本發(fā)明涉及光伏電池，具體而言，涉及一種鈣鈦礦電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、光伏發(fā)電具有利用方便、環(huán)境友好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)能源中最具活力的應(yīng)用方式。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的光伏電池。相較于晶硅和其它薄膜電池而言，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池?fù)碛懈叩男?，鈣鈦礦為人工合成材料，缺陷容忍度高，熱復(fù)合效率損失少，因此載流子壽命高，根據(jù)配方不同可調(diào)整帶隙，能夠提高光譜利用率，實(shí)現(xiàn)更高的光電轉(zhuǎn)化效率。鈣鈦礦材料具備良好的吸光性能，膜層可以做得很薄，其材料特性給電池外觀提供了豐富的開發(fā)空間，比如顏色可調(diào)、透光、柔性等方面，同時(shí)也能保證一定的發(fā)電效率。因此其在光伏汽車一體化，光伏建筑一體化、可穿戴設(shè)備、戶外電站、室內(nèi)光伏等應(yīng)用場(chǎng)景中具有廣闊的發(fā)展空間。

2、就加工方式來(lái)看，由于激光具有非接觸加工、區(qū)域選擇性、加工精度高、可調(diào)節(jié)性強(qiáng)、提高材料利用率、可有效控制熱效應(yīng)區(qū)等優(yōu)勢(shì)，在鈣鈦礦電池的制備流程中不可或缺。但隨著鈣鈦礦各功能層的不斷優(yōu)化疊加及各種新材料層的引入，激光在作用于膜層時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生熱影響區(qū)明顯、火山口、底部碎渣毛刺、薄膜分層等工藝不良效果，尤其是p3工藝，其主要功能是將子電池分別隔離開，若p3線槽周圍存在較多崩邊，分層等缺陷，易產(chǎn)生搭接形成漏電風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，降低電池的并阻，膜層分層易引發(fā)離子遷移、水氧擴(kuò)散等問(wèn)題，也降低組件的穩(wěn)定性。

3、現(xiàn)有對(duì)p3線槽的工藝優(yōu)化，通過(guò)設(shè)置不同的激光工藝參數(shù)在p3線邊緣進(jìn)行預(yù)劃刻，形成保護(hù)線方式，起到改善線槽平整度和降低兩側(cè)邊緣熱影響，但此種涉及多次激光加工，影響工藝節(jié)拍。不適用于大面積鈣鈦礦電池生產(chǎn)制程。有的優(yōu)化則是需要結(jié)合功能層及電極層在特定厚度及材料條件下，優(yōu)化激光工藝，達(dá)到無(wú)崩邊的刻線形貌，使得整體工藝的兼容性小，不利于新功能層材料的開發(fā)及導(dǎo)入。

4、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種鈣鈦礦電池，以解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的鈣鈦礦電池通過(guò)設(shè)置界面保護(hù)層和凹槽保護(hù)層，可降低激光熱影響，加工過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵顆粒不易黏附于器件表面、有效降低線槽的崩邊搭接形貌，可有效提升電池整體的穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的另一個(gè)的在于提供一種所述的鈣鈦礦電池的制備方法，該方法適用于大面積鈣鈦礦電池生產(chǎn)制程，且不影響生產(chǎn)節(jié)拍，對(duì)新功能層材料的開發(fā)及導(dǎo)入兼容性較強(qiáng)，可獲得穩(wěn)定性能優(yōu)異的電池。

3、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

4、一種鈣鈦礦電池，包括基底層、復(fù)合功能層、電極層、界面保護(hù)層、凹槽保護(hù)層和p3槽；所述基底層和所述界面保護(hù)層之間設(shè)置所述復(fù)合功能層和電極層，且所述界面保護(hù)層位于所述電極層的表面，所述復(fù)合功能層位于所述基底層的表面；所述p3槽依次貫穿于所述界面保護(hù)層、電極層和復(fù)合功能層；

5、所述界面保護(hù)層包括有機(jī)聚合物；

6、所述凹槽保護(hù)層包括位于p3槽部分側(cè)壁的第一保護(hù)層，所述第一保護(hù)層包括羰基硫和所述有機(jī)聚合物的反應(yīng)物。

7、一些實(shí)施方式中，所述有機(jī)聚合物包括聚合物材料的交聯(lián)物，所述聚合物材料包括聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚烯酸和聚醇化合物中的至少一種。

8、一些實(shí)施方式中，所述凹槽保護(hù)層還包括第二保護(hù)層，所述第二保護(hù)層位于所述第一保護(hù)層表面及所述p3槽表面；所述第二保護(hù)層包括氟化碳類聚合物。

