钙钛矿材料光伏器件以及组装方法与流程

钙钛矿材料光伏器件以及组装方法


背景技术：

1.使用光伏(pv)从太阳能或辐射产生电能可提供许多益处，包括例如电源、低排放或零排放、独立于电网的发电、耐久的物理结构(无移动零件)、稳定且可靠的系统、模块化结构、相对快速的安装、安全的制造和使用，以及良好的公众舆论和使用接受度。薄膜pv的溶液加工提供了一种经济的方法用以沉积构成pv的各个层。然而，沉积每一层所需的各种溶液加工可能与先前沉积的层不相容。因此，需要一种组装pv器件的方法来生产具有通过不相容溶液化学沉积的相邻层的pv器件。
2.本公开的特征和优点对于本领域技术人员来说将是易于清楚的。尽管本领域技术人员可以做出许多改变，但这些改变处在本发明的精神内。


技术实现要素：

3.根据一些实施方案，制造光伏器件的方法包括以下步骤：制造具有第一钙钛矿材料层的第一光伏器件部分，所述第一钙钛矿材料层具有第一面；制造具有第二钙钛矿材料层的第二光伏器件部分，所述第二钙钛矿材料层具有第二面；设置第一光伏器件部分和第二光伏器件部分使得所述第一面与所述第二面接触；以及在足以使第一钙钛矿材料融合到第二钙钛矿材料的压力下压缩第一光伏器件部分和第二光伏器件部分。
4.在特定实施方案中，该方法包括密封光伏器件。
5.在特定实施方案中，该方法包括在压缩第一光伏器件部分和第二光伏器件部分之前，沿第一光伏器件部分的周边放置玻璃料(frit)。
6.在特定实施方案中，第一光伏器件部分还包括第一衬底、沉积在第一衬底上的第一电极层、沉积在第一电极层和第一钙钛矿材料层之间的第一界面层。第二光伏器件部分还包括第二衬底、沉积在第二衬底上的第二电极层、沉积在第二电极层和第二钙钛矿材料层之间的第二界面层。
7.在特定实施方案中，第一钙钛矿材料层和第二钙钛矿材料层具有相同的化学式和组成。
8.在特定实施方案中，第一钙钛矿材料层和第二钙钛矿材料层包含甲脒铅碘盐钙钛矿材料。
9.在特定实施方案中，第一钙钛矿材料层包含具有式fapbi3的钙钛矿材料，第二钙钛矿材料层包含具有式mapbi3的钙钛矿。
10.在特定实施方案中，第一钙钛矿材料层包含具有式cspbi3的钙钛矿材料，第二钙钛矿材料层包含具有式fapbi3的钙钛矿。
11.在特定实施方案中，第一钙钛矿材料层包含具有式fasni3的钙钛矿材料，第二钙钛矿材料层包含具有式fapbi3的钙钛矿。
12.在特定实施方案中，足以将第一钙钛矿材料融合到第二钙钛矿材料的压力在1至7mpa之间。
13.在特定实施方案中，该方法包括：在压缩第一光伏器件部分和第二光伏器件部分
iodide)。
28.在特定实施方案中，第一衬底包括玻璃，第二衬底包括玻璃。
29.在特定实施方案中，第一衬底包括玻璃，第二衬底包括非玻璃的材料。
30.在特定实施方案中，第一界面层是电子传输层，第二界面层是空穴传输层。
31.在特定实施方案中，在第一衬底和第二衬底之间设置密封结构。所述密封结构与第一衬底和第二衬底融合，并且经设置使得钙钛矿材料层、第一电极层、第二电极层、第一界面层、第二界面层密封在第一衬底、第二衬底和密封结构的内部。
32.在特定实施方案中，密封结构包括玻璃。
33.本发明的优点可包括能够将薄膜pv器件与不相容溶液化学产生的相邻层组装在一起。特别地，钙钛矿层可能对基于溶液的方法中用于沉积界面层的许多溶剂敏感。本发明提供了光伏器件的组装方法，该方法使得能够将钙钛矿材料层放置在用溶液化学沉积的界面层附近，否则所述溶液化学会损坏钙钛矿材料层。此外，在薄膜pv器件的常规“自下而上”制造中，需要在装配“顶部”衬底/顶衬(superstrate)之前将密封或包封层沉积在“顶部”电极之上。本文所描述的技术提供了一种使用自下而上方法构造pv器件的两个部分然后组装这些部分的方法，使得在装配“顶部”衬底/顶衬之前不需要包封层。
附图说明
34.图1是根据本公开的一些实施方案的包括活性层的典型光伏电池的示意图。
35.图2是示出根据本公开的一些实施方案的示例pv器件的部件的程式化图。
36.图3是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的部件的程式化图。
37.图4是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的部件的程式化图。
38.图5是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的组装方法的程式化图。
39.图6是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的组装方法的程式化图。
40.图7是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的组装方法的程式化图。
41.图8是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的组装方法的程式化图。
42.图9是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的组装方法的程式化图。
43.图10是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的组装方法的程式化图。
44.图11是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的组装方法的程式化图。
45.图12是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的组装方法的程式化图。
46.图13是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的组装方法的程式化图。
47.图14是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的组装方法的程式化图。
48.图15提供了根据本公开的一些实施方案的钙钛矿材料的无机金属卤化物亚晶格的厚度的程式化图示。
49.图16是根据本公开的一些实施方案的2端子光伏电池的程式化图。
50.图17是根据本公开的一些实施方案的3端子光伏电池的程式化图。
51.图18是根据本公开的一些实施方案的4端子光伏电池的程式化图。
具体实施方式
光伏电池和其它电子器件
52.可参考图1所示的太阳能电池的图解描绘对一些pv实施方案进行描述。根据一些实施方案的示例pv结构可基本上具有衬底-阳极-ifl-活性层-ifl-阴极的形式。一些实施方案的活性层可以是光活性的，和/或其可以包括光活性材料。如本领域所知，可在电池中使用其它层和材料。此外，应注意，术语“活性层”的使用绝不意味着限制或以其它方式明确或隐含地限定任何其它层的性质—例如，在一些实施方案中，一个或两个ifl也可以是活性的，因为它们可以是半导体的。具体地，参考图1，描绘了程式化的通用pv电池1000，其示出了pv内的一些层的高度界面属性。pv 1000表示适用于若干pv器件的通用结构，例如钙钛矿材料pv实施方案。pv电池1000包括透明衬底层1010，其可以是允许太阳辐射透射穿过该层的玻璃(或类似地对太阳辐射透明的材料)。一些实施方案的透明层也可被称为顶衬或衬底(例如，如同图2的衬底层3901)，并且其可包含多种刚性或柔性材料中的任何一种或多种，例如：玻璃、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、pmma、pet、pen、kapton或石英。通常，术语衬底用于指代制造期间器件沉积于其上的材料。光活性层1040可以由以下构成：电子施主或p型材料，和/或电子受主或n型材料，和/或显示出p型和n型材料特性的双极性半导体，和/或其既不显示n型也不显示p型特性的本征半导体。在一些实施方案中，光活性层1040可以是如本文所述的钙钛矿材料。活性层或光活性层1040(如图1所描绘)夹在两个导电电极层1020和1060之间。在图1中，电极层1020可以是透明导体，例如锡掺杂的氧化铟(ito材料)或本文所述的其它材料。在其它实施方案中，第二衬底1070和第二电极1060可以是透明的。如前所述，一些实施方案的活性层不一定是光活性的，尽管在图1所示的器件中其是光活性的。电极层1060可以是铝材或其它金属，或其它导电材料，例如碳。可以使用本领域已知的其它材料。电池1010还包括界面层(ifl)1030，如图1的示例所示。ifl可有助于电荷分离。在其它实施方案中，ifl 1030可包括多层ifl，下文将对其进行更详细的讨论。还可以存在与电极1060相邻的ifl 1050。在一些实施方案中，与电极1060相邻的ifl 1050还可以包括或作为替代包括多层ifl(同样，在下文更详细地讨论)。根据一些实施方案的ifl在性质上可以是半导体的，并且可以是本征的、双极性的、p型的或n型的，或者其在性质上可以是介电的。在一些实施方案中，器件阴极侧上的ifl(例如，如图1所示的ifl 1050)可以是p型，器件阳极侧上的ifl(例如，如图1所示的ifl 1030)可以是n型。然而，在其它实施方案中，阴极侧ifl可以是n型，阳极侧ifl可以是p型。电池1010可以通过电极1060和1020以及放电单元与电引线连接，所述放电单元是诸如蓄电池、电机、电容器、电网或任何其它电负载。
53.本公开的各个实施方案在太阳能电池和其它器件的各个方面提供了改进的材料和/或设计，特别包括活性材料(包括空穴传输层和/或电子传输层)、界面层和总体器件设计。钙钛矿材料
54.钙钛矿材料可被纳入到pv或其它器件的一个或多个方面。根据一些实施方案的钙钛矿材料可以具有通式c
