CN115955851A - 钙钛矿电池及其制作方法、用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及太阳能电池技术领域，具体涉及钙钛矿电池及其制作方法、用电装置。钙钛矿电池包括：第一电极层，被设置为钙钛矿电池中供光入射的电极层；第一载流子传输层，设于第一电极层上，第一载流子传输层为空穴传输层、电子传输层中的一者；钙钛矿层，设于第一载流子传输层的背离第一电极层的一侧；第二电极层，位于钙钛矿层的背离第一电极层的一侧；第一功能层，位于钙钛矿层的背离第一载流子传输层的一侧，并位于第二电极层的厚度方向一侧，第一功能层能够将自第一电极层入射、并透过钙钛矿层的至少部分光线反射至钙钛矿层。本申请对光的利用效率较高，钙钛矿电池的光电转化效率也较高。

Description

钙钛矿电池及其制作方法、用电装置

技术领域

本申请涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种钙钛矿电池及其制作方法、用电装置。

背景技术

近年来随着太阳能电池技术快速发展，钙钛矿电池已成为备受瞩目的一类电池。钙钛矿电池具有高转化效率、制备简单、材料广泛、成本低廉等优点，应用前景十分广阔。但相关技术的钙钛矿电池中，钙钛矿电池的光电转换效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对相关技术的钙钛矿电池中光电转换效率较低的问题，提供一种钙钛矿电池及其制作方法、用电装置。

第一方面，本申请提供了一种钙钛矿电池，包括：

第一电极层，被设置为钙钛矿电池中供光入射的电极层；

第一载流子传输层，设于第一电极层上，第一载流子传输层为空穴传输层、电子传输层中的一者；

钙钛矿层，设于第一载流子传输层的背离第一电极层的一侧；

第二电极层，位于钙钛矿层的背离第一电极层的一侧；以及

第一功能层，位于钙钛矿层的背离第一电极层的一侧，并位于第二电极层的厚度方向一侧，第一功能层能够将自第一电极层入射、并透过钙钛矿层的至少部分光线反射至钙钛矿层。

在上述方案中，通过设置第一功能层，第一功能层位于钙钛矿层的背离第一电极层的一侧，且第一功能层能够将自第一电极层入射、并透过钙钛矿层的至少部分光线反射至钙钛矿层，能够将未被钙钛矿层完全吸收的光重新导入到钙钛矿层中，增加了对光的利用效率，提高了钙钛矿电池的光电转化效率。

在一些实施例中，第一功能层的材料包括以下材料中的至少一者：

TiO₂、ZnO、SnO₂、Al₂O₃、MoO₃、WO₃、NiO_x、ITO、FTO、AgBiS₂、WS₂、MoS₂、LiF、MgF₂、NaF、KF、Au、Ag、Cu、Al、Cr。

采用如上材料，第一功能层能将未被钙钛矿层完全利用的光反射回钙钛矿层，以能提高光利用率。同时还能够使第一功能层的性质稳定，隔绝环境中的水、氧、粉尘与第二载流子传输层材料发生接触反应，提高钙钛矿电池的稳定性。

在一些实施例中，第一功能层的厚度为0.5nm~20nm。

如此厚度，不仅可以使第一功能层对透过钙钛矿层的光的反射效果较佳，也能够充分阻隔第二电极层与第二载流子传输层的反应，提高界面接触，减少界面处的电荷堆积。

在一些实施例中，钙钛矿电池还包括布置于钙钛矿层和第二电极层之间的第二载流子传输层，第二载流子传输层为空穴传输层、电子传输层中的另一者；

其中，第一功能层设于钙钛矿层和第二载流子传输层之间；和/或

第一功能层设于第二载流子传输层和第二电极层之间；和/或

第一功能层设于第二电极层的背离第二载流子传输层的一侧。

第一功能层的位置可以根据实际需要灵活设置，以使钙钛矿电池的设计灵活性更高。

在一些实施例中，第一功能层设于第二载流子传输层和第二电极层之间；

第二电极层包括层叠布置于第一功能层的背离第二载流子传输层一侧的第二功能层和第一金属层，第二功能层被配置为能够阻隔钙钛矿层中的碘离子迁移至第一金属层。

上述方案中，第二电极层包括层叠布置于第一功能层的背离第二载流子传输层一侧的第二功能层和第一金属层，换言之，第二功能层位于第一功能层和第一金属层之间，即，使第二功能层阻挡于钙钛矿层和第一金属层之间。

由于第二功能层导电性良好且性质稳定，阻止了钙钛矿层中的碘离子迁移至第一金属层；此外，第一金属层承担传输电荷的作用，这样在保证传输电荷的同时，能够有效避免第二电极层与钙钛矿层中的碘离子反应导致钙钛矿电池失效。

在一些实施例中，第二功能层的材料包括以下材料中的至少一者：

ITO、FTO、LiF、MgF₂、MoO₃。

采用如上材料，能够使第二功能层的稳定性较佳，有效阻止钙钛矿层中的碘离子迁移，有效减少界面处缺陷与复合位点，提高效率的同时增加钙钛矿电池的长期稳定性。

在一些实施例中，第二功能层的厚度为5nm~30nm。

如此厚度，不仅可以有效隔挡钙钛矿层中的碘离子，还不会影响钙钛矿层到第一金属层的电荷传输过程。

在一些实施例中，钙钛矿层的背离第一载流子传输层的一侧表面为粗糙面。

如此，在钙钛矿层的背离所述第一载流子传输层的表面形成高低起伏的结构形态，与平面结构相比，可以增加钙钛矿层的朝向第二载流子传输层的表面的表面积，增加对入射到钙钛矿层的光的吸收面积，增加了对光的利用效率，提高了钙钛矿电池的光电转化效率。

在一些实施例中，钙钛矿层的背离第一载流子传输层的一侧表面设有多个凹陷结构。

通过设置凹陷结构，则未发生凹陷的部分相对凹陷为凸起结构，以便在钙钛矿层的表面形成高低起伏的粗糙面。

在一些实施例中，凹陷结构的内轮廓形状为倒棱锥状。

如此，凹陷结构的各个侧面朝向第二载流子传输层一侧倾斜，这样在通过模具制作凹陷结构时，也便于出模。

在一些实施例中，凹陷结构的深度h1满足：0＜h1≦100nm。

在利用模具覆盖于钙钛矿的湿膜上形成凹陷结构时，湿膜的部分进入到第一模具的型腔中，例如进入到相邻两个凸起之间的空间中，若凹陷结构的深度过大或凹陷结构的开口边缘尺寸较大，可能会出现进入第一模具的型腔中的钙钛矿前驱体溶液较多，导致第一载流子传输层上的部分区域未被钙钛矿层覆盖的情况，而通过凹陷结构的深度h1满足：0＜h1≦100nm，能够有效避免这种情况的发生，保证第一载流子传输层的整层上都覆盖有钙钛矿层。

