[發明專利]一種鈣鈦礦疊層太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202010470649.5
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111628084A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 韓宏偉;胡玥;葉婷
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48;H01L27/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

本發明屬于太陽能電池制備技術領域，具體涉及一種鈣鈦礦疊層太陽能電池及其制備方法，位于頂層的太陽能電池為鈣鈦礦太陽能電池，其包括采用絲網印刷制備的從下往上層疊設置的介孔電子傳輸層、介孔絕緣層以及用于增大吸收光譜的介孔電極，每層介孔結構內填充有鈣鈦礦材料。本發明提出在疊層太陽能電池中引入介孔結構，相比現有平板結構，介孔結構對制備環境要求低，工藝簡單，重復性好且易于大面積制備。另外介孔結構的電極透明度高、導電性強，光利用率高，可采用二端串聯的方式將基于介孔結構的鈣鈦礦太陽能電池與硅基太陽能電池或其他如CdTe、CIGS、鈣鈦礦太陽能電池等薄膜電池串聯制備疊層太陽能電池，制得的鈣鈦礦疊層太陽能電池有望突破SQ極限。

技術領域

本發明屬于太陽能電池制備技術領域，更具體地，涉及一種鈣鈦礦疊層太陽能電池及其制備方法。

背景技術

如今無論是硅太陽能電池還是鈣鈦礦太陽能電池的最高光電轉化效率均接近了單結太陽能電池光電轉化效率理論極限33％，如果需要進一步提高太陽能電池的效率非常困難，疊層電池的提出提供了新的思路。疊層太陽能電池具有廣泛的可調諧帶隙和溶解加工性，充分利用太陽光，實現效率加和，因此該方法拓寬了電池的光譜響應范圍，提高了太陽能電池效率，又降低了制備成本。其中，有機—無機雜化鈣鈦礦電池因其禁帶寬度較寬、光吸收系數高、光電轉化效率高、制備成本低等優點而被用于疊層太陽能電池中，例如，將鈣鈦礦太陽能電池和硅基太陽能電池的優點結合起來，在提高太陽能電池的轉換效率的同時，降低成本。

在鈣鈦礦疊層太陽能電池中，一般采用平板鈣鈦礦太陽能電池，其光電轉換效率較高，而平板鈣鈦礦太陽能電池存在穩定性差、制備成本高且無法大面積制備等的問題。這在與硅基太陽能電池進行電池疊層應用時，制備方法受限，也會限制其面積的增大，進一步影響鈣鈦礦疊層太陽能電池的商業化應用。

發明內容

本發明提供一種鈣鈦礦疊層太陽能電池及其制備方法，用以解決現有鈣鈦礦疊層太陽能電池因其制備所需條件苛刻、光利用率低而導致其性能受限的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種鈣鈦礦疊層太陽能電池，位于頂層的太陽能電池為鈣鈦礦太陽能電池，其包括從下往上層疊設置的介孔電子傳輸層、介孔絕緣層以及用于增大吸收光譜的介孔電極，每層介孔結構內填充有鈣鈦礦材料。

本發明的有益效果是：本發明提出在疊層太陽能電池中引入介孔結構，相比較現有平板結構(現有平板結構在制備過程對濕度、溫度要求較高，往往需要在手套箱中進行制備，制備條件苛刻)，介孔結構對制備環境要求不高，制備工藝簡單，可重復性良好且易于大面積制備。另外介孔結構的電極透明度高、導電性強，對太陽光利用率高，可采用二端串聯的方式將基于介孔結構膜的鈣鈦礦太陽能電池與硅基太陽能電池串聯制備疊層太陽能電池，制得的疊層太陽能電池的光電轉換效率較高。

上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，位于底層的太陽能電池為硅基太陽能電池、薄膜太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池、有機太陽能電池或染料敏化太陽能電池。

進一步，位于底層的太陽能電池通過致密層與所述鈣鈦礦太陽能電池連接。

本發明的進一步有益效果是：通過致密層連接，可以增強上下層電池的電子傳輸速率，提高疊層電池的光電轉換效率高。

進一步，所述介孔電極的材料為氧化銦錫。

本發明的進一步有益效果是：用于增大吸收光譜的介孔電極采用氧化銦錫電極，其在可見光區域和紅外區域都具有高透射率，是卓越的透明電極材料，具有高結晶度、透光導電等優點。而透光率高就解決了介孔鈣鈦礦太陽能電池紅外光部分的透光率問題，實現了疊層電池頂部電池的透明化，拓寬了疊層電池的吸收光譜。

本發明還提供一種如上所述的鈣鈦礦疊層太陽能電池的制備方法，包括：

S1、分別制備電子傳輸材料漿料、絕緣材料漿料和電極漿料；