本發(fā)明涉及光伏組件，具體涉及一種鈣鈦礦電池組件及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、到目前為止，鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)取得了飛速的發(fā)展，然而基于溶液法制備的鈣鈦礦薄膜電池的質(zhì)量很難控制，這就導(dǎo)致了所制備的光伏器件的效率、重復(fù)性以及穩(wěn)定性較差。其中，鈣鈦礦薄膜電池在溶液沉積過程中的快速結(jié)晶是導(dǎo)致鈣鈦礦薄膜電池質(zhì)量較差的一個重要因素。較快的結(jié)晶速率使得鈣鈦礦薄膜的形貌不可控并限制了晶粒生長，從而極大地限制了光伏器件的性能和穩(wěn)定性，因此精細(xì)調(diào)控鈣鈦礦的結(jié)晶過程以提供高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜對于制備高效的鈣鈦礦太陽能電池至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有的鈣鈦礦電池組件存在效率較低、穩(wěn)定性差的問題，而提出了一種新的鈣鈦礦電池組件結(jié)構(gòu)并提供了相應(yīng)的制備方法，解決了上述問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提出了一種鈣鈦礦電池組件，所述的鈣鈦礦電池組件包括依次層疊設(shè)置的前蓋板玻璃、鈣鈦礦電池層、封裝膠膜以及后蓋板玻璃；其中：所述的鈣鈦礦電池層包括層疊設(shè)置于所述前蓋板玻璃入光面相對側(cè)的透明導(dǎo)電層，以及依次層疊設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層上的第一電荷傳輸層、晶種層、鈣鈦礦吸光層、第二電荷傳輸層和背電極；所述的背電極與所述封裝膠膜層疊設(shè)置；所述的晶種層用于為所述鈣鈦礦吸光層提供成核位點，以輔助所述鈣鈦礦吸光層的晶體生長；用于形成所述晶種層的材料與用于形成所述鈣鈦礦吸光層的材料相同或不同；其不同之處在于：形成該晶種層的材料中還包括添加劑，以用于加強所述第一電荷傳輸層與鈣鈦礦吸光層的電荷傳輸能力。

4、具體的，所述的添加劑為噻吩類添加劑。

5、進(jìn)一步的，一種鈣鈦礦電池組件：所述透明導(dǎo)電層的厚度設(shè)置為180～220nm，所述背電極的厚度設(shè)置為80～110nm。

6、進(jìn)一步的，一種鈣鈦礦電池組件：所述第一電荷傳輸層和第二電荷傳輸層的厚度分別設(shè)置為15～50nm。

7、進(jìn)一步的，一種鈣鈦礦電池組件：所述晶種層的厚度設(shè)置為50～200nm。

8、進(jìn)一步的，一種鈣鈦礦電池組件：所述鈣鈦礦吸光層的厚度設(shè)置為350～600nm。

9、本發(fā)明還提供了一種鈣鈦礦電池組件的制備方法，該方法為：將所述前蓋板玻璃、鈣鈦礦電池層、封裝膠膜以及后蓋板玻璃依次層疊后進(jìn)行層壓成型，安裝接線盒，即獲得鈣鈦礦電池組件；

10、其中，所述鈣鈦礦電池層的制備方法，包括如下步驟：

11、s1、在清洗好的前蓋板玻璃上濺射制備透明導(dǎo)電層；

12、s2、在所述的透明導(dǎo)電層上通過濺射、旋涂、蒸鍍、刮涂或狹縫涂布等方法制備第一電荷傳輸層；

13、s3、在所述第一電荷傳輸層上制備晶種層，不退火，而后快速在所述晶種層上涂布鈣鈦礦前驅(qū)體液，退火，獲得鈣鈦礦吸光層；

14、s4、在所述鈣鈦礦吸光層上通過濺射、旋涂、蒸鍍、刮涂或狹縫涂布等方法制備第二電荷傳輸層；

15、s5、在所述的第二電荷傳輸層上通過蒸鍍或磁控濺射的方式制備背電極。

16、進(jìn)一步的，一種鈣鈦礦電池組件的制備方法：步驟s3中的退火溫度為70～180℃，退火時間為15～30分鐘。

17、優(yōu)選的，退火溫度為90～110℃。

18、本發(fā)明的有益效果：

19、(1)有基于溶液法制備的鈣鈦礦薄膜電池存在質(zhì)量難以控制，導(dǎo)致所制備的鈣鈦礦光伏組件的效率低、重復(fù)性以及穩(wěn)定性較差等現(xiàn)實問題，本發(fā)明設(shè)計了一種新的鈣鈦礦電池組件結(jié)構(gòu)，其通過在鈣鈦礦電池層中形成晶種層，其用于輔助鈣鈦礦吸光層的結(jié)晶生長，從而使鈣鈦礦吸光層的質(zhì)量更高。

