CN117979725A - 一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制备方法。本发明的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，为了克服大面积钙钛矿模组的电流强度较小，难以与单晶硅电池的电流强度匹配的问题，本方案新设计的叠层电池结构中钙钛矿子电池之间不是串联而是并联。此种新的设计与常规的两端钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池具有一个本质区别，此区别在于此种新的设计可以在叠层电池制备完成之后，逐一通过探针检测每一个钙钛矿子电池状态，如果出现了短路的钙钛矿太阳能子电池(内部有孔洞)，则可以在后一道工艺将此短路的钙钛矿太阳能子电池剔除出整个端钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池，从而提升整体的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制备方法。
背景技术
有机无机杂化钙钛矿材料以其卓越的光电特性和低成本的制备方法备受产业和学术关注，被认为是下一代光伏电池材料。在不到15年的时间内，单层钙钛矿太阳能电池的效率已超过26％，逐渐接近目前市场上主流的单晶硅电池的最高效率(约为26.8％)。然而，由于受到肖克利-奎伊瑟极限(SQ-limit)的制约，单层电池的理论极限效率不会超过33.7％。为了进一步提高太阳能电池的效率，研究人员将焦点放在将钙钛矿电池叠加在晶硅电池上，从而实现叠层太阳能电池，其理论效率可达到45％，远超过单层太阳能电池。
针对两端和三端叠层电池，目前实验室在小面积(1平方厘米)的钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池已经取得了较高的效率，分别为33.7％和29.1％。然而，随着电池面积的增大，钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池的效率明显下降，主要原因在于钙钛矿薄膜(厚度在500～800纳米之间)难以在单晶硅表面的高低起伏的金字塔(塔高约1.5微米)上形成均匀一致的薄膜。为了实现大面积高效率的钙钛矿太阳能电池，目前主要采用激光划线技术，将大面积的钙钛矿太阳能电池划分成多个小电池形成钙钛矿模组，从而提高整体器件的效率。目前常规的钙钛矿模组是将钙钛矿子电池进行串联，提高器件整体的电压和填充因子，从而提升钙钛矿模组的效率。其代价是钙钛矿模组的电流取决于串联的钙钛矿子电池中的最小电流。如果将叠层电池结构中置于上端的钙钛矿模组直接与下端的单晶硅太阳能电池进行串联，则需要考虑二者的电流强度是否匹配，否则很难达到最优的光电转换效率。
基于目前的叠层电池存在的缺陷，有必要对此进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中存在的缺陷。
第一方面，本发明提供了一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，包括：
单晶硅太阳能电池，其一侧面设有多个导电银栅；
透光绝缘薄膜层，其位于所述单晶硅太阳能电池侧面并覆盖多个导电银栅；
多个钙钛矿子电池，其位于透光绝缘薄膜层远离单晶硅太阳能电池的一侧面，多个所述钙钛矿子电池与多个导电银栅一一对应；
其中，多个钙钛矿子电池之间相互并联，所述透光绝缘薄膜层对应导电银栅设有通孔以暴露导电银栅，所述导电银栅与对应的钙钛矿子电池电连接。
优选的是，所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，所述钙钛矿子电池包括依次层叠设置的第一透明导电电极、电子传输层、第一界面修饰层、钙钛矿层、第二界面修饰层、空穴传输层、界面保护层、第二透明导电电极，其中，第一透明导电电极靠近导电银栅并与其电连接。
优选的是，所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，还包括焊带，所述焊带分别与多个钙钛矿子电池电连接以使多个钙钛矿子电池之间相互并联。
第二方面，本发明还提供了一种所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
提供单晶硅太阳能电池，所述单晶硅太阳能电池侧面设有多个导电银栅；
在单晶硅太阳能电池侧面涂覆透光绝缘材料，干燥后形成透光绝缘薄膜层；
在所述透光绝缘薄膜层对应导电银栅处开设通孔；
在所述透光绝缘薄膜层表面制备第一透明导电电极，所述第一透明导电电极与导电银栅接触；
在所述第一透明导电电极表面依次制备电子传输层、第一界面修饰层、钙钛矿层、第二界面修饰层、空穴传输层、界面保护层、第二透明导电电极；
在所述第二透明导电电极上且位于任意相邻两个导电银栅之间开设隔槽，所述隔槽贯穿至透光绝缘薄膜层上端面，以使所述透光绝缘薄膜层上形成多个钙钛矿子电池；
将焊带分别与每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极电连接，以使多个钙钛矿子电池相互并联。
优选的是，所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，在焊带分别与每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极电连接之前还包括：
筛选出短路的钙钛矿子电池，余下的为正常的钙钛矿子电池；
在短路的钙钛矿子电池的第二透明导电电极表面涂覆绝缘材料；
将焊带分别与正常的每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极电连接，以使正常的多个钙钛矿子电池相互并联。
优选的是，所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，所述透光绝缘材料包括溶质和溶剂，所述溶质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯中的至少一种；
所述溶剂包括甲苯、二甲苯、氯仿、乙酸乙酯中至少的一种。
优选的是，所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，所述第一透明导电电极、第二透明导电电极的材料为氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铝锌中的一种；
所述电子传输层材料包括二氧化锡、二氧化钛、氧化镍、C60、富勒烯衍生物中的任一种；
所述钙钛矿层材料为有机无机杂化钙钛矿材料，所述有机无机杂化钙钛矿材料分子式为ABX3；
其中，A选自甲胺、甲醚、Cs、Li、Na、K、Rb中的至少一种；
B选自Pb、Sn、Ge、Ca、Sr、Co、Zn、Fe、Mg、Ba、Cd、Ni、Mn、Si、Ti、Bi和In中的至少一种；
X选自F、Cl、Br和I中的至少一种；
所述第一界面修饰层、第二界面修饰层的材料包括巴豆酸、托辛酸铵、2,3,3,3-四氟-2-(氟代甲基)-1-甲基咪唑、3,4-乙二氧基噻吩、富勒烯衍生物、3,4-乙二氧基噻吩、2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸中的至少一种。
