一种钙钛矿太阳能电池的制造方法和钙钛矿太阳能电池与流程

本发明涉及太阳能电池制造。具体涉及一种钙钛矿太阳能电池的制造方法和钙钛矿太阳能电池。

背景技术：

1、太阳能具有可再生和清洁的特点，具有丰富的可用性和成本效益。利用光伏电池将太阳能转化为电能是目前使用的最有效的利用方法之一。值得注意的是，太阳能电池，特别是由多晶硅和单晶硅组成的太阳能电池，已经具备了成熟的工业技术。然而，近年来，由于钙钛矿太阳能电池的显著特性，包括高光电转换效率、可调带隙宽度、对杂质的强耐受性、最低温度系数和简单的制备程序，科学和工业领域对其的关注激增。钙钛矿/结晶硅串联太阳能电池的效率现已达到令人印象深刻的33.9％，超过了单结器件的26.8％。

2、钙钛矿层的形成对于实现更高的太阳能电池效率具有极其重要的意义，特别是当考虑用于串联太阳能电池形成的宽带隙钙钛矿时。现有技术中，其中一种对于钙钛矿层的形成为全溶液法(双溶液相互扩散法)。其中，双溶液扩散方法包括分层法，先形成无机前体膜或模板(模板指无机前体溶液铺展在待成膜基体上后，包括基体和液体膜的结构)，之后形成有机膜再混合行程钙钛矿吸收层。该方法在形成宽带隙的钙钛矿层是在控制载流子动力学方面遇到挑战，难以实现准确的带隙的钙钛矿层的制备。特别是在存在较大卤化物离子，如溴化物(br)的情况下，钙钛矿层均匀性不佳，容易出现缺陷，导致最终产品带隙偏离设计值，使得最终太阳能电池的光电转化性能不理想。因此亟需解决该方法对于宽带隙钙钛矿层的应用。

技术实现思路

1、因此，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制造方法和钙钛矿太阳能电池，以解决制备宽带隙钙钛矿层难以实现精确带隙的问题。

2、本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制造方法，所述钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层的形成，包括以下步骤：形成无机前体溶液，并进一步形成无机前体膜层；所述无机前体溶液的溶剂包括dmf和dmso的混合物；形成所述无机前体溶液的无机前体材料至少包括csx和pbx2；其中csx中的x为br或i，所述pbx2中的x为i；形成有机前体溶液，将所述有机前体溶液在所述无机前体膜层表面施加，与所述无机前体膜层混合形成混合前体溶液层；所述有机前体溶液的有机前体材料至少包括fax和max中的两种，其中fax的x为br或i，max中的x为cl；扩散退火，使所述混合前体溶液层转化为钙钛矿层。

3、可选的，所述形成无机前体溶液，并进一步形成无机前体膜层的步骤包括：将两种或以上无机前体材料混合并按相应的预设摩尔含量调制形成无机前体溶液；将所述无机前体溶液在待形成膜层的基体上铺展；铺展方式包括旋涂；对铺展的无机前体溶液进行退火，形成无机前体膜层，所述无机前体膜层为液态膜层。

4、可选的，所述无机前体溶液中，csx的摩尔含量和pbx2的摩尔含量不同。所述csx的摩尔含量为0.10mol/l～0.20mol/l；所述pbx2的摩尔含量为1.00mol/l～2.00mol/l；所述dmf和dmso的混合溶剂中，dmf与dmso的比率为dmf：dmso＝900：100～990：10。

5、可选的，所述dmf和dmso的混合溶剂中，dmf与dmso的比率为dmf：dmso＝950：50；所述csx的摩尔含量与pbx2的摩尔含量差值为0.1mol/l。

6、可选的，所述形成有机前体溶液，将所述有机前体溶液在所述无机前体膜层表面施加，与所述无机前体膜层混合形成混合前体溶液层的步骤包括：将至少一种有机前体材料按相应的预设摩尔含量调制成有机前体溶液；所述有机前体溶液的溶剂包括ipa；将所述有机前体溶液在所述无机前体膜层的表面铺展混合；铺展方式包括旋涂。

7、可选的，所述扩散退火，使所述混合前体溶液层转化为钙钛矿层的步骤中：退火温度为100℃～200℃；退火时间为10min～60min；环境湿度为20％～60％相对湿度。

