太阳能电池及制备方法、光伏组件、光伏系统与流程
本申请涉及光伏领域，具体地，涉及太阳能电池及制备方法、光伏组件、光伏系统。
背景技术：
1、有机-无机卤化钙钛矿太阳能电池(pscs)作为绿色能源发电技术，因其优异的光电性能而引起了广泛的关注。近年来，随着太阳能电池光电转换效率(pce)的逐渐提升，太阳能电池的长期稳定性成为了制约其商业化应用的主要因素，其中，钙钛矿吸光层的晶界缺陷对于太阳能电池的器件效率和稳定性影响较大。但是，目前对于钙钛矿吸光层表面缺陷的钝化效果仍有待进一步提高。
2、需要说明的是，上述的陈述仅用于提供与本申请有关的背景技术信息，而不必然地构成现有技术。
技术实现思路
1、在本申请的第一方面，本申请提出了一种太阳能电池，包括：钙钛矿吸光层，所述钙钛矿吸光层包括钙钛矿材料和交联剂，所述交联剂包括聚偏二氟乙烯，所述聚偏二氟乙烯的重均分子量为1.8×105-5.34×105。由此，聚偏二氟乙烯可以较好地的填充钙钛矿吸光层中的晶界，抵挡外界水氧的渗透，进而可以提高电池的填充因子和环境稳定性。
2、在一些实施例中，所述钙钛矿材料满足通式abx3，其中，a位阳离子包括fa+、ma+、cs+、rb+、k+中的至少一种，b位阳离子包括pb2+、sn2+中的至少一种，x位阴离子包括为cl-、br-、i-中的至少一种。由此，钙钛矿材料具有较优的稳定性和较高的载流子迁移率。
3、在一些实施例中，所述a位阳离子包括fa+、ma+中的至少一种，所述b位阳离子包括pb2+。由此，可以提高钙钛矿吸光层的结晶质量。
4、在一些实施例中，所述钙钛矿吸光层中所述交联剂的质量分数为0.005％-0.2％。由此，在交联剂可以发挥作用的同时，钙钛矿吸光层具有较高的光电转换效率、光吸收能力以及电荷传输性能。
5、在一些实施例中，进一步包括空穴传输层，所述空穴传输层位于所述钙钛矿吸光层的一侧，所述空穴传输层包括空穴传输材料，所述空穴传输材料满足式1，
6、
7、其中，r1为ome、me、br、cl、cn、nh2、氢原子中的一种。由此，空穴传输层与钙钛矿吸光层的能级匹配度较高。
8、在一些实施例中，所述空穴传输材料包括(4-(2,7-二溴-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二甲氧基-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二甲基-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二溴-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二氯-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二氰-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二氨-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二氢-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸中的至少一种。由此，有助于空穴传输层与钙钛矿吸光层形成良好的界面接触。
9、在一些实施例中，进一步包括钝化层，所述钝化层位于所述钙钛矿吸光层远离所述空穴传输层的一侧，所述钝化层包括钝化材料，所述钝化材料满足式2，
10、
11、其中，n为1-18，r2为cl-、br-、i-中的一种。由此，可以提高电池的填充因子。
12、在一些实施例中，所述钝化材料包括1,3-二氨基丙烷二氢碘酸盐、1,3-二氨基丙烷二氢溴酸盐、1,3-二氨基丙烷二盐酸盐、1,6-己二胺氢碘酸盐、1,6-己二胺氢溴酸盐、1,6-己二胺盐酸盐、1,8-辛二胺氢碘酸盐、1,8-辛二胺氢溴酸盐、1,8-辛二胺盐酸盐中的至少一种。由此，可以进一步提高电池的填充因子。
13、在一些实施例中，所述钙钛矿吸光层进一步包括添加剂，所述添加剂包括macl、pbcl2、mabr、fai中的至少一种。由此，可以改善钙钛矿吸光层的结晶质量。
14、在一些实施例中，进一步包括：底电池，所述底电池位于所述空穴传输层远离所述钙钛矿吸光层的一侧，所述底电池包括铜铟镓硒电池、碲化镉电池、晶硅电池中的至少一种。由此，可以提高太阳能电池的光电转化效率。
15、在本申请的第二方面，本申请提出了一种制备前述的太阳能电池的方法，包括：将钙钛矿前驱体材料、交联剂混合以形成前驱体溶液，其中，所述交联剂包括聚偏二氟乙烯，所述聚偏二氟乙烯的重均分子量为1.8×105-5.34×105，将所述前驱体溶液涂覆在基底表面以形成钙钛矿吸光层。由此，可以通过较为简便地方法获得填充因子和环境稳定性均较优的钙钛矿吸光层。
16、在一些实施例中，所述前驱体溶液中交联剂的浓度为0.1mg/ml-2mg/ml，所述前驱体溶液中钙钛矿前驱体材料的浓度为0.8mol/l-2mol/l。由此，制得的钙钛矿吸光层中钙钛矿材料和交联剂的比例较为适中。
17、在一些实施例中，所述前驱体溶液进一步包括空穴传输材料，所述前驱体溶液中空穴传输材料的浓度为0.5mg/ml-3mg/ml。由此，可以通过一步法同时形成钙钛矿吸光层和空穴传输层。
18、在一些实施例中，所述前驱体溶液进一步包括添加剂，所述添加剂包括macl、pbcl2、mabr、fai中的至少一种，所述前驱体溶液中添加剂的质量浓度为所述前驱体溶液中钙钛矿前驱体材料的浓度的5％-15％。由此，可以改善钙钛矿吸光层的结晶质量。
19、在一些实施例中，进一步包括：在所述钙钛矿吸光层远离所述基底的一侧表面涂覆钝化材料溶液，以形成钝化层，所述钝化材料溶液的溶剂包括异丙醇、乙醇、乙酸乙酯、甲苯、氯苯中的至少一种；所述钝化材料溶液中钝化材料的浓度为0.1mg/ml-5mg/ml。由此，可以改善钙钛矿吸光层的表面缺陷。