wmy
xz，其中：c包括一种或多种阳离子(例如胺、铵、鏻、第1族金属、第2族金属和/或其它阳离子或类阳离子化合物)；m包括一种或多种金属(示例包括be、mg、ca、sr、ba、fe、cd、co、ni、cu、ag、au、hg、sn、ge、ga、pb、in、tl、sb、bi、ti、zn、cd、hg和zr)；x包括一种或多种阴离子；并且w、y和z表示1到20的实数。在一些实施方案中，c可以包括一种或多种有机阳离子。在一些实施方案中，每个有机阳离子c可以大于每个金属m，并且每个阴离子x可以能够与阳离子c和金属m两者结合。在特定实施方案中，钙钛矿材料可以具有式
cmx3。在一些实施方案中，钙钛矿材料可以具有式c'2c
n-1mn
x
3n-1
，其中n为整数。例如，当n＝1时，钙钛矿材料可以具有式c'2mx4，当n＝2时，钙钛矿材料可以具有式c'2cm2x7，当n＝3时，钙钛矿材料可以具有式c'2c2m3x
10
，当n＝4时，钙钛矿材料可具有式c'2c3m4x
13
，以此类推。如图15所示，n值表示钙钛矿材料的无机金属卤化物亚晶格1300的厚度。
55.在某些实施方案中，c可以包括铵，即通式[nr4]

的有机阳离子，其中r基团可以是相同或不同的基团。合适的r基团包括但不限于：氢、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或其异构体；任何烷烃、烯烃或炔烃cxhy，其中x＝1-20，y＝1-42，环状、支化或直链；卤代烷，cxhyxz，x＝1-20，y＝0-42，z＝1-42，x＝f、cl、br或i；任何芳族基团(例如苯基、烷基苯基、烷氧基苯基、吡啶、萘)；环内含有至少一个氮的环状络合物(例如吡啶、吡咯、吡咯烷、哌啶、四氢喹啉)；任何含硫基团(例如亚砜、硫醇、烷基硫醚)；任何含氮基团(硝基氧、胺)；任何含磷基团(磷酸根)；任何含硼基团(例如硼酸)；任何有机酸(例如乙酸、丙酸)；及其酯或酰胺衍生物；任何氨基酸(例如甘氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、组氨酸、5-戊酸铵)，包括α、β、γ和更大的衍生物；任何含硅基团(例如硅氧烷)；和任何烷氧基或基团-ocxhy，其中x＝0-20，y＝1-42。
[0056]
在某些实施方案中，c可以包括甲脒(fa)、通式[r2ncrnr2]

的有机阳离子，其中r基团可以是相同或不同的基团。合适的r基团包括但不限于：氢、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或其异构体；任何烷烃、烯烃或炔烃cxhy，其中x＝1-20，y＝1-42，环状、支化或直链；卤代烷，cxhyxz，x＝1-20，y＝0-42，z＝1-42，x＝f、cl、br或i；任何芳族基团(例如苯基、烷基苯基、烷氧基苯基、吡啶、萘)；环内含有至少一个氮的环状络合物(例如，咪唑、苯并咪唑、嘧啶、(唑烷亚基甲基)吡咯烷(azolidinylidenemethyl)pyrrolidine)、三唑)；任何含硫基团(例如亚砜、硫醇、烷基硫醚)；任何含氮基团(硝基氧、胺)；任何含磷基团(磷酸根)；任何含硼基团(例如硼酸)；任何有机酸(乙酸、丙酸)及其酯或酰胺衍生物；任何氨基酸(例如甘氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、组氨酸、5-戊酸铵)，包括α、β、γ和更大的衍生物；任何含硅基团(例如硅氧烷)；和任何烷氧基或基团-ocxhy，其中x＝0-20，y＝1-42。
[0057]
式1示出了具有上述的通式[r2ncrnr2]

的甲脒鎓阳离子的结构。式2示出了几种甲脒鎓阳离子的示例结构，这些甲脒鎓阳离子可作为钙钛矿材料中的阳离子“c”。
[0058]
在某些实施方案中，c可以包括胍鎓、即通式[(r2n)2c＝nr2]

的有机阳离子，其中r基团可以是相同或不同的基团。合适的r基团包括但不限于：氢、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或其异构体；任何烷烃、烯烃或炔烃cxhy，其中x＝1-20，y＝1-42，环状、支化或直链；卤代
烷，cxhyxz，x＝1-20，y＝0-42，z＝1-42，x＝f、cl、br或i；任何芳族基团(例如苯基、烷基苯基、烷氧基苯基、吡啶、萘)；环内含有至少一个氮的环状络合物(例如，八氢嘧啶并[1,2-a]嘧啶、嘧啶并[1,2-a]嘧啶、六氢咪唑并[1,2-a]咪唑、六氢嘧啶-2-亚胺)；任何含硫基团(例如亚砜、硫醇、烷基硫醚)；任何含氮基团(硝基氧、胺)；任何含磷基团(磷酸根)；任何含硼基团(例如硼酸)；任何有机酸(乙酸、丙酸)及其酯或酰胺衍生物；任何氨基酸(例如甘氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、组氨酸、5-戊酸铵)，包括α、β、γ和更大的衍生物；任何含硅基团(例如硅氧烷)；和任何烷氧基或基团-ocxhy，其中x＝0-20，y＝1-42。
[0059]
式3示出具有上述通式[(r2n)2c＝nr2]

的胍鎓阳离子的结构。式4示出几种胍鎓阳离子的结构示例，这些胍鎓阳离子可以作为钙钛矿材料中的阳离子“c”。
[0060]
在某些实施方案中，c可以包括乙烯四胺阳离子，即通式[(r2n)2c＝c(nr2)2]

的有机阳离子，其中r基团可以是相同或不同的基团。合适的r基团包括但不限于：氢、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或其异构体；任何烷烃、烯烃或炔烃cxhy，其中x＝1-20，y＝1-42，环状、支化或直链；卤代烷，cxhyxz，x＝1-20，y＝0-42，z＝1-42，x＝f、cl、br或i；任何芳族基团(例如苯基、烷基苯基、烷氧基苯基、吡啶、萘)；环内含有至少一个氮的环状络合物(例如，2-六氢嘧啶-2-亚基六氢嘧啶、八氢吡嗪并[2,3-b]吡嗪、吡嗪并[2,3-b]吡嗪、喹喔啉并[2,3-b]喹喔啉)；任何含硫基团(例如亚砜、硫醇、烷基硫醚)；任何含氮基团(硝基氧、胺)；任何含磷基团(磷酸根)；任何含硼基团(例如硼酸)；任何有机酸(乙酸、丙酸)及其酯或酰胺衍生物；任何氨基酸(例如甘氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、组氨酸、5-戊酸铵)，包括α、β、γ和更大的衍生物；任何含硅基团(例如硅氧烷)；和任何烷氧基或基团-ocxhy，其中x＝0-20，y＝1-42。
[0061]
式5示出了具有上述通式[(r2n)2c＝c(nr2)2]

的乙烯四胺阳离子的结构。式6示出几种乙烯四胺离子的结构示例，这些离子可作为钙钛矿材料中的阳离子“c”。。
[0062]
在某些实施方案中，c可以包括咪唑鎓阳离子，即通式[crnrcrnrcr]

的芳族环状
有机阳离子，其中r基团可以是相同或不同的基团。合适的r基团可以包括但不限于：氢、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或其异构体；任何烷烃、烯烃或炔烃cxhy，其中x＝1-20，y＝1-42，环状、支化或直链；卤代烷，cxhyxz，x＝1-20，y＝0-42，z＝1-42，x＝f、cl、br或i；任何芳族基团(例如苯基、烷基苯基、烷氧基苯基、吡啶、萘)；环内含有至少一个氮的环状络合物(例如，2-六氢嘧啶-2-亚基六氢嘧啶、八氢吡嗪并[2,3-b]吡嗪、吡嗪并[2,3-b]吡嗪、喹喔啉并[2,3-b]喹喔啉)；任何含硫基团(例如亚砜、硫醇、烷基硫醚)；任何含氮基团(硝基氧、胺)；任何含磷基团(磷酸根)；任何含硼基团(例如硼酸)；任何有机酸(乙酸、丙酸)及其酯或酰胺衍生物；任何氨基酸(例如甘氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、组氨酸、5-戊酸铵)，包括α、β、γ和更大的衍生物；任何含硅基团(例如硅氧烷)；和任何烷氧基或基团-ocxhy，其中x＝0-20，y＝1-42。
[0063]
在一些实施方案中，x可以包括一种或多种卤离子。在某些实施方案中，x可以替代地或另外地包括第16族阴离子。在某些实施方案中，第16族阴离子可以是氧化物、硫化物、硒化物或碲化物。在某些实施方案中，x可以替代地或另外地包括一种或多种拟卤离子(例如氰化物、氰酸盐、异氰酸盐、雷酸盐、硫氰酸盐、异硫氰酸盐、叠氮化物、三氟甲磺酸盐、四氟硼酸盐、六氟磷酸盐、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸盐(“barf”)、四羰基钴酸盐、氨基甲酰基二氰基甲烷化物、二氰基亚硝基甲烷化物、二氰胺和三氰基甲烷化物)。
[0064]
在一个实施方案中，钙钛矿材料可以包含经验式cmx3，其中：c包括一种或多种上述阳离子、第1族金属、第2族金属和/或其它阳离子或类阳离子化合物；m包括一种或多种金属(示例包括be、mg、ca、sr、ba、fe、cd、co、ni、cu、ag、au、hg、sn、ge、ga、pb、in、tl、sb、bi、ti、zn、cd、hg和zr)；且x包括一种或多种上述阴离子。
[0065]
在另一实施方案中，钙钛矿材料可以包括经验式c'm2x6，其中：c'包括具有2 电荷的阳离子，包括一种或多种上述阳离子、丁烷二铵、第1族金属、第2族金属和/或其它阳离子或类阳离子化合物；m包括一种或多种金属(示例包括be、mg、ca、sr、ba、fe、cd、co、ni、cu、ag、au、hg、sn、ge、ga、pb、in、tl、sb、bi、ti、zn、cd、hg和zr)；且x包括一种或多种上述阴离子。
