[发明专利]钙钛矿-硅基叠层电池及其制备方法和钙钛矿-硅基叠层电池组件

说明书

本发明公开一种钙钛矿‑硅基叠层电池及其制备方法和钙钛矿‑硅基叠层电池组件，该叠层电池包括由上而下堆叠而成的钙钛矿电池和硅基电池，二者之间设有透明绝缘膜。电池组件包括至少两个串接在一起的上述的钙钛矿‑硅基叠层电池，该钙钛矿‑硅基叠层电池组件中，相邻的钙钛矿电池之间连接有用于引出电流的透明导电胶，相邻的硅基电池之间连接有用于引出电流的导线。本发明钙钛矿‑硅基叠层电池具有寿命长、整体叠加效率高等优点，是一种性能优异的新型太阳电池，使用价值高，应用前景好，同时由至少两个叠层电池组成的组件具有连接方式简单、结构简单、整体输出性能优异等优点，能够满足日益增长的能源需求。

技术领域

本发明属于钙钛矿-硅基叠层电池技术领域，涉及一种钙钛矿-硅基叠层电池及其制备方法和钙钛矿-硅基叠层电池组件。

背景技术

为满足日益增长的能源需求，人们对光伏电池效率提出了更高的目标，为突破传统硅基光伏电池效率的理论极限，高效叠层电池例如钙钛矿-硅基叠层太阳能电池应运而生。钙钛矿-硅基叠层电池利用了钙钛矿电池材料的宽带隙结构特点，将钙钛矿电池材料设置于硅基电池上方，能吸收硅基电池难以吸收的位于短波段的高能光子，从而更大限度地利用太阳入射光，进而提高光伏电池效率，且拥有更高的理论效率极限。值得注意的是，目前常规的硅基-钙钛矿叠层电池结构通常为钙钛矿与硅基层间直接联通的结构，电池正负极分别位于电池两端，相当于硅基电池与钙钛矿电池串联连接。然而，当某一层电池性能明显衰减时，会导致该层与另一层电池光生电流不匹配，势必影响整个另一层电池的输出性能，大大降低叠层电池的整体效率。目前，硅基电池寿命普遍能超过20年，电池组件前两年每年总效率衰减约1～3％，随后每年约较前年约衰减0.7％，而钙钛矿电池寿命通常不超过5年，每年效率衰减超过5％～20％。受限于钙钛矿电池寿命低、效率衰减率快的缺点，传统结构的钙钛矿-硅基叠层电池的寿命通常不高，同时两种电池性能衰减率的差异性会导致叠层电池效率出现更高的性能衰减速率。因此，如何有效防止钙钛矿电池层与硅基电池层之间存在的相互制约作用，对于有效解决钙钛矿-硅基叠层电池寿命短、效率衰减快等问题，并有效提高电池的整体输出性能具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种寿命长、整体效率高的钙钛矿-硅基叠层电池及其制备方法和钙钛矿-硅基叠层电池组件。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种钙钛矿-硅基叠层电池，包括由上而下堆叠而成的钙钛矿电池和硅基电池；所述钙钛矿电池和硅基电池之间设有透明绝缘膜。

作为上述技术方案的进一步改进：所述透明绝缘膜为EVA胶膜或POE胶膜；所述透明绝缘膜的厚度为6μm～10μm。

作为上述技术方案的进一步改进：所述钙钛矿电池为第一钙钛矿电池或第二钙钛矿电池。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一钙钛矿电池包括由上而下堆叠而成的第一透明导电玻璃层、第一电子传输层、第一钙钛矿层、第一空穴传输层、第二透明导电玻璃层；所述第一透明导电玻璃层的厚度为50nm～250nm；所述第一透明导电玻璃层为TCO导电玻璃或ITO导电玻璃；所述第一电子传输层的厚度为10nm～30nm；所述第一电子传输层为SnO₂或TiO₂；所述第一钙钛矿层的厚度为200nm～500nm；所述第一钙钛矿层为Cs_0.17FA_0.83Pb(I_0.6Br_0.4)₃或FA_0.9MA_0.1PbI₃；所述第一空穴传输层的厚度为10nm～20nm；所述第一空穴传输层为NiO、C₆₀或SpiroO-MeTAD；所述第二透明导电玻璃层的厚度为80μm～300μm；所述第二透明导电玻璃层为TCO导电玻璃或ITO导电玻璃。