一种钙钛矿材料旁路二极管及其制备方法、钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法、光伏组件

摘要

本发明公开一种钙钛矿材料旁路二极管及其制备方法、钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法、光伏组件，涉及光伏技术领域，以降低制备钙钛矿材料旁路二极管的难度。该钙钛矿材料旁路二极管的制备方法包括：提供一层钙钛矿材料层，对钙钛矿材料层进行处理形成P型钙钛矿材料区和N型钙钛矿材料区，从而形成钙钛矿材料旁路二极管。本发明提供的钙钛矿材料旁路二极管及其制备方法、钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法、光伏组件用于制备光伏组件。

说明书

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种钙钛矿材料旁路二极管及其制备方法、钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法、光伏组件。

背景技术

现有的钙钛矿材料旁路二极管一般采用硅、锗等半导体材料，通过薄膜沉积、光刻等多种步骤，形成钙钛矿材料旁路二极管的PN结结构。

在现有的钙钛矿材料旁路二极管制备过程中，需要用到较多高温、高真空的沉积设备，制作工艺较为复杂。并且，制作过程的光刻等工艺对工艺和设备有极高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钙钛矿材料旁路二极管及其制备方法、钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法、光伏组件，以降低制备钙钛矿材料旁路二极管的难度。

第一方面，本发明提供一种钙钛矿材料旁路二极管的制备方法。该钙钛矿材料旁路二极管的制备方法包括：提供一层钙钛矿材料层，对钙钛矿材料层进行处理形成P型钙钛矿材料区和N型钙钛矿材料区，从而形成钙钛矿材料旁路二极管。

采用上述技术方案时，鉴于钙钛矿材料的晶体结构具有“软晶格”的特征，在较低的温度下(300度以下)，通过简单的气氛热处理、离子扩散等工艺，可以形成P型钙钛矿材料或者N型钙钛矿材料。通过热处理的方式，可以让钙钛矿材料的导电类型在P型和N型之间转换。基于此，通过热处理等简单的工艺，可以方便的处理钙钛矿材料层形成P型钙钛矿材料区和N型钙钛矿材料区。此时，制作钙钛矿材料旁路二极管的工艺简单，成本低，可以大大降低制作难度，便于钙钛矿材料旁路二极管在光伏、发光二极管、探测器等众多应用的工业化应用。

另外，当钙钛矿材料旁路二极管应用于钙钛矿太阳能电池组件中时，可以利用钙钛矿太阳能电池组件中原本就存在的钙钛矿材料层原位制备钙钛矿材料旁路二极管。此时，可以在划线工艺制作的钙钛矿太阳能电池组件中为每个钙钛矿电池配置一个钙钛矿材料旁路二极管，避免热斑效应和能量转换效率的衰减，提高钙钛矿电池的稳定性和寿命。

在一些实现方式中，钙钛矿材料层的钙钛矿材料的通式为ABX

在一些实现方式中，对钙钛矿材料层进行处理包括：加热钙钛矿材料层的局部形成N型钙钛矿材料区，和/或，在AX的气氛中，热处理钙钛矿材料层的局部形成P型钙钛矿材料区。加热和AX气氛中热处理，均为较简单的工艺方法。通过这些简单的工艺方法局部处理钙钛矿材料层，可以简单、快速的制备钙钛矿材料旁路二极管的PN结结构。

第二方面，本发明提供一种采用第一方面或第一方面任一实现方式描述的制备方法得到的钙钛矿材料旁路二极管。

第二方面提供的钙钛矿材料旁路二极管的有益效果，可以参考第一方面或第一方面任一实现方式描述的钙钛矿材料旁路二极管的制备方法的有益效果，在此不再赘述。

第三方面，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池组件。该钙钛矿太阳能电池组件包括串联的多个钙钛矿电池以及与钙钛矿电池并联的至少一个钙钛矿材料旁路二极管，是通过对钙钛矿材料层进行处理形成P型钙钛矿材料区和N型钙钛矿材料区而获得。

采用上述技术方案时，钙钛矿太阳能电池组件包括至少一个钙钛矿材料旁路二极管，并且钙钛矿材料旁路二极管与钙钛矿电池并联。当钙钛矿太阳电池组件中的钙钛矿电池能够正常工作进行光电转换时，钙钛矿材料旁路二极管不导通，光生电子和光生空穴在串联的多个钙钛矿电池中传输。当钙钛矿太阳能电池组件中，并联钙钛矿材料旁路二极管的钙钛矿电池的钙钛矿材料层(钙钛矿材料)出现劣化或分解等失效问题时，该钙钛矿材料旁路二极管将失效的钙钛矿电池旁路掉。此时，与失效的钙钛矿电池并联的钙钛矿材料旁路二极管与其前后的钙钛矿电池串联并导通，钙钛矿太阳电池组件的电流(光生电子和光生空穴)由钙钛矿材料旁路二极管传输。基于此，可以避免电流由失效的钙钛电池传输所造成的电能损耗，进而可以提高钙钛矿太阳能电池组件的转换效率。

