br，Cl等卤素离子或者杂化的卤素离子，卤素离子是指I，Br，Cl的相互组合，通常都会有I。可以采用一步法旋涂，两步法旋涂，也可采用真空蒸镀或者低温刮涂的方法制备。作为半透明钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层的厚度为100nm-300nm为宜。
顶部电荷传输层为双层结构的复合电荷传输层，如该半透明钙钛矿太阳能电池是正式电池，则顶部电荷传输层采用以下任意两种不相同的电荷传输层的材料作为第一电荷传输层50和第二电荷传输层60。如该半透明钙钛矿太阳能是反式电池，则顶部电荷传输层采用以下任意两种不相同的空穴传输层的材料作为第一电荷传输层50和第二电荷传输层60。作为优选地，为了提高该半透明钙钛矿太阳能电池的透光性，顶部电荷传输层的总厚度为30nm-80 nm为宜，第一电荷传输层和第二电荷传输层的制备可以采用低温旋涂的方法，也可以是ALD沉积或者真空蒸镀的方法制备。作为优选地，第一电荷传输层 50的厚度为15nm-40nm，第二电荷传输层60的厚度为15nm-40nm。
顶电极70可以选用透明电极，来提高该半透明钙钛矿太阳能电池的透光性。顶电极70可以是真空蒸镀超薄的金、银、钼、铝等金属，石墨烯，或者使用金属纳米线，如铜纳米线和银纳米线，也可以采用溅射FTO、ITO、IZO、 AZO。
本申请公开的半透明钙钛矿太阳能电池采用双层结构的顶部电荷传输层，可以使能级更加匹配，从而增强了顶部电荷传输层的电荷传输能力和提升了该半透明钙钛矿太阳能电池的性能。采用该半透明钙钛矿太阳能电池可以制成大面积柔性半透明太阳能电池组件，透光性＞20％，电池性能得到极大提升，可以适用于汽车的挡风玻璃、汽车天窗等曲面、大面积的区域，也可以适用于写字楼具有特别造型的玻璃幕墙等。
如图2所示，本申请还公开了一种半透明钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：步骤S100：在钙钛矿光活性层40上制备第一电荷传输层50，其中，若顶部电荷传输层为电子传输层时，第一电荷传输层50的材料至少包括氧化钛TiO2、氧化锡SnO2、富勒烯衍生物PCBM、氧化锌ZnO、硫化镉CdS中的任意一种，或者，若顶部电荷传输层为空穴传输层时，第一电荷传输层50的材料至少包括Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB、PEDOT:PSS、P3HT、PTAA、NiOX、 CuO、CuSCN、DM、MnS中的任意一种；以及，
步骤S100：在第一电荷传输层50上制备第二电荷传输层60，其中，若顶部电荷传输层为电子传输层时，第二电荷传输层60的材料至少包括TiO2、 SnO2、PCBM、ZnO、CdS中的任意一种，并且不同于第一电荷传输层50的材料；或者，若顶部电荷传输层为空穴传输层时，第二电荷传输层60的材料至少包括Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB、PEDOT:PSS、P3HT、PTAA、NiOX、CuO、CuSCN、DM、MnS中的任意一种，并且不同于第一电荷传输层50的材料。第一电荷传输层50和第二电荷传输层60的材料可以选用上述材料中一种，也可以选用上述材料中的两种以上进行混合，只要互不相同即可。
上述材料在制备为第一电荷传输层50和第二电荷传输层60时，可以采用简单的低温旋涂工艺制备，制备工艺简单，极大地提升了半透明钙钛矿太阳能电池地生产效率。
另外，如图3所示，本申请提供的半透明钙钛矿太阳能电池的制备方法，步骤S200：在第一电荷传输层50上制备第二电荷传输层60之后，还包括：步骤S300：在第二电荷传输层60上沉积ITO层。ITO层可以采用低功率溅射的方法制备，可以很好地与钙钛矿功能层接触，将载流子导出，同时透光性也很好。需要说明的是钙钛矿功能层包括底部电荷传输层，钙钛矿光活性层和顶部电荷传输层。另外，该ITO层可以用IZO、AZO等替代。低功率磁控溅射可以使用直流电源、交流电源或者射频电源等。
进一步地，如图3所示，本申请公开的半透明钙钛矿太阳能电池，在步骤S100：钙钛矿光活性层40上制备第一电荷传输层50之前，还包括：步骤 S400：在带有底电极20的衬底10上制备底部电荷传输层30；步骤S500：在底部电荷传输层30上制备钙钛矿光活性层40。钙钛矿光活性层40，该钙钛矿光活性层的材料结构式为ABX3，作为半透明钙钛矿太阳能电池，A是有机阳离子，可以选自CH3NH3 +，NH2CHNH2 +、Cs+等；B为Pb2+、Sn2+；X为I， Br，Cl等卤素离子或者杂化的卤素离子，可以采用一步法旋涂，两步法旋涂，也可采用真空蒸镀的方法制备。该钙钛矿光活性层，可以掺杂碱金属元素K， Rb，Cs，以提高半透明钙钛矿太阳能电池的性能。另外若制备钙钛矿功能层时，可以采用低温刮涂，节省原材料，并且节约成本。
实施例1选取反式结构中顶部电荷传输层的材料分别为PCBM和TiOx
