特表 2025-501431 太陽電池の製造方法、太陽電池及び積層型太陽電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-01-22

(54)【発明の名称】太陽電池の製造方法、太陽電池及び積層型太陽電池

(51)【国際特許分類】

   H10K 30/50 20230101AFI20250115BHJP

   H10K 39/15 20230101ALI20250115BHJP

   H10K 30/40 20230101ALI20250115BHJP

   H10K 85/50 20230101ALI20250115BHJP

   H10K 71/00 20230101ALI20250115BHJP

【ＦＩ】

H10K30/50

H10K39/15

H10K30/40

H10K85/50

H10K71/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024510680

(86)(22)【出願日】2022-12-21

(85)【翻訳文提出日】2024-02-21

(86)【国際出願番号】 CN2022140841

(87)【国際公開番号】W WO2024124611

(87)【国際公開日】2024-06-20

(31)【優先権主張番号】202211601215.X

(32)【優先日】2022-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519095522

【氏名又は名称】ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド

(71)【出願人】

【識別番号】512083920

【氏名又は名称】晶科能源股分有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＪＩＮＫＯ ＳＯＬＡＲ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１，Ｊｉｎｋｏ Ｒｏａｄ， Ｓｈａｎｇｒａｏ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ Ｊｉａｎｇｘｉ ３３４１００ ＣＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100199819

【弁理士】

【氏名又は名称】大行 尚哉

(74)【代理人】

【識別番号】100087859

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 秀治

(72)【発明者】

【氏名】張遠方

(72)【発明者】

【氏名】徐孟雷

(72)【発明者】

【氏名】楊潔

(72)【発明者】

【氏名】ヂァン シン ウ

【テーマコード（参考）】

3K107

5F251

【Ｆターム（参考）】

3K107AA03

3K107CC45

3K107FF15

3K107GG28

5F251AA01

5F251AA08

5F251AA09

5F251AA10

5F251AA20

5F251BA12

5F251BA14

5F251BA17

5F251DA04

5F251DA07

5F251DA15

5F251XA01

5F251XA61

(57)【要約】

【課題】本願実施例は、太陽電池の製造方法、太陽電池及び積層型太陽電池に関する。
【解決手段】太陽電池の製造方法は、順次積層されたキャリアプレート及び分離補助層を提供することと、分離補助層のキャリアプレートから離れた表面に接着基質と、接着基質に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子とを含むペロブスカイト吸収層を形成することであって、接着基質は、対向する第１表面及び第２表面を含み、第１表面が分離補助層から離れ、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子は、第１表面に対して突出した第１凸面と第２表面に対して突出した第２凸面とを備え、且つ単結晶ペロブスカイト粒子の表面に機能層が形成されていることと、ペロブスカイト吸収層に第１キャリア輸送層を形成することでことと、第１キャリア輸送層に第１導電層を形成することと、キャリアプレートと分離補助層を除去し、ペロブスカイト吸収層に第２導電層を形成することと、を含む。本願実施例は、ペロブスカイト太陽電池の安定性及び光電変換能力を向上させることに有利である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に沿って順次積層設置されたキャリアプレート及び分離補助層を提供することと、
前記分離補助層の前記キャリアプレートから離れた表面にペロブスカイト吸収層を形成することであって、前記ペロブスカイト吸収層は、接着基質と、前記接着基質に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子とを含み、前記第１方向において、前記接着基質は、対向する第１表面及び第２表面を含み、前記第１表面が前記分離補助層から離れ、少なくとも一部の前記単結晶ペロブスカイト粒子は、第１凸面と第２凸面とを備え、前記第１凸面が前記第１表面に対して突出し、前記第２凸面が前記第２表面に対して突出し、且つ、前記単結晶ペロブスカイト粒子の表面に機能層が形成されていることと、
第１キャリア輸送層を形成することであって、前記第１キャリア輸送層が前記ペロブスカイト吸収層の前記分離補助層から離れた表面に位置することと、
第１導電層を形成することであって、前記第１導電層が前記第１キャリア輸送層の前記第１表面から離れた表面に位置することと、
前記キャリアプレートと前記分離補助層を除去し、第２導電層を形成することであって、前記第２導電層が前記ペロブスカイト吸収層の前記第１キャリア輸送層から離れた表面に位置することと、を含む、
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。

【請求項2】

前記機能層は、
前記単結晶ペロブスカイト粒子を機能層成長母液に浸漬し、前記単結晶ペロブスカイト粒子の表面に前記単結晶ペロブスカイト粒子の全ての表面を覆う第１機能層を形成する方式で、形成されることができる、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項3】

前記ペロブスカイト吸収層を形成した後、さらに、
前記第１凸面における前記第１機能層を除去することを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項4】

前記第１凸面における前記第１機能層を除去した後、さらに、
前記第１表面と前記第１凸面を覆う第２機能層を形成することを含み、
前記第１キャリア輸送層を形成することは、前記第２機能層の前記第１表面から離れた表面に前記第１キャリア輸送層を形成することを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項5】

前記分離補助層及び前記キャリアプレートを除去した後、さらに、
前記第２凸面における前記第１機能層を除去することを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項6】

前記第２凸面における前記第１機能層を除去した後、さらに、
前記第２表面及び前記第２凸面を覆う第３機能層を形成することを含み、
前記第２導電層を形成することは、前記第３機能層の前記第２表面から離れた表面に前記第２導電層を形成することを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項7】

前記機能層は、
前記ペロブスカイト吸収層を形成した後、前記第１表面と前記第１凸面を覆う第４機能層を前記ペロブスカイト吸収層の前記分離補助層から離れた表面に形成する方式で、形成されることができ、
前記第１キャリア輸送層を形成することは、前記第４機能層の前記第１表面から離れた表面に前記第１キャリア輸送層を形成することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項8】

前記機能層は、
前記キャリアプレート及び前記分離補助層を除去した後、前記第２表面及び前記第２凸面を覆う第５機能層を前記ペロブスカイト吸収層の前記第１キャリア輸送層から離れた表面に形成する方式で、形成されることができ、
前記第２導電層を形成することは、前記第５機能層の前記第２表面から離れた表面に前記第２導電層を形成することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項9】

前記キャリアプレート及び前記分離補助層を除去した後、第２キャリア輸送層を形成することであって、前記第２キャリア輸送層が前記ペロブスカイト吸収層の前記第１キャリア輸送層から離れた表面に位置することをさらに含み、
前記第２導電層を形成することは、前記第２キャリア輸送層の前記第２表面から離れた表面に前記第２導電層を形成することを含む、
ことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項10】

第１方向に沿って順次積層設置された第１導電層、第１キャリア輸送層、ペロブスカイト吸収層及び第２導電層を含み、
前記ペロブスカイト吸収層は、接着基質と、前記接着基質に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子と、を含み、前記第１方向において、前記接着基質が対向する第１表面及び第２表面を含み、前記第１表面が前記第１導電層に向かい、少なくとも一部の前記単結晶ペロブスカイト粒子が第１凸面と第２凸面とを備え、前記第１凸面が前記第１表面に対して突出し、前記第２凸面が前記第２表面に対して突出し、且つ、前記単結晶ペロブスカイト粒子の表面に機能層が形成されている、
ことを特徴とする太陽電池。

【請求項11】

前記機能層は、前記単結晶ペロブスカイト粒子の全ての表面を覆う第１機能層を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項12】

前記機能層は、前記単結晶ペロブスカイト粒子の前記第１凸面を除いた全ての表面を覆う第２機能層を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項13】

前記機能層は、前記単結晶ペロブスカイト粒子の前記第２凸面を除いた全ての表面を覆う第３機能層を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項14】

前記機能層は、前記単結晶ペロブスカイト粒子の前記第１凸面及び前記第２凸面を除いた全ての表面を覆う第４機能層を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項15】

前記機能層は、前記第１凸面及び前記第１表面を覆う第５機能層を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項16】

前記機能層は、前記第２凸面及び前記第２表面を覆う第６機能層を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項17】

前記機能層の厚さは、０．１ｎｍ～１μｍである、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項18】

いずれかの前記単結晶ペロブスカイト粒子について、現在の単結晶ペロブスカイト粒子と隣接する前記単結晶ペロブスカイト粒子との間隔は、前記現在の単結晶ペロブスカイト粒子の表面における任意の２点間の最大間隔以下である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項19】

前記単結晶ペロブスカイト粒子の表面における任意の２点間の最大間隔は、５μｍ～１００μｍを含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項20】

前記ペロブスカイト吸収層の前記第１導電層における正射影の面積を第１面積とし、前記複数の単結晶ペロブスカイト粒子の前記第１導電層における正射影の面積を第２面積とし、前記第２面積の前記第１面積に対する比は、０．３～０．９である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項21】

前記第１方向において、前記第１凸面における任意の１点と前記第１表面との間隔及び／又は前記第２凸面における任意の１点と前記第２表面との間隔は、前記単結晶ペロブスカイト粒子の前記第１方向における最大長さの半分以下である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項22】

前記第１方向において、前記接着基質の厚さは、１００ｎｍ以上である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項23】

前記接着基質は、前記第１キャリア輸送層及び／又は前記第２導電層に向かう光トラッピング面を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項24】

前記光トラッピング面は、第１光トラッピング構造を含み、前記第１方向において、前記第１光トラッピング構造が前記接着基質の外部へ延びている、
ことを特徴とする請求項２３に記載の太陽電池。

【請求項25】

前記光トラッピング面は、第２光トラッピング構造を含み、前記第１方向において、前記第２光トラッピング構造が前記接着基質の内部に凹んでいる、
ことを特徴とする請求項２３に記載の太陽電池。

【請求項26】

前記第１キャリア輸送層は、電子輸送層又は正孔輸送層である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項27】

第２キャリア輸送層をさらに含み、前記第２キャリア輸送層は、前記ペロブスカイト吸収層と前記第２導電層との間に位置し、かつ、それぞれ前記ペロブスカイト吸収層と前記第２導電層と接触している、
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。

【請求項28】

前記第１キャリア輸送層が正孔輸送層である場合、前記第２キャリア輸送層は、電子輸送層であり、
前記第１キャリア輸送層が電子輸送層である場合、前記第２キャリア輸送層は、正孔輸送層である、
ことを特徴とする請求項２７に記載の太陽電池。

【請求項29】

順次積層設置されたトップ電池、貼り合わせ層及びボトム電池を含み、
ここで、前記トップ電池が請求項１１～２８のいずれか１項に記載の太陽電池である、
ことを特徴とする積層型太陽電池。

【請求項30】

前記ボトム電池は、結晶シリコン太陽電池、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池、テルル化カドミウム薄膜太陽電池、ＩＩＩ－Ｖ薄膜太陽電池又はナローバンドギャップペロブスカイト薄膜太陽電池を含む、
ことを特徴とする請求項２９に記載の積層型太陽電池。

【請求項31】

前記貼り合わせ層は、導電性接着剤で構成された機械的な貼り合わせ層を含む、
ことを特徴とする請求項２９に記載の積層型太陽電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本願は、出願番号が２０２２１１６０１２１５Ｘ、出願日が２０２２年１２月１３日である中国特許出願に基づいて提出され、この中国特許出願の優先権を主張するものであり、この中国特許出願の開示全体は、ここで援用により本願に組み込まれるものとする。

【0002】

（発明の分野）
本願の実施例は、太陽電池の分野に関し、特に太陽電池の製造方法、太陽電池及び積層型太陽電池に関するものである。

【背景技術】

【0003】

化石エネルギーは、大気汚染があり、埋蔵量が限られているという特徴があるが、太陽エネルギーはクリーンで、汚染がなく、資源が豊かであるなどの利点を持っている。このため、太陽エネルギーは徐々に化石エネルギーに代わる核心的なクリーンエネルギーになりつつあり、太陽電池が良好な光電変換効率を有するため、太陽電池はクリーンエネルギー利用の最も重要な一環となっている。

【0004】

エネルギー利用に占める太陽エネルギーの割合に影響する重要な要素の一つは、太陽電池の光電変換効率である。太陽電池の光電変換効率を高めるために、太陽電池の構造設計及び材料構成を最適化することは、基本的な解決案である。ペロブスカイト太陽電池は、長い使用寿命及び比較的安定した光電変換効率を持っているため、発展の見通しがよい。

