[实用新型]一种钙钛矿/钙钛矿/硅-锗基三结叠层太阳能电池

说明书

本实用新型公开了一种钙钛矿/钙钛矿/硅‑锗基三结叠层太阳能电池，涉及太阳能电池技术领域，包括依次层叠的背电极、硅‑锗底电池、窄带隙钙钛矿电池、宽带隙钙钛矿电池和上电极，宽带隙钙钛矿顶电池、窄带隙钙钛矿电池和硅‑锗底电池串联设置，宽带隙钙钛矿电池与窄带隙钙钛矿电池通过第一隧穿结连接，窄带隙钙钛矿电池与硅‑锗底电池通过第二隧穿结连接。同时，钙钛矿太阳能电池成本低廉，硅‑锗底电池也具有本征稳定性强、价格低廉的特点，因此，本申请的钙钛矿/钙钛矿/硅‑锗三结叠层太阳能电池是一种理论效率极高，成本低廉，实用价值很高的新型光伏器件。

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿/钙钛矿/硅-锗基三结叠层太阳能电池。

背景技术

自1954年第一块太阳能电池问世以来，光伏技术不断得到突破。经过了近些年的快速发展，第三代太阳能电池中的钙钛矿太阳能电池因其易制备、低成本、带隙可调等众多优点在国际上受到广泛关注，成为光电和材料领域的新星。但是由于太阳辐射光谱的范围非常宽，仅仅依靠单节的钙钛矿太阳能电池，仅能将太阳辐射中的一小部分转化为电能。为了突破单结太阳能电池的效率极限，迫切需要研发低成本高效率的太阳能电池。

将不同带隙宽度的电池按照带隙从大到小的顺序叠加起来，可以大幅度拓宽电池的吸收光谱范围，提升太阳能转化效率。同时，钙钛矿太阳能电池有着带隙可调、制作简单的优点，非常适合制备高性能的叠层太阳能电池。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种钙钛矿/钙钛矿/硅-锗基三结叠层太阳能电池，在保证低成本的情况下，提升太阳能电池的转化效率。

一种钙钛矿/钙钛矿/硅-锗基三结叠层太阳能电池，包括依次层叠的背电极、硅-锗底电池、窄带隙钙钛矿电池、宽带隙钙钛矿电池和上电极，所述宽带隙钙钛矿顶电池、所述窄带隙钙钛矿电池和所述硅-锗底电池串联设置，所述宽带隙钙钛矿电池与所述窄带隙钙钛矿电池通过第一隧穿结连接，所述窄带隙钙钛矿电池与所述硅-锗底电池通过第二隧穿结连接。

进一步地，所述硅-锗底电池包括依次层叠的第一掺杂层、本征层和第二掺杂层，所述本征层为硅锗合金层，所述本征层的厚度为400～600nm，所述本征层的带隙是0.67～1.12eV。

进一步地，所述第一掺杂层和第二掺杂层分别为P型层和N型层，或N型层和P型层；所述P型层为掺硼的非晶硅薄膜层，所述N型层材料为掺磷的非晶硅薄膜层，所述第一掺杂层的厚度为30～60nm，所述第二掺杂层的厚度为30～60nm。

进一步地，所述宽带隙钙钛矿太阳能电池包括依次层叠的上电极、第一载流子传输层、宽带隙钙钛矿光吸收层和第二载流子传输层，所述宽带隙钙钛矿光吸收层的带隙范围为1.7～2.1eV。

进一步地，所述宽带隙钙钛矿光吸收层为APbX₃结构层，其中A包括Cs⁺、CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺中的至少一种，但不限于此；X为Cl^-、Br^-、I^-中的至少一种。

进一步地，所述窄带隙钙钛矿太阳能电池包括依次层叠的第三载流子传输层、窄带隙钙钛矿光吸收层和第四载流子传输层，所述窄带隙钙钛矿光吸收层的带隙范围是1.2～1.8eV。

进一步地，所述窄带隙钙钛矿光吸收层为ABX₃结构，其中A包括Cs⁺、CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺中的至少一种，但不限于此；B为Pb²⁺、Sn²⁺中的至少一种；X为Cl^-、Br^-、I^-中的至少一种。