在一些实施例中，多个凹陷结构呈阵列排布。

如此，便于在钙钛矿层上整层均形成出大小较为均匀的凹陷结构。

第二方面，本申请提供了一种用电装置，包括前述的电池。

第三方面，本申请提供了一种钙钛矿电池的制作方法，包括：

在第一电极层上形成第一载流子传输层；

在第一载流子传输层背离第一电极层的一侧形成钙钛矿层；

在钙钛矿层背离第一电极层的一侧形成第一功能层；

其中，第一载流子传输层为空穴传输层、电子传输层中的一者，第一电极层被设置为钙钛矿电池中供光入射的电极层，第一功能层能够将自第一电极层入射、并透过钙钛矿层的至少部分光线反射至钙钛矿层。

在上述方案中，通过在第一载流子传输层背离第一电极层的一侧形成钙钛矿层，在钙钛矿层背离第一电极层的一侧形成第一功能层，第一功能层能够将自第一电极层入射、并透过钙钛矿层的至少部分光线反射至钙钛矿层，能够将未被钙钛矿层完全吸收的光重新导入到钙钛矿层中，增加了对光的利用效率，提高了钙钛矿电池的光电转化效率。

在一些实施例中，在第一载流子传输层背离第一电极层的一侧形成钙钛矿层的步骤，具体包括：

将钙钛矿前驱体溶液旋涂在第一载流子传输层上以形成钙钛矿的中间膜层；

将第一模具的型腔覆盖于钙钛矿的中间膜层上，并对钙钛矿的中间膜层进行退火并冷却，以形成具有粗糙面的钙钛矿层。

在上述方案中，在第一载流子传输层上形成钙钛矿的中间膜层，并利用第一模具的型腔覆盖于钙钛矿的中间膜层，通过对中间膜层进行退火并冷却形成具有粗糙面的钙钛矿层，不仅成本较低，制作工艺也较为简单，易于实现。

在一些实施例中，旋涂的转速为4000rpm，旋涂的时长为20s；和/或

退火时长为45min，退火温度为120℃。

将钙钛矿前驱体溶液旋涂在第一载流子传输层上以形成的钙钛矿的中间膜层是湿膜，通过将旋涂的转速设置为4000rpm，将旋涂的时长设置为20s，和/或将退火时长设置为45min，将退火温度设置为120℃，有利于凹陷结构的顺利形成。

在一些实施例中，第一模具的型腔内设有多个凸起；

将第一模具的型腔覆盖于钙钛矿的中间膜层上，并对钙钛矿的中间膜层进行退火并冷却，以形成具有粗糙面的钙钛矿层，具体包括：

将第一模具的型腔覆盖于钙钛矿的中间膜层上；其中，凸起嵌入钙钛矿的中间膜层内；

对钙钛矿的中间膜层进行退火并冷却；

将第一模具从钙钛矿的中间膜层上脱模，以形成具有多个凹陷结构的钙钛矿层；其中，凹陷结构与多个凸起一一对应。

通过利用第一模具型腔内形成的凸起嵌入钙钛矿的中间膜层，在钙钛矿层表面形成凹陷结构，则未发生凹陷的部分相对凹陷为凸出结构，以便在钙钛矿层的表面形成高低起伏的粗糙面。

附图说明

图1为本申请一些实施例的钙钛矿电池的结构示意图；

图2为本申请一些实施例的钙钛矿电池中钙钛矿层上的凹陷结构的制作模具的结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为图2的俯视图；

图5为本申请一些实施例的钙钛矿电池的另一种结构的示意图；

图6为本申请一些实施例的钙钛矿电池的制作方法的流程示意图；

图7为本申请一些实施例的钙钛矿电池的制作方法中在第一电极层上形成第一载流子传输层的示意图；

图8为本申请一些实施例的钙钛矿电池的制作方法中在第一载流子传输层上形成钙钛矿层示意图；

图9为本申请一些实施例的钙钛矿电池的制作方法中在钙钛矿层上依次形成第二载流子传输层、第一功能层的示意图；

图10为本申请一些实施例的钙钛矿电池的制作方法中在第一功能层上形成第二电极层的示意图；

图11为本申请一些实施例的钙钛矿电池的另一种制作方法制作的钙钛矿电池的结构示意图。

附图标号说明：

100、钙钛矿电池；10、第一电极层；11、玻璃基底；12、导电层；20、第一载流子传输层；30、钙钛矿层；30'、第一钙钛矿层；31、凹陷结构；40、第二载流子传输层；50、第一功能层；60、第二电极层；61、第二功能层；62、第一金属层；

70、第一模具；71、凸起；72、底座；73、成型部；731、型腔。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，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”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，“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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“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申请中的具体含义。

在本申请中，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

太阳能电池作为新能源的重要代表，是一种将光转变为电的光伏器件。传统的太阳能电池包括晶硅太阳能电池、碲化镉、铜铟镓硒等薄膜太阳能电池，尽管市场占有率较高，但其制备环节污染高、能耗高，且发电成本与传统发电方式相比竞争力依然较低。

钙钛矿电池作为一种新型的太阳能电池，采用含卤素钙钛矿作为吸光层，具有制备简单、材料广泛、成本低廉等优点，应用前景十分广阔。但是目前的钙钛矿电池对入射光的利用率较低，这也导致钙钛矿电池的光电转换效率较低。

相关技术中的钙钛矿电池一般包括依次层叠的透明玻璃基底（光入射面）、导电层、载流子传输层、钙钛矿吸光层、载流子传输层、背电极层等功能层。本发明人研究发现，光从透明玻璃基底入射，并从各功能层逐级穿过，到达钙钛矿吸光层的光并不能被完全吸收，有一部分光未被吸收而直接出射，造成光损失。

本申请的发明人研究发现，如果能在光射出钙钛矿电子组件前对未被利用的光进行多次反射，使其在出射前被钙钛矿层吸收，能极大地提高对入射光的利用率，也提高了钙钛矿电池的光电转换效率。

基于此，本申请提供一种钙钛矿电池及其制作方法、用电装置。

图1为本申请一些实施例的钙钛矿电池的结构示意图。

参照图1，第一方面，本申请实施例提供了一种钙钛矿电池100，包括第一电极层10，被设置为钙钛矿电池100中供光入射的电极层；第一载流子传输层20，设于第一电极层10上，第一载流子传输层20为空穴传输层、电子传输层中的一者；钙钛矿层30，设于第一载流子传输层20的背离第一电极层10的一侧；第二电极层60，位于钙钛矿层30的背离第一电极层10的一侧；以及第一功能层50，位于钙钛矿层30的背离第一电极层10一侧，并位于第二电极层60的厚度方向一侧，第一功能层50能够将自第一电极层10入射、并透过钙钛矿层30的至少部分光线反射至钙钛矿层30。

在上述方案中，通过设置第一功能层50，第一功能层50位于钙钛矿层30的背离第一电极层10一侧，且第一功能层50能够将自第一电极层10入射、并透过钙钛矿层30的至少部分光线反射至钙钛矿层30，由于能够将未被钙钛矿层30完全吸收的光重新导入到钙钛矿层30中，增加了对光的利用效率，提高了钙钛矿电池100的光电转化效率。

经本申请发明人试验验证，设置有第一功能层50的钙钛矿电池100中，短路电流密度显著增加，并且钙钛矿电池100的回滞效应减弱，正反扫填充因子（FF）差值小于3%，光电转换效率（PCE）差值小于1%，其表明，钙钛矿电池100增设第一功能层50后，性能得到了增强。

