CN117596995A - 一种钙钛矿电池及其制作方法、电池组件和光伏系统 - Google Patents

Abstract

本申请适用于太阳能电池技术领域，提供了一种钙钛矿电池及其制作方法、电池组件和光伏系统。钙钛矿电池的制作方法，包括：在基底制作第一载流子传输层；在第一载流子传输层制作钙钛矿层；在钙钛矿层制作第二载流子传输层；在第二载流子传输层制作缓冲层，缓冲层的厚度为15nm‑35nm；利用氢气和氧气，采用溅射工艺，在缓冲层制作I ZO导电层；在I ZO导电层制作电极。如此，使得层叠结构能够更好地抵抗氢离子的刻蚀作用和溅射损伤。这样，有利于提高钙钛矿电池的光电转换效率。

Description

一种钙钛矿电池及其制作方法、电池组件和光伏系统

技术领域

本申请属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿电池及其制作方法、电池组件和光伏系统。

背景技术

太阳能电池发电为一种可持续的清洁能源来源，其利用半导体p-n结的光生伏特效应可以将太阳光转化成电能。利用钙钛矿作为吸光层的太阳能电池为钙钛矿电池。

相关技术中，制作钙钛矿电池时，通常制作钙钛矿层、载流子传输层和电极。然而如此，钙钛矿电池的光电转换效率较差。

基于此，如何制作钙钛矿电池以提高光电转换效率，成为了亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种钙钛矿电池及其制作方法、电池组件和光伏系统，旨在解决如何制作钙钛矿电池以提高光电转换效率的问题。

本申请提供的钙钛矿电池的制作方法，包括：

在基底制作第一载流子传输层；

在所述第一载流子传输层制作钙钛矿层；

在所述钙钛矿层制作第二载流子传输层；

在所述第二载流子传输层制作缓冲层，缓冲层的厚度为15nm-35nm；

利用氢气和氧气，采用溅射工艺，在所述缓冲层制作I ZO导电层；

在所述I ZO导电层制作电极。

具体地，所述缓冲层包括SnO₂、ZnO、T iO₂、A l₂O₃、VO_X、ZrO₂中的至少一种。

具体地，在所述第二载流子传输层制作缓冲层，包括：

采用ALD工艺，在所述第二载流子传输层制作缓冲层。

具体地，采用ALD工艺在所述第二载流子传输层制作缓冲层，包括：

将腔室内温度加热到预设温度；

在腔室内加压到预设压力；

向腔室内通入材料源、氧源和吹扫气体，在所述第二载流子传输层制作缓冲层。

具体地，所述氧源包括过氧化氢、臭氧、氧气、水中的至少一种。

具体地，所述缓冲层包括SnO₂层，所述预设温度为50℃-200℃，所述预设压力为10Pa-20Pa，所述吹扫气体的流量为10sccm-200sccm，所述材料源包括四二甲氨基锡，所述四二甲氨基锡的蒸发温度为50℃-90℃，所述四二甲氨基锡的载气的流量为10sccm-20sccm。

具体地，在所述利用氢气和氧气采用溅射工艺在所述缓冲层制作I ZO导电层的步骤中，溅射气压为0.1Pa-1.1Pa。

具体地，在所述利用氢气和氧气采用溅射工艺在所述缓冲层制作I ZO导电层的步骤中，氢气流量为1.1sccm-1.8sccm，氧气流量为3.5sccm-5.5sccm，溅射功率为80w-200w。

具体地，所述I ZO导电层的厚度为85nm-150nm。

具体地，在所述在所述第二载流子传输层制作缓冲层的步骤之后，在所述利用氢气和氧气采用溅射工艺在所述缓冲层制作I ZO导电层的步骤之前，所述制作方法包括：

利用非氢气体，采用溅射工艺，在所述缓冲层制作I ZO缓冲膜。

具体地，在所述利用非氢气体采用溅射工艺在所述缓冲层制作I ZO缓冲膜的步骤中，溅射气压为0.1Pa-0.5Pa，氧气流量为3.5sccm-5.5sccm，氩气流量为70sccm-90sccm，溅射功率为80w-200w。

