[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦半透明電池及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310264574.9
• 申請日: 2023-03-20
• 公開（公告）號: CN116406173A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 張寧均;盛江;孫靖淞;葉繼春;應智琴;楊偉創(chuàng);薛香盈;楊熹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: H10K30/82
• 分類號: H10K30/82;H10K30/10;H10K71/60;H10K30/50
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 胡天人

本發(fā)明提供一種鈣鈦礦半透明電池及其制備方法，鈣鈦礦半透明電池包括層疊設置的透明頂電極和濺射緩沖層，所述透明頂電極的材質(zhì)為透明導電氧化物薄膜，所述濺射緩沖層的材質(zhì)為CrOsubgt;x/subgt;薄膜，1≤x≤3。本發(fā)明在透明頂電極和下層材料之間引入一層CrOsubgt;x/subgt;薄膜作為濺射緩沖層，可以有效阻擋透明導電氧化物薄膜沉積過程中產(chǎn)生的濺射損傷，同時CrOsubgt;x/subgt;薄膜具有很好的透過性，可以提高電荷在空穴傳輸層或者鈣鈦礦層與透明頂電極之間的傳輸，從而提高鈣鈦礦半透明器件的電學性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鈣鈦礦半透明電池及其制備方法。

背景技術(shù)

半透明電池作為一種新型的太陽電池技術(shù)，有著廣闊的應用前景。其中鈣鈦礦半透明電池因其較高的能量轉(zhuǎn)換效率，已經(jīng)被廣泛應用于疊層電池(如鈣鈦礦/晶硅疊層電池、鈣鈦礦/CIGS疊層電池等)、光伏建筑一體化(BIPV)等應用場景。

與常見的不透明鈣鈦礦器件不同，鈣鈦礦半透明電池要求除了被鈣鈦礦吸光層吸收的光線外，其余太陽光應盡可能透過整個器件，因此鈣鈦礦電池兩面的電極均為透明電極。目前應用于鈣鈦礦電池的透明電極包括超薄金屬電極、電介質(zhì)/金屬/電介質(zhì)電極、透明導電氧化物(TCO)電極等。在這些電極中，TCO電極具有較高的光學透過以及較高的導電性，是實現(xiàn)高效鈣鈦礦半透明電池的最優(yōu)選擇之一。此外，這種電極還可以起到水氧屏蔽層的作用，有助于進一步提高鈣鈦礦半透明電池的穩(wěn)定性，因此，TCO電極被廣泛應用于鈣鈦礦半透明電池的頂電極中。

現(xiàn)有技術(shù)中，TCO電極的沉積通常采用濺射物理氣相沉積技術(shù)。這種薄膜制備方法會產(chǎn)生荷能粒子對沉積襯底材料的轟擊。在鈣鈦礦半透明電池制備過程中，頂電極TCO沉積的襯底材料為電荷傳輸層或者鈣鈦礦層，極易因為荷能粒子轟擊而被破壞，進而降低器件的電學性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何消除透明導電氧化物沉積產(chǎn)生的濺射損傷，從而提高鈣鈦礦半透明器件的電學性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鈣鈦礦半透明電池，包括層疊設置的透明頂電極和濺射緩沖層，所述透明頂電極的材質(zhì)為透明導電氧化物薄膜，所述濺射緩沖層的材質(zhì)為CrO_x薄膜，1≤x≤3。

本發(fā)明在透明頂電極和下層材料之間引入一層CrO_x薄膜作為濺射緩沖層，可以有效阻擋透明導電氧化物薄膜沉積過程中產(chǎn)生的濺射損傷，同時CrO_x薄膜具有很好的透過性，可以提高電荷在空穴傳輸層或者鈣鈦礦層與透明頂電極之間的傳輸，從而提高鈣鈦礦半透明器件的電學性能。

進一步地，所述濺射緩沖層的厚度為1～10nm。限定濺射緩沖層的厚度，保證其能夠有效保護下層材料，且具有較高的光學透過，降低鈣鈦礦電池的光學損失。

進一步地，包括依次層疊設置的所述透明頂電極、所述濺射緩沖層、鈣鈦礦層和導電襯底，或者

包括依次層疊設置的所述透明頂電極、所述濺射緩沖層、空穴傳輸層、鈣鈦礦層、電子傳輸層和導電襯底。

進一步地，所述透明導電氧化物電極層上設有柵線電極。

進一步地，所述透明頂電極的材料選自IZO、ITO、AZO中的任意一種。以CrOx作為濺射緩沖層，TCO作為頂電極，可以使頂電極具有較低的方阻和較高的透過性。

進一步地，所述導電襯底選自透明導電氧化物薄膜、金屬納米列陣、導電粘合劑中的一種。

本發(fā)明還提供一種上述鈣鈦礦半透明電池的制備方法，包括以下步驟：

在空穴傳輸層或鈣鈦礦層上沉積CrO_x薄膜，形成濺射緩沖層；

在所述濺射緩沖層上采用濺射物理氣相沉積的方法沉積透明導電氧化物薄膜，形成透明頂電極。