一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法技术

本发明专利技术属于太阳能电池技术领域，提供一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，其步骤为：在n型晶体的硅衬底的前表面制备P+发射极；在硅衬底的背表面依次制备隧穿氧化硅和掺杂多晶硅后，选择性掺杂形成重掺杂区域，即得选择性背表面场；制备第一钝化层和第二钝化层后，制备第一金属电极和第二金属电极，即得晶硅底电池；在透明粘合层的前表面依次制备叠层的电子传输层和钙钛矿吸收层；再采用电化学法制备MoO

【技术实现步骤摘要】
一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，特别是涉及一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法。

技术介绍

[0002]晶硅太阳电池的带隙为1.12eV，能量等于或高于1.12eV的入射光子可被硅衬底吸收产生电子
‑
空穴对，即光生载流子，而多余能量会以热量形式耗散掉。但是，能量低于1.12eV的入射光子则无法被硅衬底吸收，也就无法产生光生载流子，进而造成光谱能量损失；其中，所有能量损失中50％以上是以光谱能量损失的形式浪费掉的。为了减少光谱能量损失，有效方式是设计多结太阳电池，这样，在共用入射光的条件下，不同带隙材料的p
‑
n结可吸收不同能量入射光子，以拓宽光谱的吸收范围，从而有利于提高太阳电池的开路电压和短路电流，进而有利于提高太阳电池的电池效率。
[0003]其中，叠层太阳电池中，晶硅/钙钛矿叠层太阳电池是最具代表性的一种。钙钛矿材料由于具有吸收系数高、吸收边陡峭以及带隙宽度可调的优点，是非常理想的光电材料；而且，与带隙宽度为1.12eV的晶硅相比，钙钛矿材料的带隙宽度在1.5～2.3eV之间可调，有利于降低光谱能量损失，十分适合作为叠层太阳电池的顶电池材料。另外，目前制备的钙钛矿电池的厚度小于1μm，基本不会吸收长波段光子，从而能有效地实现均匀分光，具有良好的透光性，以使不被吸收的入射光进入底电池而被充分吸收，有利于降低光谱能量损失。
[0004]现有晶硅/钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，如公开号CN110767777A提供的一种低成本的高效叠层太阳电池的制备方法，其在电子传输层和钙钛矿薄膜沉积之后，将聚
‑
3己基噻吩、小分子空穴传输材料或无机空穴传输材料旋涂至钙钛矿薄膜层表面，形成空穴传输层。这种旋涂法虽然便捷，但是空穴传输层的颗粒尺寸和膜层致密性难以控制；而且旋涂法的产能低，无法大批量同时旋涂；同时旋涂法对资源的浪费很大，有80％的资源在旋涂的时候被甩出去，而无法被利用。再如公开号CN113013277A提供的一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池及其制备方法，其底电池为常规隧穿氧化钝化接触结构，顶电池的空穴传输层采用热蒸发法制备。该制备方法的缺点是热蒸发法对温度和真空度的要求较高，导致膜层的形貌和微观结构难以控制。可见，现有晶硅/钙钛矿叠层太阳电池的制备方法所制得的空穴传输层的膜层致密性、形貌和微观结构难以得到控制，导致钙钛矿顶电池的转换效率和稳定性较差，并容易导致钙钛矿顶电池与晶硅底电池的匹配性能差，进而导致光生载流子在金属电极附近的复合损失较多，限制了晶硅/钙钛矿叠层太阳电池的电池效率的提升。
[0005]此外，近年来，非化学计量比过渡金属氧化物由于在新型高性能光电或光催化装置中的优异光电学性质而备受关注。其中，非化学计量比氧化钼(MoO
x
，2≤x≤3)由于具有无毒、大带隙和深电子态的优点，有望作为一种空穴传输材料候选物应用于新型钙钛矿太阳电池中。然而若采用上述现有的制备方法来制备MoO
x
空穴传输层，则MoO
x
形貌、组分和微观结构极易受到控制参数和环境条件的影响，进而限制了其在新型钙钛矿太阳电池中的实际应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，以解决现有叠层太阳电池中光生载流子复合损失较多的问题，以提高所得的晶硅钙钛矿叠层太阳电池的金属电极对载流子的收集能力，进而提升电池效率。
[0007]基于此，本专利技术公开了一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，其制备步骤如下：包括如下制备步骤：
[0008]步骤S1，晶硅底电池的制备：
[0009]步骤S11，在n型晶体的硅衬底的前表面制备P+发射极；
[0010]步骤S12，在硅衬底的背表面依次制备隧穿氧化硅和掺杂多晶硅后，对掺杂多晶硅的背面局部进行选择性掺杂以形成重掺杂区域，即得选择性背表面场；