优选的是，所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，所述空穴传输层材料为有机空穴传输层材料或无机空穴传输层材料，其中，所述有机空穴传输层材料包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚咔唑、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴中的任一种；
所述无机空穴传输层材料铜基材料、镍基材料、二维层状材料中的任一种；
其中，所述铜基材料包括氧化铜、氰化铜、碘化铜中的至少一种；
所述镍基材料包括氧化镍；
所述二维层状材料包括硫化钼、硫化钨中的至少一种；
所述界面保护层材料包括氧化钼、氧化锡、氮化硅中的至少一种。
优选的是，所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，绝缘材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯中的至少一种。
优选的是，所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，利用激光加工设备在所述透光绝缘薄膜层对应导电银栅处开设通孔；
利用激光加工设备在所述第二透明导电电极上且位于任意相邻两个导电银栅之间开设隔槽。
本发明的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
1、本发明的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，为了克服大面积钙钛矿模组的电流强度较小，难以与单晶硅电池的电流强度匹配的问题，本方案新设计的叠层电池结构中钙钛矿子电池之间不是串联而是并联。此种新的设计与常规的两端钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池具有一个本质区别，此区别在于此种新的设计可以在叠层电池制备完成之后，逐一通过探针检测每一个钙钛矿子电池状态，如果出现了短路的钙钛矿太阳能子电池(内部有孔洞)，则可以在后一道工艺将此短路的钙钛矿太阳能子电池剔除出整个端钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池，从而提升整体的光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的单晶硅太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的结构示意图；
图3为本发明在单晶硅太阳能电池侧面涂覆透光绝缘材料干燥后形成透光绝缘薄膜层的示意图；
图4为本发明在透光绝缘薄膜层对应导电银栅处开设通孔的示意图；
图5为本发明在透光绝缘薄膜层表面制备第一透明导电电极示意图；
图6为本发明在第一透明导电电极表面依次制备电子传输层、第一界面修饰层、钙钛矿层、第二界面修饰层、空穴传输层、界面保护层、第二透明导电电极示意图；
图7为本发明在第二透明导电电极上开设隔槽示意图；
图8为本发明筛选出短路的钙钛矿子电池的示意图；
图9为本发明将焊带分别与每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极电连接的示意图；
图10为本发明实施例1中单晶硅太阳能电池截面形貌图；
图11为顶部钙钛矿太阳能电池有效面积于死区面积的比例随着失效子电池数量的关系图；
图12为顶部钙钛矿太阳能电池的电流大小与失效钙钛矿子电池数量的关系图；
图13为钙钛矿单晶硅太阳能电池叠层太阳能电池的光电转换效率与失效钙钛矿子电池数量的关系图；
图14为整体钙钛矿单晶硅太阳能电池叠层太阳能电池的光电转换效率与失效钙钛矿子电池数量的关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。本发明的各种实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本发明范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
本申请实施例提供了一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，如图1～2所示，包括：
单晶硅太阳能电池1，其一侧面设有多个导电银栅11；
透光绝缘薄膜层2，其位于单晶硅太阳能电池侧面并覆盖多个导电银栅11；
多个钙钛矿子电池3，其位于透光绝缘薄膜层2远离单晶硅太阳能电池的一侧面，多个钙钛矿子电池3与多个导电银栅11一一对应；
其中，多个钙钛矿子电池3之间相互并联，透光绝缘薄膜层2对应导电银栅设有通孔以暴露导电银栅，导电银栅11与对应的钙钛矿子电池电连接。
具体的，本发明所用的单晶硅太阳能电池1为常规的单晶硅太阳能电池，包括PERC，TOPCon，HJT单晶硅太阳能电池等，如图1所示，单晶硅太阳能电池1表面不仅有高低起伏的硅金字塔陷光结构10(高度范围1～2微米)，也有收集电荷的导电银栅11(高度10～20微米)；显而易见，收集电荷的导电银栅11远高于硅金字塔陷光结构，这妨碍了钙钛矿薄膜(500～800纳米)的印刷制备。本发明首先需要对单晶硅太阳能电池的表面进行平整化，即在单晶硅太阳能电池侧面制备透光绝缘薄膜层2并覆盖多个导电银栅11，然后在透光绝缘薄膜层2表面制备钙钛矿电池，再将钙钛矿电池分割成多个钙钛矿子电池3，多个钙钛矿子电池3之间相互并联；本发明钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，钙钛矿子电池3之间不是串联而是并联，克服了大面积钙钛矿模组的电流强度较小，难以与单晶硅电池的电流强度匹配的问题。
在一些实施例中，钙钛矿子电池包括依次层叠设置的第一透明导电电极31、电子传输层32、第一界面修饰层33、钙钛矿层34、第二界面修饰层35、空穴传输层36、界面保护层37、第二透明导电电极38，其中，第一透明导电电极31靠近导电银栅11并与其电连接。
在一些实施例中，还包括焊带4，焊带4分别与多个钙钛矿子电池电连接以使多个钙钛矿子电池之间相互并联。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种上述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供单晶硅太阳能电池，单晶硅太阳能电池侧面设有多个导电银栅；
S2、在单晶硅太阳能电池侧面涂覆透光绝缘材料，干燥后形成透光绝缘薄膜层；
S3、在透光绝缘薄膜层对应导电银栅处开设通孔；
S4、在透光绝缘薄膜层表面制备第一透明导电电极，第一透明导电电极与导电银栅接触；
S5、在第一透明导电电极表面依次制备电子传输层、第一界面修饰层、钙钛矿层、第二界面修饰层、空穴传输层、界面保护层、第二透明导电电极；
S6、在第二透明导电电极上且位于任意相邻两个导电银栅之间开设隔槽，所述隔槽贯穿至透光绝缘薄膜层上端面，以使所述透光绝缘薄膜层上形成多个钙钛矿子电池；
S7、将焊带分别与每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极电连接，以使多个钙钛矿子电池相互并联。
进一步的，参考图3～7所示，在单晶硅太阳能电池侧面涂覆透光绝缘材料，干燥后形成透光绝缘薄膜层2；在透光绝缘薄膜层2对应导电银栅11处开设通孔21，在透光绝缘薄膜层2表面制备第一透明导电电极31，第一透明导电电极31与导电银栅11接触，在第一透明导电电极31表面依次制备电子传输层32、第一界面修饰层33、钙钛矿层34、第二界面修饰层35、空穴传输层36、界面保护层37、第二透明导电电极38，即在透光绝缘薄膜层2形成钙钛矿电池；在第二透明导电电极38上且位于任意相邻两个导电银栅11之间开设隔槽30，隔槽30贯穿至透光绝缘薄膜层2上端面，以使透光绝缘薄膜层2上形成多个钙钛矿子电池3，再利用焊带4分别与每个钙钛矿子电池3的第二透明导电电极38电连接，以使多个钙钛矿子电池3相互并联。