20、(2)本發(fā)明提出的鈣鈦礦電池層的制備方法是一種利用晶種層輔助生長工藝來獲得具有擇優(yōu)取向、大晶粒尺寸和較少晶界的鈣鈦礦薄膜電池的制備方法，通過這種方法制備的鈣鈦礦薄膜電池，其質(zhì)量高，可以大大減少非輻射復(fù)合中心，增加電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率。

21、(3)本發(fā)明工藝的核心在于對鈣鈦礦吸光層的制備過程進(jìn)行結(jié)晶調(diào)控，目前鈣鈦礦薄膜電池的主要問題就是在大面積制備時的結(jié)晶調(diào)控問題，由于鈣鈦礦晶體過快的結(jié)晶速率導(dǎo)致了其表面有很多缺陷，這在鈣鈦礦電池的工作過程中會成為非輻射復(fù)合中心，降低其光電轉(zhuǎn)換效率，因此對其進(jìn)行結(jié)晶調(diào)控是一種提高鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)換效率的有效途徑，本發(fā)明的方法提供了一種在制備鈣鈦礦薄膜時預(yù)先制備一層晶種層的思路，利用晶種層為鈣鈦礦吸光層提供成核位點，輔助鈣鈦礦晶體生長，從而獲得具有擇優(yōu)取向、大尺寸晶粒和較少晶界的鈣鈦礦薄膜，采用晶種層輔助生長工藝后，鈣鈦礦薄膜中的非輻射復(fù)合降低，穩(wěn)定性增強，最終使制備的鈣鈦礦電池的效率顯著提高。

22、(4)在本發(fā)明的制備方法中鈣鈦礦吸光層采用了兩步成核一步退火結(jié)晶的工藝：通過晶種層輔助鈣鈦礦晶體生長，獲得具有擇優(yōu)取向、大尺寸晶粒和較少晶界的鈣鈦礦薄膜；本發(fā)明工藝中鈣鈦礦吸光層兩步成核的工藝相較一步成核，可以避免一步成核過程濕膜過厚造成上下鈣鈦礦成核速率差異，晶粒數(shù)量增多，尺寸過小，晶界增加導(dǎo)致載流子傳輸阻力增加的問題。本發(fā)明采取的兩步成核工藝最終可以制得穩(wěn)定性強、效率高的鈣鈦礦電池。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦電池組件，其特征在于，所述的鈣鈦礦電池組件包括依次層疊設(shè)置的前蓋板玻璃(1)、鈣鈦礦電池層(2)、封裝膠膜(3)以及后蓋板玻璃(4)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈣鈦礦電池組件，其特征在于，所述透明導(dǎo)電層(21)的厚度設(shè)置為180～220nm，所述背電極(26)的厚度設(shè)置為80～110nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈣鈦礦電池組件，其特征在于，所述第一電荷傳輸層(22)和第二電荷傳輸層(25)的厚度分別設(shè)置為15～50nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈣鈦礦電池組件，其特征在于，所述晶種層(23)的厚度設(shè)置為50～200nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈣鈦礦電池組件，其特征在于，所述鈣鈦礦吸光層(24)的厚度設(shè)置為350～600nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的一種鈣鈦礦電池組件的制備方法，其特征在于，該方法為：將所述前蓋板玻璃(1)、鈣鈦礦電池層(2)、封裝膠膜(3)以及后蓋板玻璃(4)依次層疊后進(jìn)行層壓成型，安裝接線盒，即獲得鈣鈦礦電池組件；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鈣鈦礦電池組件的制備方法，其特征在于，步驟s3中的退火溫度為70～180℃，退火時間為15～30分鐘。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鈣鈦礦電池組件及其制備方法，電池組件包括層疊的前蓋板玻璃、鈣鈦礦電池層、封裝膠膜及后蓋板玻璃；鈣鈦礦電池層包括層疊設(shè)于前蓋板玻璃上的透明導(dǎo)電層、第一電荷傳輸層、晶種層、鈣鈦礦吸光層、第二電荷傳輸層和背電極；晶種層用于為鈣鈦礦吸光層提供成核位點，以輔助鈣鈦礦吸光層的晶體生長；晶種層的材料與形成鈣鈦礦吸光層的材料相同或不同；不同之處在于：晶種層的材料中還包括添加劑。本發(fā)明提出的鈣鈦礦電池層的制備方法是一種利用晶種層輔助生長工藝來獲得具有擇優(yōu)取向、大晶粒尺寸和較少晶界的鈣鈦礦薄膜電池的制備方法，該方法制備的鈣鈦礦薄膜電池的質(zhì)量高，可以減少非輻射復(fù)合中心，增加電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)研發(fā)人員：余海燕,初文靜,林俊良,林金錫,林金漢
受保護(hù)的技術(shù)使用者：亞瑪頓（石家莊）新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9