【0005】

しかしながら、現在のペロブスカイト太陽電池には、光電変換効率が限られており、安定性が悪いという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願実施例に提供された太陽電池の製造方法、太陽電池及び積層型太陽電池は、少なくとも、良好な光電変換効率を持っている大面積のペロブスカイト電池の製造を実現し、ペロブスカイト太陽電池の光電変換能力及び安定性を向上させることに有利である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願実施例には、太陽電池の製造方法が提供され、太陽電池の製造方法は、第１方向に沿って順次積層設置されたキャリアプレート及び分離補助層を提供することと、前記分離補助層の前記キャリアプレートから離れた表面にペロブスカイト吸収層を形成することであって、前記ペロブスカイト吸収層は、接着基質と、前記接着基質に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子とを含み、前記第１方向において、前記接着基質は、対向する第１表面及び第２表面を含み、前記第１表面が前記分離補助層から離れ、少なくとも一部の前記単結晶ペロブスカイト粒子は、第１凸面と第２凸面とを備え、前記第１凸面が前記第１表面に対して突出し、前記第２凸面が前記第２表面に対して突出し、且つ、前記単結晶ペロブスカイト粒子の表面に機能層が形成されていることと、第１キャリア輸送層を形成することであって、前記第１キャリア輸送層が前記ペロブスカイト吸収層の前記分離補助層から離れた表面に位置することと、第１導電層を形成することであって、前記第１導電層が前記第１キャリア輸送層の前記第１表面から離れた表面に位置することと、前記キャリアプレートと前記分離補助層を除去し、第２導電層を形成することであって、前記第２導電層が前記ペロブスカイト吸収層の前記第１キャリア輸送層から離れた表面に位置することと、を含む。

【0008】

また、前記機能層は、前記単結晶ペロブスカイト粒子を機能層成長母液に浸漬し、前記単結晶ペロブスカイト粒子の表面に前記単結晶ペロブスカイト粒子の全ての表面を覆う第１機能層を形成する方式で、形成されることができる。

【0009】

また、前記ペロブスカイト吸収層を形成した後、さらに、前記第１凸面における前記第１機能層を除去することを含む。

【0010】

また、前記第１凸面における前記第１機能層を除去した後、さらに、前記第１表面と前記第１凸面を覆う第２機能層を形成することを含み、前記第１キャリア輸送層を形成することは、前記第２機能層の前記第１表面から離れた表面に前記第１キャリア輸送層を形成することを含む。

【0011】

また、前記分離補助層及び前記キャリアプレートを除去した後、さらに、前記第２凸面における前記第１機能層を除去することを含む。

【0012】

また、前記第２凸面における前記第１機能層を除去した後、さらに、前記第２表面及び前記第２凸面を覆う第３機能層を形成することを含み、前記第２導電層を形成することは、前記第３機能層の前記第２表面から離れた表面に前記第２導電層を形成することを含む。

【0013】

また、前記機能層は、前記ペロブスカイト吸収層を形成した後、前記第１表面と前記第１凸面を覆う第４機能層を前記ペロブスカイト吸収層の前記分離補助層から離れた表面に形成する方式で、形成されることができ、前記第１キャリア輸送層を形成することは、前記第４機能層の前記第１表面から離れた表面に前記第１キャリア輸送層を形成することを含む。

【0014】

また、前記機能層は、前記キャリアプレート及び前記分離補助層を除去した後、前記第２表面及び前記第２凸面を覆う第５機能層を前記ペロブスカイト吸収層の前記第１キャリア輸送層から離れた表面に形成する方式で、形成されることができ、前記第２導電層を形成することは、前記第５機能層の前記第２表面から離れた表面に前記第２導電層を形成することを含む。

【0015】

また、前記太陽電池の製造方法は、前記キャリアプレート及び前記分離補助層を除去した後、第２キャリア輸送層を形成することであって、前記第２キャリア輸送層が前記ペロブスカイト吸収層の前記第１キャリア輸送層から離れた表面に位置することをさらに含み、前記第２導電層を形成することは、前記第２キャリア輸送層の前記第２表面から離れた表面に前記第２導電層を形成することを含む。

【0016】

以上に対応して、本願実施例には、太陽電池がさらに提供され、太陽電池は、第１方向に沿って順次積層設置された第１導電層、第１キャリア輸送層、ペロブスカイト吸収層及び第２導電層を含み、前記ペロブスカイト吸収層は、接着基質と、前記接着基質に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子と、を含み、前記第１方向において、前記接着基質が対向する第１表面及び第２表面を含み、前記第１表面が前記第１導電層に向かい、少なくとも一部の前記単結晶ペロブスカイト粒子が第１凸面と第２凸面とを備え、前記第１凸面が前記第１表面に対して突出し、前記第２凸面が前記第２表面に対して突出し、且つ、前記単結晶ペロブスカイト粒子の表面に機能層が形成されている。

【0017】

また、前記機能層は、前記単結晶ペロブスカイト粒子の全ての表面を覆う第１機能層を含む。

【0018】

また、前記機能層は、前記単結晶ペロブスカイト粒子の前記第１凸面を除いた全ての表面を覆う第２機能層を含む。

【0019】

また、前記機能層は、前記単結晶ペロブスカイト粒子の前記第２凸面を除いた全ての表面を覆う第３機能層を含む。

【0020】

前記機能層は、前記単結晶ペロブスカイト粒子の前記第１凸面及び前記第２凸面を除いた全ての表面を覆う第４機能層を含む。

【0021】

また、前記機能層は、前記第１凸面及び前記第１表面を覆う第５機能層を含む。

【0022】

また、前記機能層は、前記第２凸面及び前記第２表面を覆う第６機能層を含む。

【0023】

また、前記機能層の厚さは、０．１ｎｍ～１μｍである。

【0024】

また、いずれかの前記単結晶ペロブスカイト粒子について、現在の単結晶ペロブスカイト粒子と隣接する前記単結晶ペロブスカイト粒子との間隔は、前記現在の単結晶ペロブスカイト粒子の表面における任意の２点間の最大間隔以下である。

【0025】

また、前記単結晶ペロブスカイト粒子の表面における任意の２点間の最大間隔は、５μｍ～１００μｍである。

【0026】

また、前記ペロブスカイト吸収層の前記第１導電層における正射影の面積を第１面積とし、前記複数の単結晶ペロブスカイト粒子の前記第１導電層における正射影の面積を第２面積とし、前記第２面積の前記第１面積に対する比は、０．３～０．９である。

【0027】

また、前記第１方向において、前記第１凸面における任意の１点と前記第１表面との間隔及び／又は前記第２凸面における任意の１点と前記第２表面との間隔は、前記単結晶ペロブスカイト粒子の前記第１方向における最大長さの半分以下である。

【0028】

また、前記第１方向において、前記接着基質の厚さは、１００ｎｍ以上である。

【0029】

また、前記接着基質は、前記第１キャリア輸送層及び／又は前記第２導電層に向かう光トラッピング面を含む。

【0030】

また、前記光トラッピング面は、第１光トラッピング構造を含み、前記第１方向において、前記第１光トラッピング構造が前記接着基質の外部へ延びている。

【0031】

また、前記光トラッピング面は、第２光トラッピング構造を含み、前記第１方向において、前記第２光トラッピング構造が前記接着基質の内部に凹んでいる。

【0032】

また、前記第１キャリア輸送層は、電子輸送層又は正孔輸送層である。

【0033】

また、前記太陽電池は、第２キャリア輸送層をさらに含み、前記第２キャリア輸送層は、前記ペロブスカイト吸収層と前記第２導電層との間に位置し、かつ、それぞれ前記ペロブスカイト吸収層と前記第２導電層と接触している。

【0034】

また、前記第１キャリア輸送層が正孔輸送層である場合、前記第２キャリア輸送層は、電子輸送層であり、前記第１キャリア輸送層が電子輸送層である場合、前記第２キャリア輸送層は、正孔輸送層である。

【0035】

以上に対応して、本願実施例には、積層型太陽電池がさらに提供され、積層型太陽電池は、順次積層設置されたトップ電池、貼り合わせ層及びボトム電池を含み、ここで、前記の太陽電池である。

【0036】

また、前記ボトム電池は、結晶シリコン太陽電池、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池、テルル化カドミウム薄膜太陽電池、ＩＩＩ－Ｖ薄膜太陽電池又はナローバンドギャップペロブスカイト薄膜太陽電池を含む。

【0037】

また、前記貼り合わせ層は、導電性接着剤で構成された機械的な貼り合わせ層を含む。

【発明の効果】

【0038】

本願実施例に提供された技術案は、少なくとも以下の利点を有する。

【0039】

本願の一実施例によって提供された太陽電池の製造方法では、接着基質と接着基質に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子とを利用して太陽電池のペロブスカイト吸収層を構成し、単結晶ペロブスカイト粒子でペロブスカイト吸収層を構築することで、ペロブスカイト吸収層の安定性を確保し、単結晶ペロブスカイト粒子を接着基質に配列する形態を用いることで、カット工程の単結晶ペロブスカイトに対する損傷を回避し、太陽電池の効率を確保しており、同時に、単結晶粒子を配列する方式でペロブスカイト吸収層を構築することで、大面積の単結晶ペロブスカイト太陽電池の製造に寄与する。接着基質に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子のうち、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子は、それぞれ接着基質の第１表面より突出した第１凸面と接着基質の第２表面より突出した第２凸面とを備え、接着基質の対向する両面に露出した単結晶ペロブスカイト粒子でペロブスカイト吸収層を構築することにより、ペロブスカイト吸収層自体にテクスチャ構造を持たせるようになり、さらに良好な光吸収能力を持たせるとともに、光生成キャリアがペロブスカイト吸収層から導電層又はキャリア輸送層へ輸送する能力を向上させ、太陽電池の光電変換効率と能力を高めている。単結晶ペロブスカイト粒子の表面に機能層が形成されているため、ペロブスカイト単結晶粒子が動作中に分解する確率をさらに下げ、太陽電池の安定性をさらに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

１つ又は複数の実施例は、対応する添付の図面における図で例示的に説明されるが、これらの例示的な説明は、実施例を限定するものではなく、特に断りのない限り、添付の図面における図は縮尺に制限されない。

【図1】図１は、本願の一実施例に係る太陽電池の製造方法のフローチャートである。

【図2】図２は、本願の一実施例に係る半製品の電池の構造を示す図である。

【図3】図３は、本願の一実施例に係る太陽電池の構造を示す図である。

【図4】図４は、本願の一実施例に係る太陽電池の断面図である。

【図5】図５は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図6】図６は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図7】図７は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図8】図８は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図9】図９は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図10】図１０は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図11】図１１は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の構造を示す図である。

【図12】図１２は、本願の別の実施例に係る太陽電池の構造を示す図である。

【図13】図１３は、本願の一実施例に係る太陽電池の断面図である。

【図14】図１４は、本願の一実施例に係るペロブスカイト吸収層の上面図である。

【図15】図１５は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図16】図１６は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図17】図１７は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図18】図１８は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図19】図１９は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図20】図２０は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図21】図２１は、本願の一実施例に係る２種類の太陽電池の断面図である。

【図22】図２２は、本願の一実施例に係る別のペロブスカイト吸収層の断面図である。

【図23】図２３は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図24】図２４は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図25】図２５は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図26】図２６は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図27】図２７は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面図である。

【図28】図２８は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の構造を示す図である。

【図29】図２９は、本願の別の実施例に係る積層型太陽電池の構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

背景技術からわかるように、ペロブスカイト太陽電池は、使用寿命と光電変換効率の利点によって、良好な見通しを持っているが、現在のペロブスカイト太陽電池セルは、光電変換効率が限られており、且つ安定性が悪い。

【0042】

本願の一実施例には、太陽電池の製造方法が提供され、太陽電池の製造過程において、接着基質と接着基質に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子を利用して太陽電池のペロブスカイト吸収層を構成し、単結晶ペロブスカイト粒子でペロブスカイト吸収層を構築することで、ペロブスカイト吸収層の安定性を確保し、単結晶ペロブスカイト粒子を接着基質に配列する形態を用いることで、カット工程の単結晶ペロブスカイトに対する損傷を回避し、太陽電池の効率を確保しており、単結晶粒子を配列する方式でペロブスカイト吸収層を構築することによって、大面積の単結晶ペロブスカイト太陽電池の製造に寄与する。接着基質中に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子のうち、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子は、それぞれ接着基質の第１表面より突出した第１凸面と接着基質の第２表面より突出した第２凸面とを備え、接着基質の対向する両面に露出した単結晶ペロブスカイト粒子でペロブスカイト吸収層を構築することにより、ペロブスカイト吸収層自体にテクスチャ構造を持たせるようになり、さらに良好な光吸収能力を持たせるとともに、光生成キャリアがペロブスカイト吸収層から導電層又はキャリア輸送層へ輸送する能力を向上させ、太陽電池の光電変換効率と能力を高めている。単結晶ペロブスカイト粒子の表面に機能層を形成することで、単結晶ペロブスカイト粒子が動作中に分解する可能性をさらに低減し、太陽電池の安定性をさらに向上させることができる。

