本發(fa)明涉及(ji)(ji)鈣鈦礦太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)池，尤(you)其涉及(ji)(ji)鈣鈦礦太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)池組件及(ji)(ji)其制備方法。

背景技術：

1、近(jin)年(nian)來，金屬鹵(lu)(lu)化鈣(gai)鈦礦(kuang)材(cai)料廣泛受到學(xue)術界和工業界的關注，其具(ju)有高(gao)吸光(guang)(guang)系數(shu)、長載(zai)(zai)流子壽(shou)命和高(gao)光(guang)(guang)生載(zai)(zai)流子遷移率等(deng)優異的光(guang)(guang)電(dian)(dian)性質，自2009年(nian)被應用于太(tai)陽(yang)能電(dian)(dian)池(chi)技(ji)術以來，光(guang)(guang)電(dian)(dian)轉換效率隨著技(ji)術的發展(zhan)由3.8％快速攀升至26.1％，已接近(jin)單節單晶硅太(tai)陽(yang)能電(dian)(dian)池(chi)26.2％的最(zui)高(gao)記錄。金屬鹵(lu)(lu)化鈣(gai)鈦礦(kuang)材(cai)料的化學(xue)結構式為(wei)(wei)abx3，其中a為(wei)(wei)甲(jia)胺(an)(ma)、甲(jia)脒(fa)或銫(se)(cs)等(deng)有機(ji)或無機(ji)陽(yang)離子，b為(wei)(wei)鉛(qian)(pb)或錫(sn)等(deng)金屬二價陽(yang)離子，x為(wei)(wei)碘(i)、溴(br)或硫(liu)氰根(scn)等(deng)陰(yin)離子。這意(yi)味著金屬鹵(lu)(lu)化鈣(gai)鈦礦(kuang)材(cai)料的組成(cheng)成(cheng)分(fen)均為(wei)(wei)地殼中較為(wei)(wei)富集和易開采的元素，其本身可大(da)規模生產。

2、然而，現有(you)的(de)鹵(lu)(lu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)鈣(gai)鈦(tai)礦材(cai)料(liao)中固有(you)的(de)弱鍵合結構(gou)使(shi)薄膜中的(de)組分(fen)(fen)揮(hui)發，導致鹵(lu)(lu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)鈣(gai)鈦(tai)礦材(cai)料(liao)分(fen)(fen)解(jie)。鈣(gai)鈦(tai)礦膜內的(de)反(fan)應(ying)是可逆的(de)，需(xu)要避免(mian)組分(fen)(fen)逸出薄膜，有(you)機(ji)-無機(ji)鹵(lu)(lu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)鈣(gai)鈦(tai)礦材(cai)料(liao)中的(de)大(da)多數元(yuan)素(su)和組分(fen)(fen)都是大(da)的(de)和極化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)，導致軟晶格，使(shi)其容易(yi)變形，容易(yi)受(shou)到(dao)熱老化(hua)(hua)(hua)(hua)應(ying)力的(de)影響。一(yi)旦鈣(gai)鈦(tai)礦成分(fen)(fen)逃逸和/或與(yu)金屬電極反(fan)應(ying)，退化(hua)(hua)(hua)(hua)是不可逆的(de)。

3、目前，采用低維鈣鈦礦(kuang)層堆疊(die)，惰性材料層覆蓋(gai)，和致密界面(mian)層保護策(ce)略(lve)來抑(yi)(yi)制(zhi)(zhi)揮發性物(wu)質的(de)擴散，并保持鈣鈦礦(kuang)元(yuan)素的(de)初始化(hua)學計量比。然而(er)，這些方法主要抑(yi)(yi)制(zhi)(zhi)組分的(de)垂直擴散，這不(bu)足(zu)以使(shi)太陽能(neng)模塊穩(wen)定，因(yin)為劃線凹(ao)槽由于(yu)鈣鈦礦(kuang)元(yuan)素直接暴露于(yu)金屬(shu)電極和環(huan)(huan)境而(er)存在潛(qian)在的(de)橫向滲出(chu)風險，雖然常見的(de)外部(bu)封(feng)裝程序能(neng)夠阻(zu)斷與周圍環(huan)(huan)境的(de)反(fan)應，但它不(bu)能(neng)防止內部(bu)反(fan)應，例(li)如，離子遷(qian)移等(deng)。

