一种太阳能电池及其制备方法和太阳能组件与流程

本发明涉及太阳能电池，具体而言，涉及一种太阳能电池及其制备方法和太阳能组件。

背景技术：

1、近年来，钙钛矿材料在光伏领域的应用得到了广泛研究，由于钙钛矿具有可调带隙、直接带隙、高光吸收系数和优良的载流子输运性能等优异的光电特性，已成为各种光电应用特别是光伏领域中最有前途的吸光材料之一。通过优化对钙钛矿材料的加工和设备配置，使钙钛矿太阳能电池的功率转换效率(pce)在几年内从3.8％上升到26.7％。

2、目前钙钛矿太阳能电池制备过程中，钙钛矿薄膜的制备是一个关键环节。目前大量文献报道的处理手段都集中在添加剂工程领域，为了避免添加剂残留，挥发性添加剂被大量使用其对于电池效率有极大的提升作用。尽管其对于钙钛矿的二次结晶作用有利于晶格重整，但是挥发带来的界面缺陷密度增加也不容忽视。除了钙钛矿本身结晶性以及缺陷会影响电池效率以外，钙钛矿层(pvk)与空穴传输层(htl)以及电子传输层(etl)之间的界面情况也是影响器件效率的关键。

3、因此，目前亟需通过改善pvk-htl/etl界面缺陷情况，避免载流子传输下降而影响电池效率。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种太阳能电池及其制备方法和太阳能组件，旨在改善钙钛矿层的表面缺陷，提高电池效率。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种太阳能电池，太阳能电池包括钙钛矿层，钙钛矿层表面的孔隙率小于1％；

4、和/或，钙钛矿层表面的粗糙度小于50nm。

5、在可选的实施方式中，钙钛矿层中的钙钛矿材料选自mapbi3基或fapbi3基中的至少一种；

6、优选地，钙钛矿层的厚度为500nm-800nm；

7、优选地，钙钛矿层通过依次涂覆第一前驱体液和第二前驱体液制备而得，第一前驱体液中不含挥发性添加剂，第二前驱体液中含挥发性添加剂；

8、更优选地，第一前驱体液包括钙钛矿材料和溶剂，第二前驱体液包括所述钙钛矿材料、挥发性添加剂和溶剂；其中，挥发性添加剂选自甲脒乙酸酯、氯化甲基胺和铵盐中的至少一种。

9、在可选的实施方式中，还包括基底，在基底上依次设置有空穴传输层及钝化层，钙钛矿层设置于空穴传输层及钝化层远离空穴传输层及钝化层的一侧；

10、在钙钛矿层上依次设置有电子传输层及钝化层和电极；

11、优选地，空穴传输层及钝化层中含有空穴传输材料和空穴传输钝化材料；其中，空穴传输材料选自氧化镍和聚三芳胺中的至少一种；

12、优选地，空穴传输钝化材料包括sam-4p和苯乙胺碘化物；

13、优选地，基底为玻璃。

14、在可选的实施方式中，电子传输层及钝化层中含有电子传输钝化材料、电子传输材料和保护材料；

15、其中，电子传输钝化材料选自苯乙胺碘化物和pdadi中的至少一种；

16、电子传输材料选自pcbm和c60中的至少一种；

17、保护材料选自bcp和mgf2中的至少一种。

18、第二方面，本发明提供一种太阳能电池的制备方法，包括：在具有空穴传输层及钝化层的基底上涂覆不含挥发性添加剂的第一前驱体液，再涂覆含挥发性添加剂的第二前驱体液，形成钙钛矿层。

19、在可选的实施方式中，第一前驱体液由钙钛矿材料和溶剂混合而得，第二前驱体液由钙钛矿材料、挥发性添加剂和溶剂混合而得；

20、其中，挥发性添加剂选自甲脒乙酸酯、氯化甲基胺和铵盐中的至少一种。

21、在可选的实施方式中，钙钛矿材料选自mapbi3基或fapbi3基中的至少一种；

22、优选地，钙钛矿材料为cs0.05fa0.95pbi3，由csi、fai和pbi2制备而得，在制备第一前驱体液时控制pbi2实际用量与理论用量之比为(102-107)：100；

