本發(fā)明屬于太陽能電池，特別是涉及一種鈣鈦礦太陽能電池模組及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦太陽能電池(psc)因其高效率、低成本、可調(diào)諧的光電特性以及溶液可加工性而成為光伏領(lǐng)域的研究熱點。根據(jù)最新的研究進展，psc的光電轉(zhuǎn)換效率已達到26.1％，接近晶體硅(c-si)電池的記錄效率(26.81％)。這一巨大的進步歸功于它們非凡的鈣鈦礦性質(zhì)，如成本效益高、缺陷容受性強、自由載流子擴散長度長、強光吸收、高效電荷轉(zhuǎn)移、清晰的光吸收邊緣、可調(diào)帶隙，這些都促進了其在光伏市場的工業(yè)化應(yīng)用。鈣鈦礦太陽能電池從結(jié)構(gòu)上大致可以分為正置(n?i?p)結(jié)構(gòu)和倒置(p?i?n)結(jié)構(gòu)兩大類，正置結(jié)構(gòu)的發(fā)展早于倒置結(jié)構(gòu)，效率略優(yōu)于倒置結(jié)構(gòu)，但是倒置結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更好，制備工藝更簡單，能集成為串聯(lián)太陽能電池，適用于制備大面積鈣鈦礦太陽能電池。如圖1所示，通常情況下，倒置的電池結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電玻璃基底1、透明導(dǎo)電薄膜2、空穴傳輸層3、鈣鈦礦薄膜4、電子傳輸層5和金屬電極6。

2、fapbi3作為一種鈣鈦礦材料，鈣鈦礦晶格中的fa陽離子尺寸相對較大，容易導(dǎo)致不良相變，嚴重影響α-fapbi3鈣鈦礦薄膜的光電性能和穩(wěn)定性。迄今為止，人們已開發(fā)出多種策略來提高基于α-fapbi3的鈣鈦礦太陽能電池(psc)的性能，其中通過種子輔助生長層有效地獲得高質(zhì)量的α-fapbi3鈣鈦礦薄膜的方法引起廣發(fā)關(guān)注，然而，這些方法均是通過旋涂的方式進行，限制了其在實驗室規(guī)模之外的應(yīng)用。因此，需要提供一種針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足的改進技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明旨在提供一種鈣鈦礦太陽能電池模組及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中α-fapbi3鈣鈦礦薄膜的光電性能、穩(wěn)定性較差的問題，以及無法大規(guī)模制備高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種鈣鈦礦太陽能電池模組的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

3、s1、提供襯底，所述襯底上覆蓋有透明導(dǎo)電薄膜；

4、s2、將所述透明導(dǎo)電薄膜進行第一次激光刻蝕，在所述透明導(dǎo)電薄膜上形成第一分隔線；

5、s3、在所述透明導(dǎo)電薄膜上形成空穴傳輸層；

6、s4、在所述空穴傳輸層形成下界面種子輔助生長層；

7、s5、在所述下界面種子輔助生長層上形成鈣鈦礦薄膜層；

8、s6、在所述鈣鈦礦薄膜層上表面形成電子傳輸層；

9、s7、進行第二次激光刻蝕，在所述空穴傳輸層、下界面種子輔助生長層、鈣鈦礦薄膜層以及電子傳輸層上形成第二分隔線；

10、s8、在所述電子傳輸層上形成金屬電極層；

11、s9、進行第三次激光刻蝕，在所述空穴傳輸層、下界面種子輔助生長層、鈣鈦礦薄膜層、電子傳輸層以及所述金屬電極層上形成第三分隔線。

12、優(yōu)選地，步驟s1中，所述襯底為剛性導(dǎo)電襯底或柔性導(dǎo)電襯底。

13、優(yōu)選地，步驟s1中，所述透明導(dǎo)電薄膜為fto、azo、ito、iwo中的一種或組合。

14、優(yōu)選地，步驟s3中，所述空穴傳輸層的制備方法為噴涂法、涂布法、刮涂法、濺射磁控濺射法、熱蒸發(fā)法中的一種。

15、優(yōu)選地，步驟s3中，所述空穴傳輸層為sprio-ome?tad、ptaa、pedot:pss、氧化鎳、氧化銅、氧化釩、氧化鎢、硫氰酸亞銅中的一種或組合。

16、優(yōu)選地，步驟s4中所述下界面種子輔助生長層為采用真空蒸鍍法進行制備的，具體為：

17、將種子層固體粉末作為蒸鍍源，在真空條件下進行蒸鍍，直至在所述空穴傳輸層表面形成厚度為5～10nm的下界面種子輔助生長層；其中，所述種子層固體粉末為cspbbr3或cspbi3，真空度為10-5pa～10-3pa。

18、優(yōu)選地，步驟s5中所述鈣鈦礦薄膜層的制備方法，具體為：先沉積pbi2薄膜，然后將有機鹵化銨溶液采用刮涂或狹縫涂布的方法覆膜在pbi2薄膜上，再經(jīng)退火結(jié)晶，形成鈣鈦礦薄膜層。

19、優(yōu)選地，所述有機鹵化銨溶液的溶質(zhì)為甲脒氫碘酸鹽、甲胺氫碘酸鹽、甲脒氫氯酸鹽、甲胺氫氯酸鹽、甲脒氫溴酸鹽、甲胺氫溴酸鹽中的一種或組合，所述有機鹵化銨溶液的溶劑為異丙醇、乙醇中的一種或組合。

