一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组及制备方法

1.本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组及制备方法。


背景技术：

2.气候变化和空气污染是全球面临的两个主要挑战。钙钛矿太阳能电池，特别是有机-无机钙钛矿太阳能电池，由于具有优异的高吸收系数、长载流子扩散长度、可调带隙等光学和电子特性，受到了极大的关注，其功率转换效率(pce)从3.8％增长到25.7％，被认为是化石燃料空气污染的潜在解决方案。但是在克服钙钛矿太阳能电池稳定性等方面仍然存在挑战。
3.当前钙钛矿太阳能电池的挑战体现在潮湿环境下的不稳定，主要由于钙钛矿吸光层在水汽下极易分解，并且卤化物离子极易腐蚀金属电极，而且一些电极材料如银等本身也会容易发生扩散。太阳能电池在工作时，由于钙钛矿不稳定的表面和界面发生的不利的离子扩散也会严重影响器件的稳定性，特别是在钙钛矿太阳能电池模组中，离子扩散的同时会在子电池的互连区域中发生，即发生横向扩散，这将极大地影响太阳能电池的光伏性能，这对于大面积组件和商业化发展来说是极大的挑战。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组及制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
5.一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，所述太阳能电池模组包括：
6.透明玻璃衬底层；
7.n个第一透明电极层，间隔分布于所述透明玻璃衬底层之上，相邻两个所述第一透明电极层之间具有间隔空隙p1；
8.n个电子传输层，间隔分布于所述n个第一透明电极层之上，且沿第一方向排列的n-1个电子传输层中的每个电子传输层均同时位于相邻的两个第一透明电极层之上、以及该相邻的两个第一透明电极层之间的间隔空隙p1内，且相邻的两个所述电子传输层之间具有间隔空隙p3；
9.n个钙钛矿吸光层，每个所述钙钛矿吸光层均对应设置在一个所述电子传输层的部分上表面，且暴露一端的所述电子传输层；
10.n个空穴传输层，每个所述空穴传输层均对应设置在一个所述钙钛矿吸光层之上；
11.n个缓冲层，每个所述缓冲层均对应设置在一个空穴传输层之上，并同时设置在所暴露的所述电子传输层上，使所述缓冲层包覆住一侧的空穴传输层及钙钛矿吸光层，且相邻的两个所述缓冲层之间具有间隔空隙p3；
12.n个第二透明电极层，每个所述第二透明电极层均对应设置在一个缓冲层上，并同时设置在所述间隔空隙p3内，且相邻的两个所述第二透明电极层之间具有间隔空隙p4；
13.封装保护及减反射层，设置在n个第二透明电极层上和间隔空隙p4内。
14.在本发明的一个实施例中，所述钙钛矿吸光层的结构通式为abx3，其禁带宽度在1.2-2.2ev之间，a为阳离子，b为阳离子，x为阴离子。
15.在本发明的一个实施例中，a选自ma、fa、rb和cs中的一种或多种，b选自pb和sn中的一种或多种，x选自cl、br和i中的一种或多种。
16.在本发明的一个实施例中，所述缓冲层的材料为氧化钼。
17.在本发明的一个实施例中，所述封装保护及减反射层的材料为uv三防胶。
18.在本发明的一个实施例中，所述封装保护及减反射层中远离所述第二透明电极层的表面具有呈阵列分布的多个微结构。
19.在本发明的一个实施例中，所述电子传输层采用n型半导体材料，所述电子传输层的材料为sno2、tio2、zno中的任意一种。
20.在本发明的一个实施例中，所述空穴传输层采用p型半导体材料，所述空穴传输层的材料为spiro-ometad、ptaa、p3ht、pedot:pss中的任意一种。
