太阳能电池制备方法、太阳能电池及叠层太阳能电池
文献发布时间:2023-06-19 18:58:26
技术领域
本申请实施例涉及太阳能电池技术领域,特别涉及一种太阳能电池制备方法、太阳能电池及叠层太阳能电池。
背景技术
化石能源存在大气污染并且储量有限,而太阳能具有清洁、无污染和资源丰富等优点,因此,太阳能正在逐渐成为替代化石能源的核心清洁能源,由于太阳能电池具有良好的光电转化效率,太阳能电池成为了清洁能源利用的发展重心。
影响太阳能在能源利用中所占比重的一个重要因素是太阳能电池的光电转换效率,为了提高太阳能电池的光电转化效率,对太阳能电池的结构设计和材料构成进行优化改进是一种基本思路。钙钛矿太阳能电池由于具有较长的使用寿命和较为稳定的光电转换效率,发展前景良好。
然而,当前的钙钛矿太阳能电池存在光电转换效率有限,稳定性差的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种太阳能电池制备方法、太阳能电池及叠层太阳能电池,至少有利于实现具有良好光电转换效率的大面积钙钛矿太阳能电池制备,提高钙钛矿太阳能电池的光电转换能力和稳定性。
本申请实施例提供一种太阳能电池制备方法,包括:提供沿第一方向依次层叠设置的载板和分离辅助层;在所述分离辅助层远离的所述载板的表面上形成钙钛矿吸收层,所述钙钛矿吸收层包括粘接基体及排布在所述粘接基体中的多个单晶钙钛矿颗粒,在沿所述第一方向上,所述粘接基体包括相对的第一表面和第二表面,所述第一表面远离所述分离辅助层,至少部分数量的所述单晶钙钛矿颗粒具有第一凸面和第二凸面,所述第一凸面相对于所述第一表面凸出,所述第二凸面相对于所述第二表面凸出,且所述单晶钙钛矿颗粒表面上形成有功能层;形成第一载流子传输层,所述第一载流子传输层位于所述钙钛矿吸收层远离所述分离辅助层的表面上;形成第一导电层,所述第一导电层位于所述第一载流子传输层远离所述第一表面的表面上;去除所述载板及所述分离辅助层,并形成第二导电层,所述第二导电层位于所述钙钛矿吸收层远离所述第一载流子传输层的表面上。
另外,所述功能层可以通过以下方式形成:将所述单晶钙钛矿颗粒浸没于功能层生长母液中,在所述单晶钙钛矿颗粒表面上形成覆盖所述单晶钙钛矿颗粒所有表面的第一功能层。
另外,在形成所述钙钛矿吸收层后,还包括:去除所述第一凸面上的所述第一功能层。
另外,在所述去除所述第一凸面上的所述第一功能层后,还包括:形成第二功能层,所述第二功能层覆盖所述第一表面及所述第一凸面;所述形成第一载流子传输层包括:在所述第二功能层远离所述第一表面的表面上形成所述第一载流子传输层。
另外,在所述去除所述分离辅助层及所述载板后,还包括:去除所述第二凸面上的所述第一功能层。
另外,在所述去除所述第二凸面上的所述第一功能层后,还包括:形成第三功能层,所述第三功能层覆盖所述第二表面及所述第二凸面;所述形成第二导电层包括:在所述第三功能层远离所述第二表面的表面上形成所述第二导电层。
另外,所述功能层可以通过以下方式形成:在形成所述钙钛矿吸收层后,在所述钙钛矿吸收层远离所述分离辅助层的表面上形成第四功能层,所述第四功能层覆盖所述第一表面及所述第一凸面;所述形成第一载流子传输层包括:在所述第四功能层远离所述第一表面的表面上形成所述第一载流子传输层。
另外,所述功能层可以通过以下方式形成:在所述去除所述载板及所述分离辅助层后,在所述钙钛矿吸收层远离所述第一载流子传输层的表面上形成第五功能层,所述第五功能层覆盖所述第二表面及所述第二凸面;所述形成第二导电层包括:在所述第五功能层远离所述第二表面的表面上形成所述第二导电层。
另外,所述太阳能电池制备方法还包括:在去除所述载板及所述分离辅助层后,形成第二载流子传输层,所述第二载流子传输层位于所述钙钛矿吸收层远离所述第一载流子传输层的表面上;所述形成第二导电层包括:在所述第二载流子传输层远离所述第二表面的表面上,形成所述第二导电层。
相应的,本申请实施例还提供了一种太阳能电池,包括:沿第一方向依次层叠设置的第一导电层、第一载流子传输层、钙钛矿吸收层和第二导电层;
所述钙钛矿吸收层包括粘接基体及排布在所述粘接基体中的多个单晶钙钛矿颗粒,在沿所述第一方向上,所述粘接基体包括相对的第一表面和第二表面,所述第一表面朝向所述第一导电层,至少部分数量的所述单晶钙钛矿颗粒具有第一凸面和第二凸面,所述第一凸面相对于所述第一表面凸出,所述第二凸面相对于所述第二表面凸出,且所述单晶钙钛矿颗粒表面上形成有功能层。
另外,所述功能层包括覆盖所述单晶钙钛矿颗粒所有表面的第一功能层。
另外,所述功能层包括覆盖所述单晶钙钛矿颗粒除所述第一凸面外所有剩余表面的第二功能层。
另外,所述功能层包括覆盖所述单晶钙钛矿颗粒除所述第二凸面外所有剩余表面的第三功能层。
另外,所述功能层包括覆盖所述单晶钙钛矿颗粒除所述第一凸面和所述第二凸面外所有剩余表面的第四功能层。
另外,所述功能层包括覆盖所述第一凸面及所述第一表面的第五功能层。
另外,所述功能层包括覆盖所述第二凸面及所述第二表面的第六功能层。
另外,所述功能层的厚度为0.1nm至1μm。
另外,对于任一所述单晶钙钛矿颗粒,当前单晶钙钛矿颗粒与相邻的所述单晶钙钛矿颗粒之间的间隔,不大于所述当前单晶钙钛矿颗粒表面上任意两点之间的最大间隔。
另外,所述单晶钙钛矿颗粒表面上任意两点之间的最大间隔为5μm至100μm。
另外,所述钙钛矿吸收层在所述第一导电层的正投影的面积为第一面积,所述多个单晶钙钛矿颗粒在所述第一导电层的正投影的面积为第二面积,所述第二面积与所述第一面积的比值为0.3至0.9。
另外,在沿所述第一方向上,所述第一凸面上任意一点与所述第一表面的间隔,和/或所述第二凸面上的任意一点与所述第二表面的间隔,不大于所述单晶钙钛矿颗粒在沿所述第一方向上的最大长度的一半。
另外,在沿所述第一方向上,所述粘接基体的厚度不小于100nm。
另外,所述粘接基体包括朝向所述第一载流子传输层和/或朝向所述第二导电层的陷光面。
另外,所述陷光面包括第一陷光结构,在沿所述第一方向上,所述第一陷光结构向所述粘接基体的外部延伸。
另外,所述陷光面包括第二陷光结构,在沿所述第一方向上,所述第二陷光结构向所述粘接基体内部凹陷。
另外,所述第一载流子传输层为电子传输层或空穴传输层。
另外,所述太阳能电池还包括:第二载流子传输层,所述第二载流子传输层位于所述钙钛矿吸收层与所述第二导电层之间,分别与所述钙钛矿吸收层和所述第二导电层接触。
另外,在所述第一载流子传输层为空穴传输层的情况下,所述第二载流子传输层为电子传输层;在所述第一载流子传输层为电子传输层的情况下,所述第二载流子传输层为空穴传输层。
相应的,本申请实施例还提供了一种叠层太阳能电池,包括:依次层叠设置的顶电池、透明贴合层和底电池,所述顶电池为如上所述的太阳能电池。
另外,所述底电池包括晶硅太阳能电池、CIGS薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、III-V薄膜太阳能电池或窄带隙钙钛矿薄膜太阳能电池。
另外,所述贴合层包括由导电胶构成的机械贴合层。
本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点:
本申请实施例提供的太阳能电池制备方案中,采用粘接基体和排布在粘接基体中的多个单晶钙钛矿颗粒构成太阳能电池的钙钛矿吸收层;利用单晶钙钛矿颗粒构建钙钛矿吸收层,保证了钙钛矿吸收层的稳定性,利用单晶钙钛矿颗粒排布在粘接基体中的方式,避免了切割工艺对单晶钙钛矿造成损伤,保证了太阳能电池的效率,同时利用单晶颗粒排布的方式构建钙钛矿吸收层便于进行大面积单晶钙钛矿太阳能电池的制备。排布在粘接基体中的多个单晶钙钛矿颗粒中,至少部分数量的单晶钙钛矿颗粒具有分别相较于粘接基体第一表面凸出的第一凸面和相较于粘接基体第二表面凸出的第二凸面;利用在粘接基体相对的两面均露出的单晶钙钛矿颗粒进行钙钛矿吸收层的构建,使得钙钛矿吸收层本身具有绒面结构,从而具有良好的光吸收能力,同时提升了光生载流子从钙钛矿吸收层传输到导电层或者载流子传输层的能力,提高了太阳能电池的光电转换效率和能力。单晶钙钛矿颗粒的表面上形成有功能层,能够进一步降低单晶钙钛矿颗粒在工作过程中发生分解的概率,从而进一步提升太阳能电池的稳定性。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1为本申请一实施例提供的一种太阳能电池制备方法的流程图;
图2为本申请一实施例提供的一种半成品电池的结构示意图;
图3为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的结构示意图;
图4为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的剖面图;
图5为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池的剖面图;
图6为本申请一实施例提供的又一种太阳能电池的剖面图;
图7为本申请一实施例提供的还一种太阳能电池的剖面图;
