[发明专利]一种半透明钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种半透明钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述制备方法包括：利用超快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，利用超快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，利用超快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的位置均需相互错开；切线完成后，即制备得到半透明钙钛矿太阳能电池。本发明利用激光加工半透明钙钛矿太阳能电池，通过激光剥落电池的活性部分，减少组件活性面积，可使组件在可见光范围内的透过率显著上升。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种半透明钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

半透明电池可以用作建筑物光伏玻璃，在进行能量采集的同时兼具装饰效果，实现光伏建筑一体化，具有较强的实用价值。目前常用的晶体硅太阳能电池材料很难做出透明或半透明的效果，而钙钛矿太阳能电池因为膜层可调、廉价高效的特点，成为人们开发半透明电池的热点。

目前，钙钛矿太阳能电池实现半透明的方法主要是对钙钛矿吸光层的调控，利用降低钙钛矿的厚度和降低薄膜覆盖度这两种方式来提高器件的透光性。降低钙钛矿层厚度的方法主要包括在旋涂制膜时降低溶液浓度、提高旋涂转速或者在热蒸镀制膜时降低蒸镀速度或时间等。钙钛矿层的厚度降低，吸光度减小，器件的透光性随之提高，然而这种方法会造成器件效率的降低。以双源蒸镀法为例，有学者制备出了厚度仅为40nm的高连续性钙钛矿薄膜，大大提高了电池的透光性。然而这种方法容易出现比例不当，造成钙钛矿纯度降低的情况，限制了大尺寸器件的制备。

降低薄膜覆盖率是通过控制钙钛矿吸光层的形貌来实现的。一些研究人员通过采用控制钙钛矿活性材料岛状分布这一方法制备出了半透明钙钛矿电池。最终实现器件最高透光率为30％，能量转化效率为3.5％。还有学者利用网格辅助的丝网印刷技术溶液法，通过对前体溶液的质量分数和网孔大小进行调节，最终实现了透光度为20％～70％的网格状钙钛矿活性层的制备。然而由于器件采用金作为对电极，其透光性较差，整体器件的透光率仅为19％，效率为4.98％。

除了钙钛矿薄膜的影响之外，其他功能层的透光度也会对半透明钙钛矿太阳能电池器件的透光率和效率造成影响。且这两种方式都面临透明导电顶电极的问题，在钙钛矿薄膜上制备透明导电顶电极是一大难题，阻碍了半透明钙钛矿太阳能电池的进一步开发利用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种半透明钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种半透明钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)利用超快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；然后利用超快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，然后利用超快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，即制备得到半透明钙钛矿太阳能电池。

上述方案中，步骤(1)所述利用超快激光在透明导电层上划线的加工参数为：皮秒模式，重复频率为200～500kHz，激光功率为14～15W，振镜扫描速度为900～1000mm/s，刻蚀线宽度为30μm，刻蚀线间距为0.4～0.5mm。