21.在本发明的一个实施例中，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层的材料为ito、fto、izo中的任意一种。
22.本发明还提供一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组的制备方法，用于制备上述任一项实施例所述的太阳能电池模组，所述制备方法包括：
23.步骤1、在透明玻璃衬底层上制备第一透明电极层，在所述第一透明电极层上刻蚀间隔空隙p1，得到图案化电极层，对所述第一透明电极层进行清洗并进行uv处理；
24.步骤2、通过旋涂法或浸浴法在所述第一透明电极层上制备电子传输层；
25.步骤3、通过刮涂法、旋涂法或狭缝涂布法在所述电子传输层上制备钙钛矿吸光层；
26.步骤4、通过旋涂法或刮涂法在所述钙钛矿吸光层上制备空穴传输层；
27.步骤5、在所述空穴传输层上刻蚀间隔空隙p2，然后在真空条件下将缓冲层材料蒸镀到所述空穴传输层上，作为缓冲层；
28.步骤6、在所述缓冲层上刻蚀间隔空隙p3，然后使用磁控溅射法溅射第二透明电极层，然后在所述第二透明电极层上刻蚀间隔空隙p4；
29.步骤7、在所述第二透明电极层上和所述间隔空隙p4内制备封装保护及减反射层，完成太阳能电池模组的制备。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
31.对于本发明的太阳能电池模组，在体结构中，通过引入缓冲层，使缓冲层包覆住钙钛矿吸光层和空穴传输层，由此可以减少钙钛矿吸光层、空穴传输层等的横向离子扩散，进而提高太阳能电池模组的工作稳定性。另外，在太阳能电池模组的表面设置有封装保护及减反射层，该封装保护及减反射层填充在间隔空隙p4中，不仅能保护太阳能电池模组减少水汽的侵害，稳定太阳电池的结构，而且通过封装保护及减反射层中的减反射作用，可以增强太阳能电池模组对光的利用率，使得本发明的太阳能电池模组在提高稳定性的同时也可以增强对光的利用率。
32.以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
33.图1是本发明实施例提供的一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组的结构示意图；
34.图2是本发明实施例提供的一种硬模板的示意图。
35.符号说明：
36.1-透明玻璃衬底层；2-第一透明电极层；3-电子传输层；4-钙钛矿吸光层；5-空穴传输层；6-缓冲层；7-第二透明电极层；8-封装保护及减反射层。
具体实施方式
37.下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
38.实施例一
39.请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组的结构示意图。本发明提供一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，该太阳能电池模组包括：
40.透明玻璃衬底层1；
41.n个第一透明电极层2，间隔分布于透明玻璃衬底层1之上，相邻两个第一透明电极层2之间具有间隔空隙p1；
42.n个电子传输层3，间隔分布于n个第一透明电极层2之上，且沿第一方向排列的n-1个电子传输层3中的每个电子传输层3均同时位于相邻的两个第一透明电极层2之上、以及该相邻的两个第一透明电极层2之间的间隔空隙p1内，且相邻的两个电子传输层3之间具有间隔空隙p3，其中，第一方向为宽度方向，即图1中从左至右的方向或者从右至左的方向；
43.n个钙钛矿吸光层4，每个钙钛矿吸光层4均对应设置在一个电子传输层3的部分上表面，且暴露一端的电子传输层3；这里，所暴露n个电子传输层3的部分均位于同一端；
44.n个空穴传输层5，每个空穴传输层5均对应设置在一个钙钛矿吸光层4之上；
