本发明专利技术提供了一种金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池及其制备方法，以金属网格为互联层实现钙钛矿顶电池和GaAs底电池的互联，可在降低光学寄生吸收和载流子非辐射复合的同时，简化电池的制备工艺和成本，进而达到二者间的光学和电学耦合而获得两端叠层太阳电池器件。本发明专利技术不仅具有传统钙钛矿/GaAs两端叠层太阳电池效率高、成本较低的优势，而且可以有效降低互联层光学、电学性质的苛刻要求，并同时避免高温、溶液等工艺对造成GaAs太阳电池损伤的突出难题，具有效率高、制备工艺简单、成本低廉、可批量生产的特点，展现出显著的产业化优势。现出显著的产业化优势。现出显著的产业化优势。
【技术实现步骤摘要】
金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池
[0001]本专利技术属于半导体器件
，具体涉及一种金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池。
技术介绍
[0002]有机无机杂化钙钛矿材料由于其优秀的光电特性、低成本的制备方法引起广泛关注，并得到快速发展和应用，其中在太阳电池的应用中，单结效率已经达到25.7％，已经接近了目前主流的GaAs基太阳电池的最高效率。但是单结电池的最高效率受到肖克利
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奎伊瑟极限的限制，所以为进一步提升太阳电池效率，叠层工艺的探索成为了相关工作的必经之路，其中钙钛矿/GaAs叠层电池受到了广泛关注。
[0003]钙钛矿/GaAs叠层太阳能电池可分为两端叠层和四端叠层，两者之间各有优势。其中，四端叠层电池需要制备两个完整的电池结构并通过压力压在一起，这必然会使工艺复杂和成本大幅升高；同时，过多过厚的叠层结构也会带来额外的光损失，对电池效率产生较大影响。两端叠层电池是在GaAs电池上直接制备钙钛矿层，这样的结构虽然有效改善了四端叠层的所带来的工艺、成本和效率损失的问题，但是GaAs电池表面的微米级起伏则为钙钛矿层的制备带来了新的难题，为了保障最终叠层电池的性能，需要在钙钛矿与GaAs电池中间制备一层连接层，而连接结构的设计和优化则成为了科研工作的难点；此外，钙钛矿层的制备时所伴随的高温以及溶液等条件为GaAs电池带来的效率损伤也在一定程度上给两端叠层工艺带来了挑战。
技术实现思路
[0004]为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出了一种基于金属网格中间层的两端钙钛矿/GaAs机械叠层太阳电池及其制备方法。本专利技术制备的基于金属网格中间层的两端钙钛矿/GaAs机械叠层太阳电池有效的拓宽了光谱利用范围，增强了太阳电池的光电转换能力。以金属网格作为中间层可以增强GaAs电池与钙钛矿太阳电池键合的紧密性；采用机械堆叠的方式实现钙钛矿太阳电池于与GaAs电池的串联避免了传统两端工艺中高温以及溶液对GaAs电池的效率损伤。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是通过下述方案来实现的。
[0006]第一方面，本专利技术提供的一种金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池，包括钙钛矿顶电池、金属网格互联层以及GaAs电池，所述GaAs电池位于金属网格互联层之上，所述金属网格互联层位于所述钙钛矿顶电池之上，所述钙钛矿顶电池与所述GaAs电池通过所述金属网格互联层键合，以减少对GaAs电池的效率损伤以及削弱由于GaAs电池表面的微米级起伏造成的电流损失。
[0007]可选的，所述金属网格互联层采用机械堆叠的方式实现所述钙钛矿顶电池与所述GaAs电池的电学互联与光学耦合。
[0008]可选的，钙钛矿太阳电池的结构可以为正式或反式结构。
[0009]可选的，所述钙钛矿顶电池包括自下而上的ITO导电玻璃(1)、电子传输层(2)、钙钛矿光吸收层(3)、空穴传输层(4)、MoO
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传输缓冲层(5)、氧化物透明导电薄膜(6)、Ag栅电极(7)、金属网格互联层(8)以及GaAs电池(9)，在所述GaAs电池之上设置有阳极，在所述ITO导电玻璃(1)上设有阴极。
[0010]第二方面，本专利技术提供的一种金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池的制备方法，制备第一方面所述的金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池，所述制备方法包括：
[0011]步骤1：获取ITO衬底基片并进行清洗；
[0012]步骤2：在清洗后的ITO衬底基片上通过旋涂制备电子传输层；
[0013]步骤3：将步骤2所形成的结构放置在手套箱N2环境中，并使用匀胶机PbI2/PbCl2混合溶液旋涂在电子传输层之上，之后再旋涂MAI/FAI混合溶液，得到钙钛矿光吸收层；
[0014]步骤4：在步骤3所形成的结构放置在手套箱N2环境中，将Spiro
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OMeTAD溶液旋涂在钙钛矿光吸收层之上，得到空穴传输层；
[0015]步骤5：采用蒸镀工艺在步骤4所形成的结构上沉积MoO
x
，得到MoO
x
传输缓冲层；
[0016]步骤6：在步骤5所形成的结构上采用磁控溅射工艺沉积IZO导电材料，得到氧化物透明导电薄膜；
[0017]步骤7：在氧化物透明导电薄膜上使用蒸镀工艺沉积Ag电极，完成钙钛矿太阳电池的制备；
[0018]步骤8：在钙钛矿太阳电池上沉积金属网格，得到金属网格互联层；
[0019]步骤9：将GaAs电池阳极置于金属网格互联层上，使用紫外固化胶固化，实现GaAs电池与钙钛矿太阳电池的键合，完成钙钛矿电池与GaAs电池的机械叠层键合。
[0020]可选的，所述步骤1包括：
[0021]将ITO玻璃衬底依次放入Decon
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90水溶液、去离子水、无水乙醇中分别超声清洗15～20min；
[0022]将清洗过的ITO衬底放在UV
