[发明专利]一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池及其制备方法

权利要求书

1.一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池，包括连接在一起的钙钛矿顶层太阳能电池和异质结底层太阳能电池，其特征在于，钙钛矿顶层太阳能电池包括从上到下依次设置的前金属电极层(1)、第一透明导电氧化物层(2)、空穴传输层(3)、钙钛矿光吸收层(4)和电子传输层(5)，钙钛矿光吸收层(4)包括从上到下依次设置的钙钛矿层A(4.1)、钙钛矿层B(4.2)和钙钛矿层C(4.3)，钙钛矿层A(4.1)的禁带宽度为2.4-3.0ev，钙钛矿层B(4.2)的禁带宽度为2.0-2.6ev，钙钛矿层C(4.3)的禁带宽度为1.9-2.2ev，且钙钛矿层A(4.1)、钙钛矿层B(4.2)和钙钛矿层C(4.3)的禁带宽度依次减小。

2.根据权利要求1所述的一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池，其特征在于，第一透明导电氧化物层(2)为掺钼氧化铟，厚度为20-30nm，禁带宽度为3.6-3.9ev。

3.根据权利要求1所述的一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池，其特征在于，异质结底层太阳能电池包括从上到下依次设置的透明导电氧化物复合层(6)、p型空穴选择层(7)、钝化层(8)、n型硅衬底层(9)、n型电子选择层(10)、第二透明导电氧化物层(11)和后金属电极层(12)，透明导电氧化物复合层(6)和电子传输层(5)连接。

4.根据权利要求3所述的一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池，其特征在于，透明导电氧化物复合层(6)为掺钼氧化铟，其厚度为50-80nm，其电阻率为3.0×10-4-3.5×10-4Ω·cm。

5.根据权利要求3所述的一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池，其特征在于，第二透明导电氧化物层(11)为掺钼氧化铟，其厚度为30-50nm，其电阻率为3.0×10-4-3.5×10-4Ω·cm。

6.根据权利要求3所述的一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池，其特征在于，p型空穴选择层(7)材质为过渡金属氧化钼，其厚度为300-500nm。

7.根据权利要求3所述的一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池，其特征在于，n型硅衬底层(9)为n型单晶硅或n型多晶硅，其禁带宽度为1.12ev，其厚度为100-120um。

8.根据权利要求3所述的一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池，其特征在于，n型电子选择层(10)为碱金属氟化物，其厚度为200-300nm。

9.根据权利要求3至8中任一权利要求所述的一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池，其特征在于，前金属电极层(1)和后金属电极层(12)的材质均为Ag或Ag的合金或Cu或Cu与Mo、W、Ti、Ni、Al、Mg、Ta、Sn、Ag至少之一所形成的合金中的任意一种。

10.一种平面无掺杂异质结-钙钛矿叠层电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:选用n型晶硅片对其进行清洗，正面通过HCl和HNO3的混合溶液抛光，使其正面金字塔尖端比较圆滑，得到n型硅衬底层(9)；

S2：在n型硅衬底层(9)上表面通过低温臭氧氧化设备制备钝化层(8)，钝化层(8)材质为SiO2；

S3：在钝化层(8)上表面制备p型空穴选择层(7)，p型空穴选择层(7)选用磁控溅射的氧化钼靶材制备；

S4：在n型硅衬底层(9)下表面制备n型电子选择层(10)，n型电子选择层(10)选用磁控溅射的碱金属氟化物靶材制备；

S5：在n型电子选择层(10)下表面通过电子束蒸发制备第二透明导电氧化物层(11)，第二透明导电氧化物层(11)为掺钼氧化铟，加热温度为200℃，并进行退火；

S6：在p型空穴选择层(7)上表面制备透明导电氧化物复合层(6)，透明导电氧化物复合层(6)为掺钼氧化铟；

S7：在透明导电氧化物复合层(6)上表面选用旋涂的方法制备电子传输层(5)，制备设备采用通氧气的马弗炉，温度为300℃，退火10-20min；

S8：将结构通式为AMX3的钙钛矿溶液旋涂至在电子传输层(5)上，然后在80℃温度下烘干5min，形成钙钛矿层C(4.3)，将结构通式为AMX2Y1的溶液钙钛矿旋涂至在钙钛矿层C(4.3)上，在100℃温度下烘干8min，形成钙钛矿层B(4.2)，将结构通式为AMX2Y1的钙钛矿溶液旋涂至在钙钛矿层B(4.2)上，在180℃温度下烘干15min，形成钙钛矿层A(4.1)，钙钛矿层A(4.1)、钙钛矿层B(4.2)和钙钛矿层C(4.3)组合后即形成钙钛矿光吸收层(4)；

S9：在钙钛矿光吸收层(4)上表面通过旋涂的方法制备空穴传输层(3)，旋涂材料采用0.8-1.2mol/L的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴溶液；

S10：在空穴传输层(3)上表面通过电子束蒸发制备第一透明导电氧化物层(2)，第一透明导电氧化物层(2)为掺钼氧化铟，加热温度为200℃；

S11：最后分别在第一透明导电氧化物层(2)上表面制备前金属电极层(1)，在第二透明导电氧化物层(11)下表面制备后金属电极层(12)。