一种钙钛矿太阳电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及太阳电池领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳电池及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳电池及其制备方法、光伏组件


[0001]本申请涉及太阳电池领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳电池及其制备方法
、
光伏组件
。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳电池是一种将太阳能转换为电能的器件，其中的空穴传输层起到提取和传输钙钛矿层产生的光生空穴的作用，对于钙钛矿太阳电池的功能实现具有重要影响
。
[0003]氧化镍是一种
P
型半导体，具有传输空穴的作用，同时其具有较高的光透过率和较为低廉的价格
。
由于以上优点，钙钛矿太阳电池中的空穴传输层通常采用氧化镍制成
。
但本征氧化镍的空穴迁移率相对偏低，目前已较难进一步提高，且空穴传输层制备过程中通常采用的磁控溅射手段易损伤该层底部的其他功能层，影响电池的开路电压和填充因子等性能指标，导致电池的光电转换效率较低
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本申请公开了一种钙钛矿太阳电池及其制备方法
、
光伏组件，以解决目前本征氧化镍的空穴迁移速率相对偏低且磁控溅射空穴传输层的过程中易损伤其他功能层导致电池性能较差的问题
。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种钙钛矿太阳电池，所述钙钛矿太阳电池包括基底以及依次设置在所述基底上的复合空穴传输层
、
钙钛矿层和电子传输层，其中，所述复合空穴传输层包括依次设置在所述基底上的保护层和通过磁控溅射工艺形成的空穴传输层，且所述保护层与所述空穴传输层之间具有过渡区域，所述钙钛矿层位于所述空穴传输层上，所述空穴传输层包括第一材料，所述保护层包括第二材料，所述过渡区域包括所述第一材料和所述第二材料，所述第一材料为氧化镍，所述第二材料为金属氧化物，且所述第二材料不同于所述第一材料
。
[0006]进一步地，所述第二材料包括铜
、
钴
、
锰
、
镧
、
钇
、
镁
、
锂
、
锌
、
铟或者锡的金属氧化物中的一种或多种
。
[0007]优选地，所述第二材料为氧化亚铜
。
[0008]进一步地，所述保护层的厚度为
1nm
～
3nm
；和
/
或，
[0009]所述空穴传输层的厚度为
10nm
～
20nm
；和
/
或，
[0010]所述钙钛矿层的厚度为
400nm
～
600nm
；和
/
或，
[0011]所述电子传输层的厚度为
15nm
～
25nm
；和
/
或，
[0012]所述电子传输层包括氧化钛
、
氧化锡
、
氧化锌
、
富勒烯
、
石墨烯或富勒烯衍生物中的一种或多种
。
[0013]进一步地，所述基底朝向所述复合空穴传输层的一侧表面具有绒面结构，所述空穴传输层的表面与所述基底的绒面结构形状一致
。
[0014]进一步地，所述基底包括晶硅底电池和设于所述晶硅底电池上的载流子复合层，
所述复合空穴传输层设于所述载流子复合层远离所述晶硅底电池的一面；或者，所述基底包括透明导电基底，所述复合空穴传输层设于所述透明导电基底上
。
[0015]进一步地，所述基底包括所述载流子复合层时，所述载流子复合层包括氧化铟锡
、
氧化铟钨
、
掺氟氧化锡
、
氧化铟锌或掺铝氧化锌中的一种或多种，所述载流子复合层的厚度为
5nm
～
15nm
；
[0016]所述基底包括所述透明导电基底时，所述透明导电基底包括氧化铟锡
、
氧化铟钨
、
掺氟氧化锡
、
氧化铟锌或掺铝氧化锌中的一种或多种，所述透明导电基底的厚度为
90nm
～
110nm。
[0017]第二个方面，本申请实施例提供一种如第一个方面所述的钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
[0018]提供所述基底；
[0019]形成所述保护层：在所述基底上通过非磁控溅射的工艺形成所述保护层；
