层21。
[0065]碳浆料的沉积与前述乙醇分散液的沉积有所不同。通过刮涂的方法将所述碳浆料 刮涂到载玻片上，在50°C下对其进行干燥以部分去除碳浆料中的乙酸乙酯溶剂，然后得到 自支撑的碳薄膜，即为碳电极23。
[0066] 对于沉积完成后的薄膜，可以在不同温度下进行热处理，热处理温度控制在100°C ~500°C〇
[0067] 在步骤S5中，按序将所述电子选择性接触层22、钙钛矿甲胺铅碘单晶切片30和空 穴选择性接触层21堆叠，并对其进行热压处理形成样品。将经过热处理过的选择性电荷接 触层20和表面修复过的钙钛矿甲胺铅碘单晶切片30按照从上往下以导电玻璃10、电子选择 性接触层22、钙钛矿甲胺铅碘单晶切片30、空穴选择性接触层21以及导电玻璃10的顺序堆 叠平置在热压机下加热平台上，设置热压机上下加热温度为115°C，压强为0.5MPa，热压时 间为30分钟。
[0068] 在步骤S6中，对所述样品进行封装，以获得所述异质结太阳能电池。为了保证该电 池结构以及接触能够稳定存在，对其进行热压的同时，可以使用热熔胶40将电池同步封装。 在热压过程结束后，首先结束加热，一定时间后再撤销压力。
[0069] 下面将结合具体的实施例，详细介绍不同电池结构的单晶异质结电池的组装过程 以及电池性能。本发明采用的电池效率测量采用计算机控制的数字源表(型号为Keithley 2602)进行测试和记录。测量采用四电极法，电压源的正极连接在电池中与空穴选择性接触 层21直接接触的导电玻璃10上，电压源的负极连接在电池中与电子选择性接触层22直接接 触的导电玻璃10上，同此连接方式，电流探测电极的正极连接在电池中与空穴选择性接触 层21直接接触的导电玻璃10上，电流探测电极的负极连接在电池中与电子选择性接触层22 直接接触的导电玻璃I 〇上。光源使用500W氙灯，入射光强为I OOmW/cm2，光照面积为0.1 cm2。 除非另有说明，各实施例中的光电性能测量在室温下进行。
[0070] 实施例1
[0071] 本实施例将介绍本发明在基于不同氧化物纳米薄膜作为选择性电荷接触层20的 钙钛矿甲胺铅碘单晶切片30的异质结太阳能电池的组装和性能效果。
[0072] 将导电玻璃10、选择性电荷接触层20以及钙钛矿甲胺铅碘单晶切片30按照图1所 示顺序堆叠形成三明治结构。为了获得稳定的电池结构，上述各层堆叠的同时，在两个玻璃 载体11之间平置一层热熔胶40薄膜。本发明采用热压方法使得各层进行直接接触，并利用 热熔胶40的热塑和封装效果使得电池结构和接触保持稳定。设置热压机上下加热平台温度 为115°C，压强为0.5MPa，热压时间为30分钟。然后自然降温，待常温后再撤消压力。电子选 择性接触层22和空穴选择性接触层21厚度均为80nm左右，表面多孔，钙钛矿单晶切片厚度 为20微米。
[0073] 本例中所获得的电池性能表见表1，电池效率最高的为在以二氧化锡纳米颗粒作 为电子选择性接触层22和以掺杂铜的氧化镍纳米颗粒作为空穴选择性接触层21的电池，其 效率为5.5%。此外，从表1中可以发现，通过离子掺杂可以提高选择性电荷接触层20的导电 性，从而提高电池的填充因子和光电流大小。
[0076] 实施例2
[0077]本实施例研究了热压过程中是否采用热熔胶40进行封装对电池性能的影响，其电 池性能的影响，其电池性能见表2。可见，如果不采用热熔胶40封装，最终获得的电池电流、 电压以及最终效率都很低，这可能是因为没有封装时，当结束热压过程压力撤销后，电池不 同层之间不能保持良好的机械和电接触。因此，本发明的热压同步封装的电池制备方法对 应保证电池性能非常重要。
[0078] 表 2
[0079]
[0080] 实施例3
[0081 ]本实施例给出了以碳浆料制成的碳电极23作为背电极的电池的性能表征。以碳电 极23作为背电极时，需要配备铝箱50以增加其导电性能。图2是以碳电极23作为背电极的电 池结构示意图。对于图2所示电池的热压制备过程为，将覆盖有二氧化锡薄膜层的导电玻璃 10、钙钛矿甲胺铅碘单晶切片30、碳电极23、铝箱50、导电玻璃10按照从下到上的顺序平置 于热压机台面上，同时在上下导电玻璃10间平铺一层热熔胶40薄膜，在90°C，0.5MPa热压条 件下保持30分钟。热压完成后按序撤销热源与压力。最终获得图2所示的电池。
[0082]图3是以碳电极23和空穴选择性接触层21作为背电极的电池结构示意图。对于图3 所示电池的热压制备过程为，首先在获得碳电极23后，利用喷涂手段，在碳电极23表面喷涂 一层IOOnm厚度左右的掺杂铜的氧化镍纳米颗粒薄膜，并按照上述过程进行热压处理，最终 获得图3所示的电池。