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Ozone中处理15～30min。
[0023]可选的，所述步骤2包括：
[0024]将80μL的SnO2溶胶在空气环境中以3000rpm的转速，用时30s直接旋涂在UV
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Ozone处理后的ITO衬底上，并置于热台，在空气氛围150℃退火30min，得到电子传输层。
[0025]可选的，所述步骤3包括：
[0026]将步骤2所形成的结构放置于手套箱N2环境中，并使用匀胶机将PbI2/PbCl2混合溶液旋涂在钙钛矿光吸收层之上；之后，再使用MAI/FAI混合溶液旋涂；
[0027]将旋涂后的所形成的结构置于热台上退火，得到空穴传输层。
[0028]可选的，
[0029]ITO衬底基片包括玻璃和ITO导电层；玻璃厚度为0.5mm
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1mm，ITO导电层厚度为50
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200nm；电子传输层厚度为50nm
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100nm；所述钙钛矿光吸收层厚度为100nm
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800nm；MoO
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传输缓冲层厚度为10nm
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80nm；所述IZO导电材料的沉积厚度为50nm
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200nm；所述Ag电极厚度为30nm
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150nm；金属网格互联层厚度为10nm
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300nm。
[0030]可选的，
[0031]通过在ITO衬底基片的玻璃上制备介质减反层，以提高机械叠层太阳电池效率。
[0032]本专利技术的有益效果如下：
[0033]本专利技术应用于钙钛矿/GaAs叠层太阳电池中，基于金属网格的两端机械叠层太阳电池，由于金属网格直接制备在钙钛矿太阳电池之上，且采用机械堆叠的键和方式避免了传统两端叠层电池工艺中在GaAs电池上进行额外的工艺，因此极大的减少了对于GaAs电池的效率损伤，这样对于提高叠层电池效率提供了本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池，其特征在于，包括钙钛矿顶电池、金属网格互联层以及GaAs电池，所述GaAs电池位于金属网格互联层之上，所述金属网格互联层位于所述钙钛矿顶电池之上，所述钙钛矿顶电池与所述GaAs电池通过所述金属网格互联层键合，以减少对GaAs电池的效率损伤以及削弱由于GaAs电池表面的微米级起伏造成的电流损失。2.根据权利要求1所述的金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池，其特征在于，所述金属网格互联层采用机械堆叠的方式实现所述钙钛矿顶电池与所述GaAs电池的电学互联与光学耦合。3.根据权利要求1所述的金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池，其特征在于，钙钛矿太阳电池的结构可以为正式或反式结构。4.根据权利要求1所述的金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池，其特征在于，所述钙钛矿顶电池包括自下而上的ITO导电玻璃(1)、电子传输层(2)、钙钛矿光吸收层(3)、空穴传输层(4)、MoO
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传输缓冲层(5)、氧化物透明导电薄膜(6)、Ag栅电极(7)、金属网格互联层(8)以及GaAs电池(9)，在所述GaAs电池之上设置有阳极，在所述ITO导电玻璃(1)上设有阴极。5.一种金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池的制备方法，制备如权利要求1至4任一项所述的金属网格互联层的钙钛矿/GaAs两端机械叠层太阳电池，所述制备方法包括：步骤1：获取ITO衬底基片并进行清洗；步骤2：在清洗后的ITO衬底基片上通过旋涂制备电子传输层；步骤3：将步骤2所形成的结构放置在手套箱N2环境中，并使用匀胶机PbI2/PbCl2混合溶液旋涂在电子传输层之上，之后再旋涂MAI/FAI混合溶液，得到钙钛矿光吸收层；步骤4：在步骤3所形成的结构放置在手套箱N2环境中，将Spiro
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OMeTAD溶液旋涂在钙钛矿光吸收层之上，得到空穴传输层；步骤5：采用蒸镀工艺在步骤4所形成的结构上沉积MoO
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，得到MoO
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传输缓冲层；步骤6：在步骤5所形成的结构上采用磁控溅射工艺沉积IZO导电材料，得到氧化物透明导电薄膜；步骤7：在氧化物透明导电薄膜上使用蒸镀工艺沉积Ag电极，完成钙钛矿太阳电池的制备；步骤8：在钙钛矿太阳电池上沉积金属网格，得到金属网格互联层；步...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱卫东，韩天娇，张春福，习鹤，陈大正，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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