本發(fā)明涉及光伏，具體涉及了一種鈣鈦礦太陽能電池，以及一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。

背景技術(shù)：

1、有機(jī)無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦材料憑借優(yōu)異的光電性能以及低成本優(yōu)勢(shì)，適合作為太陽能電池的吸光層。并且，反式結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池因其制備方法低溫簡(jiǎn)便、遲滯效應(yīng)弱到近乎可忽略、界面缺陷態(tài)密度較低、穩(wěn)定性較強(qiáng)、與柔性器件和疊層器件適配性良好等優(yōu)點(diǎn)，更具有商業(yè)化價(jià)值。在鈣鈦礦上制備透明窗口層是實(shí)現(xiàn)高效鈣鈦礦疊層電池和雙面單結(jié)鈣鈦礦電池的基礎(chǔ)。

2、為制備反式結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池，需要在鈣鈦礦上制備透明電極。但是，常用于制備透明電極的磁控濺射和反應(yīng)等離子體沉積產(chǎn)生的離子能量較大，容易導(dǎo)致鈣鈦礦損失，進(jìn)而導(dǎo)致器件性能下降。因此，在制備透明電極前可以制備一層緩存層，用于減小透明電極制備過程中離子轟擊對(duì)鈣鈦礦的損傷。

3、一些金屬氧化物由于具有帶隙較大且穩(wěn)定性較好，可以被用于緩存層。但是，目前應(yīng)用于鈣鈦礦電池中的金屬氧化物緩存層導(dǎo)電性較差，且低電導(dǎo)的金屬氧化物會(huì)在器件中引入較大串聯(lián)電阻。同時(shí)，低導(dǎo)電的金屬氧化物和透明電極間的接觸電阻也將增加，這限制了器件的填充因子，從而限制器件效率的提升。

4、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本領(lǐng)域亟需一種改進(jìn)的鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)，能夠提升緩存層的電導(dǎo)性，進(jìn)而降低緩存層的串聯(lián)電阻，并減小其與透明電極間的接觸電阻，最終實(shí)現(xiàn)反式結(jié)構(gòu)器件填充因子提升和效率提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之前序。

2、為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種鈣鈦礦太陽能電池，能夠提升緩存層的電導(dǎo)性，進(jìn)而降低緩存層的串聯(lián)電阻，并減小其與透明電極間的接觸電阻，最終實(shí)現(xiàn)反式結(jié)構(gòu)器件填充因子提升和效率提升。

3、具體來說，根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供的上述鈣鈦礦太陽能電池，包括：鈣鈦礦吸光層，用于吸收光子并產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，且鈣鈦礦吸光層的兩側(cè)分別包括電子傳輸層和空穴傳輸層，用以分別傳輸電子和空穴；透明電極層，設(shè)置于所述電子傳輸層的外側(cè)；以及緩存層，設(shè)置于所述電子傳輸層和所述透明電極層之間，所述緩存層為包括金屬摻雜元素的n型半導(dǎo)體材料，用于隔絕所述透明電極層在其制備過程中的離子與所述鈣鈦礦吸光層。

4、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述n型半導(dǎo)體材料包括二氧化錫。

5、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述金屬摻雜元素至少包括釔、鋰、鈮、銅、鑭、鋯、鉬、鎳、鎵中的至少一種。

6、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述金屬摻雜元素和緩存層中的錫元素的原子數(shù)比的范圍在0.01％～20％。

7、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述緩存層的厚度范圍在1nm～100nm。

8、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述透明電極層包括透明導(dǎo)電氧化物。

9、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述空穴傳輸層的材料包括但不限于自組裝單分子層、氧化鎳層，以及所述自組裝單分子層和鈣鈦礦的組合。

10、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽能電池包括單節(jié)鈣鈦礦太陽能電池、鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層太陽能電池、鈣鈦礦-晶體硅疊層太陽能電池，以及鈣鈦礦-銅銦鎵硒疊層太陽能電池。

11、此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面提供的上述鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：制備空穴傳輸層；在所述空穴傳輸層的上方制備鈣鈦礦吸光層；在所述鈣鈦礦吸光層的上方制備電子傳輸層；在所述電子傳輸層的上方制備緩存層，所述緩存層為包括金屬摻雜元素的n型半導(dǎo)體材料；以及在所述緩存層的上方制備透明傳輸層，所述透明電極層在其制備過程中的離子經(jīng)由所述緩存層與所述鈣鈦礦吸光層隔絕。

12、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，制備所述緩存層的工藝包括原子層沉積法、化學(xué)氣相沉積法、脈沖化學(xué)氣相沉積法，以及反應(yīng)等離子體沉積法。

13、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述制備空穴傳輸層的步驟包括：制備透明導(dǎo)電基底；在所述透明導(dǎo)電基底的上方制備氧化鎳層；以及在所述氧化鎳層的上方制備自組裝單分子層，以使自組裝單分子層位于所述氧化鎳層和所述鈣鈦礦吸光層之間。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述n型半導(dǎo)體材料包括二氧化錫。

3.如權(quán)利要求2所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述金屬摻雜元素包括釔、鋰、鈮、銅、鑭、鋯、鉬、鎳、鎵中的至少一種。

4.如權(quán)利要求3所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述金屬摻雜元素和緩存層中的錫元素的原子數(shù)比的范圍在0.01％～20％。

5.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述緩存層的厚度范圍在1nm～100nm。

6.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述空穴傳輸層的材料包括但不限于自組裝單分子層、氧化鎳，以及所述自組裝單分子層和鈣鈦礦的組合。

7.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽能電池包括單節(jié)鈣鈦礦太陽能電池、鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層太陽能電池、鈣鈦礦-晶體硅疊層太陽能電池，以及鈣鈦礦-銅銦鎵硒疊層太陽能電池。

8.一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，制備所述緩存層的工藝包括原子層沉積法、化學(xué)氣相沉積法、脈沖化學(xué)氣相沉積法，以及反應(yīng)等離子體沉積法。

10.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述制備空穴傳輸層的步驟包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，包括：鈣鈦礦吸光層，用于吸收光子并產(chǎn)生電子?空穴對(duì)，且鈣鈦礦吸光層的兩側(cè)分別包括電子傳輸層和空穴傳輸層，用以分別傳輸電子和空穴；透明電極層，設(shè)置于所述電子傳輸層的外側(cè)；以及緩存層，設(shè)置于所述電子傳輸層和所述透明電極層之間，所述緩存層為包括金屬摻雜元素的n型半導(dǎo)體材料，用于隔絕所述透明電極層在其制備過程中的離子與所述鈣鈦礦吸光層。通過上述鈣鈦礦太陽能電池，能夠提升緩存層的電導(dǎo)性，進(jìn)而降低緩存層的串聯(lián)電阻，并減小其與透明電極間的接觸電阻，最終實(shí)現(xiàn)反式結(jié)構(gòu)器件填充因子提升和效率提升。

技術(shù)研發(fā)人員：李紅江,劉洲,姚博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天合光能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/12