4、因此，現(xian)有技(ji)術還有待(dai)于進一步的改進和提升。

技術實現思路

1、鑒于上述現有技術(shu)的(de)不足(zu)，本(ben)發明的(de)目的(de)在(zai)(zai)于提供鈣(gai)鈦(tai)礦太(tai)陽能電(dian)池(chi)(chi)組(zu)件及(ji)其制(zhi)(zhi)備方(fang)(fang)法，該方(fang)(fang)法使用(yong)紫(zi)外和(he)o3雙重后(hou)處(chu)理鈣(gai)鈦(tai)礦光伏(fu)組(zu)件溝(gou)道界面(mian)，在(zai)(zai)溝(gou)道界面(mian)處(chu)促進生成氧化(hua)鉛薄(bo)膜(mo)可(ke)作(zuo)為良好的(de)阻擋(dang)(dang)層(ceng)，抑制(zhi)(zhi)鈣(gai)鈦(tai)礦電(dian)池(chi)(chi)模的(de)溝(gou)道界面(mian)的(de)橫(heng)向(xiang)擴散(san)，阻擋(dang)(dang)pb+與i-向(xiang)ag擴散(san)以(yi)及(ji)ag+向(xiang)鈣(gai)鈦(tai)礦擴散(san)。所述技術(shu)方(fang)(fang)案如下：

2、第一方面，一種鈣鈦礦(kuang)太陽能電池組件(jian)的制備方法，其中，包括：

3、提(ti)供(gong)帶有溝道界(jie)面(mian)的(de)鈣鈦礦太陽能電池(chi)組件半成品；

4、采用紫外線和臭氧對所(suo)述(shu)鈣鈦礦太陽(yang)能電池組(zu)件(jian)半成(cheng)(cheng)品進行處理，在所(suo)述(shu)溝道界面處形成(cheng)(cheng)氧化鉛(qian)薄膜，得到所(suo)述(shu)鈣鈦礦太陽(yang)能電池組(zu)件(jian)。

5、以(yi)下作(zuo)(zuo)為本發(fa)明(ming)的優(you)選技(ji)術(shu)(shu)方案(an)，但不作(zuo)(zuo)為對本發(fa)明(ming)提供的技(ji)術(shu)(shu)方案(an)的限制，通過以(yi)下優(you)選的技(ji)術(shu)(shu)方案(an)，可(ke)以(yi)更好(hao)地達到和實現本發(fa)明(ming)的目(mu)的和有益效果(guo)。

6、作為優選的技(ji)術(shu)方(fang)案，所述的鈣鈦礦(kuang)太(tai)陽能(neng)電池組(zu)件的制備方(fang)法，其中(zhong)，所述帶有溝道界面的鈣鈦礦(kuang)太(tai)陽能(neng)電池組(zu)件半成(cheng)品的制備方(fang)法包括：

7、提供基底(di)電(dian)極(ji)，所述基底(di)電(dian)極(ji)的表面刻劃有第一溝道；

8、在所述第一(yi)溝道(dao)所在的表面(mian)制備功能(neng)層，所述功能(neng)層包括：空穴(xue)傳輸(shu)層、金屬鹵化(hua)鈣(gai)鈦(tai)礦層、電(dian)子(zi)傳輸(shu)層、空穴(xue)阻擋層；

9、在所述功能層的(de)側面(mian)(mian)刻劃(hua)(hua)第二溝(gou)道(dao)，在所述功能層的(de)表面(mian)(mian)制備背電極，并在所述背電極上刻劃(hua)(hua)第三溝(gou)道(dao)，得到所述帶有溝(gou)道(dao)界面(mian)(mian)的(de)鈣鈦礦太陽能電池組(zu)件(jian)半(ban)成(cheng)品。

10、作(zuo)為優選的技術方案，所述(shu)(shu)的鈣(gai)鈦礦太(tai)陽能電池(chi)組件的制備方法，其中，所述(shu)(shu)采用紫(zi)外線(xian)和(he)臭氧(yang)對所述(shu)(shu)鈣(gai)鈦礦太(tai)陽能電池(chi)組件半(ban)成品(pin)進行處(chu)理，具(ju)體包(bao)括(kuo)：

11、將(jiang)所述(shu)鈣(gai)鈦礦(kuang)太(tai)陽(yang)能電池組件半成(cheng)品置于(yu)紫外(wai)臭氧機中，在(zai)50-150sccm的(de)o3流存在(zai)下，引入惰性氣體(ti)以將(jiang)壓力保持在(zai)90-110pa，對(dui)所述(shu)鈣(gai)鈦礦(kuang)太(tai)陽(yang)能電池組件半成(cheng)品處理。

12、作為優選的(de)技術方(fang)案，所述(shu)的(de)鈣鈦礦(kuang)太陽能(neng)電池組件(jian)的(de)制備方(fang)法，其中，所述(shu)第一(yi)溝道(dao)有多條，相鄰兩條所述(shu)第一(yi)溝道(dao)之間(jian)的(de)間(jian)距為2-8mm。

