CN117794270A - 散热型全刮涂的钙钛矿光伏组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种散热型全刮涂钙钛矿光伏组件的制备方法，主要解决现有平方米级钙钛矿光伏组件不能进行横向散热及热稳定性差的问题。其自下而上包括：透明玻璃衬底、透明氧化物底电极，透明氧化物底电极内刻蚀的第一间隔空隙、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层，该空穴传输层与电子传输层之间刻蚀有两个平行的第二间隔空隙和第三间隔空隙，该第二间隔空隙的边缘及电子传输层的上部设有顶电极层，该顶电极层的上方设有纵向散热层，该第二间隔空隙和第三间隔空隙内均设有横向散热层，且横向散热层与纵向散热层的材料均采用掺杂金刚石纳米颗粒的甲苯溶液。本发明同时提高了钙钛矿太阳电池组件的纵横向导热能力及热稳定性，可用作为太阳能电池。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种钙钛矿光伏组件，可用于作为太阳能电池。
背景技术
钙钛矿光伏作为新一代光伏发电技术的代表，近年来发展十分迅速，2023年1m×2m钙钛矿光伏组件认证效率已达到18.04％，1.2m×0.6m钙钛矿光伏组件可靠性已通过IEC61215、IEC61730标准认证，年底全球首个商用兆瓦级钙钛矿地面光伏项目成功并网在内蒙古鄂尔多斯市，钙钛矿光伏技术步入了实质性商业阶段，产业化进程加速明显，发展前景广阔。在光伏发电实际应用中，当光伏组件中某些电池片被树叶、灰尘等遮挡后，这些被遮挡的电池就会被置于反向偏压。反向偏压不仅会损坏电池，而且在反向偏压条件下，当电池导通电流、或者被反向电压击穿时，就会造成局部温度骤升，从而带来更严重的破坏和安全隐患。假如钙钛矿光伏组件遭到局部遮阴，反向偏压会很快造成局部的温度远高于85℃，超出目前的稳定性测试温度。由于钙钛矿组件的平面散热能力比硅组件低了一个数量级，局部寄生分流的缺陷所产生的功率耗散，可使以玻璃为基底的刚性钙钛矿光伏组件升温达到硅组件的5倍。同时，钙钛矿光伏组件内部的有机-无机杂化卤化物钙钛矿材料会在外界高热下发生化学分解造成电池失效。这些均严重影响光伏组件的发电效率和长期寿命，因此提升钙钛矿光伏组件的热稳定性具有重要意义。
钙钛矿光伏组件包含多个钙钛矿太阳电池片的串/并联，如图1所示。为了提升组件的热稳定性，针对每个电池片单元，需要同时提升其纵向与横向的导热能力。而在典型的钙钛矿组件中电池片单元的横向宽度大于1cm，其远远大于电池的纵向长度近似的1μm，所以组件中电池片单元的横向散热能力提升显得更为关键。
Guohui Li等发表在《Science China Materials》期刊上的论文《Efficient HeatDissipation Perovskite Lasers Using A High-thermal-conductivity DiamondSubstrate》中实现了一种可以将光泵浦过程中产生热量高效耗散的金刚石基底钙钛矿纳米片激光，其中采用了高导热的金刚石衬底，但这种方法成本高昂，并且金刚石衬底不适合应用在大面积钙钛矿光伏组件中。
申请号为202310987482.3的专利文献公开了《一种电极、电极的制备方法、钙钛矿太阳能电池及钙钛矿太阳能电池的制备方法》，其中提出里一种基于金刚石纳米颗粒掺杂银纳米线的钙钛矿太阳电池顶电极制备方法，其中采用了热压印的方法制备顶电极，但这种方法只关注了电池的纵向导热性。
申请号为202111425930.8的专利文献公开了《基于纳米金刚石的杂化钙钛矿太阳能电池及其制备方法》，其中提出一种基于纳米金刚石的杂化钙钛矿太阳能电池及其制备方法，将金刚石纳米颗粒掺入电子和空穴传输层中以提升整体器件的热稳定性，同样地这种方法只关注了电池的纵向导热性。
以上这些方法由于只关注电池纵向导热，因而适用于改善实验室小面积即平方毫米级的钙钛矿电池热稳定性，无法解决平方米级这种大尺寸钙钛矿光伏组件中的横向散热问题，导致电池组件中的温度升高，进而电池失效。
发明内容
