本发明专利技术涉及一种丝网印刷钙钛矿光伏模组的制备方法，包括制备基底、丝网印刷图案化空穴阻挡层、丝网印刷图案化电子传输层、丝网印刷图案化绝缘层、丝网印刷图案化钙钛矿层、丝网印刷图案化碳电极的过程。本发明专利技术通过图案化丝网印刷，通过各个功能层薄膜的覆盖与搭接，取代了传统的P2和P3刻蚀工艺，实现了串联钙钛矿模组的制备。最大程度保护了钙钛矿各模组的各功能层，提高了模组的光电转化效率。有效解决了传统印刷方法制备过程慢、刻蚀工艺繁琐、渗透性差、结晶度低等缺点。结晶度低等缺点。结晶度低等缺点。
【技术实现步骤摘要】
一种丝网印刷钙钛矿光伏模组的制备方法
[0001]本专利技术属于光伏部件制备
，具体是一种丝网印刷钙钛矿光伏模组的制备方法。
技术介绍
[0002]钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的光伏技术，具有能量转化效率高、成本低廉、可溶液加工、自然界中原料广泛存在等一系列优势，近些年来快速发展，众多科研工作者认为以钙钛矿为代表的新型光伏技术能够取代以晶硅、CIGS为代表的传统的光伏技术，开发出一系列高效制备钙钛矿模组的方法。当前，钙钛矿光伏器件正处于从实验室向产业化转变的重要阶段，以印刷技术为代表的薄膜制备方法主导了钙钛矿光伏模组的制备过程，包括狭缝涂布法、刮涂法、喷墨打印法和丝网印刷法等，其中丝网印刷技术被认为具有工艺简单、效率高、图案化易、成本低等突出优点，是印刷制备钙钛矿太阳能电池的理想技术。传统的丝网印刷钙钛矿模组制备过程中需要一系列的刻蚀工艺，决定了钙钛矿模组的串并联结构和光电性能，包括P1刻蚀工艺、P2刻蚀工艺、P3刻蚀工艺和P4刻蚀工艺，这无疑耗费了大量的经济成本和人力时间，并且高能量的刻蚀激光会对已沉积的钙钛矿功能层造成不可逆转的损伤，严重影响器件的性能与稳定性。近些年来，图案化制备方案被认为能够有效取代光伏模组的刻蚀工艺，通过开发图案化的钙钛矿模组，有利于减少刻蚀激光的使用，降低钙钛矿模组的生产成本，提升器件性能与稳定性，实现钙钛矿光伏模组的低碳绿色制备。本专利拟通过丝网印刷工艺法控制印刷薄膜的边缘位置与图案形状，利用薄膜堆叠与电极搭接的方法制备出串联的全印刷钙钛矿光伏模组。
[0003]钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的光伏技术，具有能量转化效率高、成本低廉、可溶液加工、自然界中原料广泛存在等一系列优势，近些年来快速发展，众多科研工作者认为以钙钛矿为代表的新型光伏技术能够取代以晶硅、CIGS为代表的传统的光伏技术，开发出一系列高效制备钙钛矿组件的方法。当前，钙钛矿光伏器件正处于从实验室向产业化转变的重要阶段，以印刷技术为代表的薄膜制备方法主导了钙钛矿光伏组件的大部分制备过程，包括狭缝涂布法、刮涂法、喷墨打印法和丝网印刷法等。
[0004]众所周知，传统的大面积印刷钙钛矿组件制备过程中需要一系列的刻蚀工艺，影响着钙钛矿组件的串并联结构和光电性能，包括P1刻蚀、P2刻蚀、P3刻蚀和P4刻蚀，这无疑耗费了大量的经济成本和人力时间，并且高能量的刻蚀激光会对已沉积的钙钛矿功能层造成不可逆转的损伤，严重影响器件的性能与稳定性。近些年来，图案化制备方案被认为能够有效取代光伏组件的刻蚀工艺，通过开发图案化的钙钛矿组件，有利于减少刻蚀激光的使用，降低钙钛矿组件的生产成本，提升器件性能与稳定性，实现钙钛矿光伏组件的低碳绿色制备。
