本实用新型属于钙钛矿光伏电池制备技术领域，特别涉及一种钙钛矿光伏电池。
背景技术：
钙钛矿是一类具有abx3结构的晶体材料的总称。研究发现，一些卤化钙钛矿材料具有优良的半导体特性，可以实现高质量的光能与电能的互相转换，因而，可以应用在光伏电池、发光二极管、探测器等多个领域。
钙钛矿串联组件作为大面积钙钛矿光电转换器件的主要结构。目前，通常是在钙钛矿薄膜制备完毕后隔离成若干单个的小部分，再串联起来，从而提高整个活性区域的性能。而切割过程中暴露出的钙钛矿侧面具有较高的反应活性，极易与水氧反应发生降解；另一方面，侧面钙钛矿与金属电极的直接接触，导致金属卤化物的生成，使电极的导电性下降。
在公开号为cn110534651a的专利中公开了钙钛矿太阳能电池和模块及其制备方法，在切割活性层后，再在侧面涂覆隔离层的保护方法。这种方法在实际应用中存在较多的缺陷，例如，点胶操作在空气中暴露时间长，导致钙钛矿受水氧侵蚀严重；胶水固化使用的高能紫外线会导致钙钛矿降解；胶水固化后存在体积的膨胀或收缩，影响钙钛矿侧面的保护效果。而采用蒸镀的方法制备隔离层，对掩膜的精度要求非常高，在实际生产中并不适用。因此，传统工艺中在制备活性层后再进行切割分节的方法，并不适用于钙钛矿薄膜组件。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种新的大面积钙钛矿光伏电池，先制备隔离层再制备钙钛矿层，结合在隔离层区域内做多次隔离处理，从而制备钙钛矿串联组件。不仅隔离层的制备方法更加多样，同时避免了现有工艺中对钙钛矿层做切割处理时，钙钛矿材料因侧面暴露而发生降解的问题。
本实用新型是这样实现的，提供一种钙钛矿光伏电池，其内部结构从下往上依次包括基底、前电极层、第一载流子传输层、钙钛矿层、第二载流子传输层、顶电极层，在前电极层上设置有n-1条切割线槽p1，切割线槽p1将前电极层划断，在切割线槽p1内填充满与第一载流子传输层一样的制备材料并与第一载流子传输层导电连接，在顶电极层上设置有n-1条切割线槽p3，每条切割线槽p3位于对应的切割线槽p1一侧，切割线槽p3的底部露出前电极层，在切割线槽p3两侧的钙钛矿层的侧面分别设有隔离层将其遮蔽，在切割线槽p3的一侧填充有与顶电极层一样的制备材料并与顶电极层导电连接，所述钙钛矿光伏电池在n-1条切割线槽p1和切割线槽p3的共同作用下被分割成n个钙钛矿光伏子电池。
本实用新型是这样实现的，提供一种钙钛矿光伏电池，其内部结构从下往上依次包括基底、前电极层、第一载流子传输层、钙钛矿层、第二载流子传输层、顶电极层，在第一载流子传输层上设置有n-1条切割线槽p1，切割线槽p1将前电极层和第一载流子传输层同时划断，在切割线槽p1内填充满与钙钛矿层一样的制备材料并与钙钛矿层导电连接，在顶电极层上设置有n-1条切割线槽p3，每条切割线槽p3位于对应的切割线槽p1一侧，切割线槽p3的底部露出前电极层，在切割线槽p3两侧的钙钛矿层的侧面分别设有隔离层将其遮蔽，在切割线槽p3的一侧填充有与顶电极层一样的制备材料并与顶电极层导电连接，所述钙钛矿光伏电池在n-1条切割线槽p1和切割线槽p3的共同作用下被分割成n个钙钛矿光伏子电池。
进一步地，所述钙钛矿层的制备材料是一种具有abx3型结构的卤化物晶体，其中，a为包括甲胺基、甲脒基、铯一价阳离子中至少一种，b为包括铅离子、亚锡离子二价阳离子中至少一种，x为包括cl-、br-、i-中至少一种卤素阴离子。
进一步地，在钙钛矿层的制备材料中加入离子掺杂物，离子掺杂物为包括胍基阳离子、丁胺基阳离子、苯乙胺基阳离子有机胺阳离子中至少一种，或者包括锂、钠、钾、铷、硼、硅、锗、砷、锑、铍、镁、钙、锶、钡、铝、铟、镓、锡、铊、铅、铋、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金无机元素的阳离子中至少一种，或者还包括硫氰酸根、醋酸根离子阴离子中至少一种。
