一种钙钛矿异质结叠层电池及导电结合层的制备方法与流程

本发明涉及钙钛矿异质结叠层电池，具体涉及一种钙钛矿异质结叠层电池及导电结合层的制备方法。

背景技术：

1、在诸多类型的太阳能电池中，硅异质结太阳能电池因具有高转换效率、高开路电压、温度系数低等优点而逐渐在光伏产业中确立显著的优势地位。钙钛矿太阳能电池是一种近年来发展最快的太阳能电池技术，其效率由最初的3.8％增长到目前的25.7％。钙钛矿同时还有禁带宽度可调，制备工艺简单，低成本等特点。将硅异质结电池与钙钛矿电池制成叠层太阳能电池，可最大限度的吸收光谱，提高电池效率。

2、现有技术中，钙钛矿异质结叠层电池之间的导电结合层通常采用tco薄膜或掺硼/磷掺纳米晶或纳米晶氧化硅层作为导电结合层；然而，若采用tco薄膜作为导电结合层，由于tco薄膜与硅的折射率匹配差，自由载流子吸收，导致800nm以上波长的寄生吸收大，导致tco/硅界面的反射损失增强，横向电导率高，促进了顶部电池的分流路径，使得钙钛矿叠层电池的光电流较低；而采用硼/磷掺纳米晶或纳米晶氧化硅作为导电结合层，需要配置rf或vhf cvd机台，导电结合层加工工艺难度高，沉积速率慢。

技术实现思路

1、本发明提供一种钙钛矿异质结叠层电池，旨在解决现有技术钙钛矿异质结叠层电池的导电结合层存在加工工艺难度高，沉积速率慢，且导电结合层导致钙钛矿异质结叠层电池较低光电流的问题。

2、本发明是这样实现的，提供一种钙钛矿异质结叠层电池，包括：

3、硅异质结电池；

4、设于所述硅异质结电池之上的钙钛矿电池；及

5、设于所述硅异质结电池和所述钙钛矿电池之间的导电结合层，所述导电结合层为掺铝纳米晶硅和/或掺铝纳米晶氧化硅。

6、优选的，所述导电结合层的厚度为60～100nm。

7、优选的，所述导电结合层的折射率为1.8～2.2。

8、优选的，所述硅异质结电池包括从下往上依次设置的底电极、透明导电层、掺硼纳米晶或掺硼非晶硅层、第一本征非晶硅、硅基体、第二本征非晶硅、掺磷纳米晶或掺磷纳米晶氧化硅层。

9、优选的，所述钙钛矿电池包括从下往上依次设置的空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、透明导电层、减反射层。

10、优选的，所述透明导电层为氧化锌铝层，厚度为50～100nm，折射率为1.8～2.2。

11、优选的，所述减反射层的厚度为60～120nm，折射率为1.9～2.5。

12、本发明还提供一种钙钛矿异质结叠层电池导电结合层的制备方法，用于制备上述的导电结合层，包括以下步骤：

13、步骤s1，采用pvd设备，以纯石英为靶材，通入300～1000sccm氩气与氢气混合气体或氩气、氢气与氧气混合气体，调节工作压强为0.3～1pa，在射频功率1～10kw条件下溅射纳米晶硅薄膜或纳米晶氧化硅薄膜0.5～20分钟，溅射厚度为5～50nm；

14、步骤s2，抽真空后，以金属铝靶为靶材，通入300～1000sccm氩气，调节工作压强为0.3～1pa，在射频功率0.01～1kw条件下溅射铝膜5～50s，溅射厚度为10～40nm；

15、步骤s3，调节射频功率至1～10kw，通入300～1000sccm氩气与氢气混合气体或氩气、氢气与氧气混合气体，调节工作压强为0.3～1pa，以纯石英为靶材在铝膜上溅射1～20分钟，溅射厚度为25～50nm。

16、优选的，所述步骤s3之后还包括：

17、步骤s4，以纯石英为靶材，通入300～1000sccm氩气与氢气混合气体或氩气、氢气与氧气混合气体，调节工作压强为0.3～1pa，在射频功率1～10kw条件下溅射纳米晶硅薄膜或纳米晶氧化硅薄膜2～10分钟，溅射厚度为10～25nm；

18、步骤s5，以金属铝靶为靶材，通入300～1000sccm氩气，调节工作压强为0.3～1pa，在射频功率0.01～1kw条件下溅射铝膜5～30s，溅射厚度为2～15nm。

