[发明专利]一种全喷涂钙钛矿太阳能电池制备方法及装置

说明书

本发明公开了一种全喷涂钙钛矿太阳能电池制备方法，包括依序在导电基底上进行电子传输层浆料静电喷涂及烧结、介孔层浆料静电喷涂及烧结、间隔层浆料静电喷涂及烧结、碳层浆料静电喷涂及烧结，依次制得电子传输层、介孔层、间隔层和碳层；然后在碳层上进行钙钛矿前驱液静电喷涂，在静电场和重力作用下使钙钛矿前驱液渗入介孔层和间隔层，烘干后即制得钙钛矿太阳能电池。本发明还公开了一种全喷涂钙钛矿太阳能电池制备装置，包括静电场发生器、交变电场发生器、雾化喷嘴和加热平台。本发明喷涂各功能层后进行了采用静电场、交变电场进行后续处理，使各功能层的均匀度明显提升。

技术领域

本发明涉及一种全喷涂钙钛矿太阳能电池制备方法及装置，属于光伏技术领域。

背景技术

钙钛矿太阳能电池的最高效率已由2009年的3.8%迅速提升至2016年的22.1%，效率已达到应用要求，但钙钛矿材料对水分敏感，效率不稳定的缺点阻止了其工业化发展。碳基结构电池因具有较高的稳定性及较低的制备成本，工业化前景较好，2016年效率已达到15.3%，然而大面积组件（有效面积：74cm2)效率仅10%，这主要由电子收集困难与大面积上结晶较差等因素所造成的，目前钙钛矿溶液的大面积结晶无相关专用设备，钙钛矿层制备主要通过喷涂或滴涂钙钛矿前驱液方式进行。

2013年12月11日中国专利数据库中公开了一件名称为“基于钙钛矿类吸光材料的介观太阳能电池及其制备方法”的专利申请，申请号为：201310297115.7，具体为公开了：使用全印刷方式制备碳基PSC，介孔纳米晶层、间隔层和空穴收集层使用印刷方式制备，烧结温度在400-500℃。其制备方法较为复杂；其次钙钛矿层使用滴涂方式制备，钙钛矿结晶受介孔层、间隔层和碳层的孔径大小等多因素影响，难以获得较优晶体，尤其在大面积制备上这一困难更为明显，为获得较好的钙钛矿层晶体，碳层的孔径较大，牺牲了部分导电性，影响了空穴的收集。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种全喷涂钙钛矿太阳能电池制备方法及装置，解决现有技术中钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层在碳层、间隔层及介孔层中不均、难以获得较优晶体的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种全喷涂钙钛矿太阳能电池制备方法，包括水平设置的加热平台、垂直于加热平台设置的静电场、平行于加热平台的交变电场以及设置于加热平台底部的震动装置；所述制备方法包括如下步骤：

将导电基底置于加热平台上，开启垂直于加热平台的静电场，在导电基底上表面依序进行电子传输层浆料静电喷涂及烧结、介孔层浆料静电喷涂及烧结、间隔层浆料静电喷涂及烧结、碳层浆料静电喷涂及烧结，依次制备电子传输层、介孔层、间隔层和碳层；

对上述导电基底进行钙钛矿前驱液静电喷涂，在静电场和重力作用下使钙钛矿前驱液渗入介孔层和间隔层，即制得钙钛矿太阳能电池；

所述制备方法还包括：在各浆料静电喷涂之后烧结之前，同时开启平行于加热平台的交变电场及震动装置。

进一步的，制备电子传输层的具体方法如下：

将雾化后的电子传输层浆料静电喷涂于导电基底上；

将平行于加热平台的两组交变电场的最高强度调节为20~500V/cm，频率调节为50~400Hz，开启调节到位的交变电场同时对喷涂电子传输层浆料的导电基底进行机械震动处理，保持10~60s后关闭；

将垂直于加热平台的静电场的最高强度调节为300~1000V/cm，开启调节到位的静电场，控制加热平台的表面温度为300~500℃，对喷涂电子传输层浆料的导电基底烧结30~120min。

进一步的，静电喷涂介孔层浆料、间隔层浆料和碳层浆料后需分别进行如下处理：