【0043】

以下、本願の各実施例について図面を結合して詳細に説明する。しかしながら、当業者は理解できるが、読者に本願をよりよく理解させるために、本願の各実施例において多数の技術的細部が提案されているが、これらの技術的細部及び以下の各実施例に基づく種々の変更や修正がなくても、本願が保護を要求している技術案を実現することができる。

【0044】

本願の一実施例は、電池製造装置に適用される太陽電池の製造方法を提供する。太陽電池の製造プロセスは、図１を参照することができる。

【0045】

図１と図２に示すように、第１方向に沿って順次積層設置されたキャリアプレート２０１及び分離補助層２０２を提供する。ここで、図２は、太陽電池の第１導電層２０５の製造終了後の構造を示す図であり、Ｘ方向が第１方向である。

【0046】

太陽電池を製造する過程において、まず、第１方向に沿って積層設置されたキャリアプレート２０１及び分離補助層２０２を提供することができ、キャリアプレート２０１の機能は、仮基板として、その後の製造作業を仮基板にて正確に行うことができることである。分離補助層２０２の機能は、製品又は半製品の太陽電池をキャリアプレート２０１から隔離して、キャリアプレート２０１の除去を簡単にすることである。したがって、キャリアプレート２０１の材質は、変形しにくく且つ安定したポリアミド、ガラス又は安定した金属などであってよい。分離補助層２０２はキャリアプレート２０１を電池から隔離するだけでなく、除去しやすくする必要があるため、分離補助層２０２の材質はエッチングと除去が便利な二酸化チタン、金属又はフォトレジストなどを選ぶことができる。第１方向に沿って順次積層設置されたキャリアプレート２０１及び分離補助層２０２を提供することで、太陽電池の製造に安定した仮担体を持たせるとともに、仮担体の除去が簡単に実現でき、太陽電池の製造効率と効果を確保している。

【0047】

なお、キャリアプレート２０１と分離補助層２０２の設置方法として、まず、分離補助層２０２を製造し、そして、分離補助層２０２の片側の表面にキャリアプレート２０１を製造し、製造された分離補助層２０２とキャリアプレート２０１を第１方向に沿ってキャリアプレート２０１と分離補助層２０２の順に積層設置する位置関係によって並べてもよい。また、まず、キャリアプレート２０１を製造し、そして、キャリアプレート２０１の片側の表面に分離補助層２０２を製造し、製造された分離補助層２０２とキャリアプレート２０１を第１方向に沿ってキャリアプレート２０１と分離補助層２０２の順に積層設置する位置関係によって並べてもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0048】

分離補助層２０２のキャリアプレート２０１から離れた表面にペロブスカイト吸収層２０３を形成する。

【0049】

第１方向に沿って順次積層設置されたキャリアプレート２０１及び分離補助層２０２を提供した後、電池製造装置は、分離補助層２０２のキャリアプレート２０１から離れた表面にペロブスカイト吸収層２０３を形成する。ペロブスカイト吸収層２０３は、接着基質２０３１と、接着基質２０３１に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子２０３２とを含み、第１方向において、接着基質２０３１は、対向する第１表面及び第２表面を含み、第１表面が分離補助層２０２から離れ、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子２０３２は、第１凸面と第２凸面とを備え、第１凸面が第１表面に対して突出し、第２凸面が第２表面に対して突出し、且つ、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面に機能層３０が形成されている。

【0050】

接着基質２０３１と接着基質２０３１に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子２０３２とを利用して太陽電池のペロブスカイト吸収層２０３を構成することで、ペロブスカイト吸収層２０３の安定性を確保することができる。単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を接着基質２０３１に配列する形態を用いることで、カット工程の単結晶ペロブスカイトに対する損傷を回避し、太陽電池の効率を確保している。それとともに、単結晶粒子を配列する方式でペロブスカイト吸収層２０３を構築することにより、大面積の吸収層と単結晶ペロブスカイト太陽電池の形成が容易になり、生産効率を高めている。

【0051】

接着基質２０３１に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子２０３２のうち、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子２０３２は、それぞれ、接着基質２０３１の第１表面より突出した第１凸面と、接着基質２０３１の第２表面より突出した第２凸面とを備える。接着基質２０３１の対向する両面に露出した単結晶ペロブスカイト粒子２０３２でペロブスカイト吸収層２０３を構築することで、ペロブスカイト吸収層２０３にテクスチャ構造を持たせ、良好な光吸収能力を備えるようになる。それとともに、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２が接着基質２０３１から露出したため、光生成キャリアのペロブスカイト吸収層２０３から導電層又はキャリア輸送層にへの輸送能力を強め、太陽電池の光電変換効率と能力を高めている。

【0052】

単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面に機能層３０が形成されているため、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２が動作中に分解する確率をさらに下げ、太陽電池の安定性をさらに向上させている。

【0053】

なお、ペロブスカイト吸収層２０３は、分離補助層２０２のキャリアプレート２０１から離れた表面に接着基質２０３１を形成してから、接着基質２０３１に単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を配列することで形成されてもよい。先に接着基質２０３１を形成する方式で、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の配列と固定が容易になる。また、分離補助層２０２のキャリアプレート２０１から離れた表面に単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を複数配列してから、接着基質２０３１を形成してもよい。先に単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を配列することで、第１凸面と第２凸面を正確に形成することが容易になる。さらに、あらかじめ完全なペロブスカイト吸収層２０３を形成してから、ペロブスカイト吸収層２０３を直接に分離補助層２０２のキャリアプレート２０１から離れた表面に移転させることもできる。本願の実施例では、ペロブスカイト吸収層２０３の具体的な形成方式について限定しない。

【0054】

また、機能層３０は、パッシベーション処理によって得られるパッシベーション層であってもよいし、堆積または成長などによって形成される化粧層であってもよい。本願の実施例では、機能層３０の具体的なタイプと形成方式について限定しない。

【0055】

第１キャリア輸送層２０４を形成する。

【0056】

ペロブスカイト吸収層２０３を形成した後、電池製造装置は、ペロブスカイト吸収層２０３の表面に第１キャリア輸送層２０４を形成し、第１キャリア輸送層２０４がペロブスカイト吸収層２０３の分離補助層２０２から離れた表面に位置する。ペロブスカイト吸収層２０３の分離補助層２０２から離れた表面に第１キャリア輸送層２０４を形成することで、太陽電池はあるタイプの光生成キャリアに対して良好な収集と輸送能力を備え、異なるキャリア間の再結合を低減し、製品の太陽電池の光電変換効率を高めることができる。

【0057】

第１導電層２０５を形成する。

【0058】

第１キャリア輸送層２０４を形成した後、電池製造装置は、第１キャリア輸送層２０４の表面に第１導電層２０５を形成し、第１導電層２０５が第１キャリア輸送層２０４のペロブスカイト吸収層２０３の第１表面から離れた表面に位置する。第１キャリア輸送層２０４のペロブスカイト吸収層２０３の第１表面から離れた表面に第１導電層２０５を形成することで、電気エネルギーの出力を簡単にする。

【0059】

図２と図３に示すように、キャリアプレート２０１と分離補助層２０２を除去し、第２導電層２０６を形成する。

【0060】

第１導電層２０５を形成した後、電池製造装置は、半製品の電池を反転させてから、キャリアプレート２０１と分離補助層２０２を順次除去するか、又は、直接分離補助層２０２とペロブスカイト吸収層２０３の境界に沿って、分離補助層２０２とキャリアプレート２０１を同期除去することができる。キャリアプレート２０１及び分離補助層２０２を除去した後、ペロブスカイト吸収層２０３の表面に第２導電層２０６を形成し、第２導電層２０６がペロブスカイト吸収層２０３の第１キャリア輸送層２０４から離れた表面に位置する。ペロブスカイト吸収層２０３の第１キャリア輸送層２０４から離れた表面に第２導電層２０６を形成することで、第１導電層２０５と第２導電層２０６を協働させた時に、太陽電池で発生された電気エネルギーを効果的に出力することができる。

【0061】

図２と図４に示すように、いくつかの実施例では、機能層３０は、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を機能層成長母液に浸漬し、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面に単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の全ての表面を覆う第１機能層３１を形成する方式で、形成されることができる。

【0062】

図４は太陽電池の断面図である。電池製造装置は、太陽電池を製造する過程において、ペロブスカイト吸収層２０３を形成する前に、まず、各単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を機能層成長母液に浸漬し、予め設定された時間を経過した後又は単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面に単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の全ての表面を覆った第１機能層３１を形成した後、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を取り出す。その後、粒子の全ての表面が第１機能層３１で覆われた単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を利用してペロブスカイト吸収層２０３を形成し、第１機能層３１をペロブスカイト吸収層２０３のうちの各単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面における機能層３０とする。

【0063】

単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を機能層成長母液に浸漬し、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面に全ての表面を覆う第１機能層３１を形成することで、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２は動作中の任意の時点においても良好な安定性を有することを確保し、ひいては太陽電池の安定性を確保する。

【0064】

ここで、機能層成長母液は、フェネチルアミンＸ塩（ＰＥＡＸ、Ｘ＝Ｉ、Ｂｒ又はＣｌ）又はイソブチルアミンＸ塩（ＢＡＸ、Ｘ＝Ｉ、Ｂｒ又はＣｌ）をインドールプロピオン酸（Ｃ_１１Ｈ_１１ＮＯ_２、ＩＰＡ）に溶解することによって形成されることができる。本願の実施例では、成長母液の調合方式について限定しない。

【0065】

なお、機能層成長母液は、特定の塩をインドールプロピオン酸に溶解することで形成された液状母液であってもよいし、気化したアセトニトリル（Ｃ_２Ｈ_３Ｎ）、インドールプロピオン酸又は水からなるガス状母液であってもよい。単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を気化したアセトニトリル（Ｃ_２Ｈ_３Ｎ）、インドールプロピオン酸又は水に入れても、同様に単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面に機能層３０を形成することができる。本願の実施例では、機能層成長母液の具体的なタイプと調合方法について限定しない。

【0066】

図２と図５に示すように、いくつかの実施例では、ペロブスカイト吸収層２０３を形成した後、さらに、第１凸面における第１機能層３１を除去することを含む。

【0067】

太陽電池を製造する過程において、電池製造装置は、ペロブスカイト吸収層２０３を形成した後、物理エッチング又は化学エッチングなどによって、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第１凸面Ｔ１における第１機能層３１を除去する。第１凸面Ｔ１は、接着基質２０３１の第２導電層２０６から離れた第１表面に対して突出している。第１凸面Ｔ１における第１機能層３１を除去した後、残りの第１機能層３１を各単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面における機能層３０とする。

【0068】

ペロブスカイト吸収層２０３を形成した後、第１凸面Ｔ１における第１機能層３１を除去し、残りの第１機能層３１を各単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面における機能層３０とすることで、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２は動作中の安定性をできる限り確保しながら、第１凸面Ｔ１の光反射率を下げ、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２が良好な光吸収能力を備えることを確保し、ひいては単結晶ペロブスカイト粒子２０３２のキャリア生成能力と太陽電池の光電変換能力を確保する。

【0069】

なお、第１凸面Ｔ１における第１機能層３１を除去する過程において、第１凸面Ｔ１における第１機能層３１を完全に除去してもよいし、第１凸面Ｔ１における第１機能層３１を完全に除去しなくてもよい。除去する程度は、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の安定性及び／又は光吸収能力に対するニーズに応じて調整されることができる。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0070】

図２と図６に示すように、いくつかの実施例では、第１凸面Ｔ１における第１機能層３１を除去した後、さらに、接着基質２０３１の第１表面と第１凸面Ｔ１を覆う第２機能層３２を形成することを含み、第１キャリア輸送層２０４を形成することは、第２機能層３２の接着基質２０３１の第１表面から離れた表面に第１キャリア輸送層２０４を形成することを含む。

