一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法、太阳能电池组件与流程

    技术2025-11-02  19


    本发明涉及光伏领域,具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法、太阳能电池组件。


    背景技术:

    1、反溶剂滴加是一种十分有效并被广泛使用的制备高质量钙钛矿薄膜的方法。其主要原理是反溶剂对钙钛矿溶液中的溶剂可溶,对前驱体溶质不溶解,从而促使钙钛矿迅速析出结晶。但反溶剂滴加方法存在反溶剂滴落处理窗口狭窄、常用反溶剂(氯苯、甲苯、乙醚等)毒性大不利于环境保护及人体健康等问题,限制了一步反溶剂法制备钙钛矿电池的大规模应用。

    2、基于此,推动无反溶剂技术的发展成为大面积制备钙钛矿薄膜的迫切需求。其中2-me(2-甲氧基乙醇)是一种低沸点、高蒸气压的挥发性溶剂,基于2-me溶剂自挥发无反溶剂制备钙钛矿薄膜是一种简单高效的方法。基于2-me溶剂体系无反溶剂法制备钙钛矿薄膜的研究面临着溶剂挥发速率过快、钙钛矿晶粒过于细小等急需解决的问题。


    技术实现思路

    1、为了解决上述至少问题之一,本申请提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法和太阳能电池组件,该钙钛矿太阳能电池能改善钙钛矿晶粒的尺寸,提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

    2、第一方面,本申请提供了一种钙钛矿太阳能电池,所述钙钛矿太阳能电池包括钙钛矿层,所述钙钛矿层包括钙钛矿晶粒,所述钙钛矿晶粒包括多个大晶粒和多个小晶粒;多个所述大晶粒的粒径为0.8-2.0μm,多个所述大晶粒的数量占所述钙钛矿晶粒的总量的75-85%;多个所述小晶粒的粒径小于0.8μm,多个所述小晶粒的数量占所述钙钛矿晶粒的总量的15-25%;

    3、可选地,多个所述小晶粒的粒径大于0.4μm。

    4、可选地,多个所述大晶粒包围所述小晶粒。

    5、可选地,所述钙钛矿层的厚度为450-550nm。

    6、可选地,所述钙钛矿太阳能电池由下至上包括依次层叠的透明导电衬底、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极。

    7、可选地,所述钙钛矿太阳能电池还包括lif钝化层,所述lif钝化层位于钙钛矿层与电子传输层之间。

    8、可选地,所述lif钝化层的厚度为0.5-1.5nm。

    9、第二方面,本申请提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法,具体包括以下步骤:配制钙钛矿前驱体溶液,所述钙钛矿前驱体溶液包括二苯基亚枫,将所述钙钛矿前驱体溶液涂覆于基底上,退火,得到钙钛矿层。

    10、可选地,所述钙钛矿前驱体溶液中二苯基亚枫的浓度为8-17mg/ml。

    11、可选地,所述钙钛矿前驱体溶液还包括铅盐、铵盐和溶剂。

    12、可选地,所述钙钛矿前驱体溶液还包括碘化铅、甲脒碘、2-甲氧基乙醇、1-甲基-2-吡咯烷酮和甲基氯化铵。

    13、可选地,所述钙钛矿前驱体溶液中碘化铅与甲脒碘的质量比为(2.6-3.2):1。

    14、可选地,所述钙钛矿前驱体溶液的制备包括以下步骤:将碘化铅和甲脒碘溶解于2-甲氧基乙醇中,加入1-甲基-2-吡咯烷酮、甲基氯化铵和二苯基亚枫;

    15、所述1-甲基-2-吡咯烷酮在所述钙钛矿前驱体溶液中的体积百分比为5-15%;

