本發(fā)明專利技術(shù)屬高效低成本薄膜太陽電池領(lǐng)域，具體為一種新型雙面薄膜太陽電池及其工業(yè)制造方法。本發(fā)明專利技術(shù)首先激光分割TCO-1（前電極和電子傳導體（ETM）），在經(jīng)過激光分割后的TCO-1導電玻璃上（帶隙寬度>3.2eV，電子親合勢約~4.8eV）雙源共蒸發(fā)沉積ABX3（A=CH3NH3等，B=Pd，Sn等，X=I，Cl，Br等）鈣鈦礦吸收層（200-400nm厚，帶隙寬度1.5eV，電子親合勢3.93eV），再將樣品轉(zhuǎn)移到PECVD設備中沉積梯度摻雜p/p+型氫化硅基薄膜（5~30nm厚，帶隙寬度1.8~2.0eV，電子親合勢3.45eV），以構(gòu)建背面電場，緊接著樣品進行第二道激光分割后轉(zhuǎn)移到真空設備中制備沉積TCO-2（ITO或ZnO等），最后將完成所述工序的樣品進行第三次激光分割，構(gòu)建復合柵線電極。最終實現(xiàn)高效率低成本的新型雙面采光太陽電池。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)屬高效低成本薄膜太陽電池領(lǐng)域，具體為。本專利技術(shù)首先激光分割TCO-1（前電極和電子傳導體（ETM）），在經(jīng)過激光分割后的TCO-1導電玻璃上（帶隙寬度>3.2eV，電子親合勢約~4.8eV）雙源共蒸發(fā)沉積ABX3（A=CH3NH3等，B=Pd，Sn等，X=I，Cl，Br等）鈣鈦礦吸收層（200-400nm厚，帶隙寬度1.5eV，電子親合勢3.93eV），再將樣品轉(zhuǎn)移到PECVD設備中沉積梯度摻雜p/p+型氫化硅基薄膜（5~30nm厚，帶隙寬度1.8~2.0eV，電子親合勢3.45eV），以構(gòu)建背面電場，緊接著樣品進行第二道激光分割后轉(zhuǎn)移到真空設備中制備沉積TCO-2（ITO或ZnO等），最后將完成所述工序的樣品進行第三次激光分割，構(gòu)建復合柵線電極。最終實現(xiàn)高效率低成本的新型雙面采光太陽電池。【專利說明】-種新型雙面薄膜太陽電池及其工業(yè)制造方法
本專利技術(shù)涉及，具體涉及一種P型硅 基薄膜替代現(xiàn)有技術(shù)中普遍使用的昂貴的有機空穴傳導體（Spiro-OMeTAD)并將背面金屬 電極替換為諸如ΙΤ0透明導電薄膜的窗口電極的鈣鈦礦太陽電池及其制造方法，屬高效低 成本薄膜太陽電池領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
在太陽電池是利用光伏效應將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種裝置。從二十世紀70 年代中期開始地面用太陽電池商品化以來，硅就作為基本的電池材料占據(jù)著主導地位，而 且可以確信這種狀況在今后較長一段時期內(nèi)不會發(fā)生根本性改變。從材料物理學上講，硅 材料并不是最理想的光吸收層材料，一方面因為硅的禁帶寬度（1. 12eV)同太陽光譜并非完 全匹配；另一方面，硅是間接帶隙半導體材料，其光吸收系數(shù)不高。因此，具有更好太陽光譜 匹配和更高光吸收系數(shù)進而實現(xiàn)更高光電轉(zhuǎn)換效率的光吸收材料和太陽電池器件是長期 的研發(fā)熱點。 自2009年以來一類以金屬齒化物與有機燒氨雜化的|丐鈦礦（perovskite)結(jié)構(gòu) 半導體為光吸收層的所謂鈣鈦礦太陽電池引起人們注意。文獻"A. Kojima，K. Teshima， Y. Shirai, T. Miyasaka, J. Am.Chem.Soc.2009，131，6050." 首先報道了采用鈣鈦礦 材料作為吸收層的太陽電池；文獻"M.M.Lee, J. Teuscher, Τ· Miyasaa, Τ· Ν· Murami, Η. J. Snaith, Science (2012)，'、"Mingzhen Liu, Michael B. Johnston & Henry J. Snaith,Nature (2013)" 和 "Dianyi Liu and Timothy L. Kelly, Nature (2013)"跟進 報道并在較短的時間內(nèi)其光電轉(zhuǎn)換效率從起初的4%迅速提高到15%以上并即將達到20%。 這種太陽電池的制造流程一般是首先在FT0導電玻璃上沉積Ti0 2或ΖηΟ (η型半導體)層， 然后在其上面利用溶液旋涂法或熱蒸發(fā)沉積ABX3 (A=CH3NH3等，B=Pd，Sn等，X=I，Cl，Br等） 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)半導體作為光吸收層，再旋涂一層Spiro-OMeTAD (p型有機空穴導體)，最后蒸 發(fā)一層Au或Pt作為背電極，形成n-i-p結(jié)構(gòu)，迎光面為η型層（Ti02、ΖηΟ等)。如公布號 為CN103700769A (申請?zhí)枮?01310651418. 