[实用新型]一种大面积钙钛矿太阳电池组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳电池组件，尤其涉及一种大面积钙钛矿太阳电池组件，属于太阳电池组件技术领域。

背景技术

随着全球生态环境和能源短缺问题的日益严峻，太阳能光伏发电受到各国普遍关注。目前，产业化晶体硅的电池转换效率稳定约19%（单晶）和17～18%（多晶），进一步提升效率存在技术和成本的制约瓶颈。尽管一些高效硅电池技术不断得以提出，但是这些高效太阳电池制备工艺复杂、量产中品质不易控制、对设备要求高，因此，难以实现量产。除了硅太阳电池以外，其它类型的化合物薄膜电池、有机太阳电池、染料敏化太阳电池等，其电池转换效率多年来未有显著突破。

近年来，一种称之为“钙钛矿太阳电池”的新型电池技术引起了科研人员的广泛关注，其电池转换效率在短短的数年时间内从3.8%提升至目前的19.3%，并以月为单位不断刷新。钙钛矿体系是指一类与钙钛矿CaTiO₃具有相似晶体结构的有机-无机杂化物体系的总称。钙钛矿具有复杂的电学和光学特性，从而使得具有不同工作机理的、构造各异的电池结构得到发展。其中包括基于敏化机理的太阳电池（mesoscopicsensitizedsolarcells）、无空穴传输层的p-n结太阳电池（HTM-freemesoscopicp-nsolarcells）、介观超级太阳电池（meso-superstructuredsolarcells）以及具有p-i-n结的平面异质结太阳电池（planarheterojunctionsolarcells）。

尽管小面积钙钛矿太阳电池的效率不断提升、电池结构趋于多样化。然而，对于所有结构类型的钙钛矿太阳电池，随着电池面积的大面积化，其电池的串联电阻都会显著升高，另外，简单的工艺也会造成电池中缺陷的急剧增加，导致电池的开路电压和填充因子随着局部漏电流的升高而快速降低。同时，由于封装结构的欠缺，现有钙钛矿太阳电池在实际环境条件下的存在不稳定性问题。因此，对钙钛矿太阳电池进行合理的大面积化设计，并对其增加封装结构，是实现高效、稳定的钙钛矿太阳电池组件的重要途径。

发明内容

本实用新型针对现有技术中，小面积钙钛矿太阳电池的光电转换效率快速提高，而大面积钙钛矿太阳电池电池组件的生产工艺却非常复杂且稳定性差的技术问题，提供一种大面积钙钛矿太阳电池组件，减少传统串联太阳电池组件中绝缘体/串联导体/绝缘体的复杂工艺结构，降低串联电阻对电池组件性能的影响，提高生产效率，促进钙钛矿太阳电池的发展和应用。

为此，本实用新型采用如下技术方案：

一种大面积钙钛矿太阳电池组件，包括若干单体钙钛矿太阳电池（1）、封装材料（2）以及封装基板（3），其特征在于：相邻单体钙钛矿太阳电池极性相反地设置，相邻单体钙钛矿太阳电池之间设置绝缘体（4）且相邻单体钙钛矿太阳电池的正、负电极电连接。

进一步地，所述单体钙钛矿太阳电池（1）依次包括：作为负电极的光阳极、电子收集层（12）、光吸收层（13）、空穴传输层（14）、催化层（15）以及作为正电极的对电极，光阳极和对电极的通过一层导电层（11)将电子与空穴传输至外电路。

进一步地，光吸收层（13）由有机-无机类钙钛矿薄膜构成，有机-无机类钙钛矿可用（RNH₃）BX_mY_3-m表示，其中R为C_nH_2n+1，n为≥1的自然数；B为Pb或Sn；X、Y分别为卤素Cl、Br或者I中的一种，m=1,2,3。

进一步地，在所述电子收集层（12）上设置有一层纳米多孔薄膜支架层（16），所述光吸收层（13）分散吸附在该纳米多孔薄膜支架层（16）上。

进一步地，所述光吸收层（13）通过在纳米多孔薄膜支架层（16）上旋涂或者印刷钙钛矿的分散液，经70-170℃的烧结处理制备得到吸附在纳米多孔薄膜支架层（16）表面的钙钛矿光吸收层；或者，在纳米多孔薄膜支架层（16）上制备一层钙钛矿前驱反应物的薄膜，并将样片浸于钙钛矿另一反应物的溶液，再经70-170℃的烧结处理后，制备出吸附在纳米多孔薄膜支架层（16）表面的钙钛矿光吸收层。

进一步地，所述封装基板（3）至少有一侧由玻璃构成，另一侧由玻璃、陶瓷或者TPT聚氟乙烯复合膜构成。

进一步地，所述电子收集层（12）为一层致密的金属氧化物半导体薄膜，通过旋涂法、丝网印刷、溶胶凝胶法、磁控溅射或者原子层沉积在导电层（11）上制膜，并经过150-550℃的烧结处理。