[发明专利]一种含有栅线的钙钛矿电池结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含有栅线的钙钛矿电池结构，属于钙钛矿太阳能薄膜电组件领域，从下至上依次包括玻璃基板、透明导电薄膜、第一传输层和钙钛矿吸收层、第二传输层和金属电极层，玻璃基板上与透明导电薄膜接触的一面开设有凹槽，凹槽内沉积有栅线。通过在玻璃基板表面刻蚀形成凹槽，埋入金属栅线的方式，解决了常规制备栅线表面凸起导致的后续镀膜不均匀和难以刮涂的技术难题。通过将栅线埋入玻璃内部，避免了栅线的高度导致的玻璃基板不平，有利于后续的刮涂、磁控和蒸镀等工序形成均匀的膜层。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能薄膜电组件领域，涉及一种含有栅线的钙钛矿电池结构及其制备方法。

背景技术

近年来发现的钙钛矿型太阳能电池由于高转换效率、低成本、环境友善等优点正在受到越来越广泛的关注，其光电转换效率在短短几年内提升了数倍，表现出非常优异的光电性能。钙钛矿薄膜太阳能电池的膜层结构和常规的制备方法如下：在玻璃基板上制备一层透明导电薄膜，用于受光侧的电极层；然后在透明电极上制备一层载流子传输层；在载流子传输层上方制备钙钛矿层作为光吸收层；然后在其上制备另一侧的载流子传输层；最后再制备金属层作为另一侧的导电电极。

受光侧电极层通常采用透明导电氧化物薄膜材料(TCO)，从该膜层的功能需求角度要求其同时具有高的透过性和高的导电性。该膜层一方面用于收集电荷并在面内传输，因而要求该膜层具有尽量高的导电性；另一方面，受光侧的电极膜还需要具有较高的透过率以便让更多的光线进入吸收层从而激发光生载流子。但从技术层面讲，透明导电膜层的导电性和透过性互相制约，无法同时获得最大的导电性和最高的透过率。为了有效地收集载流子，可在透明导电薄膜表面制备金属栅线，以提高载流子的收集能力，同时可以最大程度降低TCO层的厚度，提高光线透过率。通常栅线的高度约10～30μm。由于栅线高度较高(远大于后续膜层厚度)，会在基板表面形成明显凸起，栅线边缘的阴影效应会导致栅线边缘和其余位置膜层不均匀，另外较高的栅线导致表面凸起不平，难以采用刮涂等方式制备钙钛矿等相关膜层。

发明内容

为了克服上述现有技术中，栅线高度较高导致基板上形成凸起，且栅线边缘的阴影效应导致栅线边缘和其余位置膜层不均匀的缺点，本发明的目的在于提供一种含有栅线的钙钛矿电池结构及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种含有栅线的钙钛矿电池结构，从下至上依次包括玻璃基板、透明导电薄膜、第一传输层和钙钛矿吸收层、第二传输层和金属电极层，玻璃基板上与透明导电薄膜接触的一面开设有凹槽，凹槽内沉积有栅线；

凹槽的深度为0.1～50μm，凹槽的宽度为1～50μm。

优选地，凹槽设有若干个；

两个相邻凹槽的中心之间的间距为100～10000μm。

优选地，透明导电薄膜的厚度为100～2000nm；第一传输层的厚度为10～50nm；钙钛矿吸收层厚度为200～800nm；第二传输层厚度为10～100nm；金属电极层的厚度为50～500nm。

优选地，栅线为Cu、Ag、Au、Al、Ni、Fe、金属合金、石墨烯和碳纳米线中的任意一种。

优选地，透明导电薄膜为ITO、FTO、AZO、IWO和石墨烯材料中的任意一种。

一种所述含有栅线的钙钛矿电池结构的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)在玻璃基板上涂覆一层保护膜；

步骤2)在涂覆有保护膜的玻璃基板上进行刻蚀，在玻璃基板上形成深度为0.1～50μm、宽度为1～50μm的凹槽；

步骤3)在含有凹槽的玻璃基板上镀制导电材料，形成导电膜，凹槽(9)内填充入导电材料，得到基片；