在一些实施例中，在焊带4分别与每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极电连接之前还包括：
筛选出短路的钙钛矿子电池，余下的为正常的钙钛矿子电池；
在短路的钙钛矿子电池的第二透明导电电极表面涂覆绝缘材料；
将焊带分别与正常的每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极电连接，以使正常的多个钙钛矿子电池相互并联。
在大面积制备钙钛矿电池过程中，由于采用的是湿法涂布工艺，在制备的过程中难免会产生少量的孔洞，这些孔洞的出现会造成钙钛矿电池的效率降低甚至是短路；为了提升整体叠层电池的光电转换效率，本方案提出通过探针测量钙钛矿各个子电池电阻的方式筛查出短路的钙钛矿子电池(前后电极之间的电阻约为20欧姆以内，前后电极即第一透明导电电极31、第二透明导电电极38)和正常的钙钛矿子电池(前后电极之间的电阻约为500～10000欧姆以内)；进一步参考图8～9所示，3B为短路的钙钛矿子电池，3A为正常的钙钛矿子电池，根据筛查的结果，在短路的钙钛矿子电池的第二透明导电电极表面涂覆绝缘材料40，而在正常的每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极表面涂覆导电银浆41以形成触点，低温导电银浆辅助焊带的良好接触；将焊带4与正常的每个钙钛矿子电池的导电银浆41连接，进而使得正常的多个钙钛矿子电池相互并联；由于短路的钙钛矿子电池表面涂覆绝缘材料40，因此焊带4与短路的钙钛矿子电池之间绝缘。
本发明的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，为了克服大面积钙钛矿模组的电流强度较小，难以与单晶硅电池的电流强度匹配的问题，本方案新设计的叠层电池结构中钙钛矿子电池之间不是串联而是并联。此种新的设计与常规的两端钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池具有一个本质区别，此区别在于此种新的设计可以在叠层电池制备完成之后，逐一通过探针检测每一个钙钛矿子电池状态，如果出现了短路的钙钛矿太阳能子电池(内部有孔洞)，则可以在后一道工艺将此短路的钙钛矿太阳能子电池剔除出整个端钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池，从而提升整体的光电转换效率。
在一些实施例中，由于单晶硅太阳能电池侧面的导电银栅11远高于硅金字塔陷光结构，这妨碍了钙钛矿薄膜(500～800纳米)的印刷制备，因此，需要对单晶硅太阳能电池的表面进行平整化；具体而言，采用透光绝缘材料沿着导电银栅方向涂覆，使得透光绝缘材料平铺整个单晶硅太阳能电池侧面形成凝胶；如此操作之后，等溶胶凝固形成凝胶之后，单晶硅太阳能电池表面就会变得光滑且平整；其中，透光绝缘材料包括溶质和溶剂，溶质包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚碳酸酯(PC)中的至少一种；溶剂包括甲苯、二甲苯、氯仿、乙酸乙酯中至少的一种。
在一些实施例中，第一透明导电电极、第二透明导电电极的材料为氧化铟锡(ITO)、氧化铟(IZO)、氧化铝锌(AZO)中的一种。
第一透明导电电极的制备工艺为物理气相沉积(PVD)技术，优选的，采用磁控溅射工艺，在真空度为10-4-10-5mbar的真空腔内，通入100sccm的氩气(Ar)使得真空腔气压在0.01-0.04mbar，在功率50-200W的射频等离子体磁控溅射(RF-PECVD)的工况下，以0.1～5nm/s沉积速率制备第一透明导电电极。
在一些实施例中，电子传输层材料包括二氧化锡(SnO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化镍(NiOx)、C60、富勒烯衍生物中的任一种；
具体的，富勒烯衍生物包括[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)、1',1',4',4'-四氢-二[1,4]甲烷萘[1,2:2',3',56,60:2',3'][5,6]富勒烯-C60(ICBA)中的任一种。
电子传输层的制备工艺为湿法涂布工艺，优选的，采用狭缝涂布工艺，例如将二氧化锡浆料通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为1-50mm/s，氮气风刀作用下制备1-20微米厚的二氧化锡湿膜，并且在100-150度的加热台上退火干燥形成20-50nm厚度的电子传输层。
在一些实施例中，钙钛矿层材料为有机无机杂化钙钛矿材料，有机无机杂化钙钛矿材料分子式为ABX3；
其中，A选自Cs、Li、Na、K、Rb中的至少一种；
B选自Pb、Sn、Ge、Ca、Sr、Co、Zn、Fe、Mg、Ba、Cd、Ni、Mn、Si、Ti、Bi和In中的至少一种；
X选自F、Cl、Br和I中的至少一种。
具体的，在一些实施例中，钙钛矿层材料的制备工艺为湿法涂布工艺，优选的，采用狭缝涂布工艺，例如将0.5-1.7mol/L的Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(I0.7Br0.3)3钙钛矿浆料通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为1-50mm/s，氮气风刀作用下制备10-40微米厚的钙钛矿湿膜，并且在80-150度的加热台上退火干燥形成200-1000nm厚度的钙钛矿层。
在一些实施例中，第一界面修饰层、第二界面修饰层的材料需要匹配能级，包括含有羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、酮基(C＝O)、噻吩环、芳香环、烷基链、氟原子和氟代官能团的有机小分子材料；具体而言，包括包括巴豆酸(PEDOT)、托辛酸铵(F4-TCNQ)、2,3,3,3-四氟-2-(氟代甲基)-1-甲基咪唑(TFMMI)、3,4-乙二氧基噻吩(EDOT)、富勒烯衍生物、3,4-乙二氧基噻吩(EDOT)、2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)中的至少一种。
具体的，在一些实施例中，第一界面修饰层(或第二界面修饰层)的制备工艺为湿法涂布工艺，优选的是狭缝涂布工艺，例如将2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)浆料通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为1-50mm/s，制备1-20微米厚的2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)湿膜，并且在氮气风刀作用下干燥形成5-20nm厚度的第一界面修饰层(或第二界面修饰层)。
在一些实施例中，空穴传输层材料为有机空穴传输层材料或无机空穴传输层材料，其中，所述有机空穴传输层材料包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT:PSS)、聚咔唑(P3HT)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)中的任一种；