与现有技术相比，本实用新型的钙钛矿光伏电池具有以下特点：预先制备隔离层，对后续制备的钙钛矿层进行保护，有效避免了在传统制备串联钙钛矿光伏组件所使用的切割工艺中，因钙钛矿薄膜侧面暴露导致钙钛矿材料降解，电极导电性下降的问题。
附图说明
图1为本实用新型实施例1和实施例3的钙钛矿光伏电池内部结构平面示意图；
图2为本实用新型实施例2和实施例5的钙钛矿光伏电池内部结构平面示意图；
图3为本实用新型实施例4的钙钛矿光伏电池内部结构平面示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
请参照图1所示，本实用新型钙钛矿光伏电池的第一种较佳实施例，其内部结构从下往上依次包括基底1、前电极层2、第一载流子传输层3、钙钛矿层4、第二载流子传输层5、阻挡层6、顶电极层7。
在前电极层2上设置有n-1条切割线槽p1，切割线槽p1将前电极层2划断，在切割线槽p1内填充满与第一载流子传输层3一样的制备材料并与第一载流子传输层3导电连接。在顶电极层7上设置有n-1条切割线槽p3，每条切割线槽p3位于对应的切割线槽p1右侧75μm~350μm处，切割线槽p3的底部露出前电极层2。
在切割线槽p3两侧的钙钛矿层4的侧面分别设有隔离层8将其遮蔽，在切割线槽p3的一侧填充有与顶电极层7一样的制备材料并与顶电极层7导电连接。所述钙钛矿光伏电池在n-1条切割线槽p1和切割线槽p3的共同作用下被分割成n个钙钛矿光伏子电池9。在每条切割线槽p3的远离其对应的切割线槽p1的一侧设有隔离层8将钙钛矿层4的一侧面遮蔽，在钙钛矿层4的另一侧面设有另一隔离层8将其也遮蔽。在切割线槽p3的另一侧填充有与顶电极层7一样的制备材料并与顶电极层7导电连接，另一隔离层8位于钙钛矿层4与切割线槽p3内填充的顶电极层7制备材料之间。
所述隔离层8的制备材料包括有机物聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙烯甲基丙烯酸共聚物、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、四氟乙烯共聚物、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚酰胺中任意一种，或者包括无机物氧化镁、氧化铝、氧化硅、硫化锌、乙酰丙酮锆、c3n4、氮化硼、碳材料及其衍生物中任意一种。隔离层8的厚度超过钙钛矿层4的膜厚，其膜厚为400nm~1000nm，其宽度为50μm~200μm。隔离层8的制备方法采用蒸镀、喷涂、丝网印刷、磁控溅射、点胶涂覆、原子层沉积加工方式中任意一种。
所述钙钛矿层4的制备材料是一种具有abx3型结构的卤化物晶体，其中，a为包括甲胺基（ch3nh3 ）、甲脒基（ch(nh2)2 ）、铯（cs ）一价阳离子中至少一种，b为包括铅离子（pb2 ）、亚锡离子（sn2 ）二价阳离子中至少一种，x为包括cl-、br-、i-中至少一种卤素阴离子。
在钙钛矿层4的制备材料中加入离子掺杂物，离子掺杂物为包括有机胺阳离子胍基阳离子（c(nh2)3 ）、丁胺基阳离子（ch3(ch2)3nh3 ）、苯乙胺基阳离子（c6h5(ch2)2nh3 ）中至少一种，或者包括无机元素的阳离子锂、钠、钾、铷、硼、硅、锗、砷、锑、铍、镁、钙、锶、钡、铝、铟、镓、锡、铊、铅、铋、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金中至少一种，或者还包括硫氰酸根（scn-）、醋酸根离子（ch3coo-）阴离子中至少一种。
其中，切割线槽p1的宽度为25μm~200μm，切割线槽p3的宽度为15μm~300μm，切割线槽p1与最近的隔离层8的距离为25μm~100μm。
