一種鈣鈦礦太陽能電池制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)涉及鈣鈦礦太陽能電池，包括導(dǎo)電基底、鈣鈦礦吸光層和對電極；導(dǎo)電基底和鈣鈦礦吸光層之間設(shè)有空穴阻擋層、電子傳輸層和絕緣層；對電極和鈣鈦礦吸光層之間設(shè)有空穴傳輸層；導(dǎo)電基底上設(shè)有若干個鈣鈦礦太陽能電池單元，若干個鈣鈦礦太陽能電池單元之間并聯(lián)成鈣鈦礦太陽能電池模塊；導(dǎo)電基底上排布有用于收集電子的柵線，柵線由導(dǎo)電柵線和總柵線組成，導(dǎo)電柵線匯總于總柵線作為鈣鈦礦太陽能電池模塊的兩個電極。本實用新型專利技術(shù)的有益效果是：本實用新型專利技術(shù)提供了一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池，與以往的串聯(lián)結(jié)構(gòu)相比能降低電池的串聯(lián)電阻，提高了電池工作電流，增加了電池有效面積。而刻蝕線可以將電池正負(fù)極隔開，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。

A perovskite solar cell

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種鈣鈦礦太陽能電池
本技術(shù)涉及太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種鈣鈦礦太陽能電池。
技術(shù)介紹
在過去10年里，鈣鈦礦太陽能電池因其十分突出的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展迅速，具體地，鈣鈦礦太陽能電池制作簡單、成本較低，可制備柔性、透明電池。同時，其還具有較為適宜的帶隙寬度，可通過改變其帶隙來控制電池的顏色，制備彩色電池。再者，其電荷擴(kuò)散長度高達(dá)微米級，電荷壽命較長。另外，其獨(dú)特的缺陷特性，使鈣鈦礦晶體材料既可呈現(xiàn)n型半導(dǎo)體的性質(zhì)，也可呈現(xiàn)p型半導(dǎo)體的性質(zhì)，因而其應(yīng)用更加多樣化。因此，鈣鈦礦太陽能電池及相關(guān)材料已成為光伏領(lǐng)域研究方向，目前獲得了超過23％的光電轉(zhuǎn)換效率，且成本低，應(yīng)用前景十分廣闊。鈣鈦礦太陽能電池主要由三部分組成：透明導(dǎo)電電極、鈣鈦礦吸光層以及對電極。在鈣鈦礦電池中，由于鈣鈦礦材料本身空穴傳輸能力有限，需要在鈣鈦礦層與電極之間插入一層空穴傳輸材料以獲得更高的能量轉(zhuǎn)換效率。普通結(jié)構(gòu)中，透明導(dǎo)電電極的導(dǎo)電基板和鈣鈦礦吸光層中間有電子傳輸層和空穴阻擋層，對電極和鈣鈦礦吸光層中有空穴傳輸層。目前鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化是面臨的一個重要問題，而鈣鈦礦太陽能電池組件使用的均是小電池通過串并聯(lián)的方式制作成大組件，由此會帶來額外的工藝工序，例如：多片電池間的導(dǎo)線引出、互相連接、擺放和最終層壓等。再者，還會引入額外的電阻，例如導(dǎo)線或接頭處的電阻等，從而導(dǎo)致電池性能降低。因此，在單基板上制作數(shù)個單元電池的串并聯(lián)成為鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化的重要途徑。相對于此，專利CN106784321A公開了一種單節(jié)鈣鈦礦太陽能電池及其鈣鈦礦太陽能電池模塊，并且專利CN106910827A公開了一種鈣鈦礦太陽能電池模塊及其制備方法。上述方法雖然提供了由單節(jié)鈣鈦礦太陽能電池串聯(lián)而成的鈣鈦礦太陽能電池模塊，但模塊內(nèi)部的串聯(lián)結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致串聯(lián)電阻較大，并且需要刻蝕線，開口率小，生產(chǎn)使用時存在弊端。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種由多個電池單元并聯(lián)而成的大面積單基板的鈣鈦礦太陽能電池。這種鈣鈦礦太陽能電池，包括導(dǎo)電基底、鈣鈦礦吸光層和對電極；導(dǎo)電基底和鈣鈦礦吸光層之間設(shè)有空穴阻擋層、電子傳輸層和絕緣層；對電極和鈣鈦礦吸光層之間設(shè)有空穴傳輸層；導(dǎo)電基底上設(shè)有若干個鈣鈦礦太陽能電池單元，若干個鈣鈦礦太陽能電池單元之間并聯(lián)成鈣鈦礦太陽能電池模塊；導(dǎo)電基底上排布有用于收集電子的柵線，柵線由導(dǎo)電柵線和總柵線組成，導(dǎo)電柵線匯總于總柵線作為鈣鈦礦太陽能電池模塊的兩個電極，兩個電極間由刻蝕線隔開；導(dǎo)電基底上設(shè)有通過激光刻蝕的刻蝕線。