[0066]
在另一实施方案中，钙钛矿材料可以包括经验式c'mx4，其中：c'包括具有2 电荷的阳离子，包括一种或多种上述阳离子、丁烷二铵、第1族金属、第2族金属和/或其它阳离子或类阳离子化合物；m包括一种或多种金属(示例包括be、mg、ca、sr、ba、fe、cd、co、ni、cu、ag、au、hg、sn、ge、ga、pb、in、tl、sb、bi、ti、zn、cd、hg和zr)；且x包括一种或多种上述阴离子。在该实施方案中，钙钛矿材料可以具有2d结构。
[0067]
在一个实施方案中，钙钛矿材料可包含经验式c3m2x9，其中：c包括一种或多种上述阳离子、第1族金属、第2族金属和/或其它阳离子或类阳离子化合物；m包括一种或多种金属(示例包括be、mg、ca、sr、ba、fe、cd、co、ni、cu、ag、au、hg、sn、ge、ga、pb、in、tl、sb、bi、ti、zn、cd、hg和zr)；且x包括一种或多种上述阴离子。
[0068]
在一个实施方案中，钙钛矿材料可包含经验式cm2x7，其中：c包括一种或多种上述阳离子、第1族金属、第2族金属和/或其它阳离子或类阳离子化合物；m包括一种或多种金属(示例包括be、mg、ca、sr、ba、fe、cd、co、ni、cu、ag、au、hg、sn、ge、ga、pb、in、tl、sb、bi、ti、zn、cd、hg和zr)；且x包括一种或多种上述阴离子。
[0069]
在一个实施方案中，钙钛矿材料可包含经验式c2mx4，其中：c包括一种或多种上述阳离子、第1族金属、第2族金属和/或其它阳离子或类阳离子化合物；m包括一种或多种金属(示例包括be、mg、ca、sr、ba、fe、cd、co、ni、cu、ag、au、hg、sn、ge、ga、pb、in、tl、sb、bi、ti、zn、cd、hg和zr)；且x包括一种或多种上述阴离子。
[0070]
钙钛矿材料还可以包含混合离子配方，其中c、m或x包括两种或更多种物质，例如cs
0.1
fa
0.9
pb(i
0.9
cl
0.1
)3；rb
0.1
fa
0.9
pb(i
0.9
cl
0.1
)3cs
0.1
fa
0.9
pbi3；fapb
0.5
sn
0.5
i3；fa
0.83
cs
0.17
pb(i
0.6
br
0.4
)3；fa
0.83
cs
0.12
rb
0.05
pb(i
0.6
br
0.4
)3和fa
0.85
ma
0.15
pb(i
0.85
br
0.15
)3。界面层
[0071]
在一些实施方案中，本公开提供了pv内的一个或多个界面层的有利材料和设计，包括薄涂层ifl。根据本文讨论的各种实施方案，薄涂层ifl可用于pv的一个或多个ifl中。
[0072]
根据各种实施方案，器件可以任选地包括在任何两个其它层和/或材料之间的界面层，然而器件不需要包含任何界面层。例如，钙钛矿材料器件可以包含零个、一个、两个、三个、四个、五个或更多个界面层(例如图2的示例器件，其包含五个界面层3903、3905、3907、3909和3911)。界面层可以包括用于增强两个层或材料之间的电荷传输和/或收集的任何合适的材料；一旦电荷从与界面层相邻的材料之一传输离开，它还可有助于防止或降低电荷复合的可能性。界面层还可以在物理和电学上使其衬底均质化，从而在衬底粗糙度、介电常数、附着力、缺陷的产生或猝灭(例如，电荷陷阱、表面状态)方面产生变化。合适的界面材料可以包括下列中的任何一种或多种：ag；al；au；b；bi；ca；cd；ce；co；cu；fe；ga；ge；h；in；mg；mn；mo；nb；ni；pt；sb；sc；si；sn；ta；ti；v；w；y；zn；zr；任何上述金属的碳化物(例如，sic、fe3c、wc、vc、moc、nbc)；任何上述金属的硅化物(例如，mg2si、srsi2、sn2si)；任何上述金属的氧化物(例如，氧化铝、氧化硅、氧化钛、sno2、zno、nio、zro2、hfo2)，包括透明导电氧化物(“tco”)，例如氧化铟锡、铝掺杂的氧化锌(azo)、氧化镉(cdo)和氟掺杂的氧化锡(fto)；任何上述金属的硫化物(例如，cds、mos2、sns2)；任何上述金属的氮化物(例如，gan、mg3n2、tin、bn、si3n4)；任何上述金属的硒化物(例如，cdse、fes2、znse)；任何上述金属的碲化物(例如，cdte、tite2、znte)；任何上述金属的磷化物(例如，inp、gap、gainp)；任何上述金属的砷化物(例如coas3、gaas、ingaas、nias)；任何上述金属的锑化物(例如，alsb、gasb、insb)；任何上述金属的卤化物(例如，cucl、cui、bii3)；任何上述金属的拟卤化物(例如，cuscn、aucn、fe(scn)2)；任何上述金属的碳酸盐(例如，caco3、ce2(co3)3)；官能化或非官能化的烷基甲硅烷基；石墨；石墨烯；富勒烯；碳纳米管；本文其它地方讨论的任何介孔材料和/或界面材料；及其组合(在一些实施方案中，包括双层、三层或多层的组合材料)。在一些实施方案中，界面层可以包括钙钛矿材料。此外，界面层可以包括本文提到的任何界面材料
的掺杂实施方案(例如，y掺杂的zno、n掺杂的单壁碳纳米管)。界面层还可以包含具有三种上述材料的化合物(例如cutio3、zn2sno4)或具有四种上述材料的化合物(例如conizno)。上面列出的材料可以按平面、介孔或其它纳米结构形式(例如杆、球、花、角锥体)或气凝胶结构存在。
[0073]
首先，如前所述，一个或多个ifl(例如，图1中所示的ifl 2626和2627中的一个或两个)可以包含本公开的光活性有机化合物作为自组装单层(sam)或作为薄膜。当本公开的光活性有机化合物被用作sam时，它可以包含结合基团，通过该结合基团它可以共价或以其它方式结合到阳极和阴极之一或两者的表面。一些实施方案的结合基团可以包括下列中的任何一种或多种：cooh、six3(其中x可以是适合于形成三元硅化合物的任何结构部分(moiety)，例如si(or)3和sicl3)、so3、po4h、oh、ch2x(其中x可包括第17族卤离子)和o。结合基团可共价地或以其它方式结合到吸电子结构部分、电子施主结构部分和/或核心结构部分。结合基团可以按一定方式连接到电极表面，从而形成单分子(或在一些实施方案中为多个分子)厚度的定向有序层(例如，其中多个光活性有机化合物结合到阳极和/或阴极)。如上所述，sam可通过共价相互作用进行连接，但在一些实施方案中，它可以通过离子、氢键和/或分散力(即，范德华力)相互作用进行连接。此外，在某些实施方案中，在曝光时，sam可进入两性离子激发态，从而产生高度极化的ifl，其可将电荷载流子从活性层引导至电极(例如，阳极或阴极)中。在一些实施方案中，这种增强的电荷载流子注入可以通过使活性层的横截面电子极化并因此增加朝向它们各自电极(例如，空穴到阳极；电子到阴极)的电荷载流子漂移速度来实现。一些实施方案的用于阳极应用的分子可以包含可调节化合物，其包括与核心结构部分结合的初级电子施主结构部分，所述核心结构部分进而与吸电子结构部分结合，所述吸电子结构部分进而与结合基团结合。在根据一些实施方案的阴极应用中，ifl分子可以包含可调节化合物，该化合物包含与核心结构部分结合的缺电子结构部分，所述核心结构部分进而与电子施主结构部分结合，所述电子施主结构部分进而与结合基团结合。当根据这些实施方案将光活性有机化合物用作ifl时，它可以保持光活性特性，然而在一些实施方案中它不需要是光活性的。
[0074]
金属氧化物可以用于一些实施方案的薄膜ifl中，并且可以包括半导体金属氧化物，例如nio、sno2、wo3、v2o5或moo3。可以通过以下方式形成其中第二(例如，n型)活性材料包括涂覆有薄涂层ifl的tio2的实施方案，所述薄涂层ifl包含al2o3：例如使用诸如al(no3)3·
xh2o的前体材料或者适合将al2o3沉积到tio2上的任何其它材料，然后进行热退火和染料涂覆。在作为替代使用moo3涂层的示例性实施方案中，可以用诸如na2mo4·
2h2o的前体材料形成该涂层；而根据一些实施方案的v2o5涂层可以用诸如navo3的前体材料形成；根据一些实施方案的wo3涂层可以用诸如nawo4·
h2o的前体材料形成。前体材料(例如，al(no3)3·
xh2o)的浓度可影响沉积在tio2或其它活性材料上的最终膜厚度(此处为al2o3)。因此，改变前体材料的浓度可以是一种可控制最终膜厚度的方法。例如，前体材料浓度越高，可能导致膜厚度越大。在包含金属氧化物涂层的pv器件中，较大的膜厚度不一定会导致较大的pce。因此，一些实施方案的方法可以包括使用浓度在约0.5至10.0mm范围内的前体材料涂覆tio2(或其它介孔)层；其它实施方案可包括用浓度在约2.0至6.0mm范围内的前体材料涂覆所述层；或者，在其它实施方案中，约2.5至5.5mm。
[0075]
此外，尽管本文中称作al2o3和/或氧化铝，但应注意的是在形成氧化铝时可使用不
同比例的铝和氧。因此，虽然关于al2o3描述了本文讨论的一些实施方案，但这种描述并不意图限定铝与氧的所需比率。相反，实施方案可以包括任何一种或多种氧化铝化合物，每种具有根据al
x
oy的氧化铝比率，其中x可以是约1至100之间的任何值，整数或非整数。在一些实施方案中，x可以在约1和3之间(并且同样不必是整数)。同样，y可以是0.1和100之间的任何值，整数或非整数。在一些实施方案中，y可以在2和4之间(并且同样不必是整数)。此外，在各种实施方案中可以存在al
x