13、作為優選的技術方(fang)案，所(suo)(suo)述的鈣(gai)鈦礦太陽(yang)能(neng)電(dian)池組件(jian)的制(zhi)備(bei)方(fang)法，其中，所(suo)(suo)述在所(suo)(suo)述第一溝道所(suo)(suo)在的表面(mian)制(zhi)備(bei)功(gong)能(neng)層具體包括(kuo)：

14、在所述第一溝道所在的(de)表面涂覆空穴傳(chuan)輸層(ceng)材料的(de)前驅體，得到空穴傳(chuan)輸層(ceng)；

15、在所述空(kong)穴傳輸層的表面涂覆金屬鹵(lu)(lu)化鈣鈦(tai)礦(kuang)層的前驅體，得到(dao)金屬鹵(lu)(lu)化鈣鈦(tai)礦(kuang)層；

16、在所述金屬鹵化鈣鈦礦層的(de)表面涂(tu)覆電子傳(chuan)輸層材(cai)料的(de)前(qian)驅體，得(de)到電子傳(chuan)輸層；

17、在所(suo)述電子傳(chuan)輸層(ceng)(ceng)的(de)表面涂(tu)覆(fu)空穴阻擋層(ceng)(ceng)材(cai)料的(de)前驅體，經退火處理，得到所(suo)述功能層(ceng)(ceng)。

18、作(zuo)為優選的技術(shu)方案，所述(shu)的鈣鈦礦太(tai)陽能(neng)電池(chi)組件的制(zhi)備方法，其中，所述(shu)涂覆選自旋(xuan)涂、蒸(zheng)鍍(du)、狹(xia)縫涂布、刮涂和(he)絲(si)網印(yin)刷中的一(yi)種。

19、作為優(you)選(xuan)的技術方(fang)案，所(suo)述(shu)的鈣鈦礦太陽能電池組件的制備方(fang)法，其(qi)中，所(suo)述(shu)第(di)一溝(gou)道(dao)與所(suo)述(shu)第(di)二溝(gou)道(dao)之間的距離(li)為0.02-0.08mm。

20、作為(wei)優(you)選的(de)(de)技術方案，所述的(de)(de)鈣(gai)鈦礦太陽能(neng)電池組(zu)件(jian)的(de)(de)制備(bei)方法，其中，所述第二溝道與所述第三溝道之間的(de)(de)距離為(wei)0.02-0.08mm。可以縮(suo)小鈣(gai)鈦礦太陽能(neng)電池組(zu)件(jian)中的(de)(de)死區面積，提(ti)升(sheng)鈣(gai)鈦礦太陽能(neng)電池組(zu)件(jian)的(de)(de)性能(neng)。

21、作(zuo)為優選的(de)(de)技術方案，所述的(de)(de)鈣鈦礦太陽能電(dian)池組(zu)件的(de)(de)制備方法，其中，所述退火處理(li)的(de)(de)溫度為120-150℃；所述退火處理(li)的(de)(de)時間(jian)為20-30min。

22、作為(wei)(wei)優選的(de)(de)技術方案，所述(shu)的(de)(de)鈣(gai)鈦礦太陽能電(dian)池(chi)組(zu)件的(de)(de)制備方法，其中，所述(shu)氧化鉛薄膜(mo)的(de)(de)厚度為(wei)(wei)1～10nm，優選地為(wei)(wei)2nm。

23、第二方(fang)面，一種(zhong)鈣鈦(tai)礦太陽能(neng)電池組件，其中，采用上(shang)述所述的制備方(fang)法制備得(de)到。

24、有益(yi)效果(guo)：與現有技術相(xiang)比，本(ben)發明通過使(shi)用紫外和o3雙重作(zuo)用鈍化界面(mian)(mian)，且促進生成氧化鉛(qian)(pbox)薄膜可抑制鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)電(dian)(dian)池模的(de)溝道界面(mian)(mian)的(de)橫向(xiang)(xiang)擴(kuo)(kuo)散(san)，阻擋(dang)pb+與i-向(xiang)(xiang)ag擴(kuo)(kuo)散(san)以及ag+向(xiang)(xiang)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)擴(kuo)(kuo)散(san)，不僅(jin)能(neng)增強(qiang)器件穩定性，同時通過減(jian)少電(dian)(dian)流泄漏損耗來提(ti)升(sheng)開路電(dian)(dian)壓(ya)voc和填充因(yin)子ff，從而提(ti)升(sheng)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)組(zu)件的(de)性能(neng)，解決了鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)池組(zu)件的(de)溝道界面(mian)(mian)橫向(xiang)(xiang)互相(xiang)擴(kuo)(kuo)散(san)問題。

