宽带隙钙钛矿太阳能电池、钙钛矿/晶硅叠层电池以及用电装置的制作方法

本申请涉及太阳能电池，特别是涉及一种宽带隙钙钛矿太阳能电池、钙钛矿/晶硅叠层电池以及用电装置。

背景技术：

1、目前，晶硅电池的效率最高可达到27.2%，已接近其理论极限（29%）。为了进一步提升电池的效率，人们越来越多集中于钙钛矿/晶硅叠层电池的研究开发，目前可取得最高33.9%的效率，是打破单节晶硅电池效率理论极限的可行方案。

2、钙钛矿/晶硅叠层电池需要采用禁带宽度1.65ev~1.75ev的宽带隙钙钛矿太阳能电池，且器件结构根据宽带隙钙钛矿太阳能电池结构的不同可分为pin型和nip型。高效率的nip型钙钛矿/晶硅叠层电池通常使用带有绒面结构的硅作为底电池，宽带隙钙钛矿吸光层沉积在电子传输层上。传统的采用溶液法加工的电子传输层（如二氧化钛或二氧化锡等）难以均匀地沉积在带有绒面结构的硅底电池上，通过磁控溅射沉积的氧化铌虽然可以作为电子传输层均匀覆盖在绒面硅上，但氧化铌界面导电性差，通常需要一层自组装单分子层（如富勒烯或其衍生物）作为氧化铌电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面层，以改善氧化铌的界面电子抽取，减少载流子在界面复合。然而，以富勒烯或其衍生物为代表的自组装单分子层与钙钛矿吸光层的界面处也存在较严重的非辐射复合，这在pin型钙钛矿太阳能电池中已有广泛报道。在pin型钙钛矿太阳能电池中，钝化富勒烯或其衍生物/钙钛矿的界面接触，器件效率能够获得较大的提升。但是，在nip型钙钛矿太阳能电池中，富勒烯或其衍生物的自组装单分子层设置在钙钛矿吸光层的埋底界面，较难通过pin型钙钛矿太阳能电池的钝化方式对其进行钝化，富勒烯或其衍生物/钙钛矿的接触界面能量损耗较大，电池效率较低，同时容易引起较大的回滞。

技术实现思路

1、基于此，本申请提供一种电池效率高，同时可以降低器件回滞的宽带隙钙钛矿太阳能电池，以及钙钛矿/晶硅叠层电池、用电装置。

2、本申请的第一方面提供一种宽带隙钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的第一电极层、电子传输层、钝化层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、缓冲层以及第二电极层；

3、所述钝化层的材料包括自组装单分子层材料以及添加剂，所述添加剂包括含c6-c10芳香环或5~10元芳杂环的有机铵盐。

4、在其中一些实施例中，所述添加剂包括苯乙胺氢卤酸盐、苯乙胺氢磺酸盐、苯乙胺氢甲酸盐、苯乙胺氢四氟硼酸盐、咪唑氢卤酸盐、咪唑氢磺酸盐、咪唑氢甲酸盐、咪唑氢四氟硼酸盐、2-(4-氟苯基)乙胺氢卤酸盐、2-(4-氟苯基)乙胺氢磺酸盐、2-(4-氟苯基)乙胺氢甲酸盐和2-(4-氟苯基)乙胺氢四氟硼酸盐中的一种或多种。

5、在其中一些实施例中，所述自组装单分子层材料包括富勒烯或其衍生物、蒽醌或其衍生物和萘二亚胺或其衍生物中的一种或多种。

6、在其中一些实施例中，所述添加剂在所述自组装单分子层材料中的质量百分比为5%~20%。

7、在其中一些实施例中，所述电子传输层的材料包括氧化铌。

8、在其中一些实施例中，所述宽带隙钙钛矿太阳能电池具有如下所示特征中的一项或多项：

9、（1）所述钙钛矿吸光层包括宽带隙钙钛矿材料，所述宽带隙钙钛矿材料的通式为ab(xny1-n)3，其中，a为一价阳离子，b为二价金属离子，x、y各自独立地为卤素阴离子，0≤n≤1；

10、（2）所述空穴传输层材料包括ptaa和spiro-ttb中的一种或两种；

11、（3）所述缓冲层的材料包括氧化钨和ald v2o5中的一种或两种。

12、本申请的第二方面，提供一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，包括叠层设置的晶硅电池和宽带隙钙钛矿电池，所述晶硅电池为nip型晶硅电池，包括n型侧的金属电极和p型侧的复合层；所述宽带隙钙钛矿电池包括依次层叠在所述复合层表面的电子传输层、钝化层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、缓冲层、透明电极层、金属栅线以及减反层；

