【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于gaas串联叠层太阳电池领域，具体涉及一种碳材料作为空穴传输和导电多功能中间复合层的全无机gaas/钙钛矿串联叠层电池及其制备方法，。
技术介绍
1、近年来，gaas(砷化镓，gallium arsenide)太阳电池以其直接带隙、优异的光电转换效率和抗辐射性能等优势，获得了广泛的应用。根据shockley-queisser模型，单结gaas太阳电池的光电转换效率可以达到30％。
2、为了突破gaas太阳能电池的极限效率，gaas/钙钛矿串联电池受到了广泛的关注，钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、成本低的优势，并且其禁带宽度范围可以使其作为一种多结电池的顶电池。申请号为202210046762.x的专利公开了一种四端叠层钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该专利中采用的串联电池结构为四端型，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。申请号为202210675836.6的申请公开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，该申请使用了金属网格作为gaas底电池和钙钛矿顶电池的中间互联导电层，成本较高，增加了工艺流程，并且其顶电池使用的是有机钙钛矿吸收层，稳定性差。
技术实现思路
1、本专利技术为克服上述结构复杂，成本较高，稳定性差的问题，提供了一种碳材料作为空穴传输和导电多功能中间复合层的全无机gaas/钙钛矿串联叠层电池及其制备方法。本专利技术通过使用碳材料作为底电池的空穴传输和中间导电互联的多功能复合层，能
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、一种碳材料作为空穴传输和导电多功能中间复合层的全无机gaas/钙钛矿串联叠层电池，从下到上依次包括背面电极、gaas衬底层、碳材料层、无机钙钛矿顶电池层、正面arc、正面电极；其中碳材料是作为gaas底电池的空穴传输和底电池与顶电池的中间互联导电的复合功能层，无机钙钛矿顶电池层从下至上依次包括电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层；
4、所述正面电极设置在无机钙钛矿顶电池层中空穴传输层的两端，正面arc设置在无机钙钛矿顶电池层中空穴传输层上并与两端正面电极接触；所述电子传输层设置在碳材料层上。
5、所述背面电极为au电极；所述正面电极为ag电极。
6、一种碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机gaas/钙钛矿串联电池的制备方法，包括以下步骤：
7、1)在gaas衬底的一表面蒸镀背面电极，退火形成欧姆接触，然后在gaas衬底的另一表面制备碳材料层，即获得gaas底电池；
8、2)在碳材料层的表面制备电子传输层；
9、3)将无机钙钛矿前驱体配成溶液，使用反溶剂法在电子传输层的表面进行旋涂，高温退火，获得钙钛矿吸收层；
10、4)在钙钛矿吸收层的表面制备空穴传输层；
11、5)在空穴传输层的两端蒸镀正面电极，并在未被正面电极覆盖的空穴传输层上蒸镀抗反射涂层，获得碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机gaas/钙钛矿串联电池。
12、步骤1)中所述背面电极为au电极，au电极的厚度为100～120nm，退火的温度为300～330℃，退火时间为15～30s。
13、所述碳材料为碳纳米管、石墨烯、碳纤维、碳量子点中一种以上；
14、所述碳材料层是将碳材料通过抽滤制备薄膜或者材料湿法转移得到，厚度为100～200nm。
15、步骤2)中所述电子传输层为tio2、sno2、c60、bcp(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉)或pcbm(苯并[c][1,2,5]噻二唑-4,7-二酰亚胺)中一种以上。
16、所述电子传输层通过磁控溅射制备，制备条件：功率为60～120w，真空度为0.4～0.7pa，溅射时间为1～3min。
17、步骤3)中所述无机钙钛矿为cspbi3、cspbbr3、cssni3中一种以上；
18、前驱体为csi、pbi2、csbr、pbbr2和/或sni2，前驱体溶液中溶剂为dmf和dmso，体积比为(3～5)：1。
19、所述前驱体配成溶液的浓度为0.5～1.2m。
20、前驱体溶液是将前驱体和溶剂搅拌混匀；搅拌的温度为50～90℃，时间为8～12h。
21、在钙钛矿吸收层的制备过程中，在旋涂前驱体之前将衬底进行50～80℃的预热，预热时间为3～5min；旋涂前驱体的转速为2000～3000rpm，时间为20～60s；滴加反溶剂的时间是在旋转结束前的10～15s。
22、高温退火的温度为200～340℃，时间为10～30min。
23、所述反溶剂可以是氯苯、甲苯、乙酸乙酯等。
24、反溶剂与旋涂的钙钛矿前驱体溶液的体积比为10～50：10。
25、步骤4)中所述的空穴传输层为pedot(聚乙烯二氧噻吩)、spiro-ometad(2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴)、p3ht(聚3-己基噻吩)、2pacz(2-[(2-氯苯基)(苯基)氨基]苯甲酸乙酯)等。
