[发明专利]一种钙钛矿叠层太阳能电池及制备方法

说明书

本发明适用于钙钛矿叠层太阳能电池技术领域，提供了一种钙钛矿叠层太阳能电池及制备方法，钙钛矿叠层太阳能电池包括：晶硅底电池、钙钛矿顶电池及导电结合层，钙钛矿顶电池包括钙钛矿吸收层；钙钛矿吸收层由钙钛矿晶体与掺杂金属R原子的MOF材料反应制得，钙钛矿晶体的结构式为PbMAX₃，X为F、Cl、Br、I中的一种或多种；掺杂金属R原子的MOF材料的结构式为C₈H₁₀N₄U_1‑yR_y；U和R分别为Zn、Ni、Fe、Co、Cu或稀土金属中的一种或多种，且U和R互不相同，R的质量分数小于U的质量分数。本发明提供的钙钛矿叠层太阳能电池的钙钛矿顶电池的钙钛矿吸收层由钙钛矿晶体与掺杂金属R原子的MOF材料反应制得，提升了钙钛矿吸收层的稳定性和导电性能，提高了电池效率。

技术领域

本发明涉及钙钛矿叠层太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿叠层太阳能电池及制备方法。

背景技术

太阳能电池具有绿色环保、储能丰富等优点，被誉为最有前途的绿色能源。钙钛矿顶电池因具有低成本、易制备和优异的光电转化性能等优点而在国际上备受关注。其中，钙钛矿材料也被认为是下一代低成本太阳能电池的光吸收材料。由于钙钛矿和晶硅具有不同的带隙，为了充分利用太阳光谱，钙钛矿顶电池可作为顶电池与晶硅底电池形成叠层太阳能电池，这种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池既拓宽了电池的光谱响应范围，提高了太阳能电池效率，又降低了制备成本。

现有技术中，钙钛矿叠层太阳能电池中的钙钛矿顶电池的钙钛矿吸收层通常采用纯有机或无机钙钛矿，但纯有机或无机钙钛矿易分解，稳定性和导电性较差；为了进一步提升钙钛矿吸收层的稳定性，相关技术中有采用MOF材料(金属-有机框架材料)与钙钛矿层叠的双层结构形成钙钛矿吸收层，但是钙钛矿与MOF材料为单独的两层，钙钛矿与MOF材料分开不能较好增加钙钛矿的稳定性，导致钙钛矿吸收层稳定性差，且钙钛矿与MOF材料之间存在界面，导致钙钛矿吸收层的导电性较差，从而导致钙钛矿叠层太阳能电池的效率较低。

发明内容

本发明提供一种钙钛矿叠层太阳能电池，旨在解决现有技术存在钙钛矿叠层太阳能电池中的钙钛矿顶电池的钙钛矿吸收层导电性及稳定性较差，导致钙钛矿叠层太阳能电池效率低的问题。

本发明是这样实现的，提供一种钙钛矿叠层太阳能电池，包括晶硅底电池、叠设于所述晶硅底电池上的钙钛矿顶电池、及设于所述晶硅底电池与所述钙钛矿顶电池之间的导电结合层，所述钙钛矿顶电池包括钙钛矿吸收层；

所述钙钛矿吸收层由钙钛矿晶体与掺杂金属R原子的MOF材料反应制得，所述钙钛矿晶体的结构式为PbMAX₃，X为F、Cl、Br、I中的一种或多种；所述掺杂金属R原子的MOF材料的结构式为C₈H₁₀N₄U_1-yR_y；U和R分别为Zn、Ni、Fe、Co、Cu或稀土金属中的一种或多种，且U和R互不相同，所述R的质量分数小于所述U的质量分数。

优选的，所述U的质量分数为15～40％，R的质量分数为0.5～10％。优选的，所述PbMAX₃与所述C₈H₁₀N₄U_1-yR_y的摩尔数之比为0.5～5。

优选的，所述钙钛矿晶体包覆在所述MOF材料的框架内部或附着在所述MOF材料的框架表面，所述掺杂金属R原子均匀分布在所述MOF材料的框架中，且所述掺杂金属R原子与MOF材料的非金属成化学键。

优选的，所述晶硅底电池为topcon电池、HJT电池、IBC电池或HBC电池。

优选的，所述钙钛矿顶电池还包括空穴传输层、电子传输层、透明导电层及顶电极、所述空穴传输层、所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层、所述透明导电层及所述顶电极从下至上依次设置。