第一电极层10被设置为钙钛矿电池100中供光入射的电极层，是指外界的光从第一电极层10入射到钙钛矿电池100中，自第一电极层10入射的光经过第一载流子传输层20后照射到钙钛矿层30，在钙钛矿层30中产生电子、空穴对。

需要说明的是，第一功能层50位于钙钛矿层30的背离第一电极层10一侧，是指第一功能层50可以直接设置于钙钛矿层30的背离第一电极层10的一侧，钙钛矿层30的背离第一电极层10的一侧还可以设有其他功能层，第一功能层位于其他功能层之间。而第一功能层50并位于第二电极层60的厚度方向一侧，是指第一功能层50可以位于第二电极层60的朝向第一电极层10的一侧，也可以位于第二电极层60的背离第一电极层10的一侧，第二电极层60的厚度方向具体可以指钙钛矿电池中各功能层的层叠方向。

示例性的，参照图1，钙钛矿电池100还可以包括第二载流子传输层40，第二载流子传输层40布置于钙钛矿层30和第二电极层60之间，第二载流子传输层40为空穴传输层、电子传输层中的另一者。在一些实施例中，第二电极层60可以是背电极层。另外，这里的层叠，可以是直接接触，也可以是通过中间功能层层叠。

可以理解的是，本申请实施例中，以第一载流子传输层20为空穴传输层，第二载流子传输层40为电子传输层为进行说明。但本申请不限于此，也可以是第一载流子传输层20为电子传输层，第二载流子传输层40为空穴传输层，此种结构的钙钛矿电池中其余各膜层的设置情况与第一载流子传输层20为空穴传输层，第二载流子传输层40为电子传输层的钙钛矿电池100类似，此处不再赘述。

示例性的，第一功能层50可以整层设置，即整层形成为连续的膜层结构，外轮廓形状可以与钙钛矿层30的外轮廓形状大致相同。

而对于第一功能层50的设置位置，可以是第一功能层50设于第二载流子传输层40和第二电极层60之间。当然，本申请不限于此，除了图1所示的情况之外，可以包括如下几种情况（未图示）：

第一功能层50设于钙钛矿层30和第二载流子传输层40之间；和/或第一功能层50设于第二电极层60的背离第二载流子传输层40的一侧。可以理解的是，第一功能层50的位置可以根据实际需要灵活设置，使钙钛矿电池100的设计灵活性更高。

在第一功能层50设于第二载流子传输层40和第二电极层60之间时，可以优化界面结构，增加界面接触，并阻挡第二电极层60中的离子穿过第二载流子传输层40与钙钛矿层30发生反应，导致钙钛矿层30或第二载流子传输层40发生降解，也会减少界面处的电荷堆积，提高钙钛矿电池100长期工作时的稳定性。

示例地，第一电极层10是具有导电性能的基底，可以包括玻璃基底11以及设于玻璃基底11上的导电层12。

玻璃基底11作为钙钛矿电池100的支撑部分，透光性和强度均需要满足钙钛矿电池100的要求，玻璃基底11的材料包括但不限于为玻璃或PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯），PI（聚酰亚胺）等。

导电层12的作用是将光生载流子导出，其材料可以选择FTO（F掺杂氧化锡）、ITO（In掺杂氧化锡）、AZO（Al掺杂氧化锌）中的一种或多种的组合。其中，FTO（F掺杂氧化锡）在导电的同时可以过滤对钙钛矿层30有破坏性的紫外光。

本申请实施例以第一电极层10是FTO导电玻璃为例进行说明，对于第一电极层10是其他种类的情况与此类似，此处不再赘述。

第一载流子传输层20可以传输空穴、阻挡电子，第一载流子传输层20的材料可以选择2,2',7,7'-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9'-螺二芴（Spiro-OMeTAD）、聚三芳胺（PTAA）、NiO_x、聚3，4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）、WO₃等材料中的一种或多种的组合。

钙钛矿层30设于第一载流子传输层20的背离第一电极层10的一侧，是指钙钛矿层30可以设于第一载流子传输层20上，或者钙钛矿层30和第一载流子传输层20之间可以设有其他中间功能层。钙钛矿层30的厚度一般为300nm-600nm。

第二载流子传输层40承担传输电子、阻挡空穴的作用，第二载流子传输层40的材料一般为TiO₂、SnO₂、ZnO、[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯（PCBM）中的一种或多种的组合。

第一功能层50能够将自第一电极层10入射、并透过钙钛矿层30的至少部分光线反射至钙钛矿层30，是指未被钙钛矿层30完全吸收的光线，经过第二载流子传输层40到达第一功能层50后，至少有部分光线被第一功能层50反射，再次回到钙钛矿层30，重新被钙钛矿层30吸收，能极大地提高对入射光线的利用率。

第二电极层60的材料可以为Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Bi、Pt、Mg、MoO₃、ITO、FTO、AZO中的一种或多种的组合。

根据本申请的一些实施例，可选的，第一功能层50的材料一般可以为无机化合物或金属。示例性的，第一功能层50的材料包括以下材料中的至少一者：TiO₂、ZnO、SnO₂、Al₂O₃、MoO₃、WO₃、NiO_x、ITO、FTO、AgBiS₂、WS₂、MoS₂、LiF、MgF₂、NaF、KF、Au、Ag、Cu、Al、Cr。换言之，第一功能层50的材料可以为以上材料的一种或多种的组合。

采用如上材料，第一功能层50能将未被钙钛矿层30完全利用的光反射回钙钛矿层30，以能提高光利用率。同时还能够使第一功能层50的性质稳定，隔绝环境中的水、氧、粉尘与第二载流子传输层40材料发生接触反应，提高钙钛矿电池100的稳定性。

可以理解的是，第一功能层50的材料包括但不限于为上述列举出的材料，还可以为其他的无机化合物和金属。只要具备将透过钙钛矿层30的光至少部分反射至钙钛矿层30的性能即可。

根据本申请的一些实施例，可选的，第一功能层50的厚度为0.5nm~20nm。

如此厚度，不仅可以使第一功能层50对透过钙钛矿层30的光的反射效果较佳，也能够充分阻隔第二电极层60与第二载流子传输层40的反应，提高界面接触，减少界面处的电荷堆积。

第一功能层50厚度可以设置得较薄，以实现钙钛矿电池100结构的轻薄，若第一功能层50厚度小于0.5nm时，有可能会出现对光反射效果欠佳的问题，或者在工艺上的实现成本较高。而若第一功能层50的厚度大于20nm时，会阻挡钙钛矿层30的电子向第二电极层60的传输，影响钙钛矿电池100的性能。

本申请实施例中，继续参照图1，为了进一步提高钙钛矿层30的光利用率钙钛矿层30的背离第一载流子传输层20的一侧表面为粗糙面。

如此，在钙钛矿层30的背离第一载流子传输层20的表面形成高低起伏的结构形态，与平面结构相比，可以增加钙钛矿层30的朝向第二载流子传输层40的表面的表面积，增加对入射到钙钛矿层30的光的吸收面积，增加了对光的利用效率，提高了钙钛矿电池100的光电转化效率。