[0005]丝网印刷工艺：激光刻蚀(P1)FTO(氟掺杂氧化锡)基底并清洗，接连丝网印刷全覆盖的介孔氧化钛、介孔氧化锆和介孔碳电极，其中介孔氧化锆薄膜包裹介孔氧化钛和介孔氧化锆，分别高温烧结后冷却到室温，在基底上使用狭缝涂布/滴注工艺沉积钙钛矿活性
层，激光刻蚀(P2)基底，然后丝网印刷碳对电极，激光刻蚀(P3)后得到的光伏模组，最后对光伏模组进行激光清边(P4)并封装。
[0006]狭缝涂布工艺：激光刻蚀(P1)FTO基底并清洗，使用狭缝涂布工艺制备电子传输层、钙钛矿活性层和空穴传输层，激光刻蚀(P2)基底，其中狭缝涂布的钙钛矿活性层要对电子传输层进行全覆盖，蒸镀银电极并激光刻蚀(P3)，最后进行激光清边(P4)并封装，完成光伏模组的制备。
[0007]刮涂工艺：激光刻蚀(P1)ITO基底并清洗，使用刮涂工艺制备电子传输层、钙钛矿活性层和空穴传输层，激光刻蚀(P2)基底，其中刮涂的钙钛矿活性层要对电子传输层和ITO进行全覆盖，再利用刮涂工艺制备碳电极，激光刻蚀基底(P3)，最后进行激光清边(P4)并封装，完成光伏模组制备。
[0008]喷涂工艺：激光刻蚀(P1)FTO基底并清洗，使用喷涂工艺制备电子传输层、钙钛矿活性层和空穴传输层，其中喷涂的钙钛矿活性层要对电子传输层和ITO进行全覆盖，激光刻蚀(P2)基底，蒸镀金属电极后进行激光刻蚀(P3)，最后进行激光清边(P4)并封装，得到最终的光伏模组。
[0009]现有的图案化钙钛矿光伏模组的制备方法有以下缺点：
[0010]丝网印刷工艺分析存在的缺点。
[0011]1.当前印刷型钙钛矿光伏模组的制备均需3
‑
4道繁琐的刻蚀工序，需要耗费1
‑
2小时的刻蚀时间，增加了钙钛矿各功能层薄膜与空气环境的接触，不利于制备高性能钙钛矿模组。同时，在P2和P3的刻蚀过程中，高能激光会对模组的功能层造成损伤并蔓延至器件内部，产生较多的复合位点，不利于载流子的提取与传输。
[0012]2.在传统的图案化丝网制备丝网印刷钙钛矿光伏模组的过程中，钙钛矿材料是从碳电极顶部渗透制备的，通常钙钛矿溶液要穿过几十微米的介孔薄膜，钙钛矿的填充和结晶质量难以控制，导致光伏模组的光电转化效率低，重复性差。
技术实现思路
[0013]为了克服钙钛矿光伏模组制备中存在的光电转化效率低、重复性差的不足，本专利技术提出了一种丝网印刷钙钛矿光伏模组的制备方法。
[0014]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：
[0015]一种丝网印刷钙钛矿光伏模组的制备方法，包括如下步骤：
[0016]步骤1，制备基底
[0017]以平面导电玻璃为基础，平面导电玻璃的涂履导电涂层面为正方形，正方形边长c1，c1＝5～50cm，在涂履导电涂层面上进行激光刻蚀，激光刻蚀在激光刻蚀机上实施，将涂履导电涂层面划分为n个独立的底电极区域，激光刻蚀分为n个子区域，即刻蚀条数为n，n＝12～60，刻蚀线宽度为d1，d1＝100～200μm。
[0018]刻蚀完成后，将刻蚀的导电玻璃置入烘箱，烘干后取出。
[0019]得到基底。
[0020]步骤2，丝网印刷空穴阻挡层
[0021]采用丝网印刷空穴阻挡层，空穴阻挡层为致密氧化钛，即c
‑
TiO2。
[0022]空穴阻挡层与刻蚀线左侧边缘接触，网版目数为w2，w2＝300～400目，印刷间距a2，
a2＝1.5～2.0mm，印刷速度为v2，v2＝10～15cm/s，印刷压力为f 2
，f2＝0.10～0.15MPa。
