一种太阳电池制造技术

本发明专利技术涉及一种太阳电池，所述太阳电池的结构包括光活性层，所述光活性层为钙钛矿光活性层，所述光活性层底部设置有至少一个p型区域和至少一个n型区域，所述p型区域和所述n型区域间隔设置，所述p型区域和所述n型区域的下方分别独立地设置有电极。本发明专利技术中将钙钛矿太阳电池结构中的电荷传输层放置在钙钛矿层的同一侧，可在钙钛矿层另外一侧沉积减反膜，从而能更充分的提升光活性层的光吸收，提高器件的短路电流密度，进而提高能量转换效率。进而提高能量转换效率。进而提高能量转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳电池


[0001]本专利技术涉及光伏领域，涉及一种太阳电池，尤其涉及一种有机金属卤化物钙钛矿太阳电池的结构。

技术介绍

[0002]有机金属卤化物钙钛矿太阳电池凭借低成本高效率的特点成为光伏领域的热点之一，该类电池器件的商业化进程也受到了广泛关注。钙钛矿太阳电池一般由基底，钙钛矿层，电子传输层，空穴传输层，外电极组成，电子和空穴传输层统称为电荷传输层。钙钛矿太阳电池板的工作原理为，钙钛矿层吸收光产生电子空穴对，电子空穴在钙钛矿层中迅速分离，并分别被电子传输层和空穴传输层抽取，接着输送至外电路。目前已研究的钙钛矿太阳电池结构中，钙钛矿层通常夹在电子和空穴传输层中，而位于钙钛矿层两侧的电子或空穴传输层会造成一定的寄生吸收，从而影响钙钛矿层的光响应。
[0003]在现有技术中，一种技术方案公开了一种钙钛矿太阳电池，其中硅基薄膜材料的钙钛矿太阳电池结构，包括：一导电玻璃：一n型电子传输层，其制作在导电玻璃上：一钙钛矿光敏层，其制作在n型电子传输层上：一p型空穴传输层，其制作在钙钛矿光敏层上：一金属对电极，其制作在p型空穴传输层上。公开的太阳能电池结构是传统的钙钛矿太阳能电池结构，P层和n层的设置为钙钛光敏层两端，钙钛矿层两侧的电子或空穴传输层会造成一定的寄生吸收，从而影响钙钛矿层的光响应。
[0004]另外一种技术方案公开了一种正交叉指全背接触钙钛矿太阳电池及其制备方法，该结构从下到上依次是：1)衬底：2)正电极：3)空穴传输层：4)绝缘隔离层：5)负电极：6)电子传输层：7)钙钛矿吸收层；8)钝化层：9)减反保护层。在钙钛矿吸收层上具有减反层，空穴传输层和电子传输层中被负电极隔开。空穴传输层与电子传输层由于被负电极所隔开，电极近距离接触，即使用绝缘隔离层所隔开，仍然存在短路的风险。
[0005]另外一种技术方案公开了一种平行叉指全背接触钙钛矿太阳电池结构。该结构从下到上依次是：1)衬底；2)正电极；3)负电极：4)空穴传输层；5) 电子传输层6)钙钛矿吸收层：7)钝化层；8)减反射保户层。在钙钛吸收层上具有减反层，采用了空穴传输层和电子传输层间隔设置的结构，但是从下到上的负电极到电子传输层都是镶嵌在钙钛吸收层内的，使得电池结构的使用只能是确定的结构，不能叠加或者拆分使用，具有局限性。
[0006]如何利用简单的制备方法，制备出高能量转换效率，充分提高光活性层的光吸收是钙钛矿太阳电池的结构研究的重要方向。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种将常规钙钛矿太阳电池结构中的电荷传输层放置在钙钛矿层的同一侧，在钙钛矿层另外一侧可选择性的沉积减反膜构成太阳电池结构，能更充分的提升光活性层的光吸收，从而提高器件的短路电流密度，进而提高能量转换效率。
[0008]为达到上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术的目的之一在于提供一种太阳电池。
[0010]所述太阳电池的结构包括光活性层。
[0011]所述光活性层为钙钛矿光活性层，所述光活性层底部设置有至少一个p型区域和至少一个n型区域，所述p型区域和所述n型区域间隔设置，所述p型区域和所述n型区域的下方分别独立地设置有电极。
[0012]本专利技术中将常规钙钛矿太阳电池结构中的电荷传输层放置在钙钛矿层的同一侧，并在钙钛矿层的另外一侧选择性的沉积减反膜，从而能更充分的提升光活性层的光吸收，从而提高器件的短路电流密度，进而提高能量转换效率。
[0013]本专利技术中P型层是空穴传输层，N型层是电子传输层，太阳能电池的工作原理是如下：顶部的钙钛矿层吸光后，电子和空穴分别被底部的n型区域和P 型区域抽取出薄膜，完成电子空穴对分离，并接着通过电极运输到外电路。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述光活性层与所述n型区域或所述p型区域接触形成异质结结构。
[0015]本专利技术中光活性层与n型区域或p型区域之间的连接是不同的两种材料，形成异质结结构，相邻所述p型区域之间设置有一个所述n型区域。
[0016]优选地，所述n型区域和所述p型区域之间的最小间距为0～1cm，其中所述间距可以是0、0.5μm、1μm、10μm、100μm、1mm、3mm、6mm、9mm 或1cm等，但并不限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]优选地，所述光活性层的上方设置减反层和基底。
[0018]优选地，所述基底包括FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、PI柔性衬底或PEN 柔性衬底中的任意一种。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，所述光活性层包括有机金属卤化物钙钛矿材料和/或无机金属卤化物钙钛矿材料。
[0020]优选地，所述有机金属卤化物钙钛矿材料和/或无机金属卤化物钙钛矿材料包括三维结构的ABX3，其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子。