26、所述的空穴传输层通过旋涂制备，然后退火；旋转速度为4000～6000rpm，时间为30～60s，退火的温度为100～150℃，退火的时间为10～20min。
27、空穴传输层的材料配成溶液，溶液中溶剂为异丙醇，浓度为0.5～1.5mg/ml；空穴传输层的厚度为50～150nm。
28、步骤5)中arc抗反射涂层为ito、wo3、pmds等。
29、arc厚度为10～30nm，ag电极厚度为100～120nm。
30、与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
31、本专利技术的电池结构中gaas底电池采用异质结电池与同质结电池相比降低了成本，其中用碳材料作为复合功能层减少了传统串联电池须使用的中间导电层，能够有效降低成本和优化电池结构，并且全无机gaas/钙钛矿电池能够显著提高稳定性等优势。
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1.一种碳材料作为空穴传输和导电多功能中间复合层的全无机GaAs/钙钛矿串联叠层电池，其特征在于：从下到上依次包括背面电极、GaAs衬底层、碳材料层、无机钙钛矿顶电池层、正面ARC、正面电极；其中碳材料是作为GaAs底电池的空穴传输和底电池与顶电池的中间互联导电的复合功能层，无机钙钛矿顶电池层从下至上依次包括电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层；
2.根据权利要求1所述碳材料作为空穴传输和导电多功能中间复合层的全无机GaAs/钙钛矿串联叠层电池，其特征在于：所述背面电极为Au电极；所述正面电极为Ag电极。
3.根据权利要求1或2所述碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机GaAs/钙钛矿串联电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机GaAs/钙钛矿串联电池的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求3所述碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机GaAs/钙钛矿串联电池的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述背面电极为Au电极，Au电极的厚度为100～120
6.根据权利要求3所述碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机GaAs/钙钛矿串联电池的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述无机钙钛矿为CsPbI3、CsPbBr3、CsSnI3中一种以上；
7.根据权利要求3所述碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机GaAs/钙钛矿串联电池的制备方法，其特征在于：在钙钛矿吸收层的制备过程中，在旋涂前驱体溶液之前将衬底进行50～80℃的预热，预热时间为3～5min；旋涂前驱体的转速为2000～3000rpm，时间为20～60s；反溶剂法中滴加反溶剂的时间是在旋转结束前的10～15s；
8.根据权利要求3所述碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机GaAs/钙钛矿串联电池的制备方法，其特征在于：步骤4)中所述的空穴传输层为PEDOT、Spiro-OMeTAD、P3HT、2PACz中一种以上；
9.根据权利要求3所述碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机GaAs/钙钛矿串联电池的制备方法，其特征在于：步骤5)中ARC抗反射涂层为ITO、WO3、PMDS；
...【技术特征摘要】
1.一种碳材料作为空穴传输和导电多功能中间复合层的全无机gaas/钙钛矿串联叠层电池，其特征在于：从下到上依次包括背面电极、gaas衬底层、碳材料层、无机钙钛矿顶电池层、正面arc、正面电极；其中碳材料是作为gaas底电池的空穴传输和底电池与顶电池的中间互联导电的复合功能层，无机钙钛矿顶电池层从下至上依次包括电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层；
2.根据权利要求1所述碳材料作为空穴传输和导电多功能中间复合层的全无机gaas/钙钛矿串联叠层电池，其特征在于：所述背面电极为au电极；所述正面电极为ag电极。
3.根据权利要求1或2所述碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机gaas/钙钛矿串联电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机gaas/钙钛矿串联电池的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求3所述碳材料作为空穴传输和导电中间复合功能层的全无机gaas/钙钛矿串联电池的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述背面电极为au电极，au电极的厚度为100～120nm；步骤1)中退火的温度...
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