一种柔性钙钛矿太阳能电池及其制作方法与流程

【】本申请属于太阳能电池，尤其涉及一种柔性钙钛矿太阳能电池及其制作方法。

背景技术

0、背景技术：

1、钙钛矿电池利用钙钛矿材料作为光敏层，将太阳光高效地转换为电能，在实验室条件下，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经突破26.2％，而据理论预测，其效率极限高达33％，随着技术的日益成熟和产业化进程的加速推进，钙钛矿电池正逐渐从实验室走向市场，国内外多家企业纷纷涉足钙钛矿电池领域，投资建设生产线，扩大产能。目前对于钙钛矿电池，钙钛矿太阳能电池的稳定性问题仍是其产业化道路上的一大挑战。这种电池对水汽极为敏感，一旦暴露于潮湿环境中，其性能往往会在短短几百小时内急剧下降。

2、因此，解决水汽对钙钛矿太阳能电池的影响，提高其稳定性，成为了当前研究的重点。与此同时，需要注意到的是，由于需要光线尽可能多地到达光电转换层，在这一要求下，封装层需要具有较高的光透过率，从而对于封装层的设计需要兼顾水汽透过率要求和透光率的要求。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本申请的目的在于提供一种具有低水汽透过率的同时还具有高透光率的封装层的钙钛矿太阳能电池，通过设计阻隔增透膜的结构，将阻隔水汽和对光进行增透的功能集成至一个封装结构中，保持钙钛矿太阳能电池性能的同时还能降低重量。

2、本申请的目的是通过以下技术方案实现：柔性钙钛矿太阳能电池，依次包括金属电极层、空穴传输层、钙钛矿功能层、电子传输层、柔性电极层、柔性基底层，所述柔性基底层相对柔性电极层的一面形成阻隔增透膜；

3、所述阻隔增透膜包括连续交替形成的有机子层及无机子层，每一层所述有机子层及所述无机子层分别独立形成对应不同波长光的增透膜子层；

4、所述阻隔增透膜的水汽透过率小于10-5g·m-2·day-1，所述阻隔增透膜的透光率大于85％。

5、在其中一个实施例中，所述阻隔增透膜中的所述有机子层使用分子层沉积方法形成，所述无机子层使用原子层沉积方法形成。

6、在其中一个实施例中，所述阻隔增透膜中的每一层所述有机子层及所述无机子层的折射率在朝向柔性基底层的方向逐渐增加。

7、在其中一个实施例中，所述阻隔增透膜中的每一层所述有机子层及所述无机子层的厚度在朝向所述柔性基底层的方向逐渐降低。

8、在其中一个实施例中，所述透明导电层的折射率大于所述柔性基底层的折射率，所述柔性基底层的折射率大于所述阻隔增透膜中任一所述有机子层或所述无机子层的折射率。

9、在其中一个实施例中，所述阻隔增透膜覆盖所述柔性钙钛矿太阳能电池的所有外表面。

10、本申请还进一步提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池的制作方法，选择柔性电极层作为初始生长用基材，在所述柔性电极层一面形成柔性基底层，在柔性电极层的另一面依次形成电子传输层、钙钛矿功能层、空穴传输层以及金属电极层，在所述柔性基底层相对柔性电极层的表面上形成阻隔增透膜；

