CN214705976U - 一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件，包括基底、底电极层、钙钛矿吸光层和顶电极层，在该组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽，P1沟槽切断底电极层以露出基底，P2沟槽切断顶电极层和钙钛矿吸光层以露出底电极层，P3沟槽切断顶电极层以露出钙钛矿吸光层，在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层，在P2沟槽内填充满P2导电性层，在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层。本实用新型的组件各功能层具有全平面结构，有利于封装胶膜与钙钛矿太阳能组件之间的紧密贴合排尽空气，避免出现封装时组件切槽处的胶膜难以铺装的问题。

Description

一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件

技术领域

本实用新型属于钙钛矿太阳能组件制备的技术领域，特别涉及一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件。

背景技术

3D打印和钙钛矿太阳能电池是近些年来的新兴技术，在各自领域发挥着重要作用。3D打印采用数字技术材料打印机，以数字模型为基础用金属或塑料等材料逐层在机台上打印构造三维物体。钙钛矿太阳能电池是使用钙钛矿型有机金属卤化物材料作为光吸收层，是薄膜太阳能电池中的一种。由于其展示的高效率和快速发展而备受关注。

钙钛矿太阳能组件是通过电极层和钙钛矿吸光层平面沉积，并辅助切线切割将完整的电池划分成若干单元，各单元间通过串联或并联来形成电池组件。

在制备钙钛矿太阳能组件过程中需要使用切线切割对钙钛矿太阳能组件进行切割分组。现有的钙钛矿太阳能组件在切线切割后不是完整的全平面性结构。切线切槽的存在导致电流传输容易在此受阻。多层薄膜在切槽处接触而形成多种复杂的界面，容易诱发多种不可预见的问题。而且，切线沟槽的存在使钙钛矿太阳能组件的内部结构暴露在外界大气中，更容易导致钙钛矿太阳能组件中的有机层材料降解。此外，切线切槽结构是非平面性结构，在用EVA胶膜封装时由于切槽存在使得胶膜和钙钛矿太阳能组件表面无法紧密接触以排尽空气。切槽内空气的残留也是诱发电池降解的一种诱因。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件，有利于封装胶膜与钙钛矿太阳能组件之间的紧密贴合排尽空气，避免出现封装时组件切槽处的胶膜难以铺装的问题。

本实用新型是这样实现的，提供一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其结构从下至上依次包括基底、底电极层、钙钛矿吸光层和顶电极层，在所述钙钛矿太阳能组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽，P1沟槽设置在底电极层上，P1沟槽切断底电极层以露出基底，在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层，P2沟槽和P3沟槽分别设置在顶电极层上，P2沟槽切断顶电极层和钙钛矿吸光层以露出底电极层，在P2沟槽内分层填充满P2导电性层和P2导通层，P2导电性层位于P2导通层的上部，P2导通层与制备顶电极层的材料相同，P2导电性层，P2导电性层与P2沟槽侧壁的顶电极层电导通，P3沟槽切断顶电极层以露出钙钛矿吸光层，在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层。

本实用新型是这样实现的，还提供一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其结构从下至上依次包括基底、底电极层、钙钛矿吸光层和顶电极层，其特征在于，在所述钙钛矿太阳能组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽，P1沟槽设置在底电极层上，P1沟槽切断底电极层以露出基底，在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层，P2沟槽和P3沟槽分别设置在顶电极层上，P2沟槽切断顶电极层和钙钛矿吸光层以露出底电极层，在P2沟槽内填充满P2导电性层，P2导电性层与P2沟槽侧壁的顶电极层电导通，P3沟槽切断顶电极层以露出钙钛矿吸光层，在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层。

本实用新型是这样实现的，还提供一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其结构从下至上依次包括基底、底电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和顶电极层，其特征在于，在所述钙钛矿太阳能组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽，P1沟槽设置在第一传输层上，P1沟槽切断第一传输层和底电极层以露出基底，在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层，P2沟槽和P3沟槽分别设置在顶电极层上，P2沟槽切断顶电极层、第二传输层、钙钛矿吸光层和第一传输层以露出底电极层，在P2沟槽内分层填充满P2导电性层和P2导通层，P2导电性层位于P2导通层的上部，P2导通层包括有制备顶电极层和第二传输层的材料，P2导电性层，在P2导电性层与P2沟槽侧壁的顶电极层电导通，P3沟槽切断顶电极层和第二传输层以露出钙钛矿吸光层，在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层。