oy的各种晶形，例如氧化铝的α、γ和/或非晶态形式。
[0076]
同样，虽然在本文中称作nio、moo3、wo3和v2o5，但是这些化合物可以替代地或另外地分别表示为ni
x
oy、mo
x
oy、w
x
oy和v
x
oy。关于mo
x
oy和w
x
oy中的每一个，x可以是约0.5和100之间的任何值，整数或非整数；在一些实施方案中，其可以在约0.5和1.5之间。同样，y可以是约1和100之间的任何值，整数或非整数。在一些实施方案中，y可以是约1和4之间的任何值。关于v
x
oy，x可以是约0.5和100之间任何值，整数或非整数；在一些实施方案中，其可以在约0.5和1.5之间。同样，y可以是约1和100之间的任何值，整数或非整数；在某些实施方案中，其可以是约1和10之间的整数或非整数值。在一些实施方案中，x和y的值可以处于非化学计量比。
[0077]
在一些实施方案中，ifl可包含钛酸盐。根据一些实施方案的钛酸盐可以具有通式m'tio3，其中m'包括任何2 阳离子。在一些实施方案中，m'可包括be、mg、ca、sr、ba、ni、zn、cd、hg、cu、pd、pt、sn或pb的阳离子形式。在一些实施方案中，ifl可包含单一种类的钛酸盐，而在其它实施方案中，ifl可包含两种或更多种不同种类的钛酸盐。在一个实施方案中，钛酸盐具有式srtio3。在另一实施方案中，钛酸盐可以具有式batio3。在又一实施方案中，钛酸盐可以具有式catio3。
[0078]
作为解释，并且并且在不暗示任何限制的情况下，钛酸盐具有钙钛矿晶体结构，并且强烈地引发(seed)钙钛矿材料(例如，甲铵铅碘盐(mapbi3)和甲脒铅碘盐(fapbi3))的生长转化过程。钛酸盐通常还满足其它ifl要求，例如铁电行为、足够的电荷载流子迁移率、光学透明度、匹配的能级和高的介电常数。
[0079]
在其它实施方案中，ifl可包含锆酸盐。根据一些实施方案的锆酸盐可具有通式m'zro3，其中m'包括任何2 阳离子。在一些实施方案中，m'可包括be、mg、ca、sr、ba、ni、zn、cd、hg、cu、pd、pt、sn或pb的阳离子形式。在一些实施方案中，ifl可包含单一种类的锆酸盐，而在其它实施方案中，ifl可包含两种或更多种不同种类的锆酸盐。在一个实施方案中，锆酸盐具有式srzro3。在另一实施方案中，锆酸盐可具有式bazro3。在又一实施方案中，锆酸盐可具有式cazro3。
[0080]
作为解释，并且在不暗示任何限制的情况下，锆酸盐具有钙钛矿晶体结构，并且强烈地引发钙钛矿材料(例如，mapbi3、fapbi3)的生长转化过程。锆酸盐通常还满足其它ifl要求，如铁电行为、足够的电荷载流子迁移率、光学透明度、匹配的能级和高的介电常数。
[0081]
在其它实施方案中，ifl可包含锡酸盐。根据一些实施方案的锡酸盐可具有通式m'sno3或m'2sno4，其中m'包括任何2 阳离子。在一些实施方案中，m’可包括be、mg、ca、sr、ba、ni、zn、cd、hg、cu、pd、pt、sn或pb的阳离子形式。在一些实施方案中，ifl可包含单一种类的锡酸盐，而在其它实施方案中，ifl可包含两种或更多种不同种类的锡酸盐。在一个实施方案中，锡酸盐具有式srsno3。在另一实施方案中，锡酸盐可具有式basno3。在又一实施方案中，锡酸盐可具有式casno3。
[0082]
作为解释，并且在不暗示任何限制的情况下，锡酸盐具有钙钛矿晶体结构，并且强烈地引发钙钛矿材料(例如，mapbi3、fapbi3)的生长转化过程。锡酸盐通常还满足其它ifl要求，如铁电行为、足够的电荷载流子迁移率、光学透明度、匹配的能级和高的介电常数。
[0083]
在其它实施方案中，ifl可包含铅酸盐。根据一些实施方案的铅酸盐可具有通式m'pbo3，其中m'包括任何2 阳离子。在一些实施方案中，m’可包括be、mg、ca、sr、ba、ni、zn、cd、hg、cu、pd、pt、sn或pb的阳离子形式。在一些实施方案中，ifl可包含单一种类的铅酸盐，而在其它实施方案中，ifl可包含两种或更多种不同种类的铅酸盐。在一个实施方案中，铅酸盐具有式srpbo3。在另一实施方案中，铅酸盐可具有式bapbo3。在又一实施方案中，铅酸盐可具有式capbo3。在又一实施方案中，铅酸盐可具有式pb
ii
pb
iv
o3。
[0084]
作为解释，并且在不暗示任何限制的情况下，铅酸盐具有钙钛矿晶体结构，并且强烈地引发钙钛矿材料(例如，mapbi3、fapbi3)的生长转化过程。铅酸盐通常还满足其它ifl要求，如铁电行为、足够的电荷载流子迁移率、光学透明度、匹配的能级和高的介电常数。
[0085]
此外，在其它实施方案中，ifl可以包含通式为m'[zr
x
ti
1-x
]o3的锆酸盐和钛酸盐的组合，其中x大于0但小于1，并且m'包括任何2 阳离子。在一些实施方案中，m'可包括be、mg、ca、sr、ba、ni、zn、cd、hg、cu、pd、pt、sn或pb的阳离子形式。在一些实施方案中，ifl可以包含单一种类的锆酸盐，而在其它实施方案中，ifl可以包含两种或更多种不同种类的锆酸盐。在一个实施方案中，锆酸盐/钛酸盐组合具有式pb[zr
x
ti
1-x
]o3。在另一实施方案中，锆酸盐/钛酸盐组合具有式pb[zr
0.52
ti
0.48
]o3。
[0086]
作为解释，并且在不暗示任何限制的情况下，锆酸盐/钛酸盐组合具有钙钛矿晶体结构，并且强烈地引发钙钛矿材料(例如，mapbi3、fapbi3)的生长转化过程。锆酸盐/钛酸盐组合通常还满足其它ifl要求，例如铁电行为、足够的电荷载流子迁移率、光学透明度、匹配的能级和高的介电常数。
[0087]
在其它实施方案中，ifl可以包含铌酸盐。根据一些实施方案的铌酸盐可以具有通式m'nbo3，其中：m'包括任何1 阳离子。在一些实施方案中，m'可包括li、na、k、rb、cs、cu、ag、au、tl、铵或h的阳离子形式。在一些实施方案中，ifl可包含单一种类的铌酸盐，而在其它实施方案中，ifl可以包括两种或更多种不同种类的铌酸盐。在一个实施方案中，铌酸盐具有式linbo3。在另一实施方案中，铌酸盐可以具有式nanbo3。在又一个实施方案中，铌酸盐可以具有式agnbo3。
[0088]
作为解释，并且在不暗示任何限制的情况下，铌酸盐通常满足ifl要求，例如压电行为、非线性光学极化率、光弹性、铁电行为、普克尔斯(pockels)效应、足够的电荷载流子迁移率、光学透明度、匹配的能级、和高的介电常数。
[0089]
在一个实施方案中，可以通过将pbi2流延到srtio3涂覆的ito衬底上来制备钙钛矿材料器件。可以通过浸渍工艺将pbi2转化为mapbi3。与不含srtio3的衬底制备相比，这种从pbi2向mapbi3的最终转化可能更完全(通过光谱法观察)。
[0090]
本文讨论的任何界面材料可以进一步包括掺杂的组合物。为了改变界面材料的特性(例如，电学、光学、机械)，可以用一种或多种元素(例如，na、y、mg、n、p)掺杂化学计量或非化学计量材料，掺杂量从小至1ppb到50mol％不等。界面材料的一些示例包括：nio、tio2、srtio3、al2o3、zro2、wo3、v2o5、mo3、zno、石墨烯和炭黑。这些界面材料的可能掺杂剂的示例包括：li、na、be、mg、ca、sr、ba、sc、y、nb、ti、fe、co、ni、cu、ga、sn、in、b、n、p、c、s、as、卤化物、
拟卤化物(例如，氰化物、氰酸盐、异氰酸盐、雷酸盐、硫氰酸盐、异硫氰酸盐、叠氮化物、四羰基钴酸盐、氨基甲酰基二氰基甲烷化物、二氰基亚硝基甲烷化物、二氰胺和三氰基甲烷化物)和任何氧化态的al。本文提及掺杂的界面材料并非旨在限制界面材料化合物中的组分元素的比率。
[0091]
在一些实施方案中，由不同材料制成的多个ifl可彼此相邻设置以形成复合ifl。这种构造可能涉及两个不同的ifl、三个不同的ifl，或更大数目的不同ifl。所得的多层ifl或复合ifl可用于代替单一材料ifl。例如，复合ifl可用于图2示例中所示的任何ifl，例如ifl 3903、ifl 3905、ifl 3907、ifl 3909或ifl 3911。虽然复合ifl与单一材料ifl不同，但具有多层ifl的钙钛矿材料pv电池的组装与仅具有单一材料ifl的钙钛矿材料pv电池的组装并无实质性不同。
[0092]
通常，可以使用本文讨论的适合于ifl的任何材料来制造复合ifl。在一个实施方案中，ifl包括一层al2o3和一层zno或m:zno(掺杂的zno，例如be:zno、mg:zno、ca:zno、sr:zno、ba:zno、sc:zno、y:zno、nb:zno)。在一个实施方案中，ifl包括一层zro2和一层zno或m:zno。在某些实施方案中，ifl包括多个层。在一些实施方案中，多层ifl通常具有导体层、介电层和半导体层。在特定实施方案中，这些层可以重复，例如导体层、介电层、半导体层、介电层和半导体层。多层ifl的示例包括：具有ito层、al2o3层、zno层和第二al2o3层的ifl；具有ito层、al2o3层、zno层、第二al2o3层和第二zno层的ifl；具有ito层、al2o3层、zno层、第二al2o3层、第二zno层和第三al2o3层的ifl；以及为实现所需性能特性所必需的多个层的ifl。如前所述，提及某些化学计量比并非旨在限制根据各种实施方案的ifl层中的组成元素的比率。
[0093]
