[發明專利]一種鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110378799.8
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113193002A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 劉明偵;崔翔;胡逾超;李發明
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L27/30
• 分類號: H01L27/30;H01L51/46;H01L51/48;H01L51/44;B82Y10/00;B82Y40/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

1.一種鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池，包括：從下往上依次層疊設置的硅基子電池、第二氧化銦錫(ITO)透明電極層(8)、空穴傳輸層(9)、鈣鈦礦吸光層(11)、電子傳輸層(12)、空穴阻擋層(13)及金屬電極(14)，其特征在于，所述空穴傳輸層(9)與鈣鈦礦吸光層(11)之間設置有機離子型修飾劑鈍化層(10)，所述有機離子型修飾劑為吡啶磺酸類有機鹽。

2.按權利要求1所述鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池，其特征在于，所述有機離子型修飾劑鈍化層的厚度為1～2納米。

3.按權利要求1所述鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池，其特征在于，所述有機離子型修飾劑具體為吡啶對甲苯磺酸鹽、吡啶甲磺酸鹽、吡啶丙磺酸內鹽中的一種；所述空穴傳輸層為氧化鎳納米晶薄膜，所述鈣鈦礦吸光層為MAPbI₃薄膜，所述電子傳輸層為富勒烯衍生物(PCBM)薄膜，所述空穴阻擋層為浴銅靈(BCP)薄膜。

4.按權利要求1所述鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池，其特征在于，所述硅基子電池為上表面拋光的硅基太陽能電池，具體包括：從下往上依次層疊的背面導電柵線(1)、第一ITO透明導電層(2)、n型非晶硅層(3)、第一i型非晶硅層(4)、晶體硅層(5)、第二i型非晶硅層(6)、p型非晶硅層(7)。

5.按權利要求3所述鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.準備基底：以硅基太陽能子電池為基底，在硅基太陽能子電池上層濺射制備一層ITO透明導電層，并切割成預設尺寸；

步驟2.制備空穴傳輸層：在ITO透明電極層上制備氧化鎳納米晶薄膜層；

步驟3.制備有機離子型修飾劑鈍化層：在氧化鎳納米晶薄膜上制備一層有機離子型修飾劑薄層；

步驟4.制備鈣鐵礦吸光層：在有機離子型修飾劑薄層上制備鈣鈦礦吸光層并退火；

步驟5.制備電子傳輸層：在鈣鐵礦吸光層上制備富勒烯衍生物(PCBM)層并退火；

步驟6.制備空穴阻擋層：在富勒烯衍生物(PCBM)層上制備浴銅靈(BCP)層并退火；

步驟7.制備電極：在浴銅靈(BCP)層上制備金屬銀電極。

6.按權利要求5所述鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，采用溶液法制備氧化鎳納米晶薄膜，首先，將氧化鎳納米晶粉體分散在溶劑中制成濃度為10～20mgml^-1的氧化鎳納米晶溶液，所述溶劑為水和異丙醇的混合溶劑、其體積比為4:1；然后，將氧化鎳納米晶溶液旋涂于ITO透明電極層上，旋涂參數為：轉速為2500～3500rpm、時間為30秒；最后，將基底置于干燥箱中干燥8～10個小時，制備一層厚度為10～30納米的氧化鎳納米晶薄膜。

7.按權利要求5所述鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，采用溶液法制備甲苯磺酸鹽(PPTS)薄層，首先，將PPTS粉末溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，室溫下攪拌1～3小時，配置成濃度為5mgml^-1的澄清溶液，并將溶液通過PTFE過濾頭進行過濾；然后，將溶液旋涂于氧化鎳納米晶薄膜上，旋涂參數為：轉速為2500～3500rpm、時間為30秒，得到旋涂均勻的薄膜；最后，將基底置于75℃的熱臺上，低溫退火15～20分鐘，即制備得到厚度為1～2納米的有機離子型修飾劑鈍化層。

8.按權利要求5所述鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的制備方法，其特征在于，步驟4中，采用一步溶液旋涂法制備MAPbI₃薄膜，首先，取PbI₂和CH₃NH₃I按1:1的摩爾比溶解在溶劑中配成鈣鈦礦前驅體溶液，所述溶劑為二甲基亞砜(DMSO)與DMF混合溶液、且DMSO與DMF的體積比為1:4；然后，取鈣鈦礦前驅體溶液旋涂于偶極分子修飾層上，旋涂參數為：轉速為2500～3500rpm、時間為30秒、并在第10s時滴加0.1～0.3ml的反溶劑(氯苯或乙醚)；最后，將基底置于100℃的熱臺上，退火處理25～30分鐘，即制備得到厚度為400～500納米的鈣鐵礦吸光層。