8、可选的，钙钛矿太阳能电池的制造方法，还包括：提供衬底层；在所述衬底层一侧表面形成依次层叠的i型氢化非晶硅层、p型非晶硅掺杂层、第一透明电极层和第一金属电极层；在所述衬底层的另一侧表面依次形成层叠的i型氢化非晶硅层、n型非晶硅掺杂层、透明导电层、空穴传输层、钝化层、电子传输层、第二透明导电层、第二金属电极层和减反射层；所述钙钛矿层在所述空穴传输层背向所述衬底层一侧的表面形成；所述钝化层在所述钙钛矿层背向所述衬底层一侧的表面形成。

9、本发明还提供一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，使用本发明所提供的的钙钛矿太阳能电池的制造方法制造；所述钙钛矿太阳能电池包括单结钙钛矿电池器件、钙钛矿钙钛矿叠层电池或钙钛矿异质结叠层电池及其他包含钙钛矿电池部的叠层电池。

10、可选的，本发明提供的钙钛矿太阳能电池包括：衬底层；所述衬底层一侧依次层叠的i型氢化非晶硅层、p型非晶硅掺杂层、第一透明电极层和第一金属电极层；所述衬底层另一侧依次层叠的i型氢化非晶硅层、n型非晶硅掺杂层、透明导电层、空穴传输层、钝化层、电子传输层、电子传输层改性层、第二透明导电层、第二金属电极层和减反射层；所述钙钛矿层位于所述空穴传输层和所述钝化层之间。

11、可选的，所述第一透明导电层包括ito导电玻璃或fto导电玻璃；所述第二透明导电层包括ito导电玻璃或fto导电玻璃；所述钝化层的材料包括苯乙胺碘化物或乙胺碘化物；所述第一金属电极层的材料包括au、ag、cu、cu-al合金、c中的一种；所述第二金属电极层的材料包括au、ag、cu、cu-al合金、c中的一种。

12、本发明的技术方案，具有如下优点：

13、本发明提供的钙钛矿太阳能电池的制造方法，通过在dmf和dmso中组合csx和pbx2(特别是pbi2)，建立一种坚固的无机膜模板，从而形成一种结构化的基底，促进钙钛矿膜的均匀有序生长。随后利用双溶液扩散方法，结合fax和/或max等有机盐，可以控制模板的渗透，促进最终钙钛矿层的形成。本方法包括制备无机和有机成分具有特定摩尔比的单独前体溶液，从而允许在分子水平上精细控制卤化物组成。沉积工艺包括将有机前体溶液依施加到预先形成的无机前体膜层上，在退火过程中促进卤化物的受控相互扩散，以实现所需的卤化物分布。通过仔细管理单独前体溶液中不同卤化物(i和br)的特定浓度，这种方法为解决双步沉积方法中卤化物控制的复杂性提供了一种独特的解决方案，最终生产出具有所需宽带隙特性的高质量钙钛矿层。本方法增强了钙钛矿的结晶，并解决了与载体动力学相关的挑战，特别是在存在较大卤化物离子，如溴化物(br)的情况下，导致更均匀且不易出现缺陷的结构。此外，调节有机前体在钙钛矿中的比例使得能够在钙钛矿层内实现不同的光学带隙。

14、本发明提供的钙钛矿太阳能电池，使用本发明提供的钙钛矿太阳能电池的制造方法制造。通过在dmf和dmso中组合csx和pbx2(特别是pbi2)，建立一种坚固的无机膜模板，从而形成一种结构化的基底，促进钙钛矿膜的均匀有序生长。随后利用双溶液扩散方法，结合fax和/或max等有机盐，可以控制模板的渗透，促进最终钙钛矿层的形成。该方法包括制备无机和有机成分具有特定摩尔比的单独前体溶液，从而允许在分子水平上精细控制卤化物组成。沉积工艺包括将有机前体溶液依施加到预先形成的无机前体膜层上，在退火过程中促进卤化物的受控相互扩散，以实现所需的卤化物分布。通过仔细管理单独前体溶液中不同卤化物(i和br)的特定浓度，这种方法为解决双步沉积方法中卤化物控制的复杂性提供了一种独特的解决方案，最终生产出具有所需宽带隙特性的高质量钙钛矿层。该方法增强了钙钛矿的结晶，并解决了与载体动力学相关的挑战，特别是在存在较大卤化物离子，如溴化物(br)的情况下，导致更均匀且不易出现缺陷的结构。此外，调节有机前体在钙钛矿中的比例使得能够在钙钛矿层内实现不同的光学带隙。