叠层电池及叠层电池制备方法技术

本发明专利技术公开了一种叠层电池及叠层电池制备方法，所述叠层电池包括顶电池和底电池，所述底电池包括底电极、衬底、绝缘体、复合结和多个硅纳米柱，所述底电极包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面，所述衬底设在所述底电极的所述第一表面上，所述复合结位于衬底在第一方向上远离所述底电极的一侧，且复合结与衬底在所述第一方向上间隔开，所述硅纳米柱的部分在第一方向上位于衬底和复合结之间，多个所述硅纳米柱呈矩阵式布置；所述顶电池包括沿所述第一方向层叠设置的空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、透明导电层和金属栅线电极，所述空穴传输层设在所述复合结上。本发明专利技术的底电池具有对光的吸收率高、适于柔性制造的优点。适于柔性制造的优点。适于柔性制造的优点。

【技术实现步骤摘要】
叠层电池及叠层电池制备方法


[0001]本专利技术涉及叠层电池
，具体地，涉及一种叠层电池及叠层电池制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿电池在光伏行业具有巨大潜力，相关技术中，世界上单节钙钛矿叠层电池转换效率已达25.6％。单节钙钛矿电池无法实现对红外波段光的充分吸收，因此使用硅做底电池与钙钛矿制成叠层电池可有效拓展钙钛矿电池的吸收光谱，提高电池效率。但是，相关技术中的叠层电池的厚度通常在100μm以上，受其厚度限制，当其弯曲形变时易产生破损，导致叠层电池不适用于柔性制造，若通过减少电池厚度以实现柔性制造，则会面临底电池光吸收率大幅下降的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的实施例提出一种叠层电池,该叠层电池具有对光的吸收率高、适于柔性制造等优点。
[0005]本专利技术的实施例还提出一种叠层电池制备方法,该叠层电池制备方法制备的叠层电池具有对光的吸收率高、适于柔性制造等优点。
[0006]根据本专利技术实施例的叠层电池，其特征在于，包括：底电池，所述底电池包括底电极、衬底、绝缘体、复合结和多个硅纳米柱，所述底电极、所述衬底、所述绝缘体和所述复合结沿所述第一方向层叠设置，所述底电极包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面，所述底电极的厚度方向平行于所述第一方向，所述衬底设在所述底电极的所述第一表面上，所述复合结位于所述衬底在所述第一方向上远离所述底电极的一侧，且所述复合结与所述衬底在所述第一方向上间隔开，所述硅纳米柱的部分在所述第一方向上位于所述衬底和所述复合结之间，所述硅纳米柱的所述部分位于所述绝缘体内，所述硅纳米柱包括沿其轴向相对设置的第一端和第二端，所述第一端设在所述衬底上，所述第二端与所述复合结接触，所述硅纳米柱包括pn结，所述pn结的方向平行于所述硅纳米柱的轴向和径向中的一者，所述硅纳米柱的轴向平行于所述第一方向，所述硅纳米柱的径向垂直于所述第一方向，多个所述硅纳米柱呈矩阵式布置；和顶电池，所述顶电池包括沿所述第一方向层叠设置的空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、透明导电层和金属栅线电极，所述空穴传输层设在所述复合结上。
[0007]根据本专利技术实施例的叠层电池，钙钛矿材料在可见光波段具有较高的光吸收系数，其顶电池能够在厚度小于1μm的情况下对可见光的充分吸收。硅纳米柱可作为谐振腔，将入射光束缚在纳米柱内部形成谐振，进而增强单根纳米柱内的光吸收，入射进纳米柱阵列的光可在硅纳米柱阵列中进行多次散射，增加了光在纳米柱阵列中的传播路径，因此促进纳米柱阵列中的光吸收。
[0008]此外，底电池可在厚度小于10μm的情况下实现对近红外波段光的充分吸收，有效
拓展顶电池的吸收光谱，且保证叠层电池具有较高的光吸收率。
[0009]由此，本专利技术实施例的叠层电池具有对光的吸收率高的优点。
[0010]在一些实施例中，本专利技术实施例的叠层电池还包括抗反射膜，所述抗反射膜设置在所述顶电池的顶部。
[0011]在一些实施例中，所述硅纳米柱还包括金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒分散在所述硅纳米柱的表面。
[0012]在一些实施例中，所述硅纳米柱还包括钝化层，所述钝化层设在所述硅纳米柱的表面。
[0013]在一些实施例中，在第二方向上相邻的两个硅纳米柱之间具有间隙，在第三方向上相邻的两个硅纳米柱之间具有间隙，所述第二方向平行于所述底电极的长度方向和宽度方向中的一者，所述第三方向平行于所述底电极的长度方向和宽度方向中的另一者。
[0014]在一些实施例中，所述衬底由柔性材料制成。
[0015]根据本专利技术实施例的叠层电池制备方法包括以下步骤：
[0016]在衬底上制备多个硅纳米柱，使多个所述硅纳米柱呈矩阵式布置，以形成硅纳米柱阵列；
[0017]在所述衬底上设置绝缘体，以填充相邻所述硅纳米柱的间隙，且使绝缘体的厚度小于或等于所述硅纳米柱的高度；
