钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿太阳能电池及其制备方法与流程

本技术涉及太阳能电池，尤其涉及一种钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、有机-无机金属卤化物钙钛矿材料凭借优异的光电性能以及低成本的优势，适合作为太阳电池的吸光层，同时钙钛矿材料带隙可调，能与不同带隙的其他光伏材料叠加形成叠层太阳电池，取得极高的光电转换效率。

2、在器件制备的过程中，良好的吸光层质量以及与传输层之前的界面接触是实现优秀光电转换效率的保证。为了实现后续商业化的进程，狭缝涂布已被用于制备大面积、高质量的钙钛矿薄膜。狭缝涂布可以大大降低大面积制造的经济成本与时间成本。目前的研究方向大都聚焦于涂布钙钛矿油墨的流变特性上，这是为了降低传统钙钛矿前体油墨的高表面张力，以适应狭缝工艺，实现更加均匀的湿膜形成，并产生局部过饱和胶体，通过低吉布斯自由能的非均匀成核，帮助生长成致密的大晶粒。但在后续的晶硅与钙钛矿叠层研究中发现，由于基底本身绒面的影响，相较于玻璃基底在涂布过程中具有更好的溶液铺展，传统的油墨流变特性改变对于叠层方面性能的提升较小。相反的，由于叠层电池的绒面特性，这导致对于油墨粘度方面有了更高的要求，传统溶剂所制备钙钛矿吸光层相对较薄，器件本身正常工作存在一定风险。因此，需要合理的改善油墨的粘度以制备高厚度的钙钛矿吸光层，最终实现器件性能的快速突破。

3、目前研究表明可以通过更换溶剂类型来调整钙钛矿油墨的粘度，但在实际应用中，溶剂的合成相对复杂，溶剂易受温度与浓度影响，无法精准调控钙钛矿油墨的粘度，在叠层太阳能电池涂布制备中仍存在一定阻碍。

4、需要说明的是，上述内容并不必然是现有技术，也不用于限制本技术的专利保护范围。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种钙钛矿前驱体溶液、钙钛矿太阳能电池及其制备方法、光伏组件、光伏系统，以解决或缓解上面提出的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种钙钛矿前驱体溶液，包括钙钛矿材料、增粘剂和有机溶剂；

3、其中，所述增粘剂为含氟丙烯酸酯。

4、可选的，所述含氟丙烯酸酯包括2-氟丙烯酸甲酯、2-氟丙烯酸乙酯中的一种或两种。

5、可选的，所述钙钛矿材料为abx3结构；

6、其中，a为一价阳离子，包括铯、铷、甲胺基、甲脒基中的一种或几种一价阳离子的混合体；

7、b为二价阳离子，包括铅、铜、锌、镓、锡、钙中的一种或几种二价阳离子的混合体；

8、x为一价阴离子，包括碘、溴、氯、氟、硫氰根离子中的一种或几种一价阴离子的混合体。

9、可选的，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、n-甲基吡咯烷酮、乙腈中的一种或多种。

10、可选的，所述含氟丙烯酸酯与所述钙钛矿材料的质量比为(0.001-0.02):1。

11、第二方面，本技术实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠设置的第一电极、第一透明导电氧化物层、第一光吸收层、第二透明导电氧化物层、第二光吸收层、第三透明导电氧化物层、第二电极；

12、其中，所述第二吸收层包括钙钛矿吸光层；

13、所述钙钛矿吸光层的原料包括：钙钛矿材料、含氟丙烯酸酯和有机溶剂。

14、可选的，所述第一光吸收层包括依次层叠设置的p型非晶硅层、第二本征非晶硅层、n型单晶硅基体、第一本征非晶硅层、n型非晶硅层；其中，所述p型非晶硅层位于所述第一透明导电氧化物层和所述第二本征非晶硅层之间；

15、所述第二光吸收层包括依次层叠设置的空穴传输层、自组装单分子层、钙钛矿吸光层、界面钝化层、电子传输层；其中，所述空穴传输层位于所述第二透明导电氧化物层和所述自组装单分子层之间。

16、可选的，所述第一透明导电氧化物层包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、钨掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡、铈掺杂氧化铟、铝掺杂氧化锌、硼掺杂氧化锌、二氧化钛、氧化锡、纳米晶硅中的一种或多种。

17、可选的，所述第二透明导电氧化物层包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、钨掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡、铈掺杂氧化铟、铝掺杂氧化锌、硼掺杂氧化锌、二氧化钛、氧化锡、纳米晶硅中的一种或多种。

