一种钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法、钙钛矿太阳能电池和用电设备

技术领域

本发明涉及钙钛矿薄膜太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法、钙钛矿太阳能电池和用电设备。

背景技术

钙钛矿太阳能电池组件是一种新型的太阳能电池技术，利用钙钛矿材料作为光电转换层。钙钛矿是一种具有优异光电转换性能的材料，能够将太阳光转化为电能。钙钛矿太阳能电池组件通常由多个层次组成，包括透明导电玻璃基板、导电层、钙钛矿光电转换层、电子传输层和背电极等。光线通过透明导电玻璃基板进入钙钛矿光电转换层，经过光电转换层后，电子被传输到电子传输层，最终通过背电极输出电能。

反式大面积组件电池的制备工艺包括：FTO导电透明玻璃→激光P1划线→空穴传输层制备→钙钛矿层制备→电子传输层制备→激光P2划线→背电极制备→激光P3划线→激光P4清边→封装组件。其中，在激光P2划线之后，P2槽内的钙钛矿裸露在空气之中，极易被空气中的水和氧破坏，如图1所示。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池组件，通过在P2刻蚀槽的内表面上设置PbSO

本发明的第二目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池组件的制备方法。

本发明的第三目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池。

本发明的第四目的在于提供一种用电设备。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明首先提供了一种钙钛矿太阳能电池组件，包括P2刻蚀槽，所述P2刻蚀槽内设置有至少覆盖在钙钛矿层表面上的PbSO

其中，所述PbSO

本发明其次提供了所述钙钛矿太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤：

在激光P2划刻后形成的P2刻蚀槽内涂覆含有SO

本发明另外提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括所述钙钛矿太阳能电池组件。

本发明还提供了一种用电设备，包括所述钙钛矿太阳能电池。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过在P2刻蚀槽的内表面上设置PbSO

(2)本发明通过设置PbSO

(3)本发明设置的PbSO

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为反式大面积电池组件在激光P2划线后P2槽内的钙钛矿裸露在空气中的结构示意图；

图2为本发明提供的含有SO

图3为本发明实施例1制得的钙钛矿太阳能电池组件在放置一个月后的形貌图；

图4为本发明对比例1制得的钙钛矿太阳能电池组件在放置一个月后的形貌图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

为了解决现有技术中钙钛矿大面积组件经P2划刻后会有钙钛矿薄膜裸漏在空气中，而钙钛矿薄膜极易被空气中的水和氧破坏掉的问题，第一方面，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池组件，其包括P2刻蚀槽，并且在所述P2刻蚀槽内部设置有至少覆盖在钙钛矿层表面上的PbSO

本发明提供的钙钛矿太阳能电池组件，通过在P2刻蚀槽的内表面上设置PbSO

其中，所述PbSO

一些具体的实施方式中，钙钛矿层主要由Cs

具体地，钙钛矿层中过量的PbI

可以理解的是，空位缺陷是退火过程中部分元素脱离晶体表面形成的，间隙缺陷是由于材料中的杂质进入到晶格中形成的，反位缺陷是由于离子的移动和替换形成的。若不修复这些缺陷，会造成严重的非辐射复合，影响器件效率。Cs

其中，通式为APbX

上述反应中，钙钛矿APbI

一些具体的实施方式中，于80～120℃下进行退火处理，促使结构界面重组。

进一步地，本发明提供的钙钛矿太阳能电池组件通过设置PbSO

此外，由于SO

可以理解的是，PbSO

一些具体的实施方式中，所述PbSO

PbSO

一些具体的实施方式中，所述含有SO

其中，单位mg/mL是指每mL涂覆液中所含有的SO

采用上述质量浓度的涂覆液有利于获得满足需求的PbSO

一些具体的实施方式中，所述钙钛矿太阳能电池组件包括层叠设置的导电玻璃层和所述钙钛矿层；其中，所述P2刻蚀槽贯穿所述钙钛矿层且裸露所述导电玻璃层。

一些具体的实施方式中，所述钙钛矿太阳能电池组件还包括空穴传输层，所述空穴传输层设置在所述导电玻璃层和所述钙钛矿层之间。

一些具体的实施方式中，所述钙钛矿太阳能电池组件还包括C

一些具体的实施方式中，所述钙钛矿太阳能电池组件还包括金属电极层，所述金属电极层设置在所述C

一些具体的实施方式中，在P2刻蚀槽的底部，PbSO

第二方面，本发明提供了上述钙钛矿太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤：

在激光P2划刻后形成的P2刻蚀槽内涂覆含有SO

本发明提供的钙钛矿太阳能电池组件的制备方法，通过引入SO

一些具体的实施方式中，所述含有SO

一些具体的实施方式中，所述硫酸盐包括硫酸铅、硫酸铵、硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁和甲胺硫酸盐中的至少一种。

一些具体的实施方式中，所述有机溶剂包括异丙醇、甲醇、乙醇、氯苯和甲苯中的至少一种。

可以理解的是，有机溶剂可以在涂覆后挥发去除。

一些具体的实施方式中，所述含有SO

一些具体的实施方式中，含有SO

一些具体的实施方式中，所述钙钛矿太阳能电池组件的制备方法具体包括以下步骤：在经过P1划刻后的导电玻璃上依次形成空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层，然后进行P2划刻，形成底面裸露有导电玻璃层且侧面裸露有钙钛矿层的P2刻蚀槽，并在所述钙钛矿层的表面上涂覆所述含有SO