[0021]优选地，所述A包括铯、铷、甲胺基或甲脒中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：铯和铷的组合、铷和甲胺基的组合、甲胺基和甲脒的组合或铷、甲胺基和甲脒的组合等。
[0022]优选地，所述B包括铅、铜、锌、镓、锡或钙中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：铅和铜的组合、铜和锌的组合、镓和锡的组合或锡和钙的组合等。
[0023]优选地，所述X包括碘、溴、氯、氟或硫氰根离子中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：碘和溴的组合、溴和氯的组合或氯和氟和硫氰根离子的组合等。
[0024]优选地，所述光活性层为无开口孔隙率的光活性层。
[0025]优选地，所述光活性层的厚度≤100μm，所述厚度可以是0.3μm、0.5μm、 1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、 90μm或100μm等，但并不限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，所述光活性层的吸收带隙为0.9～3.0eV。所述带隙可以是0.9eV、 1.2eV、1.4eV、1.5eV、1.8eV、2.1eV、2.4eV、2.7eV或3.0eV等，但并不限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0027]作为优选的技术方案，所述减反射层的材料包括LiF、MgF2、Si3N4、SiO2或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：LiF和MgF2的组合、MgF2和Si3N4的组合、Si3N4和SiO2的组合或SiO2和聚二甲基硅氧烷的组合等。
[0028]优选地，所述减反射层的厚度为≤5mm，所述厚度可以是1μm、5μm、10μm、 1mm、2mm、3mm、4mm或5mm等，但并不限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0029]作为优选的技术方案，所述n型区域包括至少一个n型层。
[0030]优选地，所述n型层的材料包括n型单晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳电池，其特征在于，所述太阳电池的结构包括光活性层；所述光活性层为钙钛矿光活性层；所述光活性层底部设置有至少一个p型区域和至少一个n型区域，所述p型区域和所述n型区域间隔设置，所述p型区域和所述n型区域的下方分别独立地设置有电极。2.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述光活性层与所述n型区域或所述p型区域接触形成异质结结构，相邻所述p型区域之间设置有一个所述n型区域；优选地，所述n型区域和所述p型区域之间的最小间距为0～1cm；优选地，所述光活性层的上方设置减反射层和基底；优选地，所述基底包括FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、PI柔性衬底或PEN柔性衬底中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的太阳电池，其特征在于，所述光活性层包括有机金属卤化物钙钛矿材料和/或无机金属卤化物钙钛矿材料；优选地，所述有机金属卤化物钙钛矿材料和/或无机金属卤化物钙钛矿材料包括三维结构的ABX3，其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子；优选地，所述A包括铯、铷、甲胺基或甲脒中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述B包括铅、铜、锌、镓、锡或钙中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述X包括碘、溴、氯、氟或硫氰根离子中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述光活性层为无开口孔隙率的光活性层；优选地，所述光活性层的厚度≤100μm；优选地，所述光活性层的吸收带隙为0.9～3.0eV。4.根据权利要求2或3所述的太阳电池，其特征在于，所述减反射层的材料包括LiF、MgF2、Si3N4、SiO2或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述减反射层的厚度为≤5mm。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的太阳电池，其特征在于，所述n型区域包括至少一个n型层；优选地，所述n型层的材料包括n型单晶硅、n型多晶硅、n型非晶硅、TiO2、SnO2、ZnO、ZrO2、GZO、IZO、FTO、ITO、BaSnO3、TiSnO
x
、SnZnO
x
或富勒烯及衍生物中的任意一种或至少两种的组合，其中，0<x≤4；优选地，所述n型区域的厚度为≤100μm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的太...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奕峰，夏锐，马骏，高纪凡，
申请(专利权)人：天合光能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：