本发明的目的在于只能对上述现有技术的不足，提供一种散热型全刮涂的钙钛矿光伏组件及其制备方法，以同时提高钙钛矿光伏组件的纵向、横向散热能力，进而提升平方米级这种大尺寸钙钛矿光伏组件的热稳定性。
为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：
1.一种散热型全刮涂钙钛矿太阳电池组件，自下而上包括：透明玻璃衬底、透明氧化物底电极，透明氧化物底电极内刻蚀出第一间隔空隙、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层，该空穴传输层与电子传输层之间刻蚀有两个平行的第二间隔空隙和第三间隔空隙，该第二间隔空隙的边缘及电子传输层的上部设有顶电极层，其特征在于：
所述顶电极层的上方设有纵向散热层，以提高钙钛矿太阳电池组件的纵向导热能力及热稳定性。
所述第二间隔空隙和第三间隔空隙内均设有横向散热层，以提高钙钛矿太阳电池组件的横向导热能力及热稳定性。
进一步，所述第三间隔空隙平行的宽度为120μm～150μm，第二间隔空隙的宽度至少为第三间隔空隙的一倍。
进一步，所述透明氧化物底电极中刻蚀有宽度为40μm～60μm的第一间隔空隙，用于对多个电池单元进行连接。
进一步，所述纵向散热层和横向散热层，均采用掺杂金刚石纳米颗粒的甲苯溶液，浓度为100mg/ml～500mg/ml，金刚石纳米颗粒大小为10nm～1500nm。
进一步，所述透明氧化物底电极采用ITO、FTO、IZO中的任意一种材料，其厚度为150nm～250nm。
进一步，所述空穴传输层采用PTAA、P3HT、PEDOT:PSS中的任意一种材料，其厚度为20nm～40nm。
进一步，所述钙钛矿吸光层的厚度为400nm～700nm，其结构通式为ABX3，且A选自MA、FA、Rb和Cs中的一种或多种，B选自Pb和Sn中的一种或多种，X选自Cl、Br和I中的一种或多种。
进一步，所述电子传输层的材料为苯基C61丁酸异甲酯，即PCBM，其厚度为20nm～40nm；
进一步，所述顶电极层采用铜浆、银浆、金浆中的任意一种材料，其厚度为80nm～150nm。
2.一种制备散热型全刮涂的钙钛矿光伏组件的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)在含有透明玻璃衬底层的氧化物底电极层内刻蚀第一间隔空隙，得到图案化电极层，并对该层进行清洗和紫外线处理；
2)使用刮涂法在所述透明氧化物底电极层上刮涂空穴传输层；
3)使用刮涂法在所述空穴传输层上刮涂钙钛矿吸光层；
4)使用刮涂法在所述钙钛矿吸光层上刮涂电子传输层；
5)在所述空穴传输层与电子传输层之间刻蚀两个深度相同、宽度不同的平行第二间隔空隙和第三间隔空隙；
6)使用刮涂法在所述第二间隔空隙的边缘及电子传输层的上部刮涂顶电极层；
7)使用刮涂法在所述顶电极层的上方刮涂纵向散热层；
8)使用刮涂法在所述第二间隔空隙和第三间隔空隙内均刮涂横向散热层；
9)使用层压法在所述纵向散热层的上方封装玻璃，完成电池组件的制备。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
其一，本发明通过对所述第二间隔空隙和第三间隔空隙内均设有横向散热层，即在第二间隔空隙和第三间隔空隙内填充金刚石纳米颗粒，提高了组件的横向导热能力及热稳定性；同时通过对所述顶电极层的上方设有纵向散热层，即在顶电极层的上方填充金刚石纳米颗粒，提高了电池组件的纵向导热能力及热稳定性；
其二，本发明通过对所述纵向散热层与横向散热层填充微米级的金刚石颗粒；降低了材料成本；
其三，本发明通过对所述第三间隔空隙内填充金刚石纳米颗粒，可将照射进第三间隔空隙内的光散射到钙钛矿吸光层中，增强光在此区域的散射，提高钙钛矿电池的吸光能力；
其四，本发明通过使用全刮涂的方法制备钙钛矿太阳电池光伏组件，工艺简单，成本低廉。
附图说明
图1是现有钙钛矿光伏组件的结构示意图；
图2是本发明的散热型全刮涂钙钛矿太阳电池光伏组件的结构示意图；
图3是本发明组件的散热原理图；