【0071】

電池製造装置は、第１凸面Ｔ１における第１機能層３１を除去した後、接着基質２０３１の分離補助層２０２から離れた第１表面に第２機能層３２を形成し、第２機能層３２が単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第１凸面Ｔ１と接着基質２０３１の第１表面を覆い、第１凸面Ｔ１に位置する第２機能層３２と第１凸面Ｔ１における第１機能層３１を除去して残った第１機能層３１とを単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面における機能層３０とする。

【0072】

第１凸面Ｔ１と接着基質２０３１の第１表面に位置する第２機能層３２を製造することで、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面における機能層３０の被覆面積を増やし、ペロブスカイト吸収層２０３の安定性を向上させるとともに、第２機能層３２が接着基質２０３１の第１表面を覆うことで、光の接着基質２０３１内部での反射率を増やし、ペロブスカイト吸収層２０３の光吸収能力を強め、太陽電池の光電変換能力を高める。

【0073】

なお、第２機能層３２は、ペロブスカイト吸収層２０３の表面に直接全体として形成され、各単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第１凸面Ｔ１を覆ってもよいし、全ての単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第１凸面Ｔ１と接着基質２０３１の第１表面の全ての領域を覆うことなく、予め設定されたパターンによってペロブスカイト吸収層２０３の表面に選択的に形成されてもよい。第２機能層３２は第１凸面Ｔ１全体を完全に覆ってもよいし、第１凸面Ｔ１の一部だけを覆ってもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0074】

図２と図７に示すように、いくつかの実施例では、分離補助層２０２及びキャリアプレート２０１を除去した後、さらに、第２凸面Ｔ２における第１機能層３１を除去することを含む。

【0075】

電池製造装置は、分離補助層２０２及びキャリアプレート２０１を除去した後、物理エッチング又は化学エッチング等の方式により、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第２凸面Ｔ２における第１機能層３１を除去する。第２凸面Ｔ２は、接着基質２０３１の第１キャリア輸送層２０４から離れた第２表面に対して突出する。第２凸面Ｔ２における第１機能層３１を除去して残った第１機能層３１を各単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面における機能層３０とする。

【0076】

ペロブスカイト吸収層２０３を形成した後、第２凸面Ｔ２における第１機能層３１を除去し、残った第１機能層３１を各単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面における機能層３０とすることで、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の動作中の安定性をできる限り確保するとともに、第２凸面Ｔ２の光反射率を下げ、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２が良好な光吸収能力を有することを確保し、ひいては単結晶ペロブスカイト粒子２０３２のキャリア生成能力と太陽電池の光電変換能力を確保する。

【0077】

なお、第２凸面Ｔ２における第１機能層３１を除去する過程において、第２凸面Ｔ２における第１機能層３１を完全に除去してもよいし、第２凸面Ｔ２における第１機能層３１を完全に除去しなくてもよい。除去する程度は、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の安定性及び／又は光吸収能力に対するニーズに応じて調整されることができる。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0078】

図２と図８に示すように、いくつかの実施例では、第２凸面Ｔ２における第１機能層３１を除去した後、さらに、接着基質２０３１の第２表面及び第２凸面Ｔ２を覆う第３機能層３３を形成することを含み、第２導電層２０６を形成することは、第３機能層３３の接着基質２０３１の第２表面から離れた表面に第２導電層２０６を形成することを含む。

【0079】

電池製造装置は、第２凸面Ｔ２における第１機能層３１を除去した後、接着基質２０３１の第２表面に第３機能層３３を形成し、第３機能層３３が単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第２凸面Ｔ２と接着基質２０３１の第２表面を覆い、第２凸面Ｔ２に位置する第３機能層３３と第２凸面Ｔ２における第１機能層３１を除去して残った第１機能層３１とを単結晶ペロブスカイト粒子２０３２表面における機能層３０とする。

【0080】

第２凸面Ｔ２と接着基質２０３１の第２表面に位置する第３機能層３３を製造することで、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面における機能層３０の被覆面積を増やし、ペロブスカイト吸収層２０３の安定性を向上させるとともに、第３機能層３３が接着基質２０３１の第２表面を覆うことで、接着基質２０３１内部での光の反射率を増やし、ペロブスカイト吸収層２０３の光吸収能力を強め、太陽電池の光電変換能力を向上させる。

【0081】

なお、第３機能層３３はペロブスカイト吸収層２０３の表面に直接全体としてに形成されて、各単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第２凸面Ｔ２を覆ってもよいし、全ての単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第２凸面Ｔ２と接着基質２０３１の第２表面における全ての領域を覆うことなく、一定のパターンによってペロブスカイト吸収層２０３の表面に選択的に形成されてもよい。第３機能層３３は、第２凸面Ｔ２全体を完全に覆ってもよいし、第２凸面Ｔ２の一部のみを覆ってもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0082】

また、太陽電池を製造する過程において、ペロブスカイト吸収層２０３の表面に第３機能層３３のみ又は第２機能層３２のみを形成してもよいし、ペロブスカイト吸収層２０３の表面に第３機能層３３と第２機能層３２の両方を形成してもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0083】

図２と図９に示すように、いくつかの実施例では、機能層３０は、ペロブスカイト吸収層２０３を形成した後、第１表面と第１凸面Ｔ１を覆う第４機能層３４をペロブスカイト吸収層２０３の分離補助層２０２から離れた表面に形成する方式で、形成されることができる。第１キャリア輸送層２０４を形成することは、第４機能層３４の第１表面から離れた表面に第１キャリア輸送層２０４を形成することを含む。

【0084】

電池製造装置は、太陽電池を製造する過程において、ペロブスカイト吸収層２０３を形成した後、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面にパッシベーション処理又は化粧処理を行ったか否かにかかわらず、ペロブスカイト吸収層２０３の分離補助層２０２から離れた表面に直接第４機能層３４を形成し、第４機能層３４が接着基質２０３１の第１表面と単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第１凸面Ｔ１を覆い、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第１凸面Ｔ１における第４機能層３４を単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面における機能層３０とする。その後、第４機能層３４の接着基質２０３１の第１表面から離れた表面に、第１キャリア輸送層２０４を形成する。

【0085】

接着基質２０３１の第１表面と単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第１凸面Ｔ１を覆う第４機能層３４を製造することで、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第１凸面Ｔ１の表面に機能層３０を持たせ、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の動作中の安定性を高めるとともに、第４機能層３４が接着基質２０３１の第１表面を覆うことで、光の接着基質２０３１内部での反射率を増やし、ペロブスカイト吸収層２０３の光吸収能力を強め、太陽電池の光電変換能力を向上させる。

【0086】

なお、第４機能層３４は、ペロブスカイト吸収層２０３の表面に直接全体として形成されて、各単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第１凸面Ｔ１を覆ってもよいし、全ての単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第１凸面Ｔ１と接着基質２０３１の第１表面における全ての領域を覆うことなく、一定のパターンによってペロブスカイト吸収層２０３の表面に選択的に形成されてもよい。第４機能層３４は、第１凸面Ｔ１全体を完全に覆ってもよいし、第１凸面Ｔ１の一部のみを覆ってもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0087】

図２と図１０に示すように、いくつかの実施例では、機能層３０は、キャリアプレート２０１及び分離補助層２０２を除去した後、第２表面及び第２凸面Ｔ２を覆う第５機能層３５をペロブスカイト吸収層２０３の第１キャリア輸送層２０４から離れた表面に形成する方式で、形成されることができる。第２導電層２０６を形成することは、第５機能層３５の第２表面から離れた表面に第２導電層２０６を形成することを含む。

【0088】

電池製造装置は、太陽電池を製造する過程において、キャリアプレート２０１と分離補助層２０２を除去した後、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面にパッシベーション処理又は化粧処理を行ったか否かにかかわらず、ペロブスカイト吸収層２０３の第１キャリア輸送層２０４から離れた表面に第５機能層３５を直接形成し、第５機能層３５が接着基質２０３１の第２表面と単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第２凸面Ｔ２を覆い、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第２凸面Ｔ２における第５機能層３５を単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面における機能層３０とする。その後、第５機能層３５の接着基質２０３１の第１表面から離れた表面に第２導電層２０６を形成する。

【0089】

接着基質２０３１の第２表面と単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第２凸面Ｔ２を覆う第５機能層３５を製造することで、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第２凸面Ｔ２の表面に機能層３０を持たせ、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の動作中の安定性を向上させるとともに、第５機能層３５が接着基質２０３１の第２表面を覆うことで、光の接着基質２０３１内部での反射率を増やし、ペロブスカイト吸収層２０３の光吸収能力を強め、太陽電池の光電変換能力を高める。

【0090】

なお、第５機能層３５は、ペロブスカイト吸収層２０３の表面に直接全体として形成されて、各単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第２凸面Ｔ２を覆ってもよいし、全ての単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の第２凸面Ｔ２と接着基質２０３１の第２表面における全ての領域を覆うことなく、一定のパターンによってペロブスカイト吸収層２０３の表面に選択的に形成されてもよい。第５機能層３５は、第２凸面Ｔ２全体を完全に覆ってもよいし、第２凸面Ｔ２の一部のみを覆ってもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0091】

また、太陽電池を製造する過程において、ペロブスカイト吸収層２０３の表面に第５機能層３５のみ又は第４機能層３４のみを形成してもよいし、ペロブスカイト吸収層２０３の表面に第５機能層３５及び第４機能層３４の両方を形成してもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0092】

図２と図１１に示すように、いくつかの実施例では、太陽電池の製造方法は、さらに、キャリアプレート２０１及び分離補助層２０２を除去した後、第２キャリア輸送層２０７を形成することであって、第２キャリア輸送層２０７がペロブスカイト吸収層２０３の第１キャリア輸送層２０４から離れた表面に位置することを含む。第２導電層２０６を形成することは、第２キャリア輸送層２０７の第２表面から離れた表面に第２導電層２０６を形成することを含む。

【0093】

電池製造装置は、太陽電池を製造する過程において、ペロブスカイト吸収層２０３の表面に第２キャリア輸送層２０７を形成し、第２キャリア輸送層２０７がペロブスカイト吸収層２０３の第１キャリア輸送層２０４から離れた表面に位置する。その後、第２キャリア輸送層２０７の接着基質２０３１の第２表面から離れた表面に第２導電層２０６を形成する。ペロブスカイト吸収層２０３の第１キャリア輸送層２０４から離れた表面に第２キャリア輸送層２０７を形成することで、太陽電池は、２つのキャリア輸送層が互いに協力するもとで、異なる種類の光生成キャリアに対して良好な集積と輸送能力を備え、異なるキャリア間の再結合をできる限り低減し、製品の太陽電池の光電変換効率を高めることができる。

【0094】

上記のように、本願の一実施例で提供された太陽電池の製造方法では、接着基質２０３１と接着基質２０３１中に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子２０３２とを用いて太陽電池のペロブスカイト吸収層２０３を構成する。単結晶ペロブスカイト粒子２０３２でペロブスカイト吸収層２０３を構築することで、ペロブスカイト吸収層２０３の安定性を確保しており、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を接着基質２０３１に配列する形態を用いることで、カット工程の単結晶ペロブスカイトに対する損傷を回避し、太陽電池の効率を確保している。それとともに、単結晶粒子を配列する方式でペロブスカイト吸収層２０３を構築することで、大面積の単結晶ペロブスカイト太陽電池の製造に寄与する。接着基質２０３１に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子２０３２のうち、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子２０３２は、それぞれ接着基質２０３１の第１表面より突出した第１凸面と接着基質２０３１の第２表面より突出した第２凸面とを有し、接着基質２０３１の対向する両面に露出した単結晶ペロブスカイト粒子２０３２を用いてペロブスカイト吸収層２０３の構築を行うことで、ペロブスカイト吸収層２０３自体にテクスチャ構造を持たせるようになり、良好な光吸収能力を有するとともに、光生成キャリアのペロブスカイト吸収層２０３から導電層又はキャリア輸送層への輸送能力を向上させ、太陽電池の光電変換効率と能力を高めている。単結晶ペロブスカイト粒子２０３２の表面に機能層３０を形成することで、単結晶ペロブスカイト粒子２０３２が動作中に分解する確率をさらに下げ、ひいては太陽電池の安定性を高めることができる。

【0095】

これに対応して、本願実施例の別の態様では、太陽電池がさらに提供される。図１２～図１４を参照して、ここで、図１２は、太陽電池の全体構造を示す図であり、図１３は、太陽電池の断面構造を示す図であり、図１４は、ペロブスカイト吸収層１０３の上面図であり、ここで、Ｘ方向が第１方向である。

