一种钙钛矿叠层太阳电池及其制备方法与流程

文档序号:11136769阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种钙钛矿叠层太阳电池,其特征在于,其结构自上而下包括:含有钙钛矿多重光吸收层(3)的钙钛矿电池以及全背接触式电池;

所述钙钛矿电池自下而上包括:导电玻璃(5)、电子传输层(4)、钙钛矿多重光吸收层(3)、空穴传输层(2)和顶部导电层(1);

所述全背接触式电池自上而下包括:减反钝化层(6)、磷扩散前场(7)、硅基地(8)、背表面钝化层(10);以及底部设置的p+扩散区域(9)、n++重掺杂区域(12)、p+扩散区域电极(11)和n++重掺杂区域电极(13)。

2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿叠层太阳电池,其特征在于,所述钙钛矿多重光吸收层为多层结构,其结构包含一层或多个钙钛矿单层结构;每一钙钛矿单层有固定的吸收带宽,从最上单层至最下单层,吸收带隙宽度逐层减小;组成每层的分子成分是同种的钙钛矿分子或不同种类的钙钛矿分子;所选择钙钛矿分子的吸收带宽,在0.8-4.8eV;每个钙钛矿单层的厚度在5-800nm,整个钙钛矿复合薄膜的厚度为0.01-100μm。

3.根据权利要求1所述的一种钙钛矿叠层太阳电池,其特征在于,电子传输层的材料的成分为TiO2,厚度为200-800nm。

4.一种钙钛矿太阳电池制备方法,包括以下步骤:

1)清洗硅片、表面去损伤;

2)在n型硅片前表面刻蚀制绒;

3)进行前表面磷扩散,并进行腐蚀去除磷硅玻璃;扩散温度820-900℃,扩散后的方阻控制在100Ω/□-150Ω/□,扩散深度为0.8μm-1.2μm;

4)在前表面沉积SiN保护层;沉积设备可利用PECVD或ALD在前表面沉积具有减反射特性的钝化层,SiN保护层的厚度为100-300nm;

5)背面进行定域发射极制备:通过丝网印刷或掩膜蒸发的方法将硼或铝扩散在预定区域内,形成pn结;

6)利用化学腐蚀,去除前表面SiN,并清洗;

7)栅指电极的浓磷扩散:利用烘干炉对硅片进行烘干,之后利用退火炉或RTP快速烧结设备中在N2气氛下对硅片进行880℃高温处理,处理时间为30-40min,处理后磷墨印刷区域的方阻为45±5Ω/□;

8)利用PECVD或ALD在前后表面分别沉积SiO2/SiN,和Al2O3/SiN钝化层;

9)在设计好的p+扩散区域和n+扩散区域印刷背电极,使两种电极在整个电池的背表面其形成叉指式分布;

10)在退火炉或RTP快速烧结设备中退火处理,退火温度650-950℃,将电极进行合金,得到硅基全背接触式底电池;

11)清洗导电玻璃基片,并进行表面处理;所述的清洗剂包括丙酮、酒精或去离子水;

12)制备电子传输层:将TiO2浆料涂覆在处理后的导电玻璃上,80-180℃烘烤3-12min后;在400-550℃退火处理1-2.5h;

13)制备钙钛矿多重光吸收层:制备钙钛矿光吸收复合层,根据事先经过理论优化的钙钛矿光吸收复合层的结构、带宽、厚度等参数,在电子传输层之上,沉积第一层钙钛矿单层并烘干,再逐层沉积并烘干位于该第一层之上各钙钛矿单层制成钙钛矿复合光吸收复合层;最后对整个钙钛矿多重光吸收层在60-180℃进行退火处理1-30min;所述的沉积方法为旋涂法、气相沉积法、喷涂法、浸润法、蒸发法;

14)制备空穴传输层:将0.01-2mol/L的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-MeOTAD)的溶液沉积到钙钛矿多重光吸收层之上,得到p型空穴传输层;

在空穴传输层顶部覆盖顶部导电层,得到钙钛矿太阳电池;所述的顶部导电层为导电玻璃或含金属电极的透光膜。

5.根据权利要求4所述的一种钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤13)钙钛矿多重光吸收层通过旋涂法、气相沉积法、喷涂法、浸润法、蒸发法等技术实现,先沉积制备最下一层钙钛矿层,再依次逐层沉积上面几层钙钛矿单层,直至最上一层;所选择钙钛矿分子的吸收带宽,在0.8-4.8eV。每个钙钛矿单层的厚度在5-800nm,整个钙钛矿复合薄膜的厚度约0.01-100μm。

6.根据权利要求4所述的一种钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤1)中所述的硅片为电阻率为1-30Ω·cm的硅片,厚度为80-300μm。

7.根据权利要求4所述的一种钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤9)中的背电极制备,通过激光打孔方式或通过掩膜等方式划定电极的位置,然后再进行金属电极的印刷或蒸镀。

8.根据权利要求4所述的一种钙钛矿太阳电池制备方法,其特征在于,步骤11)与步骤15)中所述导电玻璃是但不限于FTO,ITO、AZO导电材料。

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