一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池及制备方法技术

本发明专利技术提出了一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池及制备方法，目的在于提高空穴传输层的提取效率。本发明专利技术通过在SAM层上制备第一SAM修饰层、第二SAM修饰层，有效促进了钙钛矿薄膜层与空穴传输层之间的表面附着，提高两层界面间的粘附韧性，同时，该两层修饰层能减少载流子传输损失，抑制相分离，可在其表面构成均匀致密的钙钛矿薄膜层，从而提高电池器件的光电转换效率。相比于单SAM层的电池器件结构，本发明专利技术提供的叠层太阳电池的光电性能表现更佳，光电转换效率提升。换效率提升。换效率提升。

【技术实现步骤摘要】
一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池及制备方法


[0001]本专利技术主要涉及太阳能电池
，具体涉及一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池及制备方法。

技术介绍

[0002]太阳电池在一定光照强度条件下，可将光能转化为电能，是一种安全 、环保、可移动的新型电源，也是目前常见的有效利用太阳能的设备之一。钙钛矿太阳电池具有成本较低、带隙可调、光电性能优异的优点，有具大发展潜力。通常，钙钛矿太阳电池由透明导电基底、空穴传输层、钙钛矿薄膜层、电子传输层以及金属电极组成，钙钛矿薄膜层吸收光子产生电子和空穴，空穴传输层和电子传输层分别收集和传输空穴和电子，透明导电基底和金属电极进行收集和连通外界。钙钛矿太阳电池有优异的光电性能，不仅归功于钙钛矿薄膜层的优异特性，也归功于传输层的传输能力。
[0003]其中，空穴传输层的作用有：1、提取和运输空穴，连接电极；2、 作为间隔层防止电子转移到阳极;3、在n
‑
i
‑
p型钙钛矿太阳电池中将钙钛矿吸收层与金属电极分离并避免与空气中的水分直接接触;4、在p
‑
i
‑
n型钙钛矿太阳电池中与钙钛矿薄膜层的晶体质量息息相关。因此，一个良好的空穴传输层材料需要具有良好的空穴提取能力、合适的浸润性和能带等。
[0004]氧化镍（NiO
x
）作为一种宽带隙半导体材料，光学带隙范围在3.6
‑
4.0 eV之间，具有稳定的晶体结构、低温制备、非腐蚀性、能带适配等优点，常被作为钙钛矿太阳电池的空穴传输层材料。然而，制备NiO
x
薄膜很容易出现具有较高的电离能的Ni空位,使其导电率降低，影响空穴提取和运输。
[0005]现有技术中，常见的改性方法可以利用过渡金属、碱金属、碱土金属等材料对NiO
x
薄膜进行内部掺杂，此类方法操作较难，形成的最终NiO
x
掺杂薄膜较难控制，且制作成本增加。此外，在内部掺杂过程中可能会产生更多缺陷，导致器件的光电性能降低。此外，例如CN114824094A，利用自组装单分子层(SAM层)调控NiOx薄膜表面性能可以有效改善钙钛矿太阳电池中的NiOx薄膜，提高电池器件的光电性能。但单SAM层调控能力有限，寻找优化效果更佳的方法具有良好的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出了一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池及制作方法，目的在于提高空穴传输层的提取效率。本专利技术通过在SAM层上制备第一SAM修饰层、第二SAM修饰层，有效促进了钙钛矿薄膜层与空穴传输层之间的表面附着，提高两层界面间的粘附韧性，同时，该两层修饰层能减少载流子传输损失，抑制相分离，可在其表面构成均匀致密的钙钛矿薄膜层，从而提高电池器件的光电转换效率。相比于单SAM层的电池器件结构，本专利技术提供的叠层太阳电池的光电性能表现更佳，光电转换效率提升。
[0007]本专利技术提供一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池，从下至上结构依次包括第一金属电
极层、第一透明电极层、P型基底掺杂层、基底钝化层、硅衬底、基底表面钝化层、N型基底掺杂层、隧穿层、空穴传输层、SAM层、第一SAM修饰层、第二SAM修饰层，钙钛矿薄膜层、钝化层、电子传输层、电子传输层修饰层、第二透明电极层、第二金属电极层、减反射层。
[0008]具体地，所述第一金属电极层和所述第二金属电极层为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、碳(C)中的至少一种；
[0009]具体地，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层为氧化铟锡(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锌铝(AZO)、银纳米线(AGO)中的至少一种；
[0010]所述空穴传输层为氧化镍(NiO
x
)、掺杂类氧化镍、二硫化钼(MoS2)、氧化钼(MoO
x
)中的至少一种；
[0011]所述掺杂类氧化镍包括铜掺杂氧化镍（Cu:NiO
x
）、锂掺杂氧化镍（Li:NiO
x
）、铯掺杂氧化镍（Cs:NiO
x
）、镁掺杂氧化镍（Mg:NiO
x
