[发明专利]一种高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池及制备方法

权利要求书

1.一种高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于，所述高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池的结构从下至上分别为：正面制绒的硅底电池、载流子复合层、空穴传输材料和钙钛矿的共沉积层、电子传输层、溅射缓冲层、溅射的透明导电电极层、金属电极层和减反层；其中，所述空穴传输材料和钙钛矿的共沉积层通过将空穴传输材料溶解于钙钛矿前驱体溶液后通过一步旋涂法制成，所述空穴传输材料为亚铜盐，亚铜盐和钙钛矿的摩尔比为1:10～25。

2.根据权利要求1所述的高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于：正面制绒的硅底电池为异质结太阳电池、叉指背接触太阳电池、钝化发射极背接触太阳电池或隧穿氧化钝化太阳电池，所述的正面制绒为在硅底电池正面采用刻蚀得到的任意分布的、微米级尺寸的金字塔结构，其金字塔尺寸不超过2μm。

3.根据权利要求1所述的高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于：所述的载流子复合层为透明导电氧化物或重掺的氢化纳米晶硅，包含：掺锡的氧化铟、掺锌的氧化铟、掺钨的氧化铟、掺锌的氧化铝和重掺的氢化纳米晶硅，厚度为10～50nm，重掺浓度＞1×10¹⁹cm^-3。

4.根据权利要求1所述的高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于：所述的亚铜盐包含：碘化亚铜、溴化亚铜、氯化亚铜和硫氰酸亚铜中的一种或多种，所述的钙钛矿活性层材料为Cs_xFA_1-x-yMA_yPbI_3(1-z)Br_3z，其带隙在1.63～1.78eV之间，通过一步旋涂法制备的空穴传输层和钙钛矿活性层的混合层厚度为300～1200nm。

5.根据权利要求1所述的高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于：所述的电子传输层材料为C60，厚度为10～30nm。

6.根据权利要求1所述的高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于：所述的溅射缓冲层为BCP或氧化锡，厚度为5～30nm。

7.根据权利要求1所述的高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于：所述溅射的透明导电电极层为掺锡的氧化铟、掺锌的氧化铟、掺钨的氧化铟或掺锌的氧化铝，其厚度为60～120nm，方块电阻40～80Ω/sq，透光率为80～95％。

8.根据权利要求1所述的高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于：所述的金属电极层材料为银、铜或铝，厚度为1～3μm。

9.根据权利要求1所述的高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池，其特征在于：所述的减反层材料为氟化锂或氟化镁，厚度为60～200nm。

10.一种高效稳定的二端钙钛矿/硅叠层太阳电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：在正面制绒的硅底电池上制备载流子复合层；其中，以透明导电氧化物作为载流子复合层，采用磁控溅射设备，在≤1Pa的气压和氩氧比为1：0.02～0.1的气氛下，用1～3W/cm²的功率密度在正面制绒的硅底电池上溅射10～50nm厚度的透明导电氧化物作为载流子复合层，随后将样品在100～200℃下退火10min；以重掺的氢化纳米晶硅作为载流子复合层，采用等离子体增强化学气相沉积法，在＜200℃的温度下，向硅烷/氢混合物中加入三甲基硼或磷化氢气体作为掺杂源，以形成重掺的p掺杂层或n掺杂层；

步骤二：将乙醇滴在载流子复合层上，在2000～6000rpm的转速下旋转1min，随后将样品放入紫外臭氧清洗机中处理20～30min；

步骤三：将钙钛矿的前驱体溶解在DMF/DMSO混合溶液中，其中DMSO和DMF的体积比为1:4～9，钙钛矿的前驱体浓度为1.65～1.8M；随后，将亚铜盐添加进完全溶解的钙钛矿前驱体溶液形成空穴传输材料和钙钛矿前驱体的共混溶液，亚铜盐和钙钛矿的摩尔比为1:10～25；待亚铜盐完全溶解后过滤，将过滤的共混溶液旋涂在紫外臭氧处理后的载流子复合层上，前10s转速为1000rpm，后60s转速为3000～6000rpm，在第50s时，将200～800μL的氯苯滴在旋转的样品上，旋涂程序完成后将样品立马转移至100～150℃的加热台上退火10～30min，得到空穴传输层和钙钛矿活性层的共沉积层；

步骤四：将C60在≤8×10^-4Pa的真空度下，以的速度热蒸镀到钙钛矿薄膜上，形成10～30nm厚的电子传输层；

步骤五：将BCP在≤8×10^-4Pa的真空度下，以的速度热蒸镀到C60薄膜上，或用原子层沉积的方法在C60薄膜上沉积氧化锡，形成5～30nm厚的溅射缓冲层；

步骤六：采用磁控溅射设备，在≤1Pa的气压和氩氧比为1：0.02～0.1的气氛下，用1～3W/cm²的功率密度在缓冲层上溅射60～120nm厚度的透明导电电极层；

步骤七：将银、铜或铝在≤1.5×10^-3Pa的真空度下，以的速度热蒸镀到透明导电电极上，厚度为1～3μm；

步骤八：将氟化锂或氟化镁在≤8×10^-4Pa的真空度下，以的速度热蒸镀到样品上，其厚度为60～200nm。