一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、传统化石能源带来的能源匮乏问题与严重的环境污染问题使得寻求可再生能源迫在眉睫。太阳能因不受地域限制、对环境无污染、资源丰富等优势，是最有发展潜力的可再生能源。太阳能电池如今已成为利用与发展太阳能的主要方法之一，其工作原理是运用光伏效应直接把太阳能转换为电能。其中，第三代太阳能电池中的钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、生产成本低等优点；另一方面，作为光吸收层的钙钛矿材料拥有高载流子迁移率、高吸收系数、长载流子扩散长度和可调带隙等优势。因此，钙钛矿太阳能电池及相关材料已成为光伏领域的研究热点，且应用前景十分广阔。

2、然而，由于肖克利－奎伊瑟极限(shockley－queisser极限)的存在，单结电池的理论效率无法进一步突破，为了获得更加高效的太阳能电池，开发钙钛矿－硅叠层太阳能电池是最佳选择之一。在现有技术中，钙钛矿太阳能电池结构中的钙钛矿层和空穴传输层容易出现界面缺陷，导致钙钛矿太阳能电池的光电转化效率较低，因此，需要提供一种钙钛矿太阳能电池。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中钙钛矿太阳能电池的光电转化效率较低的缺陷，从而提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

2、本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：形成空穴传输层；在所述空穴传输层的一侧表面形成金属氧化物保护层；在所述金属氧化物保护层背离所述空穴传输层的一侧表面形成钙钛矿吸收层。

3、可选的，形成金属氧化物保护层的工艺包括原子层沉积工艺。

4、可选的，原子层沉积工艺步骤包括：依次进行第一子沉积至第n子沉积，n为大于或等于2的整数；任意一个第n子沉积的步骤包括：向反应腔室中通入金属有机物气体；向反应腔室中通入金属有机物气体之后，向反应腔室中通入吹扫气体进行第一吹扫处理；第一吹扫处理之后，向反应腔室中通入氧源，使得氧源和金属有机物气体反应形成第n金属氧化物子层；向反应腔室中通入氧源之后，向反应腔室中通入吹扫气体进行第二吹扫处理，n为大于或等于1且小于或等于n的整数。

5、可选的，n为大于或者等于30且小于或者等于80的整数；优选的，反应腔室中的温度为150℃－200℃，真空度为0.01托－0.5托。

6、可选的，任意第n金属氧化物子层的厚度为0.1nm－0.3nm。

7、可选的，所述氧源包括水蒸气，向反应腔室中通入氧源的时间为0.5s－1s。

8、可选的，所述第一吹扫处理的时间为30s－120s。

9、可选的，所述第二吹扫处理的时间为30s－180s。

10、可选的，吹扫气体包括氩气。

11、可选的，所述金属有机物包括乙酰丙酮铬、三甲基铝、双(叔丁基亚氨基)双(二甲基氨基)钨(vi)、双(叔丁基亚氨基)双(二甲基氨基)钼(vi)、三异丙氧基氧化钒中的至少一种。

12、可选的，所述金属氧化物保护层的厚度为3nm－24nm。

13、可选的，所述空穴传输层的材料包括：2，2＇，7，7＇－四(n，n－二对甲苯基)氨基－9，9－螺二芴。

14、可选的，形成钙钛矿吸收层的步骤包括：配制钙钛矿前驱液，在所述空穴传输层的一侧表面形成钙钛矿吸收层液膜，对所述钙钛矿吸收层液膜进行退火处理得到所述钙钛矿吸收层；或者，采用真空蒸镀工艺在所述空穴传输层的一侧表面形成钙钛矿吸收层。

15、可选的，形成所述钙钛矿吸收层液膜的工艺包括狭缝涂布工艺、刮涂工艺、喷涂工艺、旋涂工艺或者浸润工艺。

16、可选的，提供导电衬底；形成空穴传输层的步骤为：在部分所述导电衬底的一侧表面形成空穴传输层；所述钙钛矿太阳能电池的制备方法还包括：在所述钙钛矿吸收层背离所述空穴传输层一侧表面形成电子传输层；在部分所述导电衬底的一侧表面形成第一电极层；在所述电子传输层背离所述钙钛矿吸收层的一侧表面形成第二电极层，所述第二电极层和所述第一电极层位于所述导电衬底的同一侧。

17、本发明提供一种钙钛矿太阳能电池，包括：空穴传输层；钙钛矿吸收层，位于所述空穴传输层的一侧；金属氧化物保护层，位于所述空穴传输层和所述钙钛矿吸收层之间。

18、可选的，所述金属氧化物保护层的材料包括氧化铬、氧化铝、氧化钼、氧化钒、氧化钨和氧化铜中的至少一种。

19、可选的，所述金属氧化物保护层的厚度为3nm－24nm。

20、可选的，还包括：导电衬底，所述空穴传输层位于部分所述导电衬底的一侧表面；所述金属氧化物保护层位于所述空穴传输层背离所述导电衬底的一侧表面；电子传输层，位于所述钙钛矿吸收层背离所述空穴传输层一侧表面；第一电极层，位于部分所述导电衬底的一侧表面；第二电极层，位于所述电子传输层背离所述钙钛矿吸收层的一侧表面，所述第二电极层和所述第一电极层位于所述导电衬底的同一侧。

21、本发明技术方案，具有如下优点：

22、本发明提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法，在形成钙钛矿吸收层之前，在所述空穴传输层的一侧表面形成金属氧化物保护层，所述金属氧化物保护层位于所述空穴传输层和钙钛矿吸收层之间，因此在形成所述钙钛矿吸收层的过程中，所述金属氧化物保护层可以保护所述空穴传输层中的材料不被破坏，所述金属氧化物保护层还可以增强所述空穴传输层的空穴传输能力，避免空穴积累，所述金属氧化物保护层还可以对所述钙钛矿吸收层的界面深能级缺陷进行钝化，降低缺陷位点，空穴传输层和钙钛矿吸收层接触界面处的复合损失，抑制空穴传输层和钙钛矿吸收层接触界面载流子复合，有效促进电荷传输，提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率，因此，所述钙钛矿太阳能电池的制备方法形成的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率高。

技术特征：

1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，形成金属氧化物保护层的工艺包括原子层沉积工艺；

3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物保护层的厚度为3nm－24nm。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层的材料包括：2，2＇，7，7＇－四(n，n－二对甲苯基)氨基－9，9－螺二芴。

5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，形成钙钛矿吸收层的步骤包括：配制钙钛矿前驱液，在所述空穴传输层的一侧表面形成钙钛矿吸收层液膜，对所述钙钛矿吸收层液膜进行退火处理得到所述钙钛矿吸收层；

6.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，提供导电衬底；

7.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属氧化物保护层的材料包括氧化铬、氧化铝、氧化钼、氧化钒、氧化钨和氧化铜中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属氧化物保护层的厚度为3nm－24nm。

10.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括：导电衬底，所述空穴传输层位于部分所述导电衬底的一侧表面；所述金属氧化物保护层位于所述空穴传输层背离所述导电衬底的一侧表面；

技术总结
本发明提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其中，钙钛矿太阳能电池的制备方法包括：形成空穴传输层；在所述空穴传输层的一侧表面形成金属氧化物保护层；在所述金属氧化物保护层背离所述空穴传输层的一侧表面形成钙钛矿吸收层。所述钙钛矿太阳能电池制备方法形成的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率高。

技术研发人员：毕恩兵,巴前凯
受保护的技术使用者：宣城先进光伏技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12