具体实现时，可以在钙钛矿层30的背离第一载流子传输层20的一侧表面设有多个凹陷结构31，以形成粗糙面。需要注意的是，凹陷结构31可以是自钙钛矿层30的表面朝向第一载流子传输层20凹陷而成的结构。通过设置凹陷结构31，则未发生凹陷的部分相对凹陷为凸起结构，以便在钙钛矿层30的表面形成高低起伏的粗糙面。

图2为本申请一些实施例的钙钛矿电池中钙钛矿层上的凹陷结构的制作模具的结构示意图，图3为图2的左视图，图4为图2的俯视图。

前述的粗糙面可以通过模具成型。以形成凹陷结构31为例时，可以通过如图2、图3、图4所示的第一模具70形成。其中，第一模具70的型腔731内具有多个凸起71，在制作钙钛矿层30的过程中，只要将第一模具70的型腔731覆盖于钙钛矿的湿膜上，经过退火、冷却等步骤后，可以在钙钛矿层30的表面上，对应多个凸起71的位置形成多个凹陷结构31。

具体的，结合图1和图2，第一模具70包括底座72和设置在底座72的一侧表面上的成型部73，成型部73构造有型腔731，型腔731内具有多个自型腔731底面凸出的凸起71，凸起71的数量为多个。底座72的外轮廓尺寸可以与玻璃基底11的外轮廓尺寸大致相同，底座72的厚度R小于0.5mm。

在一些实施例中，第一模具70的材质可以为耐腐蚀的PTFE（聚四氟乙烯）。

根据本申请的一些实施例，可选地，凹陷结构31的内轮廓形状为倒棱锥状。

如此，凹陷结构31的各个侧面朝向第一载流子传输层20一侧倾斜，这样在通过第一模具70制作凹陷结构31时，也便于出模。

需要注意的是，这里的倒棱锥状可以是倒三棱锥状，与之对应的，第一模具70的表面形成为金字塔状，当然，凹陷结构31的倒棱锥状也可以为倒四棱锥状、或者倒多棱锥状等。

根据本申请的一些实施例，继续参照图1，凹陷结构31的深度h1满足：0＜h1≦100nm。凹陷结构31的深度是指凹陷结构31的凹陷最深处距离钙钛矿层30的表面之间的距离，

继续参照图2，可以理解的是，在利用模具覆盖于钙钛矿的湿膜上形成凹陷结构31时，湿膜的部分进入到第一模具70的型腔731中，例如进入到相邻两个凸起71之间的空间中，若凹陷结构31的深度过大或凹陷结构31的开口边缘尺寸较大，可能会出现进入第一模具70的型腔731中的钙钛矿前驱体溶液较多，导致第一载流子传输层20上的部分区域未被钙钛矿层30覆盖的情况，而通过凹陷结构31的深度h1满足：0＜h1≦100nm，能够有效避免这种情况的发生，保证第一载流子传输层20的整层上都覆盖有钙钛矿层30。

进一步的，凹陷结构31的内轮廓形状被配置为倒四棱锥状，在凹陷结构31的深度h1满足：0＜h1≦100nm时，可以使凹陷结构31的开口边缘边长B1<100nm。凹陷结构31的开口边缘边长在凹陷结构31的内轮廓形状为倒四棱锥状的情况下，是倒四棱锥的底面边长。示例性地，开口边缘边长B1可以为50nm，如此可以达到晶界质量改善、短路电流密度Jsc提高的效果。

可以理解的是，为了使凹陷结构31的内轮廓形状为倒四棱锥状，凸起71的可以为四棱锥结构。为了使凹陷结构31的深度h1满足0＜h1≦100nm，凹陷结构31的开口边缘边长B1<100nm，可以参照图2、图3，使凸起71的凸起高度范围满足：0＜h2≦100nm，凸起71的底面边长B2<100nm。

其中，凸起高度h2为20nm（对应h1为20nm）时，钙钛矿层30退火后形成的凹陷结构31避免晶粒之间晶界变宽，有利于形成平整致密的吸光层，避免晶粒之间产生空隙，发生漏电流。凸起高度h2还可以为60nm（对应h1为60nm），此时能在钙钛矿层30晶粒中间形成凹陷，但不至于使晶粒穿透接触到下表面，这种深凹陷减少了载流子纵向传输的距离，提高载流子传输效率，降低界面处的复合概率，能有效提高器件短路电流密度Jsc和填充因子FF。

根据本申请的一些实施例，多个凹陷结构31呈阵列排布。换言之，各凹陷结构31成行、并成列排布在钙钛矿层30的表面。如此，便于在钙钛矿层30上整层均形成出大小较为均匀的凹陷结构31。需要注意的是，本申请实施例中，以第一模具70表面具有6行、11列凸起71为例进行说明，即钙钛矿层30的表面具有66个凹陷结构31为例进行说明，但凹陷结构31的数量不限于此，还可以根据需要设为其他。

图5为本申请一些实施例的钙钛矿电池的另一种结构的示意图。

根据本申请的一些实施例，参照图5，在第一功能层50设于第二载流子传输层40和第二电极层60之间时，第二电极层60包括层叠布置于第一功能层50的背离第二载流子传输层40的一侧的第二功能层61和第一金属层62，第二功能层61被配置为能够阻隔钙钛矿层30中的碘离子迁移至第一金属层62。

相关技术的钙钛矿电池中，钙钛矿层中的碘离子容易向背电极层发生迁移，背电极层中的金属离子会与碘离子发生反应，导致背电极层被氧化腐蚀，从而使钙钛矿电池失效。而在上述方案中，第二电极层60包括层叠布置于第一功能层50的背离第二载流子传输层40的一侧的第二功能层61和第一金属层62，换言之，第二功能层61位于第一功能层50和第一金属层62之间，即，使第二功能层61阻挡于钙钛矿层30和第一金属层62之间。

由于第二功能层61导电性良好且性质稳定，阻止了钙钛矿层30中的碘离子迁移至第一金属层62；此外，第一金属层62承担传输电荷的作用，这样在保证传输电荷的同时，能够有效避免第二电极层60与钙钛矿层30中的碘离子反应导致钙钛矿电池100失效。

像上述这样将第二电极层60设为双层结构，其中与第二载流子传输层40接触的第二功能层61起到保护层的作用，第一金属层62为导电层。

根据本申请的一些实施例，第二功能层61的材料包括以下材料中的至少一者：ITO、FTO、LiF、MgF₂、MoO₃。

采用如上材料，能够使第二功能层61的稳定性较佳，有效阻止钙钛矿层30中的碘离子迁移，有效减少界面处缺陷与复合位点，提高效率的同时增加钙钛矿电池100的长期稳定性。

