[发明专利]一种单节钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明提供了一种单节钙钛矿太阳能电池。该单节钙钛矿太阳能电池包括基础衬底层、透明导电基板层、钙钛矿材料层、电荷传输层、对电极，透明导电基板层中设置有导电栅极。本发明的单节钙钛矿太阳能电池通过底部导电栅极的设计，可以有效地在大面积的单基板上制作单个大面积单节钙钛矿太阳能电池，且具有较高的稳定性和光电转化效率。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

目前能源与环境问题日益严重，太阳能发电是减少环境污染、取代传统能源的一项有效安全的途径。近几年新兴的钙钛矿太阳能电池，其优点十分突出：可实现全溶液法制备，方法简单、成本低；电荷扩散长度高达微米级，电荷寿命较长等；可制备柔性、透明电池；具有大的光吸收系数、高的载流子迁移率和价带低等特征，是一种非常良好的光吸收材料。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，目前的钙钛矿太阳能电池已经获得了超过23.3％的光电转换效率，应用前景十分广阔。

传统的钙钛矿电池结构通常由三部分组成：透明导电基板、钙钛矿材料层、顶部对电极。在传统结构中，透明导电基板和钙钛矿材料层中间以及对电极和钙钛矿吸光层中有电荷传输层。这种传统的器件结构限制于透明导电基板相比金属具有较差的导电性，在把器件面积做大时，随着串联电阻的提高，器件性能明显下降。

目前太阳能电池组件实现大面积化的方法主要是通过激光和机械切割实现单节电池串、并联。这种方法一是极大的提高了设备成本和工艺成本，另外同样会引入额外的电阻，降低电池性能，其次，激光和机械会损伤切割处的截面，引起电池稳定性的下降。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有较高的光电转化效率和稳定性的大面积单节钙钛矿太阳能电池。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种单节钙钛矿太阳能电池，该单节钙钛矿电池包括基础衬底层、透明导电基板层、钙钛矿材料层、电荷传输层、对电极，透明导电基板层中设置有导电栅极。

在本发明的单节钙钛矿太阳能电池中，在导电性较差的透明导电基板层的底部设置导电性能优异的导电栅极，光生电子优先通过导电栅极并传导至电池两端的电极，可以降低电池的串联电阻，提高电池填充因子、工作电流，为制作大面积太阳能电池组件提供一个崭新的思路。

在本发明的单节钙钛矿太阳能电池中，具体地，该单节钙钛矿太阳能电池可以具有如下结构：

该单节钙钛矿太阳能电池自下而上依次是：基础衬底层、透明导电基板层、钙钛矿材料层和对电极，其中，透明导电基板层与钙钛矿材料层之间设置有电荷传输层；钙钛矿材料层和对电极之间设置有电荷传输层。

在本发明的单节钙钛矿太阳能电池中，具体地，导电栅极的覆盖面积为透明导电基板层的面积的0.05％-50％。

更具体地，导电栅极的覆盖面积可以为透明导电基板层的面积的5％。

在本发明的单节钙钛矿太阳能电池中，具体地，导电栅极的厚度不超过透明导电基板层的厚度。

进一步地，导电栅极的厚度可以为0.05μm-2μm。比如，导电栅极的厚度可以为1μm、1.2μm、1.5μm、1.8μm等。

在本发明的单节钙钛矿太阳能电池中，具体地，导电柵极的宽度为0.005mm-2mm。比如，导电栅极的宽度可以为0.01mm、0.05mm、0.07mm、0.09mm、0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.7mm、0.9mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm等。

在本发明的单节钙钛矿太阳能电池中，具体地，导电栅极的材料为金、银、铜、铝、钛、铁中的至少一种。

在本发明的单节钙钛矿太阳能电池中，具体地，该单节钙钛矿太阳能电池可以具有多根导电栅极。