钙钛矿电池的制备方法及钙钛矿电池与流程
本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种钙钛矿电池的制备方法，以及一种钙钛矿电池。
背景技术：
1、钙钛矿太阳能电池作为第三代高效薄膜电池，其效率在近几年得到快速提高，并且已经超过25％。但是目前采用主流溶液法制备的高效钙钛矿太阳能电池，其钙钛矿吸收层厚度为几百纳米，这导致在工业化大面积生产上很难保证其均匀性。并且，作为钙钛矿/晶硅叠层电池的顶电池，无法在拥有几微米金字塔绒面的晶硅基底上实现均匀全面覆盖，阻碍了钙钛矿电池的工业化进程。对此，albrecht团队于2020年将商业化晶硅电池绒面做小，在其上采用溶液法沉积一层几百纳米的钙钛矿薄膜，最终实现了光电转化效率为29.15％的高效叠层电池制备。然而，采用缩小金字塔绒面来兼容溶液法钙钛矿的制备，会导致其光学上电流密度较小，从而导致光电转化效率、功率输出降低。另外，ballif团队(chin et al.,science 381,59–63(2023))于2023年采用蒸发、溶液两步法在大绒面晶硅底电池上保型沉积一层几百纳米的钙钛矿薄膜，实现了31.25％的超高光电转化效率。然而，这种方法由于受限于制备工艺的原因，其制备的钙钛矿薄膜质量不及溶液法，导致其开压较低。
2、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种改进的钙钛矿电池的制备方法，用于在商业化微米级大金字塔绒面上形成较厚且均匀的钙钛矿吸光层，从而提升工业化大面积生产的钙钛矿电池的质量及性能。
技术实现思路
1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
2、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种钙钛矿电池的制备方法及一种钙钛矿电池，通过采用改进的顺序旋涂工艺，制备具有两层钙钛矿中间层的钙钛矿吸光层，利用钙钛矿层与层之间的应力压缩解决了较厚钙钛矿吸光层中普遍存在的应力松弛问题，用于在商业化微米级大金字塔绒面上形成较厚且均匀的钙钛矿吸光层，从而提升工业化大面积生产的钙钛矿电池的质量及性能。
3、具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述钙钛矿电池的制备方法包括以下步骤：将卤化铅混合溶液旋涂在绒面基底上，以在所述绒面基底上形成卤化铅框架；在所述卤化铅框架上，旋涂第一混合溶液，以在所述卤化铅框架上形成第一钙钛矿中间层。所述第一混合溶液由包括但不限于fai、fabr、facl、mai、mabr及macl中的一种或多种组合溶于异丙醇中制成；以及在所述第一钙钛矿中间层上，旋涂第二混合溶液，以在所述第一钙钛矿中间层上形成第二钙钛矿中间层。所述第二混合溶液为所述第一混合溶液与含有硫氰酸根阴离子的金属化合物的混合溶液。所述含有硫氰酸根阴离子的金属化合物至少包括mascn。所述第一钙钛矿中间层与所述第二钙钛矿中间层共同构成钙钛矿吸光层。
4、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述卤化铅混合溶液由包括但不限于pbi2、pbbr2、pbcl2、csi及csbr中的一种或多种组合溶于n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中制成。
5、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述钙钛矿吸光层的带隙为1.68ev，而其厚度为2μm。
6、进一步地，在本发明的一些实施例中，制备所述绒面基底的方法包括以下步骤：对n型单晶硅进行清洗；以及刻蚀所述n型单晶硅，以形成预设的第一长度的单晶硅衬底。
7、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述单晶硅衬底的深度为2μm。
8、进一步地，在本发明的一些实施例中，制备所述绒面基底的方法还包括以下步骤：在预设的第一温度下，在所述单晶硅衬底的正面和背面，沉积所述第一长度的钝化层；在所述第一温度下，在所述单晶硅衬底正面的钝化层的正面，沉积所述第一长度的硼掺杂层，以构成背面空穴传输层；在所述第一温度下，在所述单晶硅衬底背面的钝化层的背面，沉积所述第一长度的磷掺杂层，以构成正面第一电子传输层；在所述磷掺杂层的背面，沉积所述第一长度的ito透明电极；在所述ito透明电极的背面，沉积预设的第二长度的第一银电极；在所述硼掺杂层的正面，沉积所述第一长度的izo复合层；以及在所述izo复合层的正面，制备所述第一长度的空穴传输层。
