[發(fā)明專利]一種鐵電材料修飾復(fù)合鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210402328.0
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114843407A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何嘉偉;陳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江愛旭太陽能科技有限公司;珠海富山愛旭太陽能科技有限公司;天津愛旭太陽能科技有限公司;廣東愛旭科技有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 杭州信與義專利代理有限公司 33450
• 代理人: 馬育妙

一種鐵電材料修飾復(fù)合鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，屬于太陽能電池加工技術(shù)領(lǐng)域，包括透明導(dǎo)電基底，所述透明導(dǎo)電基底上自內(nèi)向外依次設(shè)有空穴傳輸層、鈣碳礦光吸收層、電子傳輸層以及電極層；其中，所述鈣碳礦光吸收層包括鈣碳礦光吸收層本體，所述鈣鈦礦光吸收層本體和所述空穴傳輸層觸接處沉積有鐵電層，所述鐵電層為若干個鐵電納米晶組成，且該鐵電層在鐵電極化進行場鈍化；一方面可以通過鐵電極化對鈣鈦礦pin結(jié)進行場鈍化，提升鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率；另一方面，與直接插入鐵電功能層不同，不會影響鈣鈦礦光吸收層與空穴傳輸層的直接接觸，不影響空穴傳輸層對空穴的提取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鐵電材料修飾復(fù)合鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

鈣鈦礦太陽能電池由于其具有可調(diào)的帶隙、高的光吸收系數(shù)、長的載流子壽命及擴散長度、較高的缺陷容忍度、低成本的低溫液相制備方法等優(yōu)異的光電特性而受到廣泛的關(guān)注。其小面積實驗室制備的光伏器件的效率在短短十幾年內(nèi)從2009年的3.8％飆升至2021年的25.8％，被認(rèn)為是下一代新型光伏材料的有力競爭者。

正置結(jié)構(gòu)平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)(nip型)鈣鈦礦電池由于其簡單的制備工藝以及較高的光電轉(zhuǎn)化效率一直是鈣鈦礦光伏領(lǐng)域的研究熱點。但是正置結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池存在遲滯效應(yīng)明顯、器件穩(wěn)定性有待改善且、柔性器件制備困難等缺點，難以實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。倒置結(jié)構(gòu)(pin型)鈣鈦礦電池由于具有可忽略的遲滯效應(yīng)、較好的界面穩(wěn)定性、可低溫制備柔性器件等優(yōu)點，在鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化中占主導(dǎo)地位。

倒置結(jié)構(gòu)鈣鈦礦電池的提效方法主要集中在以下幾個方面：鈣鈦礦光吸收層優(yōu)化(包含溶劑工程優(yōu)化結(jié)晶、體缺陷鈍化、混合組分鈣鈦礦、表面缺陷鈍化等)，鈣鈦礦功能層優(yōu)化(電子/空穴傳輸層改性、缺陷鈍化、新功能層材料等)，界面工程(界面缺陷鈍化、界面能級調(diào)控等)。

目前主流的高效倒置結(jié)構(gòu)鈣鈦礦電池的制備出發(fā)點為對電池各功能層本身的優(yōu)化及改性，對材料的純度及制備工藝都有較高的要求，而通過場鈍化提升鈣鈦礦電池效率的方案卻鮮少有人研究，此外雖然可以通過在鈣鈦礦與電子/空穴傳輸層之間增加一層功能層來實現(xiàn)對鈣鈦礦的場鈍化，但是功能層本身并不滿足鈣鈦礦與電荷傳輸層間的能帶匹配，因此會一定程度上抑制鈣鈦礦中電子/空穴的提取，從而影響鈣鈦礦電池的效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高效鈣鈦礦太陽能電池、電池組件、電池器件及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種鐵電材料修飾復(fù)合鈣鈦礦太陽能電池，包括透明導(dǎo)電基底，所述透明導(dǎo)電基底上自內(nèi)向外依次設(shè)有空穴傳輸層、鈣碳礦光吸收層、電子傳輸層以及電極層；其中，所述鈣碳礦光吸收層包括鈣碳礦光吸收層本體，所述鈣鈦礦光吸收層本體和所述空穴傳輸層觸接處沉積有鐵電層，所述鐵電層為若干個鐵電納米晶構(gòu)成，且該鐵電層在鐵電極化進行場鈍化。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案具有如下效果：

將鐵電納米晶分散到空穴傳輸層和鈣鈦礦光吸收層本體的觸接處：一方面可以通過鐵電極化對鈣鈦礦pin結(jié)進行場鈍化，既增強了鈣鈦礦材料的內(nèi)建場促進了光生電子空穴對的分離與傳輸，又加劇了鈣鈦礦pin結(jié)內(nèi)電子、空穴準(zhǔn)費米能級的劈裂，使電池的開路電壓得到進一步提升，最終提升鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率；另一方面，與直接插入鐵電功能層不同，由于鐵電納米晶粒徑小且在空穴傳輸層上分布較為分散，不會影響鈣鈦礦光吸收層與空穴傳輸層的直接接觸，不影響空穴傳輸層對空穴的提取。

作為優(yōu)選，所述透明導(dǎo)電基底包括玻璃基底，以及沉積于所述玻璃基底上的透明導(dǎo)電薄膜。

本發(fā)明還公開了制備一種鐵電材料修飾復(fù)合鈣鈦礦太陽能電池的方法，包括如下步驟：