【0096】

太陽電池は、第１方向に沿って順次積層設置された第２導電層１０４、ペロブスカイト吸収層１０３、第１キャリア輸送層１０２及び第１導電層１０１及びを含み、ペロブスカイト吸収層１０３は、接着基質１０３１と、接着基質１０３１に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２と、を含み、第１方向において、接着基質１０３１が対向する第１表面及び第２表面を含み、第１表面が第１導電層１０１に向かい、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が第１凸面と第２凸面とを備え、第１凸面が第１表面に対して突出し、第２凸面が第２表面に対して突出し、且つ、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面に機能層３０が形成されている。

【0097】

接着基質１０３１は、接着基質１０３１に配列された単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を収容かつ固定するために使われる。これにより、接着基質１０３１は、透明硬化性接着剤又はコロイドで構築されることができる。例えば、アクリル接着剤又は樹脂接着剤などの紫外線硬化性接着剤又は他の種類の硬化性透明接着剤で接着基質１０３１を構築することができる。ここで、透明とは、可視光に対して良好な光透過率を有することを示し、例えば、４００ｎｍ以上の光に対して８０％以上の透過率を有すること、又は、４５０ｎｍ以上の光に対して７５％以上の透過率を有することなどである。

【0098】

太陽電池は、ペロブスカイト吸収層１０３を通じて太陽電池に照射された光を吸収し、そして、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２によって光生成キャリアを生じさせ、第１キャリア輸送層１０２と第２導電層１０４によってそれぞれ異なる光生成キャリアを収集し、最終的に、第１導電層１０１と第２導電層１０４を介して太陽電池によって発生された電気エネルギーを外部モジュールに輸送する。

【0099】

太陽電池の作動中、電池セルの光電変換効率は、主に光生成キャリアの生成能力と光生成キャリア収集利用能力の影響を受ける。ペロブスカイト吸収層１０３を構築する過程において、接着基質１０３１と接着基質１０３１に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２でペロブスカイト吸収層１０３を構築することで、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の完全性を確保し、ペロブスカイト吸収層１０３の構築過程で単結晶ペロブスカイト材料に損傷を与えることを回避し、ペロブスカイト吸収層１０３の光生成キャリアの生成能力をできるだけ良好にすることを確保している。

【0100】

また、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２でペロブスカイト吸収層１０３を構築することで、電池作動中におけるペロブスカイト吸収層１０３の分解速度を下げ、ペロブスカイト吸収層１０３と太陽電池セルの安定性を確保し、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２は、キャリア寿命がより長く、キャリア移動度がより高く、キャリアの拡散長さがより長い。したがって、太陽電池は、より高い光電変換効率と使用寿命を持っている。

【0101】

同時に、接着基質１０３１に単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を配列する方式でペロブスカイト吸収層１０３を構築することで、簡単かつ高効率的に大面積のペロブスカイト吸収層１０３を製造することに役立ち、単結晶ペロブスカイト原材料の生成効率のペロブスカイト吸収層１０３とペロブスカイト太陽電池セルの面積に対する制約を突破し、安定性の良好な大面積のペロブスカイト太陽電池の製造効率を大幅に向上させ、単結晶ペロブスカイト太陽電池の応用の見通しを高めている。

【0102】

ペロブスカイト単結晶粒子１０３２の表面には、機能層３０が形成されている。機能層３０の役割は、ペロブスカイト単結晶粒子１０３２の欠陥を穴埋めすること及び／又はペロブスカイト単結晶粒子１０３２の分解を抑制することである。したがって、機能層３０を設けることで、ペロブスカイト単結晶粒子１０３２が動作中に分解する確率をさらに下げ、ペロブスカイト吸収層１０３と太陽電池の安定性を高めている。

【0103】

図１３に示すように、第１方向において、接着基質１０３１は、対向する第１表面及び第２表面を含み、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が第１凸面と第２凸面とを備え、第１凸面が第１表面に対して突出し、第２凸面が第２表面に対して突出する。ペロブスカイト吸収層１０３を構築する過程において、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が接着基質１０３１の対向する２つの表面にそれぞれ表面より突出した第１凸面と第２凸面を有することを確保し、即ち、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２は接着基質１０３１を貫通して第１キャリア輸送層１０２と第２導電層１０４と接触する。少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が第１凸面と第２凸面とを備えているため、ペロブスカイト吸収層１０３の対向する２つの表面はテクスチャであり、ペロブスカイト吸収層１０３の光吸収能力を向上させている。同時に、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が接着基質１０３１を貫通して第１キャリア輸送層１０２と第２導電層１０４と接触しているため、光生成キャリアを生成した後、光生成キャリアが第１キャリア輸送層１０２と第２導電層１０４に移動する難易度は大幅に低下し、ペロブスカイト吸収層１０３の光生成キャリア輸送能力を高めている。ひいては光吸収能力とキャリア輸送能力の両方からペロブスカイト吸収層１０３の光電変換効率を向上させている。

【0104】

なお、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の形状は、球体、球近似体、立方体を含んだ規則的多面体又は不規則的な多面体などであってもよく、且つ、ペロブスカイト吸収層１０３に含まれた各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の大きさと形状は一致してもよいし、一致しなくてもよい。本願実施例では、これについて限定しない。理解と説明の便宜上、本願実施例では、ペロブスカイト粒子が球体である場合を例として説明する。実際の使用過程において、必要に応じて単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の形状を調整してもよい。本願実施例では、これについて限定しない。

【0105】

また、ペロブスカイト吸収層１０３に含まれた単結晶ペロブスカイト粒子１０３２はいずれも第１凸面と第２凸面を備えてもよいし、一部の粒子は第１凸面と第２凸面を備え、残りの粒子は第１凸面のみを備え、第２凸面のみを備え、又は第１凸面と第２凸面を備えない粒子のうちの１種又は複数種類の粒子であってもよい。本願実施例では、これについて限定しない。各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面にはいずれも機能層３０が形成されてもよいし、一部の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面には機能層３０が形成されてもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0106】

また、ペロブスカイト吸収層１０３における各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２は、一定間隔で接着基質１０３１の中に規則的なアレイ、例えば、矩形、近似矩形、円形、楕円形などの形状に配列されてもよく、ペロブスカイト吸収層１０３の光吸収とキャリア出力の均一性を高めることができる。また、接着基質１０３１に任意な間隔と順序で自由に配列されてもよい。本願実施例では、これについて限定しない。

【0107】

図１３及び図１５を参照すると、いくつかの実施例において、機能層３０は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の全ての表面を覆う第１機能層３１を含む。

【0108】

太陽電池を製造する過程において、ペロブスカイト吸収層１０３を形成する前に、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面に単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の全ての表面を覆う第１機能層３１を形成する。そして、粒子の全ての表面が第１機能層３１で覆われた単結晶ペロブスカイト粒子１０３２によってペロブスカイト吸収層１０３を形成し、第１機能層３１をペロブスカイト吸収層１０３における各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面上の機能層３０とする。

【0109】

単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面に全ての表面を覆う第１機能層３１を形成することで、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２は動作中の任意の時点においても良好な安定性を備えることを確保し、ひいては太陽電池の安定性を確保する。

【0110】

図１３と図１６に示すように、いくつかの実施例では、機能層３０は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１を除いた全ての表面を覆う第２機能層３２を含む。

【0111】

図１６は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の球心を通る太陽電池の断面図である。太陽電池を製造する過程において、まず、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面に単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の全ての表面を覆う機能性膜層を形成することができる。そして、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１における機能性膜層を除去し、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１を除いた全ての表面を覆う第２機能層３２を得て、第２機能層３２を単結晶ペロブスカイト粒子１０３２表面における機能層３０とする。

【0112】

単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１を除いた全ての表面を覆う第２機能層３２を単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面における機能層３０として形成することにより、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の動作中の安定性をできる限り確保するとともに、第１凸面Ｔ１の光反射率を下げ、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が良好な光吸収能力を備えることを確保し、ひいては単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のキャリア生成能力と太陽電池の光電変換能力を確保することができる。

【0113】

なお、本願の実施例では、第２機能層３２が第１凸面Ｔ１を全く覆わないことを例として説明しているが、具体的な応用では、第２機能層３２を形成する過程において、第２機能層３２は第１凸面Ｔ１を全く覆わなくてもよいし、第２機能層３２は第１凸面Ｔ１の一部のみを覆ってもよい。具体的な設置方式は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の安定性及び／又は光吸収能力に対するニーズに応じて調整されることができる。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0114】

図１３と図１７に示すように、いくつかの実施例では、機能層３０は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面Ｔ２を除いた全ての表面を覆う第３機能層３３を含む。

【0115】

図１７は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の球心を通る太陽電池の断面図である。太陽電池を製造する過程において、まず、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面に単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の全ての表面を覆う機能性膜層を形成することができる。そして、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面Ｔ２における機能性膜層を除去し、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面Ｔ２を除いた全ての表面を覆う第３機能層３３を得て、第３機能層３３を単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面における機能層３０とする。

【0116】

単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面Ｔ２を除いた表面を覆う第３機能層３３を単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面における機能層３０として形成することで、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の動作中の安定性をできる限り確保するとともに、第２凸面Ｔ２の光反射率を下げ、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が良好な光吸収能力を備えることを確保し、ひいては単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のキャリア生成能力と太陽電池の光電変換能力を確保することができる。

【0117】

なお、本願の実施例では、第３機能層３３が第２凸面Ｔ２を全く覆わないことを例として説明しているが、具体的な応用では、第３機能層３３を形成する過程において、第３機能層３３は第２凸面Ｔ２を全く覆わなくてもよいし、第３機能層３３は第２凸面Ｔ２の一部のみを覆ってもよい。具体的な設置方式は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の安定性及び／又は光吸収能力に対するニーズに応じて調整されることができる。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0118】

図１３と図１８に示すように、いくつかの実施例では、機能層３０は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１及び第２凸面Ｔ２を除いた全ての表面を覆う第４機能層３４を含む。

【0119】

図１８は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の球心を通る太陽電池の断面図である。太陽電池を製造する過程において、まず、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面に単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の全ての表面を覆う機能性膜層を形成することができる。そして、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１及び第２凸面Ｔ２における機能性膜層を除去し、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１及び第２凸面Ｔ２を除いた全ての表面を覆う第４機能層３４を得て、第４機能層３４を単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面における機能層３０とする。

【0120】

単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１と第２凸面Ｔ２を除いた全ての表面を覆う第４機能層３４を単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面における機能層３０として形成することで、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の動作中の安定性をある程度で確保するとともに、第１凸面Ｔ１と第２凸面Ｔ２の光反射率を下げ、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が良好な光吸収能力を備えることを確保し、ひいては単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のキャリア生成能力と太陽電池の光電変換能力を確保することができる。

【0121】

図１３と図１９に示すように、いくつかの実施例では、機能層３０は、第１凸面Ｔ１及び第１表面を覆う第５機能層３５を含む。

【0122】

図１９は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の球心を通る太陽電池の断面図である。太陽電池を製造する過程において、予め単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面に対してパッシベーション処理又は化粧処理を行ったか否かにかかわらず、ペロブスカイト吸収層１０３の第１導電層１０１に向かう表面に第５機能層３５を直接形成する。第５機能層３５は、接着基質１０３１の第１表面及び単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１を覆い、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１における第５機能層３５を単結晶ペロブスカイト粒子１０３２表面における機能層３０とする。

【0123】

接着基質１０３１の第１表面及び単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１を覆う第５機能層３５を機能層３０とすることで、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１の表面に機能層３０を持たせ、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の動作中の安定性を高めるとともに、第５機能層３５が接着基質１０３１の第１表面を覆うことで、光の接着基質１０３１内部での反射率を増やし、ペロブスカイト吸収層１０３の光吸収能力を強め、太陽電池の光電変換能力を高める。

【0124】

なお、第５機能層３５は、ペロブスカイト吸収層１０３の表面に直接全体として形成されて、各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１を覆ってもよいし、全ての単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面Ｔ１と接着基質１０３１の第１表面における全ての領域を覆うことなく、一定のパターンによってペロブスカイト吸収層１０３の表面に選択的に形成されてもよい。第５機能層３５は、第１凸面Ｔ１全体を完全に覆ってもよいし、第１凸面Ｔ１の一部のみを覆ってもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0125】

