CN115802771A - 钙钛矿太阳能组件、钙钛矿太阳能器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域,具体涉及一种钙钛矿太阳能组件、钙钛矿太阳能器件及其制备方法。钙钛矿太阳能组件,包括依次层叠设置的透明电极层、第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和背电极层;透明电极层的第一表面朝向第一电荷传输层;第一电荷传输层具有延伸至所透明电极层内部的第一延伸段;第二电荷传输层具有第二预延伸段,第二预延伸段延伸至透明电极层的第一表面;背电极层具有第二延伸段,第二延伸段穿过第二预延伸段的内部,且第二延伸段的末端靠近或者延伸至所述透明电极层的第一表面。本发明的结构设置使得第二电荷传输层阻隔了背电极和钙钛矿层,成本低,同时可提高钙钛矿太阳能组件的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域,具体而言,涉及一种钙钛矿太阳能组件、钙钛矿太阳能器件及其制备方法。
背景技术
加快清洁能源开发利用是实现“双碳”目标有效途径。太阳能作为重要的清洁能源,其开发利用始终是学界和业界关注的热点。近年来,钙钛矿太阳能电池发展迅速,其认证的光电转换效率屡创新高,已然成为当前光伏研究领域的热点。凭借材料成本低、制备工艺简单、带隙可调、可与市场上的其他光伏技术进行叠层制备更高性能的光伏器件等优势,钙钛矿太阳能电池的研发与商业化进程备受关注。
钙钛矿太阳能电池主要由透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、背电极等五部分构成。不同于晶硅电池采用汇流条形成组件,钙钛矿太阳能电池组件主要采用激光划刻的方式来串联子电池。激光划刻的具体步骤为:先在透明导电玻璃上用激光划刻P1,使透明导电层形成若干个子单元;然后在透明电极上依次制备第一电荷传输层、钙钛矿吸光层和第二电荷传输层,再使用激光在P1一侧划刻P2,使第一电荷传输层、钙钛矿吸光层和第二电荷传输层形成各个子单元;接着在第二电荷传输层上制备背电极层,最后用激光在P2一侧划刻P3,使背电极层形成各个子单元,并使各个子电池之间串联连接,从而形成钙钛矿太阳能电池组件。在钙钛矿太阳能电池组件的P2凹槽处,背电极会与钙钛矿层直接接触。背电极一般采用导电性较好的金属材料如铜、银、金等,因此钙钛矿层中的卤素离子会对背电极产生腐蚀,不利于钙钛矿电池组件的稳定性。P3凹槽处,钙钛矿层直接暴露于空气中,同样不利于钙钛矿太阳能电池组件的稳定性。
为此,现有技术通过在P2凹槽处沉积化学稳定性好的金属层,达到保护背电极的目的,从而在一定程度提高了钙钛矿电池组件的稳定性。但金属都具有扩散性,该金属层中的金属离子会迁移到钙钛矿层中破坏钙钛矿晶格结构,导致依然无法有效解决组件的稳定性问题。此外,现有技术采用透明导电氧化物作为背电极层与钙钛矿层之间在P2凹槽处的隔离层、以及背电极层与第二电荷传输层之间的隔离层提高钙钛矿太阳能组件的稳定性,但会使钙钛矿太阳能电池组件的结构更加复杂,制备成本增加,还存在引入透明导电氧化物对钙钛矿太阳能电池性能的一些未知影响。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种钙钛矿太阳能组件,以解决现有技术中钙钛矿电池组件的稳定性差、成本高的技术问题。本申请的钙钛矿电池组件成本低、稳定性好。
本发明的另一个目的在于提供一种钙钛矿太阳能器件。
本发明的另一个目的在于提供所述的钙钛矿太阳能器件的制备方法,该方法简单高效,成本低,得到的钙钛矿太阳能器件更具稳定性能。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