图8为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图9为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图10为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图11为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池的结构示意图;
图12为本申请另一实施例提供的一种太阳能电池的结构示意图;
图13为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的剖面图;
图14为本申请一实施例提供的钙钛矿吸收层俯视图;
图15为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池的剖面图;
图16为本申请一实施例提供的又一种太阳能电池的剖面图;
图17为本申请一实施例提供的还一种太阳能电池的剖面图;
图18为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图19为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图20为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图21为本申请一实施例提供的两种太阳能电池的剖面图;
图22为本申请一实施例提供的再一种钙钛矿吸收层的剖面图;
图23为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图24为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图25为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图26为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图27为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面图;
图28为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池的结构示意图;
图29为本申请另一实施例提供的一种叠层太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知,钙钛矿太阳能电池由于使用寿命和光电转换效率的优点而具有良好的发展前景,但是当前的钙钛矿太阳能电池片的光电转换效率有限,并且稳定性较差。
本申请一实施例提供了一种太阳能电池制备方法,在进行太阳能电池生产过程中,采用粘接基体和排布在粘接基体中的多个单晶钙钛矿颗粒构成太阳能电池的钙钛矿吸收层;利用单晶钙钛矿颗粒构建钙钛矿吸收层,保证了钙钛矿吸收层的稳定性,利用单晶钙钛矿颗粒排布在粘接基体中的方式,避免了切割工艺对单晶钙钛矿造成损伤,保证了太阳能电池的效率,同时利用单晶颗粒排布的方式构建钙钛矿吸收层便于进行大面积单晶钙钛矿太阳能电池的制备。排布在粘接基体中的多个单晶钙钛矿颗粒中,至少部分数量的单晶钙钛矿颗粒具有分别相较于粘接基体第一表面凸出的第一凸面和相较于粘接基体第二表面凸出的第二凸面;利用在粘接基体相对的两面均露出的单晶钙钛矿颗粒进行钙钛矿吸收层的构建,使得钙钛矿吸收层本身具有绒面结构,从而具有良好的光吸收能力,同时提升了光生载流子从钙钛矿吸收层传输到导电层或者载流子传输层的能力,提高了太阳能电池的光电转换效率和能力。在单晶钙钛矿颗粒的表面上形成有功能层,能够进一步降低单晶钙钛矿颗粒在工作过程中发生分解的概率,从而进一步提升太阳能电池的稳定性。
下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本申请各实施例中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本申请一实施例提供了一种太阳能电池制备方法,应用于电池生成设备,太阳能电池制备流程可以参考图1。
参考图1和图2。提供沿第一方向依次层叠设置的载板201和分离辅助层202。其中,图2为太阳能电池完成第一导电层205制备后的结构示意图,X方向为第一方向。
在进行太阳能电池制备的过程中,可以先提供沿第一方向层叠设置的载板201和分离辅助层202,载板201的作用在于作为临时基底,便于后续的制备工作能够在临时基底上准确完成。而分离辅助层202的功能是将成品或者半成品太阳能电池与载板201隔开,便于进行载板201的去除。因此,载板201的材质可以为不易变形,且较为稳定的聚酰胺、玻璃或者稳定金属等,而分离辅助层202不仅需要将载板201与电池隔离,还需要便于去除,因此,分离辅助层202的材质可以选择便于刻蚀和去除的二氧化钛、金属或者光刻胶等。通过提供沿第一方向依次层叠设置的载板201和分离辅助层202,使得太阳能电池制备具有稳定的临时载体,同时临时载体的去除较为容易实现,保证太阳能电池制备的效率和效果。
值得一提的是,载板201和分离辅助层202的设置方式可以是先制作分离辅助层202,然后在分离辅助层202的一侧表面上制作载板201,并将制作好的分离辅助层202和载板201按照沿第一方向载板201和分离辅助层202依次层叠设置的位置关系进行摆放。也可以是先制作载板201,然后在载板201的一侧表面上制作分离辅助层202,并将制作好的分离辅助层202和载板201按照沿第一方向载板201与分离辅助层202依次层叠设置的位置关系进行摆放,本申请实施例对此不做限制。
在分离辅助层202远离的载板201的表面上形成钙钛矿吸收层203。
在提供了沿第一方向依次层叠设置的载板201和分离辅助层202后,电池生成设备在分离辅助层202远离载板201的表面上形成钙钛矿吸收层203。钙钛矿吸收层203包括粘接基体2031及排布在粘接基体2031中的多个单晶钙钛矿颗粒2032,在沿第一方向上,粘接基体2031包括相对的第一表面和第二表面,第一表面远离分离辅助层202,至少部分数量的单晶钙钛矿颗粒2032具有第一凸面和第二凸面,第一凸面相对于第一表面凸出,第二凸面相对于第二表面凸出,且单晶钙钛矿颗粒2032表面上形成有功能层30。
采用粘接基体2031和排布在粘接基体2031中的多个单晶钙钛矿颗粒2032构成太阳能电池的钙钛矿吸收层203,保证钙钛矿吸收层203的稳定性,而利用单晶钙钛矿颗粒2032排布在粘接基体2031中的方式,避免了切割工艺对单晶钙钛矿造成损伤,保证了太阳能电池的效率,同时利用单晶颗粒排布的方式构建钙钛矿吸收层203便于形成大面积吸收层和单晶钙钛矿太阳能电池,提高生产效率。
排布在粘接基体2031中的多个单晶钙钛矿颗粒2032中,至少部分数量的单晶钙钛矿颗粒2032具有分别相较于粘接基体2031第一表面凸出的第一凸面和相较于粘接基体2031第二表面凸出的第二凸面;利用在粘接基体2031相对的两面均露出的单晶钙钛矿颗粒2032进行钙钛矿吸收层203的构建,使得钙钛矿吸收层203具有绒面结构,从而具有良好的光吸收能力,同时单晶钙钛矿颗粒2032露出粘接基体2031,增强了光生载流子从钙钛矿吸收层203传输到导电层或者载流子传输层的能力,提高了太阳能电池的光电转换效率和能力。
单晶钙钛矿颗粒2032的表面上形成有功能层30,进一步降低了单晶钙钛矿颗粒2032在工作过程中发生分解的概率,从而进一步提升太阳能电池的稳定性。
值得一提的是,钙钛矿吸收层203可以通过先在分离辅助层202远离载板201的表面上形成粘接基体2031,然后在粘接基体2031中排布单晶钙钛矿颗粒2032形成,先形成粘接基体2031的方式,便于进行单晶钙钛矿颗粒2032的排布与固定。也可以通过先在分离辅助层202远离载板201的表面上排布多个单晶钙钛矿颗粒2032,然后再形成粘接基体2031,先进行单晶钙钛矿颗粒2032的排布,便于准确形成第一凸面和第二凸面。此外还可以预先形成完整的钙钛矿吸收层203,然后直接将钙钛矿吸收层203转移到分离辅助层202远离载板201的表面上。本申请实施例对钙钛矿吸收层203的具体形成方式不做限制。
另外,功能层30可以是通过钝化处理得到的钝化层,也可以是通过沉积或者生长等方式形成的修饰层,本申请实施例对功能层30的具体类型和形成方式不做限制。
形成第一载流子传输层204。
电池生成设备在形成钙钛矿吸收层203后,在钙钛矿吸收层203的表面上,形成第一载流子传输层204,第一载流子传输层204位于钙钛矿吸收层203远离分离辅助层202的表面上。通过在钙钛矿吸收层203远离分离辅助层202的表面上形成第一载流子传输层204,使得太阳能电池对某一类型的光生载流子具有良好的汇集和传输能力,并且能够降低不同载流子之间的复合,提高成品太阳能电池的光电转换效率。
形成第一导电层205。