另外，由于旁路二极管为钙钛矿材料旁路二极管，因此可以利用P型钙钛矿材料和N型钙钛矿材料方便的制备PN结形成钙钛矿材料旁路二极管。并且，钙钛矿材料旁路二极管的材料，与钙钛矿电池的钙钛矿材料层材料相同，可以在制备钙钛矿材料层的同时制备钙钛矿材料旁路二极管或利用钙钛矿材料层制备钙钛矿材料旁路二极管。

在一些实现方式中，钙钛矿材料旁路二极管的数量与钙钛矿电池的数量相同，钙钛矿材料旁路二极管与钙钛矿电池一一对应的并联。此时，钙钛矿太阳能电池组件中的每个钙钛矿电池均可以配置一个钙钛矿材料旁路二极管。无论哪个钙钛矿电池出现失效问题，均可以通过其并联的钙钛矿材料旁路二极管对其进行旁路，进而避免失效的钙钛矿电池消耗电能。基于此，可以对整个钙钛矿太阳能电池组件进行失效保护。

在一些实现方式中，钙钛矿材料旁路二极管的钙钛矿材料的通式为ABX

在一些实现方式中，每个钙钛矿材料旁路二极管设在钙钛矿电池的正电极和负电极之间。此时，钙钛矿材料旁路二极管的两个电极可以直接与钙钛矿电池的两个电极电接触，无需其他结构辅助连接，从而可以简化结构。钙钛矿材料旁路二极管的P型钙钛矿材料区与钙钛矿电池的负电极电连接，钙钛矿材料旁路二极管的N型钙钛矿材料区与钙钛矿电池的正电极连接。此时，钙钛矿材料旁路二极管电流方向、以及与该钙钛矿材料旁路二极管并联的钙钛矿电池的电流方向，两者相同；可以实现钙钛矿材料旁路二极管与钙钛矿电池的并联。

在一些实现方式中，钙钛矿材料旁路二极管的横截面呈长方形、三角形或梯形。此时，可以根据钙钛矿太阳能电池组件的电路设计，设置不同形状和大小的钙钛矿材料旁路二极管。

在一些实现方式中，钙钛矿太阳能电池组件还包括电隔离墙，电隔离墙设在钙钛矿材料旁路二极管与钙钛矿电池的钙钛矿材料层之间，其中，电隔离墙的材料包括电介质材料、陶瓷绝缘材料或有机绝缘材料中的任一种。此时，电隔离墙可以较好的实现钙钛矿材料旁路二极管与钙钛矿材料层之间的绝缘隔离，避免两者出现漏电等问题，提高钙钛矿材料旁路二极管的旁路性能。

在一些实现方式中，每个钙钛矿材料旁路二极管由对钙钛矿电池的钙钛矿材料层的边缘部分热处理制备而成。此时，可以在制备钙钛矿电池的过程中，将钙钛矿材料层分出来一部分区域，通过后期处理，在该部分区域构建具有PN结的钙钛矿材料旁路二极管。这种制备钙钛矿材料旁路二极管的方式，可以与现有的划线组件工艺相兼容，仅需增加简单几个步骤，即可实现钙钛矿材料旁路二极管的制备，工艺简单易行。并且，该方式对现有工艺改进较小，成本增加较少，便于生产应用。

第四方面，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池组件的制备方法。该钙钛矿太阳能电池组件的制备方法包括以下步骤：

提供一组件基底；组件基底包括功能层，功能层包括钙钛矿材料层；

将钙钛矿材料层部分裸露，处理钙钛矿材料层的裸露部分形成P型钙钛矿材料区和N型钙钛矿材料区，从而形成钙钛矿材料旁路二极管；

钙钛矿材料旁路二极管与钙钛矿太阳能电池组件的钙钛矿电池并联。

采用上述技术方案时，在制备钙钛矿太阳能电池组件的过程中，利用钙钛矿太阳能电池组件中原本就存在的钙钛矿材料层，将其部分裸露并处理后形成钙钛矿材料旁路二极管的PN结结构。也就是，在钙钛矿材料层上原位制作钙钛矿材料旁路二极管。此时，制作钙钛矿材料旁路二极管的工艺可以与划线工艺较好的结合在一起，为每个钙钛矿电池配置一个钙钛矿材料旁路二极管，避免热斑效应和能量转换效率的衰减，提高钙钛矿电池的稳定性和寿命。

在一些实现方式中，钙钛矿材料旁路二极管与钙钛矿太阳能电池组件的钙钛矿电池一一对应的并联。

在一些实现方式中，在提供一组件基底之后，将钙钛矿材料层部分裸露之前，钙钛矿太阳能组件的制备方法还包括：在组件基底上开设串联槽；在组件基底上形成至少一个电隔离墙；每个电隔离墙位于钙钛矿电池的所在区域，并将钙钛矿电池的功能层分为电池区域和旁路二极管区域；然后在组件基底上形成填充串联槽的第二电极层。