45.n个缓冲层6，每个缓冲层6均对应设置在一个空穴传输层5之上，并同时设置在所暴露的电子传输层3上，使缓冲层6包覆住一侧的空穴传输层5及钙钛矿吸光层4，且相邻的两个缓冲层6之间具有间隔空隙p3；
46.n个第二透明电极层7，每个第二透明电极层7均对应设置在一个缓冲层6上，并同时设置在间隔空隙p3内，且相邻的两个第二透明电极层7之间具有间隔空隙p4，另外，沿第一方向的第n个第二透明电极层7还位于透明玻璃衬底层1上；
47.封装保护及减反射层8，设置在n个第二透明电极层7上和间隔空隙p4内。
48.对于该太阳能电池模组，在体结构中，通过引入缓冲层，使缓冲层包覆住钙钛矿吸光层和空穴传输层，由此可以减少钙钛矿吸光层、空穴传输层等的横向离子扩散，进而提高太阳能电池模组的工作稳定性。另外，在太阳能电池模组的表面设置有封装保护及减反射层，该封装保护及减反射层填充在间隔空隙p4中，不仅能保护太阳能电池模组减少水汽的侵害，稳定太阳电池的结构，而且通过封装保护及减反射层中的减反射作用，可以增强太阳能电池模组对光的利用率，使得本实施例的太阳能电池模组在提高稳定性的同时也可以增强对光的利用率。
49.可选的，钙钛矿吸光层的结构通式为abx3，其禁带宽度在1.2-2.2ev之间，a为阳离子，b为阳离子，x为阴离子。
50.进一步的，a选自ma、fa、rb和cs中的一种或多种，b选自pb和sn中的一种或多种，x选自cl、br和i中的一种或多种。
51.可选的，缓冲层6的材料为氧化钼。本实施例设置缓冲层6的目的是减小溅射透明电极带来的损伤，而本实施例利用氧化钼材料的缓冲层6包覆钙钛矿吸光层4及空穴传输层5，因为氧化钼材料的缓冲层6可作为i-、li
+
等离子迁移的屏障，可以有效减少离子迁移，起到屏蔽横向扩散的作用，因此可以防止横向扩散，由此增强了太阳能电池模组的稳定性。而在实际制备过程中，仅仅加一步激光刻蚀线就可以实现屏蔽离子迁移的功能，因此工艺简单，兼容性好。
52.可选的，第一透明电极层2和第二透明电极层7的材料为ito(氧化铟锡)、fto(掺杂氟的sno2)、izo(氧化铟锌)中的任意一种。其中，第一透明电极层2和第二透明电极层7均具有高透光率和低电阻，优选地，其透光率≥80％，方块电阻≤10ω/sq。本实施例设置了第一透明电极层2和第二透明电极层7，通过采用氧化物材料的透明电极，可以防止卤化物离子腐蚀电极，并且不会像银电极一样扩散，提高了太阳能电池电极的稳定性。
53.可选的，电子传输层3采用n型半导体材料，所述电子传输层3的材料为sno2、tio2、zno中的任意一种。
54.可选的，空穴传输层5采用p型半导体材料，空穴传输层5的材料为spiro-ometad、ptaa、p3ht、pedot:pss中的任意一种。
55.可选的，封装保护及减反射层8的材料为uv三防胶。在太阳能电池模组的表面，利用uv三防胶作为封装保护及减反射层，可以防水防盐防霉，能保护太阳能电池模组减少水汽的侵害，提高太阳能电池模组在恶劣环境下的稳定性，并且其还填充在间隔空隙p4中，由此可以提升结构稳定性，增强子电池间的绝缘性，因此可以极大提升太阳能电池模组的稳定性，另外还可以增强太阳能电池模组对光的利用率。
56.进一步的，封装保护及减反射层8中远离第二透明电极层的表面具有呈阵列分布的多个微结构。该多个微结构为第二透明电极层表面的凹凸结构，该凸起结构例如为锥形结构。本实施例的封装保护及减反射层8表面的微结构，可以充当减反射层，由此在提高太阳能电池模组稳定性的同时也可以增强太阳能电池模组对光的利用率，另外，减反射膜可以提高太阳能电池对光的利用率，提升功率转换效率，但单独加一层减反射膜，会带来成本的增加，对于钙钛矿电池商业化的发展是不利的。而本实施例的太阳能电池模组由于不需要单独加减反射膜，由此将带来成本的降低，有利于商业化的发展。