9、一些實(shí)施方式中，所述復(fù)合功能層包括依次層疊設(shè)置的第一電荷傳輸層、鈣鈦礦層和第二電荷傳輸層，所述第一電荷傳輸層與所述基底層相接觸，所述第二電荷傳輸層與所述電極層相接觸；所述鈣鈦礦電池還包括p2槽，所述p2槽依次貫穿所述第二電荷傳輸層、鈣鈦礦層和第一電荷傳輸層；所述電極層具有延伸段，所述延伸段貫穿于所述p2槽且與所述基底層相接觸；所述基底層設(shè)置有開口朝向所述第一電荷傳輸層的p1槽。

10、如上所述的鈣鈦礦電池的制備方法，包括以下步驟：

11、在基底層上依次制備復(fù)合功能層和電極層。

12、在所述電極層的表面涂覆聚合物材料溶液，固化后形成有機(jī)保護(hù)層。

13、制作貫穿于所述有機(jī)保護(hù)層、所述電極層和所述復(fù)合功能層的p3槽。

14、對(duì)靠近所述p3槽的有機(jī)保護(hù)層進(jìn)行等離子刻蝕，形成界面保護(hù)層；在所述等離子刻蝕的過(guò)程中通入羰基硫，在所述p3槽的部分側(cè)壁形成第一保護(hù)層，得到凹槽保護(hù)層。

15、一些實(shí)施方式中，所述聚合物材料溶液包括聚合物材料和有機(jī)溶劑。

16、一些實(shí)施方式中，所述有機(jī)保護(hù)層的厚度為50~150nm。所述有機(jī)保護(hù)層的厚度優(yōu)選為50~120nm。

17、一些實(shí)施方式中，所述等離子刻蝕包括稀釋氣體和刻蝕氣體，所述稀釋氣體和所述刻蝕氣體的流量比為（1~2）:（3~5）。

18、一些實(shí)施方式中，所述羰基硫和所述稀釋氣體的流量比為1:（3~5）。

19、一些實(shí)施方式中，?所述等離子刻蝕的射頻功率為500~700w，射頻頻率為50~60mhz。

20、一些實(shí)施方式中，所述等離子刻蝕60~150s后，通入所述羰基硫，處理時(shí)間為100~150s。

21、一些實(shí)施方式中，所述凹槽保護(hù)層的制備，還包括：得到所述第一保護(hù)層后，再通入含氟環(huán)烷烴，在所述第一保護(hù)層及所述p3槽的表面形成第二保護(hù)層。

22、一些實(shí)施方式中，所述含氟環(huán)烷烴包括c4f8，所述含氟環(huán)烷烴與所述稀釋氣體的流量比為1:（3~5）。

23、一些實(shí)施方式中，停止通所述刻蝕氣體及所述羰基硫后，在射頻功率至150~250w的條件下通入所述含氟環(huán)烷烴。

24、一些實(shí)施方式中，采用所述含氟環(huán)烷烴的處理時(shí)間為100~150s。

25、一些實(shí)施方式中，所述復(fù)合功能層的制備，具體包括：

26、在基底層的表面制作p1槽，在具有所述p1槽的基底層的一側(cè)表面依次制備第一電荷傳輸層、鈣鈦礦層和第二電荷傳輸層；制作依次貫穿于所述第二電荷傳輸層、所述鈣鈦礦層和所述第一電荷傳輸層的p2槽；在所述第二電荷傳輸層的表面及所述p2槽內(nèi)制備電極層。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

28、（1）本發(fā)明的鈣鈦礦電池中，界面保護(hù)層可降低p3激光劃刻中熱效應(yīng)的影響，且加工中產(chǎn)生的粉塵不易堆積于器件表面；凹槽保護(hù)層具有雙層保護(hù)層，具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和疏水性，可有效防止環(huán)境的水汽等侵入器件結(jié)構(gòu)內(nèi)，進(jìn)而提升電池整體的穩(wěn)定性。

29、（2）本發(fā)明的鈣鈦礦電池的制備方法，在電極層的表面制備有機(jī)保護(hù)層，可降低p3激光劃刻中熱效應(yīng)的影響，且加工中產(chǎn)生的粉塵不易堆積于器件表面，有效降低線槽的崩邊搭接形貌；在p3工藝后采用等離子刻蝕，將線槽邊緣保護(hù)層相對(duì)平坦化，羰基硫處理以在p3槽的部分側(cè)壁形成第一保護(hù)層；再進(jìn)行鈍化工藝，含氟環(huán)烷烴氣體會(huì)產(chǎn)生(cf2)n長(zhǎng)鏈聚合物，此氟化碳類聚合物具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和疏水性，能夠沉積在槽側(cè)壁及底部，可有效防止環(huán)境的水汽等侵入器件結(jié)構(gòu)內(nèi)，進(jìn)而提升電池整體的穩(wěn)定性。該方法適用于大面積鈣鈦礦電池生產(chǎn)制程，且不影響生產(chǎn)節(jié)拍，對(duì)新功能層材料的開發(fā)及導(dǎo)入兼容性較強(qiáng)。