电池生成设备在形成第一载流子传输层204后,在第一载流子传输层204的表面上形成第一导电层205,第一导电层205位于第一载流子传输层204远离钙钛矿吸收层203第一表面的表面上。通过在第一载流子传输层204远离钙钛矿吸收层203第一表面的表面上形成第一导电层205,便于进行电能输出。
参考图2和图3,去除载板201及分离辅助层202,并形成第二导电层206。
电池生成设备在形成第一导电层205后,可以对半成品电池进行翻转,然后依次去除载板201和分离辅助层202,或者直接沿分离辅助层202与钙钛矿吸收层203的边界,将分离辅助层202及载板201同步去除。在去除载板201及分离辅助层202后,在钙钛矿吸收层203的表面上形成第二导电层206,第二导电层206位于钙钛矿吸收层203远离第一载流子传输层204的表面上。通过在钙钛矿吸收层203远离第一载流子传输层204的表面上形成第二导电层206,使得第一导电层205和第二导电层206配合时,能够对太阳能电池产生的电能进行高效的输出。
参考图2和图4,在一些实施例中,功能层30可以通过以下方式形成:将单晶钙钛矿颗粒2032浸没于功能层生长母液中,在单晶钙钛矿颗粒2032表面上形成覆盖单晶钙钛矿颗粒2032所有表面的第一功能层31。
图4为太阳能电池的剖面图,电池生成设备在制备太阳能电池的过程中,在形成钙钛矿吸收层203前,先将各单晶钙钛矿颗粒2032浸没于功能层生长母液中,经过预设时长后或者等待单晶钙钛矿颗粒2032表面形成覆盖了单晶钙钛矿颗粒2032所有表面的第一功能层31后,取出单晶钙钛矿颗粒2032。然后再利用颗粒所有表面均被第一功能层31覆盖的单晶钙钛矿颗粒2032形成钙钛矿吸收层203,将第一功能层31作钙钛矿吸收层203中各单晶钙钛矿颗粒2032表面上的功能层30。
通过将单晶钙钛矿颗粒2032浸没于功能层生长母液中,在单晶钙钛矿颗粒2032表面形成覆盖所有表面的第一功能层31,保证单晶钙钛矿颗粒2032在工作过程中任意一点都具有较好的稳定性,进而保证太阳能电池的稳定性。
其中,功能层生长母液可以通过将苯乙胺X盐(PEAX,X=I、Br或者Cl)或者异丁基胺X盐(BAX,X=I、Br或者Cl)在吲哚丙酸(C
值得一提的是,功能层生长母液不仅可以是在吲哚丙酸中溶解特定的盐形成的液态母液,还可以是由气化后的乙腈(C
参考图2和图5,在一些实施例中,在形成钙钛矿吸收层203后,还包括:去除第一凸面上的第一功能层31。
电池生成设备在制备太阳能电池的过程中,在形成钙钛矿吸收层203后,通过物理刻蚀或者化学刻蚀等方式,去除单晶钙钛矿颗粒2032第一凸面T1上的第一功能层31,第一凸面T1相对于粘接基体2031远离分离辅助层202的第一表面凸出。将去除第一凸面T1上的第一功能层31后剩余的第一功能层31作为各单晶钙钛矿颗粒2032表面上的功能层30。
通过在形成钙钛矿吸收层203后,去除第一凸面T1上的第一功能层31,将剩余的第一功能层31作为各单晶钙钛矿颗粒2032表面上的功能层30,尽可能保证单晶钙钛矿颗粒2032在工作过程的稳定性的同时,降低第一凸面T1的光反射率,保证单晶钙钛矿颗粒2032具有良好的光吸收能力,进而保证单晶钙钛矿颗粒2032的载流子产生能力和太阳能电池的光电转换能力。
值得一提的是,在对第一凸面T1上的第一功能层31进行去除的过程中,可以完全去除第一凸面T1上的第一功能层31,也可以不完全去除第一凸面T1上的第一功能层31,去除的程度可以根据对单晶钙钛矿颗粒2032的稳定性和/或光吸收能力的需求进行调整,本申请实施例对此不做限制。
参考图2和图6,在一些实施例中,在去除第一凸面T1上的第一功能层31后,还包括:形成第二功能层32,第二功能层32覆盖粘接基体2031的第一表面及第一凸面T1;形成第一载流子传输层204包括:在第二功能层32远离粘接基体2031第一表面的表面上形成第一载流子传输层204。
电池生成设备在去除第一凸面T1上的第一功能层31后,在粘接基体2031远离分离辅助层202的第一表面上,形成第二功能层32,第二功能层32覆盖单晶钙钛矿颗粒2032的第一凸面T1和粘接基体2031的第一表面,将位于在第一凸面T1上的第二功能层32和去除了第一凸面T1上的第一功能层31后剩余的第一功能层31,作为单晶钙钛矿颗粒2032表面上的功能层30。
通过制备位于第一凸面T1上和粘接基体2031第一表面上的第二功能层32,使得单晶钙钛矿颗粒2032表面上功能层30的覆盖面积增大,提升钙钛矿吸收层203的稳定性,同时第二功能层32覆盖粘接基体2031的第一表面使得光线在粘接基体2031内部的反射率增大,增强钙钛矿吸收层203的光吸收能力,提升太阳能电池的光电转换能力。
值得一提的是,第二功能层32可以直接在钙钛矿吸收层203表面上进行整体形成,覆盖各单晶钙钛矿颗粒2032的第一凸面T1,也可以按照预设图案在钙钛矿吸收层203表面上选择性形成,不对所有单晶钙钛矿颗粒2032的第一凸面T1和粘接基体2031第一表面上的所有区域进行覆盖。第二功能层32可以完全覆盖整个第一凸面T1,也可以仅覆盖第一凸面T1的一部分,本申请实施例对此不做限制。
参考图2和图7,在一些实施例中,在去除分离辅助层202及载板201后,还包括:去除第二凸面T2上的第一功能层31。
电池生成设备在去除分离辅助层202及载板201后,通过物理刻蚀或者化学刻蚀等方式,去除单晶钙钛矿颗粒2032第二凸面T2上的第一功能层31,第二凸面T2相对于粘接基体2031远离第一载流子传输层204的第二表面凸出。将去除第二凸面T2上的第一功能层31后剩余的第一功能层31作为各单晶钙钛矿颗粒2032表面上的功能层30。
通过在形成钙钛矿吸收层203后,去除第二凸面T2上的第一功能层31,将剩余的第一功能层31作为各单晶钙钛矿颗粒2032表面上的功能层30,尽可能保证单晶钙钛矿颗粒2032在工作过程的稳定性的同时,降低第二凸面T2的光反射率,保证单晶钙钛矿颗粒2032具有良好的光吸收能力,进而保证单晶钙钛矿颗粒2032的载流子产生能力和太阳能电池的光电转换能力。
值得一提的是,为了在对第二凸面T2上的第一功能层31进行去除的过程中,可以完全去除第二凸面T2上的第一功能层31,也可以不完全去除第二凸面T2上的第一功能层31,去除程度可以根据对单晶钙钛矿颗粒2032的稳定性和/或光吸收能力的需求进行调整,本申请实施例对此不做限制。
参考图2和图8,在一些实施例中,在去除第二凸面T2上的第一功能层31后,还包括:形成第三功能层33,第三功能层33覆盖粘接基体2031的第二表面及第二凸面T2;形成第二导电层206包括:在第三功能层33远离粘接基体2031第二表面的表面上形成第二导电层206。
电池生成设备在去除第二凸面T2上的第一功能层31后,在粘接基体2031的第二表面上,形成第三功能层33,第三功能层33覆盖单晶钙钛矿颗粒2032的第二凸面T2和粘接基体2031的第二表面,将位于在第二凸面T2上的第三功能层33和去除了第二凸面T2上的第一功能层31后剩余的第一功能层31,作为单晶钙钛矿颗粒2032表面上的功能层30。
通过制备位于第二凸面T2上和粘接基体2031第二表面上的第三功能层33,使得单晶钙钛矿颗粒2032表面上功能层30的覆盖面积增大,提升钙钛矿吸收层203的稳定性,同时第三功能层33覆盖粘接基体2031的第二表面使得光线在粘接基体2031内部的反射率增大,增强钙钛矿吸收层203的光吸收能力,提升太阳能电池的光电转换能力。
值得一提的是,第三功能层33可以直接在钙钛矿吸收层203表面上进行整体形成,覆盖各单晶钙钛矿颗粒2032的第二凸面T2,也可以按照一定的图案在钙钛矿吸收层203表面上选择性形成,不对所有单晶钙钛矿颗粒2032的第二凸面T2和粘接基体2031第二表面上的所有区域进行覆盖。第三功能层33可以完全覆盖整个第二凸面T2,也可以仅覆盖第二凸面T2的一部分,本申请实施例对此不做限制。
此外,在太阳能电池制作过的过程中,不仅可以仅在钙钛矿吸收层203表面上形成第三功能层33或者第二功能层32,也可以两者配合实施,本申请实施例对此不做限制。
参考图2与图9,在一些实施例中,功能层30可以通过以下方式形成:在形成钙钛矿吸收层203后,在钙钛矿吸收层203远离分离辅助层202的表面上形成第四功能层34,第四功能层34覆盖第一表面及第一凸面T1;形成第一载流子传输层204包括:在第四功能层34远离第一表面的表面上形成第一载流子传输层204。
电池生成设备在制备太阳能电池的过程中,在形成钙钛矿吸收层203后,无论单晶钙钛矿颗粒2032表面是否进行过钝化处理或者修饰处理,直接在钙钛矿吸收层203远离分离辅助层202的表面上形成第四功能层34,第四功能层34覆盖粘接基体2031的第一表面及单晶钙钛矿颗粒2032的第一凸面T1,将单晶钙钛矿颗粒2032第一凸面T1上的第四功能层34作为单晶钙钛矿颗粒2032表面上的功能层30。然后在第四功能层34远离粘接基体2031第一表面的表面上,形成第一载流子传输层204。