钙钛矿太阳能组件,包括依次层叠设置的透明电极层、第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和背电极层;所述透明电极层的第一表面朝向所述第一电荷传输层;
所述第一电荷传输层具有延伸至所述透明电极层内部的第一延伸段;
所述第二电荷传输层具有第二预延伸段,所述第二预延伸段延伸至所述透明电极层的第一表面;
所述背电极层具有第二延伸段,所述第二延伸段穿过所述第二预延伸段的内部,且所述第二延伸段的末端靠近或者延伸至所述透明电极层的第一表面。
在一种实施方式中,所述第二电荷传输层还具有第三预延伸段,所述第三预延伸段延伸至所述透明电极层的第一表面;所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽;所述凹槽贯穿所述背电极层、所述第二电荷传输层和所述第三预延伸段。
在一种实施方式中,所述凹槽和所述第三预延伸段的宽度之比为1:(1.1~2)。
在一种实施方式中,所述第一延伸段、所述第二预延伸段和所述第三预延伸段紧邻设置。
在一种实施方式中,所述第二延伸段与所述第二预延伸段的宽度之比为1:(1.1~2)。
在一种实施方式中,所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽,所述凹槽贯穿所述背电极层。
在一种实施方式中,所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽,所述凹槽贯穿所述第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和背电极层。
在一种实施方式中,所述透明电极层的厚度为400~600nm。
在一种实施方式中,所述第一电荷传输层的厚度为5~50nm。
在一种实施方式中,所述钙钛矿层的厚度为400~600nm。
在一种实施方式中,所述第二电荷传输层的厚度为5~50nm。
在一种实施方式中,所述背电极层的厚度为50~150nm。
钙钛矿太阳能器件,包括多个串联的所述的钙钛矿太阳能组件。
所述的钙钛矿太阳能器件的制备方法,包括以下步骤:
(a)在基底上制备透明电极层,在所述透明电极层上进行P1刻蚀,形成P1刻蚀槽;
(b)在具有P1槽的透明电极层上制备第一电荷传输层;所述第一电荷传输层覆盖所述透明电极层,且填充所述P1槽以形成第一延伸段;
(c)在所述第一电荷传输层上制备钙钛矿层,再对所述钙钛矿层及第一电荷传输层上进行P2预刻蚀,形成P2预刻蚀槽;
(d)在具有P2预刻蚀槽的所述钙钛矿层上制备第二电荷传输层;所述第二传输层覆盖所述钙钛矿层,且填充所述P2预刻蚀槽以形成第二预延伸段;再对所述第二电荷传输层和所述第二预延伸段进行P2刻蚀,形成P2刻蚀槽;
(e)在具有P2刻蚀槽的第二电荷传输层上制备电极层;所述电极层填充覆盖所述第二电荷传输层,且填充所述P2刻蚀槽以形成第二延伸段。
在一种实施方式中,在步骤(c)中,还包括:对所述钙钛矿层及第一电荷传输层进行P3预刻蚀,形成P3预刻蚀槽;在步骤(d)中,还包括:所述第二传输层填充所述P3预刻蚀槽,形成第三预延伸段;在完成步骤(e)之后,对所述背电极层、第二电荷传输层、第三预延伸段进行P3刻蚀,形成贯穿所述背电极层、第二电荷传输层和第三预延伸段的凹槽。
在一种实施方式中,在完成步骤(e)之后,仅对所述背电极层进行P3刻蚀。
在一种实施方式中,在完成步骤(e)之后,对背电极层、第二电荷传输层、钙钛矿层和第一电荷传输层进行P3刻蚀。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明的结构设置使得第二电荷传输层阻隔了背电极和钙钛矿层,使二者在第二预延伸段处不直接接触,该结构设置避开了在此处设置金属层或隔离层,能有效阻隔金属扩散至钙钛矿层中破坏钙钛矿晶格结构,降低成本,提高钙钛矿太阳能组件的稳定性。
(2)本发明通过设置第三预延伸段,避免钙钛矿层在此处暴露于空气中,更有利于钙钛矿电池组件的稳定性。
