一种绒面硅基-钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法

本发明涉及叠层光伏电池，尤其涉及一种绒面硅基-钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、硅基-钙钛矿叠层太阳能电池包括硅基底电池和钙钛矿电池，硅基底电池又分为抛光面硅基底电池和绒面硅基底电池。其中，抛光面硅基底太阳能电池的抛光工艺成本高昂，光反射损失严重，红外光谱部分光捕获较差，且光电流较低(sahli f,werner j,kaminob a,et al.fully textured monolithic perovskite/silicon tandem solar cellswith 25.2％power conversion efficiency[j].nature materials,2018,17(9):820-826.)。而相较于抛光面电池器件，绒面硅基底叠层太阳能电池器件的反射损失显著降低，且光电流要比抛光面电池器件的最大光电流都要高约1ma/cm2(santbergen r,mishima r,meguro t,et al.minimizing optical losses in monolithic perovskite/c-si tandemsolar cells with a flat top cell[j].optics express,2016,24(18):a1288-a1299.)。

2、现有技术通常在钙钛矿的前驱体溶液中加入有机阳离子，然后通过一步旋涂法制备绒面硅基底钙钛矿叠层太阳能电池，得以将有机阳离子引入钙钛矿体相内，构建具有疏水作用的2d/3d混相钙钛矿，钝化了表面和界面缺陷，改善了钙钛矿薄膜的结晶性。

3、然而，工业级绒面硅基太阳能电池上通常具有超过2um的“金字塔”结构，该结构的存在使得难以使用溶液旋涂法制备均匀平整的钙钛矿光吸收层，从而无法制得高性能的叠层太阳能电池。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的至少一种缺陷，第一方面，本发明一实施方式提供了一种绒面硅基-钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法，包括：

2、提供一中间结构，所述中间结构包括依次层叠设置的硅基底电池、第一电极层和空穴传输层；

3、通过真空蒸镀工艺在所述空穴传输层上形成蒸镀层；

4、通过旋涂工艺和退火工艺对所述蒸镀层进行处理，形成钙钛矿层；以及

5、在所述钙钛矿层上依次形成电子传输层和第二电极层；

6、其中，在所述硅基底电池的表面设置有绒面结构，所述蒸镀层包含pbi2，所述钙钛矿层包含烷基氯化铵。

7、根据本发明一实施方式，所述蒸镀层还包含csbr、csi、cscl、pbcl2、pbbr2中的一种或多种；和/或，

8、在所述空穴传输层与所述钙钛矿层之间或者所述电子传输层与所述钙钛矿层之间形成二维钝化层，所述二维钝化层包含所述烷基氯化铵。

9、根据本发明一实施方式，所述退火工艺在环境湿度为40％～80％的条件下进行，退火温度为100～180℃。

10、根据本发明一实施方式，所述钙钛矿层的制备过程包括：

11、提供包含所述烷基氯化铵的钙钛矿前驱体溶液；以及

12、将所述钙钛矿前驱体溶液旋涂于所述蒸镀层上，之后进行所述退火处理；

13、在所述钙钛矿前驱体溶液中，所述烷基氯化铵的含量为1～9mg/ml溶剂。

14、根据本发明一实施方式，在所述钙钛矿前驱体溶液中，所述烷基氯化铵的含量为1～3mg/ml溶剂。

15、根据本发明一实施方式，所述烷基氯化铵包括丁基氯化铵、四丁基氯化铵、甲基三丁基氯化铵中的一种或多种；和/或，

16、所述绒面结构包括多个金字塔结构。

17、根据本发明一实施方式，所述金字塔结构的高度为2um以上。

18、第二方面，本发明一实施方式提供了一种绒面硅基-钙钛矿叠层太阳能电池，包括硅基底电池和设置于所述硅基底电池上的钙钛矿电池；所述钙钛矿电池包括：

19、第一电极层，设置于所述硅基底电池；

20、空穴传输层，设置于所述第一电极层；

21、光吸收层，设置于所述空穴传输层；

22、电子传输层，设置于所述光吸收层；以及

23、第二电极层，设置于所述电子传输层；

24、其中，在所述硅基底电池的表面设置有绒面结构；所述光吸收层包括钙钛矿层，所述钙钛矿层包含烷基氯化铵。

25、根据本发明一实施方式，在所述钙钛矿层中形成有二维结构和三维结构；和/或，

26、所述绒面结构包括多个金字塔结构；和/或，

27、所述烷基氯化铵包括丁基氯化铵、四丁基氯化铵、甲基三丁基氯化铵中的一种或多种。

28、根据本发明一实施方式，其功率转化效率为26％～29％；和/或，

29、所述金字塔结构的高度为2um以上；和/或，

30、所述太阳能电池还包括二维钝化层，所述二维钝化层设置于所述空穴传输层与所述光吸收层之间，或者所述电子传输层与所述光吸收层之间；所述二维钝化层包含所述烷基氯化铵。

31、本发明一实施方式的绒面硅基-钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法，能够在绒面硅基底电池上制备高结晶性、低缺陷态密度的钙钛矿薄膜，从而提高了所制得的绒面硅基-钙钛矿叠层太阳能电池的性能。

32、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种绒面硅基-钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蒸镀层还包含csbr、csi、cscl、pbcl2、pbbr2中的一种或多种；和/或，

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述退火工艺在环境湿度为40％～80％的条件下进行，退火温度为100～180℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钙钛矿层的制备过程包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述钙钛矿前驱体溶液中，所述烷基氯化铵的含量为1～3mg/ml溶剂。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烷基氯化铵包括丁基氯化铵、四丁基氯化铵、甲基三丁基氯化铵中的一种或多种；和/或，

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述金字塔结构的高度为2um以上。

8.一种绒面硅基-钙钛矿叠层太阳能电池，包括硅基底电池和设置于所述硅基底电池上的钙钛矿电池；所述钙钛矿电池包括：

9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，在所述钙钛矿层中形成有二维结构和三维结构；和/或，

10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其功率转化效率为26％～29％；和/或，

技术总结本发明涉及一种绒面硅基‑钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法，该方法包括：提供一中间结构，所述中间结构包括依次层叠设置的硅基底电池、第一电极层和空穴传输层；通过真空蒸镀工艺在所述空穴传输层上形成蒸镀层；通过旋涂工艺和退火工艺对所述蒸镀层进行处理，形成钙钛矿层；以及在所述钙钛矿层上依次形成电子传输层和第二电极层；其中，在所述硅基底电池的表面设置有绒面结构，所述蒸镀层包含PbI<subgt;2</subgt;，所述钙钛矿层包含烷基氯化铵。本发明一实施方式的绒面硅基‑钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法，能够在绒面硅基底电池上制备高结晶性、低缺陷态密度的钙钛矿薄膜，从而提高了所制得的绒面硅基‑钙钛矿叠层太阳能电池的性能。技术研发人员：刘明侦,方笑宇,张浩,王松,许志卫受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12