在钙钛矿材料pv电池中，将两个或更多个相邻ifl设置为复合ifl可能优于单个ifl，其中可在单个ifl中利用每种ifl材料的属性。例如，在具有ito层、al2o3层和zno层的结构中，ito是传导性电极，al2o3是介电材料，并且zno是n型半导体，zno作为具有良好性能的电子传输特性(例如迁移率)的电子受主。此外，al2o3是一种物理坚固的材料，其可以很好地附着到ito，通过覆盖表面缺陷(例如电荷陷阱)使表面均匀化，并通过抑制暗电流改善器件二极管特性。
[0094]
此外，一些钙钛矿材料pv电池可以包括具有多于一个钙钛矿光活性层的所谓“串接”(tandem)pv电池。例如，图2的光活性材料3908和3906都可以是钙钛矿材料。在此类串接pv电池中，两个光活性层之间的界面层(例如图2的ifl 3907)可包括多层或复合ifl。在一些实施方案中，夹在串接pv器件的两个光活性层之间的层可以包括电极层。
[0095]
串接pv器件可以包括以下层，按从上到下或从下到上的顺序列出：第一衬底、第一电极、第一界面层、第一钙钛矿材料、第二界面层、第二电极、第三界面层、第二钙钛矿材料、第四界面层和第三电极。在一些实施方案中，第一和第三界面层可以是空穴传输界面层，且第二和第四界面层可以是电子传输界面层。在其它实施方案中，第一和第三界面层可以是电子传输界面层，且第二和第四界面层可以是空穴传输界面层。在另外的实施方案中，第一和第四界面层可以是空穴传输界面层，且第二和第三界面层可以是电子传输界面层。在其它实施方案中，第一和第四界面层可以是电子传输界面层，且第二和第三界面层可以是空穴传输界面层。在串接pv器件中，第一和第二钙钛矿材料可以具有不同的带隙。在一些实施方案中，第一钙钛矿材料可以是甲脒铅溴盐(fapbbr3)，第二钙钛矿材料可以是甲脒铅碘盐
(fapbi3)。在其它实施方案中，第一钙钛矿材料可以是甲铵铅溴盐(mapbbr3)，第二钙钛矿材料可以是甲脒铅碘盐(fapbi3)。在其它实施方案中，第一钙钛矿材料可以是甲铵铅溴盐(mapbbr3)，第二钙钛矿材料可以是甲铵铅碘盐(mapbi3)。串接pv可包括“2端子”串接电池、“3端子”串接电池和“4端子”串接电池。在2端子串接电池中，pv电池(例如器件3900)可以通过靠近pv电池边缘的电极(例如电极3912和3902)连接至电引线。在3端子串接器件中，pv电池可以通过靠近pv电池边缘的两个电极(例如电极3912和3902)以及通过设置在电池内部的介于两个光活性层之间的第三电极(例如设置在层3907中的电极)连接至电引线。在4端子电池中，pv电池可以通过靠近pv电池边缘的两个电极(例如电极3912和3902)以及通过由透明非导电层分隔并设置在pv电池内部介于两个光活性层之间的两个电极连接至电引线。例如，在4端子器件中，除其它层之外，层3907可包括由透明非导电层(例如玻璃)分隔的两个电极。2-端子串接电池、3-端子串接电池和4-端子串接电池的程式化图示分别示于图16、17和18中。
[0096]
图16示出了2端子串接pv电池6000。pv电池6000包括：两个导电电极层，第一电极层6021和第二电极层6022。电极层6021和6022可以是透明导体，例如锡掺杂的氧化铟(ito)或本文所述的任何其它材料。在其它实施方案中，电极层6021和6022可以是金属，例如铝，或其它导电材料，例如碳。pv电池6000还包括界面层(ifl)6031、6032和6033。ifl 6031、6032和6033可有助于电荷复合。在一些实施方案中，每个ifl层可以是多层ifl。ifl可以是本征、双极性、p型或n型的半导体材料，或者可以是介电材料。pv电池6000可以通过电极6021和6022连接至电引线，电极6021和6022可以将pv电池6000连接至放电单元，例如蓄电池、电机、电容器、电网或任何其它电负载。
[0097]
图17示出了3端子pv电池7000。pv电池7000可以通过电极7021、嵌入ifl 7032和7033内的电极7022、以及电极7023连接至电引线。在一些实施方案中，电极层7021和7023可以是阴极，并且电极层7022可以是阳极。在其它实施方案中，电极层7021和7023可以是阳极，并且电极层7022可以是阴极。如同图16中所示的pv电池6000，ifl 7031、7032、7033和7034可以是单层或多层ifl，并且可以是本征、双极行、p型或n型的半导体材料，或者可以是介电材料。在电极层7022是阴极的实施方案中，ifl 7032和7033可以是电子传输层(n型层)。在电极层7022是阳极的实施方案中，ifl 7032和7033可以是空穴传输层(p型)。在一些实施方案中，可以从pv电池7000中省略ifl 7031、7032、7033或7034中的一个或多个。
[0098]
图18示出了4端子pv电池8000。pv电池8000可以通过电极层8021、8022、8023和8024连接至电引线。在一些实施方案中，电极层8021可以是阳极，电极层8022可以是阴极，电极层8024可以是阳极，且电极层8023可以是阴极。在其它实施方案中，电极层8021可以是阳极，电极层8022可以是阴极，电极层8024可以是阴极，且电极层8023可以是阳极。在其它实施方案中，电极层8021可以是阴极，电极层8022可以是阳极，电极层8024可以是阴极，且电极层8023可以是阳极。在其它实施方案中，电极层8021可以是阴极，电极层8022可以是阳极，电极层8024可以是阳极，且电极层8023可以是阴极。在一些实施方案中，4端子设计串接太阳能电池器件可以包括由单片堆叠层构成的两个器件。可以使用粘合剂、环氧树脂、玻璃、层叠材料或其任何组合的层将这两个器件接合。例如，参考图18，第一器件可以包括衬底8011、电极层8021、ifl 8031、光活性层8041、ifl 8032和电极层8022，以及第二器件可以包括衬底8012、电极层8024、ifl 8034、光活性层8042、ifl 8033和电极层8023。可以通过透
明非导电层8051将这些器件接合，该层可以是粘合剂、环氧树脂、玻璃、层压材料或其组合。
[0099]
如同图16和17中所示的pv电池6000和pv电池7000，ifl 8031、8032、8033和8034可以是单一或多层ifl，并且可以是本征、双极性、p型或n型的半导体材料，或者可以是介电材料。在电极层8022和/或电极层8023是阴极的实施方案中，ifl 8032和/或ifl 8033可以是电子传输层(n型层)。在电极层8022和/或电极层8023是阳极的实施方案中，ifl 8032和/或ifl 8033可以是空穴传输层(p型)。在一些实施方案中，可以从pv电池8000中省略ifl 8031、8032、8033或8034中的一个或多个。非导电层8051可以是在电极层8022和电极层8023之间不导电的任何透明材料。例如，非导电层8051可以是玻璃、石英、蓝宝石、碳化硅或透明聚合物，诸如聚碳酸酯或聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)。在一些实施方案中，透明非导电层8051可以由通过施加压力和/或温度而融合的两个透明非导电层组装而成，如本文所述。在这样的实施方案中，透明非导电层8051可以包括在融合之前放置在所述层之间的薄聚合物或粘合剂层。复合钙钛矿材料器件设计
[0100]
在一些实施方案中，本公开可提供包括一种或多种钙钛矿材料的pv器件和其它类似器件(例如，蓄电池、混合pv蓄电池、fet、led、非线性光学器件(nlo)、波导等)的复合设计。例如，一种或多种钙钛矿材料可以用作一些实施方案的第一和第二活性材料(例如，图3的活性材料3906a和3908a)中的一种或两种。更一般而言，本公开的一些实施方案提供具有包含一种或多种钙钛矿材料的活性层的pv器件或其它器件。在这样的实施方案中，钙钛矿材料(即，包括任一种或多种钙钛矿材料的材料)可以用于各种结构的活性层中。此外，钙钛矿材料可具有活性层的任何一种或多种组分的功能(例如，电荷传输材料、介孔材料、光活性材料和/或界面材料，下文将更详细地讨论这些材料中的每一种)。在一些实施方案中，相同的钙钛矿材料可具有多个此类功能，然而在其它实施方案中，器件中可包括多种钙钛矿材料，每种钙钛矿材料具有一个或多个此类功能。在某些实施方案中，无论钙钛矿材料可起何种作用，其都可以按各种状态制备和/或存在于器件中。例如，在一些实施方案中，它可以是基本上是固体的。溶液或悬浮液可被涂覆或以其它方式沉积在器件内(例如，在器件的另一部件上，例如介孔层、界面层、电荷传输层、光活性层或其它层上，和/或在电极上)。在一些实施方案中，钙钛矿材料可以在器件的另一部件的表面上原位形成(例如，通过气相沉积为薄膜固体)。可以采用任何其它合适的手段来形成包含钙钛矿材料的层。
[0101]
通常，钙钛矿材料器件可以包括第一电极、第二电极和包含钙钛矿材料的活性层，该活性层至少部分地设置在第一电极和第二电极之间。在一些实施方案中，第一电极可以是阳极和阴极中的一个，而第二电极可以是阳极和阴极中的另一个。根据某些实施方案的活性层可以包括任何一种或多种活性层组分，包括下列中的任何一种或多种：电荷传输材料；液体电解质；介孔材料；光活性材料(例如染料、硅、碲化镉、硫化镉、硒化镉、硒化铜铟镓、砷化镓、磷化锗铟、半导体聚合物、其它光活性材料)；和界面材料。这些活性层组分中的任何一种或多种可以包括一种或多种钙钛矿材料。在一些实施方案中，活性层组分中的一些或全部可以全部或部分设置在子层中。例如，活性层可以包括下列中的任何一种或多种：包括界面材料的界面层；包括介孔材料的介孔层；以及包含电荷传输材料的电荷传输层。此外，根据一些实施方案的活性层的任何两个或更多个其它层之间和/或在活性层组分和电极之间可以包括界面层。本文提及的层可包括最终的设置(例如，在器件内分别可识别的每