具体地，所述I ZO缓冲膜的厚度为10nm-30nm。

本申请提供的钙钛矿电池，采用上述任一项的钙钛矿电池的制作方法制成。

本申请提供的电池组件，包括上述任一项的钙钛矿电池。

本申请提供的光伏系统，包括上述的电池组件。

本申请实施例的钙钛矿电池及其制作方法、电池组件和光伏系统，由于缓冲层的厚度为15nm-35nm，故在利用氢气制作I ZO导电层时，可以在制成品质更好的I ZO导电层的同时，利用缓冲层保护基底、第一载流子传输层、钙钛矿层和第二载流子传输层的层叠结构，使得层叠结构能够更好地抵抗氢离子的刻蚀作用和溅射损伤。这样，有利于提高钙钛矿电池的光电转换效率。

附图说明

图1是本申请一实施例的钙钛矿电池的制作方法的流程示意图；

图2是本申请一实施例的钙钛矿电池的结构示意图；

图3是本申请一实施例的钙钛矿电池的结构示意图；

图4是采用相关技术的制作方法与采用本申请一实施例的钙钛矿电池的制作方法制成的钙钛矿电池中I ZO导电层的光透过率的对比图；

图5是本申请一实施例的钙钛矿电池的制作方法的流程示意图；

主要元件符号说明：

叠层电池100、晶硅电池20、隧穿结30、钙钛矿电池10、导电衬底11、第一载流子传输层12、钙钛矿层13、第二载流子传输层14、缓冲层15、I ZO导电层16、电极17。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。此外，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”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一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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。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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用场景。

本申请中，由于缓冲层的厚度为15nm-35nm，故在利用氢气制作I ZO导电层时，可以在制成品质更好的I ZO导电层的同时，利用缓冲层保护基底、第一载流子传输层、钙钛矿层和第二载流子传输层的层叠结构，使得层叠结构能够更好地抵抗氢离子的刻蚀作用和溅射损伤。这样，有利于提高钙钛矿电池的光电转换效率。

实施例一

请参阅图1、图2和图3，本申请实施例的钙钛矿电池10的制作方法，包括：

步骤S11：在基底制作第一载流子传输层12；

步骤S12：在第一载流子传输层12制作钙钛矿层13；

步骤S13：在钙钛矿层13制作第二载流子传输层14；

步骤S14：在第二载流子传输层14制作缓冲层15，缓冲层15的厚度为15nm-35nm；

步骤S16：利用氢气和氧气，采用溅射工艺，在缓冲层15制作I ZO导电层16；

步骤S17：在IZO导电层16制作电极17。

本申请实施例的I ZO导电层16的制作方法，由于缓冲层15的厚度为15nm-35nm，故在利用氢气制作I ZO导电层16时，可以在制成品质更好的I ZO导电层16的同时，利用缓冲层15保护基底、第一载流子传输层12、钙钛矿层13和第二载流子传输层14的层叠结构，使得层叠结构能够更好地抵抗氢离子的刻蚀作用和溅射损伤。这样，有利于提高钙钛矿电池10的光电转换效率。

另外，通过在溅射I ZO导电层16时引入氧气，可以调控I ZO导电层16内部的氧空位等缺陷态，提升I ZO导电层16的载流子迁移率和光学透过率。同时，通过在溅射I ZO导电层16时引入氢气，可以将氢气电离形成的氢离子掺入I ZO导电层16的内部，钝化I ZO导电层16内部的缺陷，降低载流子的复合。并且，氢离子作为单电荷施主可以提供载流子，从而提高IZO导电层16的载流子浓度。这样，在氧气和氢气的协同作用下，可以显著提升I ZO导电层16的光学和电学性能。

可以理解，由于氧空位可提供2个电子，故通入氧气后虽然载流子迁移率提高，但载流子浓度会下降。而本申请实施例的I ZO导电层16的制作方法，通过通入氢气电离形成氢离子，掺杂到I ZO导电层16中，从而提高载流子浓度。

具体地，在步骤S11中，基底包括玻璃衬底、叠层电池100的底电池、叠层电池100的隧穿结30构中的至少一种。基底也可为其他结构，在此不进行限定。

在图2的示例中，基底为钙钛矿电池10的导电衬底11。钙钛矿电池10包括依次层叠的导电衬底11、第一载流子传输层12、钙钛矿层13、第二载流子传输层14、缓冲层15、I ZO导电层16和电极17。具体地，导电衬底11包括I TO衬底、I ZO衬底、FTO衬底中的至少一种。

