[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置

说明书

本发明的一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置，该装置具备：涂布头、用于储存钙钛矿前驱体溶液的储液器、底座和至少一个传动装置；底座固定有太阳能电池的导电基底；涂布头的上端与储液器相邻，且涂布头和储液器的相对位置在移动过程中始终保持不变；传动装置控制底座或涂布头在涂布方向上移动，通过钙钛矿前驱体溶液的液滴在涂布头处产生的弯月面力在导电基底上形成钙钛矿薄膜。由此，可以实现大面积涂布、成膜均一性提高、参数稳定可控、且可以直接图案化涂膜。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置。

背景技术

在过去10年里，钙钛矿太阳能电池因其十分突出的优点而发展迅速，具体地，钙钛矿太阳能电池制作简单、成本较低，可制备柔性、透明电池。同时，其还具有较为适宜的带隙宽度，可通过改变其带隙来控制电池的颜色，制备彩色电池。再者，其电荷扩散长度高达微米级，电荷寿命较长。另外，其独特的缺陷特性，使钙钛矿晶体材料既可呈现n型半导体的性质，也可呈现p型半导体的性质，因而其应用更加多样化。因此，钙钛矿太阳能电池及相关材料已成为光伏领域研究方向，目前获得了超过23％的光电转换效率，能大幅降低太阳能电池的使用成本，应用前景十分广阔。

钙钛矿太阳能电池主要由三部分组成：透明导电电极、钙钛矿吸光层以及对电极。在钙钛矿电池中，由于钙钛矿材料本身空穴传输能力有限，需要在钙钛矿层与电极之间插入一层空穴传输材料以获得更高的能量转换效率。普通结构中，透明导电电极的导电基底和钙钛矿吸光层中间有电子传输层和空穴阻挡层，对电极和钙钛矿吸光层中有空穴传输层。

目前普遍认为，钙钛矿吸光层是整个电池的关键，其平整和致密直接影响其电子迁移率、电子寿命和光电转换性能，制作工艺的重要性可想而知。然而目前的小电池制备中，钙钛矿吸光层普遍使用的旋转涂布法，旋涂完可以很明显看到有旋涡状的花纹，当基板越大时越明显。由此可见，该涂布工艺制作的膜的均一性并非十分理想，小电池时可能影响不大，但随着将来产业化进程加快，大尺寸基板的需求势必随之而来，因而急需更好的涂布工艺来替代。

相对于此，专利文献1公开了一种利用溶液抽气法制备钙钛矿太阳能电池中钙钛矿的方法，并且专利文献2公开了一种基于磁场调控的制备钙钛矿太阳能电池中钙钛矿的方法。其目标都是为了获得表面平整致密的钙钛矿薄膜。但是，上述方法均工艺复杂，且设备成本较高，大规模生产时存在弊端。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：中国专利公开CN105702870A；

专利文献2：中国专利公开CN107482121A。

发明内容

发明要解决的问题：

鉴于以上存在的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于在大面积基板上涂布钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置。

解决问题的手段：

为了解决上述技术问题，本发明的钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布装置，具备：涂布头、用于储存钙钛矿前驱体溶液的储液器、底座和至少一个传动装置；所述底座固定有太阳能电池的导电基底；所述涂布头的上端与所述储液器相邻，且所述涂布头和所述储液器的相对位置在移动过程中始终保持不变；所述传动装置控制所述底座或所述涂布头在涂布方向上移动，通过所述钙钛矿前驱体溶液的液滴在所述涂布头处产生的弯月面力在所述导电基底上形成钙钛矿薄膜。