曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池及其制作方法技术

一种曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池及其制作方法，该曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池包括硅下电池；曲面陷光结构，设置在硅下电池上；载流子复合层，设置在曲面陷光结构上；钙钛矿上电池，设置在载流子复合层上；透明电极，设置在钙钛矿上电池上；以及金属电极，设置在透明电极上。本发明专利技术曲面陷光结构不存在锐利的凸起和凹陷结构，不容易导致薄膜中缺陷态的产生；曲面陷光结构相对于尖锐型陷光结构更容易形成均匀、保形、连续的薄膜，因此更利于器件工艺的简化以及大面积扩展。

【技术实现步骤摘要】
曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池及其制作方法
本专利技术涉及太阳电池领域，特别地涉及一种曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池及其制作方法。
技术介绍
提高太阳电池能量转换效率是促进太阳能利用的有效途径，对解决能源和环境问题具有重要意义。叠层太阳电池能够对太阳光谱进行分波段高效利用，相对于单结太阳电池具有更高的转换效率，因此更有利于提升单位面积内太阳能的利用率，从而降低光伏电站的建设成本，提升太阳电池应用的灵活性和广泛性。目前，硅基太阳电池具有转换效率高、性能稳定等特点，是目前光伏市场中的主导产品。而金属卤化物钙钛矿太阳电池因其低成本、高效率等特性，成为研究最广泛、最具发展潜力的太阳电池。硅和钙钛矿材料具有光谱互补的带隙结构，且钙钛矿材料易于用低成本的方式在硅电池上实现叠层，因此它们是制备叠层电池的理想组合。开发钙钛矿/晶硅叠层电池有利于利用现有的成熟硅太阳电池技术，拓展硅太阳电池的应用场景。因此，为进一步提高电池效率，降低成本，提升器件稳定性，发展新型钙钛矿/晶硅两端叠层太阳电池势在必行。目前钙钛矿/晶硅叠层太阳电池实际能量转换效率离理论效率还有距离。研究表明，采用具有陷光结构的硅太阳电池作为下电池相对于平面结构的硅电池具有更高的能量转换效率。但是基于传统金字塔绒面结构的硅电池不利于上层薄膜的保形制备，且容易在钙钛矿有源层中和传输层界面引入缺陷。因此在保证陷光结构能够实现高效光捕获的同时降低缺陷产生，是目前钙钛矿/晶硅叠层太阳电池需要解决的关键问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的之一在于提出一种曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池及其制作方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供了一种曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池，包括：硅下电池；曲面陷光结构，设置在硅下电池上；载流子复合层，设置在曲面陷光结构上；钙钛矿上电池，设置在载流子复合层上；透明电极，设置在钙钛矿上电池上；以及金属电极，设置在透明电极上。作为本专利技术的另一个方面，还提供了一种曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池的制作方法，包括：在硅下电池表面制作减反结构；将减反结构制作成曲面陷光结构；在曲面陷光结构上制作载流子复合层；在载流子复合层上制作钙钛矿上电池；在钙钛矿上电池上制作透明电极；在透明电极上制作金属电极，得到所述钙钛矿/硅叠层太阳电池。基于上述技术方案可知，本专利技术的曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池及其制作方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：(1)曲面陷光结构不存在锐利的凸起和凹陷结构，不容易导致薄膜中缺陷态的产生；(2)曲面陷光结构相对于尖锐型陷光结构更容易形成均匀、保形、连续的薄膜，因此更利于器件工艺的简化以及大面积扩展。附图说明图1是本专利技术实施例中具有曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池结构示意图；图2是本专利技术实施例中具有曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池制作流程图。附图标记说明：1-硅下电池，2-曲面陷光结构，3-载流子复合层，4-钙钛矿上电池，5-透明电极，6-金属细栅电极，7-减反增透膜。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。为解决钙钛矿/晶硅叠层太阳电池中双面金字塔制绒硅电池带来的钙钛矿薄膜保形性差，缺陷过多等问题，本专利技术提供了具有曲面陷光结构的钙钛矿/硅叠层太阳电池结构及其制作方法。此结构不但具有较好的陷光效果，同时也有利于钙钛矿吸光层薄膜的均匀保形制备，而且曲面陷光结构相对于尖锐陷光结构不易在吸光层中引入缺陷。本专利技术公开了一种钙钛矿/硅叠层太阳电池，包括：硅下电池；曲面陷光结构，设置在硅下电池上；载流子复合层，设置在曲面陷光结构上；钙钛矿上电池，设置在载流子复合层上；透明电极，设置在钙钛矿上电池上；以及金属电极，设置在透明电极上。在本专利技术的一些实施例中，所述的曲面陷光结构的特征尺寸范围在1μm至20μm之间，例如为1μm、2μm、5μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm。在本专利技术的一些实施例中，曲面陷光结构中相邻两个凸起之间的间距范围在1μm至20μm之间，例如为1μm、2μm、5μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm。在本专利技术的一些实施例中，所述载流子复合层、钙钛矿上电池、透明电极与曲面陷光结构的曲面保持相同形状，或钙钛矿上电池将曲面陷光结构填平。在本专利技术的一些实施例中，所述载流子复合层包括透明导电复合结或掺杂隧穿结中的任一种；在本专利技术的一些实施例中，所述载流子复合层的厚度范围在5nm至20nm之间，例如为5μm、6μm、8μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm。在本专利技术的一些实施例中，所述硅下电池包括晶硅电池、本征膜异质结电池、钝化发射极背面电池中的任一种。在本专利技术的一些实施例中，所述钙钛矿上电池吸光层材料结构为ABX3，其中A为甲胺、甲脒、Cs、Rb中的任一种或四者阳离子的混合物，B为Pb或Sn，X为Cl、Br、I中的任一种或三者阴离子的混合物；在本专利技术的一些实施例中，所述钙钛矿上电池的带隙范围在1.5eV至1.8eV之间；在本专利技术的一些实施例中，所述透明电极采用的材料包括氧化铟锡、氧化铟锌、掺铝氧化锌、氟掺杂氧化锡中的至少一种；在本专利技术的一些实施例中，所述金属电极包括金属栅线电极。在本专利技术的一些实施例中，所述钙钛矿/硅叠层太阳电池还包括设置在透明电极上的减反增透膜。本专利技术还公开了一种钙钛矿/硅叠层太阳电池的制作方法，包括：在硅下电池表面制作减反结构；将减反结构制作成曲面陷光结构；在曲面陷光结构上制作载流子复合层；在载流子复合层上制作钙钛矿上电池；在钙钛矿上电池上制作透明电极；在透明电极上制作金属电极，得到所述钙钛矿/硅叠层太阳电池。在本专利技术的一些实施例中，所述减反结构包括金字塔阵列结构或者纳米线阵列结构中的任一种；在本专利技术的一些实施例中，制作所述减反结构采用的方法包括湿化学法。在本专利技术的一些实施例中，所述的曲面陷光结构的特征尺寸范围在1μm至20μm之间，例如为1μm、2μm、5μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm。在本专利技术的一些实施例中，曲面陷光结构中相邻两个凸起之间的间距范围在1μm至20μm之间，例如为1μm、2μm、5μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm。在本专利技术的一些实施例中，所述载流子复合层、钙钛矿上电池、透明电极与曲面陷光结构的曲面保持相同形状。在本专利技术的一些实施例中，所述载流子复合层包括透明导电复合结或掺杂隧穿结中的任一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于，包括：/n硅下电池；/n曲面陷光结构，设置在硅下电池上；/n载流子复合层，设置在曲面陷光结构上；/n钙钛矿上电池，设置在载流子复合层上；/n透明电极，设置在钙钛矿上电池上；以及/n金属电极，设置在透明电极上。/n