本实用新型是这样实现的，还提供一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其结构从下至上依次包括基底、底电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和顶电极层，其特征在于，在所述钙钛矿太阳能组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽，P1沟槽设置在第一传输层上，P1沟槽切断第一传输层和底电极层以露出基底，在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层，P2沟槽和P3沟槽分别设置在顶电极层上，P2沟槽切断顶电极层、第二传输层、钙钛矿吸光层和第一传输层以露出底电极层，在P2沟槽内填充满P2导电性层，P2导电性层与P2沟槽侧壁的顶电极层电导通，P3沟槽切断顶电极层和第二传输层以露出钙钛矿吸光层，在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层。

与现有技术相比，本实用新型的全平面结构的钙钛矿太阳能组件具有以下特点：

1、缩短组件中电流/电子的传输路径，减低电流损失，减少顶电极的负载；

2、直接避免了因组件内的切槽的存在导致的钙钛矿吸光层与大气中的水氧接触，减缓环境因素导致的钙钛矿吸光层内材料的降解；

3、全平面结构有利于封装胶膜与钙钛矿太阳能组件功能片之间的紧密贴合排尽空气，避免出现封装时组件切槽处的胶膜难以铺装的问题。

附图说明

图1为本实用新型的全平面结构的钙钛矿太阳能组件实施例1的内部结构平面示意图；

图2为实施例2的内部结构平面示意图；

图3为实施例3的内部结构平面示意图；

图4为实施例4的内部结构平面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

请参照图1所示，本实用新型全平面结构的钙钛矿太阳能组件的第一较佳实施例，其结构从下至上依次包括基底1、底电极层2、钙钛矿吸光层3和顶电极层4。在所述钙钛矿太阳能组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽。P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽相互靠近。多组相互间隔的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽将钙钛矿太阳能组件分隔成各个钙钛矿太阳能子件。图中的虚线和箭头显示了组件中电流的流向。

P1沟槽设置在底电极层2上，P1沟槽切断底电极层2以露出基底1。在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层7使其与底电极层2的顶平面平齐。

P2沟槽和P3沟槽分别设置在顶电极层4上。P2沟槽切断顶电极层4和钙钛矿吸光层3以露出底电极层2，在P2沟槽内填充满P2导电性层8和P2导通层9，P2导电性层8位于P2导通层9的上部。P2导通层9与制备顶电极层4的材料相同。位于P2沟槽上部的P2导电性层8与顶电极层4的顶平面平齐。P2导电性层8与P2沟槽侧壁的顶电极层4电导通，顶电极层4、P2导电性层8、P2导通层9以及底电极层2也相互电导通。

P3沟槽切断顶电极层4以露出钙钛矿吸光层3。在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层10使其与顶电极层4的顶平面平齐。

所述P1绝缘惰性层7和P3绝缘惰性层10的制备材料分别为聚甲醛、聚乙烯、聚乙烯基甲醚、聚乙烯基乙醚、乙烯丙烯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯基咔唑、聚醋酸乙烯酯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯与六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚(α-腈基丙烯酸丁酯)、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚异丁烯基橡胶、聚氯代丁二烯、聚顺式-1,4-异戊二烯、古塔橡胶、丁苯橡胶、聚己内酰胺、聚亚癸基甲酰胺、聚己二酰己二胺、聚癸二酰己二胺、聚亚壬基脲、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚环氧乙烷、聚2,6-二甲基对苯醚、聚苯硫醚、聚[双(甲基胺基)膦腈]、聚[双(三氟代乙氧基)膦腈]、聚二甲基硅氧烷、赛璐珞纤维素或聚二苯醚砜中任意一种。

所述P2导电性层8的制备材料为聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物或聚苯胺或聚噻吩中任意一种。

