本发明公开了一种柔性钙钛矿太阳能电池的制备工艺，包括以 下步骤：1)刻蚀；2)光阳极的制备；3)碳对电极的印刷成膜：采用烘干·114·温度在 150℃以下的导电碳浆，利用丝网印刷法在柔性导电基底上制 备成膜，即得到太阳能电池的碳对电极；碳对电极的一端与 ITO 导电 层接触，另一端与 ITO 之间存在间隙，生长的 ZnO 纳米线在该间隙处； 4)钙钛矿的添加。本发明采用一种低温的制备工艺在柔性导电基底上 制备电池的光阳极。接着采用有机溶剂烘干温度在 150℃以下低温导 电

利用钙钛矿材料制备高效率低成本太阳电池 一、项目分类 重大科学前沿创新、关键核心技术突破 二、成果简介 南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授团队瞄准“碳达峰、碳中和”国家重大需求，致力于高效率新型光伏技术的基础和应用研究，两年内连续四次创造全钙钛矿叠层太阳电池光电转换效率的世界纪录，并被国际权威的《Solar cell efficiency tables》收录。 2019年，研究团队率先突破全钙钛矿叠层制备瓶颈，提出新型隧穿结结构，实现了器件制备过程的大幅简化和性能的大幅提升，最终实现了24.8%的光电转换效率；2020年，团队通过材料改性和结构优化实现了大面积叠层电池24.2%的效率。 近期，研究团队提出增强窄带隙钙钛矿晶粒表面缺陷钝化的新策略，叠层电池经国际权威机构认证其转换效率高达26.4%。同行专家高度评价该研究工作“在利用钙钛矿材料制备高效率低成本太阳电池中迈出了重要的一步”。 相关成果发表于Nature (2022)和Nature Energy (2019、2020)等国际顶级期刊，入选“中国半导体十大研究进展”和“中国光学十大进展”，部分技术已实现科技成果转化，推动了我国新型钙钛矿太阳电池的产业化。

 太阳能发电是未来可再生能源的重要领域，提高太阳能电池对太阳光的利用效率、进一步提高太阳能电池的光伏效率，已经成为光伏领域的重要课题。太阳能电池的本征吸收层很薄，甚至小于光的波长，使得进入太阳能电池光子的光程很短，成为除材料以外，制约太阳能电池进一步提高光伏效率的重要因素。为了提高光子在太阳能电池本征吸收层中的吸收率，需要研究在降低电池表面反射的同时，延长光子在本征吸收层的光程，实现高效陷光。 本项目基于微纳光学理论和微纳结构加工技术，提出了“低表面反射+低光能逃逸+高效延长光程”的高效超陷光机制，设计了具有“低表面反射率+低光能逃逸+高效延长光程”的高效超陷光结构。利用宽带陷光技术研发的宽带陷光光伏玻璃，在380nm~1200nm波长范围内，具有高于40%的雾度。宽带陷光光伏玻璃基片应用于硅叠层薄膜太阳能电池, 在380nm~1200nm波长范围内，对于准垂直入射光的反射率小于3%. 在AM1.5测试环境下,太阳能电池光伏效率比较没有陷光结构光伏玻璃的太阳能电池相对提高5%。以上。 基于微纳光学结构的太阳能电池高效陷光技术，在太阳能电池、太阳能电池组件封装中具有广泛的应用前景，对于提高太阳能电池及其组件的光伏效率具有重要意义。

本发明属于微纳制造技术领域，并公开了一种无机钙钛矿太阳 能电池，包括导电基底、电子收集层、光吸收层、空穴传输层和碳对 电极层，导电基底包括玻璃基片及两块 FTO 导电层，两块 FTO 导电层之间具有分隔槽;电子收集层包括致密 TiO2 层和介孔 TiO2 层，致 密 TiO2 层沉积在玻璃基片的分隔槽处和其中一块 FTO 导电层的上表 面上。

