【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光伏，尤其涉及一種鈣鈦礦太陽電池、疊層太陽電池、制備方法及光伏組件。
技術介紹
1、鈣鈦礦太陽電池中通常包括鈣鈦礦材料層和載流子傳輸層。鈣鈦礦材料層與載流子傳輸層之間存在界面接觸差，具體地，鈣鈦礦材料層與載流子傳輸層的界面處存在能級不匹配以及能級釘扎效應等問題，導致界面處存在較為嚴重的非輻射復合問題。并且，在實際的制備過程中，受限于鈣鈦礦材料的成膜特性，形成的鈣鈦礦材料層的表面存在較多的缺陷，使得非輻射復合的問題進一步惡化。這成為了制約器件效率進一步提升的重要因素。
2、一些傳統技術提出采用含有機陽離子的材料對鈣鈦礦材料層的表面進行鈍化，以改善鈣鈦礦材料層和載流子傳輸層之間的界面問題。盡管這種方式能夠使得鈣鈦礦太陽電池的轉換效率得到一定改善，但也同時會明顯影響鈣鈦礦太陽電池的使用壽命。
3、但是含有機陽離子的材料中通常還含有鹵素陰離子。鹵素陰離子的遷移活化能低、離子半徑較小，導致鹵素陰離子非常容易遷移并擴散到載流子傳輸層，破壞載流子傳輸層的電荷提取和傳輸能力。
技術實現思路
1、基于此，有必要針對上述
技術介紹
中的問題，提供一種在改善鈣鈦礦層界面問題的同時延長其使用壽命的鈣鈦礦太陽電池。
2、第一方面，根據本公開的一些實施例，提供了一種鈣鈦礦太陽電池，包括鈣鈦礦層、鈍化層和擴散抑制層，所述鈍化層和所述擴散抑制層依次層疊設置于所述鈣鈦礦層上，所述鈍化層的材料包括含有氨基陽離子的有機銨鹽，所述擴散抑制層的材料包括有機分子化合物，所述有機分
3、在本公開的一些實施例中，所述有機銨鹽選自雙氨基陽離子有機銨鹽，所述有機銨鹽中的碳原子數為2個~4個；和/或，
4、所述有機銨鹽的分子尺寸為6?~13?。
5、在本公開的一些實施例中，所述雙氨基陽離子有機銨鹽選自乙二胺氫鹵酸鹽、乙二胺氫鹵酸鹽衍生物、丙二胺氫鹵酸鹽、丙二胺氫鹵酸鹽衍生物、丁二胺氫鹵酸鹽和丁二胺氫鹵酸鹽衍生物中的一種或多種。
6、在本公開的一些實施例中，所述鈍化層的厚度為0.5nm~50nm。
7、在本公開的一些實施例中，所述有機分子化合物中的碳原子個數在5個以上，且所述有機分子化合物的分子量為100~3000。
8、在本公開的一些實施例中，所述有機分子化合物選自油酸、油胺、3-二甲氨基丙胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基丙烯酰胺中的一種或多種。
9、在本公開的一些實施例中，所述擴散抑制層的厚度為0.5nm~50nm。
10、在本公開的一些實施例中，所述鈣鈦礦太陽電池還包括電子傳輸層和空穴傳輸層，所述電子傳輸層設置于所述擴散抑制層遠離所述鈣鈦礦層的一側，所述空穴傳輸層設置于所述鈣鈦礦層遠離所述擴散抑制層的一側。
11、在本公開的一些實施例中，所述鈣鈦礦層的材料選自甲脒基鈣鈦礦材料。
12、在本公開的一些實施例中，所述鈣鈦礦層的厚度為500nm~2000nm。
13、第二方面，本公開還提供了一種如上述任一實施例所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其包括如下步驟：
14、制備鈣鈦礦層；
15、在所述鈣鈦礦層上涂覆含有有機銨鹽的鈍化劑，并形成鈍化層；以及，
16、在所述鈣鈦礦層上涂覆含有有機分子化合物的擴散抑制劑，并形成擴散抑制層。
17、所述有機銨鹽含有氨基陽離子，所述有機分子化合物具有連接于碳鏈末端的官能團，所述官能團選自羧基和氨基中的至少一種，且所述有機銨鹽中的碳原子數少于所述有機分子化合物中的碳原子數。
18、在本公開的一些實施例中，所述有機銨鹽在所述鈍化劑中的濃度為0.03mg/ml~3mg/ml；和/或，
19、所述有機分子化合物在所述擴散抑制劑中的濃度為0.03mg/ml~3mg/ml。
20、在本公開的一些實施例中，在涂覆所述鈍化劑之后，還包括進行第一退火處理的步驟；和/或，
21、在涂覆所述擴散抑制劑之后，還包括進行第二退火處理的步驟。
22、在本公開的一些實施例中，在進行第一退火處理的過程中，控制退火處理的溫度為20℃~150℃，控制退火處理的時間≤30min；
23、在進行第二退火處理的過程中，控制退火處理的溫度為20℃~150℃，控制退火處理的時間≤30min。
24、第三方面，本公開還提供了一種疊層太陽電池，其包括硅基底電池以及如上述任一實施例所述的鈣鈦礦太陽電池，所述鈣鈦礦太陽電池疊置于所述硅基底電池上，且所述鈍化層和所述擴散抑制層層疊設置于所述鈣鈦礦層遠離所述硅基底電池的一側。