図１３と図２０に示すように、いくつかの実施例では、機能層３０は、第２凸面Ｔ２及び第２表面を覆う第６機能層３６を含む。

【0126】

図２０は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の球心を通る太陽電池の断面図である。太陽電池を製造する過程において、予め単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面に対してパッシベーション処理又は化粧処理を行ったか否かにかかわらず、第１方向に沿って第１導電層１０１に向かう第１表面に対向するペロブスカイト吸収層１０３の第２表面に直接第６機能層３６を形成する。第６機能層３６は、接着基質１０３１の第２表面及び単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面Ｔ２を覆い、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面Ｔ２における第６機能層３６を単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面における機能層３０とする。

【0127】

接着基質１０３１の第２表面及び単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面Ｔ２を覆う第６機能層３６を機能層３０とすることで、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面Ｔ２の表面に機能層３０を持たせ、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の動作中の安定性を向上させるとともに、第６機能層３６が接着基質１０３１の第２表面を覆うことで、光の接着基質１０３１内部での反射率を増やし、ペロブスカイト吸収層１０３の光吸収能力を強め、太陽電池の光電変換能力を高める。

【0128】

なお、第６機能層３６は、ペロブスカイト吸収層１０３の表面に直接全体として形成されて、各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面Ｔ２を覆ってもよいし、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面Ｔ２と接着基質１０３１の第２表面の全ての領域を覆うことなく、一定のパターンによってペロブスカイト吸収層１０３の表面に選択的に形成されてもよい。第６機能層３６は、第２凸面Ｔ２全体を完全に覆ってもよいし、第２凸面Ｔ２の一部のみを覆ってもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0129】

なお、前記機能層３０は、独立して設置されてもよいし、互いに組み合わせて設置されてもよい。図１３～図２１に示すように、図２１は、機能層３０がペロブスカイト単結晶粒子の第１凸面Ｔ１と第２凸面Ｔ２を除いた表面のみを覆う第４機能層３４と、第１凸面Ｔ１及び接着基質１０３１の第１表面を覆う第５機能層３５と第２凸面Ｔ２及び接着基質１０３１の第２表面を覆う第６機能層３６とで構成された太陽電池の断面図、並びに、機能層３０がペロブスカイト単結晶粒子の第１凸面Ｔ１を除いた全ての表面を覆う第２機能層３２と第２凸面Ｔ２及び接着基質１０３１の第２表面を覆う第６機能層３６とで構成された太陽電池の断面図を示している。機能層３０は、第１機能層３１～第６機能層３６のいずれか１つのみを備える方式、第１機能層３１と、第５機能層３５及び／又は第６機能層３６とを備える方式、第２機能層３２と、第５機能層３５及び／又は第６機能層３６とを備える方式、第３機能層３３と、第５機能層３５及び／又は第６機能層３６とを備える方式、第４機能層３４と、第５機能層３５及び／又は第６機能層３６とを備える方式、第５機能層３５と第６機能層３６とを備える方式で構築することができる。機能層３０に他の構築方式を採用した太陽電池の断面図は、ここでそれぞれ示していない。

【0130】

また、第１機能層３１～第６機能層３６を構築する過程において、接触面積が最も大きいキャリア輸送層の具体的なタイプに応じて、選択された構築材料を調整することもできる。キャリア輸送層は、電子輸送層及び正孔輸送層を含み、接触面積が最も大きいキャリア輸送層が電子輸送層である場合、構築材料としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）又はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）などを構築材料として選択することができ、接触面積が最も大きいキャリア輸送層が正孔輸送層である場合、ポリ［（９，９－ビス（３′－（（Ｎ，Ｎ－ジメチル）－Ｎ－エチルアンモニウム）－プロピル）－２，７－フルオレン）－ａｌｔ－２，７－（９，９－ジオクチルフルオレン）］二臭化物（ＰＦＮ－Ｂｒ）又はポリ〔Ｎ，Ｎ′－ビス（４－ブチルフェニル）－Ｎ，Ｎ′－ビス（フェニル）ベンジジン〕（ＴＰＤ）を構築材料として選択することができる。２つの異なるキャリア輸送層との接触面積が大きく異なっていない場合、２，４，６－トリメルカプト－ｓ－トリアジントリナトリウム塩（ＴＴＴＳ）を構築材料として選択することができる。異なるキャリア輸送層と接触する面積に応じて、選択的に適切な材料を選択して機能層３０の構築を行うことにより、機能層３０の構築の正確性と使用効果を高めることができる。本願の実施例では、具体的な構築方式について限定しない。

【0131】

いくつかの実施例では、機能層３０の厚さは、０．１ｎｍ～１μｍである。

【0132】

図１５～図２１に示すように、機能層３０の厚さは、機能層３０の構成と相関している。機能層３０が第５機能層３５及び／又は第６機能層３６を含んだ場合、機能層３０の厚さは、第５機能層３５及び／又は第６機能層３６の第１方向における対向する２点間の平均ピッチ又は最大ピッチで示されることができる。機能層３０が第１機能層３１～第４機能層３４のうちのいずれかを含んだ場合、機能層３０の厚さは、含まれた第１機能層３１、第２機能層３２、第３機能層３３又は第４機能層３４の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２から離れた表面において、いずれかの１点とペロブスカイト単結晶粒子の機能層３０に近接する表面の平均間隔又は最大間隔で示されることができる。

【0133】

機能層３０の厚さが大きすぎる場合、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の安定性を効果的に高めることができるが、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の光吸収能力の低下を招き、ひいては太陽電池の光電変換能力の低下を招いてしまう。機能層３０の厚さが小さすぎる場合、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の光吸収能力を確保しているが、分解する確率が大きくなり、太陽電池の安定性を確保できず、太陽電池の光吸収能力の向上にもあまり寄与していない。

【0134】

したがって、機能層３０の厚さを、０．１ｎｍ～１μｍの範囲内、例えば、０．１ｎｍ、０．５ｎｍ、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍ、７５０ｎｍ又は９００ｎｍなどに設定する。機能層３０の厚さを設定することで、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２と太陽電池に良好な光吸収能力を持たせることを確保し、太陽電池の光電変換能力を確保するとともに、太陽エネルギーの安定性をできる限り向上させることができる。

【0135】

いくつかの実施例では、いずれかの単結晶ペロブスカイト粒子１０３２について、現在の単結晶ペロブスカイト粒子と隣接する単結晶ペロブスカイト粒子１０３２との間隔は、現在の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面における任意の２点間の最大間隔以下である。

【0136】

図１４に示すように、図中の２つの最大の円は、水平方向に沿って隣接する２つの単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の球心を通って形成された円であり、現在の単結晶ペロブスカイト粒子の表面における任意の２点間の最大間隔をｄとし、現在の単結晶ペロブスカイト粒子と隣接する単結晶ペロブスカイト粒子１０３２との間隔をＤとし、ここで、Ｄが現在の単結晶ペロブスカイト粒子の表面における任意の１点と隣接する単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面における任意の１点との間隔の最小値を示すことができる。隣接する２つの単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の間の間隔が大きすぎる場合、隣接する２つの単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の間の領域に照射される光に対するペロブスカイト吸収層１０３の吸収能力が極めて悪くなり、ペロブスカイト吸収層１０３の光に対する吸収能力が低下してしまい、ペロブスカイト吸収層１０３の光電変換能力に影響してしまう。

【0137】

単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の光吸収能力は自体と光との距離が大きくなるにつれて次第に減少するため、ペロブスカイト吸収層１０３における隣接する２つの単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の間の間隔Ｄを限定する必要があり、現在の単結晶ペロブスカイト粒子と隣接する単結晶ペロブスカイト粒子１０３２間の間隔Ｄを、現在のペロブスカイト粒子のサイズよりも小さい範囲内、即ち現在の単結晶ペロブスカイト粒子の表面における任意の２点間の最大間隔ｄよりも小さい範囲内に設定し、例えば、Ｄを、０．１ｄ、０．２ｄ、０．３５ｄ、０．４５ｄ、０．５ｄ、０．７５ｄ又は０．９ｄなどに設定してもよい。現在の単結晶ペロブスカイト粒子と隣接する単結晶ペロブスカイト粒子１０３２との間隔を現在の単結晶ペロブスカイト粒子のサイズ以下の範囲内に設定することで、ペロブスカイト吸収層１０３が光に対して良好な吸収能力を持つようになり、光吸収能力の低下に起因する太陽電池の光電変換効率の低下の問題を回避することができる。

【0138】

いくつかの実施例では、第１方向において、第１凸面における任意の１点と第１表面との間隔及び／又は第２凸面における任意の１点と第２表面との間隔は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１方向における最大長さの半分以下である。

【0139】

図１３と図２２に示すように、図２２は、鉛直方向に沿って３つの同じ大きさの単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の球心を通って形成されたペロブスカイト吸収層１０３の断面図である。ペロブスカイト吸収層１０３において、第１方向において、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面における任意の１点と接着基質１０３１の第１表面との間隔の最大値は、第１凸面における第１表面から最も遠い点Ａと第１表面との間隔ａであり、類似しているように、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第２凸面における任意の１点と接着基質１０３１の第２表面との間隔の最大値は、第２凸面における第２表面から最も遠い点Ｂと第２表面との間隔ｂであり、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の最大長さはＬである。

【0140】

ペロブスカイト吸収層１０３を構築する過程において、接着基質１０３１の役割は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を固定することであり、固定効果を確保するために、接着基質１０３１は一定の厚さを有している。また、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２がキャリアを生成する過程において、異なるキャリアがそれぞれ単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の両端に収集されて移動し、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面における点Ａと第１表面との間隔ａがＬの１／２以上であり、及び／又は、第２凸面における点Ｂと第２表面との間隔ｂがＬの１／２以上である場合、第１キャリア輸送層１０２又は第２導電層１０４に収集されたキャリアが異方的なキャリアと再結合し、ペロブスカイト吸収層１０３の光電変換効率の低下を招くおそれがある。

【0141】

したがって、ペロブスカイト吸収層１０３を構築する過程において、第１凸面と第２凸面を含んだ単結晶ペロブスカイト粒子１０３２について、第１方向において、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面における任意の１点と第１表面との間隔及び／又は第２凸面における任意の１点と第２表面との間隔は、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１方向における最大長さの半分以下であるように確保する。例えば、間隔ａ及び／又は間隔ｂを０．１Ｌ、０．１５Ｌ、０．２Ｌ、０．２５Ｌ、０．３５Ｌ、０．４５Ｌ又は０．４９Ｌなどに設定する。単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面における任意の１点と第１表面との間隔及び／又は第２凸面における任意の１点と第２表面との間隔を限定することで、異方的なキャリア間の再結合が起こる確率をできるだけ下げ、太陽電池の光電変換効率を確保する。

【0142】

いくつかの実施例では、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面における任意の２点間の最大間隔は、５μｍ～１００μｍである。

【0143】

ペロブスカイト吸収層１０３を構築する過程において、選択された単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のサイズが大きすぎ、即ち粒子表面における任意の２点間の最大間隔ｄが大きすぎると、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２でペロブスカイト吸収層を構築した後、光エネルギーを吸収してキャリアを生じさせてから、キャリアが第１キャリア輸送層１０２又は第２導電層１０４に移動する過程において必要な移動距離が大きすぎて、キャリアの移動を完成させにくくなり、太陽電池の光電変換効率の低下を招いてしまう。単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のサイズが小さすぎ、即ち粒子表面における任意の２点間の最大間隔ｄが小さすぎると、キャリアが移動する過程において、異なるキャリア間のピッチが小さいため、キャリアの再結合が起こりやすくなり、太陽電池の光電変換効率の低下を招いてしまう。また、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のサイズが小さすぎる場合、ペロブスカイト吸収層１０３の厚さも小さくなり、両側の電位差によって単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が分解する確率が大幅に上昇し、太陽電池の安定性の低下を招いてしまう。

【0144】

したがって、ペロブスカイト吸収層１０３を構築する過程において、粒子表面における任意の２点間の最大距離が５μｍ～１００μｍである単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を選択して構築し、例えば、粒子表面における任意の２点間の最大距離が５μｍ、７．５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２５μｍ、６０μｍ、８０μｍ、８５μｍ又は９５μｍなどの単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を選択してペロブスカイト吸収層１０３を構築する。ペロブスカイト吸収層１０３中のキャリアが容易に移動できることを確保するとともに、異なるキャリアの間で再結合が起こる確率及び単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が分解する確率を下げ、太陽電池の光電変換効率及び安定性を確保する。

【0145】

いくつかの実施例では、ペロブスカイト吸収層１０３の第１導電層１０１における正射影の面積を第１面積とし、複数の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１導電層１０１における正射影の面積を第２面積とし、第２面積の第１面積に対する比は、０．３～０．９である。