1.以厚度为2mm的玻璃/ITO作为基底/阴极，对其表面进行紫外/臭氧处理，然后在FTO上旋涂PTAA溶液：PTAA溶解于氯苯中，浓度为5mg/ml，旋涂转速为5000转每分钟。旋涂完毕，即制得约50nm厚的空穴传输层；
2.将碘化铅以600mg/ml的浓度溶于DMF/DMSO以4:1比例混合的溶剂中，充分加热搅拌溶解后碘化铅溶液经过口径为0.45微米的聚四氟乙烯滤膜过滤，再以2000转每分钟的转速旋涂在步骤S1中的空穴传输层上，并在80℃下加热1min，获得厚度约为150nm的碘化铅层；
3.在碘化铅层上继续旋涂FAI/MABr/MACl混合溶液：该混合溶液中FAI、 MABr、MACl在IPA溶剂中的浓度分别为80、10、10mg/ml，旋涂转速为2000 转每分钟。旋涂完毕在120℃下加热60min，获得厚度约为200nm的钙钛矿光活性层；
4.将20mg的PCBM溶于1mL的氯苯中，不断搅拌溶解，配置成PCBM 溶液；取50uL的PCBM溶液滴到钙钛矿光活性层上，在2500rpm转速下旋涂30s，旋涂完毕。接着旋涂TiOx层。将70uL的乙酰丙酮钛酸异丙酯溶液混合900uL的甲醇和50uL的浓盐酸溶液，不断搅拌溶解，配置成TiOx溶液。取60uL的TiOx溶液，设定旋涂转速5000rpm，旋涂时间30s，旋涂完毕后150℃下退火20min，即制得具有两层结构的顶部电荷传输层；
5.在顶部电荷传输层的顶层，采用直流电源磁控溅射的方式，制备透明电极ITO层。磁控溅射采用2kw的功率，2sccm的氧气流量，140sccm的氩气流量的工艺参数进行沉积20nm，之后采用4.5kw的功率，5sccm的氧气流量， 140sccm的氩气流量的工艺参数进行沉积70nm，总厚度90nm。
实施例2选取反式结构中顶部电荷传输层的材料分别为TiOx和SnO2
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例1中的相同，可以参见实施例1中的描述。
4.将200uL的SnO2原液用两倍体积的无水乙醇稀释，得到SnO2溶液。取 60uL的SnO2溶液，设定旋涂转速4000rpm，旋涂时间30s，旋涂完毕后150℃下退火20min；将70uL的乙酰丙酮钛酸异丙酯溶液液混合900uL的甲醇和 50uL的浓盐酸溶液，不断搅拌溶解，配置成TiOx溶液。取60uL的TiOx溶液，设定旋涂转速5000rpm，旋涂时间30s，旋涂完毕后150℃下退火20min，即制得具有两层结构的顶部电荷传输层。
实施例3选取反式结构中顶部电荷传输层的材料分别为PCBM和CdS
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例1中的相同，可以参见实施例1中的描述。
4.在真空蒸镀设备中，蒸镀20nm的PCBM层，接着用磁控溅射设备，溅射20nm的CdS，即制得具有两层结构的顶部电荷传输层。
实施例4选取反式结构中顶部电荷传输层的材料分别为TiO2和ZnO
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例1中的相同，可以参见实施例1中的描述。
4.将乙酸锌溶于异丙醇和乙醇胺中，搅拌溶解得到ZnO溶液。取60uL的 ZnO溶液，设定旋涂转速3000rpm，旋涂时间30s，旋涂完毕后180℃下退火 20min；将70uL的乙酰丙酮钛酸异丙酯溶液液混合900uL的甲醇和50uL 的浓盐酸溶液，不断搅拌溶解，配置成TiOx溶液。取60uL的TiOx溶液，设定旋涂转速5000rpm，旋涂时间30s，旋涂完毕后150℃下退火20min，即制得具有两层结构的顶部电荷传输层。
对比例1
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例1中的相同，可以参见实施例1中的描述。
4.将20mg的PCBM溶于1mL的氯苯中，不断搅拌溶解，配置成PCBM 溶液；取50uL的PCBM溶液滴到钙钛矿光活性层上，在2500rpm转速下旋涂30s，即制得电子传输层；接着，将0.5mg的BCP溶于1mL乙醇中，不断搅拌溶解，配置成BCP溶液；取50uL的BCP溶液滴到PCBM层上，在4000 rpm转速下旋涂30s，即制得阴极缓冲层。
上述实施例1-4以及对比例1的电流电压关系曲线图参见图7以及表1
表1
实施例 Voc(V) Jsc(mA/cm2) FF％ PCE％
实施例1 1.122 15.62 75.34 13.14
实施例2 1.120 15.01 75.53 12.61
实施例3 1.113 14.07 75.08 11.76
实施例4 1.108 13.56 75.31 11.32
对比例1 1.092 12.79 74.29 10.45
上述表1结合图7可以看出，反式结构的半透明钙钛矿太阳能电池在具有双层结构的顶部电荷传输层的条件下，电池的性能得到较大提升，并且电池的光电转换效率一并得到提高。