在一些实现方式中，将钙钛矿材料层部分裸露包括：在第二电极层上开设分隔相邻钙钛矿电池的分隔槽，分隔槽延伸至钙钛矿材料层内部，使每个旁路二极管区域的钙钛矿材料层部分裸露。此时，通过开设分隔槽可以方便的将旁路二极管区域的钙钛矿材料层部分裸露，便于后续对钙钛矿材料层的裸露部分进行处理。

在一些实现方式中，在组件基底上形成至少一个电隔离墙包括：在组件基底上开设至少一个电隔离槽，电隔离槽贯穿功能层；在电隔离槽中填充绝缘材料形成电隔离墙；其中，填充绝缘材料的方式为沉积、蒸镀或印刷；开设串联槽和开设电隔离槽的方式均选自化学刻蚀、激光划切或机械划线。此时，通过开设电隔离槽和填充绝缘材料的方式，可以方便的将钙钛矿电池的功能层分为旁路二极管区域和电池区域。并且，开设电隔离槽和开设串联槽可以同步进行，工艺简单易行。

在一些实现方式中，串联槽的宽度为10μm～100μm，电隔离槽的宽度为5μm～50μm；电隔离槽与串联槽之间的距离为20μm～200μm。此时，电隔离槽所形成的电隔离墙具有足够的宽度，可以起到较好的绝缘隔离作用。并且电隔离槽与串联槽之间具有足够的空间，便于设置分割钙钛矿电池的分隔槽。

在一些实现方式中，同一电极块上，分隔槽位于串联槽和电隔离墙之间。此时，分隔槽在分割两个钙钛矿电池的同时，将前一钙钛矿电池的串联槽和后一钙钛矿电池的钙钛矿材料旁路二极管分隔开。

分隔槽延伸到钙钛矿材料层内部的深度，大于或等于钙钛矿材料层的厚度值的30％且小于或等于钙钛矿材料层的厚度值的70％。此时，旁路二极管区域被分为两部分，一部分裸露，另一部分仍被分隔槽底部的材料遮挡。这两部分分别对应钙钛矿材料旁路二极管的P区和N区。并且，P区和N区的体积大小差别较小，可以确保形成功能较好的PN结，避免体积差较大导致的功能障碍。

在一些实现方式中，分隔槽的宽度为10μm～100μm。

在一些实现方式中，钙钛矿材料层的裸露部分为旁路二极管区域的钙钛矿材料层的裸露部分；处理钙钛矿材料层的裸露部分包括：

增大旁路二极管区域的钙钛矿材料层的裸露部分的AX含量，或减小旁路二极管区域的钙钛矿材料层的裸露部分的AX含量。鉴于钙钛矿材料中AX与BX

在一些实现方式中，处理钙钛矿材料层的裸露部分包括：

加热旁路二极管区域的钙钛矿材料层的裸露部分形成钙钛矿材料旁路二极管的N型钙钛矿材料区，或在AX的气氛中，热处理旁路二极管区域的钙钛矿材料层的裸露部分形成钙钛矿材料旁路二极管的P型钙钛矿材料区。鉴于AX在钙钛矿晶格中的结合力不是太强，加热处理的方式可以使AX从钙钛矿材料中释放，形成N型钙钛矿材料。在AX的气氛中热处理，可以使AX注入钙钛矿材料中，形成P型钙钛矿材料。这种对旁路二极管区域的钙钛矿材料层的裸露部分的处理，可以便捷、快速的制备PN结。

在一些实现方式中，形成钙钛矿材料旁路二极管之后，钙钛矿太阳能组件的制备方法还包括：加深分隔槽，形成钙钛矿太阳能电池组件。

在一些实现方式中，组件基底包括依次层叠的衬底、第一电极层和功能层；第一电极层包括间隔分布在所述衬底上的多个电极块；功能层还包括第一载流子传输层和第二载流子传输层；第一载流子传输层位于第一电极层与钙钛矿材料层之间，第二载流子传输层位于钙钛矿材料层远离第一电极层的表面。此时，可以根据钙钛矿电池的设计需要设置第一载流子传输层和第二载流子传输层。

在一些实现方式中，提供一组件基底包括：

提供一具有导电层的衬底；

在衬底上开设贯穿导电层的第一凹槽，形成第一电极层；

在第一电极层上形成功能层；功能层覆盖第一电极层的电极块及电极块之间的衬底。

第五方面，本发明提供一种光伏组件。该光伏组件包括至少一个第三方面或第三方面任一实现方式所描述的钙钛矿太阳能电池组件。

第五方面提供的光伏组件的有益效果，可以参考第三方面或第三方面任一实现方式所描述的钙钛矿太阳能电池组件的有益效果，在此不再赘言。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例涉及的钙钛矿太阳能电池组件的结构示意图；