通过制备覆盖粘接基体2031的第一表面及单晶钙钛矿颗粒2032的第一凸面T1的第四功能层34,使得单晶钙钛矿颗粒2032第一凸面T1的表面上具有功能层30,提升单晶钙钛矿颗粒2032在工作过程中的稳定性,同时第四功能层34覆盖粘接基体2031的第一表面使得光线在粘接基体2031内部的反射率增大,增强钙钛矿吸收层203的光吸收能力,提升太阳能电池的光电转换能力。
值得一提的是,第四功能层34可以直接在钙钛矿吸收层203表面上进行整体形成,覆盖各单晶钙钛矿颗粒2032的第一凸面T1,也可以按照一定的图案在钙钛矿吸收层203表面上选择性形成,不对所有单晶钙钛矿颗粒2032的第一凸面T1和粘接基体2031第一表面上的所有区域进行覆盖。第四功能层34可以完全覆盖整个第一凸面T1,也可以仅覆盖第一凸面T1的一部分,本申请实施例对此不做限制。
参考图2与图10,在一些实施例中,功能层30可以通过以下方式形成:在去除载板201及分离辅助层202后,在钙钛矿吸收层203远离第一载流子传输层204的表面上形成第五功能层35,第五功能层35覆盖第二表面及第二凸面T2;形成第二导电层206包括:在第五功能层35远离第二表面的表面上形成第二导电层206。
电池生成设备在制备太阳能电池的过程中,在去除载板201及分离辅助层202后,无论单晶钙钛矿颗粒2032表面是否进行过钝化处理或者修饰处理,直接在钙钛矿吸收层203远离第一载流子传输层204的表面上形成第五功能层35,第五功能层35覆盖粘接基体2031的第二表面及单晶钙钛矿颗粒2032的第二凸面T2,将单晶钙钛矿颗粒2032第二凸面T2上的第五功能层35作为单晶钙钛矿颗粒2032表面上的功能层30。然后在第五功能层35远离粘接基体2031第一表面的表面上,形成第二导电层206。
通过制备覆盖粘接基体2031的第二表面及单晶钙钛矿颗粒2032的第二凸面T2的第五功能层35,使得单晶钙钛矿颗粒2032第二凸面T2的表面上具有功能层30,提升单晶钙钛矿颗粒2032在工作过程中的稳定性,同时第五功能层35覆盖粘接基体2031的第二表面使得光线在粘接基体2031内部的反射率增大,增强钙钛矿吸收层203的光吸收能力,提升太阳能电池的光电转换能力。
值得一提的是,第五功能层35可以直接在钙钛矿吸收层203表面上进行整体形成,覆盖各单晶钙钛矿颗粒2032的第二凸面T2,也可以按照一定的图案在钙钛矿吸收层203表面上选择性形成,不对所有单晶钙钛矿颗粒2032的第二凸面T2和粘接基体2031第二表面上的所有区域进行覆盖。第五功能层35可以完全覆盖整个第二凸面T2,也可以仅覆盖第二凸面T2的一部分,本申请实施例对此不做限制。
此外,在太阳能电池制作过的过程中,不仅可以仅在钙钛矿吸收层203表面上形成第五功能层35或者第四功能层34,也可以两者配合实施,本申请实施例对此不做限制。
参考图2和图11,在一些实施例中,太阳能电池制备方法还包括:在去除载板201及分离辅助层202后,形成第二载流子传输层207,第二载流子传输层207位于钙钛矿吸收层203远离第一载流子传输层204的表面上;形成第二导电层206包括:在第二载流子传输层207远离第二表面的表面上,形成第二导电层206。
电池生成设备在制备太阳能电池的过程中,在钙钛矿吸收层203的表面上形成第二载流子传输层207,形成第二载流子传输层207,第二载流子传输层207位于钙钛矿吸收层203远离第一载流子传输层204的表面上。然后在第二载流子传输层207远离粘接基体2031第二表面的表面上形成第二导电层206。通过在钙钛矿吸收层203远离第一载流子传输层204的表面上形成第二载流子传输层207,使得太阳能电池在两个载流子传输层相互配合下,对不同类型的光生载流子都具有良好的汇集和传输能力,并且能够尽可能降低不同载流子之间的复合,提高成品太阳能电池的光电转换效率。
综上所述,本申请一实施例提供的太阳能电池制备方法中,采用粘接基体2031和排布在粘接基体2031中的多个单晶钙钛矿颗粒2032构成太阳能电池的钙钛矿吸收层203;利用单晶钙钛矿颗粒2032构建钙钛矿吸收层203,保证了钙钛矿吸收层203的稳定性,利用单晶钙钛矿颗粒2032排布在粘接基体2031中的方式,避免了切割工艺对单晶钙钛矿造成损伤,保证了太阳能电池的效率,同时利用单晶颗粒排布的方式构建钙钛矿吸收层203便于进行大面积单晶钙钛矿太阳能电池的制备。排布在粘接基体2031中的多个单晶钙钛矿颗粒2032中,至少部分数量的单晶钙钛矿颗粒2032具有分别相较于粘接基体2031第一表面凸出的第一凸面和相较于粘接基体2031第二表面凸出的第二凸面;利用在粘接基体2031相对的两面均露出的单晶钙钛矿颗粒2032进行钙钛矿吸收层203的构建,使得钙钛矿吸收层203本身具有绒面结构,从而具有良好的光吸收能力,同时提升了光生载流子从钙钛矿吸收层203传输到导电层或者载流子传输层的能力,提高了太阳能电池的光电转换效率和能力。在单晶钙钛矿颗粒2032的表面上形成有功能层30,能够进一步降低单晶钙钛矿颗粒2032在工作过程中发生分解的概率,从而进一步提升太阳能电池的稳定性。
相应的本申请实施例另外一方面还提供了一种太阳能电池,参考图12至图14,其中,图12为太阳能电池的整体结构示意图,图13为太阳能电池的剖面结构示意图,图14为钙钛矿吸收层103的俯视图,其中,X方向为第一方向。
太阳能电池包括:沿第一方向依次层叠设置的第一导电层101、第一载流子传输层102、钙钛矿吸收层103和第二导电层104;钙钛矿吸收层103包括粘接基体1031及排布在粘接基体1031中的多个单晶钙钛矿颗粒1032,在沿第一方向上,粘接基体1031包括相对的第一表面和第二表面,第一表面朝向第一导电层101;至少部分数量的单晶钙钛矿颗粒1032具有第一凸面和第二凸面,第一凸面相对于第一表面凸出,第二凸面相对于第二表面凸出,且单晶钙钛矿颗粒1032表面上形成有功能层30。
粘接基体1031用于容纳和固定排布在粘接基体1031中的单晶钙钛矿颗粒1032,因此,可以选择透明可固化胶水或者胶质进行构建,例如,选择亚克力胶水或者树脂胶等紫外线固化胶水或者其他类型的可固化透明胶水进行粘接基体1031的构建。其中,透明指对可见光具有良好的光透过率,例如,对400nm以上的光具有80%以上的透过率,或者对于450nm以上的光具有75%以上的透过率等。
太阳能电池通过钙钛矿吸收层103对照射到太阳能电池上的光进行吸收,然后通过单晶钙钛矿颗粒1032产生光生载流子,通过第一载流子传输层102和第二导电层104分别对不同的光生载流子进行汇集,并最终通过第一导电层101和第二导电层104将太阳能电池产生的电能传输到外部组件。
太阳能电池在工作的过程中,电池片的光电转换效率主要受光生载流子产生能力和光生载流子汇集利用能力的影响。在进行钙钛矿吸收层103的构建过程中,采用粘接基体1031和排布在粘接基体1031中的多个单晶钙钛矿颗粒1032完成钙钛矿吸收层103的构建,保证了单晶钙钛矿颗粒1032的完整性,避免了在进行钙钛矿吸收层103构建的过程中对单晶钙钛矿材料造成损伤,保证了钙钛矿吸收层103的光生载流子产生能力尽可能好。
此外,利用单晶钙钛矿颗粒1032进行钙钛矿吸收层103的构建,降低钙钛矿吸收层103在电池工作过程中发生分解的速度,保证了钙钛矿吸收层103和太阳能电池片的稳定性,而且单晶钙钛矿颗粒1032具有更长的载流子寿命,载流子迁移率更高,扩散程度更长,因此,太阳能电池具有更高的光电转换效率和使用寿命。
同时,采用在粘接基体1031中排布单晶钙钛矿颗粒1032的方式进行钙钛矿吸收层103的构建,便于简单高效地制备出大面积的钙钛矿吸收层103,突破了单晶钙钛矿原材料生成效率对钙钛矿吸收层103和钙钛矿太阳能电池片面积的制约,使得稳定性良好的大面钙钛矿太阳能电池的制备效率大大提升,提升了单晶钙钛矿太阳能电池的应用前景。
单晶钙钛矿颗粒1032表面形成有功能层30,功能层30的作用在于填补单晶钙钛矿颗粒1032的缺陷和/或抑制单晶钙钛矿颗粒1032分解,因此,功能层30的设置进一步降低了单晶钙钛矿颗粒1032在工作过程中发生分解的概率,从而提升钙钛矿吸收层103和太阳能电池的稳定性。
参考图13,在沿第一方向上,粘接基体1031包括相对的第一表面和第二表面;至少部分数量的单晶钙钛矿颗粒1032具有第一凸面和第二凸面,第一凸面相对于第一表面凸出,第二凸面相对于第二表面凸出。在构建钙钛矿吸收层103的过程中,保证至少部分单晶钙钛矿颗粒1032在粘接基体1031相对的两个表面分别具有凸出表面的第一凸面和第二凸面,也就是说,至少部分单晶钙钛矿颗粒1032会穿过粘接基体1031,与第一载流子传输层102和第二导电层104接触。由于至少部分单晶钙钛矿颗粒1032具有第一凸面和第二凸面,因此,钙钛矿吸收层103相对的两个表面为绒面,提升了钙钛矿吸收层103的光吸收能力。同时由于至少部分单晶钙钛矿颗粒1032穿过粘接基体1031与第一载流子传输层102和第二导电层104接触,因此,在产生光生载流子后,光生载流子运动到第一载流子传输层102和第二导电层104的难度大大降低,提升了钙钛矿吸收层103的光生载流子传输能力。进而在光吸收能力和载流子传输能力两个方面上对钙钛矿吸收层103的光电转换效率进行了提升。