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池用导电碳浆，其包括有机 溶剂、粘结剂和导电填料，还包括无机添加剂，所述无机添加剂为 ZrO2 或 NiO 粉末，所述粘结剂占导电碳浆质量百分比为 6％～15％，所述 导电填料占导电碳浆质量百分比为 14％～20％，所述无机添加剂占导 电碳浆质量百分比为 3％～5％。还公开了一种钙钛矿太阳能电池用碳 对电极，采用如上所述的导电碳浆以丝网印刷方式制备获得。并公开 了一种钙钛矿太阳能电池，包括如上所述的碳对电极。还公开了一种 制备上述导电碳浆的方法。本发明导电碳浆不仅不会腐

本发明公开了一种无空穴传输材料钙钛矿薄膜异质结电池的制备方法。该方法在传统的 PbI2 前驱体 溶液中加入少量 PbCl2，以提高 PbI2 在溶剂中的溶解性，以免在旋涂时形成不均匀的晶核，影响钙钛矿 生长的均匀性。在空气中 100℃烧结 5 分钟后，往钙钛矿层上刮涂上一种含有 CH3NH3I 的碳浆，在空气 中 100℃烘干，再次刮涂上一层不含 CH3NH3I 的碳浆以降低器件电阻。最后 50mg/mL?PMMA 的甲苯溶 液均匀滴在碳电极上

已有样品/n该项目提供了一种新型低辐射薄膜，分别采用金属薄银层来抑制长波长红外波和短波长紫外波的透射，采用周期性结构来增强可见光波段的透射；对可见光的透射率达到70~96%，对紫外波段的透射率降低到15%、对780nm~1200nm 红外波段的透射率降低到10%以下、对1200nm~3000nm 红外波段的透射率降低到25%以下，层数显著降低，很大程度上缩减了成本，简化了工艺流程。该项目提供的薄膜具有防紫外线、透明和

产品特点： · 整机功能集成化，外观简洁、大方 · 电气化控制简洁、实用 · 内部结构采用多分区、模块化设计，满足不同工艺下使用要求 · 设备可以整体移动、固定，对于需要在不同环境使用具有较高适用性。 · 操作、维护方便，性能安全可靠 · 可以通过不同的萃取时间、方案，完全模拟出萃取线的过程及其结果 产品应用： · 开发新的薄膜配方和材料 · 测试新的薄膜表面/添加剂 · 验证薄膜生产工艺条件 · 测试不同萃取方案对于材料的影响 · 萃取后薄膜样品性能测试 · 小批量薄膜生产 技术参数： · 萃取样品尺寸规格——850mm×850mm · 样品薄膜厚度——20 - 5000 μm · 内部分区——3区 · 萃取介质进出——双泵单独控制 · 辅助萃取（可选）——强力超声波发生器 · 设备尺寸—— 1m×1m×1.3m （长×宽×高）

产品特点： · 符合人体工程学设计 · 简单、直观的电气化控制 · 通过循环空气或红外加热，薄膜达到精确、可靠的温度 · 通过精准的温度平衡实现完美的工艺控制 · 调试维修方便简单，使用性能可靠 · 可进行纵向、横向或在任何位置的双向同步或异步拉伸 · 可通过不同拉伸速度拉伸薄膜，完美模拟薄膜拉伸流水线工艺 产品应用： · 开发新的薄膜配方和材料 · 测试新的薄膜表面/添加剂 · 验证薄膜生产工艺条件 · 测试不同萃取方案对于材料的影响 · 萃取后薄膜样品性能测试 · 小批量薄膜生产 技术参数： · 设备配置——5铗子配置 · 推荐的初始样品膜尺寸——80mm×80mm · 拉伸比率——10：10 · 最大拉伸尺寸——780mm×780mm（包含铗头区域） · 拉伸样品膜厚度——20 - 5000 μm · 拉伸速度——500mm/S · 最大夹紧力——1000N · 每一轴拉伸力——2000N · 设备尺寸——4m×2m×2m（长×宽×高） · 拉伸样品膜加热系统可到300°C

