[發明專利]一種基于硅異質結/鈣鈦礦二電極的疊層太陽能電池

在審

• 申請號: 201711345397.8
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN109935690A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 周歡萍;邱智文;徐梓淇;周寧;李能旭;陳怡華;趙冠超;李厲偉;孟原;郭鐵
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L31/0725;H01L51/48
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 蘇愛華

1.一種基于硅異質結/鈣鈦礦二電極的疊層太陽能電池，其特征在于由頂層的鈣鈦礦太陽能電池和底層的硅異質結太陽能電池通過中間層串聯起來。從頂層的鈣鈦礦電池引出一個電極，從硅異質結底部引出另一個電極，構成二電極的串聯疊層太陽能電池。

2.如權利要求1的一種基于硅異質結/鈣鈦礦二電極的疊層太陽能電池，其特征在于頂層鈣鈦礦吸光層具有ABX₃型晶體結構的有機無機雜化鈣鈦礦，其中，A為甲基胺或甲脒胺，B為鉛、錫或銻，X為碘、溴或氯，禁帶寬度在1.55eV-1.8eV，x值為0.37-0.52，主要吸收短波長的光子。

3.如權利要求1的一種基于硅異質結/鈣鈦礦二電極的疊層太陽能電池，其特征在于底層太陽能電池使用商業化Si電池，禁帶寬度在1.12eV，主要吸收長波長的光子。

4.如權利要求2所述的一種基于硅異質結/鈣鈦礦二電極的疊層太陽能電池，其特征在于包括以下步驟：

(1)底層太陽能電池的制備：采用新奧公司生產的Si電池；

(2)中間層ITO的濺射，采用磁控濺射方法在Si基電池上濺射的ITO薄膜；

(3)電子傳輸層的制備：用SnO₂·2H₂O原液和去離子水按照一定比例進行混合均勻或者TiO₂納米顆粒，利用勻膠機3000rpm*30s旋涂，再進行退火處理，形成致密SnO₂或者TiO₂薄膜；

(4)寬禁帶鈣鈦礦層的制備：首先配置兩步法旋涂的前驅體，將碘化鉛、溴化鉛、碘化銫溶于N，N二甲基甲酰胺(DMF)溶劑中，70℃攪拌5小時。將40mg碘甲脒和20mg碘甲胺溶于1ml的異丙醇中，室溫攪拌2小時。用旋涂法在電子傳輸層上面制備鈣鈦礦活性光吸收層；

(5)空穴傳輸層的制備：采用旋涂法在鈣鈦礦層上面旋涂有機空穴傳輸層溶液，形成空穴傳輸層；

(6)保護層的制備：為了防止濺射透明電極時，采用熱蒸發的方法在空穴傳輸層上沉積界面修飾層。

(7)透明電極材料的制備：利用磁控濺射設備濺射ITO薄膜，或者真空蒸鍍方法制備的DMD透明電極(MoO_X/Au/Ag/MoO_X)。

(8)電極線的引出：在硅電池的后面用銀線引出負極線，在ITO薄膜的表面點上銦塊引出正極線，完成串聯疊層器件的制備。

(9)減反層的制備：氟化鎂減反層用真空鍍膜儀(電流為85A，蒸鍍速率為)蒸鍍0-100nm。

5.如權利要求1的一種基于硅異質結/鈣鈦礦二電極的疊層太陽能電池，其中所述連接層的材料為ITO，厚度為50～80nm；所述電子傳輸層的材料為SnO₂或TiO₂，厚度為30nm；所述鈣鈦礦活性吸收層的材料為FA_1-xMA_xPbI_3-yBr_y，FA:NH₂CHNH₂,MA:CH₃NH₃厚度為300nm至500nm。

6.如權利要求1的一種基于硅異質結/鈣鈦礦二電極的疊層太陽能電池，其中空穴傳輸層的材料為Spiro-OMeTAD(2，2’，7，7’-四[N，N-二(4甲氧基苯基)氨基]-9，9’-螺二芴)或PTAA(聚[雙(4-苯基)(2，4，6三甲基苯基)胺]或P3HT(3-己基噻吩))，厚度為100nm-200nm。

7.如權利要求1的一種基于硅異質結/鈣鈦礦二電極的疊層太陽能電池，其中所述保護層為蒸鍍的氧化鉬，厚度為30nm，其是作為迎光面ITO透明電極和空穴傳輸層之間的保護層。

8.如權利要求1的一種基于硅異質結和鈣鈦礦串聯二電極太陽能電池，其中所述迎光面透明電極的厚度為240nm。