技術特征：

1.一(yi)種鈣鈦(tai)礦太陽能電池(chi)組件(jian)的制備方法，其特(te)征在于，包括(kuo)：

2.根(gen)據權利要(yao)求1所述(shu)(shu)的鈣鈦(tai)礦太陽能(neng)電池組件(jian)的制(zhi)備方法(fa)，其特征在(zai)于，所述(shu)(shu)帶有(you)溝道界面的鈣鈦(tai)礦太陽能(neng)電池組件(jian)半(ban)成品的制(zhi)備方法(fa)包括：

3.根據權利(li)要求2所述(shu)的鈣鈦礦太陽能電(dian)池(chi)組(zu)件(jian)的制備(bei)方法，其特征在(zai)于(yu)，所述(shu)采用紫外線(xian)和臭氧(yang)對所述(shu)鈣鈦礦太陽能電(dian)池(chi)組(zu)件(jian)半成品進行處理，具(ju)體包括：

4.根據(ju)權利要求2所述(shu)的鈣鈦(tai)礦太陽能電池(chi)組件的制備方(fang)法，其特征在(zai)于(yu)，所述(shu)在(zai)所述(shu)第一溝道(dao)所在(zai)的表面(mian)制備功能層(ceng)具體包括：

5.根據權利要求4所(suo)述的鈣鈦礦太陽能電池組(zu)件的制備方法，其特征在于，所(suo)述涂(tu)覆(fu)選(xuan)自旋涂(tu)、蒸鍍、狹縫涂(tu)布、刮涂(tu)和絲網印(yin)刷中(zhong)的一種。

6.根據權利要求2所(suo)述(shu)(shu)的(de)鈣鈦礦太陽能電(dian)池組(zu)件(jian)的(de)制備方法(fa)，其特征在(zai)于，所(suo)述(shu)(shu)第一溝(gou)道與所(suo)述(shu)(shu)第二溝(gou)道之間的(de)距離為(wei)0.02-0.08mm。

7.根據權利要(yao)求(qiu)2所述的鈣鈦(tai)礦(kuang)太陽(yang)能(neng)電池組件(jian)的制備方法，其(qi)特征在于，所述第二溝道(dao)與所述第三溝道(dao)之(zhi)間的距(ju)離為0.02-0.08mm。

8.權利(li)要求(qiu)4所(suo)述(shu)(shu)的鈣(gai)鈦礦太陽能(neng)電池組件的制(zhi)備方法，其特征在于，所(suo)述(shu)(shu)退火(huo)處(chu)理(li)的溫度為120-150℃；所(suo)述(shu)(shu)退火(huo)處(chu)理(li)的時間為20-30min。

9.權利要求1所述(shu)的鈣鈦(tai)礦太陽能電池組件的制備(bei)方法(fa)，其(qi)特(te)征在于，所述(shu)氧化鉛(qian)薄膜(mo)的厚(hou)度為(wei)1～10nm。

10.一種鈣鈦(tai)礦太(tai)陽能電池組件，其特征在(zai)于，采用(yong)權利(li)要求1-9任一所述(shu)的制備(bei)方法制備(bei)得到。

技術總結
本發明涉及鈣鈦礦太陽能電池技術領域，尤其涉及鈣鈦礦太陽能電池組件及其制備方法。制備方法包括：提供帶有溝道界面的鈣鈦礦太陽能電池組件半成品；采用紫外線和臭氧對所述鈣鈦礦太陽能電池組件半成品進行處理，在所述溝道界面處形成氧化鉛薄膜，得到所述鈣鈦礦太陽能電池組件。本發明通過使用紫外和O<subgt;3</subgt;雙重作用鈍化界面，且促進生成氧化鉛(PbOx)薄膜可抑制鈣鈦礦電池模的溝道界面的橫向擴散，阻擋Pb<supgt;+</supgt;與I<supgt;?</supgt;向Ag擴散以及Ag<supgt;+</supgt;向鈣鈦礦擴散，不僅能增強器件穩定性，同時通過減少電流泄漏損耗來提升開路電壓Voc和填充因子FF，從而提升鈣鈦礦組件的性能，解決了鈣鈦礦太陽能電池組件的溝道界面橫向互相擴散問題。

技術研發人員：張杰,胡金京,楊春雷,王紫瑤,胡笑樂,楊清嵐,李文豪,陳霞,李文歡,張杰
受保護的技術使用者：中國科學院深圳先進技術研究院
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19