CN114373811B - 全无机钙钛矿光伏组件及其制备方法 - Google Patents

全无机钙钛矿光伏组件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种全无机钙钛矿光伏组件及其制备方法，该方法包括：在第一衬底上制备第一电荷传输层和第一栅线电极，在第一电荷传输层的表面上制备无机钙钛矿层；在第二衬底上制备第二电荷传输层和第二栅线电极，在第二电荷传输层的表面上制备梯度钝化层；将第一衬底与第二衬底贴合，使得无机钙钛矿层与梯度钝化层接触，以获得全无机钙钛矿光伏组件；其中，所述无机钙钛矿层中包括PbX2。由此，实现了器件中全无机传输层的构筑，使无机钙钛矿层和界面宽带系钝化层形成欧姆接触，可有效抑制无机钙钛矿的相变，同时提高器件稳定性。

Description

全无机钙钛矿光伏组件及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体地，涉及全无机钙钛矿光伏组件及其制备方法。
背景技术
钙钛矿太阳能电池从诞生以来，效率提升非常迅速，目前组件效率已突破21％，显示了下一代商业化的新型太阳能电池的巨大潜力。但是，其稳定性的问题一直受到质疑。钙钛矿太阳能电池的不稳定主要来自两个方面：首先，钙钛矿太阳能电池中采用的钙钛矿吸光材料本身不稳定，ABX3型的有机无机杂化材料，其中A为位甲脒、甲胺、铷、铯等离子，B位为Pb离子或Sn离子，而X位为I、Br、Cl等卤素离子。A位的有机阳离子在高温高湿下，受水氧影响容易分解，造成材料的衰减。CsPbX3类无机钙钛矿材料的光热稳定性显著优于有机无机杂化钙钛矿，但是无机钙钛矿在常温下，特别是有水氧的影响下容易发生相变，形成非钙钛矿相，因此要实现无机钙钛矿在产业中的应用，必须解决无机钙钛矿材料的相变问题。
钙钛矿太阳能电池另一个不稳定的原因来自于器件中功能层的不稳定。钙钛矿太阳能电池分为正式NIP结构和反式PIN结构。在正式NIP结构中，其器件结构从下到上分别为导电玻璃、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和背电极。而反式PIN结构中，器件结构从下到上分别为导电玻璃、空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层和背电极。在正式和反式钙钛矿电池中，导电玻璃上的第一电荷传输层通常都为半导体金属氧化物，如正式结构中的TiO2、ZnO和SnO2，反式结构中的NiOx。这是由于无机金属氧化物具有较有机传输材料更为优异的稳定性。但是在钙钛矿上方的第二电荷传输层，目前仍然大多采用有机传输材料，如正式结构中的spiro-OMeTAD、PTAA，反式结构中的PCBM、C60、BCP等，这是由于钙钛矿对极性溶剂、热和离子轰击等的耐受性不高，使得在钙钛矿膜层上面制备金属氧化物的工艺受限，难以在钙钛矿薄膜上获得高质量的金属氧化物膜层。
因此，目前的光伏组件及其制备方法仍需进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种光伏组件及其制备方法，该方法可实现全无机光伏组件，制备的光伏组件具有良好的光热稳定性，无机钙钛矿层不易发生相变，组件效率高，同时可实现全无机大面积钙钛矿光伏组件的制备，具有产业化意义。
在本发明的一个方面，提出了一种制备全无机钙钛矿光伏组件的方法，该方法包括：(1)在第一衬底上制备第一电荷传输层；(2)在所述第一电荷传输层远离所述第一衬底的表面上制备第一栅线电极；(3)在所述第一电荷传输层远离所述第一衬底的表面上制备无机钙钛矿层，所述第一栅线电极在所述第一电荷传输层上的正投影和所述无机钙钛矿层在所述第一电荷传输层上的正投影不重合；(4)在步骤(3)制得的所述第一衬底的周边制备第一封装层；(5)在第二衬底上制备第二电荷传输层；(6)在所述第二电荷传输层远离所述第二衬底的表面上制备第二栅线电极；(7)在所述第二电荷传输层远离所述第二衬底的表面上制备梯度钝化层，所述梯度钝化层在所述第二电荷传输层上的正投影与所述第二栅线电极在所述第二电荷传输层上的正投影不重合；(8)在步骤(7)制得的所述第二衬底的周边制备第二封装层；(9)将步骤(4)制得的所述第一衬底与步骤(8)制得的所述第二衬底贴合，使得所述无机钙钛矿层与所述梯度钝化层接触，以获得所述全无机钙钛矿光伏组件；其中，所述无机钙钛矿层中包括PbX2。由此，实现了器件中全无机传输层的构筑，使无机钙钛矿层和界面宽带系钝化层形成欧姆接触，可有效抑制无机钙钛矿的相变，同时提高器件稳定性。
