[发明专利]表面掺杂改性钙钛矿单晶、制备方法、应用、太阳能电池

说明书

本发明公开了一种表面掺杂改性钙钛矿单晶、制备方法、应用、太阳能电池。该表面掺杂改性钙钛矿单晶从内到外依次包括钙钛矿单晶和A¹X¹层；其中：所述A¹X¹层中的部分A¹X¹钝化所述钙钛矿单晶的表面缺陷层形成钝化层。本发明中的表面掺杂改性钙钛矿单晶与阳极接触良好，能够制备得到工作稳定性良好的背接触单晶钙钛矿太阳能电池。本发明中的背接触单晶钙钛矿太阳能电池能够在不使用空穴传输层的前提下提高器件效率，且能够实现大面积制备，这是本领域内首次成功制备得到单晶钙钛矿背接触电极大面积器件。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种表面掺杂改性钙钛矿单晶、制备方法、应用、太阳能电池。

背景技术

近几年有机铅卤钙钛矿材料在太阳能电池领域发展非常迅速。在过去10年的发展中，多晶薄膜效率已经高达25.2％，接近单晶硅太阳能电池的26.7％的效率。所以钙钛矿材料在光伏上有巨大潜力，但由于多晶薄膜存在大量晶界、具有更低的热分解温度以及超快的离子移动，导致多晶薄膜太阳能电池器件在工作状态下不够稳定。

钙钛矿单晶由于无晶界所以具有更好的光电性质，比如迁移率更高、载流子扩散更长以及更少的缺陷。同时单晶的热分解温度为240℃，高于多晶的热分解温度150℃，单晶还具有更长时间的储存稳定性。所以单晶器件有可能是同时提升器件的效率以及器件稳定性的有效途径。

尽管近年来钙钛矿单晶太阳能电池效率提升很快，但是单晶器件的发展仍然受到很多限制，尤其是在器件结构方面，比如采用传统多晶薄膜三明治器件结构，由于单晶与玻璃基底存在较大的热膨胀系数，在器件工作时界面处稳定性会大大降低。所以至今能够持续工作且稳定性良好的单晶器件还未被报道。而单晶钙钛矿太阳能电池另一个有潜力且可行的结构就是横向结构，这种结构是硅太阳能电池中很重要的一种结构，优势是：无电极遮挡，减少正面遮光损失。

然而，目前在钙钛矿单晶横向结构中效率仍然比较低，其限制在于：1.这种电池结构为表面吸光，表面缺陷对其效率的影响非常大；2.同时缺乏更加高效的器件结构，最早通过电极化手段制造p-i-n结构，但是极化过程制造出晶界破坏单晶结构，损失器件性能。通过在负极添加电子传输层可以在保持单晶结构的同时实现效率的提高，但是在正极仍然存在很大的问题，比如能级不匹配，限制了器件性能的提升，目前仍没有有效的手段去提高正极与钙钛矿单晶的匹配度。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种表面掺杂改性钙钛矿单晶、制备方法、应用、太阳能电池。本发明中的表面掺杂改性钙钛矿单晶与阳极接触良好，能够制备得到工作稳定性良好的背接触单晶钙钛矿太阳能电池。本发明中的背接触单晶钙钛矿太阳能电池能够在不使用空穴传输层的前提下提高器件效率，且能够实现大面积制备，这是本领域内首次成功制备得到单晶钙钛矿背接触电极大面积器件。

本发明提供了一种表面掺杂改性钙钛矿单晶，所述表面掺杂改性钙钛矿单晶从内到外依次包括钙钛矿单晶和A¹X¹层；其中：

所述A¹X¹层中的部分A¹X¹钝化所述钙钛矿单晶的表面缺陷层形成钝化层；