图2为本发明实施例涉及的钙钛矿太阳能电池组件的钙钛矿电池正常工作示意图；

图3为本发明实施例涉及的钙钛矿太阳能电池组件中的钙钛电池失效时的工作示意图；

图4为本发明实施例涉及的由钙钛矿材料层制备钙钛矿材料旁路二极管的钙钛矿太阳能电池组件的结构示意图；

图5-图14为本发明实施例涉及的钙钛矿太阳能电池组件的制备方法的各阶段状态示意图。

附图标记：图1-图14中，10-钙钛矿电池，11-衬底，12-第一电极层，121-电极块，13-第一载流子传输层，14-钙钛矿材料层，15-第二载流子传输层，16-第二电极层，20-钙钛矿材料旁路二极管，30-电隔离墙，41-第一凹槽，42-串联槽，43-电隔离槽，440-分隔槽，44-第二凹槽，50-AX气氛。

具体实施方式

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

为了解决钙钛矿材料旁路二极管制备工艺复杂的问题，本发明实施例提供一种钙钛矿材料旁路二极管的制备方法。该钙钛矿材料旁路二极管的制备方法包括：提供一层钙钛矿材料层，对钙钛矿材料层进行处理形成P型钙钛矿材料区和N型钙钛矿材料区，从而形成钙钛矿材料旁路二极管。

基于上述制备方法，鉴于钙钛矿材料的晶体结构具有“软晶格”的特征，在较低的温度下(300度以下)，通过简单的气氛热处理、离子扩散等工艺，可以形成P型钙钛矿材料或者N型钙钛矿材料。通过热处理的方式，可以让钙钛矿材料的导电类型在P型和N型之间转换。基于此，通过热处理等简单的工艺，可以方便的处理钙钛矿材料层形成P型钙钛矿材料区和N型钙钛矿材料区。此时，制作钙钛矿材料旁路二极管的工艺简单，成本低，可以大大降低制作难度，便于钙钛矿材料旁路二极管在光伏、发光二极管、探测器等众多应用的工业化应用。

另外，当钙钛矿材料旁路二极管应用到钙钛矿太阳能电池组件中时，可以利用钙钛矿太阳能电池组件中原本就存在的钙钛矿材料层原位制备钙钛矿材料旁路二极管。此时，可以在划线工艺制作的钙钛矿太阳能电池组件中为每个钙钛矿电池配置一个钙钛矿材料旁路二极管，避免热斑效应和能量转换效率的衰减，提高钙钛矿电池的稳定性和寿命。

上述钙钛矿材料层的钙钛矿材料的通式为ABX

上述P型钙钛矿材料区的AX含量大于BX

提供一层钙钛矿材料层的方式可以为涂覆、沉积、溅射等。

对钙钛矿材料层进行处理包括：加热钙钛矿材料层的局部形成N型钙钛矿材料区，和/或，在AX的气氛中，热处理钙钛矿材料层的局部形成P型钙钛矿材料区。加热和AX气氛中热处理，均为较简单的工艺方法。通过这些简单的工艺方法局部处理钙钛矿材料层，可以简单、快速的制备钙钛矿材料旁路二极管的PN结结构。对钙钛矿材料层处理的过程，下文结合钙钛矿太阳能电池组件进行详细描述。

本发明实施例还提供一种采用上述的制备方法得到的钙钛矿材料旁路二极管。该钙钛矿材料旁路二极管的有益效果，可以参考上述的钙钛矿材料旁路二极管的制备方法的有益效果，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种钙钛矿太阳能电池组件。如图1所示，该钙钛矿太阳能电池组件包括串联的多个钙钛矿电池10以及与钙钛矿电池并联的至少一个钙钛矿材料旁路二极管20，是通过对钙钛矿材料层进行处理形成P型钙钛矿材料区和N型钙钛矿材料区而获得。

基于上述结构可知，钙钛矿太阳能电池组件包括至少一个钙钛矿材料旁路二极管20，并且钙钛矿材料旁路二极管20与钙钛矿电池10并联。如图1和图2所示，图中的虚线标注了光生电子和光生空穴的流向。当钙钛矿太阳电池组件中的钙钛矿电池10能够正常工作进行光电转换时，钙钛矿材料旁路二极管20不导通，光生电子和光生空穴在串联的多个钙钛矿电池10中传输。如图3所示，当钙钛矿太阳能电池组件中，并联钙钛矿材料旁路二极管20的钙钛矿电池10的钙钛矿材料层14(钙钛矿材料)出现劣化或分解等失效问题时，该钙钛矿材料旁路二极管20将失效的钙钛矿电池10旁路掉。此时，与失效的钙钛矿电池10并联的钙钛矿材料旁路二极管20与其前后的钙钛矿电池10串联并导通，钙钛矿太阳电池组件的电流(光生电子和光生空穴)由钙钛矿材料旁路二极管20传输。基于此，可以避免电流由失效的钙钛电池传输所造成的电能损耗，进而可以提高钙钛矿太阳能电池组件的转换效率。

另外，由于旁路二极管为钙钛矿材料旁路二极管，因此可以利用P型钙钛矿材料和N型钙钛矿材料方便的制备PN结形成钙钛矿材料旁路二极管。并且，钙钛矿材料旁路二极管的材料，与钙钛矿电池的钙钛矿材料层材料相同，可以在制备钙钛矿材料层的同时制备钙钛矿材料旁路二极管或利用钙钛矿材料层制备钙钛矿材料旁路二极管。