57.综上可知，本发明针对太阳能电池模组稳定性的问题，首先将作为缓冲层的氧化钼包覆在钙钛矿层和空穴传输层上，可以有效地减少离子迁移，起到屏蔽其横向扩散的作用，提高太阳能电池模组在工作时的稳定性；采用氧化物的透明电极，可以防止卤化物离子腐蚀电极，提高太阳能电池电极的稳定性。
58.本发明采用uv三防胶作为封装保护及减反射层，本身可以防水防盐防腐，提高太阳能电池模组在恶劣环境下的稳定性，uv三防胶填充到间隔空隙p4内，可以提升结构稳定性，增强子电池间的绝缘性，因此可以极大提升太阳能电池模组的稳定性。另外，本发明使用uv三防胶不仅作为封装保护层，同时在uv三防胶的表面制作图案化的凹陷结构，作为减
反射膜，可以增强太阳电池对光的吸收作用，节省了单独增加防反射膜带来的费用，对于钙钛矿电池的商业化更加有利。
59.实施例二
60.本发明提供了一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组的制备方法，该制备方法用于制备实施例一所述的基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，该制备方法包括：
61.步骤1、在透明玻璃衬底层1上制备第一透明电极层2，在第一透明电极层2上刻蚀间隔空隙p1，得到图案化电极层，对第一透明电极层2进行清洗并进行uv(ultraviolet)处理。
62.具体而言，在透明玻璃衬底层1上制备第一透明电极层2，通过激光划线装置在第一透明电极层2上刻蚀间隔空隙p1，得到图案化电极层，对第一透明电极层2进行清洗并进行uv(ultraviolet)处理。
63.步骤2、通过旋涂法或浸浴法在第一透明电极层2上制备电子传输层3。
64.步骤3、通过刮涂法、旋涂法或狭缝涂布法在电子传输层3上制备钙钛矿吸光层4。
65.步骤4、通过旋涂法或刮涂法在钙钛矿吸光层4上制备空穴传输层5。
66.步骤5、在空穴传输层5上刻蚀间隔空隙p2，然后在真空条件下将缓冲层材料蒸镀到空穴传输层5上，作为缓冲层6。
67.具体而言，通过激光划线装置在空穴传输层5上刻蚀间隔空隙p2，然后在真空度为5.4
×
10-4
pa以下的条件下，将氧化钼蒸镀到空穴传输层5上，作为缓冲层6。
68.步骤6、在缓冲层6上刻蚀间隔空隙p3，然后使用磁控溅射法溅射第二透明电极层7，然后在第二透明电极层7上刻蚀间隔空隙p4。
69.具体而言，通过激光划线装置在缓冲层6上刻蚀间隔空隙p3，然后使用磁控溅射的方法溅射第二透明电极层7，然后通过激光划线装置在第二透明电极层7上刻蚀间隔空隙p4。
70.步骤7、在第二透明电极层7上和间隔空隙p4内制备封装保护及减反射层8，完成太阳能电池模组的制备。
71.具体而言，通过纳米压印方法制备封装保护及减反射层8。请参见图2，首先,将硬模板置于清洗架上清洗处理，使用防粘材料fots(1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷)对硬模板进行防粘处理，使用透明胶带保护太阳电池的正负极，然后将uv三防胶滴在太阳能电池的表面，将硬模板贴在涂完uv三防胶的太阳能电池表面，在上方放置玻璃砖，使用紫外光固化三防胶，去掉玻璃砖，揭去硬模板，最后去掉胶带完成双面半透明钙钛矿太阳电池模组的制备。
72.进一步的，将刻完间隔空隙p3的太阳能电池放在平整的玻璃台面上；使用透明胶带贴在太阳电池的正负极上；使用清洁的、规格为5ml的针管取uv三防胶，并滴在太阳能电池上；将处理过的硬模板缓缓贴在涂完三防胶的太阳能电池表面，并在上方放置另一块玻璃砖，保持5min后，待uv三防胶充分散开；用紫外光照射大约3-5min，最后轻轻取下硬模板，去掉胶带留出正负极。
73.其中，硬模板在使用前需要先进行防粘处理，包括如下步骤:：
74.将金字塔形的硬模板置于清洗架，依次在丙酮溶液、甲醇(ch3oh)溶液和异丙醇溶