[0083]以碳电极23作为背电极的电池性能见表3。其中，以碳电极23作为背电极，电池效 率为3.2 %，而增加掺杂铜的氧化镍纳米颗粒薄膜之后，电池效率可以提升到4.5 %。通过离 子掺杂可以提高选择性电荷接触层20的导电性，从而提高电池的效率。
[0086]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示 例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接 确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认 定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【主权项】
1. 一种基于钙钛矿甲胺铅碘单晶切片的异质结太阳能电池，包括： 以钙钛矿甲胺铅碘单晶切片作为所述异质结太阳能电池的光吸收层； 两个选择性电荷接触层，分别贴合在所述光吸收层的两面以构成PN结，从而选择性抽 取和收集所述光吸收层产生的光生电荷;和 两个导电玻璃，分别与两个所述选择性电荷接触层直接接触，以作为所述异质结太阳 能电池的正极和负极。2. 根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其中，两个所述导电玻璃中每一导电玻璃 包括玻璃载体以及贴合在所述玻璃载体内侧的氟掺杂二氧化锡透明导电层。3. 根据权利要求1或2所述的异质结太阳能电池，其中，两个所述选择性电荷接触层分 别为电子选择性接触层和空穴选择性接触层。4. 根据权利要求3所述的异质结太阳能电池，其中，所述电子选择性接触层包括二氧化 钛、二氧化钛掺杂化合物、氧化锌、氧化锌掺杂化合物、二氧化锡以及二氧化锡掺杂化合物 中的一种或多种。5. 根据权利要求3或4所述的异质结太阳能电池，其中，所述空穴选择性接触层包括氧 化镍、氧化镍掺杂化合物以及碳材料中的一种或多种。6. -种制备权利要求3-5中任一项所述的异质结太阳能电池的方法，具体步骤包括： 通过电火花线切割钙钛矿甲胺铅碘单晶获得所述钙钛矿甲胺铅碘单晶切片； 制备电子选择性接触层和空穴选择性接触层； 分别在两个导电玻璃上沉积所述电子选择性接触层和所述空穴选择性接触层； 按序将所述电子选择性接触层、钙钛矿甲胺铅碘单晶切片和空穴选择性接触层堆叠， 并对其进行热压处理形成样品； 对所述样品进行封装，以获得所述异质结太阳能电池。7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述钙钛矿甲胺铅碘单晶切片在经过电火花线切 割后需要进行表面修复和表面重结晶以降低其表面粗糙度和缺陷。8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述表面修复的方法包括溶剂修复和热压修复。9. 根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其中，所述电子选择性接触层和空穴选择性 接触层的沉积方式为薄膜沉积方法。10. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述薄膜沉积方法为旋涂、喷雾或丝网印刷，其 前驱物质为对应的金属离子溶液或直接合成的纳米颗粒分散液。
【专利摘要】本发明提供了一种基于钙钛矿甲胺铅碘单晶切片的异质结太阳能电池及其制备方法，涉及太阳能电池技术领域。所述异质结太阳能电池包括：以钙钛矿甲胺铅碘单晶切片作为光吸收层；两个选择性电荷接触层，分别贴合在所述光吸收层的两面以构成PN结，从而选择性抽取和收集光吸收层产生的光生电荷；和两个导电玻璃，分别与两个选择性电荷接触层直接接触，以作为正极和负极。所示制备方法包括：获得钙钛矿甲胺铅碘单晶切片；制备选择性电荷接触层；在导电玻璃上沉积选择性电荷接触层；按序将前述各层堆叠，并对其进行热压及封装。本发明的异质结太阳能电池，具备较宽的光吸收范围、较高的电荷传输性能、较长的电荷扩散长度以及较高的晶体质量。
【IPC分类】H01L51/48, H01L51/46, H01L51/44, H01L51/42
【公开号】CN105470395
【申请号】CN201511017467
【发明人】孟庆波, 石将建
【申请人】中国科学院物理研究所
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月29日