根据本发明的一些实施例，基于形成所述无机钙钛矿层的钙钛矿前驱体PbX2的摩尔量，所述无机钙钛矿层中所述PbX2的摩尔量比例为0.1％～10％。
根据本发明的一些实施例，所述第一衬底和所述第二衬底的材料分别独立地为FTO或ITO。
根据本发明的一些实施例，所述第一电荷传输层的材料包括TiO2、SnO2、ZnO、Nb2O5和WO3中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述第二电荷传输层的材料包括NiOx、CuI和CuSCN中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层的制备方法分别独立地选自刮涂、狭缝涂布、喷涂、喷墨打印、化学浴沉积、磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发、原子层沉积(ALD)和反应等离子沉积(RPD)中的任意一种。
根据本发明的一些实施例，形成所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层后，进行退火。
根据本发明的一些实施例，所述退火的温度为80～500℃，所述退火的时间为1～40min。
根据本发明的一些实施例，所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层的厚度分别独立地为5～50nm。
根据本发明的一些实施例，所述第一栅线电极和所述第二栅线电极的材料分别独立地包括Ag、Al、Sn、Cu、Au和Pt中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述第一栅线电极和所述第二栅线电极的制备方法分别独立地选自丝网印刷、磁控溅射、电镀和热蒸发中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，形成所述第一栅线电极和所述第二栅线电极后，进行退火。
根据本发明的一些实施例，所述退火的温度为80～1000℃，所述退火的时间1～40min。
根据本发明的一些实施例，所述第一栅线电极和所述第二栅线电极的厚度分别独立地为50～200nm。
根据本发明的一些实施例，所述无机钙钛矿层的材料包括CsPbIxBr3-x，其中，0＜X＜1。
根据本发明的一些实施例，所述无机钙钛矿层的制备方法选自刮涂、狭缝涂布、喷涂、喷墨打印、热蒸发、气相输运法和近空间升华法中的任意一种。
根据本发明的一些实施例，形成所述无机钙钛矿层后进行退火，所述退火的温度为80～300℃，所述退火的时间1～40min。
根据本发明的一些实施例，所述无机钙钛矿层中包括氯离子，基于所述无机钙钛矿层中无机钙钛矿的摩尔量，所述氯离子的含量不大于30％。
根据本发明的一些实施例，所述无机钙钛矿层的厚度为50～500nm。
根据本发明的一些实施例，形成所述梯度钝化层的材料包括PEAI、BAI、GUAI、CsI、CsBr、FABr、BABr、PEABr和GUABr中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述梯度钝化层的制备方法选自刮涂、狭缝涂布、喷涂、喷墨打印、热蒸发、气相输运法和近空间升华法中的任意一种。
根据本发明的一些实施例，形成所述梯度钝化层后，进行退火，所述退火的温度为80～200℃，所述退火的时间为1～40min。
根据本发明的一些实施例，所述梯度钝化层的厚度为1～50nm。
根据本发明的一些实施例，所述第一封装层和所述第二封装层的材料分别独立地包括丁基胶、POE、EVA和UV胶中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述贴合的压力为0.01～0.1MPa，温度为80～150℃，时间为5～30min。
在本发明的另一个方面，提出了一种光伏组件，是由前述方法制备的。由此，该光伏组件具有前述的方法所制备的光伏组件的全部特征以及优点。