作为另一实施例，所述P2导电性层8的制备材料还可以为在制备P1绝缘惰性层7和P3绝缘惰性层10的材料中掺杂导电材料。所述导电材料为银粉、铜粉、银纤维、石墨粉末、氧化铟锡粉末、氧化铟铜粉末或氧化铝铜粉末中任意一种。

在本实施例中，所述P1绝缘惰性层7、P3绝缘惰性层10和P2导电性层8分别采用3D打印填充方式、掩模板涂敷方式或丝印方式中任意一种加工方法加工。

在所述底电极层2和顶电极层4中至少一个是由透明的或半透明的ITO、FTO、ZTO或AZO材料中任意一种制成的。所述底电极层2和顶电极层4还分别可以用不透明的材料制备。所述不透明的材料为金、银、铝、铜、一氧化钛、四氧化三铁、氧化亚铜、七氧化二锰、五氧化二钒、氧化锌、锌掺杂氧化铟、钼掺杂氧化铟、石墨、石墨烯、聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺或聚噻吩中任意一种。

所述基底1的制备材料为玻璃、铝板、不锈钢板、陶瓷板或PET膜中任意一种。

实施例2

请参照图2所示，本实用新型全平面结构的钙钛矿太阳能组件的第二较佳实施例，该实施例与实施例1的区别在于在P2沟槽内仅填充满P2导电性层8使其与顶电极层的顶平面平齐，而没有填充P2导通层9。该P2导电性层8与P2沟槽侧壁的顶电极层4电导通，将顶电极层4与底电极层2相互串联电导通。

其他结构与实施例1相同，不再赘述。

实施例3

请参照图3所示，本实用新型全平面结构的钙钛矿太阳能组件的第三较佳实施例，其结构从下至上依次包括基底1、底电极层2、第一传输层5、钙钛矿吸光层3、第二传输层6和顶电极层4。在所述钙钛矿太阳能组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽。P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽相互靠近。多组相互间隔的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽将钙钛矿太阳能组件分隔成各个钙钛矿太阳能子件。

P1沟槽设置在第一传输层5上，P1沟槽切断第一传输层5和底电极层2以露出基底1。在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层7使其与第一传输层5的顶平面平齐。

P2沟槽和P3沟槽分别设置在顶电极层4上。P2沟槽切断顶电极层4、第二传输层6、钙钛矿吸光层3和第一传输层5以露出底电极层2。在P2沟槽内分层填充满P2导电性层8和P2导通层9，P2导电性层8位于P2导通层9的上部。P2导通层9包括有制备顶电极层4和第二传输层6的材料。位于P2沟槽上部的P2导电性层8与顶电极层4的顶平面平齐，在P2导电性层8与P2沟槽侧壁的顶电极层4电导通，顶电极层4、P2导电性层8、P2导通层9以及底电极层2也相互电导通。

P3沟槽切断顶电极层4和第二传输层6以露出钙钛矿吸光层3。在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层10使其与顶电极层4的顶平面平齐。

基底1、底电极层2、钙钛矿吸光层3和顶电极层4的制备材料与实施例1的相同，不再赘述。第一传输层5和第二传输层6属于常用的制备电子传输层与空穴传输层的材料。

实施例4

请参照图4所示，本实用新型全平面结构的钙钛矿太阳能组件的第四较佳实施例，

该实施例与实施例1的区别在于在P2沟槽内仅填充满P2导电性层8使其与顶电极层的顶平面平齐，而没有填充P2导通层9。该P2导电性层8与P2沟槽侧壁的顶电极层4电导通，将顶电极层4与底电极层2相互串联电导通。

其他结构与实施例3相同，不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其结构从下至上依次包括基底、底电极层、钙钛矿吸光层和顶电极层，其特征在于，在所述钙钛矿太阳能组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽，P1沟槽设置在底电极层上，P1沟槽切断底电极层以露出基底，在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层，P2沟槽和P3沟槽分别设置在顶电极层上，P2沟槽切断顶电极层和钙钛矿吸光层以露出底电极层，在P2沟槽内分层填充满P2导电性层和P2导通层，P2导电性层位于P2导通层的上部，P2导通层与制备顶电极层的材料相同，P2导电性层，P2导电性层与P2沟槽侧壁的顶电极层电导通，P3沟槽切断顶电极层以露出钙钛矿吸光层，在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层。

