[发明专利]一种并联连接型钙钛矿太阳能模组

说明书

本发明公开了一种并联连接型钙钛矿太阳能模组及制备方法，包括若干活性电池单元和若干双翼结构金属栅线单元，具体包括：透明基板(1)、透明导电薄膜(2)、电荷接触层(3)、吸光层(4)、电荷接触层(5)、金属电极(6)和金属栅线(6’)。本发明创造性地采用三步选择性刻蚀工艺形成双翼结构金属栅线用于并联连接型钙钛矿模组，双翼结构金属栅线的独特设计既能大幅简化并联型钙钛矿太阳能模组的加工流程和降低生产成本，又能显著减小金属栅线死区面积，提高模组的有效光捕获以转化成更多的电能。同时，本专利提及的刻蚀工艺能够与现有的太阳能模组的工业制造设备实现高度兼容，便于大规模连续化生产。

技术领域

本发明涉及太阳能电池，特别是涉及一种并联连接型钙钛矿太阳能模组。

背景技术

太阳能电池是将太阳光直接转化为电能的装置，涉及三种将光转换为电的机制：光伏打效应、光电导性和体光伏效应（或漂移电流效应）。其中，光伏效应通常需要PN结，光生电荷（电子和空穴）在p型和n型材料中被分离和传输，然后在电极处被收集以产生光电流。事实上，如果没有PN结，半导体的电导率随着光照会持续增加因为自由电子的数量在增加，这也就是光电导性。然而，由于没有光电压，单纯的光电导率变化是不能发电的。第三种机制是在没有PN结的非中心对称材料中产生电能的体光伏效应。不管发电的机制如何，光伏材料的选择及内在光电特性的理解对实现高光电转化效率至关重要。通常，带有直接带隙和高吸收系数的光伏材料适用于高光电转换。从材料工程上讲，无缺陷材料是理想的，因为它可以将非辐射复合产生的功率损耗降至最低。

有机-无机杂化铅卤钙钛矿被视为理想光伏材料之一，其认证功率转换效率达到了25.2％，远远超过现有的高效薄膜太阳能电池如CIGS或CdTe。在过去几年中，钙钛矿太阳能电池的稳定性也取得突破性进展，可以在没有封装的情况下，60℃连续光老化超过1000小时。因此，钙钛矿太阳能技术已具备商业化要求，发展大面积钙钛矿太阳能组件迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是克服现有太阳能产品中并联型模组少且缺乏大电流低电压产品的不足，提供一种并联连接型钙钛矿太阳能模组，特别适用于BIPV等大电流低电压发电场景。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种并联连接型钙钛矿太阳能模组，包括若干活性电池单元和若干双翼结构金属栅线单元，涉及透明基板（1）、透明导电薄膜（2）、电荷接触层（3）、吸光层（4）、电荷接触层（5）、金属电极（6）和金属栅线（6’）七个组成，其中电池单元包含透明导电薄膜（2）、电荷接触层（3）、吸光层（4）、电荷接触层（5）和金属电极（6）六部分，负责转化太阳能为电能，而栅线单元包含金属栅线（6’）和栅线两侧刻蚀残留的超小死区（即双翼），负责高速抽取电池单元产生的电能至外电路，活性电池单元与双翼结构金属栅线单元通过透明导电薄膜（2）连接。

所述透明基板（1）包括玻璃、塑料和云母片等刚性或柔性的透光基材。

所述吸光层（4）为MQZ₃型钙钛矿材料，所述M为Na⁺、Rb⁺、Cs⁺、Cu⁺、CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺、CH₃(CH₂)₃NH₃⁺中的至少一种，所述Q为Pb²⁺、Sn²⁺中的至少一种，所述Z为Br^-、I^-、Cl^-中的至少一种。

所述电荷接触层（3）与电荷接触层（5）的关系为若一种为n型半导体材料如TiO₂、C60、ZnO等，另一种则自动为p型半导体材料如NiOx、CuGaO₂、PTAA、P3HT等。