一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池技术领域，公开了一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，通过在晶硅电池上蒸镀碘化铅，并结合原子层沉积技术和适度水气处理的方式，精密控制水的量和接触时间，实现对碘化铅形貌的严格把控，使其完全转化为钙钛矿形态，从而提高钙改善了钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的光电转换效率和长期稳定性，提高了电池的性能表现

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法
。

技术介绍

[0002]钙钛矿晶硅叠层太阳能电池因其高效率和低成本而备受关注，然而，蒸镀碘化铅过程中，由于蒸镀工艺的原因，导致制备的碘化铅薄膜膜面均匀致密，碘化铅形貌不理想，无法完全转化为稳定的钙钛矿晶体结构，从而降低了太阳能电池的效率和稳定性，因此，如何得到均匀疏松的碘化铅薄膜是亟待解决的问题
。
[0003]目前调控碘化铅形貌的方法有多种，其中水处理法是最简单成本最低的方法，但是目前使用的水处理法是在蒸镀制备好的碘化铅薄膜上再旋涂一层水，这种方法虽然能够得到疏松的碘化铅形貌，有利于后续有机盐的渗入，进而得到更好的钙钛矿薄膜，但是该方法的重现率不高，因为疏松碘化铅的形成对水接触这一过程的时间要求很严格，时间窗口在1秒左右，因此难以大规模普及应用
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，通过使用原子层沉积技术，调节碘化铅形貌，使钙钛矿晶硅叠层太阳能电池具有更高的光电转化效率等综合性能
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：依次使用去离子水
、
丙酮和乙醇清洗已制绒的晶硅片；
[0008]步骤二：在室温下，通过射频电源溅射将
NiO
X
沉积到预清洗晶硅片的
n
面，形成
SHJ
晶硅基底；
[0009]步骤三：将
[2
‑
(3,6
‑
二甲氧基
‑
9H
‑
咔唑
‑9‑
基
)
乙基
]膦酸溶于无水乙醇中，在氮气手套箱中搅拌，形成混合液，在氮气的手套箱中，以
2000
‑
4000rpm
的转速将其在
SHJ
晶硅基底表面旋涂
30s
，再经
100
‑
200℃
热处理
10
‑
30min
，形成预处理
SHJ
晶硅基底；
[0010]步骤四：使用蒸镀设备，设置蒸镀速率为在，预处理
SHJ
晶硅基底上蒸镀形成
PbI2薄膜；
[0011]步骤五：使用原子层沉积技术，对
PbI2薄膜进行处理；
[0012]步骤六：向异丙醇中加入甲脒氢碘酸盐
、
甲胺氢溴酸盐和甲胺盐酸盐，搅拌混合，形成均匀溶液，在湿度为5％的空气中，以
2000
‑
30000rpm
的转速，将其旋涂在原子层沉积技术处理后的
PbI2薄膜层表面
30s
，并置于湿度为
35
‑
50
％
、
温度为
100
‑
200℃
的条件下退火
25
‑
35min
，形成钙钛矿层；
[0013]步骤七：在钙钛矿层上依次蒸发形成厚度为1‑
3nm
的氟化锂层和厚度为
20
‑
30nm
的富勒烯层，再通过原子层沉积技术，在富勒烯层表面沉积氧化锡层；
[0014]步骤八：在室温下，通过直流溅射，在氧化锡层表面沉积厚度为
80
‑
100nm
的氧化铟锌层，并在氧化铟锌层周围热蒸发厚度为
80
‑
100nm
的银栅，再蒸发厚度为
80
‑
100nm
的氟化镁抗反射层；
[0015]步骤九：在晶硅片的
P
侧蒸发厚度为
100nm
的银栅
。
[0016]进一步地，步骤二中，所述射频电源溅射时，设置腔室压力为
0.3
‑
0.4Pa、
射频功率为