液中超声清洗5-10min，然后用去离子水冲洗硬模板，最后用氮气流干燥；将硬模板结构面朝下搭在真空干燥器中的支架上，使用移液枪取适量的防粘材料fots滴于干燥器底部的培养皿中，并关闭真空干燥器的进气阀门；打开真空泵，将真空抽到10-15mbar，保持30-40min后，取出有残余防粘剂的培养皿；之后进行退火处理，即：将处理后的硬模板在热板上保持30-40min后，移走待其自然冷却。
75.本发明采用半透明的氧化物电极可以有效地防止卤化物离子腐蚀电极，并且其半透明、双面吸光的特性在建筑光伏领域有着极大的优势。在体结构中，通过引入氧化钼材料的缓冲层，不仅可以减少溅射半透明电极带来的损伤，而且使氧化钼包覆住钙钛矿吸光层和空穴传输层，可以减少钙钛矿吸光层、空穴传输层等的横向离子扩散，进而提高太阳能电池的工作稳定性。在太阳能电池的表面，通过使用uv三防胶，填充在间隔空隙p4中，不仅能保护太阳能电池减少水汽的侵害，稳定太阳能电池的结构，而且通过其纳米压印的制备方法，使得表面具有凹陷结构，可以充当减反射层，在提高稳定性的同时也可以增强太阳能电池对光的利用率，由于不需要单独加减反射膜，也将带来成本的降低，有利于商业化的发展。
76.实施例三
77.本实施例中，基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组的第一透明电极层2的材料为ito；电子传输层3的材料为sno2；钙钛矿吸光层4的材料为fa
0.8
cs
0.2
pb(i
0.7
br
0.3
)3；空穴传输层5的材料为spiro-ometad；缓冲层6的材料为moo3；第二透明电极层7的材料为izo；封装保护及减反射层8的材料为uv三防胶。
78.本实施例的太阳能电池模组的制备方法包括：
79.步骤1、图案化电极层，刻蚀间隔空隙p1及处理ito材料的第一透明电极层2。
80.具体而呀，使用激光刻蚀机对ito导电玻璃基底(5cm
×
5cm)做图案化处理，激光功率为80％，刻蚀速度为1000mm/s，刻蚀次数为15次。
81.将ito导电玻璃基底依次放入decon-90水溶液、去离子水、无水乙醇中分别超声清洗20min。使用氮气枪吹干后，将清洗过的ito导电玻璃基底放在uv-ozone中处理30min。
82.步骤2、制备电子传输层3。
83.具体而言，将80μl的sno2溶液在空气环境中以3000rpm的转速，用时30s旋涂在uv-ozone处理后的ito导电玻璃基底上，并置于热台上以空气氛围150℃退火30min，得到材料为sno2的电子传输层2，其中sno2溶液由sno2分散液和去离子水以1:2的比例混合制得。
84.步骤3、制备钙钛矿吸光层4。
85.具体而言，将涂有sno2的ito导电玻璃基底先uv处理30分钟，然后固定在基板上，刮刀与ito导电玻璃基底的间隔为150微米，使用移液枪从fa
0.8
cs
0.2
pb(i
0.7
br
0.3
)3溶液中吸取40微升的溶液，均匀地挤在刮刀与ito导电玻璃基底的间隙中，然后zai以25mm/s的刮涂速度，0.1mpa的风刀压力下，在常温下涂膜并吹干，然后在150℃下退火5分钟，制备出钙钛矿吸光层4。
86.其中fa
0.8
cs
0.2
pb(i
0.7
br
0.3
)3的禁带宽度为1.75ev，前驱体溶液按照如下的方法制备：取质量为165.1mg的fai(甲脒氢碘酸盐)粉末、62.4mg的csi粉末、580.9mg的pbi2粉末以及198.2mg的pbbr2粉末溶于1ml的2-me(2-甲氧基乙醇)中，在常温下搅拌均匀，制成浓度为1.2mmol/ml的前驱体溶液。
87.步骤4、制备空穴传输层5。
88.具体而言，将步骤3制得的基底放入n2氛围的手套箱中，将300μl的spiro-ometad溶液旋涂在钙钛矿吸光层4上，旋涂结束后将基底置于室温条件下干燥，由此在钙钛矿吸光层4上制备获得材料为spiro-ometad的空穴传输层5。
