[发明专利]一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种平面无掺杂异质结‑钙钛矿叠层电池及其制备方法，涉及太阳能电池技术领域，本发明包括连接在一起的钙钛矿顶层太阳能电池和异质结底层太阳能电池，钙钛矿顶层太阳能电池包括从上到下依次设置的前金属电极层、第一透明导电氧化物层、空穴传输层、钙钛矿光吸收层和电子传输层，钙钛矿光吸收层包括从上到下依次设置的钙钛矿层A、钙钛矿层B和钙钛矿层C，钙钛矿层A的禁带宽度为2.4‑3.0ev，钙钛矿层B的禁带宽度为2.0‑2.6ev，钙钛矿层C的禁带宽度为1.9‑2.2ev，且钙钛矿层A、钙钛矿层B和钙钛矿层C的禁带宽度依次减小，本发明具有光电转化效率超过28％、开路电压高、增加了发电量的优点。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体的是涉及一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池及其制备方法。

背景技术

随着环境污染问题越来越受重视，人们减少了化石能源的使用，大力开发新能源，在风能和太阳能领域投入了大量的精力，由于火力发电逐步被风能和太阳能发电取代，由于风能发电存在着一定的局限性，太阳能发电越来越受到人们的重视，太阳能太阳能有着利用简单、安全、无污染等特点，随着光伏发电平价上网的政策实施，提效降本成了光伏产业面临的严峻问题，科研人员开始着手研究高效的叠层太阳能电池。

最近几年，钙钛矿电叠层池引起了人们的强烈的关注，例如钙钛矿-PERC电池、钙钛矿-异质结电池、钙钛矿-钙钛矿电池等成了叠层电池的研究热点，其中钙钛矿-异质结电池顶层的钙钛矿电池的钙钛矿材料不但具备了无机半导体材料优良的导电性能和稳定性能，还具备了制备比较简单、成本比较低，底层的晶硅太阳能电池具有成熟的制造工艺，钙钛矿-晶硅太阳电池能够充分利用可见光短波段范围380nm-500nm的光，在外量子效率(EQE)有明显的上升，弥补了硅基材料(禁带宽度1.12ev)对光谱利用不充分的缺点，选取合理顶部钙钛矿和晶硅太阳电池的连接层，使其电流匹配正常工作，但是现有钙钛矿-异质结电池顶层电池禁带宽度一般为1.55ev-1.8ev，主要吸收短波长的光子，研究发现对太阳光谱可见光利用率还是比较低，因此其光电转化效率还有待进一步提高。

故如何解决上述技术问题，对于本领域技术人员来说很有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有钙钛矿-异质结电池顶层电池禁带宽度一般为1.55ev-1.8ev，对太阳光谱可见光利用率较低，光电转化效率不够高的技术问题，本发明提供一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池及其制备方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池，包括连接在一起的钙钛矿顶层太阳能电池和异质结底层太阳能电池，钙钛矿顶层太阳能电池包括从上到下依次设置的前金属电极层、第一透明导电氧化物层、空穴传输层、钙钛矿光吸收层和电子传输层，钙钛矿光吸收层包括从上到下依次设置的钙钛矿层A、钙钛矿层B和钙钛矿层C，钙钛矿层A的禁带宽度为2.4-3.0ev，钙钛矿层B的禁带宽度为2.0-2.6ev，钙钛矿层C的禁带宽度为1.9-2.2ev，且钙钛矿层A、钙钛矿层B和钙钛矿层C的禁带宽度依次减小。

进一步地，第一透明导电氧化物层为掺钼氧化铟，厚度为20-30nm，禁带宽度为3.6-3.9ev。

进一步地，异质结底层太阳能电池包括从上到下依次设置的透明导电氧化物复合层、p型空穴选择层、钝化层、n型硅衬底层、n型电子选择层、第二透明导电氧化物层和后金属电极层，透明导电氧化物复合层和电子传输层连接。

进一步地，透明导电氧化物复合层为掺钼氧化铟，其厚度为50-80nm，其电阻率为3.0×10^-4-3.5×10^-4Ω·cm。

进一步地，第二透明导电氧化物层为掺钼氧化铟，其厚度为30-50nm，其电阻率为3.0×10^-4-3.5×10^-4Ω·cm。