[發明專利]薄膜太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201910825386.2
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN110635041A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 趙德威;杜慶國;李政穎;梁宵
• 申請（專利權）人: 理天光電科技(蘇州)有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 42247 武漢紅觀專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張文俊

本發明提出了一種薄膜太陽能電池，利用鈣鈦礦對短波長高效吸收的特性和黑磷對長波長的高效吸收特性，組成疊層電池，能夠有效拓寬太陽能電池吸收光譜范圍，進而提升吸收效率；本發明的電池能明顯降低電池厚度，在同厚度的情況下鈣鈦礦/黑磷疊層太陽能電池較硅基太陽能電池的效率提升10％以上；本發明使用以富勒烯衍生物與3?己基噻吩聚合物構成的電子傳輸層和以聚(3,4?乙烯二氧噻吩)與聚苯乙烯磺酸鈉構成的空穴傳輸層，可大大提高了載流子傳輸效率；本發明的電池，相對于單結太陽能電池，疊層太陽能電池能夠突破肖克利?奎瑟極限，提升吸收效率，采用四端并聯結構不需要匹對上下兩個電池實現短路電流匹配，選擇禁帶寬度靈活容易實現。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種薄膜太陽能電池及其制備方法和電池。

背景技術

目前的疊層太陽能電池以全鈣鈦礦或鈣鈦礦/晶硅為主，其光譜吸收范圍為300nm～1.1um，且晶硅在800nm～1.1um范圍內吸收較弱，需要設計微納結構增強光譜吸收效率，這電池結構制備過程更為復雜。

基于此，有必要提供一種吸收光譜范圍寬的薄膜太陽能電池。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種吸收光譜范圍寬的薄膜太陽能電池。

一方面，本發明提供了一種薄膜太陽能電池，包括頂電池和底電池，所述頂電池和底電池之間相互并聯，所述頂電池包括依次相貼合的第一襯底、第一空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、第一電子傳輸層和第一電極層，所述底電池包括依次相貼合的第二襯底、第二空穴傳輸層、黑磷吸收層、第二電子傳輸層和第二電極層，所述第一襯底與第二電極層正對設置且形成間隙，第一電子傳輸層用于將電子傳輸到鈣鈦礦吸收層，并在鈣鈦礦吸收層產生空穴，進而產生回路電流；第一空穴傳輸層用于將鈣鈦礦吸收層產生的空穴傳輸到第二電極層，第二電子傳輸層用于將電子傳輸到黑磷吸收層，產生回路電流。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述鈣鈦礦吸收層的厚度為220～280nm，鈣鈦礦吸收層的光學帶隙為1.1～1.7eV。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述黑磷吸收層的厚度為120～180nm，黑磷吸收層的光學帶隙為0.2～0.5eV。

在以上技術方案的基礎上，優選的，第一電極層和第二電極層均為氧化銦錫電極層。

在以上技術方案的基礎上，優選的，第一電子傳輸層和第二電子傳輸層是以富勒烯衍生物與3-己基噻吩聚合物構成的電子傳輸層，所述富勒烯衍生物與3-己基噻吩聚合物的質量比為(3～9):1。

在以上技術方案的基礎上，優選的，第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層是以聚(3,4-乙烯二氧噻吩)與聚苯乙烯磺酸鈉構成的空穴傳輸層，所述聚(3,4-乙烯二氧噻吩)與聚苯乙烯磺酸鈉的質量比為1:(0.5～1.5)。

在以上技術方案的基礎上，優選的，第二襯底包括玻璃基體以及沉積在玻璃基體上的銀涂層，所述銀涂層與第二空穴傳輸層相貼合。

在以上技術方案的基礎上，優選的，第一襯底包括透明玻璃基板以及沉積在透明玻璃基板上的氧化銦錫層。

進一步優選的，第一襯底的厚度為35～45nm，第一電極層的厚度為35～45nm，第一電子傳輸層的厚度為20～30nm，第一空穴傳輸層的厚度為20～30nm，銀涂層的厚度為480～520nm，第二空穴傳輸層的厚度為20～30nm，第二電子傳輸層的厚度為20～30nm，第二電極層的厚度為35～45nm。

另一方面，本發明還提供了一種薄膜太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：