值得一提的是,单晶钙钛矿颗粒1032的形状可以是包括球体、近球体、正方体在内的规则多面体或者不规则多面体等,且钙钛矿吸收层103中包含的各单晶钙钛矿颗粒1032的大小和形状可以一致也可以不一致,本申请实施例对此不做限制,本申请实施例为了便于理解和说明以钙钛矿颗粒为球体进行说明,实际使用过程中可以根据需要对单晶钙钛矿颗粒1032的形状进行调整,本申请实施例对此不做限制。
另外,钙钛矿吸收层103中包含的单晶钙钛矿颗粒1032可以都具有第一凸面和第二凸面,也可以部分颗粒具有第一凸面和第二凸面,剩余部分颗粒可以包含仅具有第一凸面、仅具有第二凸面或者不具有第一凸面和第二凸面的一种或多种颗粒,本申请实施例对此不做限制。各单晶钙钛矿颗粒1032的表面上可以均形成有功能层30,也可以部分单晶钙钛矿颗粒1032的表面上形成有功能层30,本申请实施例对此不做限制。
此外,钙钛矿吸收层103中各单晶钙钛矿颗粒1032可以按照固定间隔在粘接基体1031中排列成有序的阵列,例如,排列成矩形、近矩形、圆形、椭圆形等形状的规则阵列,进一步提高钙钛矿吸收层103进行光吸收和载流子输出的均匀程度。也可以在粘接基体1031中按照不固定间隔和次序进行自由排列,本申请实施例对此不做限制。
参考图13和图15,在一些实施例中,功能层30包括覆盖单晶钙钛矿颗粒1032所有表面的第一功能层31。
在制备太阳能电池的过程中,在形成钙钛矿吸收层103前,在单晶钙钛矿颗粒1032表面形成覆盖单晶钙钛矿颗粒1032所有表面的第一功能层31。然后再利用颗粒所有表面均被第一功能层31覆盖的单晶钙钛矿颗粒1032形成钙钛矿吸收层103,将第一功能层31作钙钛矿吸收层103中各单晶钙钛矿颗粒1032表面上的功能层30。
通过在单晶钙钛矿颗粒1032表面形成覆盖所有表面的第一功能层31,保证单晶钙钛矿颗粒1032在工作过程中任意一点都具有较好的稳定性,进而保证太阳能电池的稳定性。
参考图13和图16,在一些实施例中,功能层30包括覆盖单晶钙钛矿颗粒1032除第一凸面T1外所有剩余表面的第二功能层32。
图16为经过单晶钙钛矿颗粒1032球心的太阳能电池剖视图,在制备太阳能电池的过程中,可以先在单晶钙钛矿颗粒1032表面形成覆盖单晶钙钛矿颗粒1032所有表面的功能膜层,然后将单晶钙钛矿颗粒1032第一凸面T1上的功能膜层去除,得到的覆盖单晶钙钛矿颗粒1032除第一凸面T1外所有剩余表面的第二功能层32,并将第二功能层32作为单晶钙钛矿颗粒1032表面上的功能层30。
通过形成覆盖单晶钙钛矿颗粒1032除第一凸面T1外剩余表面的第二功能层32作为单晶钙钛矿颗粒1032表面上的功能层30,尽可能保证单晶钙钛矿颗粒1032在工作过程的稳定性的同时,降低第一凸面T1的光反射率,保证单晶钙钛矿颗粒1032具有良好的光吸收能力,进而保证单晶钙钛矿颗粒1032的载流子产生能力和太阳能电池的光电转换能力。
值得一提的是,本申请实施例以第二功能层32完全不覆盖第一凸面T1为例进行的说明,在具体的应用中,形成第二功能层32的过程中,可以使第二功能层32完全不覆盖第一凸面T1,也可以使第二功能层32仅覆盖第一凸面T1的一部分,具体的设置方式可以根据对单晶钙钛矿颗粒1032的稳定性和/或光吸收能力的需求进行调整,本申请实施例对此不做限制。
参考图13和图17,在一些实施例中,功能层30包括覆盖单晶钙钛矿颗粒1032除第二凸面T2外所有剩余表面的第三功能层33。
图17为经过单晶钙钛矿颗粒1032球心的太阳能电池剖视图,在制备太阳能电池的过程中,可以先在单晶钙钛矿颗粒1032表面形成覆盖单晶钙钛矿颗粒1032所有表面的功能膜层,然后将单晶钙钛矿颗粒1032第二凸面T2上的功能膜层去除,得到的覆盖单晶钙钛矿颗粒1032除第二凸面T2外所有剩余表面的第三功能层33,并将第三功能层33作为单晶钙钛矿颗粒1032表面上的功能层30。
通过形成覆盖单晶钙钛矿颗粒1032除第二凸面T2外剩余表面的第三功能层33作为单晶钙钛矿颗粒1032表面上的功能层30,尽可能保证单晶钙钛矿颗粒1032在工作过程的稳定性的同时,降低第二凸面T2的光反射率,保证单晶钙钛矿颗粒1032具有良好的光吸收能力,进而保证单晶钙钛矿颗粒1032的载流子产生能力和太阳能电池的光电转换能力。
值得一提的是,本申请实施例以第三功能层33完全不覆盖第二凸面T2为例进行的说明,在具体的应用中,形成第三功能层33的过程中,可以使第三功能层33完全不覆盖第二凸面T2,也可以使第三功能层33仅覆盖第二凸面T2的一部分,具体的设置方式可以根据对单晶钙钛矿颗粒1032的稳定性和/或光吸收能力的需求进行调整,本申请实施例对此不做限制。
参考图13和图18,在一些实施例中,功能层30包括覆盖单晶钙钛矿颗粒1032除第一凸面T1和第二凸面T2外所有剩余表面的第四功能层34。
图18为经过单晶钙钛矿颗粒1032球心的太阳能电池剖视图,在制备太阳能电池的过程中,可以先在单晶钙钛矿颗粒1032表面形成覆盖单晶钙钛矿颗粒1032所有表面的功能膜层,然后将单晶钙钛矿颗粒1032第二凸面T2上的功能膜层去除,得到的覆盖单晶钙钛矿颗粒1032除第二凸面T2外所有剩余表面的第四功能层34,并将第四功能层34作为单晶钙钛矿颗粒1032表面上的功能层30。
通过形成覆盖单晶钙钛矿颗粒1032除第一凸面T1和第二凸面T2外所有剩余表面的第四功能层34作为单晶钙钛矿颗粒1032表面上的功能层30,一定程度上保证单晶钙钛矿颗粒1032在工作过程中的稳定性的同时,降低第一凸面T1和第二凸面T2的光反射率,保证单晶钙钛矿颗粒1032具有良好的光吸收能力,进而保证单晶钙钛矿颗粒1032的载流子产生能力和太阳能电池的光电转换能力。
参考图13和图19,在一些实施例中,功能层30包括覆盖第一凸面T1及第一表面的第五功能层35。
图19为经过单晶钙钛矿颗粒1032球心的太阳能电池剖视图,在制备太阳能电池的过程中,无论预先对单晶钙钛矿颗粒1032表面是否进行过钝化处理或者修饰处理,直接在钙钛矿吸收层103朝向第一导电层101的表面上形成第五功能层35,第五功能层35覆盖粘接基体1031的第一表面及单晶钙钛矿颗粒1032的第一凸面T1,将单晶钙钛矿颗粒1032第一凸面T1上的第五功能层35作为单晶钙钛矿颗粒1032表面上的功能层30。
通过将覆盖粘接基体1031的第一表面及单晶钙钛矿颗粒1032的第一凸面T1的第五功能层35作为功能层30,使得单晶钙钛矿颗粒1032第一凸面T1的表面上具有功能层30,提升单晶钙钛矿颗粒1032在工作过程中的稳定性,同时第五功能层35覆盖粘接基体1031的第一表面使得光线在粘接基体1031内部的反射率增大,增强钙钛矿吸收层103的光吸收能力,提升太阳能电池的光电转换能力。
值得一提的是,第五功能层35可以直接在钙钛矿吸收层103表面上进行整体形成,覆盖各单晶钙钛矿颗粒1032的第一凸面T1,也可以按照一定的图案在钙钛矿吸收层103表面上选择性形成,不对所有单晶钙钛矿颗粒1032的第一凸面T1和粘接基体1031第一表面上的所有区域进行覆盖。第五功能层35可以完全覆盖整个第一凸面T1,也可以仅覆盖第一凸面T1的一部分,本申请实施例对此不做限制。
参考图13和图20,在一些实施例中,功能层30包括覆盖第二凸面T2及第二表面的第六功能层36。
图20为经过单晶钙钛矿颗粒1032球心的太阳能电池剖视图,在制备太阳能电池的过程中,无论预先对单晶钙钛矿颗粒1032表面是否进行过钝化处理或者修饰处理,直接在钙钛矿吸收层103沿第一方向与朝向第一导电层101的第一表面相对的第二表面上形成第六功能层36,第六功能层36覆盖粘接基体1031的第二表面及单晶钙钛矿颗粒1032的第二凸面T2,将单晶钙钛矿颗粒1032第二凸面T2上的第六功能层36作为单晶钙钛矿颗粒1032表面上的功能层30。
通过将覆盖粘接基体1031的第二表面及单晶钙钛矿颗粒1032的第二凸面T2的第六功能层36作为功能层30,使得单晶钙钛矿颗粒1032第二凸面T2的表面上具有功能层30,提升单晶钙钛矿颗粒1032在工作过程中的稳定性,同时第六功能层36覆盖粘接基体1031的第二表面使得光线在粘接基体1031内部的反射率增大,增强钙钛矿吸收层103的光吸收能力,提升太阳能电池的光电转换能力。
值得一提的是,第六功能层36可以直接在钙钛矿吸收层103表面上进行整体形成,覆盖各单晶钙钛矿颗粒1032的第二凸面T2,也可以按照一定的图案在钙钛矿吸收层103表面上选择性形成,不对所有单晶钙钛矿颗粒1032的第二凸面T2和粘接基体1031第二表面上的所有区域进行覆盖。第六功能层36可以完全覆盖整个第二凸面T2,也可以仅覆盖第二凸面T2的一部分,本申请实施例对此不做限制。
