[发明专利]一种大面积钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大面积钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明设计了不同刻蚀方法下的大面积钙钛矿太阳能电池。与传统串并联方式相比，刻蚀导电玻璃基底和激光刻蚀整块电池的方法只需要一次刻蚀步骤，减少了激光多步刻蚀时的热效应引起的的钙钛矿材料分解和刻蚀边缘处电荷复合严重的问题，从而简化了生产工艺，降低了电池成本，这对大面积电池商业化有一定的指导意义。同时发现，无需以全隔断方式来制备并联型大面积钙钛矿太阳能电池。只刻蚀导电玻璃基底的电池性能略优于不刻蚀导电玻璃基底和激光刻蚀整块电池的性能。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及不同刻蚀方式的大面积钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

近年来，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的发展速度十分迅猛，其效率从2009年的3.81％增至目前的25.2％[https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.jpg]。但是高效率的电池多数是基于实验室小面积的研究成果。小面积电池在放大的过程中，光电转化效率会降低很快，主要来源于分流电阻及串联电阻。

串联电阻为电荷长距离传输造成损失。为了减少这一损失，研究者将大面积电池通过激光刻蚀、机械划线或铺设金属线的方法形成多个小面积矩形子电池，并以串联或并联的形式互连[201710213303.5，201810247006.7，201810704858.4]。其中激光刻蚀应用最为广泛，但对激光仪器(例如激光源，脉冲能量，划线速度)具有高精度要求，这增加了工艺复杂性和成本[201810257317.1，201811308080.1]。鉴于钙钛矿太阳能电池中电荷传输长度和方向的特性，电池单元间是否需要全隔断的方式进行钙钛矿组件的制备，需要进一步确定。

本发明从简化工艺的设计理念出发，探究不同刻蚀方式对并联型大面积钙钛矿电池的影响，这对简化制备工艺，降低电池成本，推进钙钛矿太阳能电池的商业化有一定的指导意义。

发明内容

本发明的目的是设计了不同刻蚀方式的大面积钙钛矿太阳能电池，比较其光电性能，并提供实例验证该方法的可行性，如图1所示。

本发明的技术方案：

一种大面积钙钛矿太阳能电池，从下到上依次为导电玻璃基底、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层以及金属电极；

一种结构：在大面积钙钛矿太阳能电池的导电玻璃基底的导电层上采用激光分割成宽度为3～8mm，间隔为0.1～0.5mm的小面积条状导电层；

另一种结构：大面积钙钛矿太阳能电池采用激光分割整块电池，从而形成宽度为3～8mm，间隔为0.1～0.5mm的小面积条状子电池。

所述的导电玻璃基底的导电层厚度为100～1000nm；所述的空穴传输层的厚度为8～100nm；所述的钙钛矿层的厚度为200～800nm；所述的电子传输层的厚度为30～300nm；所述的金属电极的厚度为50～500nm；所述的电池尺寸为0.12～90cm²。

一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法，步骤如下：

步骤1、先用激光刻蚀导电玻璃基底的导电层，将其分割成宽度为3～8mm，间隔为0.1～0.5mm的小面积条状导电层；激光刻蚀采用的重复频率为20～100KHz，激光功率为10～130W，扫描速度为500～1000mm/s；将刻蚀后的导电玻璃基底依次用洗洁精水溶液、去离子水、丙酮、异丙醇、无水乙醇各超声清洗10～30min；