根据本申请的一些实施例，可选地，第二功能层61的厚度为5nm~30nm。

如此厚度，不仅可以有效隔挡钙钛矿层30中的碘离子，还不会影响钙钛矿层30到第一金属层62的电荷传输过程。

根据本申请的一些实施例，可选地，第一金属层62的材料可以为金属材料，包括但不限于为Ag、Cu、Au、Al、Ni、Cr等。

根据本申请的一些实施例，参照图1、图5，本申请实施例的钙钛矿电池100，包括：第一电极层10；第一载流子传输层20，设于第一电极层10上；钙钛矿层30，设于第一载流子传输层20的背离第一电极层10的一侧；第一功能层50，位于钙钛矿层30的背离第一电极层10的一侧，第一功能层50能够将自第一电极层10入射、并透过钙钛矿层30的至少部分光线反射至钙钛矿层30。通过设置第一功能层50，第一功能层50能够将未被钙钛矿层30完全吸收的光重新导入到钙钛矿层30中，增加了对光的利用效率，提高了钙钛矿电池100的光电转化效率。其中，钙钛矿层30的背离第一载流子传输层20的一侧表面为粗糙面，例如钙钛矿层30的背离第一载流子传输层20的一侧表面设有多个凹陷结构31。如此，在钙钛矿层30的表面形成高低起伏的结构形态，与平面结构相比，可以增加钙钛矿层30的表面积，增加对入射到钙钛矿层30的光的吸收面积，进一步提高了钙钛矿电池100的光电转化效率。此外，第二电极层60包括第二功能层61和第一金属层62；第二功能层61和第一金属层62层叠布置于第一功能层50的背离第二载流子传输层40的一侧。这样可以使第二功能层61阻挡于钙钛矿层30和第一金属层62之间，阻止了钙钛矿层30中的碘离子迁移至第一金属层62，能够有效避免第二电极层60与钙钛矿层30中的碘离子反应导致钙钛矿电池100失效。

第二方面，本申请实施例还提供了一种用电装置，用电装置包括以上任一方案中的电池。

需要注意的是，本申请公开的电池可用于但不限于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池等组成该用电装置的电源系统。

本申请实施例提供的使用电池作为电源的用电装置中，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、空间站等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等。

第三方面，本申请实施例还提供了一种钙钛矿电池的制作方法，该方法用于制作出以上任一方案中的钙钛矿电池100。

图6为本申请一些实施例的钙钛矿电池的制作方法的流程示意图。

结合图1、图6，本实施例的钙钛矿电池的制作方法包括：

S10、在第一电极层上形成第一载流子传输层；

S20、在第一载流子传输层背离第一电极层的一侧形成钙钛矿层；

S30、在钙钛矿层背离第一电极层的一侧形成第一功能层。

其中，第一电极层被设置为钙钛矿电池中供光入射的电极层，第一功能层能够将自第一电极层入射、并透过钙钛矿层的至少部分光线反射至钙钛矿层。

在上述方案中，通过在在第一载流子传输层20背离第一电极层10的一侧形成钙钛矿层30，并在钙钛矿层30背离第一电极层10的一侧形成第一功能层50，第一功能层50能够将自第一电极层10入射、并透过钙钛矿层30的至少部分光线反射至钙钛矿层30，能够将未被钙钛矿层30完全吸收的光重新导入到钙钛矿层30中，增加了对光的利用效率，提高了钙钛矿电池100的光电转化效率。

其中，第一电极层10是具有导电性能的基底，可以包括玻璃基底11以及设于玻璃基底11上的导电层12。

玻璃基底11作为钙钛矿电池100的支撑部分，透光性和强度均需要满足钙钛矿电池100的要求，玻璃基底11的材料包括但不限于为玻璃或PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯），PI（聚酰亚胺）等。

导电层12的作用是将光生载流子导出，其材料可以选择FTO（F掺杂氧化锡）、ITO（In掺杂氧化锡）、AZO（Al掺杂氧化锌）中的一种或多种的组合。其中，FTO（F掺杂氧化锡）在导电的同时可以过滤对钙钛矿层30有破坏性的紫外光。

本申请实施例以第一电极层10是FTO导电玻璃为例进行说明，对于第一电极层10是其他种类的情况与此类似，此处不再赘述。

第一载流子传输层20可以传输空穴、阻挡电子，第一载流子传输层20的材料可以选择2,2',7,7'-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9'-螺二芴（Spiro-OMeTAD）、聚三芳胺（PTAA）、NiO_x、聚3，4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）、WO₃等材料中的一种或多种的组合。

第一功能层50能够将自第一电极层10入射、并透过钙钛矿层30的至少部分光线反射至钙钛矿层30，是指未被钙钛矿层30完全吸收的光线，经过第二载流子传输层40到达第一功能层50后，至少有部分光线被第一功能层50反射，再次回到钙钛矿层30，重新被钙钛矿层30吸收，能极大地提高对入射光线的利用率。

第二电极层60的材料可以为Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Bi、Pt、Mg、MoO₃、ITO、FTO、AZO中的一种或多种的组合。

本申请实施例中，步骤S20、S30中，在第一载流子传输层20背离第一电极层10的一侧形成钙钛矿层30，在钙钛矿层30背离第一电极层10的一侧形成第一功能层50，具体包括：在第一载流子传输层20背离第一电极层10的一侧形成钙钛矿层30，并在钙钛矿层30上形成第一功能层50。

在其他一些示例中，步骤S20、S30中，在第一载流子传输层20背离第一电极层10的一侧形成钙钛矿层30，在钙钛矿层30背离第一电极层10的一侧形成第一功能层50，具体包括：在第一载流子传输层20背离第一电极层10的一侧依次形成钙钛矿层30、第二载流子传输层40、第二电极层60和第一功能层50。

在其他一些示例中，步骤S20、S30中，在第一载流子传输层20背离第一电极层10的一侧形成钙钛矿层30，在钙钛矿层30背离第一电极层10的一侧形成第一功能层50，具体包括：在第一载流子传输层20背离第一电极层10的一侧依次形成钙钛矿层30、第二载流子传输层40、第一功能层50、以及第二电极层60，如图1所示。

可以理解的是，在第一功能层50设于第二载流子传输层40和第二电极层60之间时，第一功能层50能阻隔第二电极层60与第二载流子传输层40的反应，提高界面接触，减少界面处的电荷堆积。在制作过程中，该第一功能层50还能保护前道第二载流子传输层40，防止第二载流子传输层40与环境中的水、氧发生反应导致降解，提高钙钛矿电池100的长期稳定性。

本申请实施例中，在第二载流子传输层40上形成第一功能层50的步骤具体包括：

利用真空热蒸镀法在第二载流子传输层40上沉积LiF层或MgF₂层以形成第一功能层50。或者，利用原子层沉积法在第二载流子传输层40上沉积Al₂O₃层，以形成第一功能层50；或者，利用磁控溅射法在第二载流子传输层40上沉积NiO_x层，以形成第一功能层50。

采用如上材料形成第一功能层50，第一功能层50能将未被钙钛矿层30完全利用的光反射回钙钛矿层30，以能提高光利用率。同时还能够使第一功能层50的性质稳定，隔绝环境中的水、氧、粉尘与第二载流子传输层40材料发生接触反应，提高钙钛矿电池100的稳定性。

对于第一功能层50的形成方法，包括但不限于为：旋涂、蒸发物理气相沉积、溅射物理气相沉积、原子层沉积等。

根据本申请的一些实施例，步骤S20中，在第一载流子传输层20背离第一电极层10的一侧形成钙钛矿层30，可以是直接在第一载流子传输层20上形成钙钛矿层30，也可以是在第一载流子传输层20上形成其他中间功能层后，在其他中间功能层上形成钙钛矿层30。

