CN207753028U - 一种串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池，包括至少两个串联连接的串联单元，串联单元从下至上依次包括：导电基座、致密层、介孔层、绝缘层和碳层，介孔层由至少两个相互独立的分隔单元组成，每个分隔单元与其所属的串联单元的其他各层共同构成一个并联单元。本实用新型通过在钙钛矿太阳能电池内部构造串联和并联结构，解决了单独串联或并联导致的电流或电压低的问题，同时避免了后续组件过程中造成的电压和电流损耗及接触不良等情况的发生，采用此结构的钙钛矿太阳能电池更易于同时达到小型用电系统的电压和电流要求，且钙钛矿太阳能电池制备工艺简单，可直接使用，有益于钙钛矿太阳电池的实际应用及产业化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种钙钛矿太阳能电池，特别涉及一种串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池，属于光伏技术领域。
背景技术
钙钛矿太阳能电池是在染料敏化太阳能电池的基础上发展起来的一种新型单基板固态太阳能电池。自2013年开始，受到广大科研人员的青睐，至今短短4年，其认证效率已突破22.1%，目前，钙钛矿太阳能电池正往大面积制备的方向发展，为将来的实际应用做准备。通过面积放大及并联连接可获得器件需要的目标电流；通过面积放大及串联连接可获得器件需要的目标电压，再通过多个电池的组装连接形成太阳能电池组件，从而可实现电压电流均满足用电要求的电池。
但现有技术中存在如下不足：完全并联结构的钙钛矿太阳能电池可提供成倍提高的电流，但电压则基本不变，完全串联结构的钙钛矿太阳能电池可提供成倍提高的电压，但电流则基本不变，为了获得需求的电压和电流，采用多个电池组装的方式形成组件，虽然可以达到要求，这种组件形式适用于较大面积如光伏幕墙、大型光伏发电太阳能板或特殊结构的太阳能应用品，但针对小型发电系统，采用组件的方式一方面会由于外部连接造成太阳能电池的电压电流损耗，另一方面外部连接还会存在连接不牢靠、连接或封装材料老化从而造成组件损坏的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池，解决现有技术中钙钛矿太阳能电池采用单独串联或单独并联结构存在电流或电压不足、适应范围小、电压电流损耗大、易损坏等技术问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池，包括至少两个串联连接的串联单元，所述串联单元从下至上依次包括：导电基座、致密层、介孔层、绝缘层和碳层，所述介孔层由至少两个相互独立的分隔单元组成，每个分隔单元与其所属的串联单元的其他各层共同构成一个并联单元。
所述介孔层、绝缘层和碳层中渗透有钙钛矿材料。
各所述串联单元共用同一导电基座，相邻两串联单元之间通过嵌入导电基座的绝缘线切断导电基座间的电荷流通；
串联单元的碳层延伸超过所述绝缘线至相邻的下一串联单元的导电基座上方，从而形成串联单元之间的串联结构。
所述串联单元的绝缘层与下一串联单元相邻的边缘延伸超过绝缘线，但不超过其所属串联单元的碳层；
绝缘层的其他边缘延伸超过其所属串联单元的介孔层和碳层，但不与相邻串联单元的碳层接触。
所述导电基座为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。
各所述分隔单元形状、大小均相同。
与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：通过在钙钛矿太阳能电池内部构造串联和并联结构，解决了单独串联或并联导致的电流或电压低的问题，同时避免了后续组件过程中造成的电压和电流损耗及接触不良等情况的发生，采用此结构的钙钛矿太阳能电池更易于同时达到小型用电系统的电压和电流要求，且钙钛矿太阳能电池制备工艺简单，可直接使用，有益于钙钛矿太阳电池的实际应用及产业化。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的另一结构示意图；
图中：1、串联单元；2、并联单元；3、绝缘线；4、导电基底；5、致密层；6、介孔层；7、绝缘层；8、碳层；9、钙钛矿材料。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1、图2所示，是本实用新型的结构示意图，包括至少两个串联单元1。每个串联单元1从下至上依次包括：导电基座4、致密层5、介孔层6、绝缘层7和碳层8。介孔层6、绝缘层7和碳层8中均渗透有钙钛矿材料9。导电基座4作为各层材料载体的同时起到电极引出和连接的作用；致密层5和介孔层6可以采用二氧化钛、氧化锌、氧化锡及其相应掺杂物质中的至少一种，通过不同的制备方法形成致密结构和介孔结构，在串联单元1中起着阻挡空穴和促进电子传输的作用；绝缘层7可以采用氧化锆、二氧化硅、氧化铝和氧化铟及相应掺杂物质中的至少一种，在串联单元1中的作用一方面是阻挡电子传输至背电极，另一方面是避免碳层与导电基座接触形成短路漏电；碳层8作为钙钛矿电池的正极起到导电和收集空穴的作用，其疏松多孔的结构可有效促进钙钛矿前驱液的渗透；钙钛矿材料在电池中作为吸光层，可产生电子空穴对。其中，介孔层6由至少两个相互独立的分隔单元组成，各分隔单元形状、大小均相同，每个分隔单元与其所属的串联单元1的其他各层共同构成一个并联单元2。