[0023]流平处理，静置30min，至印刷后的湿润空穴阻挡层薄膜流平。
[0024]置入恒温箱，进行固化处理，固化温度为100℃，保温时间为10min。
[0025]固化处理后，置入电阻炉内进行烧结，烧结温度为500℃，烧结时间为60min，随炉冷却至室温，取出。
[0026]得到在基底上印刷的致密氧化钛，即空穴阻挡层。
[0027]步骤3，丝网印刷电子传输层
[0028]采用丝网印刷电子传输层，电子传输层为介孔氧化钛m
‑
TiO2，或者介孔氧化锡m
‑
SnO2。
[0029本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种丝网印刷钙钛矿光伏模组的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，制备基底：以平面导电玻璃为基础，平面导电玻璃的涂履导电涂层面为正方形，正方形边长为c1，c1＝5～50cm，在涂履导电涂层面上进行激光刻蚀，激光刻蚀在激光刻蚀机上实施，将涂履导电涂层面划分为n个独立的底电极区域，激光刻蚀分为n个子区域，即刻蚀条数为n，n＝12～60，刻蚀线宽度为d1，d1＝100～200μm；刻蚀完成后，将刻蚀的导电玻璃置入烘箱，烘干后取出；得到基底；步骤2，丝网印刷空穴阻挡层：采用丝网印刷空穴阻挡层，空穴阻挡层为致密氧化钛，即c
‑
TiO2；空穴阻挡层与刻蚀线左侧边缘接触，网版目数为w2，w2＝300～400目，印刷间距为a2，a2＝1.5～2.0mm，印刷速度为v2，v2＝10～15cm/s，印刷压力为f2，f2＝0.10～0.15MPa；流平处理，静置30min，至印刷后的湿润空穴阻挡层薄膜流平；置入恒温箱，进行固化处理，固化温度为100℃，保温时间为10min；固化处理后，置入电阻炉内进行烧结，烧结温度为500℃，烧结时间为60min，随炉冷却至室温，取出；得到在基底上印刷的致密氧化钛，即空穴阻挡层；步骤3，丝网印刷电子传输层：采用丝网印刷电子传输层，电子传输层为介孔氧化钛m
‑
TiO2；电子传输层与刻蚀线左侧边缘接触，网版目数为w3，w3＝300～400目，印刷间距为a3，a3＝1.5～2.0mm，印刷速度为v3，v3＝10～15cm/s，印刷压力为f3，f3＝0.10～0.20MPa；流平处理，静置30min，至印刷的湿润电子传输层薄膜流平；置入恒温箱，进行固化处理，固化温度为100℃，保温时间为10min；固化处理后，置入电阻炉内进行烧结，烧结温度为500℃，烧结时间为60min，随炉冷却至室温，取出；得到介孔的电子传输层；步骤4，丝网印刷绝缘层：丝网印刷图案化的绝缘层，绝缘层为介孔氧化锆m
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ZrO2；绝缘层跨过刻蚀线左边缘，距离为b4，b4＝100～200μm，网版目数为w4，w4＝300～400目，印刷间距为a4，a4＝1.5～2.0mm，印刷速度为v4，v4＝10～15cm/s，印刷压力为f4，f4＝0...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永华，陈畅顺，张晓媛，朱小宁，黄维，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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