图4是本发明制作图2组件的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参照图2，本实例的散热型全刮涂钙钛矿太阳电池光伏组件，包括：透明玻璃衬底1、透明氧化物底电极2，空穴传输层3、钙钛矿吸光层4、电子传输层5、顶电极层6、纵向散热层7、横向散热层8、第一间隔空隙9、第二间隔空隙10、第三间隔空隙11。
所述透明氧化物衬底电极2，具有高透光率和低电阻的特性，其采用ITO、FTO、IZO中的任意一种材料，厚度为150nm～250nm，位于透明玻璃衬底1的上层，优选地，其透光率≥80％，方块电阻≤10Ω/sq，通过采用氧化物材料的透明底电极，可以防止卤化物离子腐蚀底电极，提高太阳能电池底电极的稳定性。
所述第一间隔空隙9，其宽度为40μm～60μm，位于透明氧化物底电极层2内部，用于对多个电池单元进行连接。
所述空穴传输层3，采用p型半导体材料，可选PTAA、P3HT、PEDOT:PSS中的任意一种，厚度为20nm～40nm，其位于透明氧化物衬底电极层2的上层。
所述钙钛矿吸光层4，位于空穴传输层3的上层，其厚度为400nm～700nm，结构通式为ABX3，其中A选自MA、FA、Rb和Cs中的一种或多种，B选自Pb和Sn中的一种或多种，X选自Cl、Br和I中的一种或多种。
所述电子传输层5，位于钙钛矿吸光层4的上层，其材料为苯基C61丁酸异甲酯，厚度为20nm～40nm。
所述第二间隔空隙10和第三间隔空隙11，平行位于空穴传输层3与电子传输层5之间，该第三间隔空隙11的宽度为120μm～150μm，第二间隔空隙10的宽度至少为第三间隔空隙11的一倍。
所述顶电极层6，位于第二间隔空隙10的边缘及电子传输层5的上部，其采用铜浆、银浆、金浆中的任意一种材料，厚度为80nm～150nm。
所述纵向散热层7，位于顶电极层6的上部，采用掺杂金刚石纳米颗粒的甲苯溶液，浓度为100mg/ml～500mg/ml，其中金刚石纳米颗粒大小为10nm～1500nm。
所述横向散热层8，位于第二间隔空隙10和第三间隔空隙11内部，浓度为100mg/ml～500mg/ml，其中金刚石纳米颗粒大小为10nm～1500nm。
参照图3，本发明散热型全刮涂钙钛矿太阳电池光伏组件的散热原理如下：电池组件中的钙钛矿吸光层产生热量，热量向下传导依次经过空穴传输层、氧化物底电极层和透明玻璃衬底层，向上传导依次经过电子传输层、顶电极层与纵向散热层，向上向下的热量传递构成了电池组件的纵向热传导；同样地，钙钛矿吸光层产生的热量向左右传导通过第一间隔空隙和第二间隔空隙，向左向右的热量传递构成了电池组件的横向散热层；通过纵向散热层与横向散热层内的高热导率材料金刚石纳米颗粒，可以有效地传递在电池工作过程中钙钛矿吸光层产生的热量积累，进而提高钙钛矿组件的热稳定性与长期寿命。
参照图4，给出制备散热型全刮涂钙钛矿太阳电池光伏组件的如下三个实施例。
实施一，在ITO衬底上制备纵向散热层与横向散热层浓度均为100mg/ml、颗粒大小为10nm金刚石甲苯溶液的钛矿太阳电池光伏组件。
步骤一，在ITO衬底内刻蚀第一间隔空隙。
选用ITO衬底，设置激光功率为80％，刻蚀速度为1000mm/s的工艺条件，使用激光刻蚀机对ITO衬底做图案化处理，即在ITO衬底内刻蚀15次，形成第一间隔空隙9；
将刻蚀有第一间隔空隙的ITO衬底依次放入丙酮、去离子水、无水乙醇中分别超声清洗20min，使用氮气枪吹干后，将清洗过的ITO衬底放在紫外线中处理30min。
步骤二，使用刮涂法在ITO衬底上刮涂聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]PTAA空穴传输层。
将粉状的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]PTAA溶于氯苯溶液中搅拌3h，得到浓度为2mg/ml的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]PTAA溶液；
将刻蚀有第一间隔空隙的ITO衬底固定在基板上，设置刮刀与ITO衬底的间隔为100μm，用移液枪从聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]PTAA溶液中吸取30μL的溶液，均匀地挤在刮刀与ITO衬底的间隙中，以20mm/s的刮涂速度、0.1Mpa的风刀压力，常温下在衬底上刮涂出聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]PTAA薄膜；