根据本发明的一些实施例，所述光伏组件包括：第一衬底，第一电荷传输层，所述第一电荷传输层设在所述第一衬底的一侧；无机钙钛矿层，所述无机钙钛矿层设在所述第一电荷传输层远离所述第一衬底的一侧；界面宽带系钝化层，所述界面宽带系钝化层设在所述无机钙钛矿层远离所述第一电荷传输层的一侧；第二电荷传输层，所述第二电荷传输层设在所述界面宽带系钝化层远离所述无机钙钛矿层的一侧；第二衬底，所述第二衬底设在所述第二电荷传输层远离所述第二栅线电极的一侧；其中，所述第一电荷传输层朝向所述第二电荷传输层的表面设有第一栅线电极，所述第一栅线电极在所述第一电荷传输层上的正投影与所述无机钙钛矿层在所述第一电荷传输层上的正投影不重合；所述第二电荷传输层朝向所述第一电荷传输层的表面设有第二栅线电极，所述第二栅线电极在所述第二电荷传输层上的正投影与所述界面宽带系钝化层在所述第二电荷传输层上的正投影不重合。由此，该光伏组件具有上述方法制备的光伏组件所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述，总的来说，至少具有器件稳定、效率高、可实现全无机材料的优点。
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显示了本发明一个实施例的光伏组件制备方法的流程示意图；
图2显示了本发明一个实施例的光伏组件的部分结构示意图；
图3显示了本发明再一个实施例的光伏组件的部分结构示意图；
图4显示了本发明一个实施例的光伏组件的结构示意图。
附图标记说明：
100：第一衬底；110第一电荷传输层；120：第一栅线电极；130：无机钙钛矿层；140：第一封装层；200：第二衬底；210：第二电荷传输层；220：第二栅线电极；230：梯度钝化层；240：第二封装层；300：界面宽带系钝化层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，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。
在本发明的一个方面，提出了一种制备光伏组件的方法，包括：(1)在第一衬底上制备第一电荷传输层；(2)在第一电荷传输层远离第一衬底的表面上制备第一栅线电极；(3)在第一电荷传输层远离第一衬底的表面上制备无机钙钛矿层，第一栅线电极在第一电荷传输层上的正投影和无机钙钛矿层在第一电荷传输层上的正投影不重合；(4)在步骤(3)制得的第一衬底的周边制备第一封装层；(5)在第二衬底上制备第二电荷传输层；(6)在第二电荷传输层远离第二衬底的表面上制备第二栅线电极；(7)在第二电荷传输层远离第二衬底的表面上制备梯度钝化层；(8)在步骤(7)制得的第二衬底的周边制备第二封装层；(9)将步骤(4)制得的第一衬底与步骤(8)制得的第二衬底贴合，使得无机钙钛矿层与梯度钝化层接触，以获得所述全无机钙钛矿光伏组件；其中，所述无机钙钛矿层中包括PbX2。由此，采用全无机钙钛矿，可提高钙钛矿吸光层的光热稳定性；通过在两个衬底上分别制备无机钙钛矿层和梯度钝化层，避免了在钙钛矿薄膜上直接制备无机传输层容易对钙钛矿薄膜造成损伤，实现了器件中全无机传输层的构筑；二者贴合后，吸光层中过量的PbX2与梯度钝化层中的组分反应，生成界面宽带系钝化层，保证两个衬底贴合后可形成欧姆接触；引入栅线，保证了组件面积放大后的电流收集，提高了组件效率。
为了方便理解，下面对本发明能够实现上述有益效果的原理进行简要说明：如前所述，现有的太阳能电池不稳定主要有两个原因：一是无机钙钛矿在水氧的影响下容易发生相变，形成非钙钛矿相；二是钙钛矿太阳能电池的的钙钛矿层对极性溶剂、热和离子轰击等的耐受性不高，使得组件中的功能层只能使用有机传输材料，而有机材料本身不稳定。为此，本发明提出了一种全无机钙钛矿光伏组件的制备方法，首先，钙钛矿层采用全无机材料，提高提高钙钛矿吸光层的光热稳定性；为了避免在钙钛矿薄膜上直接制备无机传输层容易对钙钛矿薄膜造成损伤，本发明在两个衬底上分别制备无机钙钛矿层和梯度钝化层，两个衬底贴合实现器件中全无机传输层的构筑；贴合后封装形成组件，直接将无机钙钛矿材料封装在内部阻隔水氧，有效抑制了相变，整体提高了器件稳定性；二者贴合后，吸光层中过量的PbX2与梯度钝化层中的组分反应，生成界面宽带系钝化层，保证两个衬底贴合后可形成欧姆接触；为了避免两个衬底贴合后载流子在大面积传输过程中易于复合，本发明引入了栅线，保证了组件面积放大后的电流收集，提高了组件效率；实现了全无机钙钛矿功能组件的搭建，应用全无机的功能层抑制器件中的离子迁移，提高光伏组件的稳定性。
下面，根据本发明的实施例，对该方法的各个步骤进行详细的说明，参考图1，该方法可以包括：
S100：在第一衬底上制备第一电荷传输层