[0020]形成所述过渡区域和所述空穴传输层：在所述保护层背离所述基底的一侧通过磁控溅射工艺形成包括所述第二材料的所述空穴传输层，且使所述保护层和所述空穴传输层之间形成所述过渡区域；
[0021]形成所述钙钛矿层：在所述空穴传输层背离所述过渡区域的表面制备所述钙钛矿层；
[0022]形成所述电子传输层：在所述钙钛矿层背离所述复合空穴传输层的表面制备所述电子传输层
。
[0023]进一步地，所述形成所述保护层的步骤中，所述非磁控溅射的工艺为溶液法
、
蒸镀法
、RPD、ALD、CVD
中的一种或多种
。
[0024]进一步地，所述形成所述过渡区域和所述空穴传输层的步骤中，所述磁控溅射工艺的沉积速率为
0.3nm/s
～
0.5nm/s。
[0025]第三个方面，本申请提供一种光伏组件，所述光伏组件包括如第一个方面所述的钙钛矿太阳电池，或者，所述光伏组件包括如第二个方面所述的制备方法制备的钙钛矿太阳电池
。
[0026]与现有技术相比，本申请至少具有如下有益效果：
[0027]本申请实施例通过设置包括保护层
、
空穴传输层以及形成于这两层之间的过渡区域的复合空穴传输层，提高了钙钛矿太阳电池的空穴迁移率，进而实现太阳电池电学性能的提升，同时，通过保护层的设置减小了磁控溅射空穴传输层时对底部基层造成损伤的机率，提高了生产良率，降低了生产成本
。
[0028]其中，由于钙钛矿太阳电池的基底上设有一层保护层，故通过磁控溅射工艺形成空穴传输层时，磁控溅射工艺并不会直接损伤到基底
、
而是溅射到保护层上，也即通过保护层可减少基底因磁控溅射工艺受到的损伤，避免电池的填充因子降低
。
与此同时，也正由于磁控溅射发生在保护层上，故磁控溅射的能量能够将一部分氧化镍材料溅射到保护层中，从而在形成空穴传输层的同时，在保护层与空穴传输层之间形成一定的过渡区域
。
本申请实施例中的保护层采用金属氧化物作为第二材料，空穴传输层采用氧化镍作为第一材料，故过渡区域中既包括氧化镍
、
同时也掺有金属氧化物
。
一方面，这种金属氧化物对氧化镍的掺杂，能够提高载流子的浓度和迁移速率；另一方面，过渡区域的存在，也使得保护层与空
穴传输层之间的价带能级差距减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳电池包括基底以及依次设置在所述基底上的复合空穴传输层
、
钙钛矿层和电子传输层，其中，所述复合空穴传输层包括依次设置在所述基底上的保护层和通过磁控溅射工艺形成的空穴传输层，且所述保护层与所述空穴传输层之间具有过渡区域，所述钙钛矿层位于所述空穴传输层上，所述空穴传输层包括第一材料，所述保护层包括第二材料，所述过渡区域包括所述第一材料和所述第二材料，所述第一材料为氧化镍，所述第二材料为金属氧化物，且所述第二材料不同于所述第一材料
。2.
根据权利要求1所述的钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述第二材料包括铜
、
钴
、
锰
、
镧
、
钇
、
镁
、
锂
、
锌
、
铟或者锡的金属氧化物中的一种或多种
。3.
根据权利要求2所述的钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述第二材料为氧化亚铜
。4.
根据权利要求1所述的钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述保护层的厚度为
1nm
～
3nm
；和
/
或，所述空穴传输层的厚度为
10nm
～
20nm
；和
/
或，所述钙钛矿层的厚度为
400nm
～
600nm
；和
/
或，所述电子传输层的厚度为
15nm
～
25nm
；和
/
或，所述电子传输层包括氧化钛
、
氧化锡
、
氧化锌
、
富勒烯
、
石墨烯或富勒烯衍生物中的一种或多种
。5.
根据权利要求1所述的钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述基底朝向所述复合空穴传输层的一侧表面具有绒面结构，所述空穴传输层的表面与所述基底的绒面结构形状一致
。6.
根据权利要求1所述的钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述基底包括晶硅底电...

【专利技术属性】
技术研发人员：项文翔，张一峰，
申请(专利权)人：通威太阳能成都有限公司，
类型：发明
国别省市：