SPPs薄膜异质结和钙钛矿叠层的太阳电池及其制备方法与流程

文档序号:12370644阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种SPPs薄膜异质结和钙钛矿叠层的太阳电池,其特征在于:所述太阳电池从下到上依次为:铝电极;SPPs薄膜异质结太阳电池;ITO连接层;三角形光栅钙钛矿电池和金属栅线电极。

2.根据权利要求1所述的一种SPPs薄膜异质结和钙钛矿叠层的太阳电池,其特征在于:所述SPPs薄膜异质结太阳电池,自下而上依次为:三角形银纳米光栅、共形Si3N4隔离层、共形N+型非晶硅层、共形本征非晶硅层、N型单晶硅层、本征非晶硅层和P+型非晶硅层。

3.根据权利要求1所述的一种SPPs薄膜异质结和钙钛矿叠层的太阳电池,其特征在于:所述三角形光栅钙钛矿电池,自下而上依次为:ZnO电子传输层、具有三角形光栅结构的CH3NH3PbI3钙钛矿层、共形结构Spiro-OMeTAD空穴传输层、共形结构MoO3界面修饰层、共形结构ITO透明电极。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的SPPs薄膜异质结及三角形光栅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法,其特征在于:所述太阳电池的制备步骤如下:

步骤1:制备SPPs薄膜异质结电池:

A:在超薄单晶硅片的正面采用超短脉冲激光微加工法制备三角形槽,利用飞秒激光微加工系统对三角形槽进行线结构加工;采用射频等离子体增强化学气相沉积法在H2稀释的SiH4气体中沉积一层本征非晶硅层;然后在B2H6、H2和SiH4混合气体中沉积一层重掺杂P+型非晶硅层;

B:在单晶硅片的背面采用超短脉冲激光微加工法制备三角形槽,利用飞秒激光微加工系统对三角形槽进行线结构加工;采用射频等离子体增强化学气相沉积法沉积一层共形本征非晶硅层;然后在PH3和H2稀释的SiH4混合气体中沉积一层重掺杂共形N+型非晶硅层;

C:在共形N+型非晶硅层表面采用上述射频等离子体增强化学气相沉积法制备共形Si3N4隔离层;在共形Si3N4隔离层上采用丝网印刷法制备三角形银纳米光栅;最后,采用丝网印刷法在SPPs薄膜异质结电池背面制备铝电极;

步骤2:采用磁控溅射镀膜系统在SPPs薄膜异质结电池正面制备ITO连接层;

步骤3:制备三角形光栅钙钛矿电池,在步骤(2)制备的ITO连接层上采用磁控溅射法制备共形ZnO电子传输层;采用两步浸泡法在所述ZnO电子传输层上制备CH3NH3PbI3钙钛矿层;采用旋涂法在所述CH3NH3PbI3钙钛矿层上制备共形结构Spiro-OMeTAD空穴传输层;采用热蒸发法在所述空穴传输层上制备共形结构MoO3界面修饰层;最后,采用磁控溅射镀膜系统制备共形结构ITO透明电极;

步骤4:采用丝网印刷法制备金属栅线电极。

5.根据权利要求4所述的一种SPPs薄膜异质结和钙钛矿叠层太阳电池的制备方法,其特征在于:在步骤(1)的A中,利用飞秒激光微加工系统对三角形槽进行线结构加工时,飞秒激光能量为0.1-0.2mW,平台移动速度为0.01-0.05mm/s,制得的三角形槽的周期为220-280nm,底部直径为220-280nm,高度为500-1000nm;制备的本征非晶硅层的厚度为2-8nm;制备的P+型非晶硅层的厚度为5-15nm,掺杂浓度为1×1018-1×1020cm-3

6.根据权利要求4所述的一种SPPs薄膜异质结和钙钛矿叠层太阳电池的制备方法,其特征在于:在步骤(1)的B中,利用飞秒激光微加工系统对三角形槽进行线结构加工时,飞秒激光能量为0.1-0.2mW,平台移动速度为0.01-0.03mm/s,制备的三角形槽的周期为600-900nm,底部宽度为600-900nm,深度为150-250nm;制得的共形本征非晶硅层的厚度为2-8nm;制得的共形N+型非晶硅层的厚度为5-15nm,掺杂浓度为1×1018-1×1020cm-3

7.根据权利要求4所述的一种SPPs薄膜异质结和钙钛矿叠层太阳电池的制备方法,其特征在于:在步骤(1)的C中,制得的共形Si3N4隔离层的厚度为5-20nm;制得的三角形银纳米光栅,周期为600-900nm,底部宽度为600-900nm,高度为150-250nm;制得的铝电极的厚度为100-150nm。

8.根据权利要求4所述的一种SPPs薄膜异质结和钙钛矿叠层太阳电池的制备方法,其特征在于:在步骤(2)中,制得的ITO连接层的厚度为15-25nm。

9.根据权利要求4所述的一种SPPs薄膜异质和钙钛矿叠层太阳电池的制备方法,其特征在于:在步骤(3)制备CH3NH3PbI3钙钛矿层的方法两步浸泡法具体为:在手套箱内旋涂PbI2层,将旋涂后的样品浸泡在甲基碘化铵的异丙醇溶液(MAI)中3~5min,浸泡后用异丙醇溶剂将样品进行冲洗(MAI溶液浓度:40mg/mL),然后将制备好的样品放置在加热板上70~90℃烘干10~15min,然后将温度调至150℃,继续烘干15~20min。

10.根据权利要求4所述的一种SPPs薄膜异质结和钙钛矿叠层太阳电池的制备方法,其特征在于:在步骤(3)中,制得的共形ZnO电子传输层的厚度为30-60nm;制得的CH3NH3PbI3钙钛矿层的厚度为500-1200nm;制得的共形结构Spiro-OMeTAD空穴传输层的厚度为150-200nm;制得的共形结构MoO3界面修饰层的厚度为10-15nm;制得的共形结构ITO透明电极的厚度为80-120nm;在步骤(4)中,制得的金属栅线电极的厚度为150-200nm。

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