[发明专利]一种大面积钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种大面积钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池包括多个并联的电池单元，每个电池单元由两个钙钛矿太阳能电池串联而成，所有钙钛矿太阳能电池共用一个透明玻璃基底。制备时首先在ITO玻璃上激光刻蚀划线形成若干个电池单元格，然后在每一个电池单元格上分别制备空穴传输层、电子传输层、钙钛矿活性层、电子传输层和空穴传输层，最后制备金属对电极并将各个电池单元并联起来，封装形成大面积钙钛矿组件，以上步骤也可以反过来形成另一种结构的钙钛矿太阳能电池组件。由于采用了并联结构，不但减小了电池间的电阻，而且还提高了电池的物理填充因子。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种大面积钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

近年来，廉价、高效、大面积的新型太阳能电池研究进展迅速，其中钙钛矿型太阳能电池的光电转换效率已经从2009年的3.8％提升到了目前的22.7％。钙钛矿材料具有光电性能优异、制备工艺简单和生产成本低等特点，使其具备作为一个理想的光电器件被商业化应用的潜力。

现有的小面积(小于1cm²)钙钛矿器件的光电转换效率达到22.7％，从光电转换效率来看已经符合商业化大规模生产的基本要求，并超过市面上已经商业使用的单晶硅太阳能电池的光电转化效率(16％左右)。在大面积钙钛矿(约100cm²)器件的制备过程中，如继续采用小面积的阶梯化串联式结构，不仅会降低大面积钙钛矿太阳能电池的有效照射面积，同时也会产生较大的电池串联电阻，直接导致内阻增大、光电转化效率降低。

综上，本发明通过一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备工艺制得了并联结构的大面积钙钛矿太阳能电池组件，通过该方法不仅减小了电池间的电阻，而且能够提高电池的物理填充因子。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种大面积钙钛矿太阳能电池及其制备方法，通过多个并联的电池单元减少了电池组件的电阻，提高了大面积钙钛矿太阳能电池的光电转化效率，并且制备工艺灵活、正反均可行。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种大面积钙钛矿太阳能电池，其由若干个间隔一定距离的电池单元并联而成，每一个电池单元由两个钙钛矿太阳能电池串联而成，所有钙钛矿太阳能电池共用一个透明基板。

进一步的，同一个电池单元其中一个钙钛矿太阳能电池依次包括透明基板、ITO导电层、电子传输层(ETM)、钙钛矿活性层(Perovskite)、空穴传输层(HTM)以及金属电极(Metal)，另一个钙钛矿太阳能电池依次包括透明基板、ITO导电层、空穴传输层(HTM)、钙钛矿活性层(Perovskite)、电子传输层(ETM)以及金属电极(Metal)，同一个电池单元中的两个钙钛矿太阳能电池通过ITO导电层相连形成串联关系，不同电池单元极性相同的金属电极相连形成并联关系。

进一步的，同一个电池单元其中一个钙钛矿太阳能电池依次包括透明基板、金属电极(Metal)、空穴传输层(HTM)、钙钛矿活性层(Perovskite)、电子传输层(ETM)以及ITO导电层，另一个钙钛矿太阳能电池依次包括透明基板、金属电极(Metal)、电子传输层(ETM)、钙钛矿活性层(Perovskite)、空穴传输层(HTM)以及ITO导电层，同一个电池单元中的两个钙钛矿太阳能电池通过金属电极相连形成串联关系，不同电池单元极性相同的ITO导电层相连形成并联关系。

进一步的，所述透明基板为玻璃，所述电子传输层为富勒烯(C60)，所述钙钛矿活性层由卤素铯盐、铅盐与甲脒胺盐反应而成，所述金属电极为金，同一电池单元中的两个钙钛矿太阳能电池的空穴传输层分别为酞菁铜(CuPC)和spiro。

更进一步的，ITO导电层的厚度为280-320nm，酞菁铜空穴传输层的厚度为3-3.6nm，spiro空穴传输层的厚度为190-210nm，富勒烯电子传输层的厚度为19-21nm，钙钛矿活性层的厚度为190-210nm，金属电极的厚度为55-65nm。