基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池及其制备方法，其中，IBC/HBC电池包括：晶体硅衬底层，晶体硅衬底层具有相对的正面和背面；第一钝化层，第一钝化层在晶体硅衬底层的正面；减反射层，减反射层在第一钝化层的远离晶体硅衬底层的表面；第二钝化层，第二钝化层在晶体硅衬底层的背面；空穴传输层，空穴传输层包括多个子空穴传输层；电子传输层，电子传输层包括多个子电子传输层，子空穴传输层和子电子传输层间隔在第二钝化层的远离晶体硅衬底层的表面；空穴传输层的材料为聚合物材料。本发明专利技术提高了各子空穴传输层的结晶度，从而大幅提高了各子空穴传输层的载流子迁移率和电导率。移率和电导率。移率和电导率。

【技术实现步骤摘要】
基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能光伏
，具体涉及一种基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]P型聚合物(PTAA、PEDOT:PSS等)因其带隙可调、制备过程简单、器件兼容性好等特点，被广泛应用于光伏电池中，作为空穴传输层。然而，较低的电导率(一般为1
‑
500S/cm)限制了电池效率的进一步提高。
[0003]根据电导率的Drude模型，提高电导率的主要方式包括提高载流子浓度(n)和提高载流子迁移率(μ)。然而，对于有机聚合物来说，同时提高二者的难度较大，原因在于：为了提高载流子浓度引入的掺杂离子会大大增加电离杂质散射，从而导致载流子迁移率大大降低，电导率下降。在上述两种方式中，本专利技术选择提高载流子迁移率的方式来提高聚合物的电导率。
[0004]为进一步说明提高载流子迁移率的方式，我们在这里引入Drude模型，进行说明：
[0005][0006]其中q,n,m,τ分别代表载流子电荷常数、载流子密度、载流子质量和载流子碰撞之间的平均自由时间。
[0007]其中平均自由时间τ，可表达为：
[0008][0009]其中L,V
R
分别代表载流子运动的平均自由程和载流子运动速度；μ为载流子迁移率；e为电荷常数，m为电荷质量。
[0010]由公式(3.2)可以看出，增加L(载流子运动的平均自由程)可以有效的提高载流子迁移率，而L只与晶体结构相关，晶体中的L会比非晶或半结晶态的高出2
‑
3个数量级，因此，将非晶或半结晶态的聚合物材料制备为高结晶度、甚至单晶将显著提聚合物载流子迁移率，进而提高其电导率。