从数量上来说，上述钙钛矿材料旁路二极管20的数量可以与钙钛矿电池10的数量相同，钙钛矿材料旁路二极管20与钙钛矿电池10一一对应的并联。此时，钙钛矿太阳能电池组件中的每个钙钛矿电池10均可以配置一个钙钛矿材料旁路二极管20。无论哪个钙钛矿电池10出现失效问题，均可以通过其并联的钙钛矿材料旁路二极管20对其进行旁路，进而避免失效的钙钛矿电池10消耗电能。基于此，可以对整个钙钛矿太阳能电池组件进行失效保护。

示例性的，当钙钛矿太阳能电池组件包括10个串联的钙钛矿电池10时，钙钛矿材料旁路二极管20的数量为10个，每个钙钛矿电池10并联一个钙钛矿材料旁路二极管20。

从材料上来说，钙钛矿材料旁路二极管20的钙钛矿材料的通式为ABX

如图1-4所示，从设置位置上来说，每个钙钛矿材料旁路二极管20设在钙钛矿电池10的正电极和负电极之间。此时，钙钛矿材料旁路二极管20的两个电极可以直接与钙钛矿电池10的两个电极电接触，无需其他结构辅助连接，从而可以简化结构。

应理解，钙钛矿电池10的正电极和负电极之间，不仅设置有钙钛矿材料层14等功能结构，而且设置有钙钛矿材料旁路二极管20。也就是说，在正电极和负电极之间，钙钛矿材料旁路二极管20与钙钛矿材料层14并排设置。

从连接方式上来说，钙钛矿材料旁路二极管20的P型钙钛矿材料区与钙钛矿电池10的负电极电连接，钙钛矿材料旁路二极管20的N型钙钛矿材料区与钙钛矿电池10的正电极电连接。此时，钙钛矿材料旁路二极管20电流方向、以及与该钙钛矿材料旁路二极管20并联的钙钛矿电池10的电流方向，两者相同；可以实现钙钛矿材料旁路二极管20与钙钛矿电池10的并联。

应理解，上述钙钛矿材料旁路二极管20的P型钙钛矿材料区，是指钙钛矿材料旁路二极管20所具有的PN结的P区。钙钛矿材料旁路二极管20的N型钙钛矿材料区，是指钙钛矿材料旁路二极管20所具有的PN结的N区。

具体实施时，位于正电极和负电极之间的钙钛矿材料旁路二极管20，其P型钙钛矿材料区可以与负电极电接触，其N型钙钛矿材料区可以与正电极电接触。当然，钙钛矿材料旁路二极管20的P型钙钛矿材料区(N型钙钛矿材料区)也可以通过载流子传输层与负电极(正电极)电接触。

从形状上来说，上述钙钛矿材料旁路二极管20的横截面可以呈长方形，也可以呈三角形，也可以呈梯形。此时，可以根据钙钛矿太阳能电池组件的电路设计，设置不同形状和大小的钙钛矿材料旁路二极管20。

上述横截面，是指垂直钙钛矿电池10厚度方向切割钙钛矿材料旁路二极管20，所获得的钙钛矿材料旁路二极管20的剖面形状。该横截面也是钙钛矿材料旁路二极管20在钙钛矿太阳能电池组件的衬底11上的正投影图案。

上述钙钛矿电池10可以为N-I-P结构，钙钛矿电池10也可以为P-I-N结构。具体的，钙钛矿电池10可以包括依次层叠的衬底11、第一电极层12、第一载流子传输层13、钙钛矿材料层14、第二载流子传输层15和第二电极层16。该钙钛矿材料层14的材料为钙钛矿材料，钙钛矿材料的通式为ABX

如图4所示，鉴于钙钛矿材料旁路二极管20的材料和钙钛矿材料层14的材料可以相同，每个钙钛矿材料旁路二极管20可以由对钙钛矿电池10的钙钛矿材料层14的边缘部分热处理制备而成。此时，可以在制备钙钛矿电池10的过程中，将钙钛矿材料层14分出来一部分区域，通过后期处理，在该部分区域构建具有PN结的钙钛矿材料旁路二极管20。这种制备钙钛矿材料旁路二极管20的方式，可以与现有的划线组件工艺相兼容，仅需增加简单几个步骤，即可实现钙钛矿材料旁路二极管20的制备，工艺简单易行。并且，该方式对现有工艺改进较小，成本增加较少，便于生产应用。

上述边缘区域，是指以俯视图来看，钙钛矿材料层14中靠近边沿的部分区域。该边缘部分的大小，可以根据钙钛矿材料旁路二极管20的需要进行设置。请注意，钙钛矿材料旁路二极管20所占用的边缘部分应尽可能的小，以确保钙钛矿材料层14的光电转换区域面积。钙钛矿材料旁路二极管20制备完成后，钙钛矿材料层14的边缘部分变为钙钛矿材料旁路二极管20，钙钛矿材料层14的其余部分为钙钛矿材料层14，实现光电转换。

