【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏发电，尤其涉及一种可减小接触电阻的溅射缓冲层及其钙钛矿/硅叠层太阳能电池。
技术介绍
1、钙钛矿/硅叠层太阳能电池是一种新型的太阳能电池，由钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cell，psc)和硅太阳能电池(silicon solar cell，si-sc)组成。这种太阳能电池利用两种不同材料之间的互补性质，结合优点，达到了更高的光电转换效率。钙钛矿太阳能电池和硅太阳能电池通过透明导电材料组成一个叠层结构。在这个结构中，钙钛矿太阳能电池吸收较短波长的光线，而硅太阳能电池则吸收较长波长的光线。通过这样的结构，可以最大化单个太阳能电池吸收的光谱范围，从而提高了整个太阳能电池的光电转换效率。钙钛矿/硅叠层太阳能电池可以通过调整两个层之间的光学性质来优化性能，如共埋层结构、分叠模式、互接电池等。这种太阳能电池具有很高的应用潜力，已成为当前太阳能电池研究的焦点之一。
2、在制备钙钛矿/硅叠层太阳能电池的过程中，顶部钙钛矿电池中顶部透明电极的制备需要使用磁控溅射等粒子能量较高的薄膜沉积方法，会破坏顶部钙钛矿电池。因此，需要制备一层溅射缓冲层对顶部的钙钛矿电池进行保护。但是通常的溅射缓冲层材料为纯氧化锡或者纯氧化铟，这两种薄膜的能带结构与溅射的izo电极并不匹配，且接触电阻较大，从而影响叠层电池的填充因子和光电转换效率。
3、因此非常有必要开发一种可减小接触电阻的溅射缓冲层及其钙钛矿/硅叠层太阳能电池。
技术实现思路
1、本专利技术的目
2、为了实现以上目的，本专利技术的技术方案之一为：一种可减小接触电阻的溅射缓冲层，所述溅射缓冲层材料为锡掺杂的氧化铟，所述溅射缓冲层通过电子束蒸镀将质量比为(80-100):10的氧化铟、氧化锡蒸镀制得厚度15-25nm的ito薄膜所得。
3、为了实现以上目的，本专利技术的技术方案之二为：一种包含上述溅射缓冲层的钙钛矿/硅叠层太阳能电池。
4、在本专利技术一优选实施方式中，所述钙钛矿/硅叠层太阳能电池包括底电池以及底电池上的顶电池，所述顶电池由内至外依次包括空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层、溅射缓冲层、透明电极层、金属电极层。
5、空穴传输层朝向底电池一侧。
6、在本专利技术一优选实施方式中，所述底电池为硅电池。
7、在本专利技术一优选实施方式中，所述钙钛矿/硅叠层太阳能电池还包括中间互连层，所述中间互连层位于所述底电池与所述顶电池之间。
8、进一步优选的，所述中间互连层为ito薄膜，厚度为15-25nm，中间互连层为透明导电层。
9、在本专利技术一优选实施方式中，所述空穴传输层为自组装单分子层(sam)堆叠氧化镍(niox)的结构，氧化镍厚度8-12nm，sam层厚度4-6nm，sam层选用me-4pacz。
10、在本专利技术一优选实施方式中，所述钙钛矿活性层为cs0.22fa0.78 pb(i0.85br0.15)3厚度为450-550nm。
11、在本专利技术一优选实施方式中，所述电子传输层为c60薄膜，厚度为15-25nm。
12、在本专利技术一优选实施方式中，所述透明电极层为氧化铟锌(izo)薄膜，厚度为60-80nm，izo薄膜作为透明电极，所述金属电极层为银薄膜，厚度为80-100nm。
13、为了实现以上目的，本专利技术的技术方案之三为：一种包含上述溅射缓冲层的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
14、(1)制备底电池和中间互连层：在双面抛光的c-si片的其中一面采用pvd镀si3n4薄膜作为n面，未镀si3n4薄膜的一面作为p面；si3n4薄膜作用为保护n面不产生绒面，经清洗制绒处理后si3n4薄膜被去除，之后采用pecvd工艺在n面和p面分别沉积本征非晶硅薄膜，再在硅片的n面沉积n型非晶硅薄膜，在硅片的p面沉积p型非晶硅薄膜；然后采用pvd分别在沉积n型非晶硅薄膜的n面和沉积p型非晶硅薄膜的p面沉积ito薄膜，最后在p面沉积的ito薄膜上蒸镀银薄膜，n面沉积的ito薄膜作为中间互连层，p面沉积的ito薄膜与蒸镀的银薄膜共同作为底部电极，完成底电池和中间互连层的制备；
15、(2)制备空穴传输层：在步骤(1)制得底电池的n面静态旋涂氧化镍纳米分散液，退火处理后冷却至室温静态旋涂sam，在氮气中退火处理后完成空穴传输层的制备；
16、(3)制备钙钛矿活性层：采用一步反溶剂旋涂法在氮气氛围下将钙钛矿溶液均匀滴在步骤(2)制得的空穴传输层上，先采用低旋涂转速进行薄膜覆盖，随后在高旋涂转速下滴加苯甲醚萃取成膜，旋涂结束后立即退火得到均匀平整的钙钛矿薄膜；采用钝化剂在氮气环境下，在钙钛矿薄膜上进行动态旋涂，旋涂结束后退火完成薄膜钝化，得到钙钛矿活性层；
17、(4)制备电子传输层：在步骤(3)制得的钙钛矿活性层上真空热蒸镀c60薄膜，即为电子传输层；
18、(5)制备溅射缓冲层、透明电极层和金属电极层：将氧化铟与氧化锡颗粒按质量比为(80-100):10混合后作为电子束蒸镀的材料，在真空条件下蒸镀制得溅射缓冲层；再采用射频磁控溅射沉积izo形成透明电极层；最后通过热蒸镀在器件边缘沉积银薄膜作为金属电极层，也即顶部电极。
19、在本专利技术一优选实施方式中，所述步骤(1)中本征非晶硅薄膜厚度为190-210μm，p型非晶硅薄膜厚度为3-5nm，n型非晶硅薄膜厚度为8-12nm；n面ito薄膜厚度为15-25nm，p面ito薄膜厚度为90-110nm，p面金属银薄膜厚度为80-100nm。
20、在本专利技术一优选实施方式中，所述步骤(1)中ito中in2o3与sno2的质量比为(80-100):10。
21、在本专利技术一优选实施方式中，所述步骤(2)中旋涂氧化镍纳米分散液的转速为3500-4500rpm，旋涂时间为15-25s，旋涂自组装单分子层(sam)的转速为4500-5500rpm，旋涂时间为25-35s，退火温度为90-110℃，退火时间为5-15min。