2.一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其结构从下至上依次包括基底、底电极层、钙钛矿吸光层和顶电极层，其特征在于，在所述钙钛矿太阳能组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽，P1沟槽设置在底电极层上，P1沟槽切断底电极层以露出基底，在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层，P2沟槽和P3沟槽分别设置在顶电极层上，P2沟槽切断顶电极层和钙钛矿吸光层以露出底电极层，在P2沟槽内填充满P2导电性层，P2导电性层与P2沟槽侧壁的顶电极层电导通，P3沟槽切断顶电极层以露出钙钛矿吸光层，在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层。

3.一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其结构从下至上依次包括基底、底电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和顶电极层，其特征在于，在所述钙钛矿太阳能组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽，P1沟槽设置在第一传输层上，P1沟槽切断第一传输层和底电极层以露出基底，在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层，P2沟槽和P3沟槽分别设置在顶电极层上，P2沟槽切断顶电极层、第二传输层、钙钛矿吸光层和第一传输层以露出底电极层，在P2沟槽内分层填充满P2导电性层和P2导通层，P2导电性层位于P2导通层的上部，P2导通层包括有制备顶电极层和第二传输层的材料，在P2导电性层与P2沟槽侧壁的顶电极层电导通，P3沟槽切断顶电极层和第二传输层以露出钙钛矿吸光层，在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层。

4.一种全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其结构从下至上依次包括基底、底电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和顶电极层，其特征在于，在所述钙钛矿太阳能组件中还分别间隔设置多组相互平行的P1沟槽、P2沟槽和P3沟槽，P1沟槽设置在第一传输层上，P1沟槽切断第一传输层和底电极层以露出基底，在P1沟槽内填充满P1绝缘惰性层，P2沟槽和P3沟槽分别设置在顶电极层上，P2沟槽切断顶电极层、第二传输层、钙钛矿吸光层和第一传输层以露出底电极层，在P2沟槽内填充满P2导电性层，P2导电性层与P2沟槽侧壁的顶电极层电导通，P3沟槽切断顶电极层和第二传输层以露出钙钛矿吸光层，在P3沟槽内填充满P3绝缘惰性层。

5.如权利要求1至4中任意一种所述的全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其特征在于，所述P1绝缘惰性层和P3绝缘惰性层的制备材料分别为聚甲醛、聚乙烯、聚乙烯基甲醚、聚乙烯基乙醚、乙烯丙烯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯基咔唑、聚醋酸乙烯酯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯与六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚(α-腈基丙烯酸丁酯)、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚异丁烯基橡胶、聚氯代丁二烯、聚顺式-1,4-异戊二烯、古塔橡胶、丁苯橡胶、聚己内酰胺、聚亚癸基甲酰胺、聚己二酰己二胺、聚癸二酰己二胺、聚亚壬基脲、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚环氧乙烷、聚2,6-二甲基对苯醚、聚苯硫醚、聚[双(甲基胺基)膦腈]、聚[双(三氟代乙氧基)膦腈]、聚二甲基硅氧烷、赛璐珞纤维素或聚二苯醚砜中任意一种。

6.如权利要求1至4中任意一种所述的全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其特征在于，所述P2导电性层的制备材料为聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物或聚苯胺或聚噻吩中任意一种。

7.如权利要求1至4中任意一种所述的全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其特征在于，在所述底电极层和顶电极层中至少一个是由透明的或半透明的ITO、FTO、ZTO或AZO材料中任意一种制成的。

8.如权利要求1至4中任意一种所述的全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其特征在于，所述底电极层和顶电极层分别用不透明的材料制备，所述不透明的材料为金、银、铝、铜、一氧化钛、四氧化三铁、氧化亚铜、七氧化二锰、五氧化二钒、氧化锌、锌掺杂氧化铟、钼掺杂氧化铟、石墨、石墨烯、聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺或聚噻吩中任意一种。

9.如权利要求1至4中任意一种所述的全平面结构的钙钛矿太阳能组件，其特征在于，所述基底的制备材料为玻璃、铝板、不锈钢板、陶瓷板或PET膜中任意一种。

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