如图1-4所示，上述钙钛矿太阳能电池组件还包括电隔离墙30。电隔离墙30设在钙钛矿材料旁路二极管20与钙钛矿电池10的钙钛矿材料层14之间，其中，电隔离墙30的材料可以为电介质材料，也可以为陶瓷绝缘材料，也可以为有机绝缘材料。此时，电隔离墙30可以较好的实现钙钛矿材料旁路二极管20与钙钛矿材料层14之间的绝缘隔离，避免两者出现漏电等问题，提高钙钛矿材料旁路二极管20的旁路性能。

沿着远离衬底11的方向，电隔离墙30的高度应当不低于钙钛矿材料层14的厚度，且电隔离墙30至少能够阻挡钙钛矿材料层14与钙钛矿材料旁路二极管20接触。

本发明实施例还提供上述钙钛矿太阳能电池组件的一种制备方法。如图5-14所示，该制备方法包括以下步骤：

步骤S100：如图5所示，提供一具有导电层的衬底11。该导电层覆盖整个衬底11。该衬底11可以为玻璃等。

步骤S200：如图6所示，在上述衬底11上开设贯穿导电层的第一凹槽41，形成第一电极层12。在此过程中，导电层被第一凹槽41分割成多个电极块121。此时，第一电极层12包括间隔分布在衬底11上的多个电极块121。电极块121之间相互电学隔离。每个电极块121为钙钛矿电池10的第一电极层12。上述第一凹槽41的数量与电极块121的数量相匹配。第一凹槽41的宽度可以为10μm～100μm。例如，第一凹槽41的宽度可以为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、80μm、100μm等。请注意，本发明实施例中，各凹槽的宽度，均指凹槽的两个侧壁之间的距离。

步骤S300：如图7所示，在第一电极层12上形成功能层；功能层覆盖第一电极层12的电极块121及电极块121之间的衬底11。功能层包括钙钛矿材料层14，还可以包括第一载流子传输层13和第二载流子传输层15。第一载流子传输层13位于第一电极层12与钙钛矿材料层14之间，第二载流子传输层15位于钙钛矿材料层14远离第一电极层12的表面。此时，可以根据钙钛矿电池10的设计需要设置第一载流子传输层13和第二载流子传输层15。

以功能层包括第一载流子传输层13、钙钛矿材料层14和第二载流子传输层15为例，形成功能层的方式为：在具有第一电极层12上，先后沉积第一载流子传输层13、钙钛矿材料层14和第二载流子传输层15。此时，第一载流子传输层13不仅覆盖第一电极层12的电极块121，而且填充第一凹槽41。应理解，功能层所包括的各层的形成方式可以根据实际生产进行选择。

以上三个步骤可以为后续制备步骤提供一组件基底。该组件基底包括依次层叠的衬底11、第一电极层12和功能层。第一电极层12包括间隔分布在衬底11上的多个电极块121；功能层至少包括钙钛矿材料层14。

步骤S400：如图8和图9所示，在组件基底上开设串联槽42；在组件基底上形成至少一个电隔离墙30；每个电隔离墙30位于钙钛矿电池10的所在区域，并将钙钛矿电池10的功能层分为电池区域和旁路二极管区域。

如图8所示，上述串联槽42用于后续工艺中填充第二电极材料，从而实现相邻钙钛矿电池10之间的串联。该串联槽42贯穿功能层，且不破坏第一电极层12。串联槽42的宽度可以为10μm～100μm，例如10μm、20μm、40μm、50μm、70μm、90μm、100μm等。串联槽42与第一凹槽41之间的距离可以为5μm～50μm，例如5μm、10μm、30μm、40μm、50μm等。

在组件基底上形成至少一个电隔离墙30的具体步骤包括：

如图8所示，在组件基底上开设至少一个电隔离槽43，电隔离槽43贯穿功能层。

如图9所示，然后，在电隔离槽43中填充绝缘材料形成电隔离墙30。其中，填充绝缘材料的方式为沉积、蒸镀或印刷。绝缘材料可以为电介质材料、陶瓷绝缘材料或有机物绝缘材料。此时，通过开设电隔离槽43和填充绝缘材料的方式，可以方便的将钙钛矿电池10的功能层分为旁路二极管区域和电池区域。并且，开设电隔离槽43和开设串联槽42可以同步进行，工艺简单易行。

如图8所示，上述电隔离槽43的宽度可以为5μm～50μm，例如5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm等。电隔离槽43与串联槽42之间的距离可以为20μm～200μm，例如20μm、40μm、60μm、100μm、120μm、150μm、180μm、190μm、200μm等。此时，电隔离槽43所形成的电隔离墙30具有足够的宽度，可以起到较好的绝缘隔离作用。并且电隔离槽43与串联槽42之间具有足够的空间，便于设置分割钙钛矿电池10的分隔槽440。

应理解，在实际应用中，每个电极块121上可以设有一个串联槽42和一个电隔离槽43。可以先开设串联槽42，后开设电隔离槽43。也可以先开设电隔离槽43，后开设串联槽42。也可以同时开设串联槽42和电隔离槽43。另外，上述填充绝缘材料的过程中，绝缘材料仅填充电隔离槽43。