作為優(yōu)選：每個鈣鈦礦太陽能電池單元從下至上依次包括空穴阻擋層、電子傳輸層、絕緣層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層和對電極；絕緣層設(shè)于對電極與導(dǎo)電基底中間隔開鈣鈦礦太陽能電池單元的對電極與導(dǎo)電基底。作為優(yōu)選：鈣鈦礦太陽能電池單元之間互相隔開，導(dǎo)電柵線設(shè)于鈣鈦礦太陽能電池單元之間的間隙中，導(dǎo)電柵線匯總于鈣鈦礦太陽能電池模塊兩端的總柵線并作為鈣鈦礦太陽能電池模塊的兩個電極。作為優(yōu)選：刻蝕線位于鈣鈦礦太陽能電池模塊的兩個電極之間，隔開鈣鈦礦太陽能電池模塊的兩極，從而在導(dǎo)電基底上形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)；刻蝕線通過激光刻蝕形成，刻蝕線長度必須夠長，保證處于刻蝕線兩側(cè)的導(dǎo)電基底完全分離；刻蝕線寬度為0.01mm～1mm。作為優(yōu)選：鈣鈦礦太陽能電池單元為方形、圓形或多邊形；鈣鈦礦太陽能電池單元為方形時，鈣鈦礦太陽能電池單元在導(dǎo)電基底上排布形成長方向上N行、寬方向上M列的陣列，鈣鈦礦太陽能電池單元的寬度為5～15mm，長度大于10mm，列間距為0.1～0.5mm，行間距為0.1～1.0mm。作為優(yōu)選：柵線的材料為金屬，包括金、銀、銅或鋁中至少一種。導(dǎo)電柵線和總柵線為不同材料時導(dǎo)電性能不同。作為優(yōu)選：導(dǎo)電柵線的寬度為0.01mm～0.5mm，厚度為0.1μm～30μm，與鈣鈦礦太陽能電池單元至少間隔10μm；總柵線的寬度為0.02mm～1mm，厚度為0.1μm～30μm，與鈣鈦礦太陽能電池單元至少間隔10μm。作為優(yōu)選：空穴傳輸層為低溫碳材料，對電極為導(dǎo)電膜或?qū)щ娔z，導(dǎo)電膠為膠水或膠帶。作為優(yōu)選：空穴阻擋層為TiO2致密層，前驅(qū)體溶液包括鈦酸四異丙酯、乙酰丙酮和鹽酸，溶劑為乙醇和水。因此，空穴阻擋層可以有效地防止電池內(nèi)部電子、空穴復(fù)合。作為優(yōu)選：電子傳輸層通過絲網(wǎng)印刷納米二氧化鈦漿料而成；絕緣層通過絲網(wǎng)印刷納米二氧化鋯漿料而成。絕緣層的存在，能將鈣鈦礦太陽能電池單元自身正負(fù)極隔開，從而實現(xiàn)避免鈣鈦礦太陽能電池單元內(nèi)部短路。本技術(shù)的有益效果是：本技術(shù)提供了一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池，與以往的串聯(lián)結(jié)構(gòu)相比能降低電池的串聯(lián)電阻，提高了電池工作電流，增加了電池有效面積。而刻蝕線可以將電池正負(fù)極隔開，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。附圖說明圖1是圖3的鈣鈦礦太陽能電池A-A剖面示意圖；圖2是圖3的鈣鈦礦太陽能電池B-B剖面示意圖；圖3是本技術(shù)的鈣鈦礦太陽能電池的并聯(lián)俯視圖；圖4是在圖3相同基板上，單元縮小、數(shù)量增加的鈣鈦礦太陽能電池的俯視圖；圖5是圖4的鈣鈦礦太陽能電池的局部放大圖；圖6是對比例中串聯(lián)結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池的剖面圖。附圖標(biāo)記說明：1、導(dǎo)電基底；2、空穴阻擋層；3、電子傳輸層；4、絕緣層；5、鈣鈦礦吸光層；6、空穴傳輸層；7、對電極；8、刻蝕線；9、柵線；9a、導(dǎo)電柵線；9b、總柵線；20、鈣鈦礦太陽能電池單元；22、行間距；23、列間距；24、單元與柵線間隙。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本技術(shù)做進(jìn)一步描述。下述實施例的說明只是用于幫助理解本技術(shù)。應(yīng)當(dāng)指出，對于本
