[发明专利]一种分离双结式钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种分离双结式钙钛矿太阳能电池，包括第一结宽禁带钙钛矿太阳能电池I和第二结窄禁带钙钛矿太阳能电池II，其通过平板玻璃6叠层连接。本发明提供的叠加太阳电池结构，不但可以实现太阳光的宽光谱响应，又可以解决晶格失配和电流不匹配的问题，最终实现电池效率的最大化。本发明提供的钙钛矿太阳电池具有效率高、制备工艺简单、发电成本低、建筑一体化的潜力。

技术领域：

本发明涉及一种太阳能电池，具体涉及一种分离双结式钙钛矿太阳电池及其制备方法。

背景技术：

太阳能电池是各种清洁能源技术中最有效的技术方案之一，它在人类发展过程中的能源与环境间具有的协调作用扮演着重要的角色义。钙钛矿太阳能电池自2009年首次以3.8％的光电转化效率问世后，在随后短短五年里其效率以前所未有的速度不断攀升。2016年，钙钛矿太阳能电池的最高效率达到22.1％。因此，可以说钙钛矿太阳能电池代表着19世纪70年代以来光伏技术领域最有意义的突破，也是近几年国内外各科研单位及企业的研究热点。追求更高光电转换效率是光伏技术领域的科学家和工程师们的不懈追求。单结钙钛矿太阳能电池当前的效率已达20％左右，单结钙钛矿太阳能电池的理论极限效率为25％～31％，因此，要将这一水平的效率进一步提高其难将进一步加大。而探索钙钛矿叠层太阳能电池的更高的效率是人们不断的追求。

现有技术中，太阳光宽光谱响应方式是通过不同禁带宽度的太阳电池叠加串联起来实现的，不同禁带宽度的吸收层吸收不同波长的太阳光，从而提高太阳光的利用率。这种叠加方式所伴随的是不同吸收层的晶格失配、电流不匹配等问题。因此需要提供一种既能实现宽光谱响应，又要解决晶格和电流匹配的技术方案。

发明内容：

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种叠加太阳电池结构，不但可以实现太阳光的宽光谱响应，又可以解决晶格失配和电流不匹配的问题，最终实现电池效率的最大化。

为了达到上述目的，本发明提供了采用下述技术方案：

本发明提供的技术方案中所述宽带隙钙钛矿太阳能电池I自上而下的平板玻璃6方向上依次设有窗口层2、过渡层3、宽带隙钙钛矿吸收层4和透明导电层5。

优选的，所述窄带隙钙钛矿太阳能电池II自上而下的平板玻璃6的方向上依次设有透明导电层7、窄禁带钙钛矿吸收层8、过渡层9、N型层10和底电极层11。

优选的，在所述窗口层2上有并排设置的减反层1和叉指电极12。

优选的，所述窗口层2为掺铝氧化锌或掺氟氧化锡制得；过渡层3为二氧化钛制得；所述宽带隙钙钛矿吸收层4为CH₃NH₃PbX₃制得，其中，X为Cl、Br或I。

优选的，所述宽带禁带宽度：1.50～1.85eV。

优选的，所述透明导电层7为掺铝氧化锌或掺氟氧化锡制得；窄带隙钙钛矿吸收层8的材料为CH₃NH₃PbX₃制得，其中，X为Cl、Br或I；过渡层9的材料为二氧化钛；N型层10为二氧化钛致密层；底电极层11为Ag制得。

优选的，所述窄带隙禁带宽度为1.10～1.50eV。

一种分离双结式钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述方法如下：

(1)于平板玻璃6的一侧依次制作透明导电层5、宽带隙钙钛矿吸收层4、过渡层3和窗口层2制得宽带隙钙钛矿太阳电池I；

(2)于平板玻璃6的另一侧依次制作透明导电层7、窄带隙钙钛矿吸收层8、过渡层9、N型层10和底电极层11制得窄带隙钙钛矿太阳电池II；

(3)于窗口层2的自由侧制作减反层1和叉指电极12，即得所述分离双结式钙钛矿太阳能电池。