【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏，特别是涉及一种异质结并联太阳电池及其制备方法。
技术介绍
1、太阳电池是一种能够吸收太阳光并将其转化为电能的半导体器件。目前，为了制造高效率和低成本的太阳电池，许多厂家会将宽带隙电池和窄带隙电池进行串联，以提高太阳电池整体的光吸收范围以及效率。目前的串联电池的结构通常是叠层结构，即在一个次级电池的基础上层叠设置另一个次级电池，以使得两个次级电池相串联。钙钛矿晶硅叠层太阳电池是目前较为常见的串联电池。
2、叠层串联电池中的次级电池通常是独立工作的，叠层器件中通常需要分别制备两个次级电池，并且相邻的两个次级电池之间通常还需要设置透明的阻挡界面层，因此目前的叠层器件的实际结构和制备工艺均较为复杂。
技术实现思路
1、基于此，为了在提高太阳电池光吸收范围和效率的同时简化太阳电池的实际结构，有必要提供一种异质结并联太阳电池。
2、根据本公开的一些实施例，提供了一种异质结并联太阳电池，其包括依次层叠设置的第一电极、第一电荷提取层、光吸收层和第二电极；
3、所述光吸收层包括第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层设置于所述第一电荷提取层上且所述第一半导体层中具有露出所述第一电荷提取层的孔隙，至少部分所述第二半导体层设置于所述孔隙中且接触于所述第一电荷提取层，所述第一半导体层与所述第一电荷提取层组成异质结，所述第二半导体层与所述第一电荷提取层也组成异质结。
4、在本公开的一些实施例中，所述第一半导体层的导带高于所述第二半导体层
5、所述第一电荷提取层的导带低于所述第一半导体层的导带和所述第二半导体层的导带。
6、在本公开的一些实施例中，所述第一半导体层的材料包括硫化物半导体材料；和/或，
7、所述第二半导体层的材料包括钙钛矿材料；和/或，
8、所述第一电荷提取层的材料包括n型金属氧化物半导体材料。
9、在本公开的一些实施例中，所述第一半导体层包括晶粒块和/或晶粒聚集体，所述孔隙设置于相邻的所述晶粒块和/或晶粒聚集体之间。
10、在本公开的一些实施例中，所述晶粒块或所述晶粒聚集体的横向最大宽度为200nm～1500nm，所述孔隙的横向最大宽度为10nm～100nm。
11、在本公开的一些实施例中，所述第二半导体层包括填充部和层叠部，所述填充部设置于所述孔隙中且接触于所述第一电荷提取层，所述层叠部设置于所述填充部远离所述第一电荷提取层的一侧且覆盖所述第一半导体层。
12、在本公开的一些实施例中，所述层叠部的厚度为20nm～60nm。
13、在本公开的一些实施例中，还包括第二电荷提取层，所述第二电荷提取层层叠设置于所述光吸收层远离所述第一电荷提取层的一侧。
14、进一步地，本公开还提供了一种异质结并联太阳电池的制备方法，其包括如下步骤：
15、在所述第一电极上制备所述第一电荷提取层；
16、在所述第一电荷提取层上制备具有露出所述第一电荷提取层的孔隙的所述第一半导体层；
17、在所述第一半导体层上制备所述第二半导体层；
18、在所述第二半导体层上制备所述第二电极。
19、在本公开的一些实施例中，在所述第一电荷提取层上制备所述第一半导体层的步骤包括：
20、在所述第一电荷提取层上涂覆种子前驱体溶液，进行热处理以形成种子材料层，所述种子材料层包括多个间隔设置的种子晶体部；
21、在所述种子材料层上涂覆所述第一前驱体溶液，基于所述种子材料层制备所述第一半导体层。
22、在本公开的一些实施例中，所述种子前驱体溶液包括锑源和硫源，所述锑源的物质的量的浓度为0.2mol/l～0.6mol/l，所述锑源与所述硫源的物质的量之比为1:(1.6～2)；和/或，
23、所述第一前驱体溶液包括锑源和硫源，所述锑源的物质的量的浓度为1.0mol/l～1.5mol/l，所述锑源与所述硫源的物质的量之比为1:(1.6～2)。
24、在本公开的一些实施例中，在所述第一半导体层上制备所述第二半导体层的步骤包括：
25、在所述第一半导体层上涂覆第二前驱体溶液，并进行热处理以形成所述第二半导体层。
26、在本公开的一些实施例中，所述第二前驱体溶液包括pbi2、ch3nh3i和ch3nh3cl，其中pbi2、ch3nh3i和ch3nh3cl的摩尔比为1:(1～1.2):(1.1～2.2)，且pbi2的浓度为0.2mol/l～0.4mol/l。
27、于本公开提供的异质结并联太阳电池中，将光吸收层设置为第一半导体层和第二半导体层，其中第一半导体层中具有孔隙，第二半导体层嵌入第一半导体层中以接触于第一电荷提取层，第一半导体层与第一电荷提取层组成异质结，第二半导体层与第二电荷提取层组成异质结。该结构使得第一半导体层和第二半导体层可以分别独立地吸收光子并产生载流子，相当于将包括第一半导体层的次级电池和包括第二半导体层的次级电池并联设置，能够有效提高该太阳电池的光吸收范围和效率。并且该太阳电池提出了在一对第一电极和第二电极之间设置嵌套的第一半导体层和第二半导体层，相较于传统技术中将多个次级电池串联叠层设置的方式，还能够有效简化太阳电池的结构以及相应的制备工艺。