将该PTAA薄膜在150℃下退火20min，制备出PTAA空穴传输层3。
步骤三，使用刮涂法在PTAA空穴传输层上刮涂钙钛矿吸光层。
将53mg的碘化铯CsI、171mg的甲脒氢碘酸盐FAI、232mg的溴化铅PbBr2和267mg的碘化铅PbI2溶于800μL的二甲基甲酰胺DMF和200μL的二甲基亚砜DMSO混合溶液中，在70℃的温度下加热搅拌溶解12h，制备出FA0.83Cs0.17Pb(I0.65Br0.35)3钙钛矿前驱体溶液；
将刮涂好PTAA空穴传输层的基底固定在基板上，设置刮刀与基底的间隔为100μm，用移液枪从过滤好的FA0.83Cs0.17Pb(I0.65Br0.35)3钙钛矿前驱体溶液中吸取40μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中，以20mm/s的刮涂速度、0.1Mpa的风刀压力，常温下在衬底上刮涂出钙钛矿薄膜；
将钙钛矿薄膜在150℃下退火5min，制备出钙钛矿吸光层4。
步骤四，使用刮涂法在钙钛矿吸光层上刮涂[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM电子传输层。
将粉状的[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM溶解于氯苯溶液，其浓度为20mg/ml，搅拌6h，得到[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM溶液；
将刮涂好钙钛矿吸光层的基底固定在基板上，设置刮刀与基底的间隔为200μm，用移液枪从[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM溶液中吸取30μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中，以20mm/s的刮涂速度、0.1Mpa的风刀压力，常温下在衬底上刮涂出[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM薄膜，得到[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM电子传输层5。
步骤五，在PTAA空穴传输层与PCBM电子传输层之间刻蚀两个深度相同、宽度不同的平行第二间隔空隙10和第三间隔空隙11。
设置激光功率为30％，刻蚀速度2000mm/s的工艺条件，将刮涂好PCBM电子传输层的基底通过激光刻蚀机在PTAA空穴传输层与PCBM电子传输层之间刻蚀4次，形成宽度为240μm第二间隔空隙10；
设置激光功率为17％，刻蚀速度1000mm/s的工艺条件，将刻蚀好第二间隔空隙的基底通过激光刻蚀机在与第二间隔空隙平行的位置刻蚀1次，形成宽度为120μm的第三间隔空隙11。
步骤六，使用刮涂法在第二间隔空隙的边缘及PCBM电子传输层的上部刮涂铜电极层。
将刻蚀好第二间隔空隙与第三间隔空隙的基底固定在基板上，设置刮刀与基底的间隔为100μm，用移液枪从购置的铜浆中吸取30μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中，以20mm/s的刮涂速度，0.1Mpa的风刀压力，常温下在衬底上涂刮涂出铜电极薄膜；
将铜电极薄膜在100℃下退火15min，得到铜电极层6。
步骤七，使用刮涂法在铜电极层的上方刮涂纵向散热层、在第二间隔空隙和第三间隔空隙内均刮涂横向散热层。
将颗粒大小为10nm的纳米金刚石颗粒溶解在甲苯中，形成100mg/ml的掺杂金刚石纳米颗粒甲苯溶液；
将刮涂好铜电极层的基底固定在基板上，设置基板的温度为80℃、刮刀与基底的间隔为150μm，用移液枪从掺杂金刚石纳米颗粒的甲苯中吸取50μL的溶液，均匀地挤在刮刀与ITO导电玻璃基底的间隙中，以20mm/s的刮涂速度、0.1Mpa的风刀压力在铜电极层的上方刮涂出纵向散热层7、在第二间隔空隙和第三间隔空隙内刮涂出横向散热层8。