在图3的示例中，基底为叠层电池100的隧穿结30。叠层电池100包括依次层叠的晶硅电池20、隧穿结30、第一载流子传输层12、钙钛矿层13、第二载流子传输层14、缓冲层15、IZO导电层16和电极17。具体地，晶硅电池20可作为底电池，也可作为顶电池。具体地，隧穿结30包括I TO、I ZO、AZO和nc-Si中的至少一种。

具体地，在步骤S11和步骤S13中，第一载流子传输层12和第二载流子传输层14中的一种为空穴传输层，另一种为电子传输层。空穴传输层包括Spi ro-OMeTAD、PTAA、PEDOT:PSS、NiOx、P3HT、PTB7、PCPDTBT、PCDTBT、Po ly-TPD、Spi ro-TTB中的至少一种。电子传输层包括SnO₂、ZnO、TiO₂、AZO、PCBM和C60中的至少一种。

具体地，在步骤S12中，钙钛矿层13的材料的晶体结构为ABX₃型，A为Cs⁺、CH(NH₂)₂ ⁺、CH₃NH₃ ⁺、C(NH₂)₃ ⁺中的至少一种，B为Pb²⁺、Sn²⁺中的至少一种，所述X为Br^-、I^-、C l^-中的至少一种。如此，使得钙钛矿层13的吸光效果较好，有利于提高光电转换效率。

具体地，钙钛矿层13的厚度为300nm-600nm。例如为300nm、400nm、500nm、600nm。如此，使得钙钛矿层13的厚度处于合适范围，使得吸光效果较好，有利于提高光电转换效率。

具体地，在步骤S14中，缓冲层15的厚度例如为15nm、16nm、20nm、22nm、25nm、28nm、30nm、32nm、35nm。如此，缓冲层15的厚度处于合适范围，可以避免厚度过小导致的层叠结构容易损伤，也可以避免厚度过大导致的浪费材料、提高成本。

优选地，缓冲层15的厚度为24nm-28nm。例如为24nm、24.2nm、25nm、26nm、27nm、28nm。如此，可以进一步优化缓冲层15的厚度，兼顾对层叠结构的保护和成本，整体效果更好。

具体地，在步骤S16中，利用氢气和氧气作为掺杂剂，在基底溅射I ZO层。换言之，氢气和氧气并非溅射主体，引入氢气和氧气是为了进行掺杂。溅射主体例如为氩气。

具体地，在步骤S16中，采用磁控溅射工艺，利用氢气和氧气，溅射I ZO导电层16。如此，I ZO导电层16的致密性好，附着力强，品质更好，有利于提高I ZO导电层16的光学性能和电学性能。

可以理解，在其他的实施例中，也可以采用直流溅射、交流溅射、反应溅射中的至少一种，利用氢气和氧气溅射I ZO导电层16。在此不对溅射的具体方式进行限定。

具体地，在步骤S16中，溅射温度为室温。如此，可以避免温度过高导致的基底被破坏。

具体地，在步骤S17中，电极17包括Au、Ag、Cu和A l中的至少一种。

下表1示出了采用本申请的钙钛矿电池10的制作方法，在制作I ZO导电层16的溅射气压为0.9pa时，制作的SnO₂缓冲层15的厚度分别为20nm、24nm和28nm时，制成的钙钛矿电池10的光伏参数。显然，钙钛矿电池10的开路电压、短路电流密度和转换效率均较高。

表1

下表2示出了采用本申请的钙钛矿电池10的制作方法，在制作I ZO导电层16的溅射气压为0.9pa时，制作的SnO₂缓冲层15的厚度分别为20nm、24nm和28nm时，制成的包括钙钛矿电池10的叠层电池100的光伏参数。显然，叠层电池100的开路电压、短路电流密度和转换效率均较高。

表2

实施例二

在一些实施例中，缓冲层15包括SnO₂、ZnO、T iO₂、A l₂O₃、VO_X、ZrO₂中的至少一种。换言之，缓冲层15包括SnO₂、ZnO、T iO₂、A l₂O₃、VO_X、ZrO₂中的一种或多种。

如此，提供了多种形式的缓冲层15，可以适应更多的实际生产场景。

在一个例子中，缓冲层15包括SnO₂层；在另一个例子中，缓冲层15包括SnO₂层和ZrO₂层。在又一个例子中，缓冲层15包括SnO₂层、ZnO层和T iO₂层。在此不对缓冲层15的具体形式进行限定。