(3)本发明的钙钛矿太阳能器件具有优异的稳定性。
(4)本发明钙钛矿太阳能器件的制备方法操作简单,制备成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的钙钛矿太阳能器件的结构示意图;
图2为本发明实施例4的钙钛矿太阳能器件的结构示意图;
图3为本发明实施例5的钙钛矿太阳能器件的结构示意图;
图4为本发明实施例1~5中的钙钛矿太阳能器件的稳定性测试图。
附图标记:
1-透明电极层、2-第一电荷传输层、201-第一延伸段、3-钙钛矿层、4-第二电荷传输层、401-第二预延伸段、402-第三预延伸段、5-背电极、501-第二延伸段、6-凹槽。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。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,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
根据本发明的一个方面,本发明涉及钙钛矿太阳能组件,包括依次层叠设置的透明电极层、第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和背电极层;所述透明电极层的第一表面朝向所述第一电荷传输层;
所述第一电荷传输层具有延伸至所述透明电极层内部的第一延伸段;
所述第二电荷传输层具有第二预延伸段,所述第二预延伸段延伸至所述透明电极层的第一表面;
所述背电极层具有第二延伸段,所述第二延伸段穿过所述第二预延伸段的内部,且所述第二延伸段的末端靠近或者延伸至所述透明电极层的第一表面。
本发明的结构设置使得第二电荷传输层阻隔了背电极和钙钛矿层,使二者在第二预延伸段处不直接接触,该结构设置避开了在此处设置金属层或隔离层,能有效阻隔金属扩散至钙钛矿层中破坏钙钛矿晶格结构,降低成本,提高钙钛矿太阳能组件的稳定性。
在一种实施方式中,所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽,所述凹槽仅贯穿所述背电极层。
在一种实施方式中,所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽,所述凹槽贯穿所述第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和背电极层,不伤及透明电极层。
更优选地,在一种实施方式中,所述第二电荷传输层还具有第三预延伸段,所述第三预延伸段延伸至所述透明电极层的第一表面;所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽;所述凹槽贯穿所述背电极层、所述第二电荷传输层和所述第三预延伸段。
相比于凹槽仅贯穿所述背电极层或者不设置第三预延伸段(凹槽贯穿所述第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和背电极层),本发明优选通过设置第三预延伸段,避免钙钛矿层在此处暴露于空气中,有利于钙钛矿电池组件的稳定性。
在一种实施方式中,所述凹槽和所述第三预延伸段的宽度之比为1:(1.1~2),例如1:1.1、1:1.25、1:1.5、1:1.7、1:2等。如果凹槽宽度占比过大,第三预延伸段作为保护层会较薄,保护作用有限,且加工难度大,如果凹槽占比过小,会产生较多的死区面积,不利于组件的效率。
在一种实施方式中,所述第二延伸段与所述第二预延伸段的宽度之比为1:(1.1~2),例如1:1.1、1:1.25、1:1.5、1:1.7、1:2等。本发明第二延伸段与第二预延伸段的宽度之比需要在适宜的范围内,如果第二延伸段与第二预延伸段的宽度之比过小,会产生较多的死区面积,对组件的效率产生影响,如果第二延伸段与第二预延伸段的宽度之比过高,第二预延伸段作为保护层的厚度较薄,不仅影响其保护效果,而且加工难度增大。