步骤八，使用层压法在纵向散热层的上方封装玻璃，完成电池组件的制备。
实施二，在FTO衬底上制备纵向散热层与横向散热层浓度均为300mg/ml、颗粒大小为700nm金刚石甲苯溶液的钛矿太阳电池光伏组件。
步骤1，在FTO衬底内刻蚀第一间隔空隙。
选用FTO衬底，在激光功率60％、刻蚀速度为1500mm/s的工艺条件下，使用激光刻蚀机在FTO内刻蚀17次，形成第一间隔空隙9；再将其依次放入丙酮、去离子水、无水乙醇中分别超声清洗20min，使用氮气枪吹干后，将清洗过的FTO衬底再放在紫外线中处理30min。
步骤2，使用刮涂法在FTO衬底上刮涂聚3-己基噻吩P3HT空穴传输层。
2.1)将粉状的聚3-己基噻吩P3HT溶于氯苯溶液中搅拌3h，得到浓度为3mg/ml的聚3-己基噻吩P3HT溶液；
2.2)将刻蚀有第一间隔空隙的FTO衬底固定在基板上，设置刮刀与FTO衬底的间隔为120μm，用移液枪从聚3-己基噻吩P3HT溶液中吸取30μL的溶液，均匀地挤在刮刀与FTO衬底的间隙中，以25mm/s的刮涂速度、0.1Mpa的风刀压力，常温下在衬底上刮涂出聚3-己基噻吩P3HT薄膜；
2.3)将该P3HT薄膜在150℃下退火20min，制备出P3HT空穴传输层3。
步骤3，使用刮涂法在P3HT空穴传输层上刮涂钙钛矿吸光层。
3.1)将53mg的碘化铯CsI、171mg的甲脒氢碘酸盐FAI、232mg的溴化铅PbBr2和267mg的碘化铅PbI2溶于800μL的二甲基甲酰胺DMF和200μL的二甲基亚砜DMSO混合溶液中，在70℃的温度下加热搅拌溶解12h，制备出FA0.83Cs0.17Pb(I0.65Br0.35)3钙钛矿前驱体溶液；
3.2)将刮涂好P3HT空穴传输层的基底固定在基板上，设置刮刀与基底的间隔为120μm，用移液枪从过滤好的FA0.83Cs0.17Pb(I0.65Br0.35)3钙钛矿前驱体溶液中吸取40μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中，以25mm/s的刮涂速度、0.1Mpa的风刀压力，常温下在衬底上刮涂出钙钛矿薄膜；
3.3)将钙钛矿薄膜在150℃下退火5min，制备出钙钛矿吸光层4。
步骤4，使用刮涂法在钙钛矿吸光层上刮涂[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM电子传输层。
4.1)将粉状的[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM溶解于氯苯溶液，其浓度为20mg/ml，搅拌6h，得到[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM溶液；
4.2)将刮涂好钙钛矿吸光层的基底固定在基板上，设置刮刀与基底的间隔为220μm，用移液枪从[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM溶液中吸取30μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中，以25mm/s的刮涂速度、0.1Mpa的风刀压力，常温下在衬底上刮涂出[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM薄膜，得到[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM电子传输层5。
步骤5，在P3HT空穴传输层与PCBM电子传输层之间刻蚀两个深度相同、宽度不同的平行第二间隔空隙10和第三间隔空隙11。
5.1)在激光功率为30％，刻蚀速度1500mm/s的工艺条件下，将刮涂好PCBM电子传输层的基底通过激光刻蚀机在P3HT空穴传输层与PCBM电子传输层之间刻蚀6次，形成宽度为270μm第二间隔空隙10；
5.2)在激光功率为14％，刻蚀速度1000mm/s的工艺条件下，将刻蚀好第二间隔空隙的基底通过激光刻蚀机在与第二间隔空隙平行的位置再刻蚀2次，形成宽度为135μm的第三间隔空隙11。