实施例三

在一些实施例中，步骤S14包括：

采用ALD工艺，在第二载流子传输层14制作缓冲层15。

如此，ALD工艺制作出的缓冲层15更致密，使得缓冲层15的保护效果较好，而且ALD工艺对基底、第一载流子传输层12、钙钛矿层13和第二载流子传输层14的层叠结构造成损伤的风险较低。

可以理解，在其他的实施例中，也可采用PECVD工艺、蒸镀工艺、印刷工艺或其他工艺，在第二载流子传输层14制作缓冲层15。

实施例四

在一些实施例中，采用ALD工艺在第二载流子传输层14制作缓冲层15，包括：

将腔室内温度加热到预设温度；

在腔室内加压到预设压力；

向腔室内通入材料源、氧源和吹扫气体，在第二载流子传输层14制作缓冲层15。

如此，在预设温度和预设压力下，利用材料源、氧源和吹扫气体，制作缓冲层15，有利于保障缓冲层15的品质。

具体地，可以针对不同的材料源设计不同的预设温度和预设压力。

具体地，吹扫气体包括氮气。如此，既可以保证吹扫气体不与材料源和氧源发生反应，又可以利用吹扫气体实现缓冲层15的沉积。可以理解，在其他的实施例中，吹扫气体也可以是氩气等惰性气体。

实施例五

在一些实施例中，氧源包括过氧化氢、臭氧、氧气、水中的至少一种。换言之，氧源包括过氧化氢、臭氧、氧气、水中的一种或多种。

如此，提供了多种形式的氧源，有利于适应更多的实际生产场景。

例如，氧源包括过氧化氢；又如，氧源包括过氧化氢和水；再如，氧源包括臭氧和氧气。在此不对氧源的具体形式进行限定。

实施例六

在一些实施例中，缓冲层15包括SnO₂层，预设温度为50℃-200℃，预设压力为10Pa-20Pa，吹扫气体的流量为10sccm-200sccm，材料源包括四二甲氨基锡(TDMASn)，四二甲氨基锡的蒸发温度为50℃-90℃，四二甲氨基锡的载气的流量为10sccm-20sccm。

如此，使得制作SnO₂层的各项参数处于合适范围，从而保证形成SnO₂层，并使得SnO₂层的品质较好。

具体地，SnO₂层的生长速率为0.05nm/cycle-0.15nm/cycle。例如为0.05nm/cycle、0.08m/cycle、0.1m/cycle、0.12m/cycle、0.15nm/cycle。在本实施例中，SnO₂层的生长速率约为0.1nm/cycle。

具体地，预设温度例如为50℃、52℃、80℃、100℃、150℃、180℃、200℃。

具体地，预设压力例如为10Pa、12Pa、15Pa、18Pa、20Pa。

具体地，吹扫气体的流量为10sccm、30sccm、100sccm、150sccm、200sccm。

具体地，四二甲氨基锡的蒸发温度例如为50℃、52℃、70℃、85℃、90℃。

具体地，四二甲氨基锡的载气的流量例如为10sccm、12sccm、15sccm、18sccm、20sccm。

具体地，氧源包括过氧化氢，过氧化氢的载气流量为30sccm-50sccm。例如为30sccm、32sccm、35sccm、40sccm、48sccm、50sccm。

具体地，四二甲氨基锡(TDMASn)用作沉积SnO₂层的前体，储存在不锈钢罐中，不锈钢罐中的四二甲氨基锡的温度为50℃-70℃。如此，使得温度处于合适范围，从而控制使得蒸气压处于合适范围。

具体地，起泡器与ALD反应器的连接管道的温度为120℃-130℃。如此，防止TDMASn在反应器壁上冷凝。

具体地，过氧化氢作为氧源，重量百分比为25wt％-35wt％。过氧化氢可储存在不锈钢罐中，温度保持在室温。

在一个例子中，TDMASn和过氧化氢的吹扫时间设置为20秒和30秒。在TDMASn和过氧化氢暴露期间，流量为15sccm和40sccm的氮气分别作为TDMASn和过氧化氢的载气。SnO2层的生长速率约为0.1nm/cycle。

