一种钙钛矿薄膜太阳能电池用柔性复合衬底及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110931657A(43)申请公布日2020.03.27(21)申请号201911243706.X(22)申请日2019.12.06(71)申请人中国乐凯集团有限公司地址071054河北省保定市乐凯南大街6号(72)发明人王亚丽王佳侯丽新刘贤豪(74)专利代理机构石家庄冀科专利商标事务所有限公司13108代理人李羡民郭绍华(51)Int.Cl.H01L51/52(2006.01)H01L51/56(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书11页附图1页(54)发明名称一种钙钛矿薄膜太阳能电池用柔性复合衬底及其制备方法(57)摘要本发明提供一种钙钛矿薄膜太阳能电池用柔性复合衬底及其制备方法，所述柔性复合衬底具有超薄、耐候、水氧阻隔、透明导电膜等多种特点和功能。它解决了现有PET、PEN等基材耐候性差的问题，水氧阻隔层还可以防止环境中水汽和氧气对钙钛矿电池的侵蚀，满足电池户外湿热环境长期使用的要求。本发明突破超薄高阻隔层制备技术，将阻隔层与超薄基材及透明电极集成一体，减少一层封装膜的使用，降低了电池的面密度，简化传统三明治式电池封装工艺，只需一侧压合工艺即可，降低器件的侧漏风险，提升了器件的长期稳定性。CN110931657ACN110931657A权利要求书1/1页1.一种钙钛矿薄膜太阳能电池用柔性复合衬底，其特征在于，自下而上依次设置无机纳米涂层、基材、水氧阻隔层和透明导电膜；所述无机纳米涂层为无机氧化物SiO2或Al2O3，由纳米硅溶胶或纳米氧化铝溶胶涂布而成；所述溶胶固含量为10-30wt％，溶胶为水或乙二醇。2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜太阳能电池用柔性复合衬底，其特征在于，所述基材选自聚酰亚胺(PI)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)或乙烯-偏氟乙烯共聚物(ECTFE)中的一种，基材的透光率＞80％，优选透光率＞90％；基材的厚度为10-150μm，优选30-75μm。3.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜太阳能电池用柔性复合衬底，其特征在于，所述水氧阻隔层为无机阻隔层或包含一个或几个有机阻隔层/无机阻隔层成对层，其中无机阻隔层包含金属氧化物或氮化物，所述金属选自Al、Si、Zr、Ti、Hf、Ta、In、Sn、Zn中的至少一种；无机阻隔层的厚度为10-600nm,优选100-300nm；有机阻隔层为含硅元素的聚丙烯酸树脂，厚度为0.5-20μm，优选0.8-2μm；所述水氧阻隔层的水汽渗透率WVTR＜10-4g/m2/day。4.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜太阳能电池用柔性复合衬底，其特征在于，所述透明电极选自氧化铟锡(ITO)、Ag/ITO/Ag、Ag/AZO/Ag、银纳米线(AgNws)、银或铜金属网格、碳纳米管或石墨中的一种或几种；表面方块电阻为10-40Ω/□；透光率为＞80％。5.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述无机纳米涂层的厚度为10-200nm，优选50-100μm；涂层硬度为3H-6H。6.一种制备如权利要求1-5任一项权利所述的钙钛矿薄膜太阳能电池用柔性复合衬底的制备方法，其特征在于，制备按以下步骤进行：(1)将柔性衬底的外表面进行处理，然后涂布无机纳米涂层；(2)将柔性衬底的内表面进行处理，然后涂布有机阻隔层；(3)在步骤(2)涂布的有机阻隔层表面沉积无机阻隔层，沉积一个或多个有机/无机成对层后，完成水氧阻隔层的制备；(4)在步骤(3)水氧阻隔层的表面沉积透明导电膜，完成柔性复合衬底的制备。2CN110931657A说明书1/11页一种钙钛矿薄膜太阳能电池用柔性复合衬底及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种钙钛矿薄膜太阳能电池用衬底的制备。背景技术[0002]钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从2009年的3.8％迅速跃升到23.7％，与商业化太阳能电池效率相当。廉价的原材料和简单的制备工艺，使得钙钛矿电池在过去五年受到了前所未有的关注。以柔性衬底代替玻璃刚性衬底，使电池具有效率高、重量轻、可弯曲、耐冲击，携带方便等优点，可以应用于军民多个领域。随着临近空间探测领域的快速发展，飞艇、无人机等飞行器得到广泛应用。对轻质、弯曲和高质量比功率的柔性太阳能电池有着迫切需求，太阳能电池可以铺设在飞艇、无人机的表面作为电源。[0003]尽管柔性钙钛矿太阳能电池制备技术不断取得突破，但由于离子迁移、材料及界面缺陷等问题，导致其对湿度、温度及光照极其敏感而产生分解，长期稳定性不佳，如何获得高效率、高质量比功率、长寿命的柔性钙钛矿电池仍是一项技术挑战。[0004]现有柔性钙钛矿电池多采用带有透明电极的塑料为衬底，然后在上