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本技術(shù)原理的前提下，還可以對本技術(shù)進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本技術(shù)權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。如圖1至圖5所示，所述的鈣鈦礦太陽能電池主要有三部分組成：導(dǎo)電基底1(即工作電極，通常包括襯底與導(dǎo)電層)、鈣鈦礦吸光層5、對電極7。導(dǎo)電基底1與鈣鈦礦吸光層5之間設(shè)有空穴阻擋層2、電子傳輸層3和絕緣層4。對電極7與鈣鈦礦吸光層5之間設(shè)有空穴傳輸層6。導(dǎo)電基底1上分布有導(dǎo)電柵線9a和總柵線9b，電子匯總于總柵線9b，總柵線9b匯聚在導(dǎo)電基底1兩端，形成模塊電極。如圖3和圖4所示，由導(dǎo)電柵線9a收集導(dǎo)電基底1的電子，統(tǒng)一引出，由總柵線9b匯總至兩端，絕緣的刻蝕線8將兩個電極分開。對電極7和導(dǎo)電基底1之間設(shè)有絕緣層4，可避免電池內(nèi)部短路。因此所有鈣鈦礦太陽能電池單元20以正極相連、負(fù)極相連的連接方式而構(gòu)成并聯(lián)。正負(fù)極可以因為電極上下相反而互換，故而不受限于本實施形態(tài)的上述方式。鈣鈦礦太陽能電池單元20的并聯(lián)個數(shù)不受限定，電池模塊的尺寸也不限定，只要滿足需求即可。鈣鈦礦太陽能電池單元20尺寸較長的邊為長，尺寸較短的邊為寬。鈣鈦礦太陽能電池單元20根據(jù)尺寸不同，在導(dǎo)電基底1上可排布形成長方向上N行、寬方向上M列的陣列本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：包括導(dǎo)電基底(1)、鈣鈦礦吸光層(5)和對電極(7)；導(dǎo)電基底(1)和鈣鈦礦吸光層(5)之間設(shè)有空穴阻擋層(2)、電子傳輸層(3)和絕緣層(4)；對電極(7)和鈣鈦礦吸光層(5)之間設(shè)有空穴傳輸層(6)；導(dǎo)電基底(1)上設(shè)有若干個鈣鈦礦太陽能電池單元(20)，若干個鈣鈦礦太陽能電池單元(20)之間并聯(lián)成鈣鈦礦太陽能電池模塊；導(dǎo)電基底(1)上排布有用于收集電子的柵線(9)，柵線(9)由導(dǎo)電柵線(9a)和總柵線(9b)組成，導(dǎo)電柵線(9a)匯總于總柵線(9b)作為鈣鈦礦太陽能電池模塊的兩個電極，兩個電極間由刻蝕線(8)隔開；導(dǎo)電基底(1)上設(shè)有刻蝕線(8)。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：包括導(dǎo)電基底(1)、鈣鈦礦吸光層(5)和對電極(7)；導(dǎo)電基底(1)和鈣鈦礦吸光層(5)之間設(shè)有空穴阻擋層(2)、電子傳輸層(3)和絕緣層(4)；對電極(7)和鈣鈦礦吸光層(5)之間設(shè)有空穴傳輸層(6)；導(dǎo)電基底(1)上設(shè)有若干個鈣鈦礦太陽能電池單元(20)，若干個鈣鈦礦太陽能電池單元(20)之間并聯(lián)成鈣鈦礦太陽能電池模塊；導(dǎo)電基底(1)上排布有用于收集電子的柵線(9)，柵線(9)由導(dǎo)電柵線(9a)和總柵線(9b)組成，導(dǎo)電柵線(9a)匯總于總柵線(9b)作為鈣鈦礦太陽能電池模塊的兩個電極，兩個電極間由刻蝕線(8)隔開；導(dǎo)電基底(1)上設(shè)有刻蝕線(8)。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：每個鈣鈦礦太陽能電池單元(20)從下至上依次包括空穴阻擋層(2)、電子傳輸層(3)、絕緣層(4)、鈣鈦礦吸光層(5)、空穴傳輸層(6)和對電極(7)；絕緣層(4)設(shè)于對電極(7)與導(dǎo)電基底(1)中間隔開鈣鈦礦太陽能電池單元(20)的對電極(7)與導(dǎo)電基底(1)。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：鈣鈦礦太陽能電池單元(20)之間互相隔開，導(dǎo)電柵線(9a)設(shè)于鈣鈦礦太陽能電池單元(20)之間的間隙中，導(dǎo)電柵線(9a)匯總于鈣鈦礦太陽能電池模塊兩端的總柵線(9b)并作為鈣鈦礦太陽能電池模塊的兩個電極。


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：刻蝕線(8)位于鈣鈦礦太陽能電池模塊的兩個電極之間，隔開鈣鈦...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡達(dá)清，鄭光磊，葛春亮，壽春暉，陳宗琦，楊松旺，鄔榮敏，丁莞爾，
申請(專利權(quán))人：浙江天地環(huán)保科技有限公司，浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所，
類型：新型
國別省市：浙江;33