CN219248497U - 大面积高效太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种大面积高效太阳能电池，包括基底，所述基底上设有若干排列设置的第一填充层，所述第一填充层两侧制备有第一电极层，所述第一电极层高度低于所述第一填充层；所述第一电极层和所述第一填充层上方依次覆盖有电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层；所述第一填充层一侧设有第一切割槽，所述第一切割槽贯穿电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层，且所述第一切割槽内设有第二填充层，所述第二填充层低于所述第一切割槽；采用第一填充层的结构，即底部宽顶部窄的方式，并辅以角度的第二切割槽，辅以填充物不会牺牲小模块钙钛矿太阳能电池面积，并可以增加太阳光在小模块太阳能电池钙钛矿太阳能电池内的入射面积，提高太阳光利用率。

Description

大面积高效太阳能电池

技术领域

本实用新型涉及钙钛矿电池制备领域，尤其涉及用于大面积高效太阳能电池。

背景技术

钙钛矿太阳能电池的发展十分迅猛，目前，小面积的钙钛矿太阳能电池的认证转换效率已经达到25.7％，小面积电池效率的不断提高不断促进电池模块效率的快速发展。进行太阳能电池模块化的方法大致分为三种，分别为贴胶带法、机械划线法、激光划线法。

贴胶带法操作过于繁琐且对于人工的熟练度要求很高，不适用于大型工业化生产；机械划线法的操作极易划伤表面，引起不必要的膜面损伤；相比于前两者，激光划线利用不同波长，如248nm、514nm、633nm的光束进行刻划线，操作简单，易于实现工业化生产。常规的激光刻线是通过调节激光的功率进行第一、第二、P3的刻蚀，第一、第二、P3刻线形成的同时，将钙钛矿电池分为一个个小的模块，从而实现不同模块之间的串并联，由此得到大面积的钙钛矿太阳能电池。当下大多数钙钛矿电池模组采用刻线垂直于基面，在进行测试的时候存在以下问题：1.垂直基面的刻线不能很好的利用在刻线处透过整个钙钛矿太阳能电池的光；

2.刻线的凹槽无(或很少)沉积层，在长时间的放置或工作条件下，无支撑的区域易塌陷，破坏电池的工作稳定性；

3.钙钛矿层易于背电极发生离子交换，从而降低钙钛矿电池的稳定性。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种大面积高效太阳能电池，包括基底，

所述基底上设有若干排列设置的第一填充层，所述第一填充层两侧制备有第一电极层，所述第一电极层高度低于所述第一填充层；

所述第一电极层和所述第一填充层上方依次覆盖有电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层；

所述第一填充层一侧设有第一切割槽，所述第一切割槽贯穿电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层，且所述第一切割槽内设有第二填充层，所述第二填充层低于所述第一切割槽；

所述第二填充层和空穴传输层上方沉积有第二电极，所述第二电极和空穴传输层上倾斜贯穿有第二切割槽，所述第二切割槽内填充有第三填充层。

优选的，包括基底，所述基底上设有若干排列设置的第一填充层，所述第一填充层两侧制备有第一电极层，所述第一电极层高度低于所述第一填充层；

所述第一电极层和所述第一填充层上方依次覆盖有空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层；

所述第一填充层一侧设有第一切割槽，所述第一切割槽贯穿空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层，且所述第一切割槽内设有第二填充层，所述第二填充层低于所述第一切割槽；

所述第二填充层和电子传输层上方沉积有第二电极，所述第二电极和电子传输层上倾斜贯穿有第二切割槽，所述第一切割槽内填充有第三填充层。

优选的，所述第一填充层的底部宽度大于顶部宽度。

优选的，所述第一填充层和第三填充层为聚酰亚胺。

优选的，所述第二填充层为导电金属材料。

优选的，所述导电金属材料为Mo金属材料。

优选的，所述第二切割槽的顶部宽度大于底部宽度。

优选的，所述第二填充层填充所述第二切割槽的80％-90％。

本实用新型提出的大面积高效太阳能电池有以下有益效果：1、采用第一填充层的结构，即底部宽顶部窄的方式，并辅以角度的第二切割槽，辅以填充物(透明、钝性强、低膨胀率)，不会牺牲小模块钙钛矿太阳能电池面积，并可以增加太阳光在小模块太阳能电池钙钛矿太阳能电池内的入射面积，可以实现对太阳光更高的利用率；