实施例七

在一些实施例中，在步骤S16中，溅射气压为0.1Pa-1.1Pa。例如为0.1Pa、0.2Pa、0.5Pa、0.8Pa、1Pa、1.1Pa。

如此，使得溅射IZO导电层16时反应腔室内的压强处于合适范围，可以避免压强过大或过小导致的IZO导电层16的品质较差，有利于提高IZO导电层16的光学性能和电学性能。而且，如果溅射气压过小，不能增加氩气对粒子的非弹性散射作用，不能减小IZO靶材颗粒轰击基底的能量，不能缓解溅射损伤。

优选地，第二压强为0.7Pa-0.9Pa。例如为0.7Pa、0.72Pa、0.8Pa、0.85Pa、0.9Pa。如此，进一步优化第二压强的范围，进一步提高IZO导电层16的品质。

具体地，在一些实施例中，步骤S16包括：对反应腔室抽真空处理至第一压强；向反应腔室通入氩气、氢气和氧气，至反应腔室的压强为第二压强；对IZO靶材施加预设功率的电源，在基底溅射IZO导电层16。可以理解，第二压强即前文的溅射气压。

如此，通过抽真空处理，降低溅射I ZO导电层16时其他杂质其他的干扰，并通过合适的压强和功率，使得I ZO导电层16的品质更好，有利于提升I ZO导电层16的光学和电学性能。

具体地，氩气、氢气和氧气可以同时通入，也可以先通入氩气、氢气和氧气中的部分气体，再通入氩气、氢气和氧气中的其余气体，也可以按一定顺序分别通入氩气、氢气和氧气。在此不对氩气、氢气和氧气的通入顺序进行限定。

具体地，可向反应腔室通入氩气，至反应腔室的压强为第二压强；向反应腔室通入氢气和氧气，减小氩气的流量，至反应腔室的压强为第二压强。如此，使得腔室内的压强稳定在第二压强。

具体地，在其他的实施例中，氩气也可替换为其他惰性气体。

具体地，电源包括直流电源、射频电源、中频电源、脉冲直流电源中的至少一种。本实施例中采用直流电源，但这并不代表对电源的具体形式的限定。

具体地，I ZO靶材包括I n₂0₃与ZnO，比例为9:1。

在一些实施例中，第一压强小于或等于1×10^-4Pa。例如为1×10^-4Pa、0.8×10^-4Pa、0.5×10^-4Pa、0.2×10^-4Pa、0.1×10^-4Pa。

如此，使得第一压强处于合适范围，可以避免第一压强过大导致的腔室内的杂质气体太多，从而保证溅射时腔室内的杂质气体较少，从而降低杂质气体对I ZO导电层16造成不良影响的风险。

下表3示出了采用本申请的钙钛矿电池10的制作方法，制作I ZO导电层16的溅射气压分别为0.5pa、0.7pa和0.9pa时，制成的钙钛矿电池10的光伏参数。显然，钙钛矿电池10的开路电压、短路电流密度、填充因子和转换效率均较高。

表3

下表4示出了采用本申请的钙钛矿电池10的制作方法，制作I ZO导电层16的溅射气压分别为0.5pa、0.7pa和0.9pa时，制成的包括钙钛矿电池10的叠层电池100的光伏参数。显然，叠层电池100的开路电压、短路电流密度、填充因子和转换效率均较高。

表4

实施例八

在一些实施例中，在步骤S16中，氢气流量为1.1sccm-1.8sccm，氧气流量为3.5sccm-5.5sccm，溅射功率为80w-200w。

如此，使得氢气的流量、氧气的流量和溅射功率处于合适范围，有利于保证I ZO导电层16的品质。

具体地，氢气的流量例如为1.1sccm、1.2sccm、1.3sccm、1.4sccm、1.5sccm、1.6sccm、1.7sccm、1.8sccm。如此，使得氢气的流量处于合适范围，可以避免氢气的流量过小导致的钝化和掺杂的效果较差，也可以避免氢气的流量过大导致的过量掺杂、薄膜性能显著下降。优选地，氢气的流量为1.4sccm-1.5sccm。例如为1.4sccm、1.42sccm、1.45sccm、1.48sccm、1.5sccm。如此，进一步优化氢气的流量的范围，兼顾钝化效果、掺杂效果和I ZO导电层16的性能，整体效果更好。