步骤6，使用刮涂法在第二间隔空隙的边缘及PCBM电子传输层的上部刮涂银电极层。
6.1)将刻蚀好第二间隔空隙与第三间隔空隙的基底固定在基板上，设置刮刀与基底的间隔为120μm，用移液枪从购置的银浆中吸取30μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中，以25mm/s的刮涂速度，0.1Mpa的风刀压力，常温下在衬底上涂刮涂出银电极薄膜；
6.2)将银电极薄膜在100℃下退火15min，得到银电极层6。
步骤7，使用刮涂法在银电极层的上方刮涂纵向散热层、在第二间隔空隙和第三间隔空隙内均刮涂横向散热层。
7.1)将颗粒大小为700nm的纳米金刚石颗粒溶解在甲苯中，形成300/ml的掺杂金刚石纳米颗粒甲苯溶液；
7.2)将刮涂好银电极层的基底固定在基板上，设置基板的温度为80℃、刮刀与基底的间隔为240μm，用移液枪从掺杂金刚石纳米颗粒的甲苯中吸取50μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中，以25mm/s的刮涂速度、0.1Mpa的风刀压力在银电极层的上方刮涂出纵向散热层7、在第二间隔空隙和第三间隔空隙内刮涂出横向散热层8
步骤8，使用层压法在纵向散热层的上方封装玻璃，完成电池组件的制备。
实施三，在IZO衬底上制备纵向散热层与横向散热层浓度均为500mg/ml、颗粒大小为1500nm金刚石甲苯溶液的钛矿太阳电池光伏组件。
步骤A，在IZO衬底内刻蚀第一间隔空隙。
A1)选用IZO衬底，在其上使用激光刻蚀机刻蚀形成第一间隔空隙9，刻蚀的工艺条件为：激光功率40％、刻蚀速度2000mm/s，刻蚀次数20；
A2)将刻蚀有第一间隔空隙的IZO衬底依次放入丙酮、去离子水、无水乙醇中分别超声清洗20min，使用氮气枪吹干后，将其放在紫外线中处理30min。
步骤B，使用刮涂法在IZO衬底上刮涂聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS空穴传输层。
B1)将刻蚀有第一间隔空隙的IZO衬底固定在基板上，设置刮刀与FTO衬底的间隔为150μm，用移液枪从购置的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS溶液中吸取30μL的溶液，均匀地挤在刮刀与IZO衬底的间隙中常温下刮涂出聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS薄膜，刮涂的工艺条件为：刮涂速度30mm/s、风刀压力0.1Mpa；
B2)将该PEDOT:PSS薄膜在150℃下退火20min，制备出PEDOT:PSS空穴传输层3。
步骤C，使用刮涂法在PEDOT:PSS空穴传输层上刮涂钙钛矿吸光层。
C1)将53mg的碘化铯CsI、171mg的甲脒氢碘酸盐FAI、232mg的溴化铅PbBr2和267mg的碘化铅PbI2溶于800μL的二甲基甲酰胺DMF和200μL的二甲基亚砜DMSO混合溶液中，在70℃的温度下加热搅拌溶解12h，制备出FA0.83Cs0.17Pb(I0.65Br0.35)3钙钛矿前驱体溶液；
C2)将刮涂好PEDOT:PSS空穴传输层的基底固定在基板上，设置刮刀与基底的间隔为250μm，用移液枪从过滤好的FA0.83Cs0.17Pb(I0.65Br0.35)3钙钛矿前驱体溶液中吸取40μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中常温下刮涂出钙钛矿薄膜，刮涂的工艺条件为：刮涂速度30mm/s、风刀压力0.1Mpa；
C3)将钙钛矿薄膜在150℃下退火5min，制备出钙钛矿吸光层4。
步骤D，使用刮涂法在钙钛矿吸光层上刮涂[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM电子传输层。
D1)将粉状的[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM溶解于氯苯溶液，其浓度为20mg/ml，搅拌6h，得到[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM溶液；