在一种实施方式中,所述第一延伸段、所述第二预延伸段和所述第三预延伸段紧邻设置。例如第一延伸段紧邻第二预延伸段,第二预延伸段紧邻第三预延伸段,三者紧邻设置能节省浪费的受光面。
在一种实施方式中,所述透明电极层的厚度为400~600nm,包括但不限于为400nm、460nm、500nm、520nm、550nm、600nm等。所述透明电极层为ITO。
在一种实施方式中,所述第一电荷传输层的厚度为5~50nm,包括但不限于为5nm、18nm、20nm、25nm、30nm、50nm等。所述第一电荷传输层为空穴传输层,材质包括镍氧化物、MoO、CuS、MoS、CuSCN和PTAA中的至少一种。
在一种实施方式中,所述钙钛矿层的厚度为400~600nm,包括但不限于为400nm、420nm、450nm、470nm、500nm、520nm、550nm、570nm、600nm。钙钛矿层的材质包括CsFAPbI3、CsFAPbCl3、CsFAPbBr3、CsFAMAPbCl3、CsFAMAPbI3、MAPbCl3等,FA为甲脒,MA为甲胺。
在一种实施方式中,所述第二电荷传输层的厚度为5~50nm,包括但不限于为5nm、27nm、30nm、32nm、35nm、40nm、50nm等。所述第二电荷传输层为电子传输层,其材质包括C60、WO3、TiO2、Nb2O5等。
在一种实施方式中,所述背电极层的厚度为50~150nm,包括但不限于为50nm、75nm、80nm、90nm、120nm、150nm等。在一种实施方式中,背电极层包括Ag、Cu、Cr、FTO(氟掺氧化锡)、AZO(铝掺氧化锌)、ITO(铟掺氧化锡)、ATO(铝掺氧化锡)、BZO(硼掺氧化锌)、Al、Au中的至少一种。
根据本发明的另一个方面,本发明还涉及所述的钙钛矿太阳能组件的制备方法,包括以下步骤:
(a)在基底上制备透明电极层,在所述透明电极层上进行P1刻蚀,形成P1刻蚀槽;
(b)在具有P1槽的透明电极层上制备第一电荷传输层;所述第一电荷传输层覆盖所述透明电极层,且填充所述P1槽以形成第一延伸段;
(c)在所述第一电荷传输层上制备钙钛矿层,再对所述钙钛矿层及第一电荷传输层上进行P2预刻蚀,形成P2预刻蚀槽;
(d)在具有P2预刻蚀槽的所述钙钛矿层上制备第二电荷传输层;所述第二传输层覆盖所述钙钛矿层,且填充所述P2预刻蚀槽以形成第二预延伸段;再对所述第二电荷传输层和所述第二预延伸段进行P2刻蚀,形成P2刻蚀槽;
(e)在具有P2刻蚀槽的第二电荷传输层上制备电极层;所述电极层填充覆盖所述第二电荷传输层,且填充所述P2刻蚀槽以形成第二延伸段。
本发明不需要额外再设置金属层或者隔离层,通过进行P2预刻蚀使第二电荷传输层阻隔背电极和钙钛矿层,以提高钙钛矿太阳能组件的稳定性。
在一种实施方式中,透明电极层通过磁控溅射的方式在超白玻璃基底上形成。在一种实施方式中,P1刻蚀、P2预刻蚀、P2刻蚀均分别采用激光刻蚀法。在一种实施方式中,第一电子传输层的制备采用磁控溅射。在一种实施方式中,钙钛矿层采用溶液刮涂法制备。在一种实施方式中,电子传输层采用蒸镀法制备。在一种实施方式中,背电极层采用磁控溅射法进行制备。
在一种实施方式中,还包括:在步骤(c)中,在完成P2刻蚀后,对所述钙钛矿层及第一电荷传输层上进行P3预刻蚀,形成P3预刻蚀槽;在步骤(d)中,还包括:所述第二传输层填充所述P3预刻蚀槽,形成三预延伸段;在完成步骤(e)之后,对所述背电极层、第二电荷传输层、第三预延伸段进行P3刻蚀,形成贯穿所述背电极层、第二电荷传输层和第三预延伸段的凹槽。
本发明通过P3预刻蚀,使得P3处的钙钛矿层均不与空气接触,这样即使器件密封不好,也不会使钙钛矿遭受空气中水氧的侵蚀,从而提高了钙钛矿太阳能电池器件的稳定性。
在一种实施方式中,在完成步骤(e)之后,仅对所述背电极层进行P3刻蚀。
