[发明专利]钙钛矿太阳能电池及其制备方法、光伏系统

说明书

本发明适用于钙钛矿太阳能电池技术领域，提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法、光伏系统，本发明实施例提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法，通过在透明导电膜层上沉积贯通空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层及金属电极的铁电绝缘层来取代第三道激光划线工序，以完成钙钛矿太阳能电池的分割，一方面可以防止激光划线对钙钛矿太阳能电池的损伤，减少了钙钛矿太阳能电池的效率损失；另一方面通过铁电极化对钙钛矿pin结进行场钝化，既增强了钙钛矿材料的内建场促进了光生电子空穴对的分离与传输，又加剧了钙钛矿pin结内电子、空穴准费米能级的劈裂，使电池的开路电压得到进一步提升，最终提升钙钛矿电池的光电转换效率。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法、光伏系统。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由于其具有可调的带隙、高的光吸收系数、长的载流子寿命及扩散长度、较高的缺陷容忍度、低成本的低温液相制备方法等优异的光电特性而受到广泛的关注。实验室制备的光伏器件的效率在短短十几年内从2009年的3.8％飙升至2021年的25.5％，被认为是下一代新型光伏材料的有力竞争者。

正置结构平面异质结构(nip型)钙钛矿电池由于其简单的制备工艺以及较高的光电转化效率一直是钙钛矿光伏领域的研究热点。但是正置结构的钙钛矿电池存在迟滞效应明显、器件稳定性有待改善且、柔性器件制备困难等缺点，难以实现大规模商业化应用。因此，具有可忽略的迟滞效应、界面稳定性良好、可低温制备柔性器件等优点的反置结构平面异质结构(pin型)钙钛矿电池也吸引了越来越多的研究人员的关注，其实验室制备的冠军器件光电转换效率已经达到了23.7％。

然而实验室通过旋涂法制备的小面积单个电池的有效面积仅有0.09cm²，难以满足工业生产中的大规模、大面积的需求，因此通过刮涂、狭缝涂布、喷涂、丝网印刷等方法大规模制备出大面积高效率的钙钛矿太阳能电池成为了近年来研究的热点问题。考虑到制备的成本、稳定性等问题，目前各公司及研究机构多采用pin平面钙钛矿电池结构制备的p1-p2-p3串联组件作为钙钛矿电池产业化的选择。

而现有的大面积钙钛矿电池通过p1、p2、p3三道激光划线工艺将其分成若干个串联的钙钛矿子电池从而制备出大面积钙钛矿组件。但是激光划线会对电池造成一定损伤。尤其是p2、p3工序是直接对钙钛矿光吸收层及各功能层直接切割对钙钛矿电池效率的损伤更大。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池制备方法，旨在解决现有大面积钙钛矿电池中因为激光划线对电池造成损伤影响电池效率的问题。

本发明实施例是这样实现的，提供一种钙钛矿太阳能电池，包括由下至上依次设置的玻璃基底、透明导电膜层、空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层及金属电极；

所述钙钛矿太阳能电池还包括间隔设置的第一凹槽、第二凹槽及铁电绝缘层；

所述铁电绝缘层贯通所述空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层及金属电极。

更进一步地，所述铁电绝缘层由BaTiO₃、PbTiO₃、BiFeO₃、Pb(Z_r1-xTi_x)O₃中的任意一种材料制成。

更进一步地，所述第一凹槽设于所述透明导电膜层上，嵌入所述空穴传输层，将所述透明导电膜层隔离成多个相互绝缘的子单元；

所述第二凹槽贯通所述空穴传输层、所述钙钛矿光吸收层及所述电子传输层，用于嵌入所述金属电极，以实现相邻两个钙钛矿子电池间的串联连接。

本发明还提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，用于制作如上所述的钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池制备方法包括以下步骤：

在玻璃基底上沉积透明导电膜层；