在该步骤中，参考图2中的部分结构，在第一衬底(图2中未示出)上制备第一电荷传输层110，根据本发明的一些实施例，第一衬底的材料不受特别限制，可以为FTO或ITO。根据本发明的一些实施例，第一电荷传输层110的材料不受特别限制，可以包括TiO2、SnO2、ZnO、Nb2O5和WO3中的至少一种。根据本发明另一些具体地实施例，第一电荷传输层110的制备方法不受特别限制，本领域技术人员可根据需要进行选择，例如，可以选自刮涂、狭缝涂布、喷涂、喷墨打印、化学浴沉积、磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发、原子层沉积(ALD)和反应等离子沉积(RPD)中的任意一种，只要能形成完整的第一电荷传输层110即可。根据本发明的一些具体实施例，形成第一电荷传输层110后，可以进行退火，使第一电荷传输层结晶性更好，提高第一电荷传输层110对电荷的传输能力。退火的时间和温度不受特别限制，本领域技术人员可根据第一电荷传输层110的材料和性能自行选择，例如，退火的温度为80～500℃，具体地，可以为100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃和450℃等；退火的时间为1～40min，具体地，可以为5min、10min、15min、20min、25min、30min和35min等。根据本发明的一些实施例，第一电荷传输层110的厚度不受特别限制，例如，第一电荷传输层110的厚度可以为5～50nm，具体地，可以为10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm和45nm等。
S200：制备第一栅线电极
在该步骤中，参考图2中的部分结构，在第一电荷传输层110远离第一衬底的表面上制备第一栅线电极120，根据本发明的一些实施例，制备第一栅线电极120的方法不受特别限制，可以选自丝网印刷、磁控溅射、电镀和热蒸发中的至少一种，本领域技术人员可根据实际需要自行选择。根据本发明的一些实施例，第一栅线电极120的材料不受特别限制，例如，可以包括Ag、Al、Sn、Cu、Au和Pt中的至少一种，由此，可更好的汇集载流子，保障电池面积放大后有效的电荷收集，实现不使用激光也可以制备高效率组件的目的。此处需要特别说明的是，第一栅线电极120的数量、大小和形状不做特别限制，本领域技术人员可以自行设计。根据本发明的一些实施例，形成第一栅线电极120后，可进行退火，使栅线电极固化。根据本发明的一些具体实施例，退火的温度为80～1000℃，退火时间为1～40min。根据本发明的一些实施例，形成的第一栅线电极120的厚度为50～200nm。当第一栅线电极120的厚度在此范围时，具有较好的导电性能。发明人发现，如果第一栅线电极120的厚度过小，容易不连续、串阻大，不利于导电；如果第一栅线电极120的厚度过厚，会造成生产成本的增加。
S300：制备无机钙钛矿层
在此步骤中，参考图2中的部分结构，在第一电荷传输层110远离第一衬底的表面上制备无机钙钛矿层130，第一栅线电极120在第一电荷传输层110上的正投影和无机钙钛矿层130在第一电荷传输层110上的正投影不重合。由此，钙钛矿层使用无机钙钛矿材料，可提高光伏组件对光和热的稳定性。根据本发明的一些实施例，形成无机钙钛矿层130的方法不受限制，本领域技术人员可选择自刮涂、狭缝涂布、喷涂、喷墨打印、热蒸发、气相输运法和近空间升华法中的任意一种，只要能够形成均匀的涂层即可。根据本发明的一些实施例，无机钙钛矿层130的材料包括CsPbIxBr3-x，其中，0＜X＜1，形成CsPbIxBr3-x的第一钙钛矿前驱体为PbX2，第二钙钛矿前驱体为CsX，其中，第一钙钛矿前驱体和第二钙钛矿前驱体中的X分别独立地包括Cl、Br、I中的至少一种。根据本发明的一些实施例，无机钙钛矿层130中包括PbX2。此处需要特别说明的是，“无机钙钛矿层”是指该层结构中钙钛矿前驱体已经形成了钙钛矿，“无机钙钛矿层中含有PbX2”是指PbX2与第二钙钛矿前驱体充分反应形成钙钛矿之后有剩余的PbX2。由此，无机钙钛矿层130中的PbX2可以与第二衬底上的梯度钝化层反应，生成界面宽带系钝化层，形成欧姆接触，起到钝化界面、提高开压的效果。根据本发明的一些实施例，基于形成无机钙钛矿层130的钙钛矿前驱体PbX2的摩尔量，无机钙钛矿层中PbX2的摩尔量比例为0.1％～10％。发明人发现，如果无机钙钛矿层中PbX2的摩尔比例过小，无法与梯度钝化层充分反应；如果无机钙钛矿层中PbX2的摩尔比例过大，会影响器件的效率及稳定性。根据本发明的一些实施例，无机钙钛矿层130中可含有氯离子，由此，延缓钙钛矿结晶，缓解钙钛矿晶粒的长大。根据本发明的一些实施例，基于无机钙钛矿层中无机钙钛矿的摩尔量，氯离子的含量不大于30％。发明人发现，如果氯离子的含量过多，会引起钙钛矿的相分离。根据本发明的一些实施例，形成无机钙钛矿层130后，可进行退火，促使钙钛矿结晶。具体地，退火的温度为80～300℃。退火的时间为1～40min。根据本发明的一些实施例，无机钙钛矿层130的厚度不受特别限制，例如，可以为50～500nm。发明人发现，如果无机钙钛矿层的厚度过小，不能充分吸收入射光，引起电流的降低；如果无机钙钛矿层的厚度过大，影响电荷的有效传输，引起效率的降低。