实施例2
请参照图2所示，本实用新型钙钛矿光伏电池的第二种较佳实施例，其内部结构从下往上依次包括基底1、前电极层2、第一载流子传输层3、钙钛矿层4、第二载流子传输层5、阻挡层6、顶电极层7。
在第一载流子传输层3上设置有n-1条切割线槽p1，切割线槽p1同时将第一载流子传输层3和前电极层2划断。在切割线槽p1内填充满与钙钛矿层4一样的制备材料并与钙钛矿层4导电连接。在顶电极层7上设置有n-1条切割线槽p3，每条切割线槽p3位于对应的切割线槽p1左侧75μm~350μm处，切割线槽p3的底部露出前电极层2。
在切割线槽p3两侧的钙钛矿层4的侧面分别设有隔离层8将其遮蔽，在切割线槽p3的一侧填充有与顶电极层7一样的制备材料并与顶电极层7导电连接。所述钙钛矿光伏电池在n-1条切割线槽p1和切割线槽p3的共同作用下被分割成n个钙钛矿光伏子电池9。在每条切割线槽p3的远离其对应的切割线槽p1的一侧设有隔离层8将钙钛矿层4的一侧面遮蔽，在钙钛矿层4的另一侧面设有另一隔离层8将其也遮蔽。在切割线槽p3的另一侧填充有与顶电极层7一样的制备材料并与顶电极层7导电连接，隔离层8位于钙钛矿层4与切割线槽p3内填充的顶电极层7制备材料之间。
其他结构和特征与实施例1相同，不再赘述。
实施例3
请再参照图1所示，本实用新型实施例1的钙钛矿光伏电池的制备方法的第一种实施例，包括如下步骤：
步骤11、将沉积有ito前电极层2的导电玻璃基底1进行刻划（激光切割），蚀刻去掉100μm宽度的ito，得到切割线槽p1。再将导电玻璃基底1清洗干净，氮气吹干，紫外臭氧处理。
刻划的方式包括激光切割和物理划线等加工方式，在该步骤中采用的激光切割方式。以下同。
步骤12、在步骤11处理好的导电基底1上覆盖掩膜板，掩膜板镂空区域与切割线槽p3所在位置对应，掩膜板镂空区域的宽度为150μm，掩膜板镂空区域的宽度大于切割线槽p3的宽度，其位于切割线槽p1的右侧50μm处。使用磁控溅射沉积500nm厚的氧化硅作为隔离区。隔离区厚度不小于第一载流子传输层3、钙钛矿层4、第二载流子传输层5和阻挡层6厚度之和。
步骤13、使用与步骤12镂空区域相反的掩膜板依次在ito前电极层2上制备第一载流子传输层3、钙钛矿层4与第二载流子传输层5和阻挡层6。
在ito前电极层2上喷涂20nm空穴传输材料niox作为第一载流子传输层3（空穴传输层）。待烘干后，保持基底1温度为70℃，喷涂0.7mol/l碘化铅溶液，使用体积比为9:1的n,n-二甲基甲酰胺与二甲基亚砜作为混合溶剂，70℃退火10min，制得200nm厚的碘化铅层。在其上旋涂一层摩尔比为10:1的甲脒氢碘酸盐与甲胺氢氯酸盐的混合异丙醇溶液。其中，甲脒氢碘酸盐的浓度为60mg/ml。然后150℃退火60min。冷却后，用叔丁醇快速溶解去除表面残余的甲脒氢碘酸盐与甲胺氢氯酸盐，再于100℃退火10min，制得钙钛矿层4。再分别喷涂30nm厚的pc71bm、5nm厚的乙酰丙酮锆作为第二载流子传输层5（电子传输层）和阻挡层6。
步骤14、采用激光刻蚀方式切割隔离区的中间区域，得到切割线槽p2，其宽度为100μm。在切割线槽p2的左右两侧分别保留有25μm宽度的隔离层8，其底部露出前电极层2。
步骤15、在步骤14处理后的基底1薄膜上真空蒸镀150nm厚的银作为顶电极层7。
步骤16、采用激光刻蚀方式对切割线槽p2所在区域进行切割得到切割线槽p3，其宽度为40μm，其底部也露出前电极层2。切割线槽p3的宽度小于切割线槽p2，激光将切割线槽p3内的顶电极层7刻蚀掉，在切割线槽p3靠近切割线槽p1的一侧（左侧）保留有顶电极层7的制备材料，其另一侧（右侧）则紧邻隔离层8。
实施例4
请参照图3所示，本实用新型实施例1的钙钛矿光伏电池的制备方法的第二种实施例，包括如下步骤：