技术实现思路

[0011]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池及其制备方法。本专利技术提高了各子空穴传输层的结晶度，从而大幅提高了各子空穴传输层的载流子迁移率和电导率。
[0012]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池。根据本专利技术的实施例，所述基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池包括：
[0013]晶体硅衬底层，所述晶体硅衬底层具有相对的正面和背面；
[0014]第一钝化层，所述第一钝化层在所述晶体硅衬底层的正面；
[0015]减反射层，所述减反射层在所述第一钝化层的远离所述晶体硅衬底层的表面；
[0016]第二钝化层，所述第二钝化层在所述晶体硅衬底层的背面；
[0017]空穴传输层，所述空穴传输层包括多个子空穴传输层；
[0018]电子传输层，所述电子传输层包括多个子电子传输层，所述子空穴传输层和所述子电子传输层间隔在所述第二钝化层的远离所述晶体硅衬底层的表面；
[0019]所述空穴传输层的材料为聚合物材料。
[0020]根据本专利技术实施例的基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池，通过将子空穴传输层和子电子传输层间隔设置，使得各子空穴传输层的聚合物材料逐步聚合反应在动力学上受到限制，只能规整的排列在模板中(即相邻的子电子传输层之间)，从而获得高度有序的聚合物链，即高结晶度聚合物材料，提高了各子空穴传输层的结晶度，从而大幅提高了各子空穴传输层的载流子迁移率和电导率。
[0021]另外，根据本专利技术上述实施例的基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池还可以具有如下附加的技术特征：
[0022]在本专利技术的一些实施例中，单个所述子空穴传输层的宽度不大于90μm；优选地，单个所述子空穴传输层的宽度不大于50μm，更优选100～200nm。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，单个所述子空穴传输层的厚度不大于50nm；优选地，单个所述子空穴传输层的厚度不大于20nm。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，所述空穴传输层的材料为P型聚合物，所述P型聚合物选自PTAA、PEDOT和P3HT中的至少一种。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，所述空穴传输层的结晶度为50～100％，优选80～100％。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，由所述PEDOT材料形成的所述空穴传输层的空穴迁移率为5～30cm2/Vs，电导率为1000～9000S/cm。
[0027]在本专利技术的一些实施例中，由所述P3HT材料形成的所述空穴传输层的空穴迁移率为20～100cm
2/
Vs，电导率为1000～4000S/cm。
[0028]在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种制备以上实施例所述的基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0029](1)提供晶体硅衬底层，所述晶体硅衬底层具有相对的正面和背面；
[0030](2)在所述晶体硅衬底层的正面依次形成第一钝化层和减反射层；
[0031](3)在所述晶体硅衬底层的背面形成第二钝化层；
[0032](4)在第二钝化层的远离所述晶体硅衬底层的表面形成隔离层，去除多个子电子传输层对应区域的隔离层，制备多个子电子传输层；
[0033](5)去除多个子空穴传输层对应区域的隔离层，制备多个子空穴传输层，使所述子空穴传输层和所述子电子传输层间隔设置。
[0034]根据本专利技术实施例的方法，通过将子空穴传输层和子电子传输层间隔设置，使得各子空穴传输层的聚合物材料逐步聚合反应在动力学上受到限制，只能规整的排列在模板中(即相邻的子电子传输层之间)，从而获得高度有序的聚合物链，即高结晶度聚合物材料，提高了各子空穴传输层的结晶度，从而大幅提高了各子空穴传输层的载流子迁移率和电导率。且该方法简单易实施。
[0035]另外，根据本专利技术上述实施例的方法还可以具有如下技术方案：
[0036]在本专利技术的一些实施例中，所述方法还包括：在所述晶体硅衬底层的正面形成所述第一钝化层之前，对所述晶体硅衬底层进行制绒，在所述正面和背面分别形成类金字塔结构。
[0037]在本专利技术的一些实施例中，所述子空穴传输层的制备方法包括：在氧化剂的作用下，采用气相合成法将聚合物材料的单体发生逐步聚合，进而合成多个所述子空穴传输层。
[0038]在本专利技术的一些实施例中，所述氧化剂为氧化电位在0.6
‑
0.9V的盐类氧化剂。
[0039]在本专利技术的一些实施例中，所述盐类氧化剂选自Fe
3+
盐类和Ag
+
盐类的至少一种。
[0040]在本专利技术的一些实施例中，所述Fe
3+
盐类选自FeCl3、FeBr3、FeI3、FeTos、Fe2(SO4)3、Fe2(NO3)3、Fe2O3和FeOOH中的至少一种。
[0041]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池，其特征在于，包括：晶体硅衬底层，所述晶体硅衬底层具有相对的正面和背面；第一钝化层，所述第一钝化层在所述晶体硅衬底层的正面；减反射层，所述减反射层在所述第一钝化层的远离所述晶体硅衬底层的表面；第二钝化层，所述第二钝化层在所述晶体硅衬底层的背面；空穴传输层，所述空穴传输层包括多个子空穴传输层；电子传输层，所述电子传输层包括多个子电子传输层，所述子空穴传输层和所述子电子传输层间隔在所述第二钝化层的远离所述晶体硅衬底层的表面；所述空穴传输层的材料为聚合物材料。2.根据权利要求1所述的基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池，其特征在于，单个所述子空穴传输层的宽度不大于90μm；优选地，单个所述子空穴传输层的宽度不大于50μm，更优选100～200nm。3.根据权利要求2所述的基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池，其特征在于，单个所述子空穴传输层的厚度不大于50nm；优选地，单个所述子空穴传输层的厚度不大于20nm。4.根据权利要求1所述的基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池，其特征在于，所述空穴传输层的材料为P型聚合物，所述P型聚合物选自PTAA、PEDOT和P3HT中的至少一种。5.根据权利要求4所述的基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池，其特征在于，所述空穴传输层的结晶度为50～100％，优选80～100％。6.根据权利要求4所述的基于高空穴迁移率材料的IBC/HBC电池，其特征在于，由所述PEDOT材料形成的所述空穴传输层的空穴迁移率为5～30cm2/Vs，电导率为1000～9000S/cm。7.根据权利要求4所述的基于高空穴迁移率材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁一凡，吴兆，解俊杰，孙朱行，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：