[0011]步骤S13，在选择性背表面场的背表面和P+发射极的前表面分别制备第一钝化层和第二钝化层后，在重掺杂区域和P+发射极上分别制备向外延伸的第一金属电极和第二金属电极；
[0012]步骤S2，钙钛矿顶电池的制备：
[0013]步骤S21，在透明粘合层的前表面依次制备叠层的电子传输层和钙钛矿吸收层；
[0014]步骤S22，采用电化学法在钙钛矿吸收层的前表面制备MoO
x
空穴传输层；
[0015]步骤S23，在电子传输层的背表面和MoO
x
空穴传输层的前表面分别制备向外延伸的第三金属电极和第四金属电极；
[0016]步骤S3，采用透明粘合层将钙钛矿顶电池堆叠于晶硅底电池的前表面。
[0017]优选地，所述步骤S12中，所述重掺杂区域采用激光掺杂法或二次扩散掺杂法制得。
[0018]进一步优选地，所述步骤S12中，所述重掺杂区域采用激光掺杂法制得。
[0019]优选地，所述掺杂多晶硅的掺杂浓度大于2
×
10
19
cm
‑3、结深小于0.3μm，重掺杂区域的掺杂浓度大于2
×
10
20
cm
‑3、结深大于0.2μm；
[0020]所述隧穿氧化硅的厚度为0.5～2nm；所述掺杂多晶硅的厚度为50～200nm。
[0021]优选地，所述步骤S22中，所述MoO
x
空穴传输层的制备步骤为：采用电化学法通过电压扫描方式在FTO镀膜玻璃基板上沉积形成MoO
x
空穴传输层，再将MoO
x
空穴传输层置于钙钛矿吸收层的前表面；
[0022]所述MoO
x
空穴传输层的厚度为20～80nm。
[0023]优选地，所述步骤S21中，所述电子传输层的制备步骤为：在透明粘合层的表面旋涂溶解有二氧化钛或富勒烯衍生物材料的溶液，以固化形成电子传输层；
[0024]所述电子传输层的厚度为20～80nm。
[0025]优选地，所述钙钛矿吸收层的厚度为300～600nm。
[0026]优选地，所述步骤S11中，所述P+发射极的表面浓度为1
×
10
19
～5
×
10
19
cm
‑3、结深为0.3～1μm。
[0027]优选地，所述步骤S11中，在制备P+发射极之前，还包括先选取n型单晶硅衬底，对硅衬底进行去损伤层和清洗后，对硅衬底进行制绒的步骤。
[0028]优选地，所述第一钝化层为氢化氮化硅，第一钝化层的厚度为50～150nm；
[0029]所述第二钝化层为氧化硅/氢化氮化硅的叠层结构，第二钝化层中氧化硅的厚度
为1～10nm、氢化氮化硅的厚度为50～150nm。
[0030]与现有技术相比，本专利技术至少包括以下有益效果：
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：步骤S1，晶硅底电池的制备：步骤S11，在n型晶体的硅衬底的前表面制备P+发射极；步骤S12，在硅衬底的背表面依次制备隧穿氧化硅和掺杂多晶硅后，对掺杂多晶硅的背面局部进行选择性掺杂以形成重掺杂区域，即得选择性背表面场；步骤S13，在选择性背表面场的背表面和P+发射极的前表面分别制备第一钝化层和第二钝化层后，在重掺杂区域和P+发射极上分别制备向外延伸的第一金属电极和第二金属电极；步骤S2，钙钛矿顶电池的制备：步骤S21，在透明粘合层的前表面依次制备叠层的电子传输层和钙钛矿吸收层；步骤S22，采用电化学法在钙钛矿吸收层的前表面制备MoO
x
空穴传输层；步骤S23，在电子传输层的背表面和MoO
x
空穴传输层的前表面分别制备向外延伸的第三金属电极和第四金属电极；步骤S3，采用透明粘合层将钙钛矿顶电池堆叠于晶硅底电池的前表面。2.根据权利要求1所述的一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中，所述重掺杂区域采用激光掺杂法或二次扩散掺杂法制得。3.根据权利要求2所述的一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中，所述重掺杂区域采用激光掺杂法制得。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的一种晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，所述掺杂多晶硅的掺杂浓度大于2
×
10
19
cm
‑3、结深小于0.3μm，重掺杂区域的掺杂浓度大于2
×
10
20
cm
‑3、结深大于0.2μm；所述隧穿氧化硅的厚度为0.5～2nm；所述掺杂多晶硅的厚度为50...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁东，马丽敏，刘荣林，杜哲仁，陈嘉，林建伟，
申请(专利权)人：泰州中来光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：