种材料的基本上分离的部分)，和/或提及层可意味着器件构造期间的设置，尽管随后在每个层中可能存在材料的混合。在一些实施方案中，层可以是分立的，并且包含基本上连续的材料(例如，层可以如图2所示)。
[0102]
在一些实施方案中，钙钛矿材料器件可以是场效应晶体管(fet)。fet钙钛矿材料器件可以包括源电极、漏电极、栅电极、介电层和半导体层。在一些实施方案中，fet钙钛矿材料器件的半导体层可以是钙钛矿材料。
[0103]
根据一些实施方案的钙钛矿材料器件可以任选地包括一个或多个衬底。在一些实施方案中，第一和第二电极中的一者或两者可被涂覆或以其它方式设置在衬底上，使得电极基本上设置在衬底和活性层之间。在各种实施方案中，构成器件的材料(例如，衬底、电极、活性层和/或活性层组分)可以全部或部分是刚性的或柔性的。在一些实施方案中，电极可以充当衬底，从而消除对单独衬底的需要。
[0104]
此外，根据某些实施方案的钙钛矿材料器件可以任选地包括抗反射层或抗反射涂层(arc)。此外，钙钛矿材料器件可以包括任何一种或多种添加剂，例如上文关于本公开的一些实施方案所讨论的添加剂中的任何一种或多种。
[0105]
将部分参考图2描述钙钛矿材料器件中可能包括的各种材料中的一些。图2是根据一些实施方案的钙钛矿材料器件3900的程式化图。尽管器件3900的各个部件被示为包含连续材料的分立层，但应当理解，图2是程式化的图；因此，根据其的实施方案可以包括这样的分立层和/或基本上相互混合的非连续层，这与本文前面讨论的“层”的使用一致。器件3900包括第一衬底3901和第二衬底3913。第一电极3902设置在第一衬底3901的内表面上，第二电极3912设置在第二衬底3913的内表面上。活性层3950夹在两个电极3902和3912之间。活性层3950包括介孔层3904；第一和第二光活性材料3906和3908；电荷传输层3910和若干界面层。图2进一步示出了根据实施方案的示例器件3900，其中活性层3950的子层被界面层隔开，并且其中界面层设置在每个电极3902和3912上。特别地，第二、第三和第四界面层3905、3907和3909分别设置在介孔层3904、第一光活性材料3906、第二光活性材料3908和电荷传输层3910中的每个之间。第一和第五界面层3903和3911分别设置在(i)第一电极3902和介孔层3904之间；以及(ii)电荷传输层3910和第二电极3912之间。因此，图2所描绘的示例器件的结构可表征为：衬底—电极—活性层—电极—衬底。活性层3950的结构可表征为：界面层—介孔层—界面层—光活性材料—界面层—光活性材料—界面层—电荷传输层—界面层。如前所述，在一些实施方案中，不需要存在界面层；或者，一个或多个界面层可以仅包括在某些(而非全部)活性层部件和/或器件部件之间。
[0106]
衬底，例如第一衬底3901和第二衬底3913中之一或两者，可以是柔性的或刚性的。如果包括两个衬底，则至少一个衬底应当对电磁(em)辐射(例如，uv、可见或ir辐射)透明或半透明。如果包括一个衬底，则其可以类似地是透明或半透明的，然而其不必如此，只要器件的一部分允许em辐射接触活性层3950即可。合适的衬底材料包括下列中的任何一种或多种：玻璃；蓝宝石；氧化镁(mgo)；云母；聚合物(例如，pen、pet、peg、聚烯烃、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、pmma、聚酰胺、乙烯基kapton等)；陶瓷；碳；复合材料(例如，玻璃纤维、kevlar、碳纤维)；织物(例如棉、尼龙、丝绸、羊毛)；木材；石膏板(drywall)；瓦片(例如陶瓷、复合材料或粘土)；金属；钢；银；金；铝；镁；混凝土；及其组合。
[0107]
如前所述，电极(例如，图2的电极3902和3912之一)可以是阳极或阴极。在一些实
施方案中，一个电极可用作阴极，而另一个可用作阳极。电极3902和3912中的一个或两个可以连接到引线、电缆、电线或能够使电荷传输到器件3900和/或从器件3900传输电荷的其它装置。电极可以构成任何导电材料，并且至少一个电极应对em辐射透明或半透明，和/或以允许em辐射接触活性层3950的至少一部分的方式设置。合适的电极材料可以包括下列中的任何一种或多种：氧化铟锡或锡掺杂的氧化铟(ito)；氟掺杂的氧化锡(fto)；氧化镉(cdo)；氧化锌铟锡(zito)；氧化铝锌(azo)；铝(al)；金(au)；银(ag)；钙(ca)；铬(cr)；镁(mg)；钛(ti)；钢；碳(及其同素异形体)；掺杂碳(例如，氮掺杂的)；核壳构造的纳米颗粒(例如，硅-碳核壳结构)；及其组合。
[0108]
介孔材料(例如，图2的介孔层3904中包括的材料)可包括任何含孔材料。在一些实施方案中，孔的直径可以在约1至约100nm的范围内；在其它实施方案中，孔直径可以在约2至约50nm的范围内。合适的介孔材料包括下列中的任何一种或多种：本文别处讨论的任何界面材料和/或介孔材料；铝(al)；铋(bi)；铈(ce)；铪(hf)；铟(in)；钼(mo)；铌(nb)；镍(ni)；硅(si)；钛(ti)；钒(v)；锌(zn)；锆(zr)；上述金属中的任何一种或多种的氧化物(例如氧化铝、氧化铈、氧化钛、氧化锌、氧化锆等)；上述金属中的任何一种或多种的硫化物；上述金属中的任何一种或多种的氮化物；及其组合。在一些实施方案中，作为ifl本文所公开的任何材料可以是介孔材料。在其它实施方案中，图2所示的器件可以不包括介孔材料层，并且仅包括非介孔的薄膜或“密实”ifl。
[0109]
光活性材料(例如，图2的第一或第二光活性材料3906或3908)可以包括任何光活性化合物，例如下列中的任何一种或多种：硅(例如，多晶硅、单晶硅或非晶硅)、碲化镉、硫化镉、硒化镉、硒化铜铟镓、硒化铜铟、硫化铜锌锡、砷化镓、锗、磷化锗铟、磷化铟、一种或多种半导体聚合物(例如，聚噻吩类(例如，聚(3-己基噻吩)及其衍生物，或p3ht)；咔唑系共聚物，例如聚十七烷基咔唑二噻吩基苯并噻二唑及其衍生物(例如pcdtbt)；其它共聚物例如聚环戊二噻吩-苯并噻二唑及其衍生物(例如pcpdtbt)、聚苯并二噻吩基-噻吩并噻吩二基和其衍生物(例如，ptb6、ptb7、ptb7-th、pce-10)；聚(三芳基胺)化合物及其衍生物(例如，ptaa)；聚亚苯基亚乙烯类及其衍生物(例如，mdmo-ppv、meh-ppv)及其组合。
[0110]
在某些实施方案中，光活性材料可以替代地或另外地包含染料(例如，n719、n3、其它钌基染料)。在一些实施方案中，可以将(任何组成的)染料涂布到另一层上(例如，介孔层和/或界面层)。在一些实施方案中，光活性材料可以包括一种或多种钙钛矿材料。含钙钛矿材料的光活性物质可以是固体形式，或者在一些实施方案中，它可以是染料的形式，该染料包括含钙钛矿材料的悬浮液或溶液。这样的溶液或悬浮液可以按类似于其它染料的方式涂覆到其它器件部件上。在一些实施方案中，可以通过任何合适的方式(例如，气相沉积、溶液沉积、固体材料的直接放置等)沉积固体含钙钛矿材料。根据各种实施方案的器件可以包括一种、两种、三种或更多种光活性化合物(例如，一种、两种、三种或更多种钙钛矿材料、染料或其组合)。在包括多种染料或其它光活性材料的某些实施方案中，两种或更多种染料或其它光活性材料中的每一种可以由一个或多个界面层隔开。在一些实施方案中，多种染料和/或光活性化合物可以至少部分混合。
[0111]
电荷传输材料(例如，图2中的电荷传输层3910的电荷传输材料)可包括固态电荷传输材料(即，俗称的固态电解质)，或者其可包括液体电解质和/或离子液体。液体电解质、离子液体和固态电荷传输材料中的任一个都可被称为电荷传输材料。如本文所用，“电荷传
输材料”是指能够收集电荷载流子和/或传输电荷载流子的任何材料，固体、液体或其它。例如，在根据一些实施方案的pv器件中，电荷传输材料可以能够将电荷载流子传输到电极。电荷载流子可以包括空穴(其传输可以使电荷传输材料恰如其分地标记为“空穴传输材料”)和电子。空穴可以向阳极传输，电子向阴极传输，这取决于电荷传输材料相对于pv或其它器件中的阴极或阳极的位置。根据一些实施方案的电荷传输材料的合适示例可以包括下列中的任何一种或多种：钙钛矿材料；i-/i
3-；钴络合物；聚噻吩类(例如，聚(3-己基噻吩)及其衍生物，或p3ht)；咔唑系共聚物，例如聚十七烷基咔唑二噻吩基苯并噻二唑及其衍生物(例如pcdtbt)；其它共聚物，例如聚环戊二噻吩-苯并噻二唑及其衍生物(例如pcpdtbt)、聚苯并二噻吩基-噻吩并噻吩二基及其衍生物(例如ptb6、ptb7、ptb7-th、pce-10)；聚(三芳基胺)化合物及其衍生物(例如，ptaa)；螺-ometad；聚亚苯基亚乙烯基及其衍生物(例如，mdmo-ppv、meh-ppv)；富勒烯和/或富勒烯衍生物(例如，c60、pcbm)；碳纳米管；石墨；石墨烯；碳黑；无定形碳；玻璃碳；碳纤维；及其组合。在某些实施方案中，电荷传输材料可以包括能够收集电荷载流子(电子或空穴)和/或能够传输电荷载流子的任何材料(固体或液体)。因此，一些实施方案的电荷传输材料可以是n型或p型活性、双极性和/或本征半导体材料。可以靠近器件的电极之一设置电荷传输材料。在一些实施方案中，其可以邻近电极设置，然而在其它实施方案中，可以在电荷传输材料和电极之间设置界面层(例如图2所示，第五界面层3911)。在某些实施方案中，电荷传输材料的类型可以基于其靠近的电极来选择。例如，如果电荷传输材料收集和/或传输空穴，则其可以靠近阳极以便将空穴传输到阳极。然而，可以将电荷传输材料放置成靠近阴极，并进行选择或构造以便将电子传输到阴极。
[0112]