步骤S500：如图9所示，在组件基底上形成填充串联槽42的第二电极层16。第二电极层16填充串联槽42，实现第二电极层16与第一电极层12的电连接。并且，第二电极层16覆盖功能层的表面。第二电极层16的材料为导电性能良好的材料。此时，第一电极层12为正电极，第二电极层16为负电极。或者，第一电极层12为负电极，第二电极层16为正电极。

步骤S600：如图10所示，将钙钛矿材料层部分裸露。具体方式为：在第二电极层16上开设分隔相邻钙钛矿电池10的分隔槽440。分隔槽440延伸至钙钛矿材料层14内部，使每个旁路二极管区域部分裸露。

同一电极块121上，分隔槽440位于串联槽42和电隔离墙30之间。此时，分隔槽440在分割两个钙钛矿电池10的同时，将前一钙钛矿电池10的串联槽42和后一钙钛矿电池10的钙钛矿材料旁路二极管20分隔开。

分隔槽440延伸到钙钛矿材料层14内部的深度，大于或等于钙钛矿材料层14的厚度值的30％且小于或等于钙钛矿材料层14的厚度值的70％。钙钛矿材料层14的厚度值，是指位于第一电极层12之上的钙钛矿材料层14的高度值，不包括可能位于第一凹槽41中的钙钛矿材料层14部分高度。具体的，分隔槽440延伸到钙钛矿材料层14内部的深度为钙钛矿材料层14的厚度值的30％、35％、40％、45％、50％、56％、58％、60％、65％、70％等位置对齐。此时，旁路二极管区域被分为两部分，一部分裸露，另一部分仍被分隔槽440底部的材料遮挡。这两部分分别对应钙钛矿材料旁路二极管20的P区和N区。分隔槽440延伸至钙钛矿材料层14厚度的30％～70％时，P区和N区的体积大小差别较小，可以确保形成功能较好的PN结，避免体积差较大导致的功能障碍。

上述分隔槽440的宽度可以为10μm～100μm，例如10μm、20μm、40μm、50μm、60μm、70μm、90μm、100μm等。

步骤S700：如图11所示，处理钙钛矿材料层14的裸露部分形成P型钙钛矿材料区和N型钙钛矿材料区，从而形成钙钛矿材料旁路二极管20。钙钛矿材料层14的裸露部分即为旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分。

旁路二极管区域的钙钛矿材料层材料为ABX

处理钙钛矿材料层14的裸露部分包括：

增大旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分的AX含量，使得该旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分转变为P型钙钛矿材料。或者，减小旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分的AX含量，使得旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分转变为N型钙钛矿材料。鉴于钙钛矿材料中AX与BX

处理钙钛矿材料层14的裸露部分包括：加热旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分形成钙钛矿材料旁路二极管20的N型钙钛矿材料区，或在AX的气氛50中，热处理旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分形成钙钛矿材料旁路二极管20的P型钙钛矿材料区。鉴于AX在钙钛矿晶格中的结合力不是太强，加热处理的方式可以使AX从钙钛矿材料中释放，形成N型钙钛矿材料。在AX的气氛50中热处理，可以使AX注入钙钛矿材料中，形成P型钙钛矿材料。这种对旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分的处理，可以便捷、快速的制备PN结。

示例性的，如图12所示，当钙钛矿材料层14为N型钙钛矿材料时，可以将形成具有分隔槽440的组件基底，在AX的气氛50中热处理，AX将从旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分扩散注入至上半部分钙钛矿材料中，使上半部分裸露的钙钛矿材料成为P型钙钛矿材料，从而形成图12中的钙钛矿材料旁路二极管20的PN结。此时，形成的钙钛矿材料旁路二极管20上侧为P区，下侧为N区。这种钙钛矿材料旁路二极管20可以制备在P-I-N结构的钙钛矿电池10上。

示例性的，如图13所示，当钙钛矿材料层14为P型钙钛矿材料时，在形成分隔槽440后，可以对旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分进行加热处理，使得旁路二极管区域的钙钛矿材料层14的裸露部分的AX从钙钛矿材料中部分溢出。加热处理后，旁路二极管区域的上半部分的钙钛矿材料转换为N型钙钛矿材料，从而形成图13所示的钙钛矿材料旁路二极管20的PN结。此时，形成的钙钛矿材料旁路二极管20上侧为N区，下侧为P区。这种钙钛矿材料旁路二极管20可以制备在N-I-P结构的钙钛矿电池10上。

步骤S800：如图14所示，加深分隔槽440，使分隔槽440形成第二凹槽44，形成钙钛矿太阳能电池组件。加深分隔槽440后形成的第二凹槽44贯穿第二电极层16和功能层，不破坏第一电极层12。此时，钙钛矿材料旁路二极管20与钙钛矿太阳能电池组件的钙钛矿电池10一一对应的并联。

