一种三端全钙钛矿叠层太阳电池结构。属于太阳电池领域。包括夹层式钙钛矿顶电池和背接触式钙钛矿底电池。钙钛矿顶电池依次设置为透明电极层、空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层；背接触式钙钛矿底电池包括钙钛矿光吸收层、指凸电极、电子传输层、背金属电极层；指凸电极与电子传输层间的绝缘层。本发明专利技术避免了电流匹配的影响和子电池间过多透明导电层造成的光电损失。本发明专利技术使用非共面型背接触式钙钛矿太阳电池作为叠层电池的底电池，最大化降低了叠层太阳电池中底电池的光折射损失和寄生吸收，允许更大的指凸电极间距，更充分地利用光能，提升了单个太阳电池器件的光电转换效率。率。
【技术实现步骤摘要】
一种三端全钙钛矿叠层太阳电池结构
[0001]本专利技术涉及太阳能电池领域，具体涉及一种三端全钙钛矿叠层太阳电池结构。
技术介绍
[0002]在太阳能利用领域，太阳能发电是被运用非常广泛和高效的技术。太阳能发电技术的原理是通过光生伏特效应，将接受到的太阳的光能转化为电能。而在发电过程中，主要是依靠太阳电池的光吸收层将固定波长的光能转化为电能。限制于很多光吸收层材料的带隙是固定的这一问题，单一光吸收层的太阳电池所能吸收的光子波长也是有限的。部分光子不能被吸收，只能以非电能的形式被浪费。且固定的带隙也限制了单结太阳电池的光电转换效率的提升。
[0003]为了充分利用光能，叠层太阳电池结构应用而生。叠层太阳电池是把不同光学带隙的太阳电池进行组合。窄带隙的电池作为底电池，宽带隙的电池作为顶电池，使用不同带隙的光吸收层来充分吸收太阳光，并将其转化为电能。这样的结构大大提高了太阳能的利用率。
[0004]近年来，上下子电池的光吸收层都为钙钛矿材料的全钙钛矿叠层太阳电池已经成为了研究的热门。全钙钛矿叠层太阳电池通常使用传统的夹层式钙钛矿太阳电池作为下子电池。传统的夹层式钙钛矿太阳电池是一种类似于三明治结构的太阳电池。该种结构的两种载流子传输层将钙钛矿光吸收层夹在中间。而在入光面一侧载流子传输层上通常还覆盖着以透明导电氧化物为主要材料的透明导电层。载流子传输层和透明导电层并不产生有效光电子，并不为钙钛矿太阳池中光电流的产生做出贡献。反而这两层的存在会致使钙钛矿太阳电池的寄生吸收和光损失增大，从而导致电池所能产生的电流和光电转换效率下降。因此为了获得更高的光电转化效率，需要进一步改善电池的结构。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种以背接触钙钛矿太阳电池为底电池的三端全钙钛矿太阳电池结构。该太阳电池结构，包括背接触钙钛矿底电池和夹层式钙钛矿顶电池。
[0006]一种三端全钙钛矿太阳电池结构，其特征在于，包括钙钛矿顶电池和背接触钙钛矿底电池。
[0007]钙钛矿顶电池为：顶电池钙钛矿光吸收层(3)正面即上表面向上依次为顶电池空穴传输层(2)、顶电池透明电极层(1)；顶电池钙钛矿光吸收层(3)背面即下表面为顶电池电子传输层(4)；
[0008]背接触钙钛矿底电池包括：顶电池电子传输层(4)的下表面为底电池钙钛矿光吸收层(5)；底电池钙钛矿光吸收层(5)下表面向下依次为底电池电子传输层(9)、底电池背金属电极(10)；同时底电池钙钛矿光吸收层(5)内部还设有指凸电极(11)，所述的指凸电极(11)是由凸电极的金属电极(7)和底电池空穴传输层(6)组成，指凸电极的金属电极(7)为长度与底电池钙钛矿光吸收层(5)长度一致的条状金属电极，在凸电极的金属电极(7)的上
表面和左右表面分别采用底电池空穴传输层(6)包裹，指凸电极的金属电极(7)的底面为绝缘层(8)，即底电池空穴传输层(6)和绝缘层(8)将指凸电极的金属电极(7)的四周包封，同时绝缘层(8)的下表面接触底电池电子传输层(9)；
[0009]在底电池钙钛矿光吸收层(5)内平行间隔排列多个(两个及以上)指凸电极(11)，多个指凸电极(11)下表面的绝缘层(8)也对应独立、间隔。
[0010]所述顶电池空穴传输层(2)的材质为Spiro
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OMeTAD、PTAA、PEDOT:PSS、NiO和CuO中的一种或者多种的组合。
[0011]所述顶电池电子传输层(4)的材质为TiO2、ZnO和SnO2中的一种或者多种的组合。
[0012]所述顶电池透明电极层(1)为透明导电氧化物薄膜，进一步选自为ITO、IZO、AZO、IWO和ICO中的一种或多种的组合。
[0013]所述底电池空穴传输层(6)的材质为Spiro
‑
OMeTAD、PTAA、PEDOT:PSS、NiO和CuO中的一种或者多种的组合。
[0014]所述指凸电极的金属电极(7)的材质为Ni、Cu、Ag、Au、Al中的一种。
[0015]所述指凸电极的金属电极(7)的宽度为0.2μm～10μm。