23、优选地，钙钛矿材料在第一前驱体液中的浓度为1-1.5mmol/ml；

24、优选地，在第二前驱体液中，钙钛矿材料的浓度为1-1.5mmol/ml，挥发性添加剂的含量为钙钛矿材料含量的为1％-5％；

25、优选地，溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种；更优选地，溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，且n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为1：(0.8-1.2)。

26、在可选的实施方式中，在涂覆第二前驱体液时加入反溶剂，涂覆完成之后进行退火；

27、优选地，采用旋涂的方式涂覆第一前驱体液和第二前驱体液，第一前驱体液的旋涂厚度为300nm-350nm，第二前驱体液的旋涂厚度为300nm-350nm；

28、优选地，反溶剂选自氯苯和乙腈中的至少一种；

29、优选地，反溶剂与第二前驱体液的体积比为(100-150)：100。

30、在可选的实施方式中，制备空穴传输层及钝化层的过程包括：将空穴传输材料涂覆于基底上，之后涂覆空穴传输钝化材料；优选地，涂覆空穴传输钝化材料的过程包括：先涂覆sam-4p并退火，再涂覆苯乙胺碘化物；

31、优选地，还包括：在钙钛矿层上制备电子传输层及钝化层，之后制备电极；制备电子传输层及钝化层的过程包括：先涂覆电子传输钝化材料并退火，再涂覆电子传输材料，之后涂覆保护材料。

32、第三方面，本发明还提供一种太阳能组件，包括上述任意实施方式中的太阳能电池或上述任意实施方式中提供的制备方法制备得到的太阳能电池。

33、本发明具有以下有益效果：本发明提供的太阳能电池中的钙钛矿层表面的孔隙率小于1％，表面的粗糙度小于50nm，孔隙率非常低且表面光滑，不存在现有技术中存在的由于组分挥发带来的表面缺陷问题，能够有效提升pvk-htl界面的载流子传输效率，有利于提高电池效率。

34、需要补充的是，本发明在钙钛矿旋涂过程中对钙钛矿层使用埋底处理，在涂覆含有挥发性添加剂的前躯体液之前，涂覆不添加挥发性添加剂的同体系前驱体液，能够有效降低由于组分挥发带来的缺陷增加问题，有效提升pvk-htl界面的载流子传输效率，有利于提高电池效率。

1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括钙钛矿层，所述钙钛矿层表面的孔隙率小于1％；

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿层中的钙钛矿材料选自mapbi3基或fapbi3基中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，还包括基底，在所述基底上依次设置有空穴传输层及钝化层，所述钙钛矿层设置于所述空穴传输层及钝化层远离所述空穴传输层及钝化层的一侧；

4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层及钝化层中含有电子传输钝化材料、电子传输材料和保护材料；

5.一种权利要求1-4中任一项所述太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：在具有空穴传输层及钝化层的基底上涂覆不含挥发性添加剂的第一前驱体液，再涂覆含挥发性添加剂的第二前驱体液，形成所述钙钛矿层。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一前驱体液由钙钛矿材料和溶剂混合而得，所述第二前驱体液由所述钙钛矿材料、挥发性添加剂和溶剂混合而得；

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿材料选自mapbi3基或fapbi3基中的至少一种；

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在涂覆所述第二前驱体液时加入反溶剂，涂覆完成之后进行退火；

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，制备所述空穴传输层及钝化层的过程包括：将空穴传输材料涂覆于基底上，之后涂覆空穴传输钝化材料；优选地，涂覆所述空穴传输钝化材料的过程包括：先涂覆sam-4p并退火，再涂覆苯乙胺碘化物；

10.一种太阳能组件，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述太阳能电池或权利要求5-9中任一项所述制备方法制备得到的太阳能电池。