100
‑
200W
，氩气流速为
10
‑
30sccm
，持续
10
‑
15min。
[0017]进一步地，步骤三中，所述混合液的浓度为
0.5
‑
1.5mg/mL。
[0018]进一步地，步骤五中，所述处理的具体过程为：将含
PbI2薄膜的
SHJ
晶硅基底放置于原子层沉积设备的腔室内，控制腔室内的温度低于
70℃
，水脉冲吹扫时间为
20ms
，并进行
10s
的氮气净化，循环
50
个周期，即可
。
[0019]进一步地，步骤六中，所述均匀溶液中，甲脒氢碘酸盐的浓度为
80
‑
90mg/mL、
甲胺氢溴酸盐的浓度为
10
‑
15mg/mL、
甲胺盐酸盐的浓度为5‑
10mg/mL。
[0020]进一步地，所述沉积氧化锡层的具体过程为：将四
(
二甲氨基
)
锡放置于原子层沉积设备的腔室内，保持腔室内温度在
100℃
以下，脉冲长度为
100ms
，然后，用氮气吹扫
20s
，接着注入
20ms
的水脉冲，再使用氮气净化
25s
，循环
160
个周期，在循环过程中，采用氮气作为载气，设置氮气流速为
20sccm。
[0021]在上述技术方案中，通过在晶硅电池上蒸镀碘化铅层，确保均匀覆盖并形成连续致密的薄膜，再利用原子层沉积技术，利用水脉冲注入湿碘化铅膜，反应后进行氮气吹扫，如此循环一段时间，将获得结构疏松的碘化铅薄膜
。
其原因是水中的氢
(H)
原子作为盖层剂可以优先吸附在碘化铅晶体的
(101)
面上，并与
I
原子进行化学键合，从而降低该面的表面能，这导致
(001)
面比
(101)
高于
(101)
面的晶体表面能，表面能较高的面具有较快的生长速率，这将导致该面在生长过程中逐渐消失，使该面在最终晶体中的比例降低，随着部分晶面的消失，原先致密的碘化铅薄膜变成了疏松的碘化铅薄膜，该种独特的形貌有助于有机阳离子溶液进入碘化铅，促进其与碘化铅的反应，从而减少了钙钛矿膜中碘化铅的残留量
。
与传统的两步法相比，原子层沉积水脉冲注入法可以获得高质量的钙钛矿薄膜，具有增大晶粒尺寸<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：依次使用去离子水
、
丙酮和乙醇清洗已制绒的晶硅片；步骤二：在室温下，通过射频电源溅射将
NiO
X
沉积到预清洗晶硅片的
n
面，形成
SHJ
晶硅基底；步骤三：将
[2
‑
(3,6
‑
二甲氧基
‑
9H
‑
咔唑
‑9‑
基
)
乙基
]
膦酸溶于无水乙醇中，在氮气手套箱中搅拌，形成混合液，在氮气的手套箱中，以
2000
‑
4000rpm
的转速将其在
SHJ
晶硅基底表面旋涂
25
‑
35s
，再经
100
‑
200℃
热处理
10
‑
30min
，形成预处理
SHJ
晶硅基底；步骤四：使用蒸镀设备，设置蒸镀速率为在预处理
SHJ
晶硅基底上蒸镀形成
PbI2薄膜；步骤五：使用原子层沉积技术，对
PbI2薄膜进行处理；步骤六：向异丙醇中加入甲脒氢碘酸盐
、
甲胺氢溴酸盐和甲胺盐酸盐，搅拌混合，形成均匀溶液，在湿度为5％的空气中，以
2000
‑
3000rpm
的转速，将其旋涂在处理后的
PbI2薄膜层表面
30s
，并置于湿度为
35
‑
50
％
、
温度为
100
‑
200℃
的条件下退火
25
‑
35min
，形成钙钛矿层；步骤七：在钙钛矿层上依次蒸发形成厚度为1‑
3nm
的氟化锂层和厚度为
20
‑
30nm
的富勒烯层，再通过原子层沉积技术，在富勒烯层表面沉积氧化锡层；步骤八：在室温下，通过直流溅射，在氧化锡层表面沉积厚度为
80
‑
100nm
的氧化铟锌层，并在氧化铟锌层周围热蒸发厚度为
80
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯山月，黄跃龙，
申请(专利权)人：湖州市鹑火光电有限公司，
类型：发明
国别省市：