具体地，氧气的流量例如为3.5sccm、3.8sccm、4sccm、4.5sccm、5sccm、5.2sccm、5.5sccm。如此，使得氧气的流量处于合适范围，可以避免流量过小或过大导致的I ZO导电层16的品质较差。优选地，氧气的流量为4.2sccm-4.5sccm。例如为4.2sccm、4.21sccm、4.25sccm、4.3sccm、4.4sccm、4.5sccm。如此，进一步优化氧气的流量，从而进一步提高I ZO导电层16的品质。

具体地，溅射功率例如为80w、82w、90w、100w、120w、150w、180w、200w。如此，使得溅射功率处于合适范围，可以避免溅射功率过小导致的沉积I ZO的效率过低甚至无法沉积IZO，也可以避免溅射功率过大导致对基底造成严重损伤。同时，可以避免溅射功率过大或过小导致的I ZO导电层16的品质较差，有利于保证I ZO导电层16的光学和电学性能。优选地，预设功率为140w-150w。例如为140w、142w、145w、148w、150w。如此，进一步优化溅射功率，兼顾I ZO导电层16的品质和控制损伤，整体效果更好。

实施例九

在一些实施例中，I ZO导电层16的厚度为85nm-150nm。例如为85nm、87nm、90nm、95nm、100nm、140nm、150nm。

如此，使得I ZO导电层16的厚度处于合适范围，可以避免厚度过小导致的方阻较大、电池的填充因子较低，也可以避免厚度过大导致的透过率较低、电池的短路电流较低。

优选地，I ZO导电层16的厚度为105nm-115nm。例如为105nm、106nm、110nm、112nm、115nm。如此，进一步优化I ZO导电层16的厚度，兼顾方阻、填充因子、透过率和短路电流，整体效果更好。

下表5示出了采用相关技术的制作方法与采用本申请的制作方法制成的钙钛矿电池的I ZO导电层的电学性能。图4示出了采用相关技术的制作方法与采用本申请的制作方法制成的钙钛矿电池的I ZO导电层的光透过率。显然，采用本申请的制作方法制成的钙钛矿电池的I ZO导电层，在氧气和氢气的协同调控下，载流子浓度和迁移率显著提升，电阻率显著下降。

表5

下表6示出了采用相关技术的的制作方法与采用本申请的制作方法制成的包括IZO导电层的钙钛矿电池的光伏参数。显然，采用本申请的制作方法制成的钙钛矿电池，短路电流密度、填充因子和转换效率均显著提升。

表6

下表7示出了采用相关技术的制作方法与采用本申请的制作方法制成的包括I ZO导电层的叠层电池的光伏参数。显然，采用本申请的制作方法制成的叠层电池，短路电流密度、填充因子和转换效率均显著提升。

表7

实施例十

请参阅图5，在一些实施例中，在步骤S14之后，在步骤S16之前，制作方法包括：

步骤S15：利用非氢气体，采用溅射工艺，在缓冲层15制作I ZO缓冲膜。

如此，由于制作I ZO缓冲膜的气体不含氢，故可以避免基底、第一载流子传输层12、钙钛矿层13和第二载流子传输层14的层叠结构被氢离子刻蚀和溅射损伤，可以在导电的同时，保护层叠结构。这样，缓冲层15和I ZO缓冲膜构成复合缓冲结构，能够抵抗氢离子的刻蚀，更好地保护层叠结构。

具体地，I ZO缓冲膜和I ZO导电层16的制备是连续的。可在I ZO缓冲膜制备结束后，增大了氩气流量并通入氢气，从而制作I ZO导电层16。如此，制作I ZO导电层16时，通过增大氩气流量和通入氢气，可以增大腔室气压，降低溅射粒子的能量，减少溅射损伤。

具体地，非氢气体包括氩气和氧气。

具体地，在步骤S15中，采用磁控溅射工艺，利用非氢气体溅射I ZO缓冲膜。如此，IZO缓冲膜的致密性好，附着力强，品质更好，有利于提高I ZO缓冲膜的光学性能和电学性能。

可以理解，在其他的实施例中，也可以采用直流溅射、交流溅射、反应溅射中的至少一种，利用非氢气体溅射I ZO缓冲膜。在此不对溅射的具体方式进行限定。

实施例十一

在一些实施例中，在步骤S15中，溅射气压为0.1Pa-0.5Pa，氧气流量为3.5sccm-5.5sccm，氩气流量为70sccm-90sccm，溅射功率为80w-200w。