在第一载流子传输层20上形成钙钛矿层30的步骤，具体包括：

将钙钛矿前驱体溶液旋涂在第一载流子传输层20上以形成钙钛矿的中间膜层；

将第一模具70的型腔731覆盖于钙钛矿的中间膜层上，并对钙钛矿的中间膜层进行退火并冷却，以形成具有粗糙面的钙钛矿层30。

在上述方案中，在第一载流子传输层20上形成钙钛矿的中间膜层，并利用第一模具70的型腔731覆盖于钙钛矿的中间膜层，通过对该中间膜层进行退火并冷却形成具有粗糙面的钙钛矿层30，不仅成本较低，制作工艺也较为简单，易于实现。

另外，由于在钙钛矿层30的表面形成粗糙面，使钙钛矿层30的表面形成高低起伏的结构，与平面结构相比，可以增加钙钛矿层30的背离第一载流子传输层20的表面的表面积，增加对入射到钙钛矿层30的光的吸收面积，增加了对光的利用效率，提高了钙钛矿电池100的光电转化效率。

其中，将钙钛矿前驱体溶液旋涂在第一载流子传输层20上，在第一载流子传输层20上形成的钙钛矿的中间膜层为湿膜，此时将第一模具70的型腔731覆盖于钙钛矿的中间膜层上，在对湿膜进行退火并冷却后，能够将钙钛矿层表面形成粗糙面。

本申请实施例中，第一模具70的型腔731内具有多个凸起71，示例性的，凸起71沿钙钛矿的中间膜层的厚度方向凸出。进一步的，将第一模具70的型腔731覆盖于钙钛矿的中间膜层上，对钙钛矿的中间膜层进行退火并冷却，以形成具有粗糙面的钙钛矿层30，具体包括：

将第一模具70的型腔731覆盖于钙钛矿中间膜层上；其中，凸起71嵌入钙钛矿中间膜层内；对钙钛矿的中间膜层进行退火并冷却，将第一模具70从钙钛矿中间膜层上脱模，以形成具有多个凹陷结构31的钙钛矿层30；其中，凹陷结构31与多个凸起71一一对应。

这样，通过在钙钛矿层30表面形成凹陷结构31，则未发生凹陷的部分相对凹陷为凸起结构，以便在钙钛矿层30的表面形成高低起伏的粗糙面。

根据本申请的一些实施例，旋涂的转速为4000rpm，旋涂的时长为20s；和/或退火时长为45min，退火温度为120℃。

将钙钛矿前驱体溶液旋涂在第一载流子传输层20上以形成的钙钛矿的中间膜层是湿膜，通过将旋涂的转速设置为4000rpm，将旋涂的时长设置为20s，和/或将退火时长设置为45min，将退火温度设置为120℃，有利于凹陷结构31的顺利形成。

根据本申请的一些实施例，将第一模具70的型腔731覆盖于钙钛矿中间膜层上的步骤，具体包括：

在真空条件下，将第一模具70的型腔731覆盖于钙钛矿中间膜层上。如此不仅利于凹陷结构31的顺利形成，也利于钙钛矿层30的成膜过程。

根据本申请的一些实施例，如前所述，步骤S20、S30中，在第一载流子传输层20背离第一电极层10的一侧形成钙钛矿层30，在钙钛矿层30背离第一电极层10的一侧形成第一功能层50，具体包括：在第一载流子传输层20背离第一电极层10的一侧依次形成钙钛矿层30、第二载流子传输层40、第一功能层50、以及第二电极层60。

具体而言，在第一功能层50上形成第二电极层60的步骤，具体包括：

在第一功能层50上形成第二功能层61；

在第二功能层61上形成第一金属层62。

上述方案中，通过在第一功能层50上形成第二功能层61，并在第二功能层61上形成第一金属层62，使得第二功能层61位于第一功能层50和第一金属层62之间，即，使第二功能层61阻挡于钙钛矿层30和第一金属层62之间。

由于第二功能层61导电性良好且性质稳定，阻止了钙钛矿层30中的碘离子迁移至第一金属层62，避免钙钛矿电池100分解失效；此外，第一金属层62承担传输电荷的作用，这样在保证传输电荷的同时，能够有效避免第二电极层60与钙钛矿层30中的碘离子反应导致钙钛矿电池100失效。

第二功能层61可以为无机化合物层，其材料可以包括以下材料中的至少一者：ITO、FTO、LiF、MgF₂、MoO₃。

采用如上材料，能够使第二功能层61的稳定性较佳，有效阻止钙钛矿层30中的碘离子迁移，有效减少界面处缺陷与复合位点，提高效率的同时增加钙钛矿电池100的长期稳定性。

根据本申请的一些实施例，可选地，第二功能层61的厚度为5nm~30nm。

如此厚度，不仅可以有效隔挡钙钛矿层30中的碘离子，还不会影响钙钛矿层30到第一金属层62的电荷传输过程。

根据本申请的一些实施例，可选地，第一金属层62的材料可以为金属材料，包括但不限于为Ag、Cu、Au、Al、Ni、Cr等。

根据本申请的一些实施例，可选地，在第一功能层50上形成第二功能层61的步骤，具体包括：

利用真空热蒸镀法在第一功能层50上沉积LiF层或ITO层以形成无机物化合层。

第二功能层61采用LiF层或ITO层，能够使第二功能层61的稳定性较佳，有效阻止钙钛矿层30中的碘离子迁移，有效减少界面处缺陷与复合位点，提高效率的同时增加钙钛矿电池100的长期稳定性。

下面举出几个具体的示例说明本申请实施例的钙钛矿电池100的制作方法。

示例一：

图7为本申请一些实施例的钙钛矿电池的制作方法中在第一电极层上形成第一载流子传输层的示意图，图8为本申请一些实施例的钙钛矿电池的制作方法中在第一载流子传输层上形成钙钛矿层示意图，图9为本申请一些实施例的钙钛矿电池的制作方法中在钙钛矿层上依次形成第二载流子传输层、第一功能层的示意图，图10为本申请一些实施例的钙钛矿电池的制作方法中在第一功能层上形成第二电极层的示意图。

钙钛矿电池100的制作方法包括如下步骤：

A）参照图7，提供一大小为2x2cm或5x5cm的FTO导电玻璃，对该FTO导电玻璃上的局部区域进行激光刻蚀，将该局部区域的FTO刻蚀去除，以在FTO导电玻璃上形成绝缘区域。依次用去离子水、洗洁精、乙醇、异丙醇、丙酮、乙醇、去离子水超声20min后，用N₂吹干备用，以形成干净的第一电极层10。

B）将NiO_x纳米颗粒溶液以3000rpm的速度旋涂在步骤A）中制作出的2x2cm的第一电极层10上，并以200℃退火15min，自然冷却备用，以形成第一载流子传输层20。

C）配置浓度为1M的FA0.9Cs0.1PbI3钙钛矿前驱体溶液，溶剂为DMF（N，N-二甲基甲酰胺），搅拌后制备成钙钛矿前驱体溶液，密封备用。

另外，钙钛矿前驱体溶液的组分不限于此，还可以是FA_1-xCs_xPb（I_1-yBr_y），0<x，y<1，浓度为0.8-1.5M，所用溶剂为DMF（N，N-二甲基乙酰胺）、DMSO（二甲基亚砜）、NMP（1-甲基-2-吡咯烷酮）中的一种或两种按一定的体积比混合。

