【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钙钛矿光伏电池，具体涉及一种钙钛矿光伏电池及其制备方法和太阳能电池组件。
技术介绍
1、新型的钙钛矿太阳能电池具有理论效率高、产线投资低、生产流程短且成本低、应用场景灵活等多种优势，有望取代传统硅基光伏技术带来更加廉价的清洁能源。
2、钙钛矿光伏电池的产业化需要考虑金三角因素，包括效率、成本、稳定性。目前，经认证的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经超过26％。成本及稳定性仍需进一步提升以匹配产业化的技术需求。根据协鑫光电公布的gw级别量产成本构成数据，钙钛矿材料仅为3.1％，而电极的成本占比高达30.9％。目前，主流的电极为贵金属，例如价格昂贵的银浆，成本较高。此外，钙钛矿材料的软离子特性导致其在工作中极易发生离子迁移，并与其他功能层发生不希望的反应，最终引起电池的分解和失效。因此，阻碍钙钛矿的离子迁移、降低电极的成本是提升电池稳定性、降低产业化成本的关键。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有的钙钛矿光伏电池存在的容易发生离子迁移的问题，提供一种钙钛矿光伏电池及其制备方法和太阳能电池组件。本专利技术所述的钙钛矿光伏电池能够抑制钙钛矿的离子迁移，并有效提高电池的光利用率。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种钙钛矿光伏电池，该钙钛矿光伏电池包括从下到上依次层叠的导电衬底、空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层和复合电极层，其中，所述复合电极层包括金属电极层和透明导电掺杂氧化物层。
3、优选地，在所述复合电极
4、优选地，所述金属电极层与所述透明导电掺杂氧化物层的厚度之比为1：1-15。
5、优选地，所述金属电极层的厚度为5-50nm，所述透明导电掺杂氧化物层的厚度为10-400nm。
6、优选地，所述金属电极层中的金属选自铜、铝、银和金中的至少一种。
7、优选地，所述透明导电掺杂氧化物层为掺杂氧化锌和/或掺杂氧化锡。
8、优选地，所述掺杂氧化锌为掺镓氧化锌和/或掺铝氧化锌。
9、优选地，所述掺杂氧化锡为掺锑氧化锡、掺铟氧化锡、掺氟氧化锡、掺锌氧化锡和掺铝氧化锡中的至少一种。
10、优选地，所述透明导电掺杂氧化物层中掺杂元素的含量为1-15wt％。
11、优选地，所述透明导电掺杂氧化物层为掺杂氧化锌，且掺杂氧化锌层中掺杂元素的含量为0.5-10wt％。
12、优选地，所述透明导电掺杂氧化物层为掺杂氧化锡，且掺杂氧化锡层中掺杂元素的含量为2-8wt％。
13、优选地，所述电子传输层为氧化锡层。
14、优选地，所述电子传输层的厚度为30-50nm。
15、优选地，所述导电衬底为掺氟氧化锡和/或氧化铟锡。
16、优选地，所述空穴传输层为镍氧化物、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、(4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基)膦酸和4-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸中的至少一种。
17、本专利技术第二方面提供了一种钙钛矿光伏电池的制备方法，该方法包括以下步骤：
18、(1)在导电衬底上依次形成空穴传输层和钙钛矿光吸收层；
19、(2)在所述钙钛矿光吸收层的上表面上形成电子传输层；
20、(3)在所述电子传输层的上表面上形成复合电极层，所述复合电极层包括金属电极层和透明导电掺杂氧化物层。
21、优选地，在所述步骤(2)中，通过原子层沉积法在所述钙钛矿光吸收层的上表面上沉积电子传输层。
22、优选地，所述沉积过程中所用的前体为有机锡化合物，优选为四二甲氨基锡、乙酰丙酮锡和二乙酸二丁基锡中的至少一种。
23、优选地，所述沉积过程中所用的氧源为h2o、h2o2、o3和o2中的至少一种。
24、优选地，在所述步骤(3)中，先在所述电子传输层的上表面上形成金属电极层，然后在所述金属电极层上形成透明导电掺杂氧化物层。
25、优选地，通过直流磁控溅射法在所述电子传输层的上表面上沉积金属电极层。
26、优选地，所述沉积过程中所用的靶材为纯度为99.99％以上的cu金属靶。
27、优选地，通过直流磁控溅射法在所述金属电极层上沉积透明导电掺杂氧化物层。
28、优选地，所述沉积过程中所用的靶材的纯度为99％以上，且所述靶材中掺杂元素的含量为1-15wt％。
29、优选地，在所述导电衬底上形成空穴传输层之前，对所述导电衬底进行清洗和表面亲水处理。
30、优选地，在所述导电衬底上形成空穴传输层的过程包括：通过射频磁控溅射法在所述导电衬底上镀制镍氧化物、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、(4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基)膦酸和4-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸中的至少一种。
31、优选地，形成所述钙钛矿光吸收层的过程包括：将卤化铅前驱体溶液旋涂在所述空穴传输层的上表面上，退火，形成卤化铅膜层；然后将铵盐溶液旋涂在所述卤化铅膜层的表面上，退火，形成钙钛矿光吸收层。
32、优选地，所述卤化铅前驱体溶液含有碘化铅、氯化铷、n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜。
33、优选地，所述铵盐溶液含有甲脒碘、氯化甲胺和异丙醇。
34、本专利技术第三方面提供了由前文所述的方法制备的钙钛矿光伏电池。
35、本专利技术第四方面提供了一种太阳能电池组件，包括前文所述的钙钛矿光伏电池。
36、按照本专利技术的技术方案，在所述钙钛矿光伏电池中，采用金属电极层和透明导电掺杂氧化物层的复合结构作为复合电极层，透明导电掺杂氧化物层具有较高的光透过率，可明显减少光吸收损失，且致密的透明导电掺杂氧化物层可有效阻挡水、氧对电池的侵蚀，进一步提高了电池的稳定性。在较优选的实施方式中，采用氧化锡层作为电子传输层，与其他电子传输层(碳60、富勒烯衍生物)相比，可有效阻挡钙钛矿的离子迁移和扩散，从而进一步提高电池的稳定性。
37、在所述钙钛矿光伏电池的制备方法中，在优选情况下，通过原子层沉积法在钙钛矿光吸收层的上表面上沉积电子传输层，膜层比较致密，可以进一步提高电池的稳定性。