89.其中，spiro-ometad溶液按照以下方法制备：取质量为90mg的spiro-ometad粉末溶于1ml的cb(氯苯)、45μl li盐(170mg/ml)、75μl co盐(100mg/ml)和75μl tbp的混合溶液中，常温下搅拌直至完全溶解，得到spiro-ometad溶液。
90.步骤5、制备缓冲层6。
91.具体而言，在制备缓冲层6之前，将步骤4制得的基底通过激光刻蚀机刻间隔空隙p2。激光刻蚀的参数为：功率30％，刻蚀速度2000mm/s,刻蚀4次。
92.在真空度为5.4
×
10-4
pa的条件下，将moo3蒸镀在空穴传输层5上，获得30nm厚的缓冲层6。氧化钼蒸镀到间隔空隙p2的间隙中，包覆住钙钛矿吸光层4及空穴传输层5，起到抑制横向扩散作用。
93.步骤6、制备第二透明电极层7。
94.具体而言，在制备缓冲层5之前，将步骤5制得的基底通过激光刻蚀机刻蚀出间隔空隙p3。通过激光划线装置在缓冲层6上刻蚀间隔空隙p3。激光刻蚀的参数为：功率17％，刻蚀速度1000mm/s,刻蚀1次。
95.通过磁控溅射的方式在缓冲层6上溅射一层80nm的izo薄膜层，制备获得材料为izo的第二透明电极层7。
96.通过激光划线装置在缓冲层5上刻蚀间隔空隙p4。激光刻蚀的参数为：功率20％，刻蚀速度1000mm/s，刻蚀1次。
97.步骤7、制备封装保护及减反射层8。
98.具体而言，将金字塔形的硬模板置于清洗架上，依次在丙酮溶液、甲醇溶液和异丙醇溶液中超声清洗5min，然后用去离子水冲洗硬模板，最后用氮气流干燥；将硬模板结构面朝下搭在真空干燥器中的支架上，使用移液枪取适量的防粘材料fots滴于干燥器底部的培养皿中，并关闭真空干燥器的进气阀门；打开真空泵，将真空抽到10mbar，保持30min后取出有残余防粘剂的培养皿；之后进行退火处理，即：将处理后的硬模板在热板上保持30min后，移走待其自然冷却。
99.将刻完间隔空隙p3的太阳能电池放在平整的玻璃台面上；使用透明胶带贴在太阳能电池的正负极上；使用清洁的、规格为5ml的针管取uv三防胶，并均匀滴在太阳能电池表面；将处理过的硬模板缓缓贴在涂完uv三防胶的太阳能电池表面，并在上方放置另一块10cm
×
10cm的玻璃砖，保持5min后，待uv三防胶充分散开；用365nm波长的紫外光照射大约3min，曝光剂量不低于1000mj/cm2；最后轻轻取下硬模板，去掉胶带留出正负极。
100.实施例四
101.实施例四与实施例三的不同之处在于，在步骤2中，采用浸浴法制备电子传输层，具体步骤为：
102.使用镊子将ito导电玻璃基底直接放入含sno2溶液的烧杯中，经过10s后，立即夹出ito导电玻璃基底，放在热台上退火30分钟。sno2溶液由sno2分散液和去离子水以1:2的比例混合制得。由于浸浴法制得的sno2薄膜更厚，因此在步骤6中，需要改变刻蚀的功率，由
30％的功率变为33％，实施例四的其余工艺步骤与实施例三的完全相同，因此不再赘述。
103.实施例五
104.实施例五与实施例三的不同之处在于，在步骤3中，采用狭缝涂布法制备钙钛矿吸光层，具体步骤为：
105.将涂有sno2的ito导电玻璃基底先uv处理30分钟，然后放在基板上，打开真空吸附开关，使用移液枪从fa
0.8
cs
0.2
pb(i
0.7
br
0.3
)3溶液中吸取2ml的溶液，挤入注墨器中，然后设置刮刀的x、y、z的坐标分别为20、20、140，即刮刀与ito导电玻璃基底的高度为150μm，给墨速度为1mm/s，设置y轴的终点为200，风刀的压力为0.1mpa，然后点击开始给墨，并同时打开风刀开关，涂覆完毕，关闭风刀，等到机器回零后，取下片子，放入150℃的热台上退火5分钟。
106.其中fa
0.8
cs
0.2
pb(i
0.7
br
0.3
