【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)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(shù)介紹
1、鈣鈦礦太陽電池的核心部件為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料層，也稱為鈣鈦礦層。鈣鈦礦層具有載流子遷移率高以及吸光性能好等優(yōu)點，使得鈣鈦礦太陽電池具有較為優(yōu)異的光電性能。鈣鈦礦太陽電池被認(rèn)為是具有廣闊應(yīng)用前景的下一代光伏技術(shù)。
2、鈣鈦礦層與載流子傳輸層之間存在界面接觸差，具體地，鈣鈦礦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(yīng)等問題，導(dǎo)致界面處存在較為嚴(yán)重的非輻射復(fù)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，形成的鈣鈦礦層的表面存在較多的缺陷，使得非輻射復(fù)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。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、基于此，有必要針對上述
技術(shù)介紹
中的問題，提供一種能夠改善鈣鈦礦層的界面問題的鈣鈦礦太陽電池，以提高該鈣鈦礦太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
2、第一方面，根據(jù)本公開的一些實施例，提供了一種鈣鈦礦太陽電池，其包括鈣鈦礦層、第一鈍化層和第二鈍化層，所述第一鈍化層和所述第二鈍化層依次層疊設(shè)置于所述鈣鈦礦層上，所述第一鈍化層的材料包括雙氨基陽離子有機銨鹽，所述第二鈍化層的材料包括單氨基陽離子有機銨鹽，且所述雙氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子數(shù)少于所述單氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子數(shù)。
3、在本公開的一些實施例中，所述雙氨基陽離子有機銨鹽中主碳鏈上的碳原子數(shù)為2個~4個；和/或，
4、所述雙氨基陽離子有機
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，所述第一鈍化層的厚度為0.5nm~50nm。
7、在本公開的一些實施例中，所述單氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子個數(shù)為4個~20個。
8、在本公開的一些實施例中，所述單氨基陽離子有機銨鹽選自丁胺氫鹵酸鹽、丁胺氫鹵酸鹽衍生物、苯乙基胺氫鹵酸鹽、苯乙基胺氫鹵酸鹽衍生物、辛胺氫鹵酸鹽、辛胺氫鹵酸鹽衍生物、油胺氫鹵酸鹽和油胺氫鹵酸鹽衍生物中的一種或多種。
9、在本公開的一些實施例中，所述第二鈍化層的厚度為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(shè)置于所述第二鈍化層遠離所述鈣鈦礦層的一側(cè)，所述空穴傳輸層設(shè)置于所述鈣鈦礦層遠離所述第二鈍化層的一側(cè)。
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雙氨基陽離子有機銨鹽的第一鈍化劑，并形成第一鈍化層；以及，
16、在所述鈣鈦礦層上涂覆含有單氨基陽離子有機銨鹽的第二鈍化劑，并形成第二鈍化層，其中，所述雙氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子數(shù)少于所述單氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子數(shù)。
17、在本公開的一些實施例中，所述單氨基陽離子有機銨鹽在所述第二鈍化劑中的濃度大于所述雙氨基陽離子有機銨鹽在所述第一鈍化劑中的濃度。
18、在本公開的一些實施例中，所述雙氨基陽離子有機銨鹽在所述第一鈍化劑中的濃度為0.02mg/ml~3mg/ml；和/或，
19、所述單氨基陽離子有機銨鹽在所述第二鈍化劑中的濃度為0.04mg/ml~4mg/ml。
20、在本公開的一些實施例中，在涂覆所述第一鈍化劑之后，還包括進行第一退火處理的步驟；和/或，
21、在涂覆所述第二鈍化劑之后，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為≤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為≤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，且所述第一鈍化層和所述第二鈍化層層疊設(shè)置于所述鈣鈦礦層遠離所述硅基底電池的一側(cè)。
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雙氨基陽離子有機銨鹽作為第一鈍化層的材料，采用碳鏈較長的單氨基陽離子有機銨鹽作為第二鈍化層的材料。在第一鈍化層中，雙氨基陽離子有機銨鹽中的兩個氨基陽離子能夠同時錨定于鈣鈦礦層，起到化學(xué)鈍化的作用，并且兩個氨基陽離子之間具有更強的偶極矩以形成n型摻雜，還能夠同時起到場鈍化的作用。在第二鈍化層中，單氨基陽離子有機銨鹽中的一個氨基陽離子也能夠進一步錨定于鈣鈦礦層以彌補第一鈍化層的化學(xué)鈍化作用。化學(xué)鈍化能夠減少鈣鈦礦層表面的缺陷，場鈍化能夠改善鈣鈦礦層和載流子傳輸層之間的界面能級匹配，減少非輻射復(fù)合。在此基礎(chǔ)上，雙氨基陽離子有機銨鹽的碳鏈較短，因而兩個氨基陽離子相距更近、與鈣鈦礦材料之間結(jié)合更為穩(wěn)定且充分，從而實現(xiàn)更為充分的鈍化效果。單氨基陽離子有機銨鹽的碳鏈較長，能夠鋪設(shè)于第一鈍化層之上并起到隔絕水氧、提高第一鈍化層的穩(wěn)定性的作用。因此，先采用短鏈的雙氨基陽離子有機銨鹽、再采用長鏈的單氨基陽離子有機銨鹽，能夠在更為充分地改善界面缺陷的同時，獲得更好的能級匹配，并且具有更好的穩(wěn)定性，更有利于載流子的輸運。實驗證明，上述第一鈍化層和第二鈍化層的設(shè)置方式在提高轉(zhuǎn)換效率方面具有協(xié)同增效的作用。按照上述順序依次設(shè)置兩層鈍化層所帶來的提升幅度明顯大于單一的第一鈍化層和單一的第二鈍化層所帶來的提升幅度之和。
