[发明专利]一种叠层电池

说明书

本发明公开一种叠层电池，涉及光伏技术领域，以在底电池上形成薄膜有序度较高的功能层，从而提高叠层电池的光电转换效率。该叠层电池包括：底电池，底电池具有绒面；形成在底电池的绒面上的空穴传输层；形成在空穴传输层上的第二有序诱导层和钙钛矿吸收层，第二有序诱导层位于空穴传输层和钙钛矿吸收层之间；以及形成在钙钛矿吸收层上的透明导电层。第二有序诱导层含有的诱导材料为有机铵盐或无机铅化合物。本发明提供的叠层电池用于以钙钛矿太阳能电池为顶电池的叠层电池。

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种叠层电池。

背景技术

单结太阳能电池，往往只能吸收固定波长的太阳光。为了提高对太阳光的利用率，可以将多个不同带隙的太阳能电池通过复合层串联起来，以吸收不同波长的太阳光。钙钛矿电池具有较宽的带隙，且可以通过调整组分配比，调控钙钛矿电池吸收光谱的带隙。可见，钙钛矿电池是理想的叠层电池的顶电池。

当钙钛矿电池与具有绒面结构的底电池层叠在一起时，如何在底电池上形成薄膜有序度较高的功能层，成为提高叠层电池光电转换效率的难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叠层电池，以在底电池上形成薄膜有序度较高的功能层，从而提高叠层电池的光电转换效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种叠层电池。该叠层电池包括：底电池，底电池具有绒面；形成在底电池的绒面上的空穴传输层；形成在空穴传输层上的第二有序诱导层和钙钛矿吸收层，第二有序诱导层位于空穴传输层和钙钛矿吸收层之间；以及形成在钙钛矿吸收层上的透明导电层。第二有序诱导层含有的诱导材料为有机铵盐或无机铅化合物。

采用上述技术方案时，钙钛矿吸收层生长在第二有序诱导层上，在第二有序诱导层的缓冲作用下，钙钛矿吸收层能够避免空穴传输层表面分子无序性的不利影响。与此同时，在第二有序诱导层的诱导作用下钙钛矿吸收层能够有序生长，并具有较高的结晶度、较大的晶粒尺寸。此时，钙钛矿吸收层缺陷较少，具有较高的光电转换效率。并且，第二有序诱导层作为空穴传输层与钙钛矿吸收层之间的中间层，能够降低薄膜间的能极差，形成有利于空穴传输的能级匹配，提高叠层电池的空穴传输性能。

当第二有序诱导层的诱导材料为有机铵盐或无机铅化合物时，有机铵盐和无机铅化合物与钙钛矿吸收层的钙钛矿材料晶型结构匹配度较高、性质接近，容易诱导生长高度有序的钙钛矿吸收层。

在一些可能的实现方式中，上述无机铅化合物为氧化铅、溴化铅、碘化铅、氯化铅、醋酸铅、硫氰化铅和硫化铅中的一种或多种。这些无机铅化合物为金属氧化物，与金属氧化物空穴传输层之间具有较好的相容性，使得第二有序诱导层与空穴传输层之间能够形成较好的界面接触。同时，无机铅化合物与钙钛矿吸收层的钙钛矿材料均为铅化合物，两者具有较好的相容性，使得第二有序诱导层，更容易诱导生长出钙钛矿吸收层。

在一些可能的实现方式中，上述第二有序诱导层的厚度为1nm～20nm。

在一些可能的实现方式中，上述叠层电池还包括第一有序诱导层。第一有序诱导层位于底电池和空穴传输层之间。

与第二有序诱导层作用机理类似，在第一有序诱导层的界面缓冲和诱导作用下，空穴传输层能够有序生长，具有较高的结晶度、较大的晶粒尺寸，从而减少可以空穴传输层的缺陷，提高空穴传输层的空穴传输性能。并且，第一有序诱导层作为空穴传输层与底电池之间的中间层，可以降低薄膜之间的能级差，在空穴传输层和底电池之间形成有利于空穴传输的能级匹配，进而提高叠层电池的空穴传输性能。

当第一有序诱导层的诱导材料为棒状分子材料时，棒状分子材料容易通过密堆积直立于下层薄膜上，形成高度有序的几何沟道。该高度有序的几何沟道可以通过较强的相互作用，诱导上层有机薄膜沿着几何沟道取向生长。此时，含有棒状分子材料的第一有序诱导层对其上层薄膜，具有较好的有序生长诱导作用。并且，棒状分子材料在厚度较薄的薄膜中具有类似液晶的性质，且其液晶相温度较低，容易在较低的温度下通过液晶的流动性形成大面积高度有序的第一有序诱导层。