实施例5选取正式结构中顶部电荷传输层的材料分别为Spiro-OMeTAD和PEDOT:PSS
1.以厚度为2mm的玻璃/FTO作为基底/阴极，对其表面进行紫外/臭氧处理，然后在FTO上旋涂一层氧化锡溶液，氧化锡溶液是质量分数为2.5％的氧化锡原液经三倍体积的去离子水稀释，搅拌溶解过滤后再进行旋涂，旋涂转速为2000转每分钟，旋涂完毕180℃加热10min获得30nm厚的电子传输层；
2.将碘化铅以600mg/ml的浓度溶于DMF/DMSO以4:1比例混合的溶剂中，充分加热搅拌溶解后碘化铅溶液经过口径为0.45微米的聚四氟乙烯滤膜过滤，再以2000转每分钟的转速旋涂在步骤S1中的电子传输层上，并在80℃下加热1min，获得厚度约为150nm的碘化铅层；
3.在碘化铅层上继续旋涂FAI/MABr/MACl混合溶液：该混合溶液中FAI、 MABr、MACl在IPA溶剂中的浓度分别为80、10、10mg/ml，旋涂转速为2000 转每分钟。旋涂完毕在120℃下加热60min，获得厚度约为200nm的钙钛矿光活性层；
4.将购买于Heraeus的无水分散的PEDOT过滤一下，然后将 Spiro-OMeTAD溶于其中，不断搅拌直至完全溶解，即配置成HTM溶液；取 50uL溶液滴到钙钛矿层上，在4000rpm转速下旋涂30s，旋涂完毕后，为了去除残余溶剂，将样品存放在负压的真空环境下过夜，即制得顶部电荷传输层；
5.在顶部电荷传输层的顶层，采用直流电源磁控溅射的方式，制备透明电极ITO层。磁控溅射采用2kw的功率，2sccm的氧气流量，140sccm的氩气流量的工艺参数进行沉积20nm，之后采用4.5kw的功率，5sccm的氧气流量， 140sccm的氩气流量的工艺参数进行沉积70nm，总厚度90nm。
实施例6选取正式结构中顶部电荷传输层的材料分别为DM和PTAA
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例5中的相同，可以参见实施例5中的描述。
4.将实验室合成的材料DM(浓度为28.5mg/Ml)和PTAA(5mg/mL)溶于氯苯中，不断加热搅拌至完全溶解。取60uL溶液滴到钙钛矿层上，在5000rpm 转速下旋涂30s，130℃退火20min，即制得顶部电荷传输层。
实施例7选取正式结构中顶部电荷传输层的材料分别为无水分散的PEDOT 和CuO
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例5中的相同，可以参见实施例5中的描述。
4.将醋酸铜和聚乙烯吡咯烷酮PVP溶于冰醋酸和乙醇胺中，不断搅拌成胶体，然后通过静电纺丝装置制备成直径为40nm的氧化铜纳米线，转移到步骤3中的钙钛矿层上，180℃退火30min；取50uL的无水分散的PEDOT，在 4000rpm转速下旋涂30s，旋涂完毕后，为了去除残余溶剂，将样品存放在负压的真空环境下过夜，即制得顶部电荷传输层。
实施例8选取正式结构中顶部电荷传输层的材料分别为NiOX和Spiro-TTB
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例5中的相同，可以参见实施例5中的描述。
4.在真空蒸镀设备中，用电子束沉积一层30nm的NiOx层，接着，再蒸镀一层50nm的Spiro-TTB层，即制得顶部电荷传输层。
对比例2
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例5中的相同，可以参见实施例5中的描述。
4.配制Spiro-OMeTAD的氯苯溶液，浓度72.3mg/mL，超声溶解10min。在1mL的Spiro-OMeTAD的氯苯溶液中加入20μL的Li-TFSI的乙腈溶液和 24μL的4-t-BP，搅拌后制得Spiro-OMeTAD溶液待用。在钙钛矿光活性层上，旋涂Spiro-OMeTAD溶液制得空穴传输层，设定旋涂转速3000rpm，旋涂时间30s。
上述实施例5-8以及对比例2的电流电压关系曲线图参见图8以及表2
表2
实施例 Voc(V) Jsc(mA/cm2) FF％ PCE％
实施例5 1.112 16.32 75.44 13.69
实施例6 1.099 15.83 75.02 13.05
实施例7 1.089 15.17 75.21 12.42
实施例8 1.085 14.79 74.82 12.00
对比例2 1.073 13.96 74.73 11.35
上述表2结合图8可以看出，反式结构的半透明钙钛矿太阳能电池在具有双层结构的顶部电荷传输层的条件下，电池的性能得到较大提升，并且电池的光电转换效率一并得到提高。
此外，如图4所示，本申请还公开了一种半透明钙钛矿太阳能电池组件，该组件中的电池单元1采用上述半透明钙钛矿太阳能电池的双层结构的顶部电荷传输层，具体结构参见下面的详细描述。
如图4所示，该半透明钙钛矿太阳能电池组件，包括多个电池单元1，电池单元1包括顺次设置于衬底10上的底电极20，底部电荷传输层30，钙钛矿光活性层40，顶部电荷传输层和顶电极70。顶部电荷传输层包括第一电荷传输层50和第二电荷传输层60，其中，多个电池单元1串联连接。
