本發(fā)明涉及鈣鈦礦太陽能電池，具體涉及一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法及鈣鈦礦薄膜電池組件。
背景技術(shù)：
1、近年來，鈣鈦礦太陽能電池(pscs)在光電性能方面取得了顯著的進步，引起了人們的廣泛關(guān)注。在過去的十年中，鈣鈦礦太陽能電池(pscs)的功率轉(zhuǎn)換效率(pce)也得到了大幅的提升。
2、然而，由于鈣鈦礦(pvk)薄膜對襯底基質(zhì)的高度敏感性，導致鈣鈦礦晶體快速生長過程和質(zhì)量仍然存在挑戰(zhàn)，這種敏感性會導致鈣鈦礦過度結(jié)晶成核和不良缺陷的形成，因此這就會影響鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于：針對目前鈣鈦礦薄膜在制備過程中由于薄膜對襯底基質(zhì)的敏感性較高，導致鈣鈦礦晶體的生長會產(chǎn)生過度結(jié)晶成核和形成不良缺陷，從而致使鈣鈦礦太陽能電池會出現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換效率不高的問題，本發(fā)明提出了一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法，其克服了鈣鈦礦晶體在生長過程中會出現(xiàn)過度結(jié)晶成核和形成不良缺陷的問題，從而達到了提升鈣鈦礦太陽能電池功率轉(zhuǎn)換效率的目的。
2、為達到上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
3、本發(fā)明提供了一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
4、s1、提供具有相對的入光面和出光面的玻璃襯底；
5、s2、在所述玻璃襯底的出光面上制備透明導電層；
6、s3、在所述透明導電層上制備第一電荷傳輸層；
7、s4、在所述第一電荷傳輸層上制備用于輔助鈣鈦礦晶體生長的模板層，且所述模板層中具有若干孔洞結(jié)構(gòu)，以使所述模板層形成網(wǎng)格狀的結(jié)構(gòu)；
8、s5、在網(wǎng)格狀的模板層上涂覆鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，而后一次退火結(jié)晶，二次退火結(jié)晶，制得高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜；
9、其中，所述模板層可以在鈣鈦礦薄膜制備完成后分解去除或保留。
10、具體的，本發(fā)明的這種制備方法，其通過設(shè)置模板層可以對鈣鈦礦晶粒的生長過程進行模板化控制，從而達到提高鈣鈦礦薄膜質(zhì)量，提升鈣鈦礦薄膜電池轉(zhuǎn)換效率的目的。在本發(fā)明中鈣鈦礦晶體可以在模板層的作用下引導結(jié)晶生長為高致密的鈣鈦礦薄膜。
11、進一步的，一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法：步驟s2在清洗好的玻璃襯底的出光面上通過磁控濺射制備厚度150～200nm的透明導電層。
12、進一步的，一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法：步驟s3在所述透明導電層上通過濺射、旋涂、蒸鍍、刮涂或狹縫涂布的方式涂覆用于形成第一電荷傳輸層的材料，而后在120～160℃下退火15～45分鐘，從而制得厚度為40～100nm的第一電荷傳輸層。
13、進一步的，一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法：步驟s4在所述第一電荷傳輸層上通過干法、濕法或干濕混合的方法涂覆用于形成模板層的材料，而后加熱閃蒸形成所述模板層；所述模板層中孔洞結(jié)構(gòu)的周長為300～600nm；所述模板層的厚度不低于鈣鈦礦薄膜的厚度。
14、更進一步的，一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法：步驟s4中用于形成模板層的材料選用樹脂。
15、進一步的，一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法：步驟s5中一次退火結(jié)晶的溫度為65～75℃、一次退火的時間為1～3分鐘，二次退火結(jié)晶的溫度為90～110℃、退火時間為20～35分鐘。
16、進一步的，一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法：步驟s5中鈣鈦礦薄膜的厚度為300～600nm。
17、本發(fā)明還提供了一種鈣鈦礦薄膜電池組件，其特征在于，該鈣鈦礦薄膜電池組件包括：
18、上述的制備方法制得的鈣鈦礦薄膜；
19、第二電荷傳輸層，其層疊設(shè)置于所述鈣鈦礦薄膜上；
20、背電極，其層疊設(shè)置于所述第二電荷傳輸層上；
21、封裝膠膜，其層疊設(shè)置于所述背電極上；
22、以及背板玻璃，其層疊設(shè)置于所述封裝膠膜上。
