[发明专利]一种利用飞秒激光制备柔性大面积钙钛矿太阳能电池组件的方法

说明书

本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种利用飞秒激光制备柔性大面积钙钛矿太阳能电池组件的方法。所述方法包括：利用飞秒激光剥落切线上的透明导电层(P1)；在干净的透明导电层上依次沉积功能层，利用飞秒激光剥落切线上的功能层且不损伤透明导电层(P2)；在干净的功能层上沉积金属电极，利用飞秒激光剥落切线上的金属电极层和功能层，且不损伤透明导电层(P3)，P1、P2和P3位置均相互错开；切线完成后，制备得到串联结构的柔性大面积钙钛矿太阳能电池。本发明通过飞秒激光低温切割能够将大面积柔性钙钛矿太阳能电池分成小电池条，并将其串联起来，保证其能量转换效率，为实现大面积柔性钙钛矿太阳能电池的生产提供了可能。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种利用飞秒激光制备柔性大面积钙钛矿太阳能电池组件的方法。

背景技术

随着科技的飞速发展以及人类需求的不断增长，开发更小、更轻、更薄的储能器件显得尤为重要。柔性电池的研发已经成为现阶段的研究热点之一，也符合未来可穿戴设备的研究方向。柔性电池是指利用柔性基板取代传统的刚性基板制备出的电池，柔性电池能够更好地承受弯曲、扭曲、拉伸等形变，而对电池本身的性能影响较小。在新型设备的开发过程中，电池作为其中的一个重要原件，其尺寸、形状和灵活性均会对设备研发有所限制。以硅太阳能电池为例，传统刚性基板的太阳能电池本身重量较大、携带不便，可应用的场景也较为单一。而柔性电池则具有可卷曲折叠、轻质、透明、大面积分布式的优点，能够满足可弯曲、可植入、可穿戴的电子产品的需求。

硅太阳能电池是现阶段光伏发电领域的主流产品，但其仍存在成本过高、生产能耗过大的缺点。而钙钛矿太阳能电池作为一种新型的太阳能电池材料，由于其能量转换效率高、原材料成本低、生产工艺简单等优点，受到了世界的瞩目。此外，由于钙钛矿太阳能电池能够在室温下通过溶液法制备，所以可以与卷对卷技术进行结合，实现柔性钙钛矿太阳能电池大面积印刷制备，大大降低生产成本，可以使太阳能电池的大范围推广应用成为现实。

现阶段，大面积钙钛矿太阳能电池组件的制备主要是通过激光刻线的方法实现的，激光大多采用的是脉冲宽度较宽的纳秒或皮秒激光。由于纳秒激光和皮秒激光的脉冲宽度较宽，脉冲持续时间较长，在对材料进行加工时，热过程将起到主要作用。因此，会出现能量的转移转化以及热扩散的现象，对非加工区域的材料造成损伤，影响电极之间的接触电阻。此外，由于热效应而熔融的材料经常会附着在切线边缘重新固化，导致切线边缘形成毛刺，会对加工精度造成影响，降低电池的整体性能。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种利用飞秒激光制备柔性大面积钙钛矿太阳能电池组件的方法，通过利用飞秒激光的非线性吸收特性，对柔性钙钛矿太阳能电池组件的不同材料层进行剥除，实现钙钛矿太阳能电池的大面积生产。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用飞秒激光制备柔性大面积钙钛矿太阳能电池组件的方法，包括如下步骤：

(1)利用飞秒激光在含透明导电层的基板上划线，剥落切线上的透明导电层；

(2)清洗基板，在干净的透明导电层上依次沉积功能层，所述功能层从下往上依次是电子传输层、钙钛矿吸光层和空穴传输层；然后利用飞秒激光在功能层上划线，剥落切线上的功能层且不损伤透明导电层，所述功能层上划线的位置与步骤(1)所述透明导电层上划线的位置需要相错开；

(3)清洗基板，在干净的功能层上沉积金属电极，然后利用飞秒激光在金属电极层和功能层上划线，剥落切线上的金属电极层和功能层，且不损伤透明导电层，所述金属电极层和功能层上划线的位置与步骤(1))所述透明导电层上划线的位置、步骤(2)所述功能层上划线的位置均需相错开；切线完成后，即制备得到串联结构的柔性大面积钙钛矿太阳能电池。