电池单元1的衬底10和底部电荷传输层20可以为透明导电基底，可以是沉积有透明导电薄膜FTO、ITO、IZO、AZO等的刚性衬底，如玻璃或者柔性衬底PET、PEN等。
电池单元1的底部电荷传输层30和顶部电荷传输层均为电荷传输层，其中顶部电荷传输层为双层结构的复合电荷传输层。如果电池单元是正式结构的，则顶部电荷传输层选用以下任意两种不相同的空穴传输层的材料来制备第一电荷传输层50和第二电荷传输层60：Spiro-OMeTAD，Spiro-TTB， PEDOT:PSS，P3HT，PTAA，DM、EH44、NiOX、CuO、CuSCN、MnS；如果电池单元是反式结构的，则顶部电荷传输层选用以下任意两种不相同的电子传输层的材料来制备电子传输层：TiO2，SnO2，PCBM，ZnO，CdS。顶部电荷传输层的厚度为30nm-80nm为宜，可以采用低温旋涂的方法制备，也可以是电子束沉积者或ALD沉积等。第一电荷传输层50和第二电荷传输层60 可以采用多种组合方式来组成顶部电荷传输层，可以是拼接，叠置等方式，也可以两者之间设置其它功能层，在此不做限定。
电池单元1为半透明钙钛矿电池，其钙钛矿光活性层40的厚度为100 nm-300nm为宜。钙钛矿光活性层的材料结构式为ABX3，其中A是有机阳离子选自CH3NH3 +，NH2CHNH2 +、Cs+等；B为Pb2+、Sn2+；X为I，Br，Cl等卤素离子或者杂化的卤素离子，可以采用一步法旋涂，两步法旋涂，也可用真空蒸镀的方法制备。
电池单元1的顶电极70为透明电极，可真空蒸镀超薄的金、银、钼、铝等金属，石墨烯，或者使用金属纳米线，如铜纳米线和银纳米线。也可以使用低温溅射的ITO层作为顶电极70，低功率溅射的ITO层为透明电极，可以更好地与钙钛矿功能层接触，将载流子导出，同时透光性也很好。另外，作为顶电极70地ITO层可以采用IZO、AZO替代。
本申请提供的半透明钙钛矿太阳能电池组件的透光性＞20％，若做成大面积的钙钛矿太阳能电池组件，将会具有很大的应用前景。
如图4所示，在上述技术方案的基础上，作为优选地，第一电荷传输层 50设置于钙钛矿光活性层40上，第二电荷传输层60设置于第一电荷传输层 50上。第二电荷传输层60叠置于第一电荷传输层50上，由此使得顶部电荷传输层具有双层结构，可以使得顶部电荷传输层具有更好的电荷传输能力，提高电池单元的电池性能。其中，第一电荷传输层50的厚度为15nm-40nm，第二电荷传输层60的厚度为15nm-40nm；钙钛矿光活性层40的厚度为100 nm-300nm。举例来说，第一间隔P1、第二间隔P2和第三间隔P3可以为激光划开的间隔，或者也可以通过蚀刻的方式得到P1、P2和P3，或者也可以通过物理划开的方式P1、P2和P3，得到P1、P2和P3的方式不做限定。本实施例中所说的“间隔”可以为较细的线状间隔。
上述方案中多个电池单元1串联连接，串联连接的方式在此不做限定，可以是通过中间体实现串联连接，作为优选地，如图4所示，多个电池单元1 的电极顺次直接相连，多个电池单元1的电极顺次直接相连，免去了中间体的复杂性，使得电池组件的结构更加简单，维护成本低。
如图4所示，多个电池单元1串联连接，因此多个电池单元1的有效面积确保大体相同，这样整个半透明钙钛矿太阳能电池组件的输出电流是一样的。需要说明的是，有效面积为电池单元1的底电极和顶电极的重叠面积。另外，如图4所示，为了制备的方便，多个电池单元1的衬底10为同一个衬底。
如图4和图6所示，多个电池单元1的底电极20之间设置有第一划线P1，第一划线P1内填充有底部电荷传输层30，第一划线P1内填充的底部电荷传输层30材料可以与第一划线P1下方的衬底10直接接触。第一划线P在底部电荷传输层的制备过程中，将该第一划线P1内一并填充了底部电荷传输层。
如图4和图6所示，多个电池单元1的顶部电荷传输层之间设置有第二划线P2，第二划线P2内填充有顶电极70，第二划线P2内填充的顶电极70 与第二划线P2下方的底电极10直接接触，由此实现电性连接。第二划线P2 内可以填充其它导电材料，只要与第二划线P2下方的底电极10接电性连接即可。作为优选地，为了组件制备地方便，在制备顶电极70时，一并将第二划线P2内填充有顶电极70的材料，并且第二划线P2内填充的顶电极70材料与第二划线P2下方的底电极10直接接触，确保电性连接的可靠性。进一步地，多个电池单元1的顶电极70之间设置第三划线P3，第三划线P3内露出顶部电荷传输层，以使多个电池单元1的顶电极70相互分开。
上述提到的第一划线P1，第二划线P2，第三划线P3可以是任意位置，只要实现多个电池单元1的串联连接，作为优选地，第二划线P2位于第一划线P1的第一侧，第三划线P3位于第二划线P2的第一侧。相应地，第二划线 P2可以位于第一划线P1的第二侧，第三划线P3位于第二划线P2的第二侧，其中第一侧和第二侧为相对侧。具体地，第一划线P1的切割宽度为10μm-50 μm，第二划线P2的切割宽度为100μm-350μm，第三划线P3的切割宽度为100μm-350μm。