钙钛矿太阳能电池制备工艺简单，成本低廉。近年来，该类太阳能电池因其快速增长的光电转换效率和逐步提升的器件稳定性，吸引了学术界和产业界的广泛关注，为光伏领域带来了新的机遇。然而，由于钙钛矿太阳能电池中存在非辐射复合损失，所以目前的光电转换效率依然低于肖克利-奎塞尔（Shockley-Queisser）理论所定义的极限效率。因此，最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失是进一步提升电池器件效率的未来研究重点。 鉴于此，研究团队基于已有的研究基础，对“最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失”这一论题进行深入探讨和系统总结。该综述文章主要包括以下几个方面：首先，介绍了钙钛矿太阳能电池中非辐射复合的起源，并详细讨论了非辐射复合损失的定量化测试方法；其次，系统总结了在降低非辐射复合损失方面的最近研究进展；再次，依据肖克利-奎塞尔理论，对钙钛矿太阳能电池所能够获得的最高光电转换效率进行了科学预测；最后，在展望部分，前瞻性地指出了最大化降低非辐射复合损失的未来努力方向。图1. 金属卤化物钙钛矿活性层内的电荷载流子产生与复合动力学机制 在理想的金属卤化物钙钛矿半导体材料中，所有的光生电子和空穴最终将通过发射光子的方式进行复合（即：辐射复合）。然而，在实际的钙钛矿太阳能电池中存在大量的非辐射复合通道（如图1所示），绝大部分光生载流子将优先通过其他非辐射途径进行复合（例如，缺陷辅助复合，俄歇复合，界面诱导复合，电声耦合，带尾态复合等）。这些非辐射复合损失过程极大降低了电池在稳态下的光生载流子浓度，从而减小了金属卤化物钙钛矿层中准费米能级劈裂的能级差，最终造成钙钛矿太阳能电池较大的电压损失。因此，最大化降低或抑制这些非辐射复合通道是提升器件开路电压和光电转换效率的关键。 针对各种非辐射复合通道，该综述首先介绍了目前量化分析非辐射复合损失的常规测试技术以及测试要点，如图2所示。图2. 量化钙钛矿薄膜和完整器件中非辐射复合损失的表征技术 随后，结合当前研究现状，进一步梳理了近年来在降低非辐射复合损失方面取得的一系列重要进展。值得一提的是，该研究团队去年在《Science》杂志上报道的基于溶液二次生长方法构建渐变结的策略（如图3所示），在降低反式钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失方面效果显著（Science 360, 1442-1446）。此后，一系列研究报道显示，相似的策略在正式常规结构钙钛矿太阳能电池和全无机钙钛矿太阳能电池中也可以获得正向的实验结果。由此说明，在金属卤化物钙钛矿半导体材料中构建有效的渐变结对后续降低非辐射复合损失具有非常重要的借鉴价值。图3. 渐变结钙钛矿太阳能电池器件结构和渐变结的时间分辨光谱 此外，该综述还以当前最高效率的砷化镓太阳能电池为参照，先假定钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与砷化镓太阳能电池的情形一致，再依据肖克利-奎塞尔理论，对钙钛矿太阳能电池所能够获得的性能参数进行科学预测，进而给出电池器件所能达到的最高光电转换效率，如图4所示。图4. 当钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与当前最高效率砷化镓太阳能电池的情况相同时，单结钙钛矿太阳能电池可实现的最优器件性能参数 最后，该综述也指出，目前提升器件性能的两条主要途径是最优化光子俘获和最大化降低非辐射复合损失。如果能将二者进行有效整合，探索更可靠的协同优化策略，这可能会是将器件光电转换效率提升至接近理论极限的可行方案。为此，综述也对一些未来的努力方向进行了展望。 总的来说，该综述为最大程度地降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失提供了理论总结，也为开展实验工作提供了参考借鉴，对进一步提升电池效率，推动该类电池产业化应用有重要意义。