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1.一种钙钛矿光伏电池，其特征在于，该钙钛矿光伏电池包括从下到上依次层叠的导电衬底(1)、空穴传输层(2)、钙钛矿光吸收层(3)、电子传输层(4)和复合电极层(5)，其中，所述复合电极层(5)包括金属电极层和透明导电掺杂氧化物层。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，在所述复合电极层(5)中，所述透明导电掺杂氧化物层形成于所述金属电极层的上表面上，且所述金属电极层形成于所述电子传输层(4)的上表面上。
3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述金属电极层与所述透明导电掺杂氧化物层的厚度之比为1：1-15。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述金属电极层的厚度为5-50nm，所述透明导电掺杂氧化物层的厚度为10-400nm。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述金属电极层中的金属选自铜、铝、银和金中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述透明导电掺杂氧化物层为掺杂氧化锌和/或掺杂氧化锡；
7.根
8.根据权利要求1所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述电子传输层(4)为氧化锡层；
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述导电衬底(1)为掺氟氧化锡和/或氧化铟锡；
10.一种钙钛矿光伏电池的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，通过原子层沉积法在所述钙钛矿光吸收层的上表面上沉积电子传输层。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述沉积过程中所用的前体为有机锡化合物，优选为四二甲氨基锡、乙酰丙酮锡和二乙酸二丁基锡中的至少一种；
13.根据权利要求10-12中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，先在所述电子传输层的上表面上形成金属电极层，然后在所述金属电极层上形成透明导电掺杂氧化物层。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过直流磁控溅射法在所述电子传输层的上表面上沉积金属电极层；
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，通过直流磁控溅射法在所述金属电极层上沉积透明导电掺杂氧化物层；
16.根据权利要求10-15中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述导电衬底上形成空穴传输层之前，对所述导电衬底进行清洗和表面亲水处理。
17.根据权利要求10-16中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述导电衬底上形成空穴传输层的过程包括：通过射频磁控溅射法在所述导电衬底上镀制镍氧化物、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸、2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸、(4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基)膦酸和4-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸中的至少一种。
18.根据权利要求10-17中任意一项所述的方法，其特征在于，形成所述钙钛矿光吸收层的过程包括：将卤化铅前驱体溶液旋涂在所述空穴传输层的上表面上，退火，形成卤化铅膜层；然后将铵盐溶液旋涂在所述卤化铅膜层的表面上，退火，形成钙钛矿光吸收层；
19.由权利要求10-18中任意一项所述的方法制备的钙钛矿光伏电池。
20.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括权利要求1-9和19中任意一项所述的钙钛矿光伏电池。
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿光伏电池，其特征在于，该钙钛矿光伏电池包括从下到上依次层叠的导电衬底(1)、空穴传输层(2)、钙钛矿光吸收层(3)、电子传输层(4)和复合电极层(5)，其中，所述复合电极层(5)包括金属电极层和透明导电掺杂氧化物层。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，在所述复合电极层(5)中，所述透明导电掺杂氧化物层形成于所述金属电极层的上表面上，且所述金属电极层形成于所述电子传输层(4)的上表面上。
3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述金属电极层与所述透明导电掺杂氧化物层的厚度之比为1：1-15。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述金属电极层的厚度为5-50nm，所述透明导电掺杂氧化物层的厚度为10-400nm。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述金属电极层中的金属选自铜、铝、银和金中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述透明导电掺杂氧化物层为掺杂氧化锌和/或掺杂氧化锡；
7.根据权利要求1或6所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述透明导电掺杂氧化物层中掺杂元素的含量为1-15wt％；
8.根据权利要求1所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述电子传输层(4)为氧化锡层；
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述导电衬底(1)为掺氟氧化锡和/或氧化铟锡；
10.一种钙钛矿光伏电池的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，通过原子层沉积法在所述钙钛矿光吸收层的上表面上沉积电子传输层。
12.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓雅心，郑艾彬，向昱任，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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