13、所述钝化层的材料包括自组装单分子层材料以及添加剂，所述添加剂包括含c6-c10芳香环或5~10元芳杂环的有机铵盐。

14、在其中一些实施例中，所述钝化层具有如下所示特征中的一项或多项：

15、（1）所述添加剂包括苯乙胺氢卤酸盐、苯乙胺氢磺酸盐、苯乙胺氢甲酸盐、苯乙胺氢四氟硼酸盐、咪唑氢卤酸盐、咪唑氢磺酸盐、咪唑氢甲酸盐、咪唑氢四氟硼酸盐、2-(4-氟苯基)乙胺氢卤酸盐、2-(4-氟苯基)乙胺氢磺酸盐、2-(4-氟苯基)乙胺氢甲酸盐和2-(4-氟苯基)乙胺氢四氟硼酸盐中的一种或多种；

16、（2）所述自组装单分子层材料包括富勒烯或其衍生物、蒽醌或其衍生物和萘二亚胺或其衍生物中的一种或多种；

17、（3）所述添加剂在所述自组装单分子层材料中的质量百分比为5%~20%。

18、在其中一些实施例中，所述钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池具有如下所示特征中的一项或多项：

19、（1）所述晶硅电池p型侧设置有绒面硅衬底；

20、（2）所述电子传输层的材料包括氧化铌；

21、（3）所述钙钛矿吸光层包括宽带隙钙钛矿材料，所述宽带隙钙钛矿材料的通式为ab(xny1-n)3，其中，a为一价阳离子，b为二价金属离子，x、y各自独立地为卤素阴离子，0≤n≤1；

22、（4）所述复合层的材料包括隧穿结、izo、ito、iwo和izro中的一种或多种；

23、（5）所述空穴传输层材料包括ptaa和spiro-ttb中的一种或两种；

24、（6）所述缓冲层的材料包括氧化钨和ald v2o5中的一种或两种；

25、（7）所述透明电极层的材料包括ito、izo、iwo和izro中的一种或多种；

26、（8）所述减反层的材料包括mgf2、lif和sio2中的一种或多种；

27、（9）所述金属栅线的材料包括ag、au和cu中的一种或多种。

28、本申请的第三方面，提供一种用电装置，包括第一方面所述的宽带隙钙钛矿太阳能电池或第二方面所述的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。

29、上述宽带隙钙钛矿太阳能电池，在电子传输层与钙钛矿吸光层之间的自组装单分子钝化层中加入含c6-c10芳香环或5~10元芳杂环的大体积有机铵盐作为添加剂，能够在提升电子传输层，特别是氧化铌电子传输层的导电性和电子抽取能力的同时，减少自组装单分子钝化层与钙钛矿吸光层的界面处的非辐射复合，改善界面接触，进而有效提升电池效率，且还能够降低器件回滞。

技术特征：

1.一种宽带隙钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠的第一电极层、电子传输层、钝化层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、缓冲层以及第二电极层；

2.根据权利要求1所述的宽带隙钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述添加剂包括苯乙胺氢卤酸盐、苯乙胺氢磺酸盐、苯乙胺氢甲酸盐、苯乙胺氢四氟硼酸盐、咪唑氢卤酸盐、咪唑氢磺酸盐、咪唑氢甲酸盐、咪唑氢四氟硼酸盐、2-(4-氟苯基)乙胺氢卤酸盐、2-(4-氟苯基)乙胺氢磺酸盐、2-(4-氟苯基)乙胺氢甲酸盐和2-(4-氟苯基)乙胺氢四氟硼酸盐中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的宽带隙钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述自组装单分子层材料包括富勒烯或其衍生物、蒽醌或其衍生物和萘二亚胺或其衍生物中的一种或多种。

4.根据权利要求1~3任一项所述的宽带隙钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述添加剂在所述自组装单分子层材料中的质量百分比为5%~20%。

5.根据权利要求1~3任一项所述的宽带隙钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的材料包括氧化铌。

6.根据权利要求1~3任一项所述的宽带隙钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述宽带隙钙钛矿太阳能电池具有如下所示特征中的一项或多项：

7.一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，包括叠层设置的晶硅电池和宽带隙钙钛矿电池，所述晶硅电池为nip型晶硅电池，包括n型侧的金属电极和p型侧的复合层；所述宽带隙钙钛矿电池包括依次层叠在所述复合层表面的电子传输层、钝化层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、缓冲层、透明电极层、金属栅线以及减反层；

8.根据权利要求7所述的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述钝化层具有如下所示特征中的一项或多项：

9.根据权利要求7或8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/晶硅叠层太阳能电池具有如下所示特征中的一项或多项：

10.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1~6任一项所述的宽带隙钙钛矿太阳能电池或权利要求7~9任一项所述的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。

技术总结本申请涉及一种宽带隙钙钛矿太阳能电池、钙钛矿/晶硅叠层电池以及用电装置。所述宽带隙钙钛矿太阳能电池包括依次层叠的第一电极层、电子传输层、钝化层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、缓冲层以及第二电极层；所述钝化层的材料包括自组装单分子层材料以及添加剂，所述添加剂包括含C6‑C10芳香环或5~10元芳杂环的有机铵盐。所述宽带隙钙钛矿太阳能电池的电池效率高，同时可以降低器件回滞。技术研发人员：请求不公布姓名受保护的技术使用者：深圳现象光伏科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23