一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池及其制备方法与流程

文档序号:11837187阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池,其特征在于:包括具有陷光结构的单晶硅,该单晶硅与钙钛矿光吸收层形成异质结结构,所述钙钛矿吸收层作为迎光面。

2.根据权利要求1所述的一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池,其特征在于:所述陷光结构为采用化学腐蚀去除表面损伤的晶锥结构或多孔结构。

3.根据权利要求2所述的一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池,其特征在于:所述晶锥结构在单晶硅表面呈准序列分布,所述晶锥结构是由激光脉冲辐照形成的圆锥结构或类圆锥结构。

4.根据权利要求2所述的一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池,其特征在于:所述多孔结构随机分布于单晶硅表面,所述多孔结构是由金属催化的化学腐蚀形成的孔状结构。

5.根据权利要求4所述的一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池,其特征在于:所述金属催化所用的化学腐蚀液为四氯金酸催化的氢氟酸与双氧水的去离子水溶液,四氯金酸:双氧水:水的体积比为1:5:2。

6.根据权利要求1所述的一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池,其特征在于:该钙钛矿太阳电池的具体结构为:单晶硅衬底表面依次为:空穴传输层(2)、钙钛矿光吸收层(3)、电子传输层(4)与透明导电电极(5),单晶硅衬底背面为金属电极(6)。

7.根据权利要求6所述的一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池,其特征在于:所述空穴传输层(2)为无机金属氧化物氧化镍、氧化钼、氧化铬或氧化钌薄膜;所述钙钛矿光吸收层(3)为甲基氨基铅碘化合物;所述电子传输层为致密的二氧化钛薄膜或三氧化二铝薄膜或氧化锆薄膜或氧化锌薄膜。

8.一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征在于:在单晶硅衬底表面制备出陷光结构,然后与钙钛矿光吸收层形成异质结结构,将钙钛矿层作为迎光面。

9.根据权利要求8所述的一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

(1)采用激光脉冲辐照在单晶硅表面制备晶锥结构或者采用金属催化腐蚀在单晶硅表面制备多孔结构;

(2)采用化学腐蚀去除单晶硅的表面损伤,腐蚀液为氢氟酸与硝酸的去离子水溶液,其中,氢氟酸过量,腐蚀时间30-300s;

(3)在单晶硅表面采用磁控溅射或原子层沉积制备厚度为10-300nm的空穴传输层,空穴传输层为NiO2、MoO3、Cr2O3或RuO2薄膜;

(4)采用双源共蒸发法制备钙钛矿光吸收层,蒸发源为PbI2或PbCl2或PbBr2或HC(NH2)2I或HC(NH2)2Br与CH3NH3I,质量比为1:1-1:3,反应后形成CH3NH3PbI3光吸收层或CH3NH3PbI3-xClx吸收层或CH3NH3PbI3-xBrx吸收层或CH3NH3SnxPb1-xI3吸收层或HC(NH2)2PbI3吸收层或HC(NH2)2PbBr3吸收层,厚度为100-600nm;

(5)用磁控溅射依次制备电子传输层和透明导电电极,其中,电子传输层的靶材为TiO2或Al2O3或ZrO或ZnO,厚度为10-300nm;透明导电电极的厚度为50-200nm;

(6)在单晶硅衬底背面采用磁控溅射或热蒸发制备金属银或铝电极层,厚度为30-500nm。

10.根据权利要求9所述的一种基于硅基微纳结构的钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述晶锥结构的晶锥高度为0.05-100μm,半高宽为0.05-50μm,制备晶锥后的单晶硅在380nm-1100nm波段内的表面反射率降不高于6%;所述多孔结构的多孔硅深度为20-1000nm,孔径为50-800nm,制备多孔结构后的单晶硅在380nm-1100nm波段内的表面反射率降不高于5%。

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