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于，包括：
硅下电池；
曲面陷光结构，设置在硅下电池上；
载流子复合层，设置在曲面陷光结构上；
钙钛矿上电池，设置在载流子复合层上；
透明电极，设置在钙钛矿上电池上；以及
金属电极，设置在透明电极上。


2.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于，
所述的曲面陷光结构的特征尺寸范围在1μm至20μm之间；曲面陷光结构中相邻两个凸起之间的间距范围在1μm至20μm之间；
所述载流子复合层、钙钛矿上电池、透明电极与曲面陷光结构的曲面保持相同形状，或钙钛矿上电池将曲面陷光结构填平。


3.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于，
所述载流子复合层包括透明导电复合结或掺杂隧穿结中的任一种；
所述载流子复合层的厚度范围在5nm至20nm之间。


4.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于，
所述硅下电池包括晶硅电池、本征膜异质结电池、钝化发射极背面电池中的任一种。


5.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于，
所述钙钛矿上电池吸光层材料结构为ABX3，其中A为甲胺、甲脒、Cs、Rb中的任一种或四者阳离子的混合物，B为Pb或Sn，X为Cl、Br、I中的任一种或三者阴离子的混合物；
所述钙钛矿上电池的带隙范围在1.5eV至1.8eV之间；
所述透明电极采用的材料包括氧化铟锡、氧化铟锌、掺铝氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孔，王智杰，曲胜春，吴玉林，岳世忠，孙阳，李其聪，杨诚，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11