一些具体的实施方式中，上述涂覆可以采用任意常规的涂覆方式，例如喷涂、刷涂或狭缝式涂布，但不限于此。

一些具体的实施方式中，导电玻璃包括任意本领域常用的材料，例如FTO导电玻璃或ITO导电玻璃，但不限于此。

一些具体的实施方式中，空穴传输层包括任意常规的材料，例如CuSCN、NiO

一些具体的实施方式中，电子传输层包括任意常规的材料，例如C

一些具体的实施方式中，金属电极层包括任意常规的材料，例如Cu，但不限于此。

第三方面，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括上述钙钛矿太阳能电池组件。

本发明提供的钙钛矿太阳能电池采用上述上述钙钛矿太阳能电池组件，可以有效提高电池的稳定性，更有利于钙钛矿电池的大规模应用。

第四方面，本发明提供了一种用电设备，包括上述钙钛矿太阳能电池。

一些具体的实施方式中，用电设备包括任意的使用上述钙钛矿太阳能电池的装置、设备或系统，例如太阳能电力系统、照明系统、航空航天设备、移动电源、电动车辆、移动通讯设备等，但不限于此。

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

本发明以下各实施例中，使用椭偏仪测量PbSO

实施例1

本实施例提供的反式钙钛矿太阳能电池组件(长×宽为20cm×20cm，有效面积为273cm

(1)首先对长×宽为20cm×20cm的FTO导电玻璃进行P1划刻，然后依次分别用玻璃清洗剂和去离子水进行超声清洗，其中每种溶剂的清洗时间为30min，清洗完成后，将FTO导电玻璃用氮气吹干，得到P1划刻后的FTO导电玻璃层。

(2)利用磁控溅射设备，在步骤(1)所得P1划刻后的FTO导电玻璃层上镀上一层氧化镍空穴传输层。

(3)在步骤(2)所得的氧化镍空穴传输层上面，利用狭缝涂布的方法涂布Cs

(4)在步骤(3)得到的钙钛矿薄膜层表面上分别蒸镀10nm C60和5nm SnO

(5)使用氮气枪吹去P2划刻后P2刻蚀槽里面激光划落的钙钛矿碎屑，然后采用狭缝涂布的方法，在P2刻蚀槽内涂布一层含有SO

其中，含有SO

(6)利用真空蒸镀法，将90nm Cu沉积在电子传输层表面以及PbSO

本实施例制得的钙钛矿太阳能电池组件包括依次层叠设置的FTO导电玻璃、氧化镍空穴传输层、钙钛矿薄膜层和C

实施例2

本实施例提供的反式钙钛矿太阳能电池组件的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤(5)中，将SO

经测定，PbSO

实施例3

本实施例提供的反式钙钛矿太阳能电池组件的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤(5)中，将SO

经测定，PbSO

实施例4

本实施例提供的反式钙钛矿太阳能电池组件的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤(5)中含有SO

实施例5

本实施例提供的反式钙钛矿太阳能电池组件的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤(5)中含有SO

实施例6

本实施例提供的反式钙钛矿太阳能电池组件的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤(5)中，将SO

经测定，PbSO

对比例1

本对比例提供的反式钙钛矿太阳能电池组件的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤(5)中未涂布含有SO

对比例2

本对比例提供的反式钙钛矿太阳能电池组件的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤(5)中，未涂布含有SO

对比例3

本对比例提供的反式钙钛矿太阳能电池组件的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤(5)中，未涂布含有SO

实验例

分别测试以上各实施例和各对比例制得的反式钙钛矿太阳能电池组件的初始效率，以及连续跟测1个月后组件效率的衰减情况，结果如表1所示。

表1中，120h、220h、390h、720h的衰减率均是相对于”封装后”进行比较的。

表1中，Isc为短路电流，单位为A。Voc为开路电压，单位为V。Eff为效率，单位为％。FF为填充因子，单位为％。Area为有效面积，单位为cm

表1各组件的初始效率以及连续跟测1个月后组件效率的衰减情况：

通过比较实施例1、实施例2和实施例3可以发现，由于SO

通过实施例1-实施例3和对比例1可知，对比例1未设置PbSO

通过比较实施例1-实施例3和实施例6可以发现，SO

由实施例1、实施例4和实施例5可以发现，采用硫酸铵和甲胺硫酸盐涂覆的电池也具有和实施例1相近的衰减率，表明含硫酸根的上述两种溶液能够起到产生修复和保护作用。

通过比较实施例1以及对比例1-对比例3可知，由于对比例1-对比例3没有对刻蚀裸漏的钙钛矿进行修复，而是仅形成了一保护层，导致其衰减率大幅度提高。

进一步地，如图3所示为实施例1制得的钙钛矿太阳能电池组件在放置一个月后的形貌图。如图4所示为对比例1制得的钙钛矿太阳能电池组件在放置一个月后的形貌图。可以看出，未经过硫酸铅修复处理的组件，经一个月的老化测试，可以明显看出其在P2刻蚀槽那里开始分解(参见图4)；而经过修复处理的电池组件的稳定性明显更优，P2槽处基本看不到分解的现象(参见图3)。

可见，本发明提供的钙钛矿太阳能电池组件，既可以修复P2刻蚀槽被激光损失的钙钛矿结构，又可以对裸露的钙钛矿薄膜进行保护，实现隔水和隔氧，提升了钙钛矿的稳定性。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。