25、第四方面，本公開還提供了一種如上述任一實施例所述的疊層太陽電池的制備方法，其包括如下步驟：
26、提供所述硅基底電池；
27、采用如上述任一實施例所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，在所述硅基底電池上形成所述鈣鈦礦太陽電池。
28、進一步地，本公開還提供了一種光伏組件，其包括多個太陽電池，所述太陽電池為如上述任意實施例所述的鈣鈦礦太陽電池，或者，所述太陽電池由如上述任意實施例所述的制備方法制備得到，或者，所述太陽電池為如上述任意實施例所述的疊層太陽電池。
29、本公開采用碳鏈較短的有機銨鹽作為鈍化層的材料，其中的氨基陽離子能夠對鈣鈦礦層起到化學鈍化效果，改善鈣鈦礦層表面的缺陷，減少非輻射復合。進一步地，在鈍化層上設置的擴散抑制層中包括有機分子化合物，該有機分子化合物具有更長的碳鏈且碳鏈末端連接有氨基或者羧基。氨基和羧基均能夠與鈣鈦礦材料表面的金屬離子配位從而使得碳鏈能夠穩定附著于鈣鈦礦層表面，羧基還能夠與鈍化層中的氨基陽離子縮合從而使得碳鏈穩定附著于鈍化層表面，較長的碳鏈能夠有效抑制水氧及鹵素陰離子的擴散。包括該有機分子化合物的擴散抑制層不僅能夠阻隔水蒸氣和氧氣接觸鈍化層和鈣鈦礦層導致鈍化失效，還能夠阻礙鈍化層中的鹵素陰離子朝向載流子傳輸層的擴散。因此，鈍化層和擴散抑制層的設置能夠在改善鈣鈦礦層界面問題的同時延長其使用壽命。
30、上述說明僅是本專利技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本專利技術的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
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1.一種鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，包括鈣鈦礦層、鈍化層和擴散抑制層，所述鈍化層和所述擴散抑制層依次層疊設置于所述鈣鈦礦層上，所述鈍化層的材料包括含有氨基陽離子的有機銨鹽，所述擴散抑制層的材料包括有機分子化合物，所述有機分子化合物具有連接于碳鏈末端的官能團，所述官能團選自羧基和氨基中的至少一種，且所述有機銨鹽中的碳原子數少于所述有機分子化合物中的碳原子數。
2.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述有機銨鹽選自雙氨基陽離子有機銨鹽，所述有機銨鹽中的碳原子數為2個~4個；和/或，
3.根據權利要求2所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述雙氨基陽離子有機銨鹽選自乙二胺氫鹵酸鹽、乙二胺氫鹵酸鹽衍生物、丙二胺氫鹵酸鹽、丙二胺氫鹵酸鹽衍生物、丁二胺氫鹵酸鹽和丁二胺氫鹵酸鹽衍生物中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述鈍化層的厚度為0.5nm~50nm。
5.根據權利要求1~4任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述有機分子化合物中的碳原子個數在5個以上，且所述有機分子化合物的分子量為100
6.根據權利要求5所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述有機分子化合物選自油酸、油胺、3-二甲氨基丙胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基丙烯酰胺中的一種或多種。
7.根據權利要求1~4及6任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述擴散抑制層的厚度為0.5nm~50nm。
8.根據權利要求1~4及6任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽電池還包括電子傳輸層和空穴傳輸層，所述電子傳輸層設置于所述擴散抑制層遠離所述鈣鈦礦層的一側，所述空穴傳輸層設置于所述鈣鈦礦層遠離所述擴散抑制層的一側。
9.根據權利要求1~4及6任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述鈣鈦礦層的材料選自甲脒基鈣鈦礦材料。
10.根據權利要求1~4及6任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述鈣鈦礦層的厚度為500nm~2000nm。