D2)将刮涂好钙钛矿吸光层的基底固定在基板上，设置刮刀与基底的间隔为250μm，用移液枪从[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM溶液中吸取30μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中常温下刮涂出[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM薄膜，最终得到[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯PCBM电子传输层5。
刮涂的工艺条件为：刮涂速度30mm/s、风刀压力0.1Mpa，
步骤E，在PEDOT:PSS空穴传输层与PCBM电子传输层之间刻蚀两个深度相同、宽度不同的平行第二间隔空隙10和第三间隔空隙11。
E1)将刮涂好PCBM电子传输层的基底通过激光刻蚀机在PEDOT:PSS空穴传输层与PCBM电子传输层之间进行刻蚀，形成宽度为300μm第二间隔空隙10，刻蚀的工艺条件为：激光功率30％，刻蚀速度2000mm/s，刻蚀次数为8次；
E2)将刻蚀好第二间隔空隙的基底通过激光刻蚀机在与第二间隔空隙平行的位置刻蚀，形成宽度为150μm的第三间隔空隙11。刻蚀的工艺条件为：激光功率10％，刻蚀速度1000mm/s，刻蚀次数为3次；
步骤F，使用刮涂法在第二间隔空隙的边缘及PCBM电子传输层的上部刮涂金电极层。
F1)将刻蚀好第二间隔空隙与第三间隔空隙的基底固定在基板上，设置刮刀与基底的间隔为150μm，用移液枪从购置的金浆中吸取30μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中常温下刮涂出金电极薄膜，刮涂的工艺条件为：刮涂速度30mm/s，风刀压力0.1Mpa；
F2)将金电极薄膜在100℃下退火15min，得到金电极层6。
步骤G，使用刮涂法在金电极层的上方刮涂纵向散热层、在第二间隔空隙和第三间隔空隙内均刮涂横向散热层。
G1)将颗粒大小为1500nm的纳米金刚石颗粒溶解在甲苯中，形成500/ml的掺杂金刚石纳米颗粒甲苯溶液；
G2)将刮涂好金电极层的基底固定在基板上，设置基板的温度为80℃、刮刀与基底的间隔为300μm，用移液枪从掺杂金刚石纳米颗粒的甲苯中吸取50μL的溶液，均匀地挤在刮刀与基底的间隙中，分别在金电极层的上方刮涂出纵向散热层7，在第二间隔空隙和第三间隔空隙内刮涂出横向散热层8。
刮涂的工艺条件为：刮涂速度30mm/s、风刀压力0.1Mpa。
步骤H，使用层压法在纵向散热层的上方封装玻璃，完成电池组件的制备。
在本发明的描述中，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。
以上描述仅是本发明的三个具体实例，并未构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修改和改变，例如钙钛矿吸光层除了可以选择FA0.83Cs0.17Pb(I0.65Br0.35)3，还可以选用其他符合结构通式ABX3的组分材料，且A可选则MA、FA、Rb和Cs中的一种或多种，B选自Pb和Sn中的一种或多种，X选自Cl、Br和I中的一种或多种，在权利要求中的“一”或“一个”不排除多个的情况。但是，这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (11)
1.一种散热型全刮涂钙钛矿太阳电池组件，自下而上包括：透明玻璃衬底(1)、透明氧化物底电极(2)，透明氧化物底电极内刻蚀的第一间隔空隙(9)、空穴传输层(3)、钙钛矿吸光层(4)、电子传输层(5)，该空穴传输层(3)与电子传输层(5)之间刻蚀有两个平行的第二间隔空隙(10)和第三间隔空隙(11)，该第二间隔空隙(10)的边缘及电子传输层(5)的上部设有顶电极层(6)，其特征在于：
所述顶电极层(6)的上方设有纵向散热层(7)，以提高钙钛矿太阳电池组件的纵向导热能力及热稳定性。