30、上述說明僅是本專利技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術(shù)的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本專利技術(shù)的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)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、第一鈍化層和第二鈍化層，所述第一鈍化層和所述第二鈍化層依次層疊設(shè)置于所述鈣鈦礦層上，所述第一鈍化層的材料包括雙氨基陽離子有機銨鹽，所述第二鈍化層的材料包括單氨基陽離子有機銨鹽，且所述雙氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子數(shù)少于所述單氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1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中主碳鏈上的碳原子數(shù)為2個~4個；和/或，
3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述第一鈍化層的厚度為0.5nm~50nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述單氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子個數(shù)為4個~20個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述單氨基陽離子有機銨鹽選
7.根據(jù)權(quán)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，所述第二鈍化層的厚度為0.5nm~50nm。
8.根據(jù)權(quán)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(shè)置于所述第二鈍化層遠離所述鈣鈦礦層的一側(cè)，所述空穴傳輸層設(shè)置于所述鈣鈦礦層遠離所述第二鈍化層的一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求11所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于，所述單氨基陽離子有機銨鹽在所述第二鈍化劑中的濃度大于所述雙氨基陽離子有機銨鹽在所述第一鈍化劑中的濃度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于，所述雙氨基陽離子有機銨鹽在所述第一鈍化劑中的濃度為0.02mg/mL~3mg/mL；和/或，
14.根據(jù)權(quán)利要求11~13任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于，在涂覆所述第一鈍化劑之后，還包括進行第一退火處理的步驟；和/或，
15.根據(jù)權(quán)利要求14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為≤30min；
16.一種疊層太陽電池，其特征在于，包括硅基底電池以及如權(quán)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，且所述第一鈍化層和所述第二鈍化層層疊設(shè)置于所述鈣鈦礦層遠離所述硅基底電池的一側(cè)。
17.如權(quán)利要求16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：
18.一種光伏組件，其特征在于，包括多個太陽電池，所述太陽電池為如權(quán)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(quán)利要求11~15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(quán)利要求16所述的疊層太陽電池。
...【技術(shù)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、第一鈍化層和第二鈍化層，所述第一鈍化層和所述第二鈍化層依次層疊設(shè)置于所述鈣鈦礦層上，所述第一鈍化層的材料包括雙氨基陽離子有機銨鹽，所述第二鈍化層的材料包括單氨基陽離子有機銨鹽，且所述雙氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子數(shù)少于所述單氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1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中主碳鏈上的碳原子數(shù)為2個~4個；和/或，
3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述第一鈍化層的厚度為0.5nm~50nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任意一項所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述單氨基陽離子有機銨鹽中的碳原子個數(shù)為4個~20個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述單氨基陽離子有機銨鹽選自丁胺氫鹵酸鹽、丁胺氫鹵酸鹽衍生物、苯乙基胺氫鹵酸鹽、苯乙基胺氫鹵酸鹽衍生物、辛胺氫鹵酸鹽、辛胺氫鹵酸鹽衍生物、油胺氫鹵酸鹽和油胺氫鹵酸鹽衍生物中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)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，所述第二鈍化層的厚度為0.5nm~50nm。
8.根據(jù)權(quán)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(shè)置于所述第二鈍化層遠離所述鈣鈦礦層的一側(cè)，所述空穴傳輸層設(shè)置于所述鈣鈦礦層遠離所述第二鈍化層的一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~4及...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳林，胡逾超，張一峰，龍巍，馬成林，
申請(專利權(quán))人：通威太陽能成都有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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