[发明专利]一种提高柔性钙钛矿太阳能电池弯曲性能的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种提高柔性钙钛矿太阳能电池弯曲性能的制备方法。

背景技术

基于有机无机杂化钙钛矿材料的钙钛矿太阳能电池凭借其迅猛的发展速度，能量转换效率已经超过22％，接近铜铟镓硒太阳能电池水平，已经成为新能源应用领域的热点研究方向。然而目前报道的高效率的钙钛矿太阳能电池都是基于刚性基底，而基于柔性衬底的钙钛矿太阳能电池研究还很少，柔性钙钛矿太阳能电池性能还有很大的提升空间。要实现高效且稳定的柔性钙钛矿太阳能电池，还有一些关键问题有待解决，其中发展性能优良的新型柔性透明电极是制备高效柔性电池的前提和基础。

柔性钙钛矿太阳能电池与一般刚性钙钛矿太阳能电池相比，要具有耐弯曲的器件结构，这主要体现在柔性钙钛矿太阳能电池使用了柔性基底及基于柔性基底的器件结构。在柔性钙钛矿太阳能电池的结构中，柔性透明电极的制备和性能是除光伏材料之外决定器件性能的一个最关键因素。目前最常见的柔性透明电极是ITO电极，它是唯一实现商品化的柔性透明电极材料。目前报道最多的及最高效的柔性钙钛矿太阳能电池都采用的是ITO柔性透明电极。然而ITO仍然存在很多的缺点，例如，ITO薄膜较脆，在反复弯曲后会出现裂纹，导致其面电阻急剧增加，这就严重影响了基于ITO电极的柔性钙钛矿太阳能电池的弯曲性能；另外，ITO的主要材料金属铟极为稀少，在未来十几年内面临耗尽问题，使得ITO的制备成本逐年增加。因此，越来越多的研究人员开始关注基于新型柔性透明电极的柔性钙钛矿太阳能电池的研究。

不同于有机太阳能电池光敏层的非晶形貌，钙钛矿太阳能电池光敏层具有规整致密的结晶形貌，并且钙钛矿晶粒尺寸的大小与前驱体溶液组分、薄膜沉积衬底材料和表面性质及薄膜处理条件等因素有非常密切的关系，并且钙钛矿薄膜结晶性能(主要包括结晶度、晶粒的大小和晶粒均匀性)的好坏直接影响钙钛矿太阳能电池的器件性能。因此，在刚性钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿结晶性能的调控对钙钛矿太阳能电池效率的提高起着至关重要的作用。而在柔性钙钛矿太阳能电池中，柔性器件的耐弯曲性能是考察柔性器件性能的一个重要指标，目前报道的柔性钙钛矿太阳能电池器件性能会随着弯曲半径的减小以及弯曲次数的增加而逐渐变差，这主要是由于大角度弯曲或反复弯曲会破坏钙钛矿薄膜的结晶性能，从而影响其器件性能。然而，目前还没有关于钙钛矿薄膜结晶性能对柔性钙钛矿太阳能电池耐弯曲性能影响的报道。因此，系统研究不同的结晶性能对柔性钙钛矿太阳能电池的弯曲稳定性的影响将对提升柔性钙钛矿太阳能电池的耐弯曲性能有非常重要的意义。

发明内容

本发明为了解决现有技术中柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法中，柔性器件弯曲稳定性差的问题，提供一种可以提高柔性钙钛矿太阳能电池弯曲性能的制备方法。

本发明的柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法的技术方案具体如下：

一种提高柔性钙钛矿太阳能电池弯曲性能的制备方法，包括以下步骤：

步骤i、在柔性基板上制备具有不同表面形貌的无铟透明电极层；

步骤ii、在具有不同表面形貌的无铟透明电极层上制备阳极修饰层；

步骤iii、在所述阳极修饰层上形成光敏层；

步骤iv、在所述光敏层上方蒸发得到阴极修饰层、阴极阻挡层和阴极层。

上述技术方案中，在步骤i中，不同表面形貌的无铟透明电极层采用掠射角沉积方法制备。

上述技术方案中，所述掠射角沉积方法的沉积角度为0-75度。

上述技术方案中，所述步骤i中，无铟透明电极层为介质/金属/介质(DMD)结构的多层透明导电薄膜。

上述技术方案中，所述多层透明导电薄膜的结构为WO₃/Ag/WO₃(WAW)或MoO₃/Ag/MoO₃(MAM)或Ta₂O₅/Ag/Ta₂O₅(TAT)或Sb₂O₃/Ag/Sb₂O₃(SAS)。

上述技术方案中，在步骤i中，所述柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酰亚胺(PI)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。

上述技术方案中，在步骤i中，所述柔性基底的厚度为50-300微米。

上述技术方案中，在步骤i中，所述无铟透明电极层的厚度为50-200纳米。

上述技术方案中，在步骤ii中，所述阳极修饰层厚度为10-50纳米