11.一種鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
12.根據權利要求11所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于，所述有機銨鹽在所述鈍化劑中的濃度為0.03mg/mL~3mg/mL；和/或，
13.根據權利要求11~12任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于，在涂覆所述鈍化劑之后，還包括進行第一退火處理的步驟；和/或，
14.根據權利要求13所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于，在進行第一退火處理的過程中，控制退火處理的溫度為20℃~150℃，控制退火處理的時間≤30min；
15.一種疊層太陽電池，其特征在于，包括硅基底電池以及如權利要求1~10任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，所述鈣鈦礦太陽電池疊置于所述硅基底電池上，且所述鈍化層和所述擴散抑制層層疊設置于所述鈣鈦礦層遠離所述硅基底電池的一側。
16.根據權利要求15所述的疊層太陽電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
17.一種光伏組件，其特征在于，包括多個太陽電池，所述太陽電池為如權利要求1~10任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，或者，所述太陽電池由如權利要求11~14任意一項所述的制備方法制備得到，或者，所述太陽電池為如權利要求15所述的疊層太陽電池。
...【技術特征摘要】
1.一種鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，包括鈣鈦礦層、鈍化層和擴散抑制層，所述鈍化層和所述擴散抑制層依次層疊設置于所述鈣鈦礦層上，所述鈍化層的材料包括含有氨基陽離子的有機銨鹽，所述擴散抑制層的材料包括有機分子化合物，所述有機分子化合物具有連接于碳鏈末端的官能團，所述官能團選自羧基和氨基中的至少一種，且所述有機銨鹽中的碳原子數少于所述有機分子化合物中的碳原子數。
2.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述有機銨鹽選自雙氨基陽離子有機銨鹽，所述有機銨鹽中的碳原子數為2個~4個；和/或，
3.根據權利要求2所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述雙氨基陽離子有機銨鹽選自乙二胺氫鹵酸鹽、乙二胺氫鹵酸鹽衍生物、丙二胺氫鹵酸鹽、丙二胺氫鹵酸鹽衍生物、丁二胺氫鹵酸鹽和丁二胺氫鹵酸鹽衍生物中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述鈍化層的厚度為0.5nm~50nm。
5.根據權利要求1~4任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述有機分子化合物中的碳原子個數在5個以上，且所述有機分子化合物的分子量為100~3000。
6.根據權利要求5所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述有機分子化合物選自油酸、油胺、3-二甲氨基丙胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基丙烯酰胺中的一種或多種。
7.根據權利要求1~4及6任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述擴散抑制層的厚度為0.5nm~50nm。
8.根據權利要求1~4及6任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽電池還包括電子傳輸層和空穴傳輸層，所述電子傳輸層設置于所述擴散抑制層遠離所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳林，胡逾超，張一峰，龍巍，
申請(專利權)人：通威太陽能成都有限公司，
類型：發明
國別省市：
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