[0016]所述相邻两个指凸电极(11)之间的间隔距离为0.2μm～10μm。
[0017]所述绝缘层(8)的材质为Al2O3、SiO2、Si3N4中的一种或者多种的组合。
[0018]所述底电池电子传输层(9)的材质为TiO2、ZnO和SnO2中的一种或者多种的组合。
[0019]所述底电池背金属电极(10)的材质为Al、Cu、Ag、Au中的一种。
[0020]顶电池透明电极层(1)和指凸电极的金属电极(7)共同作为正极，底电池背金属电极(10)作为负极。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术一种三端全钙钛矿太阳电池结构，将两种不同光学带隙的太阳电池相堆叠，充分利用光能，减少制备成本。
[0023]本专利技术一种三端全钙钛矿太阳电池结构，使用背接触式结构的钙钛矿太阳电池作为下底电池，减少光学损失和寄生吸收，增大光能的利用率。
[0024]本专利技术一种三端全钙钛矿太阳电池结构，使用非共面型背接触式钙钛矿太阳电池作为叠层电池的下底电池，允许底电池中指凸电极之间的间距超过共面型背接触钙钛矿太阳电池，避免制备误差而导致的指凸电极间的短路且减少制备成本。
附图说明
[0025]图1是本专利技术一种三端全钙钛矿叠层太阳电池的结构示意图；图中示例表示为：顶电池透明电极层(1)、顶电池空穴传输层(2)、顶电池钙钛矿光吸收层(3)、顶电池电子传输层(4)、底电池钙钛矿光吸收层(5)、底电池空穴传输层(6)、指凸电极的金属电极(7)、绝缘层(8)、底电池电子传输层(9)、底电池背金属电极(10)、指凸电极(11)。
[0026]图2是使用相同材料的两端全钙钛矿叠层太阳电池的结构示意图。
[0027]图3是使用相同材料的四端全钙钛矿叠层太阳电池的结构示意图。
[0028]图4是使用相同材料的三端全夹层式全钙钛矿叠层太阳电池的结构示意图。
[0029]上述图2
‑
图4中左侧的突出的线指代电极连接线。
具体实施方式
[0030]下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。但本专利技术并不限于以下实施例。
[0031]实施例1
[0032]本申请实例提供了一种三端全钙钛矿叠层太阳电池结构，图1示出了本申请实施例提供的三端全钙钛矿叠层太阳电池的结构示意图，请参阅图1。本实例所提供的全钙钛矿叠层太阳电池主要包括夹层式钙钛矿顶电池和背接触式钙钛矿底电池。
[0033]在本实施例中，夹层式钙钛矿顶电池包括依次叠层设置的氧化铟锡(ITO)透明电极(100nm)、NiO空穴传输层(50nm)、CsPbI2Br钙钛矿光吸收层(450nm)、SnO2电子传输层(50nm)。背接触式钙钛矿底电池包括最上层的FA
0.6
MA
0.4
Sn
0.5
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三端全钙钛矿太阳电池结构，其特征在于，包括钙钛矿顶电池和背接触钙钛矿底电池；钙钛矿顶电池为：顶电池钙钛矿光吸收层(3)正面即上表面向上依次为顶电池空穴传输层(2)、顶电池透明电极层(1)；顶电池钙钛矿光吸收层(3)背面即下表面为顶电池电子传输层(4)；背接触钙钛矿底电池包括：顶电池电子传输层(4)的下表面为底电池钙钛矿光吸收层(5)；底电池钙钛矿光吸收层(5)下表面向下依次为底电池电子传输层(9)、底电池背金属电极(10)；同时底电池钙钛矿光吸收层(5)内部还设有指凸电极(11)，所述的指凸电极(11)是由凸电极的金属电极(7)和底电池空穴传输层(6)组成，指凸电极的金属电极(7)为长度与底电池钙钛矿光吸收层(5)长度一致的条状金属电极，在凸电极的金属电极(7)的上表面和左右表面分别采用底电池空穴传输层(6)包裹，指凸电极的金属电极(7)的底面为绝缘层(8)，即底电池空穴传输层(6)和绝缘层(8)将指凸电极的金属电极(7)的四周包封，同时绝缘层(8)的下表面接触底电池电子传输层(9)。2.按照权利要求1所述的一种三端全钙钛矿太阳电池结构，其特征在于，在底电池钙钛矿光吸收层(5)内平行间隔排列多个指凸电极(11)，多个指凸电极(11)下表面的绝缘层(8)也对应独立、间隔；相邻两个指凸电极(11)之间的间隔距离为0.2μm～10μm。3.按照权利要求1所述的一种三端全钙钛矿太阳电池结构，其特征在于，所述顶电池空穴传输层(2)的材质为Spiro
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OMeTAD、PTAA、PEDOT:PS...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑子龙，杨熙其，唐泽国，严辉，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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