如图4至6所示，第一划线P1的切割要求需要完全破坏透明导电薄膜；第二划线P2的位置在第一划线P1的右侧与P1的距离为10μm-80μm，第二划线P2的切割要求需要切割底部电荷传输层，钙钛矿光活性层和顶部电荷传输层，不破坏衬底上的透明导电膜层；第三划线P3要求在第二划线P2的右侧与第二划线P2的距离为10μm-80μm，第三划线P3的切割要求是切割顶电极，尽量不破坏下面的功能层。若采用激光划线后的第一划线P1，第二划线P2，第三划线P，因为特别窄，在进行组件的相关制备过程中的其它操作可以按照单节子电池的制备流程。第一侧也可以是左侧，只要保证第三划线P3在第二划线P2的一侧与第二划线P2在第一划线P1的一侧是同一侧即可。
上述半透明钙钛矿太阳能电池组件的制备方法，包括透明导电基底清洗，第一划线P1切割，底部电荷传层制备、钙钛矿光活性层制备顶部电荷传输层制备，第二划线P2切割，透明电极制备、第三划线P3切割，该制备方法可以制备正式半透明钙钛矿电池组件，也可制备反式半透明钙钛矿电池组件。
具体的制备方法包括：在带有底电极的衬底上进行激光切割第一划线P1 形成n个第一划线，除去第一划线P1内的底电极，由此形成相互绝缘的n+1 个底电极区域；然后在带有底电极的衬底上制备底部电荷传输层，具体包括：在底电极区域沉积底部电荷传输层，并且在第一划线P1内填充底部电荷传输层；接着，在底部电荷传输层上制备钙钛矿光活性层，第一电荷传输层，第二电荷传输层；然后在第二电荷传输层上的第一划线P1的第一侧进行激光切割n个第二划线P2，并且除去第二划线P2内的第二电荷传输层，第一电荷传输层，钙钛矿光活性层和底部电荷传输层，露出第二划线P2内的底电极，以形成n+1个离散的功能区域；接着，在功能区域上沉积ITO层，并且在第二划线P2内填充ITO层；最后，在ITO层上第二划线P2的第一侧进行激光切割n个第三划线P3，并且除去第三划线P3内的ITO层，以形成n+1个串联的电池单元1。这里需要强调的是第二划线P2在第一划线P1的第一侧，第三划线P3在第二划线P2同一方向的第一侧。
切割电池组件时，第一划线P1要求的切割能量范围为0.8-1.25J/cm2，切割速度为10-200mm/s，切割频率10-80KHZ，切割宽度为10-50μm，完全破坏多个电池单元1的底电极20之间的连接。第二划线P2要求在第一划线P1 的第一侧，如图4-图6所示，第二划线P2在第一划线P1的右侧，并且与第一划线P1间隔10-80μm。第二划线P2要求的切割能量范围为0.05-0.15J/cm2，切割速度为50-200mm/s，切割频率30-40KHZ，切割宽度为100-350μm，不能破坏底电极20。第三划线P3要求在第二划线P2同第一侧的一侧，如图所示第三划线P3在第二划线P2的右侧，并且与P2间隔20-80um，第三划线 P3要求的切割能量范围为0.08-0.15J/cm2，切割速度为10-200mm/s，切割频率30-40KHZ，切割宽度为100-350μm，并且不能破坏底电极20，为了更好的提高钙钛矿光活性层的稳定性，第三划线P3仅切割掉第三划线P3内的顶电极材料。
可以通过简单的两次旋涂工艺来制备顶部电荷传输层的双层结构，低功率溅射ITO来作为透明顶电极，具体的制备方法参见下文的描述。
实施例9选取反式结构中顶部电荷传输层的材料分别为PCBM和TiOx
1.基底刻蚀与清洗，将柔性透明PET基底放在激光器下，导电面朝上，设定激光参数：能量为1.0J/cm2，速度为100mm/s，频率为40KHZ，第一划线P1的切割宽度为40μm，如图5所示，第一划线P1激光切割后，将基底清洗干净。
2.将5mg的PTAA溶于1mL氯苯中，不断搅拌溶解，配置成PTAA溶液。设定5000rpm的旋涂速度将PTAA溶液均匀地旋涂在基底表面，旋涂时间30s，然后在加热台上，100℃退火10min降到室温，制得底部电荷传输层。
3.将450mg的碘化铅溶于1mL DMFN，N-二甲基甲酰胺，70℃加热搅拌至完全溶解，得到碘化铅溶液；设定旋涂速度为1500rpm，加速度1500r/s，旋涂时间30s，取300μL碘化铅溶液滴在基底中央，旋涂完成后在70℃的加热台上，退火10s后，马上取出降到室温。称取45mg FAI甲咪氢碘酸盐， 5mg MABr甲胺氢溴酸盐，5mg MACl甲胺氢盐酸盐溶解于1mL IPA异丙醇中，制得FAI溶液；接着，设定旋涂速度为1700rpm，加速度1700r/s，旋涂时间30s，取600μL的FAI溶液滴在基底中央，旋涂完成后在150℃的加热台上，退火15min。当然，也可采用一步旋涂反溶剂萃取法制备，或真空蒸镀碘化铅和MAI甲胺碘盐来制备钙钛矿光活性层。
