[發明專利]表面摻雜改性鈣鈦礦單晶、制備方法、應用、太陽能電池

在審

• 申請號: 202010033022.3
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN113106552A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 董慶鋒;宋益龍;畢偉輝
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C30B29/54
• 分類號: C30B29/54;C30B7/14;C30B33/02;C23C14/04;C23C14/18;C23C14/24;C23C14/06;H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 王衛彬;倪麗紅

本發明公開了一種表面摻雜改性鈣鈦礦單晶、制備方法、應用、太陽能電池。該表面摻雜改性鈣鈦礦單晶從內到外依次包括鈣鈦礦單晶和A¹X¹層；其中：所述A¹X¹層中的部分A¹X¹鈍化所述鈣鈦礦單晶的表面缺陷層形成鈍化層。本發明中的表面摻雜改性鈣鈦礦單晶與陽極接觸良好，能夠制備得到工作穩定性良好的背接觸單晶鈣鈦礦太陽能電池。本發明中的背接觸單晶鈣鈦礦太陽能電池能夠在不使用空穴傳輸層的前提下提高器件效率，且能夠實現大面積制備，這是本領域內首次成功制備得到單晶鈣鈦礦背接觸電極大面積器件。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦太陽能電池技術領域，具體涉及一種表面摻雜改性鈣鈦礦單晶、制備方法、應用、太陽能電池。

背景技術

近幾年有機鉛鹵鈣鈦礦材料在太陽能電池領域發展非常迅速。在過去10年的發展中，多晶薄膜效率已經高達25.2％，接近單晶硅太陽能電池的26.7％的效率。所以鈣鈦礦材料在光伏上有巨大潛力，但由于多晶薄膜存在大量晶界、具有更低的熱分解溫度以及超快的離子移動，導致多晶薄膜太陽能電池器件在工作狀態下不夠穩定。

鈣鈦礦單晶由于無晶界所以具有更好的光電性質，比如遷移率更高、載流子擴散更長以及更少的缺陷。同時單晶的熱分解溫度為240℃，高于多晶的熱分解溫度150℃，單晶還具有更長時間的儲存穩定性。所以單晶器件有可能是同時提升器件的效率以及器件穩定性的有效途徑。

盡管近年來鈣鈦礦單晶太陽能電池效率提升很快，但是單晶器件的發展仍然受到很多限制，尤其是在器件結構方面，比如采用傳統多晶薄膜三明治器件結構，由于單晶與玻璃基底存在較大的熱膨脹系數，在器件工作時界面處穩定性會大大降低。所以至今能夠持續工作且穩定性良好的單晶器件還未被報道。而單晶鈣鈦礦太陽能電池另一個有潛力且可行的結構就是橫向結構，這種結構是硅太陽能電池中很重要的一種結構，優勢是：無電極遮擋，減少正面遮光損失。

然而，目前在鈣鈦礦單晶橫向結構中效率仍然比較低，其限制在于：1.這種電池結構為表面吸光，表面缺陷對其效率的影響非常大；2.同時缺乏更加高效的器件結構，最早通過電極化手段制造p-i-n結構，但是極化過程制造出晶界破壞單晶結構，損失器件性能。通過在負極添加電子傳輸層可以在保持單晶結構的同時實現效率的提高，但是在正極仍然存在很大的問題，比如能級不匹配，限制了器件性能的提升，目前仍沒有有效的手段去提高正極與鈣鈦礦單晶的匹配度。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種表面摻雜改性鈣鈦礦單晶、制備方法、應用、太陽能電池。本發明中的表面摻雜改性鈣鈦礦單晶與陽極接觸良好，能夠制備得到工作穩定性良好的背接觸單晶鈣鈦礦太陽能電池。本發明中的背接觸單晶鈣鈦礦太陽能電池能夠在不使用空穴傳輸層的前提下提高器件效率，且能夠實現大面積制備，這是本領域內首次成功制備得到單晶鈣鈦礦背接觸電極大面積器件。

本發明提供了一種表面摻雜改性鈣鈦礦單晶，所述表面摻雜改性鈣鈦礦單晶從內到外依次包括鈣鈦礦單晶和A¹X¹層；其中：

所述A¹X¹層中的部分A¹X¹鈍化所述鈣鈦礦單晶的表面缺陷層形成鈍化層；