2.此种透明钝化填充层极好地实现对三明治结构的钙钛矿电池的层支撑，并通过不同层之间非平整的设计，实现层与层之间的抓手支撑机构，可以使钙钛矿太阳能电池在长久的工作过程中层与层之间、小模块与小模块之间的良好协同作用，摆脱了长时间作用易发生局部塌陷从而影响稳定性的结构因素。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例1的结构示意图；

其中，1、基底；2、第一填充层；3、第一电极层；41、电子传输层；42、钙钛矿层；43、空穴传输层；5、第一切割槽；6、第二填充层；7、第二电极、；8、第二切割槽；9、第三填充层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1所示，本实用新型提出了一种大面积高效太阳能电池，包括基底1，

所述基底1上设有若干排列设置的第一填充层2，所述第一填充层2两侧制备有第一电极层3，所述第一电极层3高度低于所述第一填充层2，第一填充层2可以是聚酰亚胺，具体为含有硫基、氟基等基团中的一种或多种；

所述第一电极层3和所述第一填充层2上方依次覆盖有电子传输层41、钙钛矿层42和空穴传输层43；其中钙钛矿层42的制备材料为ABX₃结构，A为一价阳离子，为MA⁺、FA⁺、Cs⁺等中的一种或多种组合；B为二价阳离子，为Pb²⁺、Sn²⁺等一种或多种组合；X为卤素阴离子，为Cl^-、Br^-、I^-等一种或多种组合，

所述第一填充层2一侧设有第一切割槽5，所述第一切割槽5贯穿电子传输层41、钙钛矿层42和空穴传输层43，且所述第一切割槽5内设有第二填充层6，所述第二填充层6为导电金属材料，具体可以是Mo金属材料，由于其平整的生长性且与钙钛矿的稳定性，可以增加串联中的导电性的同时增加部分的光线反射，增强钙钛矿的光吸收，从而增加产生的光生载流子。本发明优选激光光束与膜面的角度为锐角，范围为0°到30°，所述第二填充层6低于所述第一切割槽5，第二填充层6填充所述第二切割槽的80％-90％，所述第二切割槽的顶部宽度大于底部宽度，通过所述第一电极层3高度低于所述第一填充层2，以及所述第二填充层6低于所述第一切割槽5实现层与层之间的抓手支撑机构，可以使钙钛矿太阳能电池在长久的工作过程中层与层之间、小模块与小模块之间的良好协同作用，摆脱了长时间作用易发生局部塌陷从而影响稳定性的结构因素；

所述第二填充层6和空穴传输层43上方沉积有第二电极7，所述第二电极7和空穴传输层43上倾斜贯穿有第二切割槽，所述第二切割槽内填充有第三填充层，第三填充层也可选用聚酰亚胺，沉积第二电极7层覆盖空穴传输层43及第二填充层6剩余缝隙，在第二填充层6对应的一侧用第二切割槽由上至下将第二电极7层、空穴传输层43、钙钛矿层42切断，辅以第三填充层填隙。如上，在第一填充层2和第二填充层6的作用下形成由多个小模块钙钛矿太阳能电池串并联结构的大面积钙钛矿太阳能电池。

本电池的具体工艺方法是：

以刻线角度为15°为例，钙钛矿太阳能电池的制备步骤如下：

步骤一，将准备好的基底1进行清洗，按照洗洁精→水→丙酮→酒精的顺序清洗干净，利用模型图案板覆盖于基底1上，注入第一填充层2材料(亦可采用沉积的方式)，通过加热获得透明的周期性排布的第一阵列；

