钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制作方法与流程

本申请涉及电池，尤其涉及一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制作方法。

背景技术：

1、钙钛矿晶硅叠层电池是一种新型太阳能电池，采用钙钛矿材料和晶硅材料堆叠组合而成。钙钛矿晶硅叠层电池将钙钛矿材料的宽带隙、高吸收系数、高载流子迁移率与晶硅材料的高稳定性、良好的电子传输性能进行结合，具有更高的光电转换效率。

2、目前，钙钛矿晶硅叠层电池常采用全覆盖的透明导电氧化物薄膜作为中间隧穿层，该层的厚度常为10nm-100nm，其对于300nm-1200nm的光透过率通常在90%以下，导致了器件在吸光方面的损失。此外，全覆盖的中间隧穿层能够横向导通电子和空穴，造成一定的非辐射复合损失，从而降低器件的效率。

3、因此，有必要优化钙钛矿晶硅叠层电池的结构，以进一步提高器件的光电转换效率。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制作方法，用于改善钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的叠层结构，解决相关技术中因中间隧穿层引起的光电转换效率低的技术问题。

2、第一方面，本申请提供一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，包括：

3、底电池，包括依次层叠设置的第一电极层、p型掺杂层、第一钝化层、硅基板和第二钝化层；

4、自组装单分子层，设置于所述第二钝化层的表面；

5、顶电池，设置于所述自组装单分子层远离所述底电池的一面，所述顶电池包括依次层叠设置的钙钛矿吸收层、第三钝化层、电子传输层和第二电极层。

6、在一实施例中，所述自组装单分子层的材料为2pacz、meo-2pacz、meo-4pacz中的至少一种。

7、在一实施例中，所述自组装单分子层的厚度为0.1nm-5nm。

8、在一实施例中，所述钙钛矿吸收层材料为cs0.1fa0.765ma0.135pbibr、cs0.1fa0.765ma0.135pbi2.4br0.6、cs0.1fa0.765ma0.135pbi2.22br0.78、cs0.05rb0.05fa0.765ma0.135pbi2.55br0.45中的任意一种。

9、在一实施例中，所述电子传输层的材料为氧化锌、二氧化锡、二氧化钛、[6 ,6]-苯基c61丁酸甲酯、碳60、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉中的至少一种。

10、在一实施例中，所述顶电池还包括缓冲层，所述缓冲层设置于所述电子传输层与所述第二电极层之间，所述缓冲层的材料为氧化锌、二氧化锡、二氧化钛中的至少一种。

11、在一实施例中，所述顶电池还包括减反射层，所述减反射层设置于所述第二电极层远离所述电子传输层的一侧，所述减反射层的材料为氟化镁、氟化锂、氟化钠、氧化硅中的至少一种。

12、本申请提供的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，包括层叠设置底电池、自组装单分子层和顶电池，底电池包括层叠设置的第一电极层、p型掺杂层、第一钝化层、硅基板和第二钝化层，顶电池包括层叠设置的钙钛矿吸收层、第三钝化层、电子传输层和第二电极层。如此，由于底电池和顶电池在不同波长范围内的光谱响应特性不同，将它们叠放在一起组合使用，并将输出电路串联连接，可以实现效能互补和协同作用，从而获得更高的光电转换效率和稳定的输出功率；此外，sam层直接连接底电池与顶电池，取代了传统晶硅电池结构中的n型掺杂层和钙钛矿电池结构中的空穴传输层，以及取代了透明导电氧化物薄膜作为中间隧穿层，能够简化器件结构，由于中间膜层的减少，使得器件透光率提升，从而有效降低了吸光损失；此外，sam层具有更小的膜层间接触电阻，还能够减少器件在电学方面的传导损失，从而进一步提升器件的光电转换效率和输出功率。

13、第二方面，本申请提供一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制作方法，用于制作第一方面中的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，包括：