)3前驱体溶液按照如下的方法制备：取质量为165.1mg的fai(甲脒氢碘酸盐)粉末、62.4mg的csi粉末、580.9mg的pbi2粉末以及198.2mg的pbbr2粉末溶于1ml的2-me(2-甲氧基乙醇)中，在常温下搅拌均匀，制成浓度为1.2mmol/ml的前驱体溶液。
107.实施例六
108.实施例六与实施例三的不同之处在于，在步骤2中采用浸浴法制备电子传输层，具体步骤和实施例四相同，因此不再赘述，在步骤5中，使用刮涂法制备空穴传输层，使用该方法可以节省溶液，更可以完成均匀的大面积钙钛矿太阳能电池的制备，因此可以在20cm
×
20cm的衬底上完成电池模组的制备。具体步骤为：
109.将刮涂好钙钛矿吸光层的ito导电玻璃基底固定在底板上，通过刮刀辅助风刀设备，调整刮刀到ito导电玻璃基底的高度为230微米，用移液枪吸取35微升的spiro-ometad溶液，以0.1mpa的风压进行刮涂。spiro-ometad溶液的制备以及其余步骤与实施例三完全相同，因此不再赘述。
110.本发明采用刮涂法制备双面半透明钙钛矿太阳电池模组，首先将作为缓冲层的氧化钼包覆在钙钛矿吸光层和空穴传输层上，可以有效地减少离子迁移，起到屏蔽其横向扩散的作用，提高太阳能电池在工作时的稳定性，采用氧化物的透明电极，防止卤化物离子腐蚀电极，提高太阳能电池电极的稳定性，采用uv三防胶作为封装保护及减反射层，本身可以防水防盐防腐，提高太阳能电池在恶劣环境下的稳定性，uv三防胶填充到间隔空隙p4中，提升结构稳定性，增强子电池间的绝缘性，因此可以极大提升太阳能电池模组的稳定性。
111.本发明使用uv三防胶不仅作为封装保护层，同时采用纳米压印的方法，在表面制作图案化的凹陷结构，作为减反射膜，可以增强太阳能电池对光的吸收作用，节省了单独增加防反射膜带来的费用，对于钙钛矿电池的商业化更加有利。
112.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
113.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
114.尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
115.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下所进行的修改都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，其特征在于，所述太阳能电池模组包括：透明玻璃衬底层；n个第一透明电极层，间隔分布于所述透明玻璃衬底层之上，相邻两个所述第一透明电极层之间具有间隔空隙p1；n个电子传输层，间隔分布于所述n个第一透明电极层之上，且沿第一方向排列的n-1个电子传输层中的每个电子传输层均同时位于相邻的两个第一透明电极层之上、以及该相邻的两个第一透明电极层之间的间隔空隙p1内，且相邻的两个所述电子传输层之间具有间隔空隙p3；n个钙钛矿吸光层，每个所述钙钛矿吸光层均对应设置在一个所述电子传输层的部分上表面，且暴露一端的所述电子传输层；n个空穴传输层，每个所述空穴传输层均对应设置在一个所述钙钛矿吸光层之上；n个缓冲层，每个所述缓冲层均对应设置在一个空穴传输层之上，并同时设置在所暴露的所述电子传输层上，使所述缓冲层包覆住一侧的空穴传输层及钙钛矿吸光层，且相邻的两个所述缓冲层之间具有间隔空隙p3；n个第二透明电极层，每个所述第二透明电极层均对应设置在一个缓冲层上，并同时设置在所述间隔空隙p3内，且相邻的两个所述第二透明电极层之间具有间隔空隙p4；封装保护及减反射层，设置在n个第二透明电极层上和间隔空隙p4内。2.根据权利要求1所述的基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的结构通式为abx3，其禁带宽度在1.2-2.2ev之间，a为阳离子，b为阳离子，x为阴离子。