23、進一步的，一種鈣鈦礦薄膜電池組件：所述第二電荷傳輸層的厚度設(shè)置為40～100nm。
24、進一步的，一種鈣鈦礦薄膜電池組件：所述背電極的厚度設(shè)置為50～120nm。
25、本發(fā)明的有益效果：
26、(1)針對目前鈣鈦礦薄膜在制備過程中由于薄膜對襯底基質(zhì)的敏感性較高，導致鈣鈦礦晶體的生長會產(chǎn)生過度結(jié)晶成核和形成不良缺陷的問題，本發(fā)明提出了一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法，該方法制備的鈣鈦礦薄膜的成膜質(zhì)量高，其克服了上述過度結(jié)晶成核和形成不良缺陷的問題。本發(fā)明提出的這種制備方法，其是一種利用模板法制備鈣鈦礦薄膜的方法，即在鈣鈦礦薄膜的制備前引入一層網(wǎng)格狀的模板層，利用模板層可以誘導鈣鈦礦晶體在模板層的孔洞結(jié)構(gòu)內(nèi)進行垂直生長，這種方法可以達到制備高質(zhì)量均勻的鈣鈦礦薄膜的目的，從而可以進一步提高鈣鈦礦薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
27、(2)本發(fā)明的方法提供了一種與眾不同的鈣鈦礦薄膜的制備方法，其在制備鈣鈦礦薄膜層前先制備一層模板層，模板的主要作用是限制鈣鈦礦晶體在水平方向的生長，引導其進行垂直方向的生長，以制備出垂直方向貫穿式的鈣鈦礦晶粒結(jié)構(gòu)，不會對鈣鈦礦薄膜產(chǎn)生影響，此方法制備的鈣鈦礦薄膜晶粒上、下貫穿，具有更為優(yōu)秀的電荷傳導能力，可以降低在薄膜電池內(nèi)部效率損失的同時進一步提高鈣鈦礦太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
28、(3)在本發(fā)明的工藝中采用了兩次退火結(jié)晶工藝，其中第一退火結(jié)晶的溫度較低、時間較短，其可以使鈣鈦礦晶體開始生長并充滿模板層的孔洞結(jié)構(gòu)，再通過二次退火結(jié)晶工藝配合模板層的共同作用則促使鈣鈦礦晶體均勻生長，形成更為均勻的鈣鈦礦薄膜。若是僅通過一次退火結(jié)晶則鈣鈦礦薄膜的均勻性會受影響，從而會對鈣鈦礦太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率造成影響。
29、(4)本發(fā)明提供的制備方法在制備鈣鈦礦薄膜的過程前，提前制備一層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的模板層，為鈣鈦礦晶粒的生長提供模板，引導其垂直方向的生長，以制備出垂直方向貫穿式的鈦礦薄晶粒結(jié)構(gòu)，這有利于提高鈣鈦礦晶粒的表面均勻性和其自身的電荷傳輸能力、增大晶粒尺寸、減少晶界，從而提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
1.一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法，其特征在于，步驟s2在清洗好的玻璃襯底的出光面上通過磁控濺射制備厚度150～200nm的透明導電層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法，其特征在于，步驟s3在所述透明導電層上通過濺射、旋涂、蒸鍍、刮涂或狹縫涂布的方式涂覆用于形成第一電荷傳輸層的材料，而后在120～160℃下退火15～45分鐘，從而制得厚度為40～100nm的第一電荷傳輸層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法，其特征在于，步驟s4在所述第一電荷傳輸層上通過干法、濕法或干濕混合的方法涂覆用于形成模板層的材料，而后加熱閃蒸形成所述模板層；所述模板層中孔洞結(jié)構(gòu)的周長為300～600nm；所述模板層的厚度不低于鈣鈦礦薄膜的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法，其特征在于，步驟s4中用于形成模板層的材料選用樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法，其特征在于，步驟s5中一次退火結(jié)晶的溫度為65～75℃、一次退火的時間為1～3分鐘，二次退火結(jié)晶的溫度為90～110℃、退火時間為20～35分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的輔助制備方法，其特征在于，步驟s5中鈣鈦礦薄膜的厚度為300～600nm。
8.一種鈣鈦礦薄膜電池組件，其特征在于，該鈣鈦礦薄膜電池組件包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種鈣鈦礦薄膜電池組件，其特征在于，所述第二電荷傳輸層的厚度設(shè)置為40～100nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種鈣鈦礦薄膜電池組件，其特征在于，所述背電極的厚度設(shè)置為50～120nm。