4.将20mg的PCBM溶于1mL的氯苯中，不断搅拌溶解，配置成PCBM 溶液；取50uL的PCBM溶液滴到钙钛矿层上，在2500rpm转速下旋涂30s，旋涂完毕后，接着旋涂TiOx层。将70uL的乙酰丙酮钛酸异丙酯溶液液混合 900uL的甲醇和50uL的浓盐酸溶液，不断搅拌溶解，配置成TiOx溶液。取 60uL的TiOx溶液，设定旋涂转速5000rpm，旋涂时间30s，旋涂完毕后150℃下退火20min，即制得顶部电荷传输层。
5.进行第二划线P2的切割，将步骤4中制得的电池放在激光器下面进行第二划线P2切割，第二划线P2在第一划线P1的右侧，并且与第一划线P1 的距离为50μm，设定激光参数：能量为0.12J/cm2，速度为100mm/s，频率为30KHZ，切割宽度为200μm，切割完后如图6所示。
6.在钙钛矿功能层的顶部，采用直流电源磁控溅射的方式，制备透明电极 ITO层，采用2kw的溅射功率，2sccm的氧气流量，140sccm的氩气流量的工艺参数进行沉积20nm；之后再采用4.5kw的溅射功率，5sccm的氧气流量， 140sccm的氩气流量的工艺参数进行沉积70nm，总厚度90nm。
7.进行第三划线P3的切割，将步骤6制得的电池放在激光器下面进第三划线P3的切割，第三划线P3在第二划线P2的右侧，并与第二划线P2间距为50μm，设定的激光参数：能量为0.13J/cm2，速度为200mm/s，频率为50 KHZ，切割宽度为50μm，切割完成后如图4所示。
8.制得反式结构的半透明钙钛矿太阳能电池组件，IV测试结果如表3和图9所示。
实施例10选取反式结构中顶部电荷传输层的材料分别为TiOx和SnO2
本实施例除步骤4之外，其余步骤均与实施例9中的步骤相同，其余步骤参见实施例9。
4.将200uL的SnO2原液用等体积的无水乙醇稀释，得到SnO2溶液。取 60uL的SnO2溶液，设定旋涂转速4000rpm，旋涂时间30s，旋涂完毕后150℃下退火20min；将70uL的乙酰丙酮钛酸异丙酯溶液液混合900uL的甲醇和 50uL的浓盐酸溶液，不断搅拌溶解，配置成TiOx溶液。取60uL的TiOx溶液，设定旋涂转速5000rpm，旋涂时间30s，旋涂完毕后150℃下退火20min，即制得具有两层结构的顶部电荷传输层。
实施例11选取反式结构中顶部电荷传输层的材料分别为TiO2和ZnO
本实施例除步骤4之外，其余步骤均与实施例9中的步骤相同，其余步骤参见实施例9。
4.将乙酸锌溶于异丙醇和乙醇胺中，搅拌溶解得到ZnO溶液。取60uL的ZnO溶液，设定旋涂转速3000rpm，旋涂时间30s，旋涂完毕后180℃下退火 20min；将70uL的乙酰丙酮钛酸异丙酯溶液液混合900uL的甲醇和50uL 的浓盐酸溶液，不断搅拌溶解，配置成TiOx溶液。取60uL的TiOx溶液，设定旋涂转速5000rpm，旋涂时间30s，旋涂完毕后150℃下退火20min，即制得具有两层结构的顶部电荷传输层。
实施例12选取反式结构中顶部电荷传输层的材料分别为PCBM和CdS
本实施例除步骤4之外，其余步骤均与实施例9中的步骤相同，其余步骤参见实施例9
4.在真空蒸镀设备中，蒸镀20nm的PCBM层，接着用磁控溅射设备，溅射20nm的CdS，即制得具有两层结构的顶部电荷传输层。
对比例3
本对比例除了以下步骤改动外，其它均与实施例9相同。
4.将20mg的PCBM溶于1mL的氯苯中，不断搅拌溶解，配置成PCBM 溶液；取50uL的PCBM溶液滴到钙钛矿层上，在2500rpm转速下旋涂30s，即制得电子传输层；接着，将0.5mg的BCP溶于1mL乙醇中，不断搅拌溶解，配置成BCP溶液；取50uLBCP溶液滴到PCBM层上，在4000rpm转速下旋涂30s，即制得阴极缓冲层。
表3
实施例 Voc(V) Jsc(mA/cm2) FF％ PCE％
实施例1 7.601 2.56 42.10 8.19
实施例2 7.573 2.39 42.30 7.75
实施例3 7.485 2.31 42.51 7.37
实施例4 7.459 2.22 42.93 7.08
对比例1 7.398 2.09 41.8 6.64
上述表3以及图9可以看出，反式结构的半透明钙钛矿太阳能电池组件，采用双层结构的顶部电荷传输层后的性能得到提升。
实施例13选取正式结构中顶部电荷传输层的材料分别为Spiro-OMeTAD和 PEDOT:PSS
1.基底刻蚀与清洗，将柔性透明PET基底放在激光器下，导电面朝上，设定激光参数：能量为1.0J/cm2，速度为100mm/s，频率为40KHZ，P1切割宽度为40μm，如图5所示，激光切割后，将基底清洗干净。
2.将15％的SnO2分散液加入去离子水稀释，VSnO2：VH2O＝1:3，配置成SnO2水溶液；设定4000rpm的旋涂速度将SnO2溶液均匀的旋涂在基底上，旋涂时间20s，然后在加热台上180℃退火30min。