19、优选的，所述步骤s5之后还包括：

20、步骤s6，以纯石英为靶材，通入300～1000sccm氩气与氢气混合气体或氩气、氢气与氧气混合气体，调节工作压强为0.3～1pa，在射频功率1～10kw条件下溅射纳米晶硅薄膜或纳米晶氧化硅薄膜2～5分钟，溅射厚度为5～15nm。

21、本发明提供的一种钙钛矿异质结叠层电池将导电结合层设置为掺铝纳米晶硅和/或掺铝纳米晶氧化硅，导电结合层可以采用pvd设备制备，相比传统的硼重掺/磷重掺纳米晶或纳米晶氧化硅的导电结合层，本发明的钙钛矿异质结叠层电池的导电结合层无需采用工艺难度更大且沉积速度更慢的rf-cvd或vhf-cvd设备制备，沉积速率更高，沉积均匀性更好；而且，由于掺铝纳米晶硅或掺铝纳米晶氧化硅具有高垂直电导率，与硅的折射率匹配好，减小导电结合层与硅界面的反射损失，而且掺铝纳米晶氧化硅或掺铝纳米晶硅在近红外800nm以上波长的寄生吸收远比tco导电结合层低，且掺铝纳米晶氧化硅或掺铝纳米晶硅横向电导率低，促进了钙钛矿电池的分流路径，从而提高分流电阻，有利于大面积叠层，且掺铝纳米晶硅或掺铝纳米晶氧化硅具有短波反射和长波透射的光学功能，促进光生载流子在界面处复合，减少寄生势垒，从而可以有效提升钙钛矿异质结叠层电池的光电流。因而，本发明的钙钛矿异质结叠层电池的导电结合层既简化了沉积工艺，且沉积速度更快，而且可以提升钙钛矿异质结叠层电池的光电流。

技术特征：

1.一种钙钛矿异质结叠层电池，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钙钛矿异质结叠层电池，其特征在于，所述导电结合层的厚度为60～100nm。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿异质结叠层电池，其特征在于，所述导电结合层的折射率为1.8～2.2。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿异质结叠层电池，其特征在于，所述硅异质结电池包括从下往上依次设置的底电极、透明导电层、掺硼纳米晶或掺硼非晶硅层、第一本征非晶硅、硅基体、第二本征非晶硅、掺磷纳米晶或掺磷纳米晶氧化硅层。

5.根据权利要求1所述的钙钛矿异质结叠层电池，其特征在于，所述钙钛矿电池包括从下往上依次设置的空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、透明导电层、减反射层。

6.根据权利要求5所述的钙钛矿异质结叠层电池，其特征在于，所述透明导电层为氧化锌铝层，厚度为50～100nm，折射率为1.8～2.2。

7.根据权利要求5所述的钙钛矿异质结叠层电池，其特征在于，所述减反射层的厚度为60～120nm，折射率为1.9～2.5。

8.一种钙钛矿异质结叠层电池导电结合层的制备方法，用于制备如权利要求1～7任意一项所述的导电结合层，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的钙钛矿异质结叠层电池导电结合层的制备方法，其特征在于，所述步骤s3之后还包括：

10.根据权利要求9所述的钙钛矿异质结叠层电池导电结合层的制备方法，其特征在于，所述步骤s5之后还包括：

技术总结本发明适用于钙钛矿异质结叠层电池技术领域，提供一种钙钛矿异质结叠层电池及钙钛矿异质结叠层电池导电结合层的制备方法，包括：硅异质结电池；设于硅异质结电池之上的钙钛矿电池；设于硅异质结电池和钙钛矿电池之间的导电结合层，导电结合层为掺铝纳米晶硅和/或掺铝纳米晶氧化硅。本发明的钙钛矿异质结叠层电池将导电结合层设置为掺铝纳米晶硅和/或掺铝纳米晶氧化硅，可采用PVD设备制备导电结合层，无需采用RF‑CVD或VHF‑CVD设备制备，沉积速率更高，沉积均匀性更好；而且，掺铝纳米晶硅或掺铝纳米晶氧化硅具有高垂直电导率，与硅的折射率匹配好，减小导电结合层与硅界面的反射损失，且可以促进光生载流子在界面处复合，可以有效提升电池的光电流。技术研发人员：赵威,林文杰,邱开富,王永谦,陈刚受保护的技术使用者：浙江爱旭太阳能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29