在一种实施方式中,在完成步骤(e)之后,对背电极层、第二电荷传输层、钙钛矿层和第一电荷传输层进行P3刻蚀。
根据本发明的另一个方面,本发明还涉及钙钛矿太阳能器件,包括多个串联的如上所述的钙钛矿太阳能组件。
本发明的钙钛矿太阳能器件具有优异的电化学性能和稳定性。
下面结合具体的实施例进一步解释说明。
实施例1
钙钛矿太阳能器件,如图1所示,包括多个串联的钙钛矿太阳能组件,每个钙钛矿太阳能组件包括依次层叠设置的透明电极层1、第一电荷传输层2、钙钛矿层3、第二电荷传输层4和背电极5层;所述透明电极层1的第一表面朝向所述第一电荷传输层2;
所述第一电荷传输层2具有延伸至所述透明电极层1内部的第一延伸段201;
所述第二电荷传输层4具有第二预延伸段401和第三预延伸段402,所述第二预延伸段401和第三预延伸段402延各自独立沿伸至所述透明电极层1的第一表面;所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽6;所述凹槽6贯穿所述背电极5层、所述第二电荷传输层4和所述第三预延伸段402;
所述背电极5层具有第二延伸段501,所述第二延伸段501穿过所述第二预延伸段401的内部,且所述第二延伸段501的末端延伸至所述透明电极层1的第一表面;
所述透明电极层1为ITO,厚度为500nm;
所述第一电荷传输层2的材质为氧化镍,厚度为20nm;
所述钙钛矿层3的材质为CsFAPbI3,厚度为500nm;
所述第二电荷传输层4为C60,厚度为30nm;
所述背电极5层为Cu,厚度为80nm。
本实施例中钙钛矿太阳能器件的制备方法,包括以下步骤:
(a)采用清洗剂、去离子水分别对超白玻璃基底进行洗涤,用压缩空气吹干,然后在超白玻璃基底上通过磁控溅射制备透明电极层1(ITO);采用激光刻蚀法,在制备了ITO的基底上进行P1刻蚀,形成P1刻蚀槽,将ITO分割成若干子单元;
(b)采用磁控溅射在具有P1槽的透明电极层1上制备第一电荷传输层2(空穴传输层),所述第一电荷传输层2填充所述P1槽(形成第一延伸段201)且覆盖所述透明电极层1;
(c)在所述第一电荷传输层2上制备钙钛矿层3:准确称取钙钛矿前驱体药品,并溶于DMF和NMP中得到CsFA前驱液,然后采用刮涂法在第一电荷传输层2进行刮涂;再用激光刻蚀法对所述钙钛矿层3及第一电荷传输层2进行P2预刻蚀和P3预刻蚀,形成P2预刻蚀槽、P3预刻蚀槽;
(d)在所述钙钛矿层3上制备第二电荷传输层4(电子传输层),所述第二传输层填充所述P2预刻蚀槽(第二预延伸段401)和P3预刻蚀槽(形成第三预延伸段402),且覆盖所述钙钛矿层3;再对所述第二电荷传输层4、钙钛矿层3和第一电荷传输层2进行P2刻蚀,形成P2刻蚀槽;
(e)在具有P2刻蚀槽的第二电荷传输层4上制备电极层,所述电极层填充所述P2刻蚀槽(形成第二延伸段501)且覆盖所述第二电荷传输层4;对所述背电极5层、第二电荷传输层4、第二预延伸段401进行P3刻蚀。
(f)在组件四周贴敷封装胶,背电极5层中间铺设封装胶膜,而后覆盖钢化玻璃,进行层压封装。
实施例2
钙钛矿太阳能器件,除所述透明电极层1的厚度为550nm;所述第一电荷传输层2的材质为CuS,厚度为25nm;所述钙钛矿层3的材质为MAPbI3,厚度为530nm;所述第二电荷传输层4为TiO2,厚度为35nm;所述背电极5层厚度为85nm,其他条件同实施例1。
本实施例中钙钛矿太阳能器件的制备方法除上述各层材质、厚度不同,其他条件同实施例1。
实施例3
钙钛矿太阳能器件,除所述透明电极层1的厚度为445nm;所述第一电荷传输层2的材质为PTAA,厚度为15nm;所述钙钛矿层3的材质为CsFAMAPbI3,厚度为485nm;所述第二电荷传输层4为WO3,厚度为25nm;所述背电极5层厚度为75nm,其他条件同实施例1。
本实施例中钙钛矿太阳能器件的制备方法除上述各层材质、厚度不同,其他条件同实施例1。
