[发明专利]一种矩阵式大面积钙钛矿电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种矩阵式大面积钙钛矿电池及其制备方法。本发明采用合理分配活性区域，合理设计金属引线及点胶区域制备大面积钙钛矿电池，大面积器件内部各模块呈矩阵式分布。本发明中的矩阵式大面积钙钛矿电池优势在于二级模块组成一级模块，二级模块之间呈串联关系，一级模块之间呈并联关系，可通过调节模块数量调节整片大面积器件输出电压电流。同时各一级模块之间相互独立，单一模块受损后不影响整体器件工作，且受损区域不会扩散。本发明提出的设计方法区别于常规的大面积串联方法，可以更加明显提高器件光电性能和稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种矩阵式大面积钙钛矿电池的设计方法。

背景技术

太阳能是取之不尽、用之不竭的能源，既清洁环保，又无需运输，是21世纪最重要的新能源之一。太阳能电池是一种将光能转换为电能的半导体光电器件，在能源转化领域具有重要研究价值。同时，太阳能电池可以与发电窗、温室顶棚或玻璃幕墙等集成应用于光伏建筑一体化，具有广阔前景。钙钛矿电池是一种新型全固态薄膜太阳能电池，它主要由透明导电基板、电子传输层、有机-无机复合钙钛矿、空穴传输层和背电极组成。其工作过程如下：首先钙钛矿层吸收太阳光后产生电子(e^-)与空穴(h⁺)；e^-扩散到电子传输层界面时被迅速注入其导带中，然后经导电基底导入外电路；h⁺被空穴传输层传输到背电极，最终于外电路中的e^-复合，从而形成一个完整的电流循环。由于研究者对钙钛矿电池各个功能层的不断优化，钙钛矿电池发展迅速，其光电转换效率在短短几年内迅速增长到25％以上，已满足产业化基本要求。因此开发制备大面积钙钛矿电池具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术的不足之处，本发明旨在提供一种大面积钙钛矿电池的设计方法，达到提升大面积钙钛矿电池性能和稳定性的目的。

本发明的技术方案：

一种矩阵式大面积钙钛矿电池，由导电基板、活性功能层、背电极和背板组成，器件内部存在活性区、点胶区和刻蚀区。其制备方法如下：

1)、刻蚀导电基底，采用若干条横、纵向刻蚀条纹将导电基底的导电区域分割成若干个矩阵式方块区域，每个区域是一个一级模块，刻蚀导电基底时，基底左侧边缘不进行条纹刻蚀。刻蚀条纹是指具有一定宽度(一般可以采用毫米级)的刻蚀区域。继续刻蚀导电基底，在各纵向刻蚀条纹之间，沿纵向刻蚀导电基底，形成第一刻蚀线；第一刻蚀线一般可认为是宽度非常小的刻蚀条纹，一般宽度在微米级别。每两条纵向刻蚀条纹之间有若干条第一刻蚀线。

2)、在导电基底上制备活性层，然后在各第一刻蚀线右侧刻蚀，去除相应位置的活性层，形成第二刻蚀线，第一刻蚀线与第二刻蚀线平行，刻蚀深度为全部活性层的厚度；每条第二刻蚀线位于每条第一刻蚀线的右侧若干微米处；

3)、在活性层表面制备导电电极，在各第二刻蚀线右侧刻蚀，去除相应位置的导电电极及活性层，形成第三刻蚀线，第三刻蚀线与第一刻蚀线平行，第三刻蚀线可以位于第二刻蚀线右侧若干微米处；相邻的第一刻蚀线、第二刻蚀线及第三刻蚀线构成一个刻蚀区，刻蚀区将每个一级模块分割成若干个二级模块，每个二级模块之间相互串联；

4)、沿着1)中的横、纵向刻蚀条纹刻蚀导电电极，分别得到横、纵向刻蚀区域；其中，横向刻蚀区域与横向刻蚀条纹重合重合，去除相应位置的导电电极及活性层，即裸露刻蚀条纹；在沿着纵向刻蚀条纹刻蚀导电电极时，纵向刻蚀区域的宽度大于纵向刻蚀条纹的宽度，刻蚀时纵向刻蚀区域与纵向刻蚀条纹重合的同时向纵向刻蚀条纹右侧拓宽一定刻蚀宽度，去除相应位置的导电电极及活性层，使导电基底暴露，形成暴露区；

其中，步骤3)和步骤4)的顺序可以调换，即先进行步骤4)在进行步骤3)；

5)、制备负极叉指栅线和正极叉指栅线：每个叉指栅线包括若干条平行的纵向电极和一条横向电极，每条纵向电极与横向电极垂直链接；