如前所述，根据各种实施方案的器件可以任选地包括在任何两个其它层和/或材料之间的界面层，然而根据一些实施方案的器件不需要包含任何界面层。因此，例如，钙钛矿材料器件可包含零、一、二、三、四、五或更多个界面层(例如图2的示例器件，其包含五个界面层3903、3905、3907、3909和3911)。界面层可以包括根据本文先前讨论的实施方案的薄涂层界面层(例如，包含氧化铝和/或其它金属氧化物颗粒，和/或氧化钛/金属氧化物双层，和/或根据本文其它地方讨论的薄涂层界面层的其它化合物)。根据一些实施方案的界面层可以包括用于增强两个层或材料之间的电荷传输和/或收集的任何合适的材料；一旦电荷从与界面层相邻的材料之一传输离开，它还有助于防止或降低电荷复合的可能性。合适的界面材料可包括下列中的任何一种或多种：本文别处讨论的任何介孔材料和/或界面材料；ag；al；au；b；bi；ca；cd；ce；co；cu；fe；ga；ge；h；in；mg；mn；mo；nb；ni；pt；sb；sc；si；sn；ta；ti；v；w；y；zn；zr；任何上述金属的碳化物(例如，sic、fe3c、wc)；任何上述金属的硅化物(例如，mg2si、srsi2、sn2si)；任何上述金属的氧化物(例如氧化铝、氧化硅、氧化钛、sno2、zno)；任何上述金属的硫化物(例如，cds、mos2、sns2)；任何上述金属的氮化物(例如，mg3n2、tin、bn、si3n4)；任何上述金属的硒化物(例如，cdse、fes2、znse)；任何上述金属的碲化物(例如，cdte、tite2、znte)；任何上述金属的磷化物(例如，inp、gap)；任何上述金属的砷化物(例如coas3、gaas、ingaas、nias)；任何上述金属的锑化物(例如，alsb、gasb、insb)；任何上述金属的卤化物(例如，cucl、cui、bii3)；任何上述金属的拟卤化物(例如，cuscn、aucn2)；任何上述金属的碳酸盐(例如，caco3、ce2(co3)3)；官能化或非官能化烷基甲硅烷基；石墨；石墨烯；富勒烯；碳纳米管；本文其它地方讨论的任何介孔材料和/或界面材料；及其组合(在一些实施方案中，包括双层、三层或多层的组合材料)。在一些实施方案中，界面层可以包括钙钛矿
材料。此外，界面层可以包括本文提到的任何界面材料的掺杂实施方案(例如，y掺杂的zno、n掺杂的单壁碳纳米管)。界面层还可以包括具有三种上述材料的化合物(例如cutio3、zn2sno4)或具有四种上述材料的化合物(例如conizno)。
[0113]
作为示例，图3示出了钙钛矿材料器件3900a的实施方案，其具有与图2所示的钙钛矿材料器件3900相似的结构。图3是根据一些实施方案的钙钛矿材料器件3900a的程式化图。尽管器件3900a的各种部件被示为包含连续材料的分立层，但应当理解的是，图3是程式化图；因此，根据它的实施方案可以包括此类分立层，和/或基本上混合的、不连续的层，这与本文先前讨论的“层”的使用一致。图3包括活性层3906a和3908a。在一些实施方案中，活性层3906a和3908a之一或两者可以包括上文关于图2所述的任何钙钛矿光活性材料。在其它实施方案中，活性层3906a和3908a之一或两者可包括本文所述的任何光活性材料，例如薄膜半导体(例如cdte、czts、cigs)、光活性聚合物、染料敏化光活性材料、富勒烯、小分子光活性材料，以及结晶和多晶的半导体材料(例如，硅、gaas、inp、ge)。在又一实施方案中，活性层3906a和3908a之一或两者可包括发光二极管(led)、场效应晶体管(fet)、薄膜电池层或其组合。在实施方案中，活性层3906a和3908a之一可以包括光活性材料，而另一个可以包括发光二极管(led)、场效应晶体管(fet)、薄膜电池层或其组合。例如，活性层3908a可以包括钙钛矿材料光活性层，并且活性层3906b可以包括场效应晶体管层。图3所示的其它层，例如层3901a、3902a、3903a、3904a、3905a、3907a、3909a、3910a、3911a、3912a和3913a，可以类似于本文中关于图2所述的此类相应层。
[0114]
此外，在一些实施方案中，钙钛矿材料可以具有三个或更多个活性层。例如，图4示出了具有与图2所示的钙钛矿材料器件3900类似结构的钙钛矿材料器件3900b的实施方案。图3是根据一些实施方案的钙钛矿材料器件3900b的程式化图。尽管器件3900b的各部件被示为包含连续材料的分立层，但应当理解的是，图4是程式化图；因此，根据它的实施方案可以包括这样的分立层，和/或基本上混合的、不连续的层，这与本文前面讨论的“层”的使用一致。图4包括活性层3904b、3906b和3908b。在一些实施方案中，活性层3904b、3906b和3908b中的一个或多个可以包括上文关于图2所述的任何钙钛矿光活性材料。在其它实施方案中，活性层3904b、3906b和3908b中的一个或多个可以包括本文所述的任何光活性材料，例如薄膜半导体(例如cdte、czts、cigs)、光活性聚合物、染料敏化光活性材料、富勒烯、小分子光活性材料，以及结晶和多晶的半导体材料(例如，硅、gaas、inp、ge)。在另外的实施方案中，活性层3904b、3906b和3908b中的一个或多个可以包括发光二极管(led)、场效应晶体管(fet)、薄膜电池层或其组合。在实施方案中，活性层3904b、3906b和3908b中的一个或多个活性层可以包括光活性材料，并且另一个可以包括发光二极管(led)、场效应晶体管(fet)、薄膜电池层或其组合。例如，活性层3908a和3906b都可以包括钙钛矿材料光活性层，并且活性层3904b可以包括场效应晶体管层。图3所示的其它层，例如层3901b、3902b、3903b、3904b、3905b、3907b、3909b、3910b、3911b、3912b和3913b，可以类似于本文关于图2所述的此类相应层。钙钛矿材料器件的制造方法
[0115]
图5是根据某些实施方案的用于组装示例光伏器件330的方法的程式化图。首先，制造具有第一钙钛矿材料层311的第一光伏器件部分310，该第一钙钛矿材料层311具有面316。接下来，制造具有第二钙钛矿材料层321的第二光伏器件部分321，该第二钙钛矿材料
层321具有面326。接下来，设置第一光伏器件部分310和第二光伏器件部分320使得第一钙钛矿材料层311的面316与第二钙钛矿材料层321的面326接触。接下来，将第一光伏器件部分310和第二光伏器件部分320压缩并加热到足以将第一钙钛矿材料层311融合到第二钙钛矿材料层321的压力和温度。所得光伏器件330具有单一钙钛矿材料层331。
[0116]
在一些实施方案中，除了钙钛矿材料层311之外，光伏器件部分310可以包括衬底312、电极层313和一个或多个界面层314。在一些实施方案中，除了钙钛矿材料层321之外，光伏器件部分320可以包括衬底322，电极层323和一个或多个界面层324。一个或多个界面层314和324中的每一个可以包括本文所述的任何材料作为界面层。电极层312和322中的每一个可以包括本文所述的任何电极材料，包括例如氧化铟锡(ito)和氟掺杂的氧化锡(fto)。
[0117]
在一些实施方案中，可以通过如下方式构建光伏器件部分310：在衬底312上沉积电极层313，然后在电极层313上沉积一个或多个界面层314，最后在一个或多个界面层314上沉积钙钛矿材料层311。在一些实施方案中，可以通过如下方式构建光伏器件部分320：在衬底322上沉积电极层323，然后在电极层323上沉积一个或多个界面层324，最后在一个或多个界面层324上沉积钙钛矿材料层321。本文所述的用于沉积薄膜层的任何工艺可用于沉积电极层313和323、界面层314和324以及钙钛矿材料层311和321。
[0118]
钙钛矿材料层311和321可以是本文所述的钙钛矿材料。在一些实施方案中，钙钛矿材料层311和321可以是相同的钙钛矿材料。例如，钙钛矿材料层311和321都可以包括甲脒铅碘盐(fapbi3)钙钛矿材料。在其它实施方案中，钙钛矿材料层311和321可各自包括不同于另一者的钙钛矿材料。例如，钙钛矿材料层311可包含具有式fapbi3的钙钛矿材料，而钙钛矿材料层321可包括具有式mapbi3的钙钛矿材料。在另一实施方案中，钙钛矿材料层311可包含具有式cspbi3的钙钛矿材料，而钙钛矿材料层321可包含具有式fapbi3的钙钛矿材料。在又一实施方案中，钙钛矿材料层311可包含具有式fasni3的钙钛矿材料，而钙钛矿材料层321可包含具有式fapbi3的钙钛矿材料。将不同的钙钛矿材料用于钙钛矿材料层311和321可导致钙钛矿材料层331具有光吸收特性的梯度，在一些深度处吸收某些波长，而在更大深度处吸收不同波长。通过实施具有比使用单一钙钛矿材料所能实现的吸收光谱更宽的吸收光谱的钙钛矿材料层331，这样的梯度可导致光伏器件330效率的提高。
[0119]
施加到光伏器件部分310和320的压力可在0.1至30mpa之间，并可施加1秒至100分钟。在某些实施方案中，施加到光伏器件部分310和320的压力范围为1至7mpa，并且可施加5至45分钟。可以通过能够向光伏器件部分310和320施加压缩力的任何方式向光伏器件部分310和320施加压力。例如，液压机、气压机、螺钉驱动的机械压力机或夹具、齿轮驱动的机械压力机或夹具或重物可用于向光伏器件部分310和320施加压力。
[0120]