3.将450mg的碘化铅溶于1mL DMFN，N-二甲基甲酰胺，70℃加热搅拌至完全溶解；设定旋涂速度为1500rpm，加速度1500r/s，旋涂时间30s，取 300μL碘化铅溶液滴在基底中央，旋涂完成后在70℃的加热台上，退火10s 后，马上取出降到室温。称45mg FAI甲咪氢碘酸盐，5mg MABr甲胺氢溴酸盐，5mg MACl甲胺氢盐酸盐溶解于1mL IPA异丙醇中。设定旋涂速度为 1700rpm，加速度1700r/s，旋涂时间30s，取600μL FAI溶液滴在基底中央，旋涂完成后在150℃的加热台上，退火15min。当然，也可采用一步旋涂反溶剂萃取法制备，或真空蒸镀碘化铅和MAI甲胺碘盐的方法制备钙钛矿光活性层。
4.将购买于Heraeus的无水分散的PEDOT过滤一下，然后将这个是 Spiro-OMeTAD溶于其中，不断搅拌直至完全溶解，即配置成HTM溶液；取50uL的HTM溶液滴到钙钛矿光活性层上，在4000rpm转速下旋涂30s，旋涂完毕后，为了去除残余溶剂，将样品存放在负压的真空环境下过夜，即制得顶部电荷传输层；
5.进行第二划线P2的切割，将步骤4中的电池放在激光器下面进行第二划线P2的切割，第二划线P2在第一划线P1的右侧，并且与第一划线P1的距离为50μm，设定激光参数：能量为0.12J/cm2，速度为100mm/s，频率为 30KHZ，切割宽度为200μm，切割完，如图6所示。
6.在钙钛矿电池的功能层上，采用直流电源磁控溅射的方式，制备透明电极ITO层，采用2kw的功率，2sccm的氧气流量，140sccm的氩气流量的工艺参数进行沉积20nm，之后采用4.5kw的功率，5sccm的氧气流量，140sccm 的氩气流量的工艺参数进行沉积70nm，总厚度90nm。
7.进行第三划线P3的切割，将步骤6中的电池放在激光器下面进行第三划线P3的切割，第三划线P3在第二划线P2的右侧，并且与第二划线P2的间距为50μm，设定激光参数：能量为0.13J/cm2，速度为200mm/s，频率为 50KHZ，切割宽度为50μm，如图4所示。
8.制得正式结构的半透明钙钛矿太阳能电池组件。
实施例14选取正式结构中顶部电荷传输层的材料分别为DM和PTAA
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例5中的相同，可以参见实施例5中的描述。
4.将实验室合成的材料DM(浓度为28.5mg/Ml)和PTAA(5mg/mL)溶于氯苯中，不断加热搅拌至完全溶解。取60uL溶液滴到钙钛矿层上，在5000rpm 转速下旋涂30s，130℃退火20min，即制得顶部电荷传输层；
实施例15选取正式结构中顶部电荷传输层的材料分别为无水分散的 PEDOT和CuO
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例5中的相同，可以参见实施例5中的描述。
4.将醋酸铜和聚乙烯吡咯烷酮PVP溶于冰醋酸和乙醇胺中，不断搅拌成胶体，然后通过静电纺丝装置制备成直径为40nm的氧化铜纳米线，转移到步骤3中的钙钛矿层上，180℃退火30min；取50uL的无水PEDOT，在4000rpm 转速下旋涂30s，旋涂完毕后，为了去除残余溶剂，将样品存放在负压的真空环境下过夜，即制得顶部电荷传输层；
实施例16选取正式结构中顶部电荷传输层的材料分别为NiOX和Spiro-TTB
本实施例中除了步骤4之外，其余步骤与实施例5中的相同，可以参见实施例5中的描述。
4.在真空蒸镀设备中，用电子束沉积一层30nm的NiOx层，接着，再蒸镀一层50nm的Spiro-TTB层，即制得顶部电荷传输层；
对比例4
本对比例除了以下步骤改动外，其它均与实施例13相同：
4.配制Spiro-OMeTAD的氯苯溶液，浓度72.3mg/mL，超声溶解10min。在1mL的Spiro-OMeTAD的氯苯溶液中加入20μL的Li-TFSI的乙腈溶液和 24μL的4-t-BP，搅拌后制备Spiro-OMeTAD溶液待用；在钙钛矿层上，旋涂 Spiro-OMeTAD溶液，制备Spiro-OMeTAD空穴传输层，设定旋涂转速3000 rpm，旋涂时间30s，即制得空穴传输层。
表4
Figure BDA0002092213730000231
分别采用实施例13-16以及对比例4的方法制备的半透明钙钛矿太阳能电池组件的性能对比结果参见上表2和图10。可以看出采用双层结构的顶部电荷传输层的电池组件具有明显的性能提升。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：设置于衬底(10)上的底电极(20)，底部电荷传输层(30)，钙钛矿光活性层(40)，顶部电荷传输层和顶电极(70)，所述顶部电荷传输层包括第一电荷传输层(50)和第二电荷传输层(60)；
其中，若所述顶部电荷传输层为电子传输层时，所述第一电荷传输层(50)的材料至少包括二氧化钛TiO2、二氧化锡SnO2、富勒烯衍生物PCBM、氧化锌ZnO、硫化镉CdS中的任意一种，所述第二电荷传输层(60)的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、ZnO、CdS中的任意一种，并且不同于所述第一电荷传输层(50)的材料；或者，
