钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法及叠层太阳能电池技术

本发明专利技术公开了一种钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：在硅异质结底电池上制备钙钛矿顶电池的第一传输层；在所述第一传输层上，旋涂第一前驱体的溶液制备第一薄膜层；在所述第一薄膜层上，蒸镀第二前驱体制备第二薄膜层；将制备好第二薄膜层的钙钛矿/硅异质结太阳能电池浸没于有机卤化物溶液中反应，退火，得到钙钛矿吸收层；在所述钙钛矿吸收层上制备第二传输层；在所述第二传输层上制备顶电极。本发明专利技术还提供了一种采用上述方法所制备的太阳能叠层电池，所制备的太阳能叠层电池的光电转换效率等性能得到明显的提升。

The preparation of perovskite / silicon heterojunction solar cells and the laminated solar cells

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法及叠层太阳能电池
本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池
，尤其涉及一种钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法及叠层太阳能电池。
技术介绍
近年来，钙钛矿太阳能电池因具有低成本、易制备和优异的光电转化性能等优点而广受关注。目前，钙钛矿太阳能电池发展突飞猛进，电池转换效率已从2009年的3.8％提升到2019年的23.7％。钙钛矿材料被认为是下一代低成本的太阳能电池的光吸收材料。但钙钛矿太阳能电池稳定性较差，在很大程度上限制了其发展。为了更好的发挥钙钛矿太阳能电池的优势，提高其稳定性，将钙钛矿太阳能电池作为顶电池与作为底电池的硅基或其他较为成熟的薄膜电池进行叠加，形成异质结HIT(HeterojunctionwithIntrinsicThin-layer)叠层太阳能电池，克服了普通钙钛矿太阳能电池稳定性不足的问题，提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。目前常见的是钙钛矿作为顶电池与硅异质结底电池进行叠加，两者具有不同的带隙，可以充分的利用太阳光谱，提高电池效率，降低制备成本。据预测钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池的效率可超过35％，远远超过单独两者的效率，对于太阳能电池来说是个极大的飞跃，拥有广阔的发展前景。钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池的制备时，晶硅制绒后，表面会变得坑洼，类似金字塔的结构，在其上制备钙钛矿顶电池后，钙钛矿吸收层的材料会掉入金字塔的底部，导致钙钛矿顶电池与硅异质结顶部直接接触或者成膜不均匀。目前钙钛矿吸收层常采用旋涂法来制备，该种方法无法保证钙钛矿层可以充分的覆盖金字塔结构并且成膜均匀，所制备的叠层太阳能电池效率低或没有效率。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种钙钛矿/硅异质结电池的制备方法及叠层太阳能电池，能够保证钙钛矿吸收层的材料在硅异质结顶部金字塔结构上成膜均匀，可以充分的覆盖金字塔结构，提高叠层太阳能电池的性能。一种钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：在硅异质结底电池上制备钙钛矿顶电池的第一传输层；在所述第一传输层上，旋涂第一前驱体的溶液制备第一薄膜层；在所述第一薄膜层上，蒸镀第二前驱体制备第二薄膜层；将制备好第二薄膜层的钙钛矿/硅异质结太阳能电池浸没于有机卤化物溶液中反应，退火，得到钙钛矿吸收层；在所述钙钛矿吸收层上制备第二传输层；在所述第二传输层上制备顶电极。一种太阳能叠层电池，包括顺次设置的硅异质结底电池和钙钛矿顶电池，所述钙钛矿顶电池包括：顺次设置于所述硅异质结底电池上的第一传输层、钙钛矿吸收层、第二传输层、第一导电层、顶电极，所述太阳能叠层电池为采用上述钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法所制备的。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术所提供的钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法中，依次采用旋涂法、蒸镀法和浸渍法来制备钙钛矿吸收层，所制备的钙钛矿吸收层能够完全覆盖在硅异质结顶部晶硅的金字塔绒面上，提高了制备钙钛矿/硅异质结叠层电池的成功率，通过改善界面形态提高叠层太阳能电池的光电转换效率等性能。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。图1为本专利技术的实施例1-4和对比例1的钙钛矿/硅异质结太阳能电池的结构图；图2为实施例1所制备的钙钛矿/硅异质结太阳能电池的IV曲线图；图3为对比例1所制备的钙钛矿/硅异质结太阳能电池的IV曲线图。