20、在本申请的第三方面，本申请提出了一种光伏组件，包括至少一个电池串，所述电池串包括至少两个前述的太阳能电池。由此，该光伏组件具有前述太阳能电池的全部特征及优点，在此不再赘述。
21、在本申请的第四方面，本申请提出了一种光伏系统，包括前述的光伏组件。由此，该光伏系统具有前述光伏组件的全部特征及优点，在此不再赘述。
技术特征：
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿材料满足通式abx3，其中，a位阳离子包括fa+、ma+、cs+、rb+、k+中的至少一种，b位阳离子包括pb2+、sn2+中的至少一种，x位阴离子包括为cl-、br-、i-中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述a位阳离子包括fa+、ma+中的至少一种，所述b位阳离子包括pb2+。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层中所述交联剂的质量分数为0.005％-0.2％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的太阳能电池，其特征在于，进一步包括空穴传输层，所述空穴传输层位于所述钙钛矿吸光层的一侧，所述空穴传输层包括空穴传输材料，所述空穴传输材料满足式1，
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输材料包括(4-(2,7-二溴-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二甲氧基-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二甲基-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二溴-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二氯-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二氰-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二氨-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸、(4-(2,7-二氢-9,9-二甲基吖啶-10(9h)-基)丁基)膦酸中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，进一步包括钝化层，所述钝化层位于所述钙钛矿吸光层远离所述空穴传输层的一侧，所述钝化层包括钝化材料，所述钝化材料满足式2，
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述钝化材料包括1,3-二氨基丙烷二氢碘酸盐、1,3-二氨基丙烷二氢溴酸盐、1,3-二氨基丙烷二盐酸盐、1,6-己二胺氢碘酸盐、1,6-己二胺氢溴酸盐、1,6-己二胺盐酸盐、1,8-辛二胺氢碘酸盐、1,8-辛二胺氢溴酸盐、1,8-辛二胺盐酸盐中的至少一种。
9.根据权利要求1-4任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层进一步包括添加剂，所述添加剂包括macl、pbcl2、mabr、fai中的至少一种。
10.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，进一步包括：底电池，所述底电池位于所述空穴传输层远离所述钙钛矿吸光层的一侧，所述底电池包括铜铟镓硒电池、碲化镉电池、晶硅电池中的至少一种。
11.一种制备权利要求1-10任一项所述的太阳能电池的方法，其特征在于，包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述前驱体溶液中交联剂的浓度为0.1mg/ml-2mg/ml，所述前驱体溶液中钙钛矿前驱体材料的浓度为0.8mol/l-2mol/l。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述前驱体溶液进一步包括空穴传输材料，所述前驱体溶液中空穴传输材料的浓度为0.5mg/ml-3mg/ml。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述前驱体溶液进一步包括添加剂，所述添加剂包括macl、pbcl2、mabr、fai中的至少一种，所述前驱体溶液中添加剂的质量浓度为所述前驱体溶液中钙钛矿前驱体材料的浓度的5％-15％。
15.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述钙钛矿吸光层远离所述基底的一侧表面涂覆钝化材料溶液，以形成钝化层，所述钝化材料溶液的溶剂包括异丙醇、乙醇、乙酸乙酯、甲苯、氯苯中的至少一种；所述钝化材料溶液中钝化材料的浓度为0.1mg/ml-5mg/ml。
16.一种光伏组件，其特征在于，包括至少一个电池串，所述电池串包括至少两个权利要求1-10中任一项所述的太阳能电池。
17.一种光伏系统，其特征在于，包括权利要求16所述的光伏组件。
技术总结
本申请公开了太阳能电池及制备方法、光伏组件、光伏系统。太阳能电池包括：钙钛矿吸光层，所述钙钛矿吸光层包括钙钛矿材料和交联剂，所述交联剂包括聚偏二氟乙烯，所述聚偏二氟乙烯的重均分子量为1.8×10<supgt;5</supgt;‑5.34×10<supgt;5</supgt;。由此，聚偏二氟乙烯可以较好地的填充钙钛矿吸光层中的晶界，抵挡外界水氧的渗透，进而可以提高电池的填充因子和环境稳定性。
技术研发人员：李明昊,莫易,刘洲,李红江
受保护的技术使用者：天合光能股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23