各串联单元1共用同一导电基座4，相邻两串联单元1之前通过嵌入导电基座4的绝缘线3切断导电基座4间的电荷流通。
串联单元1的碳层8延伸超过绝缘线3至相邻的下一串联单元1的导电基座4上方，实现当前串联单元1的正极与下一串联单元1的负极电连接，从而形成串联单元1之间的串联结构。
为防止串联单元1的两电极发生短接，串联单元1的绝缘层7与下一串联单元1相邻的边缘延伸超过绝缘线3，但不超过其所属串联单元1的碳层8；绝缘层7的其他边缘延伸超过其所属串联单元1的介孔层6和碳层8，但不与相邻串联单元1的碳层8接触。
导电基座4为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。
本实用新型通过在钙钛矿太阳能电池内部构造串联和并联结构，解决了单独串联或并联导致的电流或电压低的问题，同时避免了后续组件过程中造成的电压和电流损耗及接触不良等情况的发生，采用此结构的钙钛矿太阳能电池更易于同时达到小型用电系统的电压和电流要求，且钙钛矿太阳能电池制备工艺简单，可直接使用，有益于钙钛矿太阳电池的实际应用及产业化。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括至少两个串联连接的串联单元，所述串联单元从下至上依次包括：导电基座、致密层、介孔层、绝缘层和碳层，所述介孔层由至少两个相互独立的分隔单元组成，每个分隔单元与其所属的串联单元的其他各层共同构成一个并联单元。
2.根据权利要求1所述的串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述介孔层、绝缘层和碳层中渗透有钙钛矿材料。
3.根据权利要求1所述的串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，各所述串联单元共用同一导电基座，相邻两串联单元之间通过嵌入导电基座的绝缘线切断导电基座间的电荷流通；
串联单元的碳层延伸超过所述绝缘线至相邻的下一串联单元的导电基座上方，从而形成串联单元之间的串联结构。
4.根据权利要求3所述的串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述串联单元的绝缘层与下一串联单元相邻的边缘延伸超过绝缘线，但不超过其所属串联单元的碳层；
绝缘层的其他边缘延伸超过其所属串联单元的介孔层和碳层，但不与相邻串联单元的碳层接触。
5.根据权利要求1所述的串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电基座为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。
6.根据权利要求1所述的串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，各所述分隔单元形状、大小均相同。
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| CN201820189711.1U CN207753028U (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池 |
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ID=63154724
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111261782A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-09 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 封装的大面积钙钛矿太阳能电池 |
| CN111628084A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-04 | 华中科技大学 | 一种钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法 |
| CN112820788A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-05-18 | 天合光能股份有限公司 | 钙钛矿太阳电池组件及其制备方法 |
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2018
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