S400：制备第一封装层
在此步骤中，参考图2中的部分结构，在步骤S300制得的第一衬底的周边制备第一封装层140。根据本发明的一些实施例，第一封装层140围起来的区域应至少覆盖全部无机钙钛矿层130。根据本发明的一些实施例，第一封装层140的材料不做特别限制，例如，可以包括丁基胶、POE、EVA和UV胶中的至少一种。
S500：在第二衬底上制备第二电荷传输层
在此步骤中，参考图3中的部分结构，在第二衬底(图3中未示出)上制备第二电荷传输层210，根据本发明的一些实施例，第二衬底的材料不受特别限制，具体地，可以为FTO或ITO。根据本发明的一些实施例，第二电荷传输层210的材料不受特别限制，可以包括NiOx、CuI和CuSCN中的至少一种。由此，第一电荷传输层110和第二电荷传输层210均由无机金属氧化物半导体材料形成，应用全无机的功能层可抑制器件中的离子迁移，从而提高光伏组件的稳定性。根据本发明另一些具体地实施例，第二电荷传输层210的制备方法不受特别限制，本领域技术人员可根据需要进行选择，例如，可以选自刮涂、狭缝涂布、喷涂、喷墨打印、化学浴沉积、磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发、原子层沉积(ALD)和反应等离子沉积(RPD)中的任意一种，只要能形成完整的电荷传输层即可。此处需要特别说明的是，第一电荷传输层110和第二电荷传输层210形成的方法可以相同，也可以不同。根据本发明的一些具体实施例，形成第二电荷传输层210后，可以进行退火，使第二电荷传输层结晶性更好，提高第二电荷传输层210对电荷的传输能力。退火的时间和温度不受特别限制，本领域技术人员可根据第二电荷传输层210的材料和性能自行选择，例如，退火的温度为80～500℃，退火的时间为1～40min。根据本发明的一些实施例，第二电荷传输层210的厚度不受特别限制，例如，第二电荷传输层210的厚度可以为5～50nm。
S600：制备第二栅线电极
在此步骤中，参考图3中的部分结构，在第二电荷传输层210远离第二衬底的表面上制备第二栅线电极220。根据本发明的一些实施例，制备第二栅线电极220的方法不受特别限制，可以选自丝网印刷、磁控溅射、电镀和热蒸发中的至少一种，本领域技术人员可根据实际需要自行选择。根据本发明的一些实施例，第二栅线电极220的材料不受特别限制，例如，可以包括Ag、Al、Sn、Cu、Au和Pt中的至少一种，由此，可更好的汇集载流子，保障电池面积放大后有效的电荷收集，实现不使用激光也可以制备高效率组件的目的。此处需要特别说明的是，第二栅线电极220的数量、大小和形状不做特别限制，本领域技术人员可以自行设计。根据本发明的一些实施例，形成第二栅线电极220后，可进行退火，使栅线电极固化。根据本发明的一些具体实施例，退火的温度为80～1000℃，具体地，退火的温度可以为100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃和900℃等，退火时间为1～40min，具体地，可以为5min、10min、15min、20min、25min、30min和35min等。根据本发明的一些实施例，形成的第二栅线电极的厚度为50～200nm。发明人发现，如果第二栅线电极220的厚度过小，容易不连续、串阻大，不利于导电；如果第一栅线电极的厚度过厚，会造成生产成本的增加。
S700：制备梯度钝化层