14、提供硅基板，所述硅基板包括相对设置的第一面和第二面；

15、在所述硅基板的第一面制作依次层叠设置的第一钝化层、p型掺杂层和第一电极层；

16、在所述硅基板的第二面制作依次层叠设置的第二钝化层、自组装单分子层、钙钛矿吸收层、第三钝化层、电子传输层和第二电极层。

17、在一实施例中，在所述硅基板的第二面制作依次层叠设置的第二钝化层、自组装单分子层、钙钛矿吸收层、第三钝化层、电子传输层和第二电极层包括：

18、利用蒸镀法制作所述自组装单分子层。

19、在一实施例中，利用蒸镀法制作所述自组装单分子层包括：

20、利用蒸镀器将自组装分子蒸发并沉积在所述第二钝化层的表面，所述蒸镀器的蒸镀真空度为1pa-5×10-4pa，蒸镀温度为50℃-400℃。

21、本申请提供钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制作方法，在硅基板的第一面制作依次层叠设置的第一钝化层、p型掺杂层和第一电极层，在硅基板的第二面制作依次层叠设置的第二钝化层、自组装单分子层、钙钛矿吸收层、第三钝化层、电子传输层和第二电极层。通过在硅基板与钙钛矿吸收层之间设置sam层，并利用sam层取代传统晶硅电池结构中的n型掺杂层和钙钛矿电池结构中的空穴传输层，以及取代透明导电氧化物薄膜作为中间隧穿层，能够简化太阳能电池的制作流程，利用该制作方法制作的太阳能电池结构简单，相较于同类型产品，吸光损失和电学方面传导损失更低，具有较高的光电转换效率和输出功率。

技术特征：

1.一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述自组装单分子层的材料为2pacz、meo-2pacz、meo-4pacz中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述自组装单分子层的厚度为0.1nm-5nm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸收层的材料为cs0.1fa0.765ma0.135pbibr、cs0.1fa0.765ma0.135pbi2.4br0.6、cs0.1fa0.765ma0.135pbi2.22br0.78、cs0.05rb0.05fa0.765ma0.135pbi2.55br0.45中的任意一种。

5. 根据权利要求1-3中任一项所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的材料为氧化锌、二氧化锡、二氧化钛、[6 ,6]-苯基c61丁酸甲酯、碳60、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉中的至少一种。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述顶电池还包括缓冲层，所述缓冲层设置于所述电子传输层与所述第二电极层之间，所述缓冲层的材料为氧化锌、二氧化锡、二氧化钛中的至少一种。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述顶电池还包括减反射层，所述减反射层设置于所述第二电极层远离所述电子传输层的一侧，所述减反射层的材料为氟化镁、氟化锂、氟化钠、氧化硅中的至少一种。

8.一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的制作方法，其特征在于，用于制作如权利要求1-7中任一项所述的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池，包括：

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，在所述硅基板的第二面制作依次层叠设置的第二钝化层、自组装单分子层、钙钛矿吸收层、第三钝化层、电子传输层和第二电极层包括：

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，利用蒸镀法制作所述自组装单分子层包括：

技术总结
本申请涉及电池技术领域，公开了一种钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制作方法。钙钛矿晶硅叠层太阳能电池包括底电池、自组装单分子层和顶电池，底电池包括依次层叠设置的第一电极层、P型掺杂层、第一钝化层、硅基板和第二钝化层，自组装单分子层设置于第二钝化层的表面，顶电池设置于自组装单分子层远离底电池的一面，顶电池包括依次层叠设置的钙钛矿吸收层、第三钝化层、电子传输层和第二电极层。本申请提供的钙钛矿晶硅叠层太阳能电池及其制作方法，用于改善钙钛矿晶硅叠层太阳能电池的叠层结构，解决相关技术中因中间隧穿层引起的光电转换效率低的技术问题。

技术研发人员：段磊平,张瑜,易海芒,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：深圳黑晶光电技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/29