[发明专利]曲面异质结太阳电池及其制作方法

说明书

一种曲面异质结太阳电池及其制作方法，该曲面异质结太阳电池包括衬底；银纳米颗粒阵列，设置在衬底上；曲面金属膜，设置在银纳米颗粒阵列上，作为陷光结构及电荷收集电极；第一载流子传输层，设置在曲面金属膜上；吸光层，设置在第一载流子传输层上；第二载流子传输层，设置在吸光层上；以及电极，设置在第二载流子传输层上。本发明曲面异质结构具有陷光效果，能够提升吸光层光吸收效率；曲面结构相对于尖锐陷光结构不易在薄膜中引入缺陷；曲面结构有利于降低吸光层厚度，增加异质结界面面积，从而提高电荷传输效率。

技术领域

本发明涉及太阳电池领域，特别地涉及一种曲面异质结太阳电池及其制作方法。

背景技术

能源危机和环境污染问题是当今世界面临的两大重要挑战。太阳电池可以将太阳能直接转化成电能，为人类社会获得清洁能源提供了有效途径。

有机及金属卤化物钙钛矿太阳电池由于可以实现低成本大面积制备，成为近年来的研究热点。太阳电池经历了平面异质结到体异质结的发展过程。太阳电池光电转换效率依赖于吸光层的光吸收率，通常要想获得较高的光吸收效率就需要一定厚度的吸光层薄膜。然而受限于激子扩散长度和载流子迁移率，太厚的吸光层不利于激子分离与载流子传输。基于平面异质结的有机及钙钛矿太阳电池虽然具有与收集电极方向一致的异质结界面，但界面面积太小，激子分离效率不高，且吸光层太厚，电荷收集效率不高。虽然体异质结解决了平面异质结界面面积太小的问题，但由于其异质结内建电场方向杂乱无序，电荷需要通过跳跃的方式在给体受体间传输，所以仍然没法满足高效率太阳电池对吸光层较高载流子输运和收集效率的要求。

为提供吸光层的光吸收效率，可以引入陷光结构，如纳米线阵列、金字塔结构等。虽然可以起到很好的陷光作用，但它们通常都具有表面杂乱无章，边角尖锐等特点。一方面不利于较薄吸光层和电极的制备，另一方面尖锐尖角结构也容易在电池中引入缺陷，从而限制电池效率的提高。因此，在保证较高光吸收率和较大异质结界面的情况下降低吸光层薄膜厚度、提高薄膜质量，使太阳电池兼具平面异质结和体异质结的优点，对于提升太阳电池性能具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种曲面异质结太阳电池及其制作方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种曲面异质结太阳电池，包括：

衬底；

银纳米颗粒阵列，设置在衬底上；

曲面金属膜，设置在银纳米颗粒阵列上，作为陷光结构及电荷收集电极；

第一载流子传输层，设置在曲面金属膜上；

吸光层，设置在第一载流子传输层上；

第二载流子传输层，设置在吸光层上；以及

电极，设置在第二载流子传输层上。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种曲面异质结太阳电池的制作方法，包括：

在衬底上沉积银薄膜；

对沉积银薄膜后的衬底退火处理形成银纳米颗粒阵列；

在银纳米颗粒阵列表面沉积曲面金属膜；

在曲面金属膜上制备第一载流子传输层、吸光层、第二载流子传输层和电极，得到所述曲面异质结太阳电池。

基于上述技术方案可知，本发明的曲面异质结太阳电池及其制作方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：

(1)本发明曲面异质结构具有陷光效果，能够提升吸光层光吸收效率；

(2)曲面结构相对于尖锐陷光结构不易在薄膜中引入缺陷；