步骤21、将沉积有fto前电极层2的导电玻璃基底1进行激光刻蚀，蚀刻去掉150μm宽度的fto，得到切割线槽p1。再将导电玻璃基底1清洗干净，氮气吹干，紫外臭氧处理。
步骤22、在步骤21处理后的基底1薄膜上沉积30nm的sno2作为第一载流子传输层3（电子传输层）。
步骤23、在步骤22处理好的导电基底1上覆盖掩膜板，掩膜板镂空区域与切割线槽p3所在位置对应，掩膜板镂空区域的宽度为400μm，掩膜板镂空区域的宽度大于切割线槽p3的宽度，其位于切割线槽p1的右侧10μm处。使用磁控溅射沉积750nm厚的氮化硅作为隔离区。隔离区厚度不小于钙钛矿层4、第二载流子传输层5和阻挡层6厚度之和。再在隔离层8表面蒸镀20nm厚的疏水材料聚苯乙烯。
步骤24、在第一载流子传输层3上依次制备钙钛矿层4与第二载流子传输层5和阻挡层6。
保持基底1温度为100℃，连续狭缝涂布钙钛矿前驱体溶液cs0.15fa0.85pbi3到第一载流子传输层3上，其中，溶液的浓度为1mol/l，溶剂为1,4-丁内酯及少量n-甲基吡咯烷酮。在100℃退火30min，制得600nm厚的钙钛矿层4。用氯苯溶解除去聚苯乙烯，使其表面的钙钛矿材料脱落，再用氮气将薄膜表面吹扫干净。
再喷涂100nm厚的spiro-meotad（掺杂双三氟甲烷磺酰亚胺锂，叔丁基吡啶）作为第二载流子传输层5（空穴传输层），蒸镀20nm厚的moo3作为阻挡层6。
步骤25、采用激光刻蚀方式切割隔离区的中间区域，得到切割线槽p2，其宽度为200μm。在切割线槽p2的左右两侧分别保留有100μm宽度的隔离层8，其底部露出前电极层2。
步骤26、在步骤25处理后的基底1薄膜上真空蒸镀150nm厚的铜作为顶电极层7。
步骤27、采用激光刻蚀方式对切割线槽p2所在区域进行切割得到切割线槽p3，其宽度为100μm，其底部也露出前电极层2。切割线槽p3的宽度小于切割线槽p2，激光将切割线槽p3内的顶电极层7刻蚀掉，在切割线槽p3靠近切割线槽p1的一侧保留有顶电极层7的制备材料，其另一侧则紧邻隔离层8。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种钙钛矿光伏电池，其内部结构从下往上依次包括基底、前电极层、第一载流子传输层、钙钛矿层、第二载流子传输层、顶电极层，其特征在于，在前电极层上设置有n-1条切割线槽p1，切割线槽p1将前电极层划断，在切割线槽p1内填充满与第一载流子传输层一样的制备材料并与第一载流子传输层导电连接，在顶电极层上设置有n-1条切割线槽p3，每条切割线槽p3位于对应的切割线槽p1一侧，切割线槽p3的底部露出前电极层，在切割线槽p3两侧的钙钛矿层的侧面分别设有隔离层将其遮蔽，在切割线槽p3的一侧填充有与顶电极层一样的制备材料并与顶电极层导电连接，所述钙钛矿光伏电池在n-1条切割线槽p1和切割线槽p3的共同作用下被分割成n个钙钛矿光伏子电池。
2.一种钙钛矿光伏电池，其内部结构从下往上依次包括基底、前电极层、第一载流子传输层、钙钛矿层、第二载流子传输层、顶电极层，其特征在于，在第一载流子传输层上设置有n-1条切割线槽p1，切割线槽p1将前电极层和第一载流子传输层同时划断，在切割线槽p1内填充满与钙钛矿层一样的制备材料并与钙钛矿层导电连接，在顶电极层上设置有n-1条切割线槽p3，每条切割线槽p3位于对应的切割线槽p1一侧，切割线槽p3的底部露出前电极层，在切割线槽p3两侧的钙钛矿层的侧面分别设有隔离层将其遮蔽，在切割线槽p3的一侧填充有与顶电极层一样的制备材料并与顶电极层导电连接，所述钙钛矿光伏电池在n-1条切割线槽p1和切割线槽p3的共同作用下被分割成n个钙钛矿光伏子电池。
3.如权利要求1或2所述的钙钛矿光伏电池，其特征在于，所述钙钛矿层的制备材料是一种具有abx3型结构的卤化物晶体。
技术总结