一种钙钛矿薄膜制备方法、叠层太阳能电池及制备方法与流程

文档序号:37209370发布日期:2024-03-05 14:49阅读:155来源:国知局

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域,特别是涉及一种钙钛矿薄膜制备方法、叠层太阳能电池及制备方法。


背景技术:

1、太阳能是一种备受瞩目的新型清洁能源,具有大量资源和低成本的优势。目前,光伏电池是将太阳能转化为电能最有效的方式之一,而单晶硅和多晶硅等太阳电池已经有了比较成熟的产业化技术。近年来,钙钛矿/晶硅叠层技术已成为光伏技术领域的研究热点之一,备受广泛关注。这一技术的发展对提高太阳能电池的光电转换效率和降低制造成本具有重要意义,从而促进太阳能发电技术的进一步发展和应用。晶硅/钙钛矿叠层太阳电池的理论有效光电转换效率高达40%以上,远高于晶体硅太阳电池。钙钛矿/晶硅叠层技术的基本原理是将钙钛矿材料和晶硅材料堆叠在一起,形成一个异质结,利用钙钛矿材料的宽带隙、高吸收系数和高载流子迁移率以及晶硅材料的稳定性和良好的电子传输性能,提高太阳能电池的光电转换效率。

2、目前现有的大部分晶硅/钙钛矿叠层太阳电池,就此而言,使用绒面晶硅基底是进一步提高晶硅/钙钛矿叠层太阳电池的性能的必然选项。但是,绒面基底因为其特有的基底不平整性,使用溶液湿法制备的钙钛矿薄膜无法在绒面基底上保形全覆盖,从而导致器件短路。为了在绒面晶硅基底上制备保形全覆盖的钙钛矿薄膜,蒸发、溶液两步法的方法通常被采用。即第一步使用蒸发法制备保形的碘化铅溴化铯混合保形薄膜,第二步使用混合铵盐溶液与蒸发薄膜反应,来形成保形钙钛矿薄膜。

3、然而在这种传统两步法,保形混合薄膜中位于接近上表面的碘化铅更易与铵盐溶液形成完全反应。薄膜中接近底面的碘化铅因其不与铵盐溶液直接接触,很难反应完全,而在最终在钙钛矿薄膜内部下层形成大量碘化铅残留。这些游离的碘化铅在钙钛矿薄膜内会形成大量缺陷,导致所形成的钙钛矿薄膜质量偏低,从而影响钙钛矿太阳能电池的性能。

4、因此,需要研究一种新的技术方案来解决上述问题。


技术实现思路

1、为了解决上述现有技术的缺陷和不足,本发明提供了一种钙钛矿薄膜制备方法、叠层太阳能电池及制备方法,其通过在钙钛矿薄膜的生产时引入了激光图形化工艺,该工艺步骤能够进一步地保证碘化铅、溴化铯混合保形薄膜与后续铵盐前驱液的充分、高效反应,从而形成更高质量的钙钛矿薄膜,进而有效地提高叠层太阳能电池的性能表现。

2、为实现上述目的,本发明采用如下之技术方案:

3、一种钙钛矿薄膜制备方法,包括有基底,还包括有如下步骤:

4、s1,在所述基底表面制备用于保形的碘化铅和溴化铯的混合保形薄膜;

5、s2,在混合保形薄膜上采用激光划线工艺在混合保形薄膜上划线制备图形化凹槽;

6、s3,包括有铵盐前驱液,将铵盐前驱液涂覆于完成s2的混合保形薄膜表面,涂覆结束后,将基底进行退火处理。

7、作为一种优选方案,在s1中,所述碘化铅和溴化铯采用二元共蒸法制备于所述基底表面,其中:所述碘化铅的蒸镀速率为0-10a/s,所述溴化铯的蒸镀速率为0-10a/s,蒸发时间为0-10000s;所述混合保形薄膜的厚度为200-800nm;所述碘化铅与溴化铯的蒸镀速率比为10:1至2:1之间。

8、作为一种优选方案,在s2中,所述划线的宽度为0-50um,所述划线的深度为0-800nm。

9、作为一种优选方案,所述划线图形为网格状的正方形,网格边长为0-100mm,激光的功率为0-90w。

10、作为一种优选方案,所述划线的深度为250nm,所述网格边长为10mm。

11、作为一种优选方案,在s3中,所述铵盐前驱液通过旋涂法设置于所述混合保形薄膜表面其中:旋涂转速为1200-6000rpm,旋涂时间为20-120s,所述退火温度为50-150℃,退火时间为5-40min。

12、作为一种优选方案,所述铵盐前驱液包括一定摩尔比的碘化甲脒(fai)和溴化甲脒(fabr)溶解在有机溶剂中,其中:碘化甲脒和溴化甲脒(fabr)的摩尔比为10:1至1:10之间。