在此步骤中，参考图3中的部分结构，在第二电荷传输层210远离第二衬底的表面上制备梯度钝化层230，梯度钝化层230在第二电荷传输层210上的正投影与第二栅线电极220在第二电荷传输层210上的正投影不重合。根据本发明的一些实施例，形成梯度钝化层230的方法不受特别限制，本领域技术人员可选择刮涂、狭缝涂布、喷涂、喷墨打印、热蒸发、气相输运法、近空间升华法等的任意一种。根据本发明的一些实施例，梯度钝化层230的材料包括PEAI、BAI、GUAI、CsI、CsBr、FABr、BABr、PEABr和GUABr中的至少一种，由此，上述材料中有机阳离子的尺寸较大，梯度钝化层230与无机钝化层130接触后，更有利于形成界面宽带系钝化层。根据本发明的一些实施例，形成梯度钝化层230之后，可进行退火，促使PbX2与梯度纯化层材料反应，界面上形成良好的接触。具体地，退火的温度为80～200℃，具体地，可以为100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃和190℃等。退火的时间为1～40min，具体地，可以为5min、10min、15min、20min、25min、30min和35min等。根据本发明的一些实施例，梯度钝化层230的厚度不受特别限制，可以为1～50nm，整个界面接触良好，有利于电荷在界面上的传输。发明人发现，如果梯度钝化层230的厚度过小，难以形成整个界面上良好的接触；如果梯度钝化层230的厚度过大，会影响界面的电荷传输，增加界面的电阻。
S800：制备第二封装层
在此步骤中，参考图3中的部分结构，在步骤S700制得的第二衬底的周边制备第二封装层240。根据本发明的一些实施例，第二封装层240围起来的区域应至少覆盖全部梯度钝化层230。根据本发明的一些实施例，第二封装层240的材料不做特别限制，例如，可以包括丁基胶、POE、EVA和UV胶中的至少一种。
S900：将第一衬底与第二衬底面对面贴合
在此步骤中，参考图4，将步骤S400制得的第一衬底100和步骤S800制得的第二衬底200面对面贴合，使得无机钙钛矿层130与梯度钝化层230的至少部分表面接触，以获得全无机钙钛矿光伏组件。此处需要特别说明的是，“面对面贴合”是指将第一衬底100和第二衬底200上含有功能层的一面进行贴合。根据本发明的一些具体实施例，贴合过程中可施加一定的压力和温度。根据本发明的一些具体实施例，贴合的压力不受特别限制，例如，可以为0.01～0.1MPa，温度80～150℃，压合时间5～30min，由此，无机钙钛矿层130中的PbX2与梯度钝化层230反应，形成界面宽带隙钝化层300，这层保证了贴合后两部分良好的欧姆接触，同时又能够起到钝化界面、提高开压的效果。同时四周第一封装层140和第二封装层240在温度的作用下，直接完成组件的封装，无机钙钛矿层130被封装在器件内部，隔绝水氧，有效抑制了无机钙钛矿材料的相变。
在本发明的另一个方面，提出了一种光伏组件，该光伏组件是由前述方法制备的，由此，该光伏组件具有前述方法制备的光伏组件的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少实现了全无机功能层的搭建，同时，器件稳定性好、效率高，对光和热具有良好的稳定性。
此处需要特别说明的是，本申请中第一次衬底上的功能层和第二衬底上的功能层可同时进行制备，然后再进行贴合，本领域技术人员可根据实际需要自行选择。
根据本发明的一些实施例，参考图4，光伏组件包括：第一衬底100，设在第一衬底100一侧的第一电荷传输层110，设在第一电荷传输层110远离第一衬底100一侧的无机钙钛矿层130，设在无机钙钛矿层130远离第一电荷传输层110一侧的界面宽带系钝化层300，设在界面宽带系钝化层300远离无机钙钛矿层130一侧的第二电荷传输层110，设在第二电荷传输层210远离梯度钝化层300一侧的第二衬底200；其中，第一电荷传输层110朝向第二电荷传输层210的表面具有第一栅线电极120，第一栅线电极120在第一电荷传输层110上的正投影与无机钙钛矿层130在第一电荷传输层110上的正投影不重合；第二电荷传输层210朝向第一电荷传输层110的表面具有第二栅线电极220，第二栅线电极220在第二电荷传输层210上的正投影与界面宽带系钝化层300在所述第二电荷传输层210上的正投影不重合。由此，该光伏组件具有上述方法制备的光伏组件所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述，总的来说，至少实现了全无机功能层的搭建，同时，器件稳定性好、效率高，对光和热具有良好的稳定性。
实施例1
(1)在FTO上通过磁控溅射法制备SnO2层，形成SnO2层之后进行退火，退火温度为150℃，退火时间为30min，形成的SnO2层的厚度为20nm；
(2)在FTO层上通过丝网印刷制备Ag栅线，形成Ag栅线后，进行退火，退火的温度为500℃，退火的时间为30min，形成的Ag栅线的厚度为100nm；