20、優(yōu)選地，沉積所述pbi2薄膜的厚度為200～400nm。

21、優(yōu)選地，所述退火的溫度為130～180℃，所述退火的時間為10～40min。

22、優(yōu)選地，步驟s6中所述電子傳輸層的制備方法包括噴涂法、涂布法、刮涂法、濺射法、熱蒸發(fā)法中的一種，所述電子傳輸層為pcbm、c60、bcp、sno2、氧化鈦、氧化鋅中的一種或組合。

23、優(yōu)選地，步驟s8中所述金屬電極層是通過熱蒸發(fā)、濺射、刮涂中的任一種方法制備而成的，所述金屬電極層材料包括金、銀、鋁、銅、鎳、碳、ito中的一種。

24、本發(fā)明還提供一種如上述的制備方法所制備的鈣鈦礦太陽能電池模組，所述鈣鈦礦太陽能電池模組包括依次疊層設(shè)置的襯底、透明導(dǎo)電薄膜、空穴傳輸層、下界面種子輔助生長層、鈣鈦礦薄膜層、電子傳輸層、金屬電極層。

25、如上所述，本發(fā)明的鈣鈦礦太陽能電池模組及其制備方法，具有以下有益效果：

26、本發(fā)明提供一種高效率、高穩(wěn)定性的大面積制備鈣鈦礦太陽能電池模組及其制備方法，采用真空蒸鍍的方法制備下界面種子輔助生長層，以下界面種子輔助生長層作為成核位點，誘導(dǎo)鈣鈦礦生長，從而制備出晶粒大、無針孔、缺陷少的大面積高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜層，提高了α-fapbi3鈣鈦礦的光電性能和穩(wěn)定性，并且提高了空穴傳輸層的電導(dǎo)率和電荷提取效率，減少了界面電荷復(fù)合，進一步提高大面積鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性，且制備步驟簡單、工藝穩(wěn)定、可重復(fù)性強，可在鈣鈦礦薄膜的工業(yè)化制備過程中廣泛應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦太陽能電池模組的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池模組的制備方法，其特征在于：步驟s1中包括以下條件中的一項或組合：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池模組的制備方法，其特征在于：步驟s3包括以下條件中的一項或組合：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池模組的制備方法，其特征在于：步驟s4中所述下界面種子輔助生長層為采用真空蒸鍍法進行制備的，具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池模組的制備方法，其特征在于：步驟s5中所述鈣鈦礦薄膜層的制備方法，具體為：先沉積pbi2薄膜，然后將有機鹵化銨溶液采用刮涂或狹縫涂布的方法覆膜在pbi2薄膜上，再經(jīng)退火結(jié)晶，形成鈣鈦礦薄膜層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦太陽能電池模組的制備方法，其特征在于：所述有機鹵化銨溶液的溶質(zhì)為甲脒氫碘酸鹽、甲胺氫碘酸鹽、甲脒氫氯酸鹽、甲胺氫氯酸鹽、甲脒氫溴酸鹽、甲胺氫溴酸鹽中的一種或組合，所述有機鹵化銨溶液的溶劑為異丙醇、乙醇中的一種或組合。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦太陽能電池模組的制備方法，其特征在于：包括以下條件中的一項或組合：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池模組的制備方法，其特征在于：步驟s6中所述電子傳輸層的制備方法包括噴涂法、涂布法、刮涂法、濺射法、熱蒸發(fā)法中的一種，所述電子傳輸層為pcbm、c60、bcp、sno2、氧化鈦、氧化鋅中的一種或組合。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池模組的制備方法，其特征在于：步驟s8中所述金屬電極層是通過熱蒸發(fā)、濺射、刮涂中的任一種方法制備而成的，所述金屬電極層材料包括金、銀、鋁、銅、鎳、碳、ito中的一種。

10.一種如權(quán)利要求1～9任一所述的制備方法所制備的鈣鈦礦太陽能電池模組，其特征在于：所述鈣鈦礦太陽能電池模組包括依次疊層設(shè)置的襯底、透明導(dǎo)電薄膜、空穴傳輸層、下界面種子輔助生長層、鈣鈦礦薄膜層、電子傳輸層、金屬電極層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種鈣鈦礦太陽能電池模組及其制備方法，包括以下步驟：S1、提供襯底，且覆蓋有透明導(dǎo)電薄膜；S2、進行第一次激光刻蝕，在透明導(dǎo)電薄膜上形成第一分隔線；S3、形成空穴傳輸層；S4、形成下界面種子輔助生長層；S5、形成鈣鈦礦薄膜層；S6、形成電子傳輸層；S7、進行第二次激光刻蝕，在空穴傳輸層至電子傳輸層上形成第二分隔線；S8、形成金屬電極層；S9、進行第三次激光刻蝕，在空穴傳輸層至金屬電極層上形成第三分隔線。本發(fā)明采用真空蒸鍍法制備下界面種子輔助生長層，以其作為成核位點，誘導(dǎo)鈣鈦礦生長，制備出晶粒大、無針孔、缺陷少的大面積高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜層，提高鈣鈦礦太陽能電池的光電性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：魯林峰,劉元忠
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院上海高等研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10