无机空穴传输层材料铜基材料、镍基材料、二维层状材料中的任一种；
其中，铜基材料包括氧化铜(CuOx)、氰化铜(CuSCN)、碘化铜(CuI)
中的至少一种；
镍基材料包括氧化镍(NiOx)；
二维层状材料包括硫化钼(MoS2)、硫化钨(WS2)中的至少一种；
在一些实施例中，界面保护层材料包括氧化钼(MoOx)，氧化锡(SnO2)，氮化硅(Si3N4)中的至少一种。
具体的，在一些实施例中，空穴传输层的制备工艺为湿法涂布工艺，优选的是狭缝涂布工艺，例如将2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)浆料通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为1-50mm/s,制备1-20微米厚的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)湿膜，并且在氮气风刀作用下干燥形成100-200nm厚度的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)薄膜。
在一些实施例中，绝缘材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯中的至少一种。
具体的，在一些实施例中，绝缘材料的制备工艺为湿法涂布工艺，优选的是刮涂工艺，例如将聚甲基丙烯酸甲酯浆料通过刮涂工艺，涂布的速率为1-50mm/s,制备20-40微米厚的聚甲基丙烯酸甲酯湿膜，并且在50-100度的加热台上退火干燥形成10-20微米厚的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。
在一些实施例中，在单晶硅太阳能电池侧面涂覆透光绝缘材料，干燥后形成透光绝缘薄膜层；由于导电银栅表面也覆盖不导电的透光绝缘薄膜层，这将影响叠层电池中顶电池和底电池的电学连通；本方案采用光学定位法，即通过扫描单晶硅电池表面的光的反射率，找出反射率高部位即为导电银栅并且将其定位，利用激光加工设备切除导电银栅表面的透光绝缘薄膜层以形成通孔从而暴露导电银栅。
在一些实施例中，相邻两个导电银栅的间距为5～10微米，利用激光加工设备，具体采用飞秒激光，在第二透明导电电极上且位于任意相邻两个导电银栅之间开设隔槽，隔槽贯穿整个钙钛矿电池，隔槽将钙钛矿电池分割成多个钙钛矿子电池；隔槽与导电银栅平行，由于激光开设的隔槽区域接近导电银栅，所以造成的死区面积(死区面积即隔槽对应的面积)不会影响下端单晶硅电池的效率；并且分割的钙钛矿子电池的有效面积之和与底部的单晶硅电池的有效面积接近，有利于顶电池(即钙钛矿子电池)和底电池(单晶硅太阳能电池)的电流强度匹配。优选的，开设隔槽的位置临近单晶硅电池的导电银栅的位置，降低整体叠层电池的死区面积，提升有效区面积，进而提升叠层电池的光电转换效率。
具体的，采用激光开设隔槽，优选的是皮秒紫外激光(激光的波长355nm，功率30-50W)，激光开设隔槽参数为5-35％的额定功率，1000Hz的激光频率，激光聚焦的线宽为10-15微米，激光开设隔槽的速率为200-1000mm/s。激光开设隔槽的深度为800-2000纳米，将顶部钙钛矿电池自上而下完全切断，而不会划穿下面的透光绝缘薄膜层。
在一些实施例中，还包括对制备得到的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池进行封装，可以采用常规双玻工艺或者全背板封装工艺，利用高透光的封装材料，包括EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)，POE(聚乙烯共聚物)，玻璃或者PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)将大面积钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池封装在其中，四周防止空气进入，仅仅将制备的焊带暴露在外面。
以下进一步以具体实施例说明本申请的柔性无铅锡基钙钛矿器光探测器及其制备方法。本部分结合具体实施例进一步说明本发明内容，但不应理解为对本发明的限制。如未特别说明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
本申请实施例提供了一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供单晶硅太阳能电池，单晶硅太阳能电池(具体的，该单晶硅太阳能电池为光电转换效率24.5-25.2％，尺寸为182mm×182mm的TOPCon单晶硅太阳能电池(由尚德电力控股有限公司提供))侧面设有多个导电银栅，导电银栅之间的间距为18mm，导电银栅的数量为11个；S2、在单晶硅太阳能电池侧面涂覆透光绝缘材料，干燥后形成透光绝缘薄膜层，透光绝缘薄膜层的厚度为22微米，透光绝缘薄膜层覆盖多个导电银栅；其中，透光绝缘材料包括溶质和溶剂，溶质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，溶剂为氯仿，透光绝缘材料的质量分数(wt％)为5％；透光绝缘材料的制备工艺为湿法涂布工艺，将聚甲基丙烯酸甲酯浆料通过刮涂工艺，涂布的速率为25mm/s，制备35微米厚的聚甲基丙烯酸甲酯湿膜，并且在80度的加热台上退火干燥形成22微米厚的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；
S3、采用激光加工设备在透光绝缘薄膜层对应导电银栅处开设通孔以暴露导电银栅；
S4、在透光绝缘薄膜层表面制备第一透明导电电极，第一透明导电电极与导电银栅接触；其中，第一透明导电电极为氧化铟锡(ITO)，采用磁控溅射工艺制备第一透明导电电极，控制的工艺参数为：在真空度为10-4mbar的真空腔内，通入100sccm的氩气(Ar)使得真空腔气压在0.02mbar，在功率150W的射频等离子体磁控溅射(RF-PECVD)的工况下，以2nm/s沉积速率制备第一透明导电电极；第一透明导电电极的厚度为200nm；
S5、在第一透明导电电极表面依次制备电子传输层、第一界面修饰层、钙钛矿层、第二界面修饰层、空穴传输层、界面保护层、第二透明导电电极；
其中，电子传输层材料为二氧化锡，电子传输层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将二氧化锡浆料(具体的，溶质为二氧化锡的纳米线颗粒，溶剂采用2wt％的辛基苯醌二磺酸钠和5wt％乙二醇混合配置的水溶液，二氧化锡的纳米线颗粒的质量分数为1％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为25mm/s，氮气风刀作用下制备10微米厚的二氧化锡湿膜，并且在120度的加热台上退火干燥形成40nm厚度的电子传输层；
钙钛矿层材料为Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(I0.7Br0.3)3，钙钛矿层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将溶液浓度为1.0mol/L的Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(I0.7Br0.3)3钙钛矿浆料(具体的，溶质为碘化铯，碘化甲醚，碘化甲胺，碘化铅，溴化铅，碘化铯，碘化甲醚，碘化甲胺，碘化铅，溴化铅按照摩尔比为1:16:3:11:9的比例混合配制，溶剂为二甲基亚砜(DMSO)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)按照1:4比例配置的混合溶剂)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为25mm/s,氮气风刀作用下制备20微米厚的钙钛矿湿膜，并且在120度的加热台上退火干燥形成400nm厚度的钙钛矿层；
