铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法、光伏器件与流程

本技术涉及电池领域，特别是涉及一种铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法、光伏器件。

背景技术：

1、有机/无机杂化卤化物钙钛矿太阳能电池已成为新一代的薄膜太阳能电池，其具有丰富的原材料、低廉的制造成本、能带带隙可调、较高的光电转换效率、优良的弯曲拉伸性能以及强大的抗空间辐射能力等显著优点。然而，钙钛矿太阳能电池同样面临着一系列的挑战，首要的问题就是shockley–queisser limit的限制，它决定了单结钙钛矿太阳能电池的最大光电转换效率只有约33％。目前钙钛矿太阳能电池通常会选择带隙约为1.34 ev的光吸收材料，它们只能吸收利用波长小于925 nm的光子，而无法利用的长波光子会导致太阳能电池元件和组件温度上升，从而影响光电转换效率。

2、叠层太阳能电池的设计理念是将不同带隙的光吸收层太阳电池组合在一起，对太阳光谱进行分段利用，其由宽带隙光吸收材料子电池和窄带隙光吸收材料组成，它们的光学互补吸收特性使得长波段和短波段的光子都能得到有效利用，故叠层太阳能电池可以显著提高对全太阳光谱的利用效率并降低光子热化损失。目前钙钛矿叠层太阳能电池大部分是钙钛矿与晶硅进行叠层，由于晶硅制备工艺复杂，成本较高。因此，亟需提供一种廉价且易制备的钙钛矿叠层的太阳能电池。

技术实现思路

1、基于此，本技术提供了一种制备简单，成本较低，且光电转换效率较高的铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法、光伏器件。

2、本技术解决上述技术问题的技术方案如下。

3、本技术第一方面提供了一种铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池，包括铜锌锡硫硒电池和钙钛矿电池，所述铜锌锡硫硒电池和所述钙钛矿电池通过复合电极连接，所述复合电极包括层叠设置的第一透明导电层、第一金属电极层和第二透明导电层，所述第一金属电极层的厚度为1 nm~10 nm。

4、在其中一些实施例中，铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池中，所述第一金属电极层包括ag、cu和al中的至少一种。

5、在其中一些实施例中，铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池中，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层分别独立地包括iwo、gzo、izo、fto、ito和azo中的至少一种。

6、在其中一些实施例中，铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池中，所述铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池满足如下特征中的至少一个：

7、（1）所述铜锌锡硫硒光吸收层的带隙宽度小于所述钙钛矿吸收层的带隙宽度；

8、（2）所述铜锌锡硫硒光吸收层的带隙宽度为0.8 ev~1.6 ev；

9、（3）所述钙钛矿吸收层的带隙宽度为1.6 ev~2.3 ev。

10、在其中一些实施例中，铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池中，所述铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池包括依次层叠设置的玻璃基底、背接触层、铜锌锡硫硒光吸收层、缓冲层、窗口层、所述复合透明电极、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、第三透明导电层及第二金属电极层，所述复合透明电极中的所述第一透明导电层设于所述窗口层和所述第一金属电极层之间。

11、在其中一些实施例中，铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池中，所述铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池满足如下特征中的至少一个：

12、（1）所述第一透明导电层的厚度为60 nm~80 nm；

13、（2）所述第二透明导电层的厚度为50 nm~70 nm。

14、在其中一些实施例中，铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池中，所述铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池满足如下特征中的至少一个：

15、（1）所述铜锌锡硫硒光吸收层包括cu2znsn(s,se)4；

16、（2）所述铜锌锡硫硒光吸收层的厚度为0.5 μm~3 μm。

17、在其中一些实施例中，铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池中，所述铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池满足如下特征中的至少一个：

18、（1）所述钙钛矿吸收层包括abx3，a为一价阳离子，b为二价阳离子，x为一价阴离子；可选地，a包括cs+、rb+、ch3nh3+、ch2(nh2)2+中的至少一种，b包括pb2+、cu2+、zn2+、ga2+、sn2+和ca2+中的至少一种，x包括i-、br-、cl-、f-、scn-中的至少一种；

19、（2）所述钙钛矿吸收层的厚度为400 nm~600 nm。

20、在其中一些实施例中，铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池中，所述铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池满足如下特征中的至少一个：

21、（1）所述玻璃基底包括钠钙玻璃；

22、（2）所述背接触层包括金属mo电极；

23、（3）所述背接触层的厚度为700 nm~900 nm；

24、（4）所述缓冲层包括cds、al2o3、zncds、niox、cuscn、cualo2、v2o5和cds中的至少一种；

25、（5）所述缓冲层的厚度为40 nm~60 nm；

26、（6）所述窗口层包括tio2、sno2、zno、zro2、basno3、tisnox、snznox中的至少一种；

27、（7）所述窗口层的厚度为50 nm~70 nm。

28、在其中一些实施例中，铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池中，所述铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池满足如下特征中的至少一个：

29、（1）所述空穴传输层包括spiro-ometad、cui、cuscn、cu2znsns4、cuo、cu2o、niox、cuscn、cualo2、v2o5、cds、cdse、pedot:pss、spiro-ttb、f4-tcnq、f6tcnnq、tapc、2pacz、meo-2pacz中的至少一种；

30、（2）所述空穴传输层的厚度为10 nm~50 nm；

31、（3）所述电子传输层包括tio2、zno、wo3、sno2、zn2sno4、富勒烯及其衍生物中的至少一种；

32、（4）所述电子传输层的厚度为10 nm~100 nm；

33、（5）所述第三透明导电层包括ito、izo、iwo、fto、ico、azo和bzo中的至少一种；

34、（6）所述第三透明导电层的厚度为60 μm~80 μm；

35、（7）所述第二金属电极层包括au、ag、al和cu中的至少一种；

36、（8）所述第二金属电极层的厚度为80 nm~120 nm；

37、（9）所述第二金属电极层呈栅形结构。

38、在其中一些实施例中，铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池中，所述铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池为两端叠层太阳能电池。

39、本技术第二方面提供了上述铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

40、形成通过所述复合电极连接的所述铜锌锡硫硒电池和所述钙钛矿电池。

41、本技术第三方面提供了一种光伏器件，包括本技术第一方面提供的铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池。

42、本技术第三方面提供了一种用电装置，包括本技术第一方面提供的铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池和第三方面提供的光伏器件中的至少一种。

43、与现有技术相比较，本技术的铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池具有如下有益效果：

44、本技术的铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池，包括铜锌锡硫硒电池和钙钛矿电池，通过将铜锌锡硫硒电池与钙钛矿电池采用特定的复合电极进行连接，其中复合电极包括层叠设置的第一透明导电层、第一金属电极层和第二透明导电层，通过在第一金属电极层的两侧分别设置第一透明导电层和第二透明导电层，并控制第一金属电极层的厚度，可有效提升铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池的透光性能，同时保证铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池的导电率，从而有效提升铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池的光电转换效率。

45、相比晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池，本技术的铜锌锡硫硒/钙钛矿叠层太阳能电池，结构复杂程度较低，制备工艺简单，成本较低。