基于单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的方法及全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池的制备技术

本发明专利技术涉及太阳电池领域，具体公开了一种基于单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的方法及全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池的制备。首先通过热蒸发将钙钛矿前驱体材料沉积到全绒面晶硅电池衬底上，接着通过旋涂法或浸泡法，将MAI/FAI的异丙醇溶液覆盖到上述样品表面，最后通过退火形成均匀稳定、保形的钙钛矿吸收层。本发明专利技术采用的单源蒸镀法可将钙钛矿薄膜均匀覆盖在绒面衬底上，制备工艺简单可控。同时，该方法与晶硅异质结电池产线兼容，便于全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池的制备与推广。钙钛矿/晶硅异质结叠层电池的制备与推广。钙钛矿/晶硅异质结叠层电池的制备与推广。

【技术实现步骤摘要】
基于单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的方法及全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池的制备


[0001]本专利技术涉及太阳电池领域，具体涉及一种基于单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的方法及全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池的制备。
技术背景
[0002]晶硅太阳电池经过几十年的发展，占据光伏市场的主导地位，其最高效率达到26.81％。而单结晶硅电池理论极限为29.4％，可见已经非常接近理论极限。高效、低成本是太阳电池发展的必然趋势，钙钛矿/硅叠层电池作为新型电池，正越来越受到光伏界的广泛关注，叠层电池拓宽了太阳能光谱利用范围，提高电池效率，经过短短几年时间效率达到31.3％，其理论极限超过40％。叠层电池具有较大的商业化应用价值。
[0003]产业化晶硅电池表面具有1
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5μm的金字塔绒面，通过溶液法无法在此表面获得均匀连续的钙钛矿薄膜，导致界面缺陷较多，复合严重，从而影响光电转换效率。单源真空蒸镀法可获得均匀连续、保形、稳定的高质量钙钛矿薄膜，进一步提高全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的方法及全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池的制备，旨在解决钙钛矿层无法均匀保形地覆盖在具有金字塔绒面的晶体硅表面的技术问题。
[0005]为了实现以上技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的方法，包括如下步骤：
[0007](1)在全绒面晶硅电池衬底上热蒸发制备钙钛矿前驱体材料薄膜，并进行第一次退火。
[0008](2)通过旋涂法或浸泡法，将MAI/FAI的异丙醇溶液覆盖到上述样品表面，进行第二次退火处理。
[0009]进一步地，所述的钙钛矿前驱体材料包括且不限于PbI2、SnBr2、CsCl等常见钙钛矿前驱体材料。所述的钙钛矿吸收层厚度为300
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500nm。所述的热蒸发沉积速率为0.03
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0.1nm/s。
[0010]进一步地，所述的MAI/FAI的异丙醇溶液浓度为10
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100mg/mL，溶液反应时间为20
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120s。
[0011]进一步地，所述的第一次和第二次退火处理中，退火温度为70
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180℃，退火时间为10
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60min。
[0012]一种全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池的制备方法，包括如下步骤：
[0013]在硅底电池上沉积空穴传输层；
[0014]在空穴传输层上制备钙钛矿层；
[0015]在钙钛矿层上沉积电子传输层；
[0016]在电子传输层上沉积透明导电层；
[0017]在透明导电层上沉积金属电极层和减反射膜，获得所述的全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术通过单源蒸镀较好地解决了钙钛矿层无法均匀保形地覆盖在具有金字塔绒面的晶体硅表面的技术问题。共蒸发和单源蒸发相比，需精确控制各源材料的比例和沉积速率，调控难度较大。同时，溶液旋涂法制备的薄膜尺寸有限。本专利技术中采用单源蒸发，结合组分调控和添加剂工程等方法实现钙钛矿材料带隙调整，可获得稳定钙钛矿吸收层，且有利于大面积生产。同时，单源蒸镀方法与目前量产的异质结电池兼容，便于钙钛矿/硅叠层太阳电池的制备与推广。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例提供的全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池结构示意图；
[0021]图2是本专利技术实施例提供的单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的扫描电镜截面图；
[0022]图3是本专利技术实施例提供的制备全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池工艺流程图。
具体实施方式
[0023]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。
[0024]一种基于单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的方法，包括如下步骤：
[0025](1)在全绒面晶硅电池衬底上热蒸发制备钙钛矿前驱体材料薄膜，并进行第一次退火。
[0026](2)通过旋涂法或浸泡法，将MAI/FAI的异丙醇溶液覆盖到上述样品表面，进行第二次退火处理。
[0027]在本专利技术的一些实施例中，所述的钙钛矿前驱体材料包括且不限于PbI2、SnBr2、CsCl等常见钙钛矿前驱体材料中的一种。
[0028]在本专利技术的一些实施例中，所述的钙钛矿吸收层厚度为300
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500nm。例如为300nm、350nm、400nm、450nm、5000nm。
[0029]在本专利技术的一些实施例中，所述的热蒸发沉积速率为0.03
‑
0.1nm/s。例如为0.03nm/s、0.05nm/s、0.06nm/s、0.08nm/s、0.1nm/s。
[0030]在本专利技术的一些实施例中，所述的MAI/FAI的异丙醇溶液浓度为10
‑
100mg/mL。例如为10mg/mL、30mg/mL、50mg/mL、80mg/mL、100mg/mL。所述的溶液反应时间为20
‑
120s。例如为20s、40s、60s、90s、120s。
[0031]在本专利技术的一些实施例中，所述的第一次退火温度为70
‑
180℃。例如为70℃、90℃、120℃、160℃、180℃。所述的退火时间为10
‑
60min。例如为10min、20min、30min、50min、60min。
[0032]在本专利技术的一些实施例中，所述的第二次退火温度为70
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180℃。例如为70℃、90℃、120℃、160℃、180℃。所述的退火时间为10
‑
60min。例如为10min、20min、30min、50min、
60min。
[0033]上述全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池的制备方法，包括如下步骤：
[0034]在硅底电池上沉积空穴传输层；
[0035]在空穴传输层上制备钙钛矿层；
[0036]在钙钛矿层上沉积电子传输层；
[0037]在电子传输层上沉积透明导电层；
[0038]在透明导电层上沉积金属电极层和减反射膜，获得所述的全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池。
[0039]在本专利技术的一些实施例中，所述的钙钛矿吸收层为单源蒸镀制备，其带隙宽度为1.3
‑
1.9eV。
[0040]以下通过具体实施例结合附图对本专利技术的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本专利技术的保护范围并不限于此。
[0041]如图1所示，一种全绒面钙钛矿/晶硅异质结叠层电池，包括硅底电池1，空穴传输层2，钙钛矿层3，电子传输层4，透明导电层5，金属电极层6，减反射膜7。
[0042]硅底电池1为晶硅异质结电池。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在全绒面晶硅电池衬底上热蒸发制备钙钛矿前驱体材料薄膜，并进行第一次退火。(2)通过旋涂法或浸泡法，将MAI/FAI的异丙醇溶液覆盖到上述样品表面，进行第二次退火处理。2.根据权利要求1所述的单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的方法，其特征在于，所述的钙钛矿前驱体材料包括且不限于PbI2、SnBr2、CsCl等常见钙钛矿前驱体材料。所述的钙钛矿吸收层厚度为300
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500nm。所述的热蒸发沉积速率为0.03
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0.1nm/s。3.根据权利要求1所述的单源蒸镀制备钙钛矿吸收层的方法，其特征在于，MAI/FAI的异丙醇溶液浓度为10
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，李世彬，郑朝月，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：