第一界面修饰层和第二界面修饰层的材料为2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)；第一界面修饰层和第二界面修饰层的制备工艺为湿法涂布工艺，将2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)浆料(具体的，溶质为2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)，溶剂为氯苯，2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)的质量分数为2％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为25mm/s，制备10微米厚的2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)湿膜，并且在氮气风刀作用下干燥形成10nm厚度的第一界面修饰层(或第二界面修饰层)；
空穴传输层材料为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，空穴传输层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)浆料(具体的，溶质为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，溶剂为氯苯，2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)的质量分数为5％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为25mm/s，制备10微米厚的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)湿膜，并且在氮气风刀作用下干燥形成150nm厚度的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)薄膜；
界面保护层的材料为氧化钼，优选采用真空热蒸镀的方式，界面保护层的厚度为5nm；
第二透明导电电极为氧化铟锡(ITO)，采用磁控溅射工艺制备第二透明导电电极，控制的工艺参数为：在真空度为10-4mbar的真空腔内，通入100sccm的氩气(Ar)使得真空腔气压在0.02mbar，在功率150W的射频等离子体磁控溅射(RF-PECVD)的工况下，以2nm/s沉积速率制备第二透明导电电极；第二透明导电电极的厚度为50nm；
S6、在第二透明导电电极上且位于任意相邻两个导电银栅之间开设隔槽，所述隔槽贯穿至透光绝缘薄膜层上端面，以使透光绝缘薄膜层上形成多个(11个)钙钛矿子电池；
具体的，采用皮秒紫外激光开设隔槽，激光的波长355nm，功率为12W，激光频率为1000Hz，激光聚焦的线宽(即隔槽宽度)为15微米，激光开设隔槽的速率为600mm/s；
S7、按照上述制备工艺总共有1个短路的钙钛矿子电池，10个正常的钙钛矿子电池；筛选出短路的钙钛矿子电池；
在短路的钙钛矿子电池的第二透明导电电极表面涂覆绝缘材料；绝缘材料包括溶质和溶剂，溶质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，溶剂为氯仿，绝缘材料的质量分数为5％；绝缘材料的制备工艺为湿法涂布工艺，将聚甲基丙烯酸甲酯浆料通过刮涂工艺，涂布的速率为25mm/s，制备35微米厚的聚甲基丙烯酸甲酯湿膜，并且在80度的加热台上退火干燥形成22微米厚的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；
而在正常的每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极表面涂覆导电银浆，将焊带与正常的每个钙钛矿子电池的导电银浆连接，进而使得正常的多个钙钛矿子电池相互并联。
实施例2
本申请实施例提供的一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，同实施例1，不同在于，电子传输层、钙钛矿层、第一界面修饰层、第二界面修饰层、空穴传输层的制备工艺与实施例1有所不同；
具体的，电子传输层材料为二氧化锡，电子传输层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将二氧化锡浆料(具体的，溶质为二氧化锡的纳米线颗粒，溶剂采用2wt％的辛基苯醌二磺酸钠和5wt％乙二醇混合配置的水溶液，二氧化锡的纳米线颗粒的质量分数为0.8％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为20mm/s，氮气风刀作用下制备12微米厚的二氧化锡湿膜，并且在140度的加热台上退火干燥形成40nm厚度的电子传输层；
钙钛矿层材料为Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(I0.7Br0.3)3，钙钛矿层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将溶液浓度为1.2mol/L的Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(I0.7Br0.3)3钙钛矿浆料(具体的，溶质为碘化铯，碘化甲醚，碘化甲胺，碘化铅，溴化铅，碘化铯，碘化甲醚，碘化甲胺，碘化铅，溴化铅按照摩尔比为1:16:3:11:9的比例混合配制，溶剂为二甲基亚砜(DMSO)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)按照1:4比例配置的混合溶剂)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为20mm/s，氮气风刀作用下制备20微米厚的钙钛矿湿膜，并且在130度的加热台上退火干燥形成400nm厚度的钙钛矿层；
第一界面修饰层和第二界面修饰层的材料为2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)；第一界面修饰层和第二界面修饰层的制备工艺为湿法涂布工艺，将2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)浆料(具体的，溶质为2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)，溶剂为氯苯，2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)的质量分数为1.5％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为20mm/s，制备10微米厚的2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)湿膜，并且在氮气风刀作用下干燥形成10nm厚度的第一界面修饰层(或第二界面修饰层)；
