[发明专利]一种太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池包括n型氮化物半电池，还包括p型钙钛矿半电池，p型钙钛矿半电池设置于n型氮化物半电池上，n型氮化物半电池和p型钙钛矿半电池构成异质结。该太阳能电池通过n型氮化物半电池和p型钙钛矿半电池构成异质结，避免在太阳能电池中生长p型氮化物半导体层，从而降低了该太阳能电池的制备难度，同时，p型钙钛矿半电池中钙钛矿材料的光吸收系数强，载流子迁移距离长，相对于氮化物太阳能电池和钙钛矿太阳能电池，n型氮化物半电池和p型钙钛矿半电池的结合能够拓宽整个太阳能电池对太阳光各波段的吸收范围，从而进一步提高了太阳能电池的光电转化效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体地，涉及一种太阳能电池及其制备方法。

背景技术

氮化物太阳能电池如GaN电池和In_xGa_1-xN电池。GaN为宽禁带半导体材料，禁带宽度3.4ev，只能吸收蓝紫光。In_xGa_1-xN的禁带宽度为0.64-3.4eV，几乎覆盖整个太阳光波段，而受到人们的关注，但是在制备高In组分InGaN的合金材料时容易出现铟聚集的“铟滴”析出，所以难以制备高In组分的氮化物薄膜。

氮化物太阳能电池的p型氮化物半导体层在外延生长过程中，一般采用Mg等元素进行掺杂，生长较为困难，p型重掺杂GaN更是难以制备。

钙钛矿太阳能电池是发展最为迅速的一类太阳能电池，钙钛矿太阳能电池禁带宽度1.2-2.3eV可调，钙钛矿材料禁带宽度较窄，无法实现对太阳光各波段的吸收。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池通过n型氮化物半电池和p型钙钛矿半电池构成异质结，避免在太阳能电池中生长p型氮化物半导体层，从而降低了该太阳能电池的制备难度，同时，p型钙钛矿半电池中钙钛矿材料的光吸收系数强，载流子迁移距离长，相对于氮化物太阳能电池和钙钛矿太阳能电池，n型氮化物半电池和p型钙钛矿半电池的结合能够拓宽整个太阳能电池对太阳光各波段的吸收范围，从而进一步提高了太阳能电池的光电转化效率。

本发明提供一种太阳能电池，包括n型氮化物半电池，还包括p型钙钛矿半电池，所述p型钙钛矿半电池设置于所述n型氮化物半电池上，所述n型氮化物半电池和所述p型钙钛矿半电池构成异质结。

优选地，所述n型氮化物半电池包括单晶衬底、n型氮化镓层、应力释放层和量子阱层，沿远离所述衬底的方向，所述n型氮化镓层、所述应力释放层和所述量子阱层依次叠置。

优选地，所述p型钙钛矿半电池包括钙钛矿吸收层和空穴传输层，沿远离所述衬底的方向，所述钙钛矿吸收层和所述空穴传输层依次叠置于所述量子阱层上。

优选地，所述n型氮化镓层中形成有贯穿其厚度的穿透位错，所述应力释放层中对应在所述穿透位错的正上方形成有V型凹槽，所述V型凹槽还向远离所述衬底的方向延伸至贯通所述量子阱层；

所述钙钛矿吸收层覆盖所述量子阱层，且所述钙钛矿吸收层材料充满所述V型凹槽。

优选地，所述V型凹槽的开口尺寸范围为0～1μm；所述V型凹槽的深度尺寸范围为0～1μm。

优选地，所述量子阱层包括由In_xGa_1-xN量子阱层和GaN量子垒层相互叠置构成的叠层单元，其中，0x0.5。

优选地，所述叠层单元的数量为10～100个。

本发明还提供一种上述太阳能电池的制备方法，包括制备n型氮化物半电池，还包括在所述n型氮化物半电池上制备p型钙钛矿半电池。

优选地，所述制备n型氮化物半电池包括：

将单晶衬底在200～1000℃下通入氢气进行清洗；