[发明专利]串联式钙钛矿电池及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种串联式钙钛矿电池，其特征在于，包括：衬底、导电层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极，其中：

所述导电层形成在所述衬底上，所述导电层包括多个间隔分布的子导电层，相邻两个所述子导电层的至少之一上形成有所述导电凸起；

所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层和所述空穴传输层沿所述导电层的厚度方向逐层布置在所述导电层上方未形成所述导电凸起的区域，且所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层和所述空穴传输层的总厚度与所述导电凸起的高度一致，所述电子传输层位于所述钙钛矿吸收层靠近或远离所述导电层的一侧；

所述金属电极形成在所述空穴传输层/电子传输层和所述导电凸起上，位于形成有所述导电凸起的子导电层上方且由上到下布置的所述金属电极、所述空穴传输层/电子传输层和所述钙钛矿吸收层整体被切割为电流不流通的两部分，多个电流不流通的部分通过形成有所述导电凸起的子导电层构成串联结构。

2.根据权利要求1所述的串联式钙钛矿电池，其特征在于，位于形成有所述导电凸起的子导电层上方且由上到下布置的所述金属电极、所述空穴传输层/电子传输层、所述钙钛矿吸收层和所述电子传输层/所述空穴传输层整体被切割为电流不流通的两部分，多个电流不流通的部分通过形成有所述导电凸起的子导电层构成串联结构。

3.根据权利要求1所述的串联式钙钛矿电池，其特征在于，至少满足以下条件之一：所述导电层的厚度为500～600nm，所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层和所述空穴传输层的总厚度为500～600nm；所述导电层为TCO层；所述导电凸起的材质与所述导电层材质相同或不同；所述衬底为钢化玻璃；所述钙钛矿吸收层为有机-无机金属卤化物层。

4.一种制备串联式钙钛矿电池的方法，其特征在于，包括：

(1)在衬底上形成具有多个间隔分布的导电凸起的导电层，相邻两个所述导电凸起之间形成有凹形区域；

(2)对位于所述凹形区域内的所述导电层进行切割，以便得到多个间隔分布且具有所述导电凸起的子导电层；

(3)在所述凹形区域逐层沉积电子传输层、钙钛矿吸收层和空穴传输层，或逐层沉积空穴传输层、钙钛矿吸收层和电子传输层，使电子传输层、钙钛矿吸收层和空穴传输层的总厚度与所述导电凸起的高度相同；

(4)制备金属电极并使所述金属电极与所述空穴传输层/电子传输层和所述导电凸起接触；

(5)将位于所述子导电层上方且由上到下布置的所述金属电极、所述空穴传输层/电子传输层和所述钙钛矿吸收层切割为电流不流通的两部分，使多个电流不流通的部分通过具有所述导电凸起的子导电层构成串联结构；

(6)对步骤(5)得到的电池结构进行裁切，以便得到串联式钙钛矿电池。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)采用以下方式实现：

在所述衬底上形成第一导电层，对所述第一导电层进行刻蚀，以便形成多个间隔分布的导电凸起和位于相邻两个所述导电凸起之间的凹形区域，其中，所述刻蚀的深度为所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层和空穴传输层的总厚度，

任选地，所述第一导电层的厚度为1000～1200nm，所述刻蚀深度为500～600nm。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)采用以下方式实现：

在所述衬底上形成第二导电层，在所述第二导电层上的预定区域设置掩膜版，利用第二导电层材料在所述掩膜版未覆盖的区域形成多个间隔分布的导电凸起，相邻两个所述导电凸起之间形成凹形区域，其中，所述导电凸起的高度为所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层和空穴传输层的总厚度，

任选地，所述第二导电层的厚度为500～600nm，所述导电凸起的高度为500～600nm。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，至少满足以下条件之一：

步骤(3)中，以注液或涂布的方式来形成所述钙钛矿吸收层和/或所述电子传输层，优选采用注液的方式；

以蒸镀法形成所述空穴传输层，形成所述空穴传输层时利用掩膜版对所述导电凸起进行遮挡。