）的至少一种；
[0012]所述钙钛矿薄膜层为ABX3结构，A为为有机阳离子，包括CH3NH
3 +
(MA
+ )、NH2CH＝NH
2+ (FA
+
)、Cs
+
或Rb
+
中的至少一种；
[0013]B为是金属阳离子，包括Pb
2+
、Sn
2+
中的至少一种；
[0014]C为是卤素阴离子，包括F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
中的至少一种；
[0015]所述钙钛矿薄膜层由钙钛矿前驱液制备得到，具体地，所述钙钛矿前驱液的溶解溶剂包括二甲基甲酰胺 (DMF)、G
‑
丁内酯 (GBL)、二甲基亚砜 (DMSO)和N,N
‑
二甲基乙酰胺 (DMA)中的至少一种，溶剂比例在0
‑
3：10
‑
7之间；
[0016]所述SAM层为[2
‑
(9H
‑
咔唑
‑9‑
基)乙基]膦酸(2PACz)、[2
‑
(3,6
‑
二甲氧基
‑
9H
‑
咔唑
‑9‑
基)乙基]膦酸(MeO
‑
2PACz)、[4
‑
(3,6
‑
二甲基
‑
9H
‑
咔唑
‑9‑
基)丁基]膦酸(Me
‑
4PACz)中的至少一种；
[0017]所述第一SAM修饰层为纳米氧化物，包括纳米氧化铝(Al2O3)、纳米二氧化硅(SiO2), 纳米氧化锆(ZrO2)，纳米氧化锌(ZnO)中的至少一种，粒径在5
‑
200 nm之间；
[0018]具体地，所述第一SAM修饰层由纳米氧化铝(Al2O3)、纳米二氧化硅(SiO2), 纳米氧化锆(ZrO2)，纳米氧化锌(ZnO)材料中的至少一种的醇类溶液制备；
[0019]优选的，所述第一SAM修饰层使用纳米氧化铝(Al2O3)醇类溶液制备，分散粒径在30
‑
100 nm之间；
[0020]所述第二SAM修饰层为丙二胺碘（PDAI2）、丙二胺溴(PDABr2)、丁基氯化胺(BACl)、丁基溴化胺(BABr)、丁基碘化胺(BAI)中的至少一种，厚度为0
‑
200nm；
[0021]优选的，所述第二SAM修饰层采用丙二胺碘组成，厚度为2nm；
[0022]所述钝化层为氟化镁(MgF
x
)、氟化锂(LiF)、氟化钠(NaF)中的至少一种，厚度为0<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能电池，其特征在于，包括依次层叠的晶硅电池、空穴传输层、SAM层、第一SAM修饰层、第二SAM修饰层、钙钛矿薄膜层、钝化层、电子传输层、电子传输层修饰层、第二透明电极层、第二金属电极层、减反射层；所述第一SAM修饰层为纳米氧化物，粒径在5
‑
200 nm之间；所述第二SAM修饰层为丙二胺碘（PDAI2）、丙二胺溴(PDABr2)、丁基氯化胺(BACl)、丁基溴化胺(BABr)、丁基碘化胺(BAI)中的至少一种，厚度为0
‑
200nm。2.根据权利要求1所述的晶硅钙钛矿叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一SAM修饰层为纳米氧化铝(Al2O3)、纳米二氧化硅(SiO2), 纳米氧化锆(ZrO2)，纳米氧化锌(ZnO)中的至少一种。3.根据权利要求2所述的晶硅钙钛矿叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一SAM修饰层由纳米氧化铝(Al2O3)、纳米二氧化硅(SiO2), 纳米氧化锆(ZrO2)，纳米氧化锌(ZnO)材料中的至少一种的醇类溶液制备。4.根据权利要求1~3任一项所述的晶硅钙钛矿叠层太阳能电池，其特征在于，所述SAM层为一种自组装单分子层，包括[2
‑
(9H
‑
咔唑
‑9‑
基)乙基]膦酸(2PACz)、[2
‑
(3,6
‑
二甲氧基
‑
9H
‑
咔唑
‑9‑
基)乙基]膦酸(MeO
‑
2PACz)、[4
‑
(3,6
‑
二甲基
‑
9H
‑
咔唑
‑9‑
基)丁基]膦酸(Me
‑
4PACz)中的至少一种。5.根据权利要求4所述的晶硅钙钛矿叠层太阳能电池，其特征在于，所述晶硅电池包括依次层叠的第一金属电极层、第一透明电极层、P型基底掺杂层、基底钝化层、硅衬底、基底表面钝化层、N型基底掺杂层及隧穿层，所述隧穿层与所述空穴传输层接触。6.根据权利要求5所述的晶硅钙钛矿叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一金属电极层和所述第二金属电极层为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、碳(C)中的至少一种；所述第一透明电极层和所述第二透明电极层为氧化铟锡(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锌铝(AZO)、银纳米线(AGO)中的至少一种。7.根据权利要求1所述的晶硅钙钛矿叠层太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层为氧化镍(NiO
x
)、掺杂类氧化镍、二硫化...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：深圳黑晶光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：