[发明专利]一种NIP异质结太阳能电池及其制造方法

说明书

本发明提供一种NIP异质结太阳能电池及其制造方法。NIP异质结太阳能电池包括：由上至下依次为：透明前电极、电子传输层、N型钙钛矿层、I型铜铟镓硒层、P型铜铟镓硒层、钼电极层和电池衬底。制造方法包括：采用直流磁控溅射方法在电池衬底上制备钼电极层；采用三步共蒸发法在钼电极层上依次沉积P型铜铟镓硒层和I型铜铟镓硒层；利用旋涂的方式将混合溶剂旋涂在所述铜铟镓硒层后，加热获得钙钛矿层；采用直流磁控溅射方法在N型钙钛矿层上制备厚度为70纳米的氧化锌层；采用直流磁控溅射方法在电子传输层上制备厚度为500纳米的AZO层。本发明能够提升电子的收集效率，进而提升太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种NIP异质结太阳能电池及其制造方法。

背景技术

太阳能电池是直接将光能转换成电能的元件，由于太阳辐射光谱的范围(0～4eV)非常宽，根据光伏效应原理，由单一半导体材料构成的单结太阳能电池，仅能将太阳能辐射光谱中的一部分光能转换成电能，太阳能的有效利用率低，且输出电压低。

现有技术中采用叠层电池来实现太阳能电池响应波长的响应。近年来采用叠层结构的钙钛矿太阳能电池引起光伏界的广泛关注。钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提高非常迅速，2009年初始转换效率仅为3.8％，2012年便迅速提高到10.9％，如今钙钛矿太阳能电池的转换效率已达到25.5％。钙钛矿层作为吸收层，具有高载流子迁移率、高光吸收系数等优势，并且带隙可通过卤素种类及掺杂比例进行调节，在电池中起着至关重要的作用。铜铟镓硒(CIGS)是四元化合物半导体材料，随着镓组分X从0到1变化，其禁带宽度从1.04eV到1.69eV变化，除吸收太阳光中可见光谱范围，还可吸收700～1200nm的太阳光谱。钙钛矿和铜铟镓硒叠层电池结构中，顶层钙钛矿用于吸收短波长太阳光，底层窄带隙铜铟镓硒材料用于吸收长波长光，从而可以实现对太阳光的宽波长范围的高效利用。

但是，一方面，叠层电池的劣势在于成本较高。另一方面，铜铟镓硒半导体材料对电子的复合比较多，限制了光生电子的收集效率和短路电流密度，导致光电转换效率低的问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种NIP异质结太阳能电池及其制造方法，能够提高太阳能电池的光电转换效率。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种NIP异质结太阳能电池，包括：

由上至下依次为：透明前电极、电子传输层、N型钙钛矿层、I型铜铟镓硒层、P型铜铟镓硒层、钼电极层和电池衬底。

其中，所述电池衬底的材质为玻璃、不锈钢或者聚酰亚胺中的任意一种。

其中，所述钼电极层的厚度为200-1000纳米。

其中，所述P型铜铟镓硒层或I型铜铟镓硒层的厚度为1-3微米。

其中，所述N型钙钛矿层的材料为铅卤素钙钛矿；

铅卤素钙钛矿的化学式为APbX₃；其中，A为有机离子或无机碱金属离子，X为卤素。

其中，所述电子传输层的材质为：二氧化钛、氧化锌或有机电子传输材料中任意一种。

其中，所述透明前电极的材质为氧化铟锡或AZO，所述透明前电极的厚度为150-1000纳米。

第二方面，本发明提供一种NIP异质结太阳能电池的制造方法，包括：

采用直流磁控溅射方法在电池衬底上制备厚度为500纳米的钼电极层；

采用三步共蒸发法在所述钼电极层上依次沉积P型铜铟镓硒层和I型铜铟镓硒层；