(3)在SnO2层上通过热蒸发制备CsPbI2Br层，形成CsPbI2Br层之后进行退火，退火的温度为280℃，退火的时间为15min，形成的CsPbI2Br层的厚度为350nm；
(4)在FTO衬底的四周涂覆丁基胶，形成第一封装层；
(5)在FTO上通过磁控溅射法制备NiOx层，形成NiOx层之后进行退火，退火温度为300℃，退火时间为30min，形成的NiOx层的厚度为40nm；
(6)在FTO层上通过丝网印刷制备Ag栅线，形成Ag栅线后，进行退火，退火的温度为500℃，退火的时间为30min，形成的Ag栅线的厚度为100nm；
(7)在NiOx层上通过涂布法制备GUABr层，形成GUABr层之后进行退火，退火的温度为100℃，退火的时间为5min，形成的GUABr层的厚度为5nm；
(8)在FTO衬底的四周涂覆丁基胶，形成第二封装层；
(9)将两个FTO衬底面对面贴合，贴合的压力0.1MPa，贴合的温度为120℃，贴合时间10min，以获得全无机钙钛矿光伏组件。
对实施例1制备的全无机钙钛矿光伏组件进行光电转换效率测试，测得结果如下：
电流mA/cm2 电压V 填充因子％ 光电转换效率％
全无机钙钛矿组件 15.52 1.496 75.80 17.60
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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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，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。
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 (24)

1.一种制备全无机钙钛矿光伏组件的方法，其特征在于，包括：
(1)在第一衬底上制备第一电荷传输层，所述第一电荷传输层的材料包括TiO2、SnO2、ZnO、Nb2O5和WO3中的至少一种；
(2)在所述第一电荷传输层远离所述第一衬底的表面上制备第一栅线电极；
(3)在所述第一电荷传输层远离所述第一衬底的表面上制备无机钙钛矿层，所述第一栅线电极在所述第一电荷传输层上的正投影和所述无机钙钛矿层在所述第一电荷传输层上的正投影不重合，所述无机钙钛矿层的材料包括CsPbIxBr3-x，其中，0＜X＜1；
(4)在步骤(3)制得的所述第一衬底的周边制备第一封装层；
(5)在第二衬底上制备第二电荷传输层，所述第二电荷传输层的材料包括NiOx、CuI和CuSCN中的至少一种；
(6)在所述第二电荷传输层远离所述第二衬底的表面上制备第二栅线电极；
(7)在所述第二电荷传输层远离所述第二衬底的表面上制备梯度钝化层，所述梯度钝化层在所述第二电荷传输层上的正投影与所述第二栅线电极在所述第二电荷传输层上的正投影不重合；
(8)在步骤(7)制得的所述第二衬底的周边制备第二封装层；
(9)将步骤(4)制得的所述第一衬底与步骤(8)制得的所述第二衬底贴合，使得所述无机钙钛矿层与所述梯度钝化层接触，以获得所述全无机钙钛矿光伏组件；
其中，所述无机钙钛矿层中包括过量PbX2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于形成所述无机钙钛矿层的钙钛矿前驱体PbX2的摩尔量，所述无机钙钛矿层中所述PbX2的摩尔量比例为0.1％～10％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一衬底和所述第二衬底的材料分别独立地为FTO或ITO。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层的制备方法分别独立地选自刮涂、狭缝涂布、喷涂、喷墨打印、化学浴沉积、磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发、原子层沉积(ALD)和反应等离子沉积(RPD)中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层后，进行退火。