需要理解的是,上述功能层30的设置方式不仅可以独立实施,还可以相互结合实施,参考图13至图21,图21中分别给出了功能层30由仅覆盖单晶钙钛矿颗粒除第一凸面T1和第二凸面T2外剩余表面的第四功能层34、覆盖第一凸面T1及粘接基体1031第一表面的第五功能层35及覆盖第二凸面T2及粘接基体1031第二表面的第六功能层36构成的太阳能电池剖面图;功能层30由覆盖单晶钙钛矿颗粒除第一凸面T1外所有剩余表面的第二功能层32及覆盖第二凸面T2及粘接基体1031第二表面的第六功能层36的太阳能电池剖面图。功能层30可以由以下方式构成:仅具有第一功能层31至第六功能层36中的任一个、具有第一功能层31及第五功能层35和/或第六功能层36、具有第二功能层32及第五功能层35和/或第六功能层36、具有第三功能层33及第五功能层35和/或第六功能层36、具有第四功能层34及第五功能层35和/或第六功能层36、具有第五功能层35和第六功能层36。功能层30采用剩余构建方式的太阳能电池剖面图就不再一一示出。
此外,在构建第一功能层31至第六功能层36的过程中,还可以根据接触面积最大的载流子传输层的具体类型,对选用的构建材料进行调整。载流子传输层包括电子传输层及空穴传输层,在接触面积最大的载流子传输层为电子传输层的情况下,可以选择氟化锂(LiF)或者氟化镁(MgF
在一些实施例中,功能层30的厚度为0.1nm至1μm。
参考图15至图21,功能层30的厚度和功能层30的构成相关联,在功能层30包括第五功能层35和/或第六功能层36的情况下,功能层30的厚度可以由第五功能层35和/或第六功能层36上沿第一方向上相对两点间的平均间距或最大间距表示。在功能层30包括第一功能层31至第四功能层34中任一个的情况下,功能层30的厚度可以由包含的第一功能层31、第二功能层32、第三功能层33或第四功能层34远离单晶钙钛矿颗粒1032的表面上,任一点与单晶钙钛矿颗粒邻近功能层30的表面的间隔平均值或间隔最大值表示。
功能层30的厚度过大的情况下,虽然能够有效的提升单晶钙钛矿颗粒1032的稳定性,但是会导致单晶钙钛矿颗粒1032的光吸收能力下降,进而导致太阳能电池的光电转化能力下降。功能层30的厚度过大的情况下,单晶钙钛矿颗粒1032的光吸收能力得到了保证,但是发生分解的概率偏大,无法保证太阳能电池的稳定性,并且对太阳能电池的光吸收能力的提升也较为有限。
因此,将功能层30的厚度设置在0.1nm至1μm的范围内,例如,设置为0.1nm、0.5nm、1nm、5nm、10nm、25nm、50nm、100nm、200nm、500nm、750nm或者900nm等。通过对功能层30厚度的设置,保证单晶钙钛矿颗粒1032和太阳能电池具有良好的光吸收能力,确保太阳能电池光电转换能力的同时,尽可能提升太阳能的稳定性。
在一些实施例中,对于任一单晶钙钛矿颗粒1032,当前单晶钙钛矿颗粒与相邻的单晶钙钛矿颗粒1032之间的间隔,不大于当前单晶钙钛矿颗粒1032表面上任意两点之间的最大间隔。
参考图14,图中最大的两个圆为沿水平方向,经过相邻的两个单晶钙钛矿颗粒1032的球心形成的圆,当前单晶钙钛矿颗粒表面上任意两点之间的最大间隔为d,当前单晶钙钛矿颗粒与相邻的单晶钙钛矿颗粒1032之间的间隔为D,其中,D可以表示当前单晶钙钛矿颗粒表面上任意一点与相邻的单晶钙钛矿颗粒1032表面上任意一点间隔的最小值。相邻的两个单晶钙钛矿颗粒1032之间的间隔过大的情况下,钙钛矿吸收层103对照射在相邻的两个单晶钙钛矿颗粒1032之间区域的光吸收能力极差,进而导致钙钛矿吸收层103对光的吸收能力下降,影响钙钛矿吸收层的光电转换能力。
而单晶钙钛矿颗粒1032对光进行吸收的能力随着光与自身距离的增大逐渐减小,因此,需要对钙钛矿吸收层103中相邻的两个单晶钙钛矿颗粒1032之间的间隔D进行一定的限制,将当前单晶钙钛矿颗粒与相邻的单晶钙钛矿颗粒1032之间的间隔D,设置在小于当前钙钛矿颗粒尺寸的范围内,即设置在小于当前单晶钙钛矿颗粒表面上任意两点间的最大间隔d的范围内,例如,设置D等于0.1d、0.2d、0.35d、0.45d、0.5d、0.75d或者0.9d等。通过将当前单晶钙钛矿颗粒与相邻的单晶钙钛矿颗粒1032之间的间隔设置在一个不大于当前单晶钙钛矿颗粒尺寸的范围内,使得钙钛矿吸收层103对光具有良好的吸收能力,避免光吸收能力下降导致太阳能电池光电转换效率下降的问题。
在一些实施例中,在沿第一方向上,第一凸面上任意一点与第一表面的间隔,和/或第二凸面上的任意一点与第二表面的间隔,不大于单晶钙钛矿颗粒1032在沿第一方向上的最大长度的一半。
参考图13和图22,图22为沿竖直方向,经过三个大小相同的单晶钙钛矿颗粒1032的球心形成的钙钛矿吸收层103的剖面图。钙钛矿吸收层103中,在沿第一方向上,单晶钙钛矿颗粒1032第一凸面上任意一点与粘接基体1031第一表面的间隔的最大值为第一凸面上距离第一表面最远的点A与第一表面的间隔a,类似的,单晶钙钛矿颗粒1032第二凸面上任意一点与粘接基体1031第二表面的间隔的最大值为的第二凸面上距离第二表面最远的点B与第一表面的间隔b,单晶钙钛矿颗粒1032的最大长度为L。
在进行钙钛矿吸收层103构建的过程中,粘接基体1031的作用是对单晶钙钛矿颗粒1032进行固定,为了保证固定效果,粘接基体1031具有一定的厚度。而在单晶钙钛矿颗粒1032产生载流子的过程中,不同载流子分别向单晶钙钛矿颗粒1032的两端汇集和运动,在单晶钙钛矿颗粒1032第一凸面上的点A与第一表面的间隔a大于等于二分之一L,和/或第二凸面上的点B与第二表面的间隔b大于等于二分之一L的情况下,第一载流子传输层102或者第二导电层104上汇集的载流子可能会与异性载流子复合,进而导致钙钛矿吸收层103的光电转换效率下降。
因此,在进行钙钛矿吸收层103构建的过程中,对于包含第一凸面和第二凸面的单晶钙钛矿颗粒1032,在沿第一方向上,保证单晶钙钛矿颗粒1032第一凸面上任意一点与第一表面的间隔,和/或第二凸面上的任意一点与第二表面的间隔,不大于单晶钙钛矿颗粒1032在沿第一方向上的最大长度的一半,例如,将间隔a和/或间隔b设置为0.1L、0.15L、0.2L、0.25L、0.35L、0.45L或者0.49L等。通过对单晶钙钛矿颗粒1032第一凸面上任意一点与第一表面的间隔,和/或第二凸面上的任意一点与第二表面的间隔进行限制,尽可能降低异性载流子之间发生复合的概率,保证太阳能电池的光电转换效率。
在一些实施例中,单晶钙钛矿颗粒1032表面上任意两点之间的最大间隔为5μm至100μm。
在进行钙钛矿吸收层103的构建过程中,若选用的单晶钙钛矿颗粒1032的尺寸过大,即颗粒表面上任意两点间的最大间隔d过大时,通过单晶钙钛矿颗粒1032构建出钙钛矿吸收层后,在吸收光能产生载流子后,载流子迁移至第一载流子传输层102或者第二导电层104的过程中需要运动的距离过大,难以完成载流子迁移,进而导致太阳能电池的光电转换效率下降。若单晶钙钛矿颗粒1032的尺寸过小,即颗粒表面上任意两点间的最大间隔d过小时,载流子在迁移的过程中,不同载流子之间的间距很小,因此,容易发生载流子的复合,导致太阳能电池的光电转换效率下降。并且在单晶钙钛矿颗粒1032的尺寸过小的情况下,钙钛矿吸收层103的厚度也很小,在两侧的电位差的作用下单晶钙钛矿颗粒1032发生分解的几率大大提升,导致太阳能电池的稳定性下降。
因此,在构建钙钛矿吸收层103的过程中,选择颗粒表面上任意两点间的最大距离为5微米-100微米的单晶钙钛矿颗粒1032进行构建,例如,筛选出颗粒表面任意两点间的最大距离为5μm、7.5μm、10μm、15μm、25μm、60μm、80μm、85μm或者95μm等的单晶钙钛矿颗粒1032进行钙钛矿吸收层103的构建。在保证钙钛矿吸收层103中载流子能够较为容易的完成迁移的同时,降低不同载流子之间发生复合的概率,以及单晶钙钛矿颗粒1032发生分解的几率,保证太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
在一些实施例中,钙钛矿吸收层103在第一导电层101的正投影的面积为第一面积,多个单晶钙钛矿颗粒1032在第一导电层101的正投影的面积为第二面积,第二面积与第一面积的比值为0.3至0.9。
在进行钙钛矿吸收层103的构建的过程中,钙钛矿吸收层103进行光电转换时的光吸收面积可以看作是所有单晶钙钛矿颗粒1032在第一导电层101上正投影面积的总和,即第二面积。而钙钛矿吸收层103接收光照的面积可以看作是钙钛矿吸收层103在第一导电层101上的正投影面积,即第一面积。在第二面积与第一面积的比值过小的情况下,钙钛矿吸收层103对照射在钙钛矿吸收层103上的光的吸收利用率很低,进而导致太阳能电池的光电转换能力很弱,难以有效进行光电转换。由于单晶钙钛矿颗粒1032本身光电转换能力限制,钙钛矿吸收层103对照射在钙钛矿吸收层103上的光的吸收利用率存在上限,在第二面积与第一面积的比值过大的情况下,钙钛矿吸收层103中存在光电转换能力未充分利用的单晶钙钛矿颗粒1032,太阳能电池的制造成本和光电转换能力之间的性价比较低。