18、可选的，所述第三透明导电氧化物层包铟锡氧化物、铟锌氧化物、钨掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡、铈掺杂氧化铟、铝掺杂氧化锌、硼掺杂氧化锌、二氧化钛、氧化锡、纳米晶硅中的一种或多种。

19、可选的，所述第二电极包括au、ag、al、cu、石墨烯中的一种或多种。

20、可选的，所述第一电极包括au、ag、al、cu、石墨烯中的一种或多种。

21、可选的，所述钙钛矿吸光层的厚度为10nm-100μm，所述钙钛矿吸光层的带隙为1.66-3.0ev。

22、可选的，所述空穴传输层包括p型单晶硅、p型多晶硅、p型非晶硅、[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸、苯甲酸、4-[双(2,4-二甲氧基联苯-4-基)氨基]-联苯-4-羧酸[mc-43]、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、聚对苯二甲酸乙二醇酯、3-己基噻吩的聚合物、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、2,2',7,7'-四(二-对甲苯基氨基)螺-9,9'-二芴、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰二甲基对苯醌、2,2'-(全氟萘-2,6-二亚基)二丙二腈、4,4'-环己基二[n,n-二(4-甲基苯基)苯胺]、氧化镍、硫氰酸亚铜、偏铝酸铜、五氧化二钒、硫化镉、硒化镉中的一种或多种。

23、可选的，所述自组装单分子层包括p型单晶硅、p型多晶硅、p型非晶硅、[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸、苯甲酸、4-[双(2,4-二甲氧基联苯-4-基)氨基]-联苯-4-羧酸[mc-43]、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、聚对苯二甲酸乙二醇酯、3-己基噻吩的聚合物、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、2,2',7,7'-四(二-对甲苯基氨基)螺-9,9'-二芴、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰二甲基对苯醌、2,2'-(全氟萘-2,6-二亚基)二丙二腈、4,4'-环己基二[n,n-二(4-甲基苯基)苯胺]、氧化镍、硫氰酸亚铜、偏铝酸铜、五氧化二钒、硫化镉、硒化镉中的一种或多种。

24、可选的，所述界面钝化层包括有机胺盐、有机胺盐衍生物、路易斯酸、路易斯碱、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。

25、可选的，所述电子传输层包括n型单晶硅、n型多晶硅、n型非晶硅、tio2、sno2、zno、zro2、镓锌氧化物、铟锌氧化物、氟掺杂氧化锡、铟锡氧化物、basno3、tisnox、snznox、富勒烯、富勒烯衍生物中的一种或多种。

26、第三方面，本技术实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：

27、形成第一光吸收层；

28、在第一光吸收层的上表面形成第二透明导电氧化物层；

29、在第一光吸收层的下表面形成第一透明导电氧化物层；

30、在第二透明导电氧化物层的上表面形成包括钙钛矿吸光层的第二光吸收层；

31、在第二光吸收层的上表面形成第三透明导电氧化物层；

32、在第三透明导电氧化物层的上表面形成第二电极；

33、在第一透明导电氧化物层的下表面形成第一电极；

34、其中，所述钙钛矿吸光层通过以下操作制备得到：将钙钛矿材料、含氟丙烯酸酯和有机溶剂混合均匀，得到钙钛矿前驱体溶液，利用所述钙钛矿前驱体溶液形成所述钙钛矿吸光层。

35、第四方面，本技术实施例提供了一种光伏组件，包括：至少一个电池串，所述电池串包括至少两个上述任一项的钙钛矿太阳能电池。

36、第五方面，本技术实施例提供了一种光伏系统，包括上述的光伏组件。

37、本技术实施例采用上述技术方案可以包括如下优势：

38、本技术的钙钛矿前驱体溶液包括钙钛矿材料、增粘剂和有机溶剂；其中，增粘剂为含氟丙烯酸酯。本技术中，将含氟丙烯酸酯作为增粘剂加入到钙钛矿前驱体溶液中，提高了钙钛矿前驱体溶液的粘度，防止钙钛矿前驱体溶液过早流动或扩散，精准控制钙钛矿前驱体溶液的粘度有助于改善在涂布干燥过程中的成膜性，使得形成的钙钛矿吸光层具有良好的形状和均匀的厚度，从而形成均匀致密的钙钛矿吸光层，以便提高器件性能。