    16、所述甲基氯化铵与所述碘化铅的质量比为(0.014-0.029):1。

    17、可选地,所述涂覆为旋涂,所述旋涂的转速为6000-9000rpm,所述旋涂的时间为20-40s。

    18、可选地,所述退火的温度为120-150℃,所述退火的时间为10-20min。

    19、第三方面,本申请提供了一种太阳能电池组件,所述太阳能电池组件包括本申请第一方面所述的钙钛矿太阳能电池。

    20、本申请通过控制钙钛矿晶粒的尺寸,使大晶粒的粒径主要分布于0.8-2.0μm,小晶粒的粒径主要分布于0.4-0.8μm,且大晶粒占所有钙钛矿晶粒数量的75-85%,小晶粒占所有钙钛矿晶粒数量的15-25%;这样的搭配使得钙钛矿层连续致密,表面平整无针孔,从而提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率,提升器件性能。

    21、本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。



    技术特征:

    1.一种钙钛矿太阳能电池,其特征在于,包括钙钛矿层,所述钙钛矿层包括钙钛矿晶粒,所述钙钛矿晶粒包括多个大晶粒和多个小晶粒;多个所述大晶粒的粒径为0.8-2.0μm,多个所述大晶粒的数量占所述钙钛矿晶粒的总量的75-85%;多个所述小晶粒的粒径小于0.8μm,多个所述小晶粒的数量占所述钙钛矿晶粒的总量的15-25%。

    2.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,多个所述小晶粒的粒径大于0.4μm。

    3.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,多个所述大晶粒包围所述小晶粒。

    4.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿层的厚度为450-550nm。

    5.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿太阳能电池由下至上包括依次层叠的透明导电衬底、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极。

    6.如权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿太阳能电池还包括lif钝化层,所述lif钝化层位于钙钛矿层与电子传输层之间。

    7.如权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述lif钝化层的厚度为0.5-1.5nm。

    8.一种如权利要求1-7任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:配制钙钛矿前驱体溶液,所述钙钛矿前驱体溶液包括二苯基亚枫,将所述钙钛矿前驱体溶液涂覆于基底上,退火,得到钙钛矿层。

    9.如权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述钙钛矿前驱体溶液中二苯基亚枫的浓度为8-17mg/ml。

    10.如权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述钙钛矿前驱体溶液还包括铅盐、铵盐和溶剂。

    11.如权利要求10所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述钙钛矿前驱体溶液还包括碘化铅、甲脒碘、2-甲氧基乙醇、1-甲基-2-吡咯烷酮和甲基氯化铵。

    12.如权利要求11所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述钙钛矿前驱体溶液中碘化铅与甲脒碘的质量比为(2.6-3.2):1。

    13.如权利要求11-12任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述钙钛矿前驱体溶液的制备包括以下步骤:将碘化铅和甲脒碘溶解于2-甲氧基乙醇中,加入1-甲基-2-吡咯烷酮、甲基氯化铵和二苯基亚枫;

    14.如权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述涂覆为旋涂,所述旋涂的转速为6000-9000rpm,所述旋涂的时间为20-40s。

    15.如权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述退火的温度为120-150℃,所述退火的时间为10-20min。

    16.一种太阳能电池组件,其特征在于,所述太阳能电池组件包括权利要求1-7任意一项所述的钙钛矿太阳能电池。


    技术总结
    本申请涉及钙钛矿太阳能电池领域,公开了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法、太阳能电池组件。所述钙钛矿太阳能电池包括钙钛矿层,所述钙钛矿层包括钙钛矿晶粒,所述钙钛矿晶粒包括多个大晶粒和多个小晶粒;多个所述大晶粒的粒径为0.8‑2.0μm,多个所述大晶粒的数量占所述钙钛矿晶粒的总量的75‑85%;多个所述小晶粒的粒径小于0.8μm,多个所述小晶粒的数量占所述钙钛矿晶粒的总量的15‑25%。此钙钛矿太阳能电池光电转化效率高,性能好。

    技术研发人员:岑晓艺,郑艾彬,向昱任,应徐超
    受保护的技术使用者:比亚迪股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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