[发明专利]硅/钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法

说明书

本申请涉及一种硅/钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法，属于钙钛矿叠层电池技术领域。该硅/钙钛矿叠层太阳能电池包括硅底电池和钙钛矿顶电池，硅底电池的表面和钙钛矿顶电池的底面之间依次设置有种子晶硅层和隧穿层，种子晶硅层靠近硅底电池，隧穿层靠近钙钛矿顶电池。其中，种子晶硅层为非晶硅层，隧穿层为掺杂的微晶硅氧层。该电池使硅底电池和钙钛矿顶电池之间的隧穿更加容易，以提高电池的开路电压和转化效率。

技术领域

本申请涉及钙钛矿叠层电池技术领域，且特别涉及一种硅/钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法。

背景技术

图1为现有的钙钛矿叠层电池的层结构示意图。请参阅图1，该钙钛矿叠层电池的制备方法为：在N型硅片的背面形成P型掺杂非晶硅层，在N型硅片的正面依次形成二氧化硅层和N型掺杂非晶硅层，然后以N型掺杂非晶硅层作为受光面，在其上方形成钙钛矿电池(钙钛矿电池的空穴传输层与N型掺杂非晶硅层接触)，得到钙钛矿叠层电池。

但是，该钙钛矿叠层电池制备完成以后，开路电压和转化效率都不高。

发明内容

发明人研究发现，现有的钙钛矿叠层电池中，由于N型掺杂非晶硅层的结晶性过高，而空穴传输层的材料为P型无晶态有机材料，堆叠以后，N型掺杂非晶硅层与空穴传输层的晶格不匹配，从而造成隧穿不易的问题，导致了钙钛矿叠层电池的开路电压和转化效率都不高。

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种硅/钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法，可以提高电池的开路电压和转化效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种硅/钙钛矿叠层太阳能电池，包括硅底电池和钙钛矿顶电池，硅底电池的表面和钙钛矿顶电池的底面之间依次设置有种子晶硅层和隧穿层，种子晶硅层靠近硅底电池，隧穿层靠近钙钛矿顶电池。其中，种子晶硅层为非晶硅层，隧穿层为掺杂的微晶硅氧层、掺杂的碳化微晶硅层或掺杂的碳化微晶硅氧层。

本申请中，非晶硅层作为种子晶硅层，其可以诱导生长出成核层，以便后续生长出大颗粒的微晶硅氧层、碳化微晶硅层或碳化微晶硅氧层，且该层的结晶度高，可以容纳更多的掺杂元素，以使其掺杂浓度更高。且，相较于掺杂的多晶层，掺杂的微晶氧层、掺杂的碳化微晶硅层或掺杂的碳化微晶硅氧层的结晶性较低，缺陷态密度较多，方便载流子的移动，可以作为很好的隧穿材料，从而使硅底电池和钙钛矿顶电池之间的隧穿更加容易，以提高电池的开路电压和转化效率。

在本申请的部分实施例中，非晶硅层的厚度为1-3nm；隧穿层的厚度为10-30nm。

厚度很薄的非晶硅层基本不会影响钙钛矿叠层电池的厚度，并且能够很好地形成隧穿层，使电池的开路电压和转化效率更高。

在本申请的部分实施例中，硅底电池包括从上到下依次设置的N型掺杂非晶硅层、本征非晶硅层、N型硅片、本征非晶硅层和P型掺杂非晶硅层，隧穿层为P型掺杂的微晶硅氧层、P型掺杂的碳化微晶硅层或P型掺杂的碳化微晶硅氧层。

非晶硅层作为P型掺杂的微晶硅氧层、P型掺杂的碳化微晶硅层或P型掺杂的碳化微晶硅氧层的种子层，在形成P型掺杂的微晶硅氧层、P型掺杂的碳化微晶硅层或P型掺杂的碳化微晶硅氧层的过程中，可以先诱导生长出成核层，然后继续沉积，能够形成大颗粒的微晶硅层，并且，其中的P型掺杂浓度较高，形成多缺陷态密度、多载流子复合中心的隧穿层，从而使N型硅底电池和钙钛矿顶电池之间的隧穿更加容易。

在本申请的部分实施例中，硅底电池包括从上到下依次设置的P型掺杂非晶硅层、本征非晶硅层、P型硅片、本征非晶硅层和N型掺杂非晶硅层，隧穿层为N型掺杂的微晶硅氧层、N型掺杂的碳化微晶硅层或N型掺杂的碳化微晶硅氧层。