如此，使得溅射I ZO缓冲膜的各工艺参数处于合适范围，有利于保证I ZO缓冲膜的品质。

具体地，溅射气压例如为0.1Pa、0.2Pa、0.3Pa、0.4Pa、0.5Pa。

具体地，氧气流量例如为3.5sccm、3.8sccm、4sccm、4.2sccm、5sccm、5.2sccm、5.5sccm。

具体地，氩气流量例如为70sccm、72sccm、80sccm、88sccm、90sccm。

具体地，溅射功率例如为80w、82w、90w、100w、150w、180w、200w。

实施例十二

在一些实施例中，I ZO缓冲膜的厚度为10nm-30nm。例如为10nm、12nm、15nm、20nm、22nm、25nm、28nm、30nm。

如此，使得I ZO缓冲膜的厚度处于合适范围，可以避免厚度过小导致的缓冲效果和保护效果较差，也可以避免厚度过大导致的浪费材料、提高成本。

优选地，I ZO缓冲膜的厚度为18nm-22nm。例如为18nm、19nm、20nm、21nm、22nm。如此，进一步优化I ZO缓冲膜的厚度，兼顾缓冲效果、保护效果和成本，整体效果更好。

实施例十三

本申请实施例的钙钛矿电池10，采用实施例一至实施例十三任一项的钙钛矿电池10的制作方法制成。

本申请实施例的钙钛矿电池10，由于缓冲层15的厚度为15nm-35nm，故在利用氢气制作I ZO导电层16时，可以在制成品质更好的I ZO导电层16的同时，利用缓冲层15保护基底、第一载流子传输层12、钙钛矿层13和第二载流子传输层14的层叠结构，使得层叠结构能够更好地抵抗氢离子的刻蚀作用和溅射损伤。这样，有利于提高钙钛矿电池10的光电转换效率。

实施例十四

本申请实施例的电池组件，包括实施例十三的钙钛矿电池10。

本申请实施例的电池组件，由于缓冲层15的厚度为15nm-35nm，故在利用氢气制作I ZO导电层16时，可以在制成品质更好的I ZO导电层16的同时，利用缓冲层15保护基底、第一载流子传输层12、钙钛矿层13和第二载流子传输层14的层叠结构，使得层叠结构能够更好地抵抗氢离子的刻蚀作用和溅射损伤。这样，有利于提高钙钛矿电池10的光电转换效率。

在本实施例中，电池组件中的多个钙钛矿电池10可依次串接在一起从而实现形成电池串，从而实现电流的串联汇流输出，例如，可通过设置焊带(汇流条、互联条)、导电背板等方式来实现电池片的串接。

可以理解的是，在这样的实施例中，电池组件还可包括金属框架、背板、光伏玻璃和胶膜。胶膜可填充在钙钛矿电池10正面和背面及光伏玻璃、相邻电池片等之间，作为填充物，其可为良好的透光性能和耐老化性能的透明胶体，例如胶膜可采用EVA胶膜或者POE胶膜，具体可根据实际情况进行选择，在此不作限制。

光伏玻璃可覆盖在钙钛矿电池10的正面的胶膜上，光伏玻璃可为超白玻璃，其具有高透光率、高透明性，并且具有优越的物理、机械以及光学性能，例如，超白玻璃的透光率可达92％以上，其可在尽可能不影响钙钛矿电池10的效率的情况下对钙钛矿电池10进行保护。同时，胶膜可将光伏玻璃和钙钛矿电池10黏合在一起，胶膜的存在可以对钙钛矿电池10进行密封绝缘以及防水防潮。

背板可贴附在钙钛矿电池10背面的胶膜上，背板可以对钙钛矿电池10起保护和支撑作用，具有可靠的绝缘性、阻水性和耐老化性，背板可以有多重选择，通常可为钢化玻璃、有机玻璃、铝合金TPT复合胶膜等，其具体可根据具体情况进行设置，在此不作限制。背板、钙钛矿电池10、胶膜以及光伏玻璃组成的整体可设置在金属框架上，金属框架作为整个电池组件的主要外部支撑结构，且可为电池组件进行稳定的支撑和安装，例如，可通过金属框架将电池组件安装在所需要安装的位置。