4)的中國專利申請文件所述，此類太陽電池都 是采用較為昂貴的有機分子導電材料（Spiro-OMeTAD、P3HT、PTAA、TAPC、ΝΡΒ、ΤΗ)等）作為 空穴傳導層（HTM)，同時還必須用昂貴的金（Au)或鉬（Pt)作為金屬背電極，這在很大程度 上增加了電池成本。文獻"Etgar, L. etal.，J. Am. Chem. Soc. 134，17396 - 17399 (2012) "報道過直接取消空穴傳輸材料的鈣鈦礦薄膜太陽電池，但光電轉(zhuǎn)換效率較低(最高 效率只有8%)。公布號為CN103746078A (申請?zhí)枮?01410040145. 4)的中國專利申請首先 提到將一些金屬鹵化物(如Cul等）和金屬氧化物(如：CuO、Cu20、CuSCN、NiO、M〇0 X等）作為 此類太陽電池的P型層（HTM)材料。另一方面，在傳統(tǒng)非晶硅薄膜太陽電池中，p型摻雜硅 基薄膜的制備技術(shù)以及通過梯度摻雜（p/p+，n/n+)所構(gòu)成的背面電場來提高載流子收集效 率的技術(shù)也較為成熟。基于此，本專利將P型摻雜硅基薄膜應用到鈣鈦礦結(jié)構(gòu)薄膜太陽電 池中作為空穴傳導層（HTM)，替換后核心功能層的能帶結(jié)構(gòu)(如附圖-1)，從能帶構(gòu)型圖可 以看出，光生載流子可以實現(xiàn)有效的的選擇性分離和收集。 專利技術(shù)目的：將P型摻雜硅基薄膜應用到鈣鈦礦結(jié)構(gòu)薄膜太陽電池中避免昂貴的有 機分子導電材料(如Spiro-OMeTAD)而實現(xiàn)降低成本的目的；利用硅薄膜材料易和金屬鋁 (A1)、銀（Ag)或石墨碳（Graphite)甚至多種透明金屬氧化物（TC0)等形成歐姆接觸的優(yōu)點 避免昂貴金屬Au和Pt的使用，進一步降低成本；通過建立p/p+或n/n+背電場提高載流子 收集效率而提高太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率；利用P型摻雜硅基薄膜帶隙較寬的特點將鈣鈦礦 太陽電池背面金屬電極替換為諸如ΙΤ0透明導電薄膜的窗口電極，進而實現(xiàn)雙面采光來更 進一步提高和擴大該型薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率和實際應用范圍。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對
技術(shù)介紹
中普遍采用的有機分子（如Spiro-OMeTAD、P3HT、PTAA、TAPC、NPB、 ΤΗ)等）和無機化合物(如CuI、Cu0、Cu20、CuSCN、Ni0、Mo0x等）空穴傳導材料（HTM)，昂貴金 屬背電極（Au和Pt)，本專利技術(shù)提出采用p型摻雜硅基薄膜構(gòu)建鈣鈦礦太陽電池的空穴傳導 層、ΙΤ0取代Au、Pt等昂貴金屬背電極、雙面采光器件結(jié)構(gòu)的設計及集成串聯(lián)的大面積太陽 電池工業(yè)制備方法。 米用文獻"M.M.Lee, J. Teuscher, T. Miyasaa, Τ· N. Murami, H. J. Snaith， Science (2012)，'、"Mingzhen Liu, Michael B. Johnston & Henry J. Snaith, Nature (2013)" 和 "Dianyi Liu and Timothy L. Kelly, Nature (2013)"所公開的器件結(jié)構(gòu)和 工藝方法，首先激光分割TC0-1，在經(jīng)過激光分割后的FT0導電玻璃(方塊電阻〈20Ω/ □) 或ZnO等TC0-1導電玻璃上(帶隙寬度>3. 2eV，電子親合勢約8eV)雙源共蒸發(fā)沉積ABX3 (A=CH3NH3等，B=Pd，Sn等，X=I，Cl，Br等）鈣鈦礦吸收層（200-400nm厚，帶隙寬度1. 5eV，電 子親合勢3. 93eV)。 將完成所述工序的樣品轉(zhuǎn)移到PECVD (等離子體增強化學氣相沉積）設備中 沉積梯度摻雜p/p+型氫化硅基薄膜（5-30nm厚，帶隙寬度1. 8-2. OeV，電子親合勢3. 45eV)， 以構(gòu)建背面電場，該電場加速空穴收集并將擴散到i/本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種新型雙面薄膜太陽電池，其特征是：“采用p型摻雜硅基薄膜構(gòu)建鈣鈦礦太陽電池的空穴傳導層；再將鈣鈦礦太陽電池背面金屬電極替換為諸如ITO但不限于ITO的透明導電薄膜的透明金屬氧化物窗口電極，最后實現(xiàn)雙面采光”。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡志華，施光輝，段良飛，
申請(專利權(quán))人：云南師范大學，
類型：發(fā)明
國別省市：云南;53
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