空穴传输层材料为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，空穴传输层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)浆料(具体的，溶质为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，溶剂为氯苯，2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)的质量分数为4％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为30mm/s，制备10微米厚的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)湿膜，并且在氮气风刀作用下干燥形成150nm厚度的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)薄膜；
该实施例得到的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池中短路的钙钛矿子电池为2个。
实施例3
本申请实施例提供的一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，同实施例1，不同在于，电子传输层、钙钛矿层、第一界面修饰层、第二界面修饰层、空穴传输层的制备工艺与实施例1有所不同；
具体的，电子传输层材料为二氧化锡，电子传输层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将二氧化锡浆料(具体的，溶质为二氧化锡的纳米线颗粒，溶剂采用2wt％的辛基苯醌二磺酸钠和5wt％乙二醇混合配置的水溶液，二氧化锡的纳米线颗粒的质量分数为1.2％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为22mm/s，氮气风刀作用下制备12微米厚的二氧化锡湿膜，并且在120度的加热台上退火干燥形成40nm厚度的电子传输层；
钙钛矿层材料为Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(I0.7Br0.3)3，钙钛矿层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将溶液浓度为1.5mol/L的Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(I0.7Br0.3)3钙钛矿浆料(具体的，溶质为碘化铯，碘化甲醚，碘化甲胺，碘化铅，溴化铅，碘化铯，碘化甲醚，碘化甲胺，碘化铅，溴化铅按照摩尔比为1:16:3:11:9的比例混合配制，溶剂为二甲基亚砜(DMSO)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)按照1:4比例配置的混合溶剂)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为25mm/s，氮气风刀作用下制备20微米厚的钙钛矿湿膜，并且在120度的加热台上退火干燥形成400nm厚度的钙钛矿层；
第一界面修饰层和第二界面修饰层的材料为2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)；第一界面修饰层和第二界面修饰层的制备工艺为湿法涂布工艺，将2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)浆料(具体的，溶质为2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)，溶剂为氯苯，2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)的质量分数为1.5％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为25mm/s，制备10微米厚的2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)湿膜，并且在氮气风刀作用下干燥形成10nm厚度的第一界面修饰层(或第二界面修饰层)；
空穴传输层材料为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，空穴传输层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)浆料(具体的，溶质为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，溶剂为氯苯，2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)的质量分数为6％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为26mm/s，制备10微米厚的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)湿膜，并且在氮气风刀作用下干燥形成150nm厚度的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)薄膜；
该实施例得到的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池中短路的钙钛矿子电池为0个。
实施例4
本申请实施例提供的一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供单晶硅太阳能电池，单晶硅太阳能电池(具体的，该单晶硅太阳能电池为光电转换效率24.5-25.2％，尺寸为182mm×182mm的TOPCon单晶硅太阳能电池)侧面设有多个导电银栅，导电银栅之间的间距为6mm，导电银栅的数量为31个；
S2、在单晶硅太阳能电池侧面涂覆透光绝缘材料，干燥后形成透光绝缘薄膜层，透光绝缘薄膜层的厚度为22微米，透光绝缘薄膜层覆盖多个导电银栅；其中，透光绝缘材料包括溶质和溶剂，溶质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，溶剂为氯仿，透光绝缘材料的质量分数(wt％)为5％；透光绝缘材料的制备工艺为湿法涂布工艺，将聚甲基丙烯酸甲酯浆料通过刮涂工艺，涂布的速率为20mm/s，制备35微米厚的聚甲基丙烯酸甲酯湿膜，并且在90度的加热台上退火干燥形成22微米厚的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；
S3、采用激光加工设备在透光绝缘薄膜层对应导电银栅处开设通孔以暴露导电银栅；
S4、在透光绝缘薄膜层表面制备第一透明导电电极，第一透明导电电极与导电银栅接触；其中，第一透明导电电极为氧化铟锡(ITO)，采用磁控溅射工艺制备第一透明导电电极，控制的工艺参数为：在真空度为10-4mbar的真空腔内，通入100sccm的氩气(Ar)使得真空腔气压在0.02mbar，在功率150W的射频等离子体磁控溅射(RF-PECVD)的工况下，以2nm/s沉积速率制备第一透明导电电极；第一透明导电电极的厚度为200nm；
S5、在第一透明导电电极表面依次制备电子传输层、第一界面修饰层、钙钛矿层、第二界面修饰层、空穴传输层、界面保护层、第二透明导电电极；
