[发明专利]空穴传输层及其制作方法、钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池及其制作方法

说明书

本发明涉及一种空穴传输层及其制作方法、钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池及其制作方法。一种空穴传输层的制作方法，空穴传输层用于钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池，空穴传输层的制作方法包括如下步骤：采用原子层沉积技术在衬底上形成保护层；以及采用磁控溅射技术在保护层上形成金属氧化物层，得到空穴传输层。上述用于钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池的空穴传输层的制作方法，由于采用原子层沉积技术制作保护层，采用磁控溅射技术在保护层上制作金属氧化物层，因此既可以实现低温工艺，又可以大规模生产。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种空穴传输层及其制作方法、钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池及其制作方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由于具有光电转换效率高、成本低、制作简单等突出优点，成为最具前景的太阳能电池并且成为研究热点。目前钙钛矿太阳电池的点电池效率已经达到23.3％。目前应用于钙钛矿太阳电池的材料一般带隙大于1.5eV，并且通过掺杂可以进一步提高钙钛矿吸收层的带隙至1.65eV以上。宽带隙的钙钛矿吸收层非常有利于和晶硅太阳电池(SHJ，Silicon Hetero junctionsolar cell)组成钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池。如图1所示，传统的钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池100'包括依次层叠的背面导电栅线110'、背面透明导电层120'、硅基异质结电池130'、隧穿结140'、钙钛矿电池150'、正面透明导电层160'和正面导电栅线170'。图1中箭头所指的方向为光照方向。其中，硅基异质结电池130'包括依次层叠的非晶硅p层131'、非晶硅i层132'、晶体硅片133'、非晶硅i层134'与非晶硅n层135'。隧穿结140'包括硅基薄膜隧穿结的n层141'与硅基薄膜隧穿结的p层142'。钙钛矿电池150'包括依次层叠的空穴传输层151'、吸收层152'与电子传输层153'。

目前钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池的光电转换效率已经达到27.3％，同时有优于钙钛矿单结电池的稳定性。然而，钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池的实际效率和理论效率依然有较大的差距，进一步优化电池结构，优化器件设计，是未来的提高钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池效率的工作重点之一。

传统的钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池一般采用氧化镍、spiro-OMetAD、Spiro-TTB或者PTAA等材料作为钙钛矿顶电池的空穴传输层材料。由于spiro-OMetAD、Spiro-TTB和PTAA等有机物材料的稳定性较差，应用于钙钛矿/SHJ叠层太阳能电池，会导致电池的使用寿命较低。而采用氧化镍等无机材料作为钙钛矿/SHJ叠层太阳能电池的空穴传输层会显著提高其使用寿命。以氧化镍为例，传统的采用氧化镍等无机材料作为钙钛矿/SHJ叠层太阳能电池的空穴传输层的制作方法为，采用氧化镍纳米颗粒悬浊液旋涂，或者采用含镍的有机材料乙酰丙酮镍在衬底上高温氧化分解形成氧化镍。然而，采用氧化镍纳米颗粒悬浊液旋涂的方法无法应用于大规模生产；而采用含镍的有机材料乙酰丙酮镍在衬底上高温氧化分解形成氧化镍的方法需要500℃以上的高温，会加大生产能耗，并且在SHJ电池上镀膜时会损伤SHJ电池。

发明内容

基于此，有必要提供一种空穴传输层及其制作方法、钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池及其制作方法，既可以实现低温工艺，又可以大规模生产。

一种空穴传输层的制作方法，所述空穴传输层用于钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池，空穴传输层的制作方法包括如下步骤：

采用原子层沉积技术在衬底上形成保护层；以及

采用磁控溅射技术在所述保护层上形成金属氧化物层，得到空穴传输层。

上述用于钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池的空穴传输层的制作方法，由于采用原子层沉积技术制作保护层，采用磁控溅射技术在保护层上制作金属氧化物层，因此既可以实现低温工艺，又可以大规模生产。