因此,在进行钙钛矿吸收层103的构建的过程中,需要对钙钛矿吸收层103中各单晶钙钛矿颗粒1032在第一导电层101上的正投影的面积与钙钛矿吸收层103在第一导电层101的正投影的面积的比值进行限制。将第二面积与第一面积的比值控制在0.3至0.9的范围内,例如,0.3、0.35、0.45、0.5、0.65、0.7、0.75、0.8或者0.85等。通过将各单晶钙钛矿颗粒1032在第一导电层101上正投影的面积之和与钙钛矿吸收层103在第一导电层101上正投影的面积限制在一定范围内,保证钙钛矿吸收层103对光的吸收利用率的同时,尽可能降低太阳能电池的制备成本。
此外,在进行钙钛矿吸收层103构建的过程中,还可以参考利用钙钛矿电池片作为顶电池进行叠层太阳能电池构建时对顶电池的透光需求。根据底电池的类型和叠层太阳能电池的最优光电转换效率,确定叠层太阳能电池具有最优或者良好的光电转换效率时,底电池需要的光照面积与底电池受光面的面积之比。根据确定出的面积比,对钙钛矿吸收层103中第二面积与第一面积的比值进行设置。例如,在底电池与顶电池受光面面积一致的情况下,底电池需要顶电池透过30%、50%或者70%的光到达底电池时,叠层太阳能电池具有最优的光电转换效率,则可以分别将钙钛矿吸收层103中第二面积与第一面积的比值对应设置为0.7、0.5和0.3。
另外,为了保证太阳能电池的光电转换能力,可以选择能带间隙处于1eV至2eV的单晶钙钛矿颗粒1032进行钙钛矿太阳能电池片的构建。在利用钙钛矿电池片作为顶电池构建叠层太阳能电池时,叠层太阳能电池的光电转换效率还与顶电池中单晶钙钛矿颗粒1032的能带间隙有关。在进行叠层太阳能电池的构建过程中,可以根据底电池的类型,选择能带间隙在1.4eV至1.8eV的单晶钙钛矿颗粒1032进行钙钛矿电池片的构建。在进行单晶钙钛矿颗粒1032的选择过程中,使叠层太阳能电池具有良好的光电转换效率即可,本申请实施例对选择的单晶钙钛矿颗粒1032的具体能带间隙不做限制。
因此,在进行叠层太阳能电池构建的过程中,可以根据叠层太阳能电池达到良好光电转换效率的需求,对钙钛矿太阳能电池片中钙钛矿吸收层103中第二面积与第一面积的比值以及单晶钙钛矿颗粒1032的能带间隙分别进行控制,尽可能提升叠层太阳能电池的光电转换效率。
值得一提的是,多个单晶钙钛矿颗粒1032中可能包含不具有第一凸面和/或第二凸面的钙钛矿颗粒,而不包含第一凸面且不包含第二凸面的单晶钙钛矿颗粒1032中产生的光生载流子,受限于粘接基体1031的限制很难完成载流子的迁移。为了进一步保证钙钛矿吸收层103的光利用率,在进行第二面积统计的过程中,可以仅统计包含第一凸面和第二凸面的各单晶钙钛矿颗粒1032在第一导电层101上的正投影的面积之和。还可以统计所有具有第一凸面和/或第二凸面的各单晶钙钛矿颗粒1032在第一导电层101上的正投影,本申请实施例对此不做限制。
在一些实施例中,粘接基体1031的厚度不小于100nm。
参考图13和图22,粘接基体1031的厚度h可以通过粘接基体1031的第一表面和第二表面上,在沿第一方向上相对的两个点之间的间隔表示。粘接基体1031的一个重要功能是对容纳和固定排布在粘接基体1031中的单晶钙钛矿颗粒1032进行固定,因此,粘接基体1031在沿第一方向上的厚度h过小的情况下,难以实现对单晶钙钛矿颗粒1032稳固的固定,可能会发生隐裂等问题导致太阳能电池稳定性下降。同时,还可能会使得不同载流子之间的间距过小,导致不同载流子之间发生复合,进而导致太阳能电池片的光电转换效率下降。
因此在进行粘接基体1031制作的过程中,需要保证粘接基体1031在沿第一方向上的厚度h不小于100nm,例如,100nm、200nm、350nm、500nm、800nm、1μm、5μm、20μm或者50μm等。通过将粘接基体1031在沿第一方向的厚度设置的足够大,保证粘接基体1031能够稳固的固定单晶钙钛矿颗粒1032,避免钙钛矿吸收层103发生故障,提升太阳能电池的稳定性,同时保证不同载流子之间的间隔足够大,避免不同载流子发生复合,保证太阳能电池的光电转换效率。
另外,粘接基体1031在沿第一方向上的厚度h过大的情况下,单晶钙钛矿颗粒1032为了能够具有第一凸面和第二凸面,单晶钙钛矿颗粒1032的尺寸,即颗粒表面上任意两点间的最大间隔也会随之增大,导致单晶钙钛矿颗粒1032产生的光生载流子的迁移难度增大,进而引起太阳能电池的光电转换效率下降。
因此,在进行粘接基体1031设置的过程中,不仅需要考虑粘接基体1031对单晶钙钛矿颗粒1032固定效果和载流子隔离效果,还需要考虑到粘接基体1031对选取的单晶钙钛矿颗粒1032的光电转换能力的影响,将粘接基体1031在沿第一方向的厚度h设置在一个小于具有良好光电转换效率的单晶钙钛矿颗粒1032的尺寸范围内,从而保证钙钛矿吸收层103具有尽可能良好的光电转换效率。
参考图13、图23至图25,在一些实施例中,粘接基体1031包括朝向第一载流子传输层102和/或朝向第二导电层104的陷光面1033。
图23至图25均为太阳能电池沿竖直方向上的剖面图,图23中陷光面1033仅包括粘接基体1031朝向第一载流子传输层102的表面,图24中陷光面1033仅包括粘接基体1031朝向第二导电层104的表面,图25中陷光面1033包括粘接基体1031朝向第一载流子传输层102的表面和朝向第二导电层104的表面。粘接基体1031另一个重要功能是保证钙钛矿吸收层103的光吸收能力,因此,在进行粘接基体1031制作的过程中,还可以在粘接基体1031上制作提升钙钛矿吸收层103光吸收能力的陷光面1033,在制作过程中,陷光面1033可以仅包括粘接基体1031朝向第一载流子传输层102的表面,或者仅包括粘接基体1031朝向第二导电层104的表面,也可以同时包括粘接基体1031朝向第一载流子传输层102的表面和朝向第二导电层104的表面。
通过在粘接基体1031上形成朝向第一载流子传输层102和/或朝向第二导电层104的陷光面1033,使得照射到钙钛矿吸收层103上的光线在钙钛矿吸收层103中的光程增大,提高钙钛矿吸收层103的光吸收能力,进而提高钙钛矿吸收层103和太阳能电池的光电转换效率。
参考图13和图26,在一些实施例中,陷光面1033包括第一陷光结构311,在沿第一方向上,第一陷光结构311向粘接基体1031外部延伸。
图26为陷光面1033同时包括粘接基体1031朝向第一载流子传输层的表面和朝向第二导电层104的表面,且陷光面1033包括第一陷光结构311的太阳能电池剖面图。在粘接基体1031上进行陷光面1033制作的过程中,可以通过在粘接基体1031朝向第一载流子传输层102和/或朝向第二导电层104的表面形成第一陷光结构311,即在第一表面或第二表面,形成一个或多个向远离粘接基体1031方向延伸的凸起。第一陷光结构311位于第一表面上和/或第二表面,且第一陷光结构311中的任意一面与钙钛矿吸收层103中各单晶钙钛矿颗粒1032的第一凸面和/或第二凸面之间的位置关系为相切或相离,且第一陷光结构311不对第一凸面与第一载流子传输层102的接触面积以及第二凸面与第二导电层104的接触面积造成影响。
通过在第一表面和/或第二表面,形成一个或多个向远离粘接基体1031方向延伸的凸起作为第一陷光结构311,使得第一表面和/或第二表面变更为具有延长入射光在钙钛矿吸收层103中光程的能力的陷光面1033,提升钙钛矿吸收层103对入射光的吸收利用能力,进而提高钙钛矿吸收层103的光电转换能力和效率。
值得一提的是,各第一陷光结构311的形状和大小可以相同也可以不同,本申请实施例对此不做限制。
参考图13和参考图27,在一些实施例中,陷光面1033包括第二陷光结构312,在沿第一方向上,第二陷光结构312向粘接基体1031内部凹陷。
图27为陷光面1033同时包括粘接基体1031朝向第一载流子传输层的表面和朝向第二导电层104的表面,且陷光面1033包括第二陷光结构312的太阳能电池剖面图。在粘接基体1031上进行陷光面1033制作的过程中,可以通过在粘接基体1031朝向第一载流子传输层102和/或朝向第二导电层104的表面形成第二陷光结构312,即在第一表面或第二表面,形成一个或多个向粘接基体1031内部延伸的凹陷。第二陷光结构312位于第一表面上和/或第二表面,且第二陷光结构312中的任意一面与钙钛矿吸收层103中各单晶钙钛矿颗粒1032位于粘接基体1031内部的表面之间的位置关系为相切或相离,且第二陷光结构312不对单晶钙钛矿颗粒1032与粘接基体1031的接触面积造成影响。
通过在第一表面或者第二表面,形成一个或多个向粘接基体1031内部延伸的凹陷作为第二陷光结构312,使得第一表面和/或第二表面变更为具有延长入射光在钙钛矿吸收层103中的光程能力的陷光面1033,提升钙钛矿吸收层103对入射光的吸收利用能力,进而提高钙钛矿吸收层103的光电转换能力和效率。
值得一提的是,陷光面1033可以仅包括一个或多个第一陷光结构311,也可以仅包括一个或多个第二陷光结构312,还可以既包括一个或多个第一陷光结构311,还包括一个或多个第二陷光结构312。陷光面1033可以仅包括粘接基体1031朝向第一载流子传输层102的表面,也可以仅包括粘接基体1031朝向第二导电层104的表面,还可以既包括粘接基体1031朝向第一载流子传输层102的表面,还包括粘接基体1031朝向第二导电层104的表面。本申请实施例对陷光面1033的具体设置,以及陷光面1033上包含的陷光结构的类型和数量不做限制。