【0146】

ペロブスカイト吸収層１０３を構築する過程において、ペロブスカイト吸収層１０３が光電変換を行う時の光吸収面積は、全ての単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１導電層１０１における正投影面積の総和、即ち第２面積と見なされることができる。一方、ペロブスカイト吸収層１０３が光を受ける面積は、ペロブスカイト吸収層１０３の第１導電層１０１における正投影の面積、即ち第１面積と見なされることができる。第２面積と第１面積の比が小さすぎる場合、ペロブスカイト吸収層１０３に照射された光に対するペロブスカイト吸収層１０３の吸収利用率が低くなり、太陽電池の光電変換能力が弱いことを招き、光電変換を効果的に行うことが困難である。単結晶ペロブスカイト粒子１０３２自体の光電変換能力の制限によって、ペロブスカイト吸収層１０３に照射された光に対するペロブスカイト吸収層１０３の吸収利用率には上限があり、第２面積と第１面積の比が大きすぎる場合、ペロブスカイト吸収層１０３には光電変換能力が十分に活用されていない単結晶ペロブスカイト粒子１０３２が存在しており、太陽電池の製造コストと光電変換能力とのコストパフォーマンスが低い。

【0147】

したがって、ペロブスカイト吸収層１０３を構築する過程において、ペロブスカイト吸収層１０３における各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１導電層１０１における正射影の面積とペロブスカイト吸収層１０３の第１導電層１０１における正射影の面積との比を制限する必要がある。第２面積の第１面積に対する比を０．３～０．９の範囲内、例えば、０．３、０．３５、０．４５、０．５、０．６５、０．７、０．７５、０．８又は０．８５などに設定する。各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１導電層１０１における正投影面積の総和とペロブスカイト吸収層１０３の第１導電層１０１における正投影の面積を一定の範囲内に制限することで、ペロブスカイト吸収層１０３の光に対する吸収利用率を確保するとともに、太陽電池の製造コストをできるだけ削減する。

【0148】

また、ペロブスカイト吸収層１０３を構築する過程において、ペロブスカイト電池セルをトップ電池として積層型太陽電池を構築する時のトップ電池に対する光透過性のニーズも参考することができる。ボトム電池のタイプと積層型太陽電池の最適な光電変換効率に基づいて、積層型太陽電池が最適又は良好な光電変換効率を有する場合のボトム電池に必要な光照射面積とボトム電池受光面の面積との比を決定する。決定された面積比に基づいて、ペロブスカイト吸収層１０３における第２面積と第１面積の比を設定する。例えば、ボトム電池とトップ電池の受光面の面積が一致している場合、ボトム電池にはトップ電池から３０％、５０％又は７０％の光を透過してボトム電池に到着する必要がある時、積層型太陽電池が最適な光電変換効率を有し、この場合、ペロブスカイト吸収層１０３における第２面積と第１面積との比をそれぞれ対応して０．７、０．５及び０．３に設定することができる。

【0149】

また、太陽電池の光電変換能力を確保するために、バンドギャップが１ｅＶ～２ｅＶの単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を選択してペロブスカイト太陽電池セルを構築することができる。ペロブスカイト電池セルをトップ電池として積層型太陽電池を構築する場合、積層型太陽電池の光電変換効率はトップ電池における単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のバンドギャップにも関わっている。積層型太陽電池を構築する過程において、ボトム電池のタイプに応じて、バンドギャップが１．４ｅＶ～１．８ｅＶの単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を選択してペロブスカイト電池セルを構築することができる。単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を選択する過程において、積層型太陽電池に良好な光電変換効率を持たせればよい。本願実施例では、選択される単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の具体的なバンドギャップについて限定しない。

【0150】

これにより、積層型太陽電池を構築する過程において、積層型太陽電池が達成する良好な光電変換効率のニーズに応じて、ペロブスカイト太陽電池セル中のペロブスカイト吸収層１０３における第２面積と第１面積との比及び単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のバンドギャップをそれぞれ制御し、積層型太陽電池の光電変換効率をできるだけ高めることができる。

【0151】

なお、複数の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２には、第１凸面及び／又は第２凸面を備えないペロブスカイト粒子が含まれる可能性があり、第１凸面と第２凸面の両方を備えない単結晶ペロブスカイト粒子１０３２に生じた光生成キャリアは、接着基質１０３１の制限によってキャリアの移動を完成させることが困難である。ペロブスカイト吸収層１０３の光利用率をさらに確保するために、第２面積を統計する過程において、第１凸面と第２凸面を含んだ各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１導電層１０１における正射影面積の和のみを統計してもよい。また、全ての第１凸面及び／又は第２凸面を備えた単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１導電層１０１における正射影を統計してもよい。本願実施例では、これについて限定しない。

【0152】

いくつかの実施例では、接着基質１０３１の厚さは、１００ｎｍ以上である。

【0153】

図１３と図２２に示すように、接着基質１０３１の厚さｈは、接着基質１０３１の第１表面と第２表面において第１方向に沿って対向する２点間の間隔で示されることができる。接着基質１０３１の重要な機能の１つは、接着基質１０３１に収容かつ固定配列された単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を固定することである。これにより、接着基質１０３１の第１方向における厚さｈが小さすぎると、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を安定的に固定することが困難になり、隠れクラックなどが起こって太陽電池の安定性の低下を招くおそれがある。同時に、異なるキャリア間のピッチが小さすぎて、異なるキャリア間の再結合が起こり、太陽電池セルの光電変換効率の低下を招くおそれがある。

【0154】

したがって、接着基質１０３１を製造する過程において、接着基質１０３１の第１方向における厚さｈを１００ｎｍ以上に確保する必要があり、例えば、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３５０ｎｍ、５００ｎｍ、８００ｎｍ、１μｍ、５μｍ、２０μｍ又は５０μｍなどであってもよい。接着基質１０３１の第１方向における厚さを十分大きく設定することで、接着基質１０３１が単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を安定的に固定することを確保し、ペロブスカイト吸収層１０３の故障を回避し、太陽電池の安定性を高めるとともに、異なるキャリア間の間隔を十分に大きく確保し、異なるキャリアの再結合を回避し、太陽電池の光電変換効率を確保する。

【0155】

また、接着基質１０３１の第１方向における厚さｈが大きすぎる場合、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２に第１凸面と第２凸面を持たせることができるために、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のサイズ、即ち粒子表面における任意の２点間の最大間隔もそれに応じて大きくなり、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２に生じた光生成キャリアの移動難易度が大きくなり、太陽電池の光電変換効率の低下を引き起こしてしまう。

【0156】

したがって、接着基質１０３１を設置する過程において、接着基質１０３１の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２に対する固定効果及びキャリアの遮断効果だけでなく、選択された単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の光電変換能力に与える接着基質１０３１の影響も考慮して、接着基質１０３１の第１方向における厚さｈを良好な光電変換効率を持った単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のサイズよりも小さい範囲内に設定することで、ペロブスカイト吸収層１０３が良好な光電変換効率を可能な限り持つように確保する必要がある。

【0157】

図１３、図２３～図２５に示すように、いくつかの実施例では、接着基質１０３１は、第１キャリア輸送層１０２及び／又は第２導電層１０４に向かう光トラッピング面１０３３を含む。

【0158】

図２３～図２５は、いずれも太陽電池の鉛直方向に沿った断面図であり、図２３における光トラッピング面１０３３は接着基質１０３１の第１キャリア輸送層１０２に向かう表面のみを含み、図２４における光トラッピング面１０３３は接着基質１０３１の第２導電層１０４に向かう表面のみを含み、図２５における光トラッピング面１０３３は接着基質１０３１の第１キャリア輸送層１０２に向かう表面と接着基質１０３１の第２導電層１０４に向かう表面とを含む。接着基質１０３１のもう１つの重要な機能は、ペロブスカイト吸収層１０３の光吸収能力を確保することである。したがって、接着基質１０３１を製造する過程において、接着基質１０３１にペロブスカイト吸収層１０３の光吸収能力を高める光トラッピング面１０３３を製造することもできる。製造過程において、光トラッピング面１０３３は接着基質１０３１の第１キャリア輸送層１０２に向かう表面のみを含んだり、接着基質１０３１の第２導電層１０４に向かう表面のみを含んだりしてもよいし、接着基質１０３１の第１キャリア輸送層１０２に向かう表面と接着基質１０３１の第２導電層１０４に向かう表面の両方を同時に含んでもよい。

【0159】

接着基質１０３１に第１キャリア輸送層１０２及び／又は第２導電層１０４に向かう光トラッピング面１０３３を形成することで、ペロブスカイト吸収層１０３に照射される光のペロブスカイト吸収層１０３での光路長が増えるようになり、ペロブスカイト吸収層１０３の光吸収能力を向上させ、ひいてはペロブスカイト吸収層１０３と太陽電池の光電変換効率を高める。

【0160】

図１３と図２６に示すように、いくつかの実施例では、光トラッピング面１０３３は、第１光トラッピング構造３１１を含み、第１方向において、第１光トラッピング構造３１１が接着基質１０３１の外部へ延びている。

【0161】

図２６は、光トラッピング面１０３３が、接着基質１０３１の第１キャリア輸送層に向かう表面と接着基質１０３１の第２導電層１０４に向かう表面の両方を同時に含み、且つ、光トラッピング面１０３３が第１光トラッピング構造３１１を含んだ太陽電池の断面図である。接着基質１０３１に光トラッピング面１０３３を製造する過程において、接着基質１０３１の第１キャリア輸送層１０２及び／又は接着基質１０３１の第２導電層１０４に向かう表面に第１光トラッピング構造３１１を形成することができ、即ち接着基質１０３１から離れた方向へ延びる１つ又は複数の突起を第１表面又は第２表面に形成することができる。第１光トラッピング構造３１１は、第１表面及び／又は第２表面に位置し、且つ第１光トラッピング構造３１におけるいずれか一方の表面とペロブスカイト吸収層１０３における各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の第１凸面及び／又は第２凸面との間の位置関係は、接触又は分離であり、且つ第１光トラッピング構造３１１は、第１凸面と第１キャリア輸送層１０２との接触面積及び第２凸面と第２導電層１０４との接触面積に影響しない。

【0162】

第１表面及び／又は第２表面に、接着基質１０３１から離れた方向へ延びる１つ又は複数の突起を第１光トラッピング構造３１１として形成することで、第１表面及び／又は第２表面を入射光のペロブスカイト吸収層１０３での光路長を延ばす能力を持つ光トラッピング面１０３３に変更し、ペロブスカイト吸収層１０３の入射光に対する吸収利用能力を向上させ、ひいてはペロブスカイト吸収層１０３の光電変換能力と効率を高める。

【0163】

なお、各第１光トラッピング構造３１１の形状と大きさは同じであってもよいし、異なってもよい。本願の実施例では、これについて限定しない。

【0164】

図１３と図２７に示すように、いくつかの実施例では、光トラッピング面１０３３は、第２光トラッピング構造３１２を含み、第１方向において、第２光トラッピング構造３１２が接着基質１０３１の内部に凹んでいる。

【0165】

図２７は、光トラッピング面１０３３が接着基質１０３１の第１キャリア輸送層に向かう表面と第２導電層１０４に向かう表面の両方を同時に含み、且つ光トラッピング面１０３３が第２光トラッピング構造３１２を含んだ太陽電池の断面図である。接着基質１０３１上で光トラッピング面１０３３を製造する過程において、接着基質１０３１の第１キャリア輸送層１０２及び／又は第２導電層１０４に向かう表面に第２光トラッピング構造３１２を形成し、即ち第１表面又は第２表面に接着基質１０３１の内部へ延びる１つ又は複数の凹みを形成することができる。第２光トラッピング構造３１２は、第１表面及び／又は第２表面に位置し、且つ第２光トラッピング構造３１２におけるいずれかの一方の表面とペロブスカイト吸収層１０３における各単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の接着基質１０３１の内部に位置する表面との位置関係は、接触又は分離であり、且つ第２光トラッピング構造３１２が単結晶ペロブスカイト粒子１０３２と接着基質１０３１の接触面積に影響しない。

【0166】

第１表面又は第２表面に接着基質１０３１の内部へ延びる１つ又は複数の凹みを第２光トラッピング構造３１２として形成することで、第１表面及び／又は第２表面が入射光のペロブスカイト吸収層１０３における光路長を延ばす能力を持つ光トラッピング面１０３３に変更されるようになり、ペロブスカイト吸収層１０３の入射光に対する吸収利用能力を向上させ、ひいてはペロブスカイト吸収層１０３の光電変換能力と効率を高める。