所述第二间隔空隙(10)和第三间隔空隙(11)内均设有横向散热层(8)，以提高钙钛矿太阳电池组件的横向导热能力及热稳定性。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于：所述第三间隔空隙平行(11)的宽度为120μm～150μm，第二间隔空隙(10)的宽度至少为第三间隔空隙(11)的一倍。
3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于：所述透明氧化物底电极(2)中刻蚀有宽度为40μm～60μm的第一间隔空隙(9)，用于对多个电池单元进行连接。
4.根据权利要求1所述的组件，其特征在于：所述纵向散热层(7)和横向散热层(8)，均采用掺杂金刚石纳米颗粒的甲苯溶液，浓度为100mg/ml～500mg/ml，金刚石纳米颗粒大小为10nm～1500nm。
5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于：所述透明氧化物底电极(2)采用ITO、FTO、IZO中的任意一种材料，其厚度为150nm～250nm。
6.根据权利要求1所述的组件，其特征在于：所述空穴传输层(3)采用PTAA、P3HT、PEDOT:PSS中的任意一种材料，其厚度为20nm～40nm。
7.根据权利要求1所述的组件，其特征在于：所述钙钛矿吸光层(4)的厚度为400nm～700nm，其结构通式为ABX3，且A选自MA、FA、Rb和Cs中的一种或多种，B选自Pb和Sn中的一种或多种，X选自Cl、Br和I中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的组件，其特征在于：
所述电子传输层(5)的材料为苯基C61丁酸异甲酯，即PCBM，其厚度为20nm～40nm；
所述顶电极层(6)采用铜浆、银浆、金浆中的任意一种材料，其厚度为80nm～150nm。
9.一种制备散热型全刮涂的钙钛矿光伏组件的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)在含有透明玻璃衬底层(1)的氧化物底电极层(2)内刻蚀第一间隔空隙(9)，得到图案化电极层，并对该层进行清洗和紫外线处理；
2)使用刮涂法在所述透明氧化物底电极层(2)上刮涂空穴传输层(3)；
3)使用刮涂法在所述空穴传输层(3)上刮涂钙钛矿吸光层(4)；
4)使用刮涂法在所述钙钛矿吸光层(4)上刮涂电子传输层(5)；
5)在所述空穴传输层(3)与电子传输层(5)之间刻蚀两个深度相同、宽度不同的平行第二间隔空隙(10)和第三间隔空隙(11)；
6)使用刮涂法在所述第二间隔空隙(10)的边缘及电子传输层(5)的上部刮涂顶电极层(6)；
7)使用刮涂法在所述顶电极层(6)的上方刮涂纵向散热层(7)；
8)使用刮涂法在所述第二间隔空隙(10)和第三间隔空隙(11)内均刮涂横向散热层(8)；
9)使用层压法在所述纵向散热层(7)的上方封装玻璃，完成电池组件的制备。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
所述步骤2)、步骤3)、步骤6)的刮涂法工艺条件如下：
刮刀与基底间隔距离为100μm～150μm；
刮涂速度为20mm/s～30mm/s，风刀压力为0.1Mpa；所述步骤4)的刮涂法工艺条件如下：
刮刀与基底间隔距离为200μm～250μm；
刮涂速度为20mm/s～30mm/s，风刀压力为0.1Mpa；所述步骤7)、步骤8)的刮涂法工艺条件如下：
刮刀与基底间隔距离为150μm～300μm；
放置基底的基板温度设置为80℃；
刮涂速度为20mm/s～30mm/s，风刀压力为0.1Mpa。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
所述步骤1)、步骤5)的刻蚀工艺条件如下：
激光功率为10％～80％；
刻蚀次数为1次～20次；
刻蚀速度为1000mm/s～2000mm/s。
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