实施例4
钙钛矿太阳能器件,如图2所示,包括多个串联的钙钛矿太阳能组件,每个钙钛矿太阳能组件包括依次层叠设置的透明电极层1、第一电荷传输层2、钙钛矿层3、第二电荷传输层4和背电极5层;所述透明电极层1的第一表面朝向所述第一电荷传输层2;
所述第一电荷传输层2具有延伸至所述透明电极层1内部的第一延伸段201;
所述第二电荷传输层4具有第二预延伸段401,所述第二预延伸段401沿伸至所述透明电极层1的第一表面;所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽6;所述凹槽6仅设置在所述背电极5层;
所述背电极5层具有第二延伸段501,所述第二延伸段501穿过所述第二预延伸段401的内部,且所述第二延伸段501的末端延伸至所述透明电极层1的第一表面。;
所述透明电极层1为ITO,厚度为500nm;
所述第一电荷传输层2的材质为氧化镍,厚度为20nm;
所述钙钛矿层3的材质为CsFAPbI3,厚度为500nm;
所述第二电荷传输层4为C60,厚度为30nm;
所述背电极5层为Cu,厚度为80nm。
实施例5
钙钛矿太阳能器件,如图3所示,包括多个串联的钙钛矿太阳能组件,每个钙钛矿太阳能组件包括依次层叠设置的透明电极层1、第一电荷传输层2、钙钛矿层3、第二电荷传输层4和背电极5层;所述透明电极层1的第一表面朝向所述第一电荷传输层2;
所述第一电荷传输层2具有延伸至所述透明电极层1内部的第一延伸段201;
所述第二电荷传输层4具有第二预延伸段401,所述第二预延伸段401沿伸至所述透明电极层1的第一表面;所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽6;所述凹槽6贯穿所述第一电荷传输层2、钙钛矿层3、第二电荷传输层4和背电极5层。
所述背电极5层具有第二延伸段501,所述第二延伸段501穿过所述第二预延伸段401的内部,且所述第二延伸段501的末端延伸至所述透明电极层1的第一表面。
所述透明电极层1为ITO,厚度为500nm;
所述第一电荷传输层2的材质为氧化镍,厚度为20nm;
所述钙钛矿层3的材质为CsFAPbI3,厚度为500nm;
所述第二电荷传输层4为C60,厚度为30nm;
所述背电极5层为Cu,厚度为80nm。
实验例
对实施例得到的钙钛矿太阳能器件进行性能测试,具体如下:
表1性能测试结果
对比上述实施例1~3,可以发现:不同材料、不同厚度、相同组件设计,制备得到的电池组件均可以正常工作。同时实施例1的电性能参数优于实施例2和实施例3。
对比上述实施例1、实施例4和实施例5,可以发现:相同材料、相同厚度的、不同组件设计,制备得到的电池组件均可以正常工作。同时实施例1的电性能参数优于实施例2和实施例3。
另外,由图4可知,不同材料、不同厚度、不同组件设计,制备得到的组件稳定性不同,其中实施例1制备得到的组件的稳定性较优。
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,但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.钙钛矿太阳能组件,其特征在于,包括依次层叠设置的透明电极层、第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和背电极层;所述透明电极层的第一表面朝向所述第一电荷传输层;
所述第一电荷传输层具有延伸至所述透明电极层内部的第一延伸段;
所述第二电荷传输层具有第二预延伸段,所述第二预延伸段延伸至所述透明电极层的第一表面;
所述背电极层具有第二延伸段,所述第二延伸段穿过所述第二预延伸段的内部,且所述第二延伸段的末端靠近或者延伸至所述透明电极层的第一表面。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能组件,其特征在于,包含以下特征(1)至(2)中的至少一种:
(1)所述第二电荷传输层还具有第三预延伸段,所述第三预延伸段延伸至所述透明电极层的第一表面;所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽,所述凹槽贯穿所述背电极层、所述第二电荷传输层和所述第三预延伸段;
(2)所述凹槽和所述第三预延伸段的宽度之比为1:(1.1~2)。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能组件,其特征在于,所述第一延伸段、所述第二预延伸段和所述第三预延伸段紧邻设置。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能组件,其特征在于,所述第二延伸段与所述第二预延伸段的宽度之比为1:(1.1~2)。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能组件,其特征在于,包含以下特征(1)或(2)中的一种:
(1)所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽,所述凹槽贯穿所述背电极层;
(2)所述钙钛矿太阳能组件还设置有凹槽,所述凹槽贯穿所述第一电荷传输层、钙钛矿层、第二电荷传输层和背电极层。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能组件,其特征在于,包含以下特征(1)至(5)中的至少一种:
(1)所述透明电极层的厚度为400~600nm;
(2)所述第一电荷传输层的厚度为5~50nm;
(3)所述钙钛矿层的厚度为400~600nm;
(4)所述第二电荷传输层的厚度为5~50nm;
(5)所述背电极层的厚度为50~150nm。
7.钙钛矿太阳能器件,其特征在于,包括多个串联的如权利要求1~6中任一项所述的钙钛矿太阳能组件。
8.如权利要求7所述的钙钛矿太阳能器件的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)在基底上制备透明电极层,在所述透明电极层上进行P1刻蚀,形成P1刻蚀槽;
(b)在具有P1槽的透明电极层上制备第一电荷传输层;所述第一电荷传输层覆盖所述透明电极层,且填充所述P1槽以形成第一延伸段;
(c)在所述第一电荷传输层上制备钙钛矿层,再对所述钙钛矿层及第一电荷传输层上进行P2预刻蚀,形成P2预刻蚀槽;
(d)在具有P2预刻蚀槽的所述钙钛矿层上制备第二电荷传输层;所述第二传输层覆盖所述钙钛矿层,且填充所述P2预刻蚀槽以形成第二预延伸段;再对所述第二电荷传输层和所述第二预延伸段进行P2刻蚀,形成P2刻蚀槽;
(e)在具有P2刻蚀槽的第二电荷传输层上制备电极层;所述电极层填充覆盖所述第二电荷传输层,且填充所述P2刻蚀槽以形成第二延伸段。
9.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能器件的制备方法,其特征在于,在步骤(c)中,还包括:对所述钙钛矿层及第一电荷传输层进行P3预刻蚀,形成P3预刻蚀槽;在步骤(d)中,还包括:所述第二传输层填充所述P3预刻蚀槽,形成第三预延伸段;
在完成步骤(e)之后,对所述背电极层、第二电荷传输层、第三预延伸段进行P3刻蚀,形成贯穿所述背电极层、第二电荷传输层和第三预延伸段的凹槽。
10.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能器件的制备方法,其特征在于,在完成步骤(e)之后,仅对所述背电极层进行P3刻蚀;
或者,在完成步骤(e)之后,对背电极层、第二电荷传输层、钙钛矿层和第一电荷传输层进行P3刻蚀。
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