其中，电子传输层材料为二氧化锡，电子传输层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将二氧化锡浆料(具体的，溶质为二氧化锡的纳米线颗粒，溶剂采用2wt％的辛基苯醌二磺酸钠和5wt％乙二醇混合配置的水溶液，二氧化锡的纳米线颗粒的质量分数为1％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为23mm/s，氮气风刀作用下制备10微米厚的二氧化锡湿膜，并且在100度的加热台上退火干燥形成40nm厚度的电子传输层；
钙钛矿层材料为Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(I0.7Br0.3)3，钙钛矿层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将溶液浓度为1.2mol/L的Cs0.05FA0.8MA0.15Pb(I0.7Br0.3)3钙钛矿浆料(具体的，溶质为碘化铯，碘化甲醚，碘化甲胺，碘化铅，溴化铅，碘化铯，碘化甲醚，碘化甲胺，碘化铅，溴化铅按照摩尔比为1:16:3:11:9的比例混合配制，溶剂为二甲基亚砜(DMSO)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)按照1:4比例配置的混合溶剂)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为23mm/s，氮气风刀作用下制备20微米厚的钙钛矿湿膜，并且在110度的加热台上退火干燥形成400nm厚度的钙钛矿层；
第一界面修饰层和第二界面修饰层的材料为2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)；第一界面修饰层和第二界面修饰层的制备工艺为湿法涂布工艺，将2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)浆料(具体的，溶质为2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)，溶剂为氯苯，2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)的质量分数为1.8％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为20mm/s，制备10微米厚的2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸(2PACz)湿膜，并且在氮气风刀作用下干燥形成10nm厚度的第一界面修饰层(或第二界面修饰层)；
空穴传输层材料为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，空穴传输层的制备工艺为狭缝涂布工艺，将2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)浆料(具体的，溶质为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，溶剂为氯苯，2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)的质量分数为4％)，通过狭缝涂布工艺，涂布的速率为23mm/s，制备10微米厚的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)湿膜，并且在氮气风刀作用下干燥形成150nm厚度的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)薄膜；
界面保护层的材料为氧化钼，优选采用真空热蒸镀的方式，界面保护层的厚度为5nm；
第二透明导电电极为氧化铟锡(ITO)，采用磁控溅射工艺制备第二透明导电电极，控制的工艺参数为：在真空度为10-4mbar的真空腔内，通入100sccm的氩气(Ar)使得真空腔气压在0.02mbar，在功率150W的射频等离子体磁控溅射(RF-PECVD)的工况下，以2nm/s沉积速率制备第二透明导电电极；第二透明导电电极的厚度为50nm；
S6、在第二透明导电电极上且位于任意相邻两个导电银栅之间开设隔槽，所述隔槽贯穿至透光绝缘薄膜层上端面，以使透光绝缘薄膜层上形成多个(31个)钙钛矿子电池；
具体的，采用皮秒紫外激光开设隔槽，激光的波长355nm，功率为10W，激光频率为1000Hz，激光聚焦的线宽(即隔槽宽度)为15微米，激光开设隔槽的速率为600mm/s；
S7、按照上述制备工艺总共有4个短路的钙钛矿子电池，27个正常的钙钛矿子电池；筛选出短路的钙钛矿子电池；
在短路的钙钛矿子电池的第二透明导电电极表面涂覆绝缘材料；绝缘材料包括溶质和溶剂，溶质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，溶剂为氯仿，绝缘材料的质量分数为5％；绝缘材料的制备工艺为湿法涂布工艺，将聚甲基丙烯酸甲酯浆料通过刮涂工艺，涂布的速率为25mm/s，制备35微米厚的聚甲基丙烯酸甲酯湿膜，并且在80度的加热台上退火干燥形成22微米厚的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；
而在正常的每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极表面涂覆导电银浆，将焊带与正常的每个钙钛矿子电池的导电银浆连接，进而使得正常的多个钙钛矿子电池相互并联。
对比例1
本对比例提供了一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，同实施例1，不同在于，经过步骤S1～S5得到钙钛矿电池后，不进行步骤S6～S7；
该对比例得到的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池中顶部的钙钛矿电池短路。
性能测试
实施例1中单晶硅太阳能电池的截面形貌如图10所示，凸起的是导电银栅，高度在10-20微米，单晶硅太阳能电池表面起伏的硅金字塔陷光结构，高度范围1-2微米。
实施例3制备得到的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池中短路的钙钛矿子电池为0个，即11个钙钛矿子电池均正常工作；当顶部11个钙钛矿子电池均正常工作时，其钙钛矿太阳能顶电池有效面积为32978.6mm2，死区面积为36.4mm2(得益于激光划线的宽度控制在15微米，有效面积占总面积接近100％)。实际制备叠层电池的过程中，由于制备工艺和材料的问题，如果出现了N个钙钛矿子电池失效，则顶部钙钛矿太阳能电池有效面积于死区面积的比例随着失效子电池的数量关系如图11所示。
顶部的钙钛矿太阳能电池的有效面积直接决定了钙钛矿电池的电流大小，这个参数也是太阳能电池的光电转换效率中极其重要的参数，并且由于是叠层电池的结构，其顶电池和底电池串联，电流大小取二者中较小的一个值。顶部的钙钛矿太阳能电池(电流强度～20mA/cm2)的电流大小与失效钙钛矿子电池数量的关系如图12所示。整体钙钛矿单晶硅太阳能电池叠层太阳能电池的光电转换效率与失效钙钛矿子电池数量的关系如图13所示。
当钙钛矿子电池的失效个数小于2个的情况下，钙钛矿/单晶硅太阳能电池叠层太阳能电池的光电转换效率是大于原始的单节单晶硅太阳能电池的效率(24.5-25.2％)。
而对比例1中由于顶部的钙钛矿电池短路，因此该钙钛矿晶硅叠层太阳能电池实际仅底部的单晶硅太阳能电池起作用。