实施例十五

本申请实施例的光伏系统，包括实施例十四的电池组件。

本申请实施例的光伏系统，由于缓冲层15的厚度为15nm-35nm，故在利用氢气制作I ZO导电层16时，可以在制成品质更好的I ZO导电层16的同时，利用缓冲层15保护基底、第一载流子传输层12、钙钛矿层13和第二载流子传输层14的层叠结构，使得层叠结构能够更好地抵抗氢离子的刻蚀作用和溅射损伤。这样，有利于提高钙钛矿电池10的光电转换效率。

在本实施例中，光伏系统可应用在光伏电站中，例如地面电站、屋顶电站、水面电站等，也可应用在利用太阳能进行发电的设备或者装置上，例如用户太阳能电源、太阳能路灯、太阳能汽车、太阳能建筑等等。当然，可以理解的是，光伏系统的应用场景不限于此，也即是说，光伏系统可应用在需要采用太阳能进行发电的所有领域中。以光伏发电系统网为例，光伏系统可包括光伏阵列、汇流箱和逆变器，光伏阵列可为多个电池组件的阵列组合，例如，多个电池组件可组成多个光伏阵列，光伏阵列连接汇流箱，汇流箱可对光伏阵列所产生的电流进行汇流，汇流后的电流流经逆变器转换成市电电网要求的交流电之后接入市电网络以实现太阳能供电。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，包括：

在基底制作第一载流子传输层；

在所述第一载流子传输层制作钙钛矿层；

在所述钙钛矿层制作第二载流子传输层；

在所述第二载流子传输层制作缓冲层，缓冲层的厚度为15nm-35nm；

利用氢气和氧气，采用溅射工艺，在所述缓冲层制作IZO导电层；

在所述IZO导电层制作电极。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，所述缓冲层包括SnO₂、ZnO、TiO₂、Al₂O₃、VO_X、ZrO₂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，在所述第二载流子传输层制作缓冲层，包括：

采用ALD工艺，在所述第二载流子传输层制作缓冲层。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，采用ALD工艺在所述第二载流子传输层制作缓冲层，包括：

将腔室内温度加热到预设温度；

在腔室内加压到预设压力；

向腔室内通入材料源、氧源和吹扫气体，在所述第二载流子传输层制作缓冲层。

5.根据权利要求4所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，所述氧源包括过氧化氢、臭氧、氧气、水中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，所述缓冲层包括SnO₂层，所述预设温度为50℃-200℃，所述预设压力为10Pa-20Pa，所述吹扫气体的流量为10sccm-200sccm，所述材料源包括四二甲氨基锡，所述四二甲氨基锡的蒸发温度为50℃-90℃，所述四二甲氨基锡的载气的流量为10sccm-20sccm。

7.根据权利要求1所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，在所述利用氢气和氧气采用溅射工艺在所述缓冲层制作IZO导电层的步骤中，溅射气压为0.1Pa-1.1Pa。

8.根据权利要求1所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，在所述利用氢气和氧气采用溅射工艺在所述缓冲层制作IZO导电层的步骤中，氢气流量为1.1sccm-1.8sccm，氧气流量为3.5sccm-5.5sccm，溅射功率为80w-200w。

9.根据权利要求1所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，所述IZO导电层的厚度为85nm-150nm。

10.根据权利要求1所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，在所述在所述第二载流子传输层制作缓冲层的步骤之后，在所述利用氢气和氧气采用溅射工艺在所述缓冲层制作IZO导电层的步骤之前，所述制作方法包括：

利用非氢气体，采用溅射工艺，在所述缓冲层制作IZO缓冲膜。

11.根据权利要求10所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，在所述利用非氢气体采用溅射工艺在所述缓冲层制作IZO缓冲膜的步骤中，溅射气压为0.1Pa-0.5Pa，氧气流量为3.5sccm-5.5sccm，氩气流量为70sccm-90sccm，溅射功率为80w-200w。

12.根据权利要求10所述的钙钛矿电池的制作方法，其特征在于，所述IZO缓冲膜的厚度为10nm-30nm。

13.一种钙钛矿电池，其特征在于，采用权利要求1-12任一项所述的钙钛矿电池的制作方法制成。

14.一种电池组件，其特征在于，包括权利要求13所述的钙钛矿电池。

15.一种光伏系统，其特征在于，包括权利要求14所述的电池组件。