[0018]在所述硅纳米柱阵列顶部制备复合结；
[0019]在所述复合结顶部制备空穴传输层；
[0020]在所述空穴传输层顶部制备钙钛矿层；
[0021]在所述钙钛矿层顶部制备电子传输层；
[0022]在所述电子传输层顶部制备透明导电层；
[0023]在所述透明导电层顶部制备金属栅线电极。
[0024]在一些实施例中，所述在衬底上制备多个硅纳米柱包括：利用化学气相沉积生长的方法制备多个所述硅纳米柱，或者，利用刻蚀硅薄膜的方法制备多个所述硅纳米柱。
[0025]在一些实施例中，所述在所述衬底上设置绝缘体，以填充相邻所述硅纳米柱的间隙，且使所述纳米柱顶端不被绝缘体包裹，包括：
[0026]利用旋涂、溅射和原子层沉积中的至少一者在衬底上设置绝缘体，以使绝缘体填充相邻所述硅纳米柱的间隙；
[0027]利用干法刻蚀和湿法刻蚀中的至少一者调整绝缘体的厚度，以使所述纳米柱顶端不被绝缘体包裹。
[0028]在一些实施例中，在所述在衬底上制备多个硅纳米柱之后，在所述衬底上设置绝缘体之前，还包括：将所述硅纳米柱的表面进行钝化；在所述硅纳米柱的周面上设置金属纳米颗粒。
[0029]根据本专利技术实施例的叠层电池制备方法制备出的叠层电池具有适于柔性制造、对光的吸收率高的优点。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例的底电池的结构示意图。
[0031]图2是本专利技术实施例的底电池的结构示意图。
[0032]图3是本专利技术实施例的叠层电池的结构示意图。
[0033]附图标记：
[0034]底电池1；底电极11；第一表面111；第二表面112；衬底12；硅纳米柱13；第一端131；第二端132；复合结14；第一凹槽141；第三表面142；第四表面143；绝缘体15；
[0035]顶电池2；空穴传输层21；钙钛矿层22；电子传输层23；透明导电层24；金属栅线电极25；
[0036]入射光3。
具体实施方式
[0037]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0038]下面参考附图描述本专利技术实施例的叠层电池。
[0039]如图1
‑
图3所示，根据本专利技术实施例的叠层电池包括底电池1和顶电池2。
[0040]其中底电池1包括底电极11、衬底12、绝缘体、复合结14和多个硅纳米柱13。底电极、衬底、绝缘体和复合结沿第一方向层叠设置。
[0041]底电极11包括沿第一方向(如图1所示的上下方向)相对设置的第一表面111和第二表面112，底电极11的厚度方向平行于第一方向。
[0042]衬底12设在底电极11的第一表面111上，具体地，如图1所示，底电极11的第一表面111为上表面，衬底12设在底电极11的上表面，且衬底12的下表面与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠层电池，其特征在于，包括：底电池，所述底电池包括底电极、衬底、绝缘体、复合结和多个硅纳米柱，所述底电极、所述衬底、所述绝缘体和所述复合结沿所述第一方向层叠设置，所述底电极包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面，所述底电极的厚度方向平行于所述第一方向，所述衬底设在所述底电极的所述第一表面上，所述复合结位于所述衬底在所述第一方向上远离所述底电极的一侧，且所述复合结与所述衬底在所述第一方向上间隔开，所述硅纳米柱的部分在所述第一方向上位于所述衬底和所述复合结之间，所述硅纳米柱的所述部分位于所述绝缘体内，所述硅纳米柱包括沿其轴向相对设置的第一端和第二端，所述第一端设在所述衬底上，所述第二端与所述复合结接触，所述硅纳米柱包括pn结，所述pn结的方向平行于所述硅纳米柱的轴向和径向中的一者，所述硅纳米柱的轴向平行于所述第一方向，所述硅纳米柱的径向垂直于所述第一方向，多个所述硅纳米柱呈矩阵式布置；和顶电池，所述顶电池包括沿所述第一方向层叠设置的空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、透明导电层和金属栅线电极，所述空穴传输层设在所述复合结上。2.根据权利要求1所述的底电池，其特征在于，还包括抗反射膜，所述抗反射膜设置在所述顶电池的顶部。3.根据权利要求1所述的叠层电池，其特征在于，所述硅纳米柱还包括金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒分散在所述硅纳米柱的表面。4.根据权利要求1所述的叠层电池，其特征在于，所述硅纳米柱还包括钝化层，所述钝化层设在所述硅纳米柱的表面。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的叠层电池，其特征在于，在第二方向上相邻的两个硅纳米柱之间具有间隙，在第三方...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴瑶，王彩霞，墙子跃，高翔，赵晓霞，张天艺，田宏波，王伟，宗军，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：