【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及太阳能电池，具体涉及一种钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法及叠层电池。
技术介绍
1、太阳能作为被重视的新型清洁能源之一，具有资源量大、成本低廉的优势。利用光伏电池将太阳能转化为电能，是目前最有效利用太阳能的方式之一。其中，单晶硅、多晶硅等太阳能电池已有比较成熟的产业化技术。而近年来，钙钛矿太阳能电池受到科学界和工业界的广泛关注，该电池具有带隙可调节、激子束缚力小、光电转换效率高等优势。
2、目前晶硅/钙钛矿叠层太阳电池光电转换效率已经高达33.9%。然而这个效率仍与理论值存在差距，有很大的进步空间。此外，稳定性问题也是需要解决的挑战。优化钙钛矿顶电池的结构是提高叠层太阳电池效率和稳定性的重要方向之一。
3、请参阅图3，传统的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的制备工艺中，在钙钛矿薄膜上制备金属氧化物作为电子传输层常常采用原子层沉积的方式制备得到，然而，采用该方法需要引入水汽，水汽会在制备过程中侵蚀已制备的钙钛矿薄膜，破坏钙钛矿晶体结构，影响器件性能。若是采用c60材料作为电子传输层，虽然可以在制备过程中不引入水汽，减少水汽对钙钛矿薄膜的影响，但是c60的厚度常为10~50nm左右，其对于300~800nm的光吸收率较高，导致膜层透过率通常在85%以下，造成器件的吸光方面的损失。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有的原子层沉积方法制备电子传输层过程中会侵蚀钙钛矿薄膜的晶体结构，造成器件性能下降的问题，提出了一种钙钛矿/电子传输层一体化成膜
2、为达成上述目的，本专利技术提供的具体方案如下。
3、一方面，本专利技术提供一种钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，包括步骤：
4、提供一绒面基底，在所述绒面基底上共蒸碘化铅、溴化铯形成碘化铅薄膜，在所述碘化铅薄膜上旋涂铵盐溶液，得到铵盐薄膜，旋涂结束后，进行烘干；将得到的基底样片放入ald腔体，退火并通入水汽以及电子传输层材料，在所述绒面基底的表面得到钙钛矿吸收层以及其上沉积的电子传输层。
5、在一个实施例中，所述碘化铅的蒸镀速率控制在0-10a/s，所述溴化铯的蒸镀速率控制在0-10a/s，控制总蒸发时间在0～10000 s之间，形成的碘化铅薄膜的厚度为200~800nm。
6、优选地，通过控制不同材料的蒸发速率，使得碘化铅与溴化铯的含量比在10:1到2:1之间。
7、所述铵盐溶液的制备是通过将碘化甲脒（fai）、溴化甲脒（fabr）及氯化甲胺（macl）以一定比例溶解在有机溶剂中，fai和fabr的体积比在10：1 到1：10之间； macl相对于fai、fabr两种铵盐添加剂的体积比在0%到50%之间，溶液浓度控制在0.5-2 m之间；所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇、甲醇、二甲基甲酰胺 (dmf)、g-丁内酯 (gbl)、二甲基亚砜(dmso)以及n,n-二甲基乙酰胺 (dma)中的至少一种，溶剂体积比在0-3：10-7之间。
8、在一个实施例中，所述铵盐溶液的旋涂转速为1200~6000rpm，旋涂时间为20~120s，旋涂结束后，进行烘干，烘干温度为50-100℃，烘干时间为5-10 min，得到所述铵盐薄膜，厚度为200~800nm。
9、在一个实施例中，所述ald腔体的腔内温度为100~200℃，通入ald腔体的管道温度为50~150℃之间，ald腔体内的水汽通入由水汽前驱瓶控制，开启参数为每循环100~800msec，同时，将电子传输层材料沉积在所述铵盐薄膜上，沉积真空度为0~1×10-4 pa，沉积总时间0~120min，控制膜厚在5~40nm之间。
10、具体地，所述电子传输层材料为氧化锌、二氧化锡、二氧化钛中的至少一种。
11、在一个实施例中，所述绒面基底的制备包括：
12、提供一绒面硅衬底，在所述绒面硅衬底的一面依次制备基底钝化层、p型基底掺杂层以及第一导电层，在所述绒面硅衬底的另一面依次制备基底表面钝化层、n型基底掺杂层、隧穿层以及空穴传输层，得到所述绒面基底，其中所述钙钛矿吸收层在所述空穴传输层上形成。
13、具体地，所述第一导电层包括在p型掺杂层上依次形成的第一导电透明层及第一金属电极层。
14、在一个实施例中，所述一体化成膜方法还包括在所述电子传输层的表面上依次形成缓冲层、第二导电层以及减反射层。
15、具体地，所述第二导电层包括在所述缓冲层上依次形成的第二导电透明层及第二金属电极层。
16、另一方面，本专利技术还提供一种上述方法制备的叠层电池，包括绒面基底；以及依次设置在所述绒面基底表面上的钙钛矿吸收层、电子传输层、缓冲层、第二导电层以及减反射层。
17、具体地，所述第二导电层包括在所述缓冲层上依次设置的第二导电透明层及第二金属电极层。
18、所述绒面基底包括绒面晶硅层；以及在所述绒面晶硅层一表面上依次设置的隧穿层及空穴传输层，所述钙钛矿吸收层设置在所述空穴传输层上；以及在所述绒面晶硅层的另一表面上设置的第一导电层。
19、具体地，所述第一导电层包括在所述绒面晶硅层的表面上依次设置的第一导电透明层及第一金属电极层。
20、具体地，所述绒面晶硅层包括绒面硅衬底；以及在所述绒面硅衬底一表面上依次设置的基底钝化层、p型基底掺杂层，所述第一导电层设置在所述p型基底掺杂层上；以及在所述绒面硅衬底的另一面上依次制备的基底表面钝化层、n型基底掺杂层，所述隧穿层设置在所述n型基底掺杂层上。