11、形成阻隔增透膜的步骤包括连续交替形成有机子层和无机子层；

12、其中通过控制每一层所述有机子层及所述无机子层的组分以及厚度，使每一层所述有机子层及所述无机子层分别独立形成为对应不同波长光的增透膜子层。

13、在其中一个实施例中，使用分子层沉积方法形成所述有机子层，使用原子层沉积方法形成所述无机子层。

14、在其中一个实施例中，在形成了金属电极层之后，使用分子层沉积方法及原子层沉积方法在电池所有外表面同时形成所述阻隔增透膜。

15、在其中一个实施例中，还包括在所述阻隔增透膜对应所述柔性基底层的部分进一步柔性保护层，所述柔性保护层的材料与所述柔性基底层的材料相同。

16、与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：通过连续交替形成的有机子层及无机子层作为阻隔增透膜，采用有机/无机堆叠的方式实现更高水汽阻隔率，由于堆叠层中的有机子层能够“解耦”相邻无机子层的缺陷，从而使得材料能更加柔韧不容易脆裂，确保钙钛矿太阳能电池的柔性。另外，通过调控各个有机子层及无机子层的材料、厚度，分别形成对应不同波长光的增透子膜，使得阻隔增透膜的透光率提高。另外，还通过分别使用分子层沉积和原子层沉积，精确控制各层的组分及厚度，结合各个层折射率的控制，提高柔性钙钛矿太阳能电池的稳定性和光利用率。

技术特征：

1.一种柔性钙钛矿太阳能电池，其特征在于，依次包括金属电极层(600)、空穴传输层(500)、钙钛矿功能层(400)、电子传输层(300)、柔性电极层(100)、柔性基底层(200)，所述柔性基底层(200)相对柔性电极层(100)的一面形成阻隔增透膜(700)；

2.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述阻隔增透膜(700)中的所述有机子层(710)使用分子层沉积方法形成，所述无机子层(720)使用原子层沉积方法形成。

3.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述阻隔增透膜(700)中的每一层所述有机子层(710)及所述无机子层(720)的折射率在朝向所述柔性基底层(200)的方向逐渐增加。

4.根据权利要求3所述的柔性钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述阻隔增透膜(700)中的每一层所述有机子层(710)及所述无机子层(720)的厚度在朝向所述柔性基底层(200)的方向逐渐降低。

5.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述透明导电层的折射率大于所述柔性基底层(200)的折射率，所述柔性基底层(200)的折射率大于所述阻隔增透膜(700)中任一所述有机子层(710)或所述无机子层(720)的折射率。

6.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述阻隔增透膜(700)覆盖所述柔性钙钛矿太阳能电池的所有外表面。

7.一种柔性钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，选择柔性电极层(100)作为初始生长用基材，在所述柔性电极层(100)一面形成柔性基底层(200)，在柔性电极层(100)的另一面依次形成电子传输层(300)、钙钛矿功能层(400)、空穴传输层(500)以及金属电极层(600)，在所述柔性基底层(200)相对柔性电极层(100)的表面上形成阻隔增透膜(700)；

8.根据权利要求7所述的柔性钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，使用分子层沉积方法形成所述有机子层(710)，使用原子层沉积方法形成所述无机子层(720)。

9.根据权利要求8所述的柔性钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，在形成了金属电极层(600)之后，使用分子层沉积方法及原子层沉积方法在电池所有外表面同时形成所述阻隔增透膜(700)。

10.根据权利要求7所述的柔性钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，还包括在所述阻隔增透膜(700)对应所述柔性基底层(200)的部分进一步柔性保护层，所述柔性保护层的材料与所述柔性基底层(200)的材料相同。

技术总结本申请提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池及其制作方法，该柔性钙钛矿太阳能电池包括金属电极层、空穴传输层、钙钛矿功能层、电子传输层、柔性电极层和柔性基底层，其中柔性基底层上形成阻隔增透膜，该阻隔增透膜由连续交替形成的有机子层和无机子层构成，每层有机子层及无机子层分别作为对应不同波长光的增透膜子层，从而实现高透光率和低水汽透过率。通过分子层沉积和原子层沉积技术精确控制各层的组分和厚度，并在堆叠过程中利用有机子层解耦无机子层缺陷，增强了材料的柔韧性和电池稳定性，结合各个层折射率的控制，提高柔性钙钛矿太阳能电池的稳定性和光利用率。技术研发人员：陈振沣,仲树栋,赖文隽,苏庚扬受保护的技术使用者：广东省载诚新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29