步骤二，去掉模型图案板，进行第一电极层3的沉积，不高于第一填充层2的沉积厚度；

步骤三，依次沉积电子传输层41、钙钛矿层42、空穴传输层43，之后以刻线角度为15°(-15°)调控激光光束与平面之间的相对位置，获得切割槽第二；

步骤四，利用注入或蘸润法，在切割槽第二缝隙内填充填隙材料，退火后，获得透明第二填充层6；

步骤五，制备第二电极7层；

步骤六，按照第一填充层2→第二填充层6→第三填充层的规律，在同侧获得利用激光获得角度15°的第二切割槽；

步骤七，利用注入或蘸润法，在第二切割槽缝隙内填充填隙材料，退火后，获得透明第三填充层；

步骤八，对上述钙钛矿太阳能电池进行封装。

实施例2

本实施例为钙钛矿电池的第二种形态，即电子传输层41和空穴传输层43的位置对换，其余结构不变，如图2所示，由下至上的结构为基底1、第一电极层3、空穴传输层43、钙钛矿层42、电子传输层41、第二电极7层。在基底1上形成特殊结构的第一填充层2，在第一填充层2两侧制备厚度低于第一填充层2的第一电极层3，将空穴传输层43覆盖在第一电极层3及第一填充层2，并依次制备钙钛矿层42和电子传输层41，联接空穴传输层43，在第一填充层2的一侧用第一切割槽5由上至下将电子传输层41和钙钛矿层42切断，第二填充层6填隙80—90％，沉积第二电极7层覆盖电子传输层41及第二填充层6剩余缝隙，在第二填充层6对应的一侧用第三切割槽由上至下将第二电极7层、电子传输层41、钙钛矿层42切断，辅以第三填充层填隙。如上，在P1填充层和P3填充层作用下形成由多个小模块钙钛矿太阳能电池串并联结构的大面积钙钛矿太阳能电池。第一填充层2和第三填充层实用聚酰亚胺，第二填充层6选用Mo金属材料。

其工艺方法与实施例相同，区别点仅在与空穴传输层43和电子传输层41的沉积先后顺序。

上述两个实施例改善入射光在多层钙钛矿太阳能电池中的折射方式，提高光的利用率；提高钙钛矿太阳能电池的电流；在不影响光的利用率的情况下，通过填充操作可有效阻绝钙钛矿层42与外界的接触，提升钙钛矿电池的稳定性。

Claims (8)

1.一种大面积高效太阳能电池，其特征在于，包括基底，

所述基底上设有若干排列设置的第一填充层，所述第一填充层两侧制备有第一电极层，所述第一电极层高度低于所述第一填充层；

所述第一电极层和所述第一填充层上方依次覆盖有电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层；

所述第一填充层一侧设有第一切割槽，所述第一切割槽贯穿电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层，且所述第一切割槽内设有第二填充层，所述第二填充层低于所述第一切割槽；

所述第二填充层和空穴传输层上方沉积有第二电极，所述第二电极和空穴传输层上倾斜贯穿有第二切割槽，所述第二切割槽内填充有第三填充层。

2.一种大面积高效太阳能电池，其特征在于，包括基底，所述基底上设有若干排列设置的第一填充层，所述第一填充层两侧制备有第一电极层，所述第一电极层高度低于所述第一填充层；

所述第一电极层和所述第一填充层上方依次覆盖有空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层；

所述第一填充层一侧设有第一切割槽，所述第一切割槽贯穿空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层，且所述第一切割槽内设有第二填充层，所述第二填充层低于所述第一切割槽；

所述第二填充层和电子传输层上方沉积有第二电极，所述第二电极和电子传输层上倾斜贯穿有第二切割槽，所述第一切割槽内填充有第三填充层。

3.根据权利要求1或2所述的大面积高效太阳能电池，其特征在于，所述第一填充层的底部宽度大于顶部宽度。

4.根据权利要求1或2所述的大面积高效太阳能电池，其特征在于，所述第一填充层和第三填充层为聚酰亚胺。

5.根据权利要求1或2所述的大面积高效太阳能电池，其特征在于，所述第二填充层为导电金属材料。

6.根据权利要求5所述的大面积高效太阳能电池，其特征在于，所述导电金属材料为Mo金属材料。

7.根据权利要求1或2所述的大面积高效太阳能电池，其特征在于，所述第二切割槽的顶部宽度大于底部宽度。

8.根据权利要求1或2所述的大面积高效太阳能电池，其特征在于，所述第二填充层填充所述第二切割槽的80％-90％。

Images