上述开设第一凹槽41、开设串联槽42、开设电隔离槽43、开设分隔槽440和加深分隔槽440的方式选自化学刻蚀、激光划切或机械划线。

综上，本发明实施例在制备钙钛矿材料旁路二极管20的过程中，开设电隔离槽43的工艺，与现有工艺中开设串联槽42的工艺可以采用同一工艺同时进行。填充绝缘材料的工艺可以和形成第二电极层16的工艺很好的兼容。基于此，一方面可以简化工艺步骤，降低制备难度。另一方面，对现有工艺的改进较小，可以减少改进成本，便于生产应用。本发明实施将现有技术中一次性开设的第二凹槽44分成两步，先开设延伸至钙钛矿材料层14内部的分隔槽440，后加深分隔槽440。在此过程中，利用分隔槽440将钙钛矿材料旁路二极管20分成两部分，从而可以仅对钙钛矿材料旁路二极管20的一部分进行处理，形成具有PN结的钙钛矿材料旁路二极管20。并且第二凹槽44分成两步开设不会对第二凹槽44和钙钛矿太阳能电池组件造成影响。这种形成钙钛矿材料旁路二极管20的方式，较好的与现有的划线串联工艺结合在一起，对原有形成第二凹槽44的步骤进行较小改进，即可形成钙钛矿材料旁路二极管20。这种情况下，不仅制备工艺简单，制备难度低，便于生产应用，而且对现有工艺的改进成本较小。

本发明实施例还提供一种光伏组件。该光伏组件包括至少一个上述的钙钛矿太阳能电池组件。

具体的，光伏组件可以是在一块衬底上电连接多个钙钛矿太阳能电池组件。光伏组件也可以是多个钙钛矿天阳能电池组件通过焊带进行串并联后形成的光伏组件。

为了进一步阐述钙钛矿太阳能电池组件，本发明还提供上述钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法的具体实施例。

实施例1：

本实施例中，采用长宽厚分别为600mm×600mm×2.2mm的ITO导电玻璃为衬底，制备钙钛矿太阳能电池组件。

第一步，在ITO导电玻璃上形成第一凹槽。采用激光刻蚀的方式，在ITO导电玻璃的导电面，每隔10mm，设置宽度为50μm的第一凹槽，形成第一电极层。

第二步，在具有第一凹槽的衬底上制备TiO

第三步，采用激光刻蚀的方式开设串联槽(宽度为50μm)和电隔离槽(宽度为20μm)，其中，串联槽距离第一凹槽10μm，电隔离槽距离串联槽50μm；然后在电隔离槽中填充ZrO

第四步，在填充绝缘材料后，制备100nm厚的Au金薄膜作为第二电极层。然后，采用激光刻蚀的方式开设分隔槽。

第五步，将具有分隔槽的衬底，在惰性气氛下，80℃加热5h，让旁路二极管区域的钙钛矿材料层的裸露部分中的部分FAI从钙钛矿材料中逸出，使上半部分形成钙钛矿材料旁路二极管的N型区域，获得钙钛矿材料旁路二极管。

第六步，采用激光刻蚀的方式将分隔槽的深度从钙钛矿材料层内部的位置刻蚀至ITO层和电子传输层的界面处的位置，钙钛矿太阳能电池组件制备完成。

实施例2：

本实施例中，采用长宽厚分别为600mm×600mm×2.2mm的ITO导电玻璃为衬底，制备钙钛矿太阳能电池组件。

第一步，在ITO导电玻璃上形成第一凹槽。采用激光刻蚀的方式，在ITO导电玻璃的导电面，每隔10mm，设置宽度为50μm的第一凹槽，形成第一电极层。

第二步，在具有第一凹槽的衬底上制备PC

第三步，采用激光刻蚀的方式开设串联槽(宽度为50μm)和电隔离槽(宽度为20μm)，其中，串联槽距离第一凹槽10μm，电隔离槽距离串联槽50μm；然后在电隔离槽中填充ZrO

第四步，在填充绝缘材料后，制备100nm厚的Au金薄膜作为第二电极层。然后，采用激光刻蚀的方式开设分隔槽。

第五步，将具有分隔槽的衬底，在FAI气氛下，80℃加热5h，加热过程中让FAI注入至旁路二极管区域的钙钛矿材料层的裸露部分，使上半部分形成钙钛矿材料旁路二极管的P型区域，获得钙钛矿材料旁路二极管。

第六步，采用激光刻蚀的方式将分隔槽的深度从钙钛矿材料层内部的位置刻蚀至ITO层和电子传输层的界面处的位置，钙钛矿太阳能电池组件制备完成。

对实施例1和实施例2制备的钙钛矿太阳能电池组件进行测试。测试过程中，破坏其中一个钙钛矿电池的钙钛矿材料层的钙钛矿材料，使其失效。随后测试其转换效率，并与未设置钙钛矿材料旁路二极管的钙钛矿太阳电池组件进行比较。结果显示，本发明实施例1和实施例2制备的钙钛矿太阳能电池组件的转换效率明显高于未设置钙钛矿材料旁路二极管的钙钛矿太阳能电池组件。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。