13、一种叠层太阳能电池,所述叠层太阳能电池从下至上依次为第一金属电极层、第一透明电极层、p型基底掺杂层、基底背面钝化层、绒面硅衬底、基底表面钝化层、n型基底掺杂层、隧穿层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、钝化层、电子传输层、缓冲层、第二透明电极层、第二金属电极层、减反射层;其中:

14、所述钙钛矿吸收层为前述的钙钛矿薄膜制备方法制得。

15、一种叠层太阳能电池的制备方法,包括有如下步骤:

16、步骤一:在绒面硅衬底背面依次制备基底背面钝化层和p型基底掺杂层,在绒面硅衬底表面依次制备基底表面钝化层和n型基底掺杂层;

17、步骤二:在所述p型基底掺杂层的背面制备第一透明电极层;

18、步骤三:在所述第一透明电极层背面制备第一金属电极层;

19、步骤四:在n型基底掺杂层表面制备隧穿层;

20、步骤五:在隧穿层表面制备空穴传输层;

21、步骤六:在空穴传输层表面制备钙钛矿吸收层;

22、步骤七:在钙钛矿吸收层表面制备钝化层;

23、步骤八:在钝化层表面制备电子传输层;

24、步骤九:在电子传输层表面制备缓冲层;

25、步骤十:在缓冲层表面制备第二透明电极层;

26、步骤十一:在第二透明电极层表面制备第二金属电极层;

27、步骤十二:在第二金属电极层表面制备减反射层。

28、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果,具体而言,由上述技术方案可知,其主要是提供一种基于激光图形化工艺从而制备高质量保形钙钛矿薄膜的方法;本方法在钙钛矿薄膜的生产时引入了激光图形化工艺,该工艺步骤能够进一步地保证碘化铅、溴化铯混合保形薄膜与后续铵盐前驱液的充分、高效反应,从而形成更高质量的钙钛矿薄膜,进而有效地提高叠层太阳能电池的性能表现。

29、为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效,下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。



技术特征:

1.一种钙钛矿薄膜制备方法,包括有基底,其特征在于:还包括有如下步骤:

2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜制备方法,其特征在于:在s1中,所述碘化铅和溴化铯采用二元共蒸法制备于所述基底表面,其中:所述碘化铅的蒸镀速率为0-10a/s,所述溴化铯的蒸镀速率为0-10a/s,蒸发时间为0-10000s;所述混合保形薄膜的厚度为200-800nm;所述碘化铅与溴化铯的蒸镀速率比为10:1至2:1之间。

3.根据权利要求2所述的钙钛矿薄膜制备方法,其特征在于:在s2中,所述划线的宽度为0-50um,所述划线的深度为0-800nm。

4.根据权利要求3所述的钙钛矿薄膜制备方法,其特征在于:所述划线图形为网格状的正方形,网格边长为0-100mm,激光的功率为0-90w。

5.根据权利要求4所述的钙钛矿薄膜制备方法,其特征在于:所述划线的深度为250nm,所述网格边长为10mm。

6.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜制备方法,其特征在于:在s3中,所述铵盐前驱液通过旋涂法设置于所述混合保形薄膜表面其中:旋涂转速为1200-6000rpm,旋涂时间为20-120s,所述退火温度为50-150℃,退火时间为5-40min。

7.根据权利要求6所述的钙钛矿薄膜制备方法,其特征在于:所述铵盐前驱液包括一定摩尔比的碘化甲脒(fai)和溴化甲脒(fabr)溶解在有机溶剂中,其中:碘化甲脒和溴化甲脒(fabr)的摩尔比为10:1至1:10之间。

8.一种叠层太阳能电池,其特征在于:所述叠层太阳能电池从下至上依次为第一金属电极层、第一透明电极层、p型基底掺杂层、基底背面钝化层、绒面硅衬底、基底表面钝化层、n型基底掺杂层、隧穿层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、钝化层、电子传输层、缓冲层、第二透明电极层、第二金属电极层、减反射层;其中:

9.根据权利要求8所述的叠层太阳能电池的制备方法,其特征在于:包括有如下步骤:


技术总结
本发明公开了一种钙钛矿薄膜制备方法、叠层太阳能电池及制备方法,包括有基底,还包括有如下步骤:S1,在所述基底表面制备用于保形的碘化铅和溴化铯的混合保形薄膜;S2,在混合保形薄膜上采用激光划线工艺在混合保形薄膜上划线制备图形化凹槽;S3,包括有铵盐前驱液,将铵盐前驱液涂覆于完成S2的混合保形薄膜表面,涂覆结束后,将基底进行退火处理。如此,通过在钙钛矿薄膜的生产时引入了激光图形化工艺,该工艺步骤能够进一步地保证碘化铅溴化铯混合保形薄膜与后续铵盐溶液的充分、高效反应,从而形成更高质量的钙钛矿薄膜,进而有效地提高叠层太阳能电池的性能表现。

技术研发人员:段磊平,张瑜,易海芒,请求不公布姓名
受保护的技术使用者:深圳黑晶光电技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/3/4
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