9、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述钝化层的厚度为5nm。所述硼掺杂层的厚度为12nm。所述磷掺杂层的厚度为6nm。所述ito透明电极的厚度为110nm，方阻约为120ω/sq。所述第一银电极为栅线状。所述izo复合层的厚度为15nm。所述空穴传输层为[4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基]磷酸，其厚度范围为1-2nm。所述第一长度大于所述第二长度。
10、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述钙钛矿电池的制备方法还包括以下步骤：在所述钙钛矿吸光层的正面，制备所述第一长度的第二电子传输层；在所述第二电子传输层的正面，制备所述第一长度的sno2缓冲层；在所述sno2缓冲层的正面，沉积所述第一长度的izo透明电极；在所述izo透明电极的正面，利用掩膜版制备多个第二银电极；以及在所述izo透明电极的正面，制备所述第一长度的mgfx减反层，以形成钙钛矿电池。
11、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述第二电子传输层为c60的石墨烯层，其厚度为20nm。所述sno2缓冲层的厚度为20nm。所述izo透明电极的厚度为100nm。所述第二银电极的厚度为400nm。所述mgfx减反层的厚度为100nm。
12、此外，根据本发明的第二方面提供的上述钙钛矿电池。所述钙钛矿电池是由本发明的第一方面提供的钙钛矿电池的制备方法所制备。
技术特征：
1.一种钙钛矿电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卤化铅混合溶液由包括但不限于pbi2、pbbr2、pbcl2、csi及csbr中的一种或多种组合溶于n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中制成。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的带隙为1.68ev，而其厚度为2μm。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备所述绒面基底的方法包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述单晶硅衬底的深度为2μm。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，制备所述绒面基底的方法还包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述钝化层的厚度为5nm，所述硼掺杂层的厚度为12nm，所述磷掺杂层的厚度为6nm，所述ito透明电极的厚度为110nm，方阻约为120ω/sq，所述第一银电极为栅线状，所述izo复合层的厚度为15nm，所述空穴传输层为[4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基]磷酸，其厚度范围为1-2nm，所述第一长度大于所述第二长度。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第二电子传输层为c60的石墨烯层，其厚度为20nm，所述sno2缓冲层的厚度为20nm，所述izo244129 1cncn
10.一种钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池是由如权利要求1～9中任一项所述的钙钛矿电池的制备方法所制备。
技术总结
本发明提供了钙钛矿电池的制备方法钙钛矿电池。所述钙钛矿电池的制备方法包括以下步骤：将卤化铅混合溶液旋涂在绒面基底上，以在所述绒面基底上形成卤化铅框架；在所述卤化铅框架上，旋涂第一混合溶液，以在所述卤化铅框架上形成第一钙钛矿中间层；以及在所述第一钙钛矿中间层上，旋涂第二混合溶液，以在所述第一钙钛矿中间层上形成第二钙钛矿中间层。所述第一钙钛矿中间层与所述第二钙钛矿中间层共同构成钙钛矿吸光层。本发明可以利用钙钛矿层与层之间的应力压缩解决较厚钙钛矿吸光层中普遍存在的应力松弛问题，用于在商业化微米级大金字塔绒面上形成较厚且均匀的钙钛矿吸光层，从而提升工业化大面积生产的钙钛矿电池的质量及性能。
技术研发人员：苏兆俊
受保护的技术使用者：天合光能股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23