[发明专利]钙钛矿太阳能电池及其制作方法

说明书

本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制作方法。该电池包括透明基板、电池层、第一金属电极和第二金属电极；电池层包括多个钙钛矿子太阳能电池，钙钛矿子太阳能电池设置于透明基板的一侧表面，各钙钛矿子太阳能电池包括沿第一方向依次层叠设置的电子传输层、钙钛矿吸收层及空穴传输层，第一方向平行于透明基板的表面，且多个钙钛矿子太阳能电池沿第一方向依次设置在透明基板表面，相邻的钙钛矿子太阳能电池之间通过导电层相互串联。本发明增加了钙钛矿吸收层的受光面积，同时也提高了电池电压，从而能够有效改善钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制作方法。

背景技术

有机-无机材料杂化的钙钛矿材料具有光吸收系数高，禁带宽度适中，光谱相应范围宽，载流子迁移长度长等特点。近年来，钙钛矿太阳能电池由于其优异的光电性质和简单的制备方法而得到越来越广泛的关注，其光电转换效率在短短的几年时间内从3.8％上升至目前的22.1％。钙钛矿太阳能电池主体结构都包括电子传输层、钙钛矿吸收层和空穴传输层，在发展过程中形成了四种结构，分别是n-i-p介孔结构、n-i-p平面结构、p-i-n平面结构和p-i-n介孔结构。

然而，由于钙钛矿吸收层不便于大面积成膜，目前报道的钙钛矿太阳能电池有效面积大多介于0.03～0.2cm²，这严重制约了钙钛矿太阳能电池的应用范围，不利于大规模工业化应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制作方法，以解决现有技术中的钙钛矿太阳能电池因钙钛矿吸收层无法大面积成膜限制其大规模工业化应用的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种钙钛矿太阳能电池，其包括：透明基板；

电池层，包括多个钙钛矿子太阳能电池，钙钛矿子太阳能电池设置于透明基板的一侧表面，各钙钛矿子太阳能电池包括沿第一方向依次层叠设置的电子传输层、钙钛矿吸收层及空穴传输层，第一方向平行于透明基板的表面，且多个钙钛矿子太阳能电池沿第一方向依次设置在透明基板表面，相邻的钙钛矿子太阳能电池之间通过导电层相互串联；第一金属电极，与沿第一方向设置在首位的钙钛矿子太阳能电池的电子传输层的外侧连接，且连接处远离钙钛矿吸收层；第二金属电极，与沿第一方向设置在末位的钙钛矿子太阳能电池的空穴传输层的外侧连接，且连接处远离钙钛矿吸收层。

进一步地，钙钛矿子太阳能电池中各层的尺寸构成光子晶体结构。

进一步地，电子传输层的垂直于透明基板的厚度为1～100μm，平行于第一方向的宽度为0.5～5μm；优选地，空穴传输层的垂直于透明基板的厚度为1～100μm，平行于第一方向的宽度为0.5～5μm；优选地，钙钛矿吸收层的垂直于透明基板的厚度为1～100μm，平行于第一方向的宽度为0.5～30μm。

进一步地，导电层的材料为金、铜、银、铝、石墨烯或碳纳米管。

进一步地，导电层的垂直于透明基板的厚度为1～100μm，平行于第一方向的宽度为0.1～1μm。

进一步地，电子传输层的材料为TiO₂、ZnO、SnO₂或ZnS；优选地，空穴传输层的材料为NiO、CuSCN、P3HT、PEDOT:PSS、PTAA或Spiro-OMeTAD；优选地，钙钛矿吸收层的材料为ABX₃，其中X为卤素阴离子，A为NH＝CHNH₃、CH₃NH₃或Cs，B为Pb或Sn，更优选钙钛矿吸收层的材料为CH₃NH₃PbI₃。

进一步地，钙钛矿太阳能电池还包括透明盖板，透明盖板设置在电池层的远离透明基板的一侧；优选地，透明基板的材料为透明玻璃，透明盖板的材料为透明聚合物。