[发明专利]一种钙钛矿‑硅整体级联叠层太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种钙钛矿-硅整体级联叠层太阳电池，其特征在于，所述太阳电池由下至上依次为：背场电极(1)，晶硅底太阳电池(2)，隧道结(3)，富勒烯电子传输层(4)，钙钛矿顶太阳电池(5)，3-己基噻吩的聚合物空穴传输层(6)和顶电极(7)；

其中，所述背场电极(1)的材料为AgAl合金，接触方式为全接触；所述隧道结(3)的结构式为PEDOT：PSS-TIPD；

所述晶硅底太阳电池(2)所用p型材料为硅，所述硅的电阻率为0.01-50Ω·cm，平整度＜5μm，翘曲度＜10μm，粗糙度＜3nm，掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3～1×10²⁰cm^-3；

所述顶电极(7)采用Ag纳米线，Ag薄膜，Au薄膜，氧化锌掺杂铝透明导电膜或氧化锌掺杂硼透明导电膜中的任意一种，接触方式为部分接触。

2.一种根据权利要求1所述钙钛矿-硅整体级联叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

背场电极(1)采用丝网印刷、磁控溅射或热蒸发法制备；

晶硅底太阳电池(2)：采用传统晶硅太阳电池湿法刻蚀工艺制绒后，再采用液态源扩散法制得pn结；

隧道结(3)采用化学合成法、旋涂法及热退火相结合的方式制备；

富勒烯电子传输层(4)采用旋涂法制备；

钙钛矿顶太阳电池(5)：采用化学合成法制备前驱溶液，将前驱溶液按照不同的比例混合，通过调节I和Br的比例，制备出不同成分的CH₃NH₃Pb(I_xBr_1-x)₃前驱体，然后采用刮涂、喷涂、旋涂或喷墨打印的方法制备CH₃NH₃Pb(I_xBr_1-x)₃钙钛矿膜层；

3-己基噻吩的聚合物空穴传输层(6)采用旋涂法和热退火相结合的方式制备；

顶电极(7)采用热蒸镀或磁控溅射法制备。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述液态源扩散法制pn结的具体步骤为：液态源为POCl₃，反应温度＜1000℃，扩散层厚度＜1μm，方块电阻为30-50Ω，扩散后载流子浓度＜1×10²¹cm^-3；所得pn结尺寸为0.3～0.6μm。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述隧道结(3)的具体制备方法为：采用烷基萘磺酸钠为乳化剂，Fe₂(SO4)₃为氧化剂，合成PEDOT：PSS乳液，以1000-5000r/min的转速旋涂在晶硅底太阳电池(2)上，旋涂时间为15-60s，之后在100-180℃下退火处理，得到与晶硅绒面共形沉积的PEDOT：PSS层；将TIPD的醇溶液旋涂于PEDOT：PSS层上，热退火处理后得到隧道结(3)，退火温度为100-180℃。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述富勒烯电子传输层(4)的具体制备方法为：将质量分数为10-25％PCBM的氯苯溶液，以1000-40000rpm/s，10-50s旋涂于隧道结(3)上；所述3-己基噻吩的聚合物空穴传输层(6)采用质量分数为10-40mg/mL的P3HT二氯苯溶液，以800-2000rpm/s，60s旋涂于钙钛矿顶太阳电池(5)上。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿顶太阳电池(5)的具体制备方法为：在氮气手套箱中将CH₃NH₃I和PbI₂，CH₃NH₃Br和PbBr₂分别按照1∶1配制，形成两种前驱溶液；再将两种前驱溶液按照不同的比例混合，通过调节I和Br的比例，制备出不同成分的CH₃NH₃Pb(I_xBr_1-x)₃前驱体；将CH₃NH₃Pb(I_xBr_1-x)₃前驱体采用刮涂、喷涂、旋涂或喷墨打印的方法，制备在富勒烯电子传输层(4)上，经热处理得到钙钛矿膜层；热处理的气氛为惰性气氛，温度为50-500℃，时间为10-150min。