钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池及其制备方法与流程

本申请属于太阳能，具体地，涉及一种钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型高效率、低成本太阳能电池在全世界范围内被广泛关注。短短几年时间里，单结小面积钙钛矿电池的光电转换效率从2009年的3.8％迅速攀升到25％以上，钙钛矿/硅异质结叠层电池的光电转换效率也达到了33％以上。迅猛的效率发展使其成为当下光伏研究机构及企业的重点关注对象。与传统薄膜太阳能电池(铜铟镓硒、碲化镉等)相比，钙钛矿太阳能电池具有高转换效率、简单制备工艺以及低成本潜力等优势，并成为最具产业化前景的薄膜太阳能电池技术。通过调节前驱体溶液的成分配比，可实现太阳能电池光谱响应截止波长的调控，使之成为最理想的顶电池吸收层材料。

2、硅异质结太阳能电池技术具有工艺简单(制绒清洗→非晶硅沉积→tco沉积→银电极印刷)、制备温度低(＜220℃)、转换效率高(＞25％)、对称结构(可双面)等优势，被认为是perc电池之后的第三代电池技术。硅异质结电池高的红外波段吸收、强的弱光效应以及可匹配p-i-n的结构优势，使其成为最佳的底电池选择之一。以钙钛矿电池(顶电池)与硅基异质结电池(底电池)形成“钙钛矿/硅基异质结”叠层电池结构，实现太阳光谱的分配吸收，已经获得33％以上的转换效率。

3、由于硅异质结太阳能电池与钙钛矿太阳能电池都无法耐受高温(硅异质结太阳能电池制备温度＜220℃，钙钛矿太阳能电池制备温度＜150℃)，在制备前透明导电层(tco)时，只能进行低温制备，并且无法对制备的tco材料进行常规加热处理。这也导致tco材料无法晶化，其电学性能与光学性能无法达到最佳状态，从而限制了叠层电池的效率提升。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池及其制备方法。

2、具体来说，本申请涉及如下方面：

3、一方面，本申请提供一种钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：制备硅异质结底电池，在所述硅异质结底电池的一侧依次制备复合层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和前透明导电层，将制备得到的叠层太阳能电池进行控温，提供热源使所述前透明导电层至少部分晶化。

4、任选地，所述控温通过将制备得到的叠层太阳能电池放置在控温台上实现，所述叠层太阳能电池远离所述前透明导电层的一侧与控温台接触。

5、任选地，控温台的温度设置在-20至-10℃。

6、任选地，所述热源使所述前透明导电层的温度达到350-400℃。

7、任选地，所述热源提供的时间为1-10min。

8、任选地，所述热源提供热的方式选自热辐射、热传导、热对流中的一种或两种以上。

9、任选地，所述热源选自红外加热灯、热台、热空气中的一种或两种以上。

10、任选地，所述前透明导电层的材料选自ito、iwo、izo、itio中的一种。

11、任选地，所述前透明导电层的材料为ito。

12、任选地，所述前透明导电层的厚度为30-150nm。

13、任选地，所述硅异质结底电池包括依次层叠设置的背透明导电层、p型非晶硅层、第一本征非晶硅层、n型晶硅衬底、第二本征非晶硅层、n型非晶硅层。

14、任选地，所述制备方法还包括：

15、在所述硅异质结底电池远离所述复合层的一侧，以及所述前透明导电层或经加热处理的前透明导电层远离所述复合层的一侧制备金属电极。

16、另一方面，本申请提供一种钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池，包括依次层叠设置的硅异质结底电池、复合层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和前透明导电层，其中所述前透明导电层至少部分晶化。

17、任选地，所述前透明导电层的x射线衍射图谱在衍射角2θ为30.52°±0.02处具有特征峰。

18、任选地，叠层太阳能电池由上述任意一种制备方法制备得到。

19、本申请的制备方法，通过加热前透明导电层，同时对硅异质结底电池和钙钛矿吸收层进行控温，使得可以在不影响硅叠层电池基底的基础上，使前透明导电层的材料达到晶化，从而提升前透明导电层的材料的光学性能与电学性能，并提升叠层电池的整体效率。

技术特征：

1.一种钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中所述控温通过将制备得到的叠层太阳能电池放置在控温台上实现，所述叠层太阳能电池远离所述前透明导电层的一侧与控温台接触。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中控温台的温度设置在-20至-10℃。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其中所述热源使所述前透明导电层的温度达到350-400℃。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其中所述热源提供的时间为1-10min。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其中所述热源提供热的方式选自热辐射、热传导、热对流中的一种或两种以上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其中所述热源选自红外加热灯、热台、热空气中的一种或两种以上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其中所述前透明导电层的材料选自ito、iwo、izo、itio中的一种。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中所述前透明导电层的材料为ito。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法，其中所述前透明导电层的厚度为30-150nm。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的制备方法，其中所述硅异质结底电池包括依次层叠设置的背透明导电层、p型非晶硅层、第一本征非晶硅层、n型晶硅衬底、第二本征非晶硅层、n型非晶硅层。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的制备方法，其中所述制备方法还包括：

13.一种钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池，包括依次层叠设置的硅异质结底电池、复合层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和前透明导电层，其中所述前透明导电层至少部分晶化。

14.根据权利要求13所述的叠层太阳能电池，其中所述前透明导电层的x射线衍射图谱在衍射角2θ为30.52°±0.02处具有特征峰。

15.根据权利要求13或14所述的叠层太阳能电池，其由权利要求1-12中任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结
本申请提供一种钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池及其制备方法。其中，制备方法包括以下步骤：制备硅异质结底电池，在所述硅异质结底电池的一侧依次制备复合层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和前透明导电层，将制备得到的叠层太阳能电池进行控温，提供热源使所述前透明导电层至少部分晶化。本申请的制备方法，通过加热前透明导电层，同时对硅异质结底电池和钙钛矿吸收层进行控温，使得可以在不影响硅叠层电池基底的基础上，使前透明导电层的材料达到晶化，从而提升前透明导电层的材料的光学性能与电学性能，并提升叠层电池的整体效率。

技术研发人员：王永磊,刘童,何博,徐希翔
受保护的技术使用者：隆基绿能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14