D）参照图8，对步骤B）中制作出的形成有第一载流子传输层20的第一电极层10，以紫外臭氧处理15min后，并将表面吹扫干净，取步骤C）中制备的钙钛矿前驱体溶液，以4000rpm的转速在吹扫干净的第一载流子传输层20上旋涂20s，以制备钙钛矿的中间膜层，即钙钛矿湿膜；抽真空30s后，将第一模具70的型腔731覆盖于钙钛矿的中间膜层上，并在120℃的热台上退火45min，自然冷却后得到具有多个凹陷结构31的钙钛矿层30。

E）参照图9，在步骤D）中形成的钙钛矿层30上以3000rpm的转速旋涂PCBM（苯基-C61-丁酸异甲酯）/BCP（浴铜灵）溶液以形成第二载流子传输层40。

F）继续参照图9，采用真空热蒸镀法在第二载流子传输层40上沉积1nm厚的LiF层，以形成第一功能层50。

G）参照图10，采用真空热蒸镀法，用特定图案的掩模版在步骤F）中形成的第一功能层50上沉积Cu对电极，以形成第二电极层60。

对以上述步骤A）-G）制作的钙钛矿电池记作A1。

对上述实施例进一步改进时，步骤F）还可以替换为：

采用真空热蒸镀法在第二载流子传输层40上沉积5nm厚的LiF层，以形成第一功能层50，此时，经过步骤A）-G）制作的钙钛矿电池记作A2。

或者对上述实施例进一步改进时，步骤F）还可以替换为：

采用原子层沉积法在第二载流子传输层40上沉积1nm厚的Al₂O₃层，以形成第一功能层50，此时，经过步骤A）-G）制作的钙钛矿电池记作A3。

或者对上述实施例进一步改进时，步骤F）还可以替换为：

采用真空热蒸镀法在第二载流子传输层40上沉积1nm厚的MgF层，以形成第一功能层50，此时，经过步骤A）-G）制作的钙钛矿电池记作A4。

或者对上述实施例进一步改进时，步骤F）还可以替换为：

采用磁控溅射法在第二载流子传输层40上沉积15nm厚的NiO_x层，以形成第一功能层50，此时，经过步骤A）-G）制作的钙钛矿电池记作A5。

或者对上述实施例进一步改进时，步骤F）还可以替换为：

采用真空热蒸镀法在第二载流子传输层40上沉积0.5nm厚的LiF层，以形成第一功能层50，此时，经过步骤A）-G）制作的钙钛矿电池记作A6’。

或者对上述实施例进一步改进时，步骤F）还可以替换为：

采用真空热蒸镀法在第二载流子传输层40上沉积20nm厚的LiF层，以形成第一功能层50，此时，经过步骤A）-G）制作的钙钛矿电池记作A7’。

对比例1：

将上述实施例中的步骤F）去除，经过步骤A）、B）、C）、D）、E），并采用真空热蒸镀法，用特定图案的掩模版在步骤E）中形成的第二载流子传输层40上沉积Cu对电极，得到钙钛矿电池，记作C1。

将钙钛矿电池A1、A2、A3、A4、A5、A6’、A7’、C1进行光电转换效率测试和稳定性测试，将时刻t1时的测试结果记录在表1中，将时刻t2时的测试结果记录在表2中，且t1＜t2。

其中，Voc为开路电压；Jsc为短路电流密度；FF为填充因子；PCE为光电转换效率。

表1：钙钛矿电池A1、A2、A3、A4、A5、A6’、A7’、C1性能测试在t1时刻的测试结果：

表2：钙钛矿电池A1、A2、A3、A4、A5、A6’、A7’、C1性能测试在t2时刻的测试结果

由表1和表2可知，设有第一功能层50的钙钛矿电池A1、A2、A3、A4、A5、A6’、A7’中，开路电压Voc、短路电流密度Jsc、填充因子FF、光电转换效率PCE均高于未设置第一功能层50的钙钛矿电池C1。其表明，设置第一功能层50后的钙钛矿电池100中，增加了对光的利用效率，提高了钙钛矿电池100的光电转化效率。

并且，在隔了一段时间（t2-t1），例如500小时之后，设有第一功能层50的钙钛矿电池A1、A2、A3、A4、A5、A6’、A7’，以及未设置第一功能层50的钙钛矿电池C1中，光电转换效率PCE相对于初始时刻的百分比分别为：

A1、14.12/15.04=93.9%

A2、14.58/15.65=93.2%

A3、14.54/16.02=90.8%

A4、14.95/16.55=90.3%

A5、14.79/15.09=98%

A6’、12.02/13.31=90.3%

A7’、13.64/14.71=92.7%

C1、10.85/12.67=85.6%

由上述计算结果可知，在经历了一段时间（t2-t1）之后，设有第一功能层50的钙钛矿电池A1、A2、A3、A4、A5、A6’、A7’的光电转换效率为初始值的90%以上，其下降量，小于未设有第一功能层50的钙钛矿电池C1，其表明，设有第一功能层50的钙钛矿电池A1、A2、A3、A4、A5、A6’、A7’的长期稳定性优于未设有第一功能层50的钙钛矿电池C1。

示例二：

图11为本申请一些实施例的钙钛矿电池的另一种制作方法制作的钙钛矿电池的结构示意图。

参照图11，钙钛矿电池100的制作方法包括如下步骤：

H）提供一大小为2x2cm或5x5cm的FTO导电玻璃，对该FTO导电玻璃上的局部区域进行激光刻蚀，将该局部区域的FTO刻蚀去除，以在FTO导电玻璃上形成绝缘区域。依次用去离子水、洗洁精、乙醇、异丙醇、丙酮、乙醇、去离子水超声20min后，用N₂吹干备用，以形成干净的第一电极层10。

I）将NiO_x纳米颗粒溶液以3000rpm的速度旋涂在步骤A）中制作出的2x2cm的第一电极层10上，并以200℃退火15min，自然冷却备用，以形成第一载流子传输层20。

J）配置浓度为1M的FA0.9Cs0.1PbI3钙钛矿前驱体溶液，溶剂为DMF（N，N-二甲基甲酰胺），搅拌后制备成钙钛矿前驱体溶液，密封备用。

K）对步骤I）中制作出的形成有第一载流子传输层20的第一电极层10，以紫外臭氧处理15min后，并将表面吹扫干净，取步骤J）中制备的钙钛矿前驱体溶液，以4000rpm的转速在吹扫干净的第一载流子传输层20上旋涂20s，以制备钙钛矿湿膜；抽真空30s后，在120℃的热台上退火45min，自然冷却后得到第一钙钛矿层30'。

L）在步骤K）中形成的第一钙钛矿层30'上以3000rpm的转速旋涂PCBM（苯基-C61-丁酸异甲酯）/BCP（浴铜灵）溶液以形成第二载流子传输层40。

M）采用真空热蒸镀法在第二载流子传输层40上沉积10nm厚的LiF层，以形成第二功能层61，并在第二功能层61上沉积70nm的Cu对电极，以形成第一金属层62。

对以上述步骤H）-M）制作的钙钛矿电池记作A6。

对上述实施例进一步改进时，步骤M）还可以替换为：采用真空热蒸镀法在第二载流子传输层40上沉积20nm厚的LiF层，以形成第二功能层61，并在第二功能层61上沉积60nm的Cu对电极，以形成第一金属层62，此时，经过步骤H）-M）制作的钙钛矿电池记作A7。