3.根据权利要求2所述的基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，其特征在于，a选自ma、fa、rb和cs中的一种或多种，b选自pb和sn中的一种或多种，x选自cl、br和i中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，其特征在于，所述缓冲层的材料为氧化钼。5.根据权利要求1所述的基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，其特征在于，所述封装保护及减反射层的材料为uv三防胶。6.根据权利要求5所述的基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，其特征在于，所述封装保护及减反射层中远离所述第二透明电极层的表面具有呈阵列分布的多个微结构。7.根据权利要求1所述的基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，其特征在于，所述电子传输层采用n型半导体材料，所述电子传输层的材料为sno2、tio2、zno中的任意一种。8.根据权利要求1所述的基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，其特征在于，所述空穴传输层采用p型半导体材料，所述空穴传输层的材料为spiro-ometad、ptaa、p3ht、pedot:pss中的任意一种。9.根据权利要求1所述的基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组，其特征在于，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层的材料为ito、fto、izo中的任意一种。10.一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至9任一项所述的太阳能电池模组，所述制备方法包括：
步骤1、在透明玻璃衬底层上制备第一透明电极层，在所述第一透明电极层上刻蚀间隔空隙p1，得到图案化电极层，对所述第一透明电极层进行清洗并进行uv处理；步骤2、通过旋涂法或浸浴法在所述第一透明电极层上制备电子传输层；步骤3、通过刮涂法、旋涂法或狭缝涂布法在所述电子传输层上制备钙钛矿吸光层；步骤4、通过旋涂法或刮涂法在所述钙钛矿吸光层上制备空穴传输层；步骤5、在所述空穴传输层上刻蚀间隔空隙p2，然后在真空条件下将缓冲层材料蒸镀到所述空穴传输层上，作为缓冲层；步骤6、在所述缓冲层上刻蚀间隔空隙p3，然后使用磁控溅射法溅射第二透明电极层，然后在所述第二透明电极层上刻蚀间隔空隙p4；步骤7、在所述第二透明电极层上和所述间隔空隙p4内制备封装保护及减反射层，完成太阳能电池模组的制备。

技术总结
本发明涉及一种基于双面半透明钙钛矿的太阳能电池模组及制备方法，太阳能电池模组包括透明玻璃衬底层、第一透明电极层、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、缓冲层、第二透明电极层和封装保护及减反射层。本发明可以减少钙钛矿吸光层、空穴传输层等的横向离子扩散，进而提高太阳能电池模组的工作稳定性。本发明的封装保护及减反射层不仅能保护太阳能电池模组减少水汽的侵害，稳定太阳电池的结构，而且通过封装保护及减反射层中的减反射作用，可以增强太阳能电池模组对光的利用率。可以增强太阳能电池模组对光的利用率。可以增强太阳能电池模组对光的利用率。


技术研发人员：张春福 周龙 葛恒航 朱卫东 陈大正 张进成 郝跃
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/8/4