[发明专利]一种低温无损半透明钙钛矿太阳电池及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种低温无损半透明钙钛矿太阳电池及其制备方法与应用。本发明所述低温无损半透明钙钛矿太阳电池的制备方法，主要通过利用网状磁场调控离子轰击速度和强度，将高温高离子转化为低温低离子，降低冲击力度，制备TCO透明电极。本发明所述半透明钙钛矿太阳电池制备方法，可根据衬底尺寸的增大，调整磁场的强弱，以及磁场的分布情况，和磁场调控模式，从而保证在衬底尺寸增大的同时保持原有的良品率。本发明所述制备方法可应用于制备大面积钙钛矿电池上。

技术领域

本发明属于半透明钙钛矿太阳电池器件领域，具体涉及一种低温无损半透明钙钛矿太阳电池及其制备方法与应用。

背景技术

近些年来，得益于其低廉的制备成本、灵活多变的制备工艺以及快速提升的能量转换效率，钙钛矿太阳电池得到了迅速发展，也受到了越来越多的关注。为使得其能够应用在建筑表层，更好地利用太阳能，实现建筑光伏一体化，或者作为顶电池与硅、铜铟镓硒电池进行叠层，需开发高效大面积半透明钙钛矿太阳电池。半透明钙钛矿电池的顶电极需用透明导电氧化物(TCO)替代传统的不透光的金属电极为半透明电极。由于传统的高温高离子轰击的磁控溅射工艺会破坏光伏器件中的载流子选择层和钙钛矿层，因此，需要开发低温低损低离子轰击的制备工艺。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种低温无损半透明钙钛矿太阳电池的制备方法，该制备方法通过利用网状磁场调控离子轰击速度和强度，将高温高离子转化为低温低离子，降低冲击力度，制备TCO透明电极，制备出高效的、稳定的半透明钙钛矿器件，该制备方法可以在大面积衬底上获得表面低损的半透明钙钛矿太阳电池，该制备方法对于未来实现半透明钙钛矿太阳电池工业化生产具有重要的意义。

本发明的第二目的在于提供上述制备方法制备的低温无损半透明钙钛矿太阳电池。

本发明的第三目的在于提供上述低温无损半透明钙钛矿太阳电池在光伏太阳电池的应用。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：

一种低温无损半透明钙钛矿太阳电池的制备方法，包括TCO透明电极的制备：

通过在磁控溅射过程中，添加调控网状磁场的缓冲板，调控离子在钙钛矿层和电子传输层表面沉积时的轰击速度和能量，入射粒子经历复杂的散射后，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程；在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶后被溅射出来；被溅射出来的靶原子到缓冲板受到了网状磁场的制约，再次和附近的氧化物入射粒子相互碰撞减慢速度，并且形成了级联过程，级联碰撞的靶原子速度减慢，动能降低，从固定缓冲板中穿过，最终进入到ALD缓冲层沉积到器件上，形成TCO透明电极。

优选的，所述网状磁场的磁控溅射高度为5～8cm，磁场强度为30～90w，磁控溅射时间为35～90min。

优选的，所述网状磁场的磁控溅射高度为6cm，磁场强度为50W，磁控溅射时间为60min。

优选的，所述TCO透明电极材料为氧化铟锌(IZO)。

优选的，所述低温无损半透明钙钛矿太阳电池的制备方法，具体制备步骤如下：

(1)基片清洗：将透明导电玻璃经去离子水、乙醇、异丙醇超声清洗后进行烘干，再进行等离子体处理，得基片层；

(2)制备空穴传输层：步骤(1)中得到的基片层，在上面涂覆质量浓度为1～5mg/mL空穴传输层溶液，80～150度后处理制得空穴传输层；

(3)制备钙钛矿层：将步骤(2)中得到的带有空穴传输层的基片，涂覆钙钛矿前驱体溶液，并在最后5～15s进行反萃，80～150度后处理10～20分钟，制得钙钛矿层；