当向光伏器件部分310和320施加压力时，光伏器件部分310和320可被加热并保持在升高的温度下。在一些实施方案中，光伏器件部分310和320的温度可在施加压力之前升高。在其它实施方案中，光伏器件部分310和320的温度可在施加压力期间升高。在向光伏器件部分310和320施加压力之前或期间，光伏器件部分310和320的温度可升高到20℃至500℃的温度。在特定实施方案中，在向光伏器件部分310和320施加压力之前或期间，光伏器件部分310和320的温度可升高到75℃至177℃的温度。
[0121]
如图5所示组装光伏器件为薄膜器件的现有“自下而上”组装方法提供了几个优
点，其中每个后续层都沉积在先前层的顶部。图5所示方法的一个优点是它能够构建在钙钛矿材料层331上方和下方具有界面层的光伏器件，这可能需要会对钙钛矿层331有害的沉积方法。以前，在将钙钛矿材料层沉积到该界面层上之后，无法在不劣化钙钛矿材料层的情况下在钙钛矿材料层的顶部沉积另一个此类界面层。这导致界面层选择的妥协，这可能导致次优的光伏器件性能。图5所示的方法，以及本文关于图6-10所述方法的变型，允许在无需于钙钛矿材料层顶部沉积界面层的情况下组装光伏器件，从而能够实现界面层的优化选择。例如，许多界面层优选使用溅射或电子束沉积等技术进行沉积，并在高于150℃的温度下退火，这可能会损伤钙钛矿材料层。通过能够构建具有在钙钛矿材料层之前沉积的界面层的光伏器件，图5所示的方法允许通过优选方法沉积界面层。此外，本文所述的技术能够在不使用电极层和“顶部”衬底之间的包封层的情况下构建光伏器件，因为在光伏器件组装之前将每个电极层直接沉积到衬底上。
[0122]
图6示出了用于组装如关于图5所述的光伏器件的方法的具体实施方案。在图6所示的实施方案中，光伏器件部分410包括玻璃层412、氟掺杂的氧化锡层413、电子传输层414和钙钛矿材料层411。在图6所示的实施方案中，光伏器件部分420包括玻璃层422、氧化铟锡层423、空穴传输层424和钙钛矿材料层421。
[0123]
图7示出了用于组装如关于图5所述的光伏器件的方法的具体实施方案。在图7所示的实施方案中，光伏器件部分510包括衬底层512、金属电极层513、电子传输层514和钙钛矿材料层511。在一些实施方案中，例如，在诸如发电厂的高功率应用中，衬底层512可以是不透明的。在其它实施方案中，例如在诸如太阳能窗的低功率应用中，衬底层512可以是透明或半透明的。在图7所示的实施方案中，光伏器件部分520包括玻璃层522、氧化铟锡层523、空穴传输层524和钙钛矿材料层521。
[0124]
图8示出了用于组装如关于图5所述的光伏器件的方法的具体实施方案。在图8所示的实施方案中，光伏器件部分610包括玻璃层612、氟掺杂的氧化锡层613、电子传输层614和钙钛矿材料层611。在图8所示的实施方案中，光伏器件部分620包括衬底层622、金属电极层623、空穴传输层624和钙钛矿材料层621。在一些实施方案中，例如，在诸如发电厂的高功率应用中，衬底层622可以是不透明的。在其它实施方案中，例如在诸如太阳能窗的低功率应用中，衬底层622可以是透明的或半透明的。
[0125]
图9示出了用于组装如关于图5所述的光伏器件的方法的具体实施方案。在图9所示的实施方案中，光伏器件部分710包括玻璃层712、氟掺杂的氧化锡层713和电子传输层714。在图9所示的实施方案中，光伏器件部分720包括玻璃层722、氧化铟锡层723、空穴传输层724和钙钛矿材料层721。在图9所示的实施方案中，光伏器件部分720中仅存在单个钙钛矿材料层721，而在光伏器件部分710中不存在钙钛矿材料层。当光伏器件部分被压缩和退火时，钙钛矿材料层721融合到电子传输层714，从而形成光伏器件730。
[0126]
图10示出了用于组装如关于图5所述的光伏器件的方法的具体实施方案。在图10所示的实施方案中，光伏器件部分810包括玻璃层812、氟掺杂的氧化锡层813和电子传输层814、钙钛矿材料层811。在图10所示的实施方案中，光伏器件部分820包括玻璃层822、氧化铟锡层823和空穴传输层824。在图10所示的实施方案中，光伏器件部分810中仅存在单个钙钛矿材料层811，而在光伏器件部分720中不存在钙钛矿材料层。当光伏器件部分被压缩和退火时，钙钛矿材料层811融合到空穴传输层824，从而形成光伏器件830。
[0127]
图11示出了用于组装如关于图5所述的光伏器件的方法的具体实施方案。图11所示的实施方案示出了用于组装串接光伏器件的方法，该串接光伏器件具有两个钙钛矿材料层以及所述钙钛矿材料层之间的一个或多个界面层。钙钛矿材料层之间的这些一个或多个界面层可被称为复合层。在图11所示的实施方案中，光伏器件部分910包括衬底层912、电极层913、一个或多个界面层914、钙钛矿材料层911、一个或多个界面层924和钙钛矿材料层921。在图11所示的实施方案中，光伏器件部分930包括衬底层932、电极层933、一个或多个界面层934和钙钛矿材料层931。当光伏器件部分被压缩和退火时，钙钛矿材料层931融合到钙钛矿层921以形成融合的钙钛矿材料层941，从而形成光伏器件940。在一些实施方案中，可以省略各种层。例如，可以省略钙钛矿材料921，并且可以将钙钛矿材料931直接融合到ifl 924。在某些实施方案中，光伏器件部分910可以按类似于图5所示的方式组装，然后在与光伏器件部分930融合之前，可以在pv电池上沉积附加的ifl924和钙钛矿材料层921。在这样的实施方案中，可以在沉积后续层之前从pv电池部分中移除衬底，例如图5的衬底322。
[0128]
本文所讨论的包括2端子、3端子和4端子电池的串接器件可以通过关于图5-11所述的方法组装。例如，图11呈现了用于组装根据本公开的2端子pv电池的示例方法的程式化图示。图13呈现了用于组装根据本公开的3端子pv电池(例如图17中所示的pv电池7000)的示例方法的程式化图示。并且，图14呈现了用于组装根据本公开的4端子pv电池(例如图18中所示的pv电池8000)的示例方法的程式化图示。
[0129]
在图13所示的实施方案中，光伏器件部分1110包括衬底层1112、电极层1113、一个或多个界面层1114、钙钛矿材料层1111、一个或多个界面层1124、电极层1123、一个或多个界面层1125和钙钛矿材料层1121。在图13所示的实施方案中，光伏器件部分1130包括衬底层1132、电极层1133、一个或多个界面层1134和钙钛矿材料层1131。当光伏器件部分被压缩和退火时，钙钛矿材料层1131融合到钙钛矿层1121以形成融合的钙钛矿材料层1141，从而形成光伏器件1140。从本公开应当理解，在压缩之前，显示为包括在光伏器件部分1120中的任何层可以包括光伏器件部分1110中。例如，在一些实施方案中，光伏器件部分1110可以包括电极层1126以及一个或多个界面层1125。在这样的实施方案中，界面层1125将在压缩期间融合到钙钛矿层1121。在一些实施方案中，可以省略各种层。例如，可以省略钙钛矿材料1121，并且可以将钙钛矿材料1131直接融合到ifl 1125。在某些实施方案中，光伏器件部分1110或1130可以按类似于图5所示的方式进行组装。
[0130]
在图14所示的实施方案中，光伏器件部分1210包括衬底层1212、电极层1213、一个或多个界面层1214、钙钛矿材料层1211、一个或多个界面层1224、电极层1223、透明非导电层1217、电极层1226、一个或多个界面层1225和钙钛矿材料层1121。在图14所示的实施方案中，光伏器件部分1230包括衬底层1232、电极层1233、一个或多个界面层1234和钙钛矿材料层1231。当光伏器件部分被压缩和退火时，钙钛矿材料层1231融合到钙钛矿层1221以形成融合的钙钛矿材料层1241，从而形成光伏器件1240。从本公开应当理解，在压缩之前，显示为包括在光伏器件部分1210中的任何层可以包括在光伏器件部分1220中，反之亦然。例如，在一些实施方案中，光伏器件部分1230可以省略钙钛矿材料层1221，并且包括一个或多个界面层1225、电极层1226和第二透明非导电层。在这样的实施方案中，透明非导电层1217将在压缩期间融合到第二透明非导电材料。在一些实施方案中，光伏器件部分1210或1230可以按类似于图5中所示的方式进行组装。
[0131]
在一些实施方案中，如图5-11、13和14所示组装的光伏器件可以如图12所示密封。首先，将玻璃料糊剂、油墨、溶液或粉末1050放置在玻璃衬底1012和1022之间并且在层1013、1014、1031、1024和1023周围。在一些实施方案中，可以将玻璃料放置在如图5-11所示的一个或两个光伏器件部分的衬底上，然后压缩这两个光伏器件部分。接下来，通过局部加热过程例如通过激光束1060的激光退火、搅拌焊接或通过如上文所述的压缩来加热玻璃料1050。最后，加热后的玻璃料固化为粘结到玻璃衬底1012和1022上的固体玻璃1051，从而将玻璃衬底1012和1022与固化的玻璃1051之间的器件内部中的层1013、1014、1031、1024和1023密封。
[0132]
因此，本发明良好地适用于实现所提到的以及本文固有的那些目的和优点。上面公开的特定实施方案仅仅是说明性的，因为得益于本文的教导可以用不同但对本领域技术人员明显的等同方式对本发明进行修改和实践。此外，除以下权利要求书中所述之外，不意图局限于本文所示的构造或设计的细节。因此很明显，上面公开的特定说明性实施方案可以被改变或修改，并且所有这些变化都被认为在本发明的范围和精神内。特别地，本文公开的每个数值范围(形式为“从约a至约b”，或等效地，“从约a至b”，或等效地，“从约a-b”)应被理解为意指各个数值范围的幂集(所有子集的集合)，并且表示较宽数值范围内涵盖的每个范围。此外，权利要求中的术语具有其简单、普通的含义，除非专利权人另有明确且清楚的定义。