[发明专利]一种柔性双面复合折叠太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种柔性双面复合折叠太阳能电池，属于太阳能和能源技术领域。所述太阳能电池为由包括钙钛矿活性电池层和铜铟镓硒活性电池层制备成的叠层可双面受光的复合电池，从受光面到背光面依次包括：高耐磨透光层Ⅰ、电荷传输层、钙钛矿活性电池层、空穴传输层Ⅰ、金属电极层、空穴传输层Ⅱ、铜铟镓硒活性电池层以及高耐磨透光层Ⅱ。本发明还提供所述柔性双面复合折叠太阳能电池的制备方法。本发明将钙钛矿活性电池层和铜铟镓硒活性电池层进行叠层设计，并联成可双面应用的高效柔性复合太阳能电池。通过本发明技术的实施，可明显提高整体的转换效率，更加适合地面电站的应用，尤其是对地面进行平整反光处理后。

技术领域

本发明属于太阳能和能源技术领域，具体为一种柔性双面复合折叠太阳能电池及其制备方法。

背景技术

在当今化石能源逐渐枯竭且污染严重大形势下，可再生能源越来越受到各个国家的重视，尤其是太阳能的应用更为明显。太阳能电池除了当前广泛应用的晶硅电池外，铜铟镓硒电池(CIGS)和钙钛矿电池都获得非常多的关注，被认为是今后太阳能电池技术发展的主要方向之一，因此得到世界范围内多数国家的重视。

铜铟镓硒薄膜太阳能电池简称CIGS电池，它是一种以P型CIGS和N型CdS的异质结为基础的薄膜太阳能电池，其与太阳能光谱非常匹配，最适合于光电能量转换，并且具有质量轻薄和柔性的特点，一致被光伏界看重，是当前太阳能技术中发展较快的一种薄膜太阳能电池。

1839年，德国化学家古斯塔夫·罗斯在俄罗斯乌拉尔山探险时发现了第一种钙钛矿-天然矿物钛酸钙(CaTiO)，从此，学术界的研究人员便把所有具有ABX结构的晶体材料统称为钙钛矿，同时对于钙钛矿的研究也开启了。2009年，日本科学家Tsutomu Miyasaka率先将钙钛矿材料用于染料敏化太阳能电池作为吸光材料，获得了3.8％的光电转化效率。自此之后，钙钛矿电池成为国内外顶尖高校实验室研究的目标。2019年8月2日，NREL发布了最新的最高确认转换效率图表，其中，由韩国化学技术研究所和麻省理工学院共同创造的钙钛矿电池的最高效率已经达到25.2％，已经比肩最高效率的晶硅电池转化率，且具有1.3～2.3eV的宽能隙。

当前，CIGS能隙约为1.0～1.2eV，其对太阳光的吸收能量极限约35％，一般商业化转化效率约18％左右。如果将具有宽能隙的钙钛矿电池与具有窄能隙的CIGS进行并联叠层堆栈，可以让两者都发挥最大功效，产生更高的光电流和更高的整体转化效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性双面复合叠层太阳能电池及其制备方法，利用钙钛矿与铜铟镓硒不同的能隙宽度进行双面叠层并联处理，最大限度的提高整体转化效率。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种柔性双面复合折叠太阳能电池，所述太阳能电池为由包括钙钛矿活性电池层和铜铟镓硒活性电池层制备成的叠层可双面受光的复合电池，从受光面到背光面依次包括：高耐磨透光层Ⅰ、电荷传输层、钙钛矿活性电池层、空穴传输层Ⅰ、金属电极层、空穴传输层Ⅱ、铜铟镓硒活性电池层以及高耐磨透光层Ⅱ。

本发明柔性双面复合折叠太阳能电池的每一层中每一层都不能缺少，顺序也不能改变。高耐磨透光层Ⅰ和高耐磨透光层Ⅱ作为最外层，防护透光耐磨层；电荷传输层用于电流收集和传输；钙钛矿活性电池层作为发电层，发生光电转换的位置；空穴传输层Ⅰ和空穴传输层Ⅱ提供空穴的场所；金属电极层作为背板和支撑层，同时负责电流的导出；铜铟镓硒活性电池层作为发电层，发生光电转换的位置。

进一步，所述高耐磨透光层Ⅰ和高耐磨透光层Ⅱ为具有耐磨性和柔性的透明材料。更进一步，所述高耐磨透光层Ⅰ和高耐磨透光层Ⅱ为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氨酯、丙烯酸酯、聚碳酸酯中的一种或多种。

进一步，所述电荷传输层为具有电子传输效果的透明导电层。更进一步，所述电荷传输层为ZnO、SnO、TiO₂中的一种或几种。