值得一提的是,各第二陷光结构312的形状和大小可以相同也可以不同,本申请实施例对此不做限制。
在一些实施例中,第一载流子传输层102为电子传输层或空穴传输层。
第一载流子传输层102的作用是对钙钛矿吸收层103中产生的载流子进行收集和传输,基于太阳能电池的工作机理,第一载流子传输层102可以是空穴传输层,也可以是电子传输层。在第一载流子传输层102为电子传输层的情况下,第一载流子传输层102的功能包括对电子进行汇集,并将汇集的电子传输至第一导电层101,供第一导电层101进行电能输出,同时还可以阻绝的空穴使之不直接流至第一导电层101。在第一载流子传输层102为空穴传输层的情况下,第一载流子传输层102的功能包括阻挡电子进入第一导电层101,并且增强空穴的传输,防止钙钛矿吸收层103与第一导电层101直接接触。保证太阳能电池的光电转换能力和电能输出。
值得一提的是,电子传输层可以由氧化锡SnOx、二氧化钛TiO2、C60及PCBM在内的富勒烯及其衍生物等材料构成,空穴传输层可以由聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴(spiro-OMeTAD)、氧化镍(NiOx)或者硫氰化亚铜(CuSCN)等材料构成。
在一些实施例中,在沿第一方向上,第一载流子传输层102的厚度包括1nm-1μm。
第一载流子传输层102核心作用在于提高对一种载流子的汇集和传输能力,同时隔绝另一种载流子与第一导电层101的接触。因此,在第一载流子传输层102在沿第一方向上的厚度过大的情况下,载流子传输到第一导电层101过程中的迁移距离过大,可能会发生载流子复合,进而带来较大的载流子损失,导致太阳能电池光电转换效率下降。在第一载流子传输层102在沿第一方向上的厚度过小的情况下,第一载流子传输层102对载流子的汇集和传输能力有限,可能无法及时汇集并传输钙钛矿吸收层103产生的所有某一类型的载流子,带来较大的载流子损失,影响太阳能电池的光电转换效率,同时厚度过小的情况下,对另一类型载流子的隔绝能力也会存在一定的下降,可能导致不同类型的载流子复合,进而进一步影响太阳能电池的光电转换效率。
因此,在进行第一载流子传输层102构建的过程中,将第一载流子传输层102的在沿第一方向的厚度设置在1nm至1μm之间,例如,设置为1nm、5nm、10nm、50nm、100nm、200nm、250nm、400nm、500nm、650nm、750nm、800nm或者950nm等。保证第一载流子传输层102对一种载流子具有足够大的汇集和传输能力,并且对另一种载流子具有足够大的隔绝能力,降低载流子复合和迁移带来的载流子损失,保证太阳能电池的光电转换效率。
参考图28,在一些实施例中,太阳能电池还包括:第二载流子传输层105,第二载流子传输层105位于钙钛矿吸收层103与第二导电层104之间,分别与钙钛矿吸收层103和第二导电层104接触。
第二载流子传输层105的类似于第一载流子传输层102,作用是对钙钛矿吸收层103中产生的一种载流子进行收集和传输。基于太阳能电池的工作机理,第二载流子传输层105可以是空穴传输层,也可以是电子传输层。在第二载流子传输层105为电子传输层的情况下,第二载流子传输层105的功能包括从对电子进行汇集,并将汇集的电子传输至第一导电层101,供第一导电层101进行电能输出,同时还可以阻绝的空穴使之不直接流至第一导电层101。在第二载流子传输层105为空穴传输层的情况下,第二载流子传输层105的功能包括阻挡电子进入第一导电层101,并且增强空穴的传输,防止钙钛矿吸收层103与第一导电层101直接接触。保证太阳能电池的光电转换能力和电能输出。
在一些实施例中,在沿第一方向上,第二载流子传输层105的厚度包括1nm-1μm。
第二载流子传输层105核心作用在于提高对一种载流子的汇集和传输能力,同时隔绝另一种载流子与第一导电层101的接触。因此,在第二载流子传输层105在沿第一方向上的厚度过大的情况下,载流子传输到第二导电层104过程中的迁移距离过大,可能会发生载流子复合,进而带来较大的载流子损失,导致太阳能电池光电转换效率下降。在第二载流子传输层105在沿第一方向上的厚度过小的情况下,第二载流子传输层105对载流子的汇集和传输能力有限,可能无法及时汇集并传输钙钛矿吸收层103产生的所有某一类型的载流子,带来较大的载流子损失,影响太阳能电池的光电转换效率,同时厚度过小的情况下,对另一类型载流子的隔绝能力也会存在一定的下降,可能导致不同类型的载流子复合,进而进一步影响太阳能电池的光电转换效率。
因此,在进行第二载流子传输层105构建的过程中,将第二载流子传输层105的在沿第一方向的厚度设置在1nm至1μm之间,例如,设置为1nm、5nm、10nm、50nm、100nm、200nm、250nm、400nm、500nm、650nm、750nm、800nm或者950nm等。保证第二载流子传输层105对一种载流子具有足够大的汇集和传输能力,并且对另一种载流子具有足够大的隔绝能力,降低载流子复合和迁移带来的载流子损失,保证太阳能电池的光电转换效率。
在一些实施例中,在第一载流子传输层102为空穴传输层的情况下,第二载流子传输层105为电子传输层;在第一载流子传输层102为电子传输层的情况下,第二载流子传输层105为空穴传输层。
为了进一步提升太阳能电池的效率,可以分别在钙钛矿吸收层103沿第一方向上相对的两侧分别设置对不同载流子进行汇集和传输的载流子传输层,尽可能提高太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
综上所述,本申请一实施例提供的太阳能电池中,采用粘接基体1031和排布在粘接基体1031中的多个单晶钙钛矿颗粒1032构成太阳能电池的钙钛矿吸收层103;利用单晶钙钛矿颗粒1032构建钙钛矿吸收层103,保证了钙钛矿吸收层103的稳定性,利用单晶钙钛矿颗粒1032排布在粘接基体1031中的方式,避免了切割工艺对单晶钙钛矿造成损伤,保证了太阳能电池的效率,同时利用单晶颗粒排布的方式构建钙钛矿吸收层103便于进行大面积单晶钙钛矿太阳能电池的制备。排布在粘接基体1031中的多个单晶钙钛矿颗粒1032中,至少部分数量的单晶钙钛矿颗粒1032具有分别相较于粘接基体1031第一表面凸出的第一凸面和相较于粘接基体1032第二表面凸出的第二凸面;利用在粘接基体1031相对的两面均露出的单晶钙钛矿颗粒1032进行钙钛矿吸收层103的构建,使得钙钛矿吸收层103本身具有绒面结构,从而具有良好的光吸收能力,同时提升了光生载流子从钙钛矿吸收层103传输到导电层或者载流子传输层的能力,提高了太阳能电池的光电转换效率和能力。单晶钙钛矿颗粒1032表面上形成有功能层30,提高了钙钛矿吸收层103和太阳能电池的稳定性。
不难发现本实施例是与太阳能电池制备方法实施例对应的太阳能电池结构实施例,本实施例中的细节在太阳能电池制备方法实施例中同样适用,同理太阳能电池制备方法实施例中的细节在本实施例中也适用。
相应的,本申请另一实施例还提供了一种叠层太阳能电池,叠层太阳能电池的结构示意图可以参考图29,包括:依次层叠设置的顶电池1001、贴合层1002和底电池1003,其中,顶电池1001为上述的太阳能电池。
在一些实施例中,底电池1003的类型包括晶硅太阳能电池、CIGS薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、III-V薄膜太阳能电池或窄带隙钙钛矿薄膜太阳能电池,其中,窄带隙钙钛矿薄膜太阳能电池可以是窄带隙单晶钙钛矿薄膜太阳能电池,也可以是窄带隙多晶钙钛矿薄膜太阳能电池。
在一些实施例中,贴合层1002包括由导电胶工程的机械贴合层。其中,导电胶可以是由对光线具有良好透过率的透明胶水中添加导电粒子形成,例如,在对400nm以上的光具有80%以上透过率的胶水或者对450nm以上的光具有80%以上透过率的胶水中添加导电粒子形成。导电胶也可以是自身包含的粒子具有一定的导电能量的透明薄胶水,透明的程度可以和上述胶水的透明程度类似,就不再追溯。本申请实施例对导电胶的具体类型不做限制。
本申请虽然以较佳实施例公开如上,但并不是用来限定权利要求,任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下,都可以做出若干可能的变动和修改,因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本申请的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员,在不脱离本申请的精神和范围内,均可作各种改动与修改,因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。
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