[发明专利]一种管式钙钛矿太阳能电池及其制备方法、太阳能电池组件

说明书

为克服现有管式钙钛矿太阳能电池存在表层电极影响电池的光线吸收效率的问题，本发明提供了一种管式钙钛矿太阳能电池，包括第一电极、功能层和第二电极，所述功能层包覆于所述第一电极的外侧，所述功能层为包括可位置互换的电子传输层和钙钛矿吸收层的多层包覆结构，所述第二电极为线状电极，所述第二电极至少部分嵌入所述功能层的最外层并沿所述管式钙钛矿太阳能电池的轴向延伸。同时，本发明还公开了上述管式钙钛矿太阳能电池的制备方法以及包括上述管式钙钛矿太阳能电池的太阳能电池组件。本发明提供的管式钙钛矿太阳能电池能够有效提高电池的光吸收面积，提高能量转换效率。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种管式钙钛矿太阳能电池及其制备方法、太阳能电池组件。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由透明电极，电子传输层，钙钛矿吸收层，空穴传输层和金属电极组成，其中透明电极主要是以导电玻璃或者柔性材料作为基底，依次向上是致密层，多孔支架层，钙钛矿吸收层，空穴传输层以及背电极，目前钙钛矿太阳能电池从外视上可分为平面结构和管状结构，从内部结构上可以分为顺式(p-i-n型)和反式(n-i-p型)，其中顺式和反式的平面结构钙钛矿电池在市面上均已有报道，两者性能各有优势，而管状的钙钛矿结构却较少，尤其是反式的管状钙钛矿结构，这是因为在顺式结构中致密层和介孔层需要高温退火，而后续的空穴传输层大多为有机物，不耐高温，因此常规的方法是在导电材料上先制备致密层和介孔层，高温退火后再制备吸光层，空穴传输层，最后在表面蒸镀或者溅射金属电极导电，但是由于表层金属电极不透光，由该法制备的管式钙钛矿无法从外部光照，光线只能由管内传输，受光面积十分有限，极大的限制了管式钙钛矿电池在组件端发电的应用。

目前传统的直接构成的管式钙钛矿太阳能电池结构中，其制备方法通常是在导电材料上先制备致密层和介孔层，高温退火后再制备吸光层，空穴传输层，最后在表面蒸镀或者溅射金属电极导电，但是通常表层金属电极不透光，由该法制备的管式钙钛矿无法从外部光照，光线只能由管内传输，受光面积十分有限，极大的限制了管式钙钛矿电池在组件端发电的应用；即使将表层金属电极极薄至纳米结构，仍然只能透过少部分的光，严重影响钙钛矿对光的吸收，从而影响管状钙钛矿太阳能电池的性能，无法有效应用到组件端。也有报道先制备平面反式结构钙钛矿电池再卷成管式结构，其受光面依旧是管内，受光面积小，难以实际应用于发电。

现有另一种管式钙钛矿电池采用了透明的碳纳米层包覆于外层作为背电极，然而即使是透明的碳纳米层依然存在表面反光和自身透光率的问题，对管式钙钛矿电池的光线吸收具有一定的影响，仍然难以解决钙钛矿电池吸光率低的问题。

发明内容

针对现有管式钙钛矿太阳能电池存在表层电极影响电池的光线吸收效率的问题，本发明提供了一种管式钙钛矿太阳能电池及其制备方法、太阳能电池组件。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种管式钙钛矿太阳能电池，包括第一电极、功能层和第二电极，所述功能层包覆于所述第一电极的外侧，所述功能层为包括可位置互换的电子传输层和钙钛矿吸收层的多层包覆结构，所述第二电极为线状电极，所述第二电极至少部分嵌入所述功能层的最外层并沿所述管式钙钛矿太阳能电池的轴向延伸。

可选的，所述功能层的外壁上沿所述管式钙钛矿太阳能电池的轴向开设有条状槽，所述第二电极置于所述条状槽中。

可选的，所述功能层还包括有空穴传输层，所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层和所述空穴传输层由内至外依次排布。

可选的，所述功能层还包括有空穴传输层，所述空穴传输层、所述钙钛矿吸收层和所述电子传输层由内至外依次排布。

可选的，所述空穴传输层厚度为50～300nm，所述空穴传输层包括无机材料和/或有机材料，所述无机材料选自金属氧化物，所述有机材料选自PEDOT:PSS、Spiro-OMeTAD、酞菁铜和PTAA中的一种或多种。