[发明专利]一种埋栅硅钙钛矿太阳电池及其制备方法

说明书

本发明一种电极埋栅式薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池及其制备方法，涉及专门适用于将光能转换为电能的半导体器件，是一种将栅状电极直接接入电子传输层内部的薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池。本发明采用电极埋栅结构减少了太阳电池的栅状电极的宽度的同时将电极直接接入到电子传输层的内部，增大其与电子传输层的接触面积，有效的提高了电子收集能力，另一方面大大增加了太阳光照射到电池的面积，提高了现在薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池的光电转化效率。

技术领域

本发明的技术方案涉及专门适用于将光能转换为电能的半导体器件，具地说是一种电极埋栅式薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池及其制备方法。

背景技术

采用薄膜晶硅与钙钛矿构成的硅钙钛矿太阳电池，称为薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池，这种硅钙钛矿太阳电池既克服了目前普通钙钛矿太阳电池因使用有机空穴传输材料而稳定性不足、制备成本高的问题，又克服了使用体块晶硅材料为空穴传输材料的钙钛矿太阳电池硅材料使用量大的缺点，同时又克服了使用非薄膜晶硅为空穴传输材料的钙钛矿太阳电池因非晶硅材料缺陷多而造成性能下降的缺点，于是提高了太阳电池的稳定性，降低了成本。然而，目前太阳电池发电成本仍然高于煤电等常规发电成本，因此进一步降低薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池发电成本对不断提高这种太阳电池的竞争性具有重要意义。

除了降低薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池的材料成本、制备成本以及延长电池的使用寿命之外，增加单位面积太阳电池的太阳光吸收利用效率是进一步降低薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池发电成本的重要途径。目前薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池的结构为由透明导电层、电子传输层、钙钛矿光吸收层、硅空穴传输层和背电极构成，其中透明导电层在电池的受光面。常见的透明导电层为ITO(锡掺杂三氧化铟)、AZO(铝掺杂氧化锌)等，它们的禁带宽度大，可见光透过率高，但导电性差，制备成本高。因此在大规模商用的单晶硅、多晶硅等商业太阳电池中都没有采用透明导电层作为采集电池受光面的光生电子的电极材料。而采用金属采集电池受光面的光生电子，具有导电性优良的特点，但需要满足金属导电栅线与硅钙钛矿太阳电池电子传输层的接触势垒、化学稳定和制备工艺匹配，不能在金属栅线制备工艺中造成电子传输层、钙钛矿光吸收层、硅空穴传输层和背电极的损伤，而且由于金属不透光，需要在满足收集光生电子速度与数量的同时，尽量减小金属导电栅线宽度所占电池的比值，使更多的光能够入射太阳电池，进一步提高电池的光电转化效率以及综合性能。

因此，开发具有与薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池电子传输层的接触势垒、化学稳定和制备工艺匹配，并且在满足收集光生电子速度与数量的同时，尽量减小金属导电栅线宽度所占电池的比值的金属导电栅线的薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池，是薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池提高竞争性的一项重要工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种电极埋栅式薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池及其制备方法，是一种具有电极埋栅式金属电极的薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池及其制备方法，本发明实现在薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池中将栅状金属电极埋入到电子传输层中，且该栅状金属电极与电子传输层的接触势垒、化学稳定和制备工艺匹配，并且在满足收集光生电子速度与数量的同时，尽量减小金属导电栅线宽度所占电池的比值的金属导电栅线的薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池减小了栅状电极所占电池的面积比，增加了光照太阳电池的面积，大大提高了电池的光电转化效率以及各项性能。