21、本专利技术提供的一种钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，通过将钙钛矿吸收层以及电子传输层同步制备的方式，来解决原子沉积电子传输层过程中水汽对钙钛矿薄膜的侵蚀，并同时利用水汽来帮助钙钛矿结晶过程中的反应物分子的扩散，提高反应的充分，减少薄膜内部缺陷，通过该方法所制备得到的叠层太阳能电池具有更高的开路电压、光电转换效率及更低的衰减率。
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1.一种钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，所述碘化铅的蒸镀速率控制在0-10A/s，所述溴化铯的蒸镀速率控制在0-10A/s，总蒸发时间在0～10000 s之间，形成的碘化铅薄膜的厚度为200~800nm。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，所述铵盐溶液的制备是通过将碘化甲脒（FAI）、溴化甲脒（FABr）及氯化甲胺（MACl）以一定比例溶解在有机溶剂中，FAI和FABr的体积比在10：1 到1：10之间； MACl相对于FAI、FABr两种铵盐添加剂的体积比在0%到50%之间，溶液浓度控制在0.5-2 M之间；所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇、甲醇、二甲基甲酰胺 (DMF)、G-丁内酯 (GBL)、二甲基亚砜 (DMSO)以及N,N-二甲基乙酰胺 (DMA)中的至少一种，溶剂体积比在0-3：10-7之间。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，所述铵盐溶液的旋涂转速为1200~6000r
5.根据权利要求1所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，所述ALD腔体的腔内温度为100~200℃，通入ALD腔体的管道温度为50~150℃之间，ALD腔体内的水汽通入由水汽前驱瓶控制，开启参数为每循环100~800 mSec，同时，将电子传输层材料沉积在所述铵盐薄膜上，沉积真空度为0~1×10-4 Pa，沉积总时间0~120min，控制膜厚在5~40nm之间。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，所述电子传输层材料为氧化锌、二氧化锡、二氧化钛中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，所述绒面基底的制备包括：
8.根据权利要求1~7任一项所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，还包括在所述电子传输层的表面上依次形成缓冲层、第二导电层以及减反射层。
9.一种叠层电池，采用权利要求1~8任一项所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法制备而成，其特征在于，包括绒面基底；以及依次设置在所述绒面基底表面上的钙钛矿吸收层、电子传输层、缓冲层、第二导电层以及减反射层。
10.根据权利要求9所述的叠层电池，其特征在于，所述绒面基底包括绒面晶硅层；以及在所述绒面晶硅层一表面上依次设置的隧穿层及空穴传输层，所述钙钛矿吸收层设置在所述空穴传输层上；以及在所述绒面晶硅层的另一表面上设置的第一导电层。
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，所述碘化铅的蒸镀速率控制在0-10a/s，所述溴化铯的蒸镀速率控制在0-10a/s，总蒸发时间在0～10000 s之间，形成的碘化铅薄膜的厚度为200~800nm。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，所述铵盐溶液的制备是通过将碘化甲脒（fai）、溴化甲脒（fabr）及氯化甲胺（macl）以一定比例溶解在有机溶剂中，fai和fabr的体积比在10：1 到1：10之间； macl相对于fai、fabr两种铵盐添加剂的体积比在0%到50%之间，溶液浓度控制在0.5-2 m之间；所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇、甲醇、二甲基甲酰胺 (dmf)、g-丁内酯 (gbl)、二甲基亚砜 (dmso)以及n,n-二甲基乙酰胺 (dma)中的至少一种，溶剂体积比在0-3：10-7之间。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿/电子传输层一体化成膜方法，其特征在于，所述铵盐溶液的旋涂转速为1200~6000rpm，旋涂时间为20~120s，旋涂结束后，进行烘干，烘干温度为50-100℃，烘干时间为5-10 min，得到所述铵盐薄膜，厚度为200~800nm。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿/电子传输层一体化...
【专利技术属性】
技术研发人员：段磊平，张瑜，易海芒，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：
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