附图标记说明1-底电极、2-第二导电层、3-硅异质结层、31-P型非晶硅层、32-第一本征非晶硅层、33-N型单晶硅层、34-第二本征非晶硅层、35-N型非晶硅层、4-隧穿层、5-空穴传输层、6-钙钛矿吸收层、7-电子传输层、8-缓冲层、9-第一导电层、10-顶电极具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。本专利技术提供了一种钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：在硅异质结底电池上制备钙钛矿顶电池的第一传输层；在第一传输层上，旋涂第一前驱体的溶液制备第一薄膜层；在第一薄膜层上，蒸镀第二前驱体制备第二薄膜层；将制备好第二薄膜层的钙钛矿/硅异质结电池浸没于有机卤化物溶液中反应，退火，得到钙钛矿吸收层；在钙钛矿吸收层上制备第二传输层；在第二传输层上制备背电极层。第一前驱体的溶液为AX2的溶液，或AX2与BX的混合溶液，其中A为二价金属阳离子：铅、锡、铜、锌、镉、铟、锑、铂中的任意一种阳离子，X为碘、氯、溴中的任意一种，B为锂、钠、钾、铯、铷中的任意一种。第一前驱体的溶液优选为AX2与BX的混合溶液，两种溶液的混合旋涂，最终可以获得宽带隙的钙钛矿吸收层。第一前驱体的溶液的旋涂工艺参数为：旋涂速度1500rpm-3000rpm，旋涂时间20s-50s，保证成膜的均匀性，所制备的第一薄膜层的厚度为200nm-300nm。第二前驱体为AX2和BX，AX2与BX所代表的化学元素与第一前驱体的溶液所描述的相同。AX2与BX的蒸镀方式为AX2与BX共蒸镀，可以使BX在AX2中分布更均匀，利于后续反应的充分进行。AX2的蒸镀工艺参数为：蒸镀温度300℃-500℃，蒸镀速率0.05nm/s-0.2nm/s。BX的蒸镀工艺参数为：蒸镀温度350℃-600℃，蒸镀速率0.05nm/s-0.2nm/s。蒸镀工艺参数的设定，可以使所蒸镀物质升华，维持一定的蒸镀速率，保证所蒸镀物质层的均匀性，以便于后续与有机卤化物进行充分的反应，所制备的第二薄膜层的厚度为100nm-300nm。有机卤化物溶液为FAX、MAX，及它们的组合，其中FA为HN＝CHNH3+、MA为CH3NH3+、X为I、Cl、Br。将制备好第二薄膜层的钙钛矿/硅异质结太阳能电池浸没于有机卤化物溶液中，保证溶液与第二薄膜层的充分接触和渗透，进行充分的反应，在温度120℃-180℃退火10min-45min即可得到钙钛矿吸收层。可选地，也可以在制备好第二薄膜层的钙钛矿/硅异质结太阳能电池的表面喷涂、旋涂或刮涂有机卤化物溶液，退火得到钙钛矿吸收层。本专利技术还提供了一种采用上述钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法所制备的太阳能叠层电池，包括顺次设置的硅异质结底电池和钙钛矿顶电池，以及设置于两者之间的隧穿层。硅异质结底电池包括由下到上顺次设置的底电极、第二导电层、硅异质结层，其中硅异质结层分为N面入光和P面入光，N面入光时，硅异本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：在硅异质结底电池上制备钙钛矿顶电池的第一传输层；在所述第一传输层上，旋涂第一前驱体的溶液制备第一薄膜层；在所述第一薄膜层上，蒸镀第二前驱体制备第二薄膜层；将制备好第二薄膜层的钙钛矿/硅异质结太阳能电池浸没于有机卤化物溶液中反应，退火，得到钙钛矿吸收层；在所述钙钛矿吸收层上制备第二传输层；在所述第二传输层上制备顶电极。

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：在硅异质结底电池上制备钙钛矿顶电池的第一传输层；在所述第一传输层上，旋涂第一前驱体的溶液制备第一薄膜层；在所述第一薄膜层上，蒸镀第二前驱体制备第二薄膜层；将制备好第二薄膜层的钙钛矿/硅异质结太阳能电池浸没于有机卤化物溶液中反应，退火，得到钙钛矿吸收层；在所述钙钛矿吸收层上制备第二传输层；在所述第二传输层上制备顶电极。2.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一前驱体的溶液为AX2的溶液，或AX2与BX的混合溶液，所述第一前驱体的溶液的旋涂工艺参数为：旋涂速度1500rpm-3000rpm，旋涂时间20s-50s。3.根据权利要求2所述的钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第二前驱体为AX2和BX，所述第二前驱体的蒸镀的方法为AX2与BX共蒸镀。4.根据权利要求3所述的钙钛矿/硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述AX2的蒸镀工艺参数为：蒸镀温度300℃-500℃，蒸镀速率0.05nm/s-0.2nm/s。5.根据权利要求4所述的钙钛矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东升，唐泽国，
申请(专利权)人：北京宏泰创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11