[发明专利]金属氧化物掺杂层、太阳能电池及其制备方法

说明书

本申请公开了一种金属氧化物掺杂层，从其第一表面到第二表面的金属氧化物掺杂层的功函数逐渐变化。本申请还提供一种金属氧化物掺杂层的制备方法、一种太阳能电池及其制备方法。本申请所述的金属氧化物掺杂层以及太阳能电池，所述金属氧化物掺杂层具有渐变的功函数，因此渐变的功函数可以与太阳能电池的上层电池以及下层电池进行匹配，从而可以提高太阳能电池的转换效率。

技术领域

本申请涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种金属氧化物掺杂层、太阳能电池及其制备方法。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型高效率、低成本太阳能电池在全世界范围内被广泛关注。短短几年时间里，单结小面积钙钛矿电池的光电转换效率从2009年的3.8％迅速攀升到25％以上，钙钛矿/硅异质结叠层电池的光电转换效率也达到了29％以上。迅猛的效率发展使其成为当下光伏研究机构及企业的重点关注对象。

与传统薄膜太阳电池(铜铟镓硒、碲化镉等)相比，钙钛矿太阳电池具有高转换效率、简单制备工艺以及低成本潜力等优势，并成为最具产业化前景的薄膜太阳电池技术。通过调节前驱体溶液的成分配比，可实现太阳电池光谱响应截止波长的调控，使之成为最理想的顶电池吸收层材料。

硅异质结太阳电池技术具有工艺简单(制绒清洗→非晶硅沉积→TCO沉积→银电极印刷)、制备温度低(＜220℃)、转换效率高(＞25％)、对称结构(可双面)等优势，被认为是PERC电池之后的第三代电池技术。硅异质结电池高的红外波段吸收、强的弱光效应以及可匹配p-i-n的结构优势，使其成为最佳的底电池选择之一。以钙钛矿电池(顶电池)与硅基异质结电池(底电池)形成“钙钛矿/硅基异质结”叠层电池结构，实现太阳光谱的分配吸收，有望获得30％以上的转换效率。但是连接钙钛矿电池空穴传输层与硅基异质结电池的发射极的中的复合层虽然工艺简单，适合商业化生产，但是其导带无法与硅基异质结电池的发射极的导带和钙钛矿电池的空穴传输层的HOMO能级同时匹配，限制了电池的电性能提升。

钙钛矿电池同样可以与PERC电池形成“钙钛矿/PERC”叠层电池结构，实现太阳光谱的分配吸收。对于P型PERC电池，连接钙钛矿电池空穴传输层与P型PERC电池的发射极的复合层，与“钙钛矿/硅基异质结”叠层电池结构相似。其导带无法与P型PERC电池的发射极的导带和钙钛矿电池的空穴传输层的HOMO能级同时匹配。对于N型PERT电池，连接钙钛矿电池电子传输层与N型PERT电池的发射极的复合层，其导带无法与N型PERT电池发射极的价带和钙钛矿电池的电子传输层的LUMO能级同时匹配，限制了电池的电性能提升。

发明内容

针对上述问题，本申请提出了一种金属氧化物掺杂层以及使用所述金属氧化物掺杂层作为复合层的叠层太阳能电池，所述金属氧化物掺杂层具有渐变的功函数，因此渐变的功函数可以与叠层太阳能电池的上层电池以及下层电池进行匹配，从而可以提高太阳能电池的转换效率。

本申请提供一种金属氧化物掺杂层，所述金属氧化物掺杂层从其一侧的第一表面到另一侧的第二表面，所述金属氧化物掺杂层的功函数逐渐变化。

进一步地，所述金属氧化物掺杂层包括层叠设置的至少一层金属氧化层和至少一层掺杂层。

进一步地，所述金属氧化物掺杂层包括叠层设置的n层金属氧化层和m层掺杂层，其中，n和m为大于1的整数；

所述金属氧化层和掺杂层交叉叠层设置，以及在所述金属氧化层和掺杂层的交界处，所述掺杂层的材料部分扩散到所述金属氧化层中。

进一步地，通过调整所述金属氧化物掺杂层的结构和材料来调整所述金属氧化物掺杂层从第一表面到第二表面逐渐变化的功函数。

进一步地，调整所述金属氧化物掺杂层的结构和材料包括调节金属氧化层的厚度、掺杂层的厚度、金属氧化层的材料、掺杂层的材料和金属氧化层和掺杂层的排列顺序中的任意一种或两种以上。

进一步地，n层所述金属氧化层的厚度逐渐变化；m层所述掺杂层的厚度相同。