对上述实施例进一步改进时，步骤M）还可以替换为：采用真空热蒸镀法在第二载流子传输层40上沉积30nm厚的ITO层，以形成第二功能层61，并在第二功能层61上沉积40nm的Cu对电极，以形成第一金属层62，此时，经过步骤H）-M）制作的钙钛矿电池记作A8。

对上述实施例进一步改进时，步骤M）还可以替换为：采用磁控溅射法在第二载流子传输层40上沉积5nm厚的ITO层，以形成第二功能层61，并在第二功能层61上沉积70nm的Cu对电极，以形成第一金属层62，此时，经过步骤H）-M）制作的钙钛矿电池记作A9。

对比例2：

将上述实施例中的步骤M）替换为：

采用真空热蒸镀法在第二载流子传输层40上沉积70nm的Cu对电极，以形成第二电极层60。此时，经过步骤H）-M）制作的钙钛矿电池记作C2。

将钙钛矿电池A6、A7、A8、C2进行光电转换效率测试和稳定性测试，将时刻t3时的测试结果记录在表3中，将时刻t4时的测试结果记录在表4中，且t3＜t4。

其中，Voc为开路电压；Jsc为短路电流密度；FF为填充因子；PCE为光电转换效率。

表3：钙钛矿电池A6、A7、A8、A9、C2性能测试在t3时刻的测试结果

表4：钙钛矿电池A6、A7、A8、A9、C2性能测试在t4时刻的测试结果

由表3和表4可知，设有第二功能层61的钙钛矿电池A6、A7、A8、A9中，开路电压Voc、短路电流密度Jsc、填充因子FF、光电转换效率PCE均高于未设置第二功能层61的钙钛矿电池C2。其表明，设置第二功能层61后的钙钛矿电池中，增加了对光的利用效率，提高了钙钛矿电池的光电转化效率。

并且，在隔了一段时间（t4-t3），例如500小时之后，设有第二功能层61的钙钛矿电池A6、A7、A8、A9，以及未设置第二功能层61的钙钛矿电池C2中，光电转换效率PCE相对于初始时刻的百分比分别为：

A6、16.63/17.47=95.2%

A7、16.05/16.55=97.0%

A8、17.43/17.80=97.9%

A9、14.35/15.09=95.1%

C2、12.92/15.13=85.4%

由上述计算结果可知，在经历了一段时间（t4-t3）之后，设有第二功能层61的钙钛矿电池A6、A7、A8、A9的光电转换效率下降量，小于未设有第二功能层61的钙钛矿电池C2，其表明，设有第二功能层61的钙钛矿电池A6、A7、A8、A9的稳定性优于未设有第二功能层61的钙钛矿电池C2。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种钙钛矿电池，其特征在于，包括：

第一电极层，被设置为所述钙钛矿电池中供光入射的电极层；

第一载流子传输层，设于所述第一电极层上，所述第一载流子传输层为空穴传输层、电子传输层中的一者；

钙钛矿层，设于所述第一载流子传输层的背离所述第一电极层的一侧；

第二电极层，位于所述钙钛矿层的背离所述第一电极层的一侧；以及

第一功能层，位于所述钙钛矿层的背离所述第一电极层的一侧，并位于所述第二电极层的厚度方向一侧，所述第一功能层能够将自所述第一电极层入射、并透过所述钙钛矿层的至少部分光线反射至所述钙钛矿层。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第一功能层的材料包括以下材料中的至少一者：

TiO₂、ZnO、SnO₂、Al₂O₃、MoO₃、WO₃、NiO_x、ITO、FTO、AgBiS₂、WS₂、MoS₂、LiF、MgF₂、NaF、KF、Au、Ag、Cu、Al、Cr。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第一功能层的厚度为0.5nm~20nm。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池还包括布置于所述钙钛矿层和所述第二电极层之间的第二载流子传输层，所述第二载流子传输层为所述空穴传输层、所述电子传输层中的另一者；

其中，所述第一功能层设于所述钙钛矿层和所述第二载流子传输层之间；和/或

所述第一功能层设于所述第二载流子传输层和所述第二电极层之间；和/或

所述第一功能层设于所述第二电极层的背离所述第二载流子传输层的一侧。

5.根据权利要求4所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第一功能层设于所述第二载流子传输层和所述第二电极层之间；

所述第二电极层包括层叠布置于所述第一功能层的背离所述第二载流子传输层一侧的第二功能层和第一金属层，所述第二功能层被配置为能够阻隔所述钙钛矿层中的碘离子迁移至所述第一金属层。

6.根据权利要求5所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第二功能层的材料包括以下材料中的至少一者：

ITO、FTO、LiF、MgF₂、MoO₃。

7.根据权利要求5所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第二功能层的厚度为5nm~30nm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿层的背离所述第一载流子传输层的一侧表面为粗糙面。

9.根据权利要求8所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿层的背离所述第一载流子传输层的一侧表面设有多个凹陷结构。

10.根据权利要求9所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述凹陷结构的内轮廓形状为倒棱锥状。

11.根据权利要求9所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述凹陷结构的深度h1满足：0＜h1≦100nm。

12.根据权利要求9所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述多个凹陷结构呈阵列排布。

13.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求1-12中任一项所述的钙钛矿电池，所述钙钛矿电池用于提供电能。

14.一种钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，包括：

在第一电极层上形成第一载流子传输层；

在所述第一载流子传输层背离所述第一电极层的一侧形成钙钛矿层；

在所述钙钛矿层背离所述第一电极层的一侧形成第一功能层；

其中，所述第一载流子传输层为空穴传输层、电子传输层中的一者，所述第一电极层被设置为所述钙钛矿电池中供光入射的电极层，所述第一功能层能够将自所述第一电极层入射、并透过所述钙钛矿层的至少部分光线反射至所述钙钛矿层。

15.根据权利要求14所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，所述在所述第一载流子传输层背离所述第一电极层的一侧形成钙钛矿层的步骤，具体包括：

将钙钛矿前驱体溶液旋涂在所述第一载流子传输层上以形成钙钛矿的中间膜层；

将第一模具的型腔覆盖于所述钙钛矿的中间膜层上，并对所述钙钛矿的中间膜层进行退火并冷却，以形成具有粗糙面的所述钙钛矿层。

16.根据权利要求15所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，所述旋涂的转速为4000rpm，所述旋涂的时长为20s；和/或

所述退火时长为45min，所述退火温度为120℃。

17.根据权利要求15所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，所述第一模具的型腔内设有多个凸起；

所述将第一模具的型腔覆盖于所述钙钛矿的中间膜层上，并对所述钙钛矿的中间膜层进行退火并冷却，以形成具有粗糙面的所述钙钛矿层，具体包括：

将第一模具的型腔覆盖于所述钙钛矿中间膜层上；其中，所述凸起嵌入所述钙钛矿中间膜层内；

对所述钙钛矿中间膜层进行退火并冷却；

将所述第一模具从所述钙钛矿中间膜层上脱模，以形成具有多个凹陷结构的钙钛矿层；其中，所述凹陷结构与多个所述凸起一一对应。

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