实施例4中通过更加合理的设计，减低主银栅的间距，从目前的间距18mm降低至6mm。可以将钙钛矿子电池的数量从11个增加至31个。整体钙钛矿/单晶硅太阳能电池叠层太阳能电池的光电转换效率与失效钙钛矿子电池数量的关系如图14所示。此时当钙钛矿子电池的失效个数小于6个的情况下，钙钛矿/单晶硅太阳能电池叠层太阳能电池的光电转换效率是大于原始的单节单晶硅太阳能电池的效率(24.5-25.2％)。
通过采用本发明提供的技术路线可以经可能地提升钙钛矿单晶硅太阳能电池叠层太阳能电池的整体效率，并且提升高效率电池的良率。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，包括：
单晶硅太阳能电池，其一侧面设有多个导电银栅；
透光绝缘薄膜层，其位于所述单晶硅太阳能电池侧面并覆盖多个导电银栅；
多个钙钛矿子电池，其位于透光绝缘薄膜层远离单晶硅太阳能电池的一侧面，多个所述钙钛矿子电池与多个导电银栅一一对应；
其中，多个钙钛矿子电池之间相互并联，所述透光绝缘薄膜层对应导电银栅设有通孔以暴露导电银栅，所述导电银栅与对应的钙钛矿子电池电连接。
2.如权利要求1所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿子电池从下至上包括依次层叠设置的第一透明导电电极、电子传输层、第一界面修饰层、钙钛矿层、第二界面修饰层、空穴传输层、界面保护层、第二透明导电电极，其中，第一透明导电电极靠近导电银栅并与其电连接。
3.如权利要求1所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，还包括焊带，所述焊带分别与多个钙钛矿子电池电连接以使多个钙钛矿子电池之间相互并联。
4.一种如权利要求1～3任一所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供单晶硅太阳能电池，所述单晶硅太阳能电池侧面设有多个导电银栅；
在单晶硅太阳能电池侧面涂覆透光绝缘材料，干燥后形成透光绝缘薄膜层；
在所述透光绝缘薄膜层对应导电银栅处开设通孔；
在所述透光绝缘薄膜层表面制备第一透明导电电极，所述第一透明导电电极与导电银栅接触；
在所述第一透明导电电极表面依次制备电子传输层、第一界面修饰层、钙钛矿层、第二界面修饰层、空穴传输层、界面保护层、第二透明导电电极；
在所述第二透明导电电极上且位于任意相邻两个导电银栅之间开设隔槽，所述隔槽贯穿至透光绝缘薄膜层上端面，以使所述透光绝缘薄膜层上形成多个钙钛矿子电池；
将焊带分别与每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极电连接，以使多个钙钛矿子电池相互并联。
5.如权利要求4所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，在焊带分别与每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极电连接之前还包括：
筛选出短路的钙钛矿子电池，余下的为正常的钙钛矿子电池；
在短路的钙钛矿子电池的第二透明导电电极表面涂覆绝缘材料；
将焊带分别与正常的每个钙钛矿子电池的第二透明导电电极电连接，以使正常的多个钙钛矿子电池相互并联。
6.如权利要求4所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述透光绝缘材料包括溶质和溶剂，所述溶质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯中的至少一种；
所述溶剂包括甲苯、二甲苯、氯仿、乙酸乙酯中至少的一种。
7.如权利要求4所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一透明导电电极、第二透明导电电极的材料为氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铝锌中的一种；
所述电子传输层材料包括二氧化锡、二氧化钛、氧化镍、C60、富勒烯衍生物中的任一种；
所述钙钛矿层材料为有机无机杂化钙钛矿材料，所述有机无机杂化钙钛矿材料分子式为ABX3；
其中，A选自甲胺、甲醚、Cs、Li、Na、K、Rb中的至少一种；
B选自Pb、Sn、Ge、Ca、Sr、Co、Zn、Fe、Mg、Ba、Cd、Ni、Mn、Si、Ti、Bi和In中的至少一种；
X选自F、Cl、Br和I中的至少一种；
所述第一界面修饰层、第二界面修饰层的材料包括巴豆酸、托辛酸铵、2,3,3,3-四氟-2-(氟代甲基)-1-甲基咪唑、3,4-乙二氧基噻吩、富勒烯衍生物、3,4-乙二氧基噻吩、2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸中的至少一种。
8.如权利要求4所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层材料为有机空穴传输层材料或无机空穴传输层材料，其中，所述有机空穴传输层材料包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚咔唑、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴中的任一种；
所述无机空穴传输层材料铜基材料、镍基材料、二维层状材料中的任一种；
其中，所述铜基材料包括氧化铜、氰化铜、碘化铜中的至少一种；
所述镍基材料包括氧化镍；
所述二维层状材料包括硫化钼、硫化钨中的至少一种；
所述界面保护层材料包括氧化钼、氧化锡、氮化硅中的至少一种。
9.如权利要求5所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，绝缘材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯中的至少一种。
10.如权利要求4所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，利用激光加工设备在所述透光绝缘薄膜层对应导电银栅处开设通孔；
利用激光加工设备在所述第二透明导电电极上且位于任意相邻两个导电银栅之间开设隔槽。
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| CN202410125540.6A CN117979725B (zh) | 2024-01-30 | 一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN212209517U (zh) * | 2020-07-23 | 2020-12-22 | 昆山协鑫光电材料有限公司 | 钙钛矿薄膜电池组件及晶硅-钙钛矿组件 |
| CN114665021A (zh) * | 2020-12-05 | 2022-06-24 | 杭州纤纳光电科技有限公司 | 一种四端子钙钛矿与晶硅叠层电池组件及其制备方法 |
| CN116471856A (zh) * | 2023-02-24 | 2023-07-21 | 浙江合特光电有限公司 | 一种钙钛矿/晶硅叠层电池光伏组件 |
| WO2023181733A1 (ja) * | 2022-03-25 | 2023-09-28 | 株式会社カネカ | スタック型太陽電池ストリング、太陽電池モジュール、および、太陽電池モジュールの製造方法 |
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