[發(fā)明專利]一種全噴涂鈣鈦礦太陽能電池制備方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810232410.7
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108511610B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 朱同波;文貴華;張繼遠;葉金花;劉建國;吳聰萍;鄒志剛
• 申請（專利權）人: 南京大學昆山創(chuàng)新研究院;昆山桑萊特新能源科技有限公司
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;B05B5/08;B05D1/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種全噴涂鈣鈦礦太陽能電池制備方法，包括依序在導電基底上進行電子傳輸層漿料靜電噴涂及燒結(jié)、介孔層漿料靜電噴涂及燒結(jié)、間隔層漿料靜電噴涂及燒結(jié)、碳層漿料靜電噴涂及燒結(jié)，依次制得電子傳輸層、介孔層、間隔層和碳層；然后在碳層上進行鈣鈦礦前驅(qū)液靜電噴涂，在靜電場和重力作用下使鈣鈦礦前驅(qū)液滲入介孔層和間隔層，烘干后即制得鈣鈦礦太陽能電池。本發(fā)明還公開了一種全噴涂鈣鈦礦太陽能電池制備裝置，包括靜電場發(fā)生器、交變電場發(fā)生器、霧化噴嘴和加熱平臺。本發(fā)明噴涂各功能層后進行了采用靜電場、交變電場進行后續(xù)處理，使各功能層的均勻度明顯提升。

技術領域

本發(fā)明涉及一種全噴涂鈣鈦礦太陽能電池制備方法及裝置，屬于光伏技術領域。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池的最高效率已由2009年的3.8%迅速提升至2016年的22.1%，效率已達到應用要求，但鈣鈦礦材料對水分敏感，效率不穩(wěn)定的缺點阻止了其工業(yè)化發(fā)展。碳基結(jié)構(gòu)電池因具有較高的穩(wěn)定性及較低的制備成本，工業(yè)化前景較好，2016年效率已達到15.3%，然而大面積組件（有效面積：74cm2)效率僅10%，這主要由電子收集困難與大面積上結(jié)晶較差等因素所造成的，目前鈣鈦礦溶液的大面積結(jié)晶無相關專用設備，鈣鈦礦層制備主要通過噴涂或滴涂鈣鈦礦前驅(qū)液方式進行。

2013年12月11日中國專利數(shù)據(jù)庫中公開了一件名稱為“基于鈣鈦礦類吸光材料的介觀太陽能電池及其制備方法”的專利申請，申請?zhí)枮椋?01310297115.7，具體為公開了：使用全印刷方式制備碳基PSC，介孔納米晶層、間隔層和空穴收集層使用印刷方式制備，燒結(jié)溫度在400-500℃。其制備方法較為復雜；其次鈣鈦礦層使用滴涂方式制備，鈣鈦礦結(jié)晶受介孔層、間隔層和碳層的孔徑大小等多因素影響，難以獲得較優(yōu)晶體，尤其在大面積制備上這一困難更為明顯，為獲得較好的鈣鈦礦層晶體，碳層的孔徑較大，犧牲了部分導電性，影響了空穴的收集。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種全噴涂鈣鈦礦太陽能電池制備方法及裝置，解決現(xiàn)有技術中鈣鈦礦太陽能電池中鈣鈦礦層在碳層、間隔層及介孔層中不均、難以獲得較優(yōu)晶體的技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的一種全噴涂鈣鈦礦太陽能電池制備方法，包括水平設置的加熱平臺、垂直于加熱平臺設置的靜電場、平行于加熱平臺的交變電場以及設置于加熱平臺底部的震動裝置；所述制備方法包括如下步驟：

將導電基底置于加熱平臺上，開啟垂直于加熱平臺的靜電場，在導電基底上表面依序進行電子傳輸層漿料靜電噴涂及燒結(jié)、介孔層漿料靜電噴涂及燒結(jié)、間隔層漿料靜電噴涂及燒結(jié)、碳層漿料靜電噴涂及燒結(jié)，依次制備電子傳輸層、介孔層、間隔層和碳層；

對上述導電基底進行鈣鈦礦前驅(qū)液靜電噴涂，在靜電場和重力作用下使鈣鈦礦前驅(qū)液滲入介孔層和間隔層，即制得鈣鈦礦太陽能電池；

所述制備方法還包括：在各漿料靜電噴涂之后燒結(jié)之前，同時開啟平行于加熱平臺的交變電場及震動裝置。

進一步的，制備電子傳輸層的具體方法如下：

將霧化后的電子傳輸層漿料靜電噴涂于導電基底上；

將平行于加熱平臺的兩組交變電場的最高強度調(diào)節(jié)為20~500V/cm，頻率調(diào)節(jié)為50~400Hz，開啟調(diào)節(jié)到位的交變電場同時對噴涂電子傳輸層漿料的導電基底進行機械震動處理，保持10~60s后關閉；

將垂直于加熱平臺的靜電場的最高強度調(diào)節(jié)為300~1000V/cm，開啟調(diào)節(jié)到位的靜電場，控制加熱平臺的表面溫度為300~500℃，對噴涂電子傳輸層漿料的導電基底燒結(jié)30~120min。

進一步的，靜電噴涂介孔層漿料、間隔層漿料和碳層漿料后需分別進行如下處理：