【0167】

なお、光トラッピング面１０３３は、１つ又は複数の第１光トラッピング構造３１１のみを含んでもよいし、１つ又は複数の第２光トラッピング構造３１２のみを含んでもよいし、さらに、１つ又は複数の第１光トラッピング構造３１１を含むとともに、１つ又は複数の第２光トラッピング構造３１２も含んでもよい。光トラッピング面１０３３は、接着基質１０３１の第１キャリア輸送層１０２に向かう表面のみを含んでもよいし、接着基質１０３１の第２導電層１０４に向かう表面のみを含んでもよいし、さらに、接着基質１０３１の第１キャリア輸送層１０２に向かう表面を含むとともに、接着基質１０３１の第２導電層１０４に向かう表面も含んでもよい。本願実施例では、光トラッピング面１０３３の具体的な設置及び光トラッピング面１０３３に含まれた光トラッピング構造のタイプと数について限定しない。

【0168】

なお、各第２光トラッピング構造３１２の形状と大きさは、同じであってもよいし、異なってもよい。本願実施例では、これについて限定しない。

【0169】

いくつかの実施例では、第１キャリア輸送層１０２は、電子輸送層又は正孔輸送層である。

【0170】

第１キャリア輸送層１０２の役割は、ペロブスカイト吸収層１０３に生じたキャリアを収集して輸送することであり、太陽電池の作動メカニズムに基づいて、第１キャリア輸送層１０２は、正孔輸送層であってもよいし、電子輸送層であってもよい。第１キャリア輸送層１０２が電子輸送層である場合、第１キャリア輸送層１０２の機能は、電子を収集し、収集された電子を第１導電層１０１に輸送し、第１導電層１０１にて電気エネルギー出力を行うとともに、第１導電層１０１に直接流れないように正孔を遮断することを含む。第１キャリア輸送層１０２が正孔輸送層である場合、第１キャリア輸送層１０２の機能は、電子の第１導電層１０１への進入を阻止し、正孔の輸送を強め、ペロブスカイト吸収層１０３と第１導電層１０１が直接接触しないようにすることを含む。これによって、太陽電池の光電変換能力と電気エネルギーの出力を確保する。

【0171】

なお、電子輸送層は、酸化スズＳｎＯｘ、二酸化チタンＴｉＯ_２、Ｃ_６０及びＰＣＢＭを含めたフラーレン及びその誘導体などの材料で構成されることができ、正孔輸送層は、ポリ［ビス（４－フェニル）（２，４，６－トリフェニルメチル）アミン］（ＰＴＡＡ）、２，２′，７，７′－テトラキス（Ｎ，Ｎ－ジ－ｐ－メトキシフェニルアミノ）－９，９′－スピロビフルオレン（ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ）、酸化ニッケル（ＮｉＯｘ）又はチオシアン酸第一銅（ＣｕＳＣＮ）などの材料で構成されることができる。

【0172】

いくつかの実施例では、第１方向において、第１キャリア輸送層１０２の厚さは、１ｎｍ～１μｍを含む。

【0173】

第１キャリア輸送層１０２の中核的な役割は、一種のキャリアに対する収集と輸送能力を向上させると同時に、他のキャリアと第１導電層１０１との接触を遮断することである。したがって、第１キャリア輸送層１０２の第１方向における厚さが大きすぎる場合、キャリアが第１導電層１０１に輸送される過程での移動距離が大きすぎて、キャリア再結合が起こり、大きなキャリア損失をもたらし、太陽電池の光電変換効率の低下を招くおそれがある。第１キャリア輸送層１０２の第１方向における厚さが小さすぎる場合、第１キャリア輸送層１０２のキャリアに対する収集と輸送能力が制限され、ペロブスカイト吸収層１０３に生じたある種類のキャリアを全部タイムリーに収集して輸送することができず、大きなキャリア損失をもたらし、太陽電池の光電変換効率に影響し、同時に、厚さが小さすぎると、他のキャリアに対する遮断能力もある程度低下し、異なる種類のキャリアの再結合を招き、太陽電池の光電変換効率に影響するおそれがある。

【0174】

したがって、第１キャリア輸送層１０２を構築する過程において、第１キャリア輸送層１０２の第１方向における厚さを１ｎｍ～１μｍ、例えば、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６５０ｎｍ、７５０ｎｍ、８００ｎｍ又は９５０ｎｍなどに設定する。これによって、第１キャリア輸送層１０２は一種のキャリアに対して十分に高い収集と輸送能力を持ち、且つ他のキャリアに対して十分に高い遮断能力を持つことを確保し、キャリアの再結合及び移動によるキャリア損失を低減し、太陽電池の光電変換効率を確保することができる。

【0175】

図２８に示すように、いくつかの実施例では、太陽電池は、第２キャリア輸送層１０５をさらに含み、第２キャリア輸送層１０５は、ペロブスカイト吸収層１０３と第２導電層１０４との間に位置し、かつ、それぞれペロブスカイト吸収層１０３と第２導電層１０４と接触している。

【0176】

第２キャリア輸送層１０５は、第１キャリア輸送層１０２と類似しており、その役割はペロブスカイト吸収層１０３に生じた一種のキャリアを収集して輸送することである。太陽電池の作動メカニズムに基づいて、第２キャリア輸送層１０５は、正孔輸送層であってもよいし、電子輸送層であってもよい。第２キャリア輸送層１０５が電子輸送層である場合、第２キャリア輸送層１０５の機能は、電子を収集し、収集された電子を第１導電層１０１に輸送し、第１導電層１０１にて電気エネルギー出力を行うとともに、第１導電層１０１に直接流れないように正孔を遮断することを含む。第２キャリア輸送層１０５が正孔輸送層である場合、第２キャリア輸送層１０５の機能は、電子の第１導電層１０１への進入を阻止し、正孔の輸送を強め、ペロブスカイト吸収層１０３と第１導電層１０１が直接接触しないようにすることを含む。これによって、太陽電池の光電変換能力と電気エネルギーの出力を確保する。

【0177】

いくつかの実施例では、第１方向において、第２キャリア輸送層１０５の厚さは、１ｎｍ～１μｍを含む。

【0178】

第２キャリア輸送層１０５の中核的な役割は、一種のキャリアに対する収集と輸送能力を向上させると同時に、他のキャリアと第１導電層１０１との接触を遮断することである。したがって、第２キャリア輸送層１０５の第１方向における厚さが大きすぎる場合、キャリアが第２導電層１０４に輸送される過程での移動距離が大きすぎて、キャリア再結合が起こり、大きなキャリア損失をもたらし、太陽電池の光電変換効率の低下を招くおそれがある。第２キャリア輸送層１０５の第１方向における厚さが小さすぎる場合、第２キャリア輸送層１０５は、キャリアに対する収集と輸送能力が制限され、ペロブスカイト吸収層１０３に生じたある種類のキャリアを全部タイムリーに収集して輸送することができず、大きなキャリア損失をもたらし、太陽電池の光電変換効率に影響し、同時に、厚さが小さすぎると、他のキャリアに対する遮断能力もある程度低下し、異なる種類のキャリアの再結合を招き、太陽電池の光電変換効率に影響するおそれがある。

【0179】

したがって、第２キャリア輸送層１０５を構築する過程において、第２キャリア輸送層１０５の第１方向における厚さを１ｎｍ～１μｍ、例えば、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６５０ｎｍ、７５０ｎｍ、８００ｎｍ又は９５０ｎｍなどに設定する。これによって、第２キャリア輸送層１０５は一種のキャリアに対して十分に高い収集と輸送能力を持ち、且つ他のキャリアに対して十分に高い遮断能力を持つことを確保し、キャリアの再結合及び移動によるキャリア損失を低減し、太陽電池の光電変換効率を確保することができる。

【0180】

いくつかの実施例では、第１キャリア輸送層１０２が正孔輸送層である場合、第２キャリア輸送層１０５は、電子輸送層である。第１キャリア輸送層１０２が電子輸送層である場合、第２キャリア輸送層１０５は、正孔輸送層である。

【0181】

太陽電池の効率をさらに向上させるために、異なるキャリアを収集して輸送するキャリア輸送層をペロブスカイト吸収層１０３の第１方向における対向する両側にそれぞれ設け、これによって、太陽電池の光電変換効率と安定性をできるだけ高めることができる。

【0182】

上記のように、本願の一実施例によって提供された太陽電池では、接着基質１０３１と接着基質１０３１に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２とを利用して太陽電池のペロブスカイト吸収層１０３を構成し、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２でペロブスカイト吸収層１０３を構築することで、ペロブスカイト吸収層１０３の安定性を確保し、単結晶ペロブスカイト粒子１０３２を接着基質１０３１に配列する形態を用いることで、カット工程の単結晶ペロブスカイトに対する損傷を回避し、太陽電池の効率を確保しており、同時に、単結晶粒子を配列する方式でペロブスカイト吸収層１０３を構築することで、大面積の単結晶ペロブスカイト太陽電池の製造に寄与する。接着基質１０３１に配列された複数の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２のうち、少なくとも一部の単結晶ペロブスカイト粒子１０３２は、それぞれ接着基質１０３１の第１表面より突出した第１凸面と接着基質１０３１の第２表面より突出した第２凸面とを備え、接着基質１０３１の対向する両面に露出した単結晶ペロブスカイト粒子１０３２でペロブスカイト吸収層１０３を構築することにより、ペロブスカイト吸収層１０３自体にテクスチャ構造を持たせるようになり、さらに良好な光吸収能力を持たせるとともに、光生成キャリアがペロブスカイト吸収層１０３から導電層又はキャリア輸送層へ輸送する能力を向上させ、太陽電池の光電変換効率と能力を高めている。単結晶ペロブスカイト粒子１０３２の表面に機能層３０が形成されているため、ペロブスカイト吸収層１０３と太陽電池の安定性を高めている。

【0183】

上記からわかるように、本実施例は、太陽電池の製造方法の実施例に対応する太陽電池の構造の実施例であり、本実施例のディテールは、太陽電池の製造方法の実施例にも適用されることができ、同様に、太陽電池の製造方法の実施例のディテールも、本実施例にされることが適用できる。

【0184】

以上に対応して、本願の別の実施例では、積層型太陽電池がさらに提供され、積層型太陽電池の構造は図２９を参照することができ、積層型太陽電池は、順次積層設置されたトップ電池１００１、貼り合わせ層１００２及びボトム電池１００３を含み、ここで、トップ電池１００１が上記の太陽電池である。

【0185】

いくつかの実施例では、ボトム電池１００３の種類は、結晶シリコン太陽電池、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池、テルル化カドミウム薄膜太陽電池、ＩＩＩ－Ｖ薄膜太陽電池又はナローバンドギャップペロブスカイト薄膜太陽電池を含み、ここで、ナローバンドギャップペロブスカイト薄膜太陽電池は、ナローバンドギャップ単結晶ペロブスカイト薄膜太陽電池であってもよいし、ナローバンドギャップ多結晶ペロブスカイト薄膜太陽電池であってもよい。

【0186】

いくつかの実施例では、貼り合わせ層１００２は、導電性接着剤で構成された機械的な貼り合わせ層を含む。ここで、導電性接着剤は、光に対して良好な透過率を有する透明接着剤に導電性粒子を添加して形成されることができ、例えば、４００ｎｍ以上の光に対して８０％以上の透過率を有する接着剤又は４５０ｎｍ以上の光に対して８０％以上の透過率を有する接着剤に導電性粒子を添加して形成されることができる。導電性接着剤は、自体に含まれた粒子が一定の導電エネルギーを持った透明薄手接着剤であってもよく、透明度が上記接着剤の透明度と類似してもよく、ここで説明を割愛する。本出願の実施例では、導電性接着剤の具体的な種類について限定しない。

【0187】

本願は、好適な実施例で上記のように開示されているが、特許請求の範囲を限定するものではなく、いずれの当業者であれば、本願の着想から逸脱することなく、若干の可能な変動および修正を加えることができるため、本願の保護範囲は、本願の請求項によって限定される範囲を基準にすべきである。

【0188】

当業者であれば、前記の各実施形態は本願を実現する具体的な実施例であるが、実用上では本願の精神と範囲を逸脱することなく、形態及び細部において様々な変更が可能であることが理解できる。いずれの当業者も、本願の精神と範囲を逸脱しない限り、種々の変更及び修正を行うことが可能であるため、本願の保護範囲は、請求項に限定された範囲を基準にすべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【国際調査報告】