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1.一种异质结并联太阳电池，其特征在于，包括依次层叠设置的第一电极、第一电荷提取层、光吸收层和第二电极；
2.根据权利要求1所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述第一半导体层的导带高于所述第二半导体层的导带；和/或，
3.根据权利要求2所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述第一半导体层的材料包括硫化物半导体材料；和/或，
4.根据权利要求1～3任意一项所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述第一半导体层包括晶粒块和/或晶粒聚集体，所述孔隙设置于相邻的所述晶粒块和/或晶粒聚集体之间。
5.根据权利要求4所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述晶粒块或所述晶粒聚集体的横向最大宽度为200nm～1500nm，所述孔隙的横向最大宽度为10nm～100nm。
6.根据权利要求1～3及5任意一项所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述第二半导体层包括填充部和层叠部，所述填充部设置于所述孔隙中且接触于所述第一电荷提取层，所述层叠部设置于所述填充部远离所述第一电荷提取层的一侧且覆盖所述第一半导体层。
7.根据权
8.根据权利要求1～3及5任意一项所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，还包括第二电荷提取层，所述第二电荷提取层层叠设置于所述光吸收层远离所述第一电荷提取层的一侧。
9.一种如权利要求1～8任意一项所述的异质结并联太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的异质结并联太阳电池的制备方法，其特征在于，在所述第一电荷提取层上制备所述第一半导体层的步骤包括：
11.根据权利要求10所述的异质结并联太阳电池的制备方法，其特征在于，所述种子前驱体溶液包括锑源和硫源，所述锑源的物质的量的浓度为0.2mol/L～0.6mol/L，所述锑源与所述硫源的物质的量之比为1:(1.6～2)；和/或，
12.根据权利要求10～11任意一项所述的异质结并联太阳电池的制备方法，其特征在于，在所述第一半导体层上制备所述第二半导体层的步骤包括：
13.根据权利要求12所述的异质结并联太阳电池的制备方法，其特征在于，所述第二前驱体溶液包括PbI2、CH3NH3I和CH3NH3Cl，其中PbI2、CH3NH3I和CH3NH3Cl的摩尔比为1:(1～1.2):(1.1～2.2)，且PbI2的浓度为0.2mol/L～0.4mol/L。
...【技术特征摘要】
1.一种异质结并联太阳电池，其特征在于，包括依次层叠设置的第一电极、第一电荷提取层、光吸收层和第二电极；
2.根据权利要求1所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述第一半导体层的导带高于所述第二半导体层的导带；和/或，
3.根据权利要求2所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述第一半导体层的材料包括硫化物半导体材料；和/或，
4.根据权利要求1～3任意一项所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述第一半导体层包括晶粒块和/或晶粒聚集体，所述孔隙设置于相邻的所述晶粒块和/或晶粒聚集体之间。
5.根据权利要求4所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述晶粒块或所述晶粒聚集体的横向最大宽度为200nm～1500nm，所述孔隙的横向最大宽度为10nm～100nm。
6.根据权利要求1～3及5任意一项所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述第二半导体层包括填充部和层叠部，所述填充部设置于所述孔隙中且接触于所述第一电荷提取层，所述层叠部设置于所述填充部远离所述第一电荷提取层的一侧且覆盖所述第一半导体层。
7.根据权利要求6所述的异质结并联太阳电池，其特征在于，所述层叠部的厚度为20nm～60nm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王命泰，朱良欣，陈俊伟，刘荣，陈冲，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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