[發(fā)明專利]一種適用于疊層太陽能電池的中間層、電池及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011481786.5
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112599675B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王百月;趙志國;秦校軍;趙東明;肖平;董超;熊繼光;劉家梁;劉娜;馮笑丹;梁思超;王森
• 申請（專利權(quán)）人: 華能新能源股份有限公司;中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發(fā)明公開了一種適用于疊層太陽能電池的中間層、電池及制備方法，采用MXene作為中間層的復(fù)合層，在確保良好的電學(xué)性質(zhì)的同時(shí)，可以兼具良好的光學(xué)透過率，具有p型選擇接觸層/MXene/n型選擇接觸層結(jié)構(gòu)的中間層，可以作為鈣鈦礦疊層器件的中間層，本發(fā)明能夠解決制備鈣鈦礦/鈣鈦礦兩端疊層太陽能電池中間層電學(xué)或者光學(xué)損失問題，降低疊層器件的開路電壓和短路電流損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于疊層太陽能電池的中間層、電池及制備方法。

背景技術(shù)

在太陽能電池應(yīng)用領(lǐng)域，基本的目標(biāo)是不斷降低光伏起降的成本，其中不斷提高光伏器件的光電轉(zhuǎn)化效率是降低成本的有效途徑。提高光伏器件的光電轉(zhuǎn)化效率主要通過提高太陽光全光譜吸收率，并降低各種能量損失來實(shí)現(xiàn)。通過構(gòu)建多能帶子結(jié)構(gòu)疊層電池實(shí)現(xiàn)太陽光譜的分光吸收，可以突破Shockley–Queisser極限效率，因此疊層太陽能電池受到廣泛研究。在疊層太陽能電池中，將兩個(gè)子電池實(shí)現(xiàn)電學(xué)連接和光學(xué)耦合的結(jié)構(gòu)被稱作中間層，其需要滿足以下條件：1)具有良好的電學(xué)性質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)兩端子電池的電子和空穴快速復(fù)合，減少電壓損失；2)具有良好的光學(xué)透過率，可以實(shí)現(xiàn)良好的光譜分配，提高疊層器件的電流；3)具有良好的溶劑阻隔性質(zhì)，避免頂電池對底電池的損傷。目前，較為常用的中間層結(jié)構(gòu)一般為：p型選擇接觸層/TCO(金屬)/n型選擇接觸層，但是這種結(jié)構(gòu)仍然存在較大的問題。當(dāng)中間復(fù)合層采用TCO時(shí)，通常TCO在近紅外區(qū)存在較大的寄生吸收，造成光學(xué)損失，而且TCO通常會(huì)存在較大的接觸電阻，造成電學(xué)損失；采用金屬作為復(fù)合層時(shí)，雖然金屬具有較高的電導(dǎo)率，但是其光學(xué)損失更為嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于疊層太陽能電池的中間層、電池及制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明采用MXene作為中間層的復(fù)合層，在確保良好的電學(xué)性質(zhì)的同時(shí)，可以兼具良好的光學(xué)透過率，具有p型選擇接觸層/MXene/n型選擇接觸層結(jié)構(gòu)的中間層，可以作為鈣鈦礦疊層器件的中間層。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種適用于疊層太陽能電池的中間層，包括n型選擇接觸層、p型選擇接觸層以及設(shè)置在n型選擇接觸層和p型選擇接觸層之間的MXene層；

情況一：所述n型選擇接觸層包括C₆₀層以及設(shè)置在C₆₀層上的SnO₂層，所述MXene層通過在n型選擇接觸層上旋涂MXene溶液并真空加熱得到；所述p型選擇接觸層通過在MXene層上旋涂PEDOT:PSS并加熱退火得到；

情況二：所述p型選擇接觸層為CuSCN層，所述MXene層通過在p型選擇接觸層上旋涂一層MXene溶液并真空加熱得到，所述n型選擇接觸層通過在MXene層上旋涂SnO₂并加熱退火得到。

進(jìn)一步地，情況一：所述真空加熱溫度為100℃，時(shí)間為1小時(shí)；所述加熱退火溫度為120℃，時(shí)間為30分鐘。

情況二：所述真空加熱溫度為100℃，時(shí)間為1小時(shí)；所述加熱退火溫度為150℃，時(shí)間為30分鐘。

進(jìn)一步地，情況一中：所述MXene層厚度為2nm，C₆₀層厚度為25nm，SnO₂層厚度為20nm，PEDOT:PSS的厚度為35nm；

情況二中：所述MXene層厚度為2nm，CuSCN層厚度為130nm，SnO₂層厚度為25nm。

一種適用于疊層太陽能電池的中間層的制備方法，情況一：采用熱蒸發(fā)制備一層C₆₀層，使用原子層沉積在C₆₀層上制備一層SnO₂層，C₆₀層和SnO₂層共同組成n型選擇接觸層；旋涂一層MXene，并真空加熱，作為MXene層；旋涂PEDOT:PSS，并加熱退火，作為p型選擇接觸層；