22、在本专利技术一优选实施方式中，所述步骤(2)中氧化镍纳米分散液的浓度为8-12mg/ml，溶剂为超纯水，sam层选用me-4pacz。
23、在本专利技术一优选实施方式中，所述步骤(3)中钙钛矿溶液浓度为1.5-1.9m。
24、在本专利技术一优选实施方式中，所述步骤(3)中低旋涂转速为900-1100rpm，旋涂时间为10-20s；高旋涂转速为4500-5500rpm，高旋涂转速维持10-20s滴加苯甲醚，滴加苯甲醚的量决定钙钛矿的成膜质量，退火温度为90-110℃，退火时间为10-20min。
25、在本专利技术一优选实施方式中，所述步骤(3)中钝化剂采用pdai，旋涂转速为3500-4500rpm，时间为25-35s，退火温度为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可减小接触电阻的溅射缓冲层，其特征在于，所述溅射缓冲层材料为锡掺杂的氧化铟，所述溅射缓冲层是通过将质量比为(80-100):10的氧化铟、氧化锡经电子束蒸镀制得厚度15-25nm的ITO薄膜所得。
2.一种包含权利要求1所述溅射缓冲层的钙钛矿/硅叠层太阳能电池，其特征在于，包括底电池以及底电池上的顶电池，所述顶电池由内至外依次包括空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层、溅射缓冲层、透明电极层、金属电极层。
3.如权利要求2所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿/硅叠层太阳能电池还包括中间互连层，所述中间互连层位于所述底电池与所述顶电池之间，所述中间互连层为ITO薄膜，厚度为15-25nm，中间互连层为透明导电层。
4.如权利要求2所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层为SAM堆叠NiOx的结构，SAM选用Me-4PACz，SAM层厚度为4-6nm，NiOx层厚度为8-12nm；所述钙钛矿活性层为Cs0.22FA0.78 Pb(I0.85Br0.15)3，厚度为450-550nm，所述电子传输层为C60薄
5.一种如权利要求1-4任一项所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中C-Si片的厚度为190-210μm，P面本征非晶硅薄膜厚度为8-12nm，P型非晶硅薄膜厚度为3-5nm，N面本征非晶硅薄膜厚度为8-12nm，N型非晶硅薄膜厚度为8-12nm；
7.如权利要求5所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中ITO中In2O3与SnO2的质量比为(80-100):10。
8.如权利要求6所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中旋涂氧化镍纳米分散液的转速为3500-4500rpm，旋涂时间为15-25s，旋涂自SAM的转速为4500-5500rpm，旋涂时间为25-35s，退火温度为90-110℃，退火时间为5-15min；
9.如权利要求6所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中钙钛矿溶液浓度为1.5-1.9M，中低旋涂转速为900-1100rpm，旋涂时间为10-20s；
10.如权利要求7所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中真空度为4×10–4-6×10–4Pa，热蒸镀沉积速率为C60薄膜厚度为15-25nm；所述步骤(5)中电子束蒸镀的真空度为4×10–4-6×10–4Pa，溅射缓冲层厚度为15-25nm；透明电极层厚度为70-80nm；射频磁控溅射的射频功率为15-25W，沉积速率为腔压维持在0.18-0.22Pa；金属电极层厚度为80-100nm。
...【技术特征摘要】
1.一种可减小接触电阻的溅射缓冲层，其特征在于，所述溅射缓冲层材料为锡掺杂的氧化铟，所述溅射缓冲层是通过将质量比为(80-100):10的氧化铟、氧化锡经电子束蒸镀制得厚度15-25nm的ito薄膜所得。
2.一种包含权利要求1所述溅射缓冲层的钙钛矿/硅叠层太阳能电池，其特征在于，包括底电池以及底电池上的顶电池，所述顶电池由内至外依次包括空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层、溅射缓冲层、透明电极层、金属电极层。
3.如权利要求2所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿/硅叠层太阳能电池还包括中间互连层，所述中间互连层位于所述底电池与所述顶电池之间，所述中间互连层为ito薄膜，厚度为15-25nm，中间互连层为透明导电层。
4.如权利要求2所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层为sam堆叠niox的结构，sam选用me-4pacz，sam层厚度为4-6nm，niox层厚度为8-12nm；所述钙钛矿活性层为cs0.22fa0.78 pb(i0.85br0.15)3，厚度为450-550nm，所述电子传输层为c60薄膜，厚度为15-25nm；所述透明电极层为izo薄膜，厚度为60-80nm；所述金属电极层为银薄膜，厚度为80-100nm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏展画，谢立强，靳永斌，酆辉平，方正，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：
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