[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用飛秒激光制備柔性大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811308080.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109273607A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程一兵;李天慧;黃福志
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L51/42
• 分類(lèi)號(hào): H01L51/42;H01L51/48;H01L27/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;徐曉琴

本發(fā)明屬于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及一種利用飛秒激光制備柔性大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件的方法。所述方法包括：利用飛秒激光剝落切線(xiàn)上的透明導(dǎo)電層(P1)；在干凈的透明導(dǎo)電層上依次沉積功能層，利用飛秒激光剝落切線(xiàn)上的功能層且不損傷透明導(dǎo)電層(P2)；在干凈的功能層上沉積金屬電極，利用飛秒激光剝落切線(xiàn)上的金屬電極層和功能層，且不損傷透明導(dǎo)電層(P3)，P1、P2和P3位置均相互錯(cuò)開(kāi)；切線(xiàn)完成后，制備得到串聯(lián)結(jié)構(gòu)的柔性大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。本發(fā)明通過(guò)飛秒激光低溫切割能夠?qū)⒋竺娣e柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池分成小電池條，并將其串聯(lián)起來(lái)，保證其能量轉(zhuǎn)換效率，為實(shí)現(xiàn)大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)提供了可能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及一種利用飛秒激光制備柔性大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件的方法。

背景技術(shù)

隨著科技的飛速發(fā)展以及人類(lèi)需求的不斷增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)更小、更輕、更薄的儲(chǔ)能器件顯得尤為重要。柔性電池的研發(fā)已經(jīng)成為現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn)之一，也符合未來(lái)可穿戴設(shè)備的研究方向。柔性電池是指利用柔性基板取代傳統(tǒng)的剛性基板制備出的電池，柔性電池能夠更好地承受彎曲、扭曲、拉伸等形變，而對(duì)電池本身的性能影響較小。在新型設(shè)備的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，電池作為其中的一個(gè)重要原件，其尺寸、形狀和靈活性均會(huì)對(duì)設(shè)備研發(fā)有所限制。以硅太陽(yáng)能電池為例，傳統(tǒng)剛性基板的太陽(yáng)能電池本身重量較大、攜帶不便，可應(yīng)用的場(chǎng)景也較為單一。而柔性電池則具有可卷曲折疊、輕質(zhì)、透明、大面積分布式的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足可彎曲、可植入、可穿戴的電子產(chǎn)品的需求。

硅太陽(yáng)能電池是現(xiàn)階段光伏發(fā)電領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，但其仍存在成本過(guò)高、生產(chǎn)能耗過(guò)大的缺點(diǎn)。而鈣鈦礦太陽(yáng)能電池作為一種新型的太陽(yáng)能電池材料，由于其能量轉(zhuǎn)換效率高、原材料成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，受到了世界的矚目。此外，由于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池能夠在室溫下通過(guò)溶液法制備，所以可以與卷對(duì)卷技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池大面積印刷制備，大大降低生產(chǎn)成本，可以使太陽(yáng)能電池的大范圍推廣應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。

現(xiàn)階段，大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件的制備主要是通過(guò)激光刻線(xiàn)的方法實(shí)現(xiàn)的，激光大多采用的是脈沖寬度較寬的納秒或皮秒激光。由于納秒激光和皮秒激光的脈沖寬度較寬，脈沖持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，在對(duì)材料進(jìn)行加工時(shí)，熱過(guò)程將起到主要作用。因此，會(huì)出現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化以及熱擴(kuò)散的現(xiàn)象，對(duì)非加工區(qū)域的材料造成損傷，影響電極之間的接觸電阻。此外，由于熱效應(yīng)而熔融的材料經(jīng)常會(huì)附著在切線(xiàn)邊緣重新固化，導(dǎo)致切線(xiàn)邊緣形成毛刺，會(huì)對(duì)加工精度造成影響，降低電池的整體性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種利用飛秒激光制備柔性大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件的方法，通過(guò)利用飛秒激光的非線(xiàn)性吸收特性，對(duì)柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件的不同材料層進(jìn)行剝除，實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的大面積生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種利用飛秒激光制備柔性大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件的方法，包括如下步驟：

(1)利用飛秒激光在含透明導(dǎo)電層的基板上劃線(xiàn)，剝落切線(xiàn)上的透明導(dǎo)電層；

(2)清洗基板，在干凈的透明導(dǎo)電層上依次沉積功能層，所述功能層從下往上依次是電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層；然后利用飛秒激光在功能層上劃線(xiàn)，剝落切線(xiàn)上的功能層且不損傷透明導(dǎo)電層，所述功能層上劃線(xiàn)的位置與步驟(1)所述透明導(dǎo)電層上劃線(xiàn)的位置需要相錯(cuò)開(kāi)；

(3)清洗基板，在干凈的功能層上沉積金屬電極，然后利用飛秒激光在金屬電極層和功能層上劃線(xiàn)，剝落切線(xiàn)上的金屬電極層和功能層，且不損傷透明導(dǎo)電層，所述金屬電極層和功能層上劃線(xiàn)的位置與步驟(1))所述透明導(dǎo)電層上劃線(xiàn)的位置、步驟(2)所述功能層上劃線(xiàn)的位置均需相錯(cuò)開(kāi)；切線(xiàn)完成后，即制備得到串聯(lián)結(jié)構(gòu)的柔性大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。