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述退火的温度为80～500℃，所述退火的时间为1～40min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层的厚度分别独立地为5～50nm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一栅线电极和所述第二栅线电极的材料分别独立地包括Ag、Al、Sn、Cu、Au和Pt中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一栅线电极和所述第二栅线电极的制备方法分别独立地选自丝网印刷、磁控溅射、电镀和热蒸发中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一栅线电极和所述第二栅线电极后，进行退火。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述退火的温度为80～1000℃，所述退火的时间1～40min。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一栅线电极和所述第二栅线电极的厚度分别独立地为50～200nm。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机钙钛矿层的制备方法选自刮涂、狭缝涂布、喷涂、喷墨打印、热蒸发、气相输运法和近空间升华法中的任意一种。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述无机钙钛矿层后进行退火，所述退火的温度为80～300℃，所述退火的时间1～40min。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机钙钛矿层中包括氯离子，基于所述无机钙钛矿层中无机钙钛矿的摩尔量，所述氯离子的含量不大于30％。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机钙钛矿层的厚度为50～500nm。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述梯度钝化层的材料包括PEAI、BAI、GUAI、CsI、CsBr、FABr、BABr、PEABr和GUABr中的至少一种。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯度钝化层的制备方法选自刮涂、狭缝涂布、喷涂、喷墨打印、热蒸发、气相输运法和近空间升华法中的任意一种。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述梯度钝化层后，进行退火，所述退火的温度为80～200℃，所述退火的时间为1～40min。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯度钝化层的厚度为1～50nm。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一封装层和所述第二封装层的材料分别独立地包括丁基胶、POE、EVA和UV胶中的至少一种。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述贴合的压力为0.01～0.1MPa，温度为80～150℃，时间为5～30min。
23.一种全无机钙钛矿光伏组件，其特征在于，是由权利要求1～20中任一项所述的方法制备的。
24.根据权利要求23所述的全无机钙钛矿光伏组件，其特征在于，包括：
第一衬底，
第一电荷传输层，所述第一电荷传输层设在所述第一衬底的一侧；
无机钙钛矿层，所述无机钙钛矿层设在所述第一电荷传输层远离所述第一衬底的一侧；
界面宽带系钝化层，所述界面宽带系钝化层设在所述无机钙钛矿层远离所述第一电荷传输层的一侧；
第二电荷传输层，所述第二电荷传输层设在所述界面宽带系钝化层远离所述无机钙钛矿层的一侧；
第二衬底，所述第二衬底设在所述第二电荷传输层远离所述第二栅线电极的一侧；
其中，所述第一电荷传输层朝向所述第二电荷传输层的表面设有第一栅线电极，所述第一栅线电极在所述第一电荷传输层上的正投影与所述无机钙钛矿层在所述第一电荷传输层上的正投影不重合；
所述第二电荷传输层朝向所述第一电荷传输层的表面设有第二栅线电极，所述第二栅线电极在所述第二电荷传输层上的正投影与所述界面宽带系钝化层在所述第二电荷传输层上的正投影不重合。
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