若所述顶部电荷传输层为空穴传输层时，所述第一电荷传输层(50)的材料至少包括2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴Spiro-OMeTAD、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴Spiro-TTB、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS、聚-3己基噻吩P3HT、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺PTAA、氧化镍NiOX、氧化铜CuO、硫氰酸亚铜CuSCN、实验室合成材料DM、硫化锰MnS中的任意一种，所述第二电荷传输层(60)的材料至少包括Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB、PEDOT:PSS、P3HT、PTAA、NiOX、CuO、CuSCN、DM、MnS中的任意一种，并且不同于所述第一电荷传输层(50)的材料。
2.根据权利要求1所述的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一电荷传输层设置于所述钙钛矿光活性层上，所述第二电荷传输层设置于所述第一电荷传输层上。
3.根据权利要求2所述的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述顶部电荷传输层的厚度为30nm-80nm；和/或，所述第一电荷传输层(50)的厚度为15nm-40nm，所述第二电荷传输层(60)的厚度为15nm-40nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿光活性层(40)的材料结构式为ABX3，其中A为有机阳离子，选自CH3NH3 +，NH2CHNH2 +、Cs+；B为Pb2+、Sn2+；X为I，Br，Cl或者杂化的卤素离子。
5.根据权利要求4所述的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿光活性层(40)的厚度为100nm-300nm。
6.根据权利要求1所述的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述顶电极(70)为氧化铟锡ITO层，所述ITO层的厚度为90nm。
7.一种半透明钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，包括上述权利要求1-6中任一项所述的半透明钙钛矿太阳能电池。
8.一种半透明钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
在钙钛矿光活性层(40)上制备第一电荷传输层(50)，其中，若所述顶部电荷传输层为电子传输层时，所述第一电荷传输层(50)的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、ZnO、CdS中的任意一种，或者，若所述顶部电荷传输层为空穴传输层时，所述第一电荷传输层(50)的材料至少包括Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB、PEDOT:PSS、P3HT、PTAA、NiOX、CuO、CuSCN、DM、EH44、MnS中的任意一种；
在所述第一电荷传输层(50)上制备第二电荷传输层(60)，其中，若所述顶部电荷传输层为电子传输层时，所述第二电荷传输层(60)的材料至少包括TiO2、SnO2、PCBM、ZnO、CdS中的任意一种，并且不同于所述第一电荷传输层(50)的材料；或者，若所述顶部电荷传输层为空穴传输层时，所述第二电荷传输层(60)的材料至少包括Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB、PEDOT:PSS、P3HT、PTAA、NiOX、CuO、CuSCN、DM、MnS中的任意一种，并且不同于所述第一电荷传输层(50)的材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述第一电荷传输层(50)上制备第二电荷传输层(60)之后，所述方法，还包括：
在所述第二电荷传输层(60)上沉积ITO层。
10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，在钙钛矿光活性层(40)上制备第一电荷传输层(50)之前，所述方法，还包括：
在带有底电极(20)的衬底(10)上制备底部电荷传输层(30)；
在底部电荷传输层(30)上制备所述钙钛矿光活性层(40)。
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