[实用新型]一种基于石墨炔电子传输层的太阳能叠层电池

说明书

本实用新型公开了一种基于石墨炔电子传输层的太阳能叠层电池，涉及太阳能电池技术领域，本实用新型包括自下而上依次连接的氮化硅减反射膜、第一氧化铝钝化膜、磷扩散层、P型晶体硅、第二氧化铝钝化膜、氮化硅钝化保护膜、TCO复合层、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、空穴缓冲层和TCO减反射层，电子传输层的材料为石墨炔或石墨炔‑TiO2复合物或石墨炔‑PCBM复合物，本实用新型具有结构简单、光电转换效率高、提高叠层电池的水稳定性的优点。

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，更具体的是涉及一种基于石墨炔电子传输层的太阳能叠层电池。

背景技术

国家光伏电站“领跑者计划”的推出，从国家层面对组件单位功率输出提出了更高的技术研发要求，也对电池的单片转换效率提出新的高要求，光伏产业各电池制造商都在加大电池研究开发和设计制造力度以期达到效率提升要求，从而提高自身产品竞争力。PERC电池已经逐步成为单晶电池的标准制造工艺技术路线，主流的电池厂商都有基于PERC的电池工艺，目前一线电池厂的PERC电池转换效率已经超过22％，而新出现的钙钛矿-晶体硅叠层电池是近几年新型太阳电池的一个热门研究方向。从理论上讲，这种电池的转换效率可以达到30％以上，而PERC电池是目前晶体硅电池中性价比最优的产品，晶体硅电池与钙钛矿电池的叠层电池将会带来更高的转换效率。叠层电池一般由顶电池和底电池构成，在顶底电池之间添加一层透明导电氧化物，可以激发顶电池内部的折射率引导的导模共振陷光，有效阻隔顶层电池导波光耦合到底层电池，例如用ITO作为隧穿结，可以分离空穴电子对，另外在钙钛矿电池中的一个重要结构是电子传输层，可以允许电子通过，有效阻挡空穴通过，例如TiO2可以作为电子传输层。

南京大学申请的专利(CN201510382778.8)，电子传输层可以采用ZnO、TiO2、PCBM，武汉大学申请的专利(CN201520035816.8)，用SnO2作为电子传输层，主要是因为SnO2对钙钛矿吸光层的分解作用比TiO2弱，中国科学院广州能源研究所申请的专利(CN201410281030.4)，用TiO2纳米管阵列作为电子传输层，主要用于光催化领域。用传统的金属氧化物作为电子传输层，制备方法是磁控溅射或旋涂，使得钙钛矿叠层电池总制备工艺步骤繁多复杂，且钙钛矿电池的水稳定性差，因此研发出本实用新型一种基于石墨炔电子传输层的太阳能叠层电池，基于石墨炔作为电子传输层，可以提高钙钛矿叠层电池的能量转换效率，提高钙钛矿电池的水稳定性，简化电池制备工艺步骤，中国科学院物理研究所申请的专利(CN201410610637.2)，将石墨炔材料作为钙钛矿电池的空穴传输层，但没有将其用于钙钛矿-晶体硅PERC叠层电池的电子传输层。

故如何解决上述技术问题，对于本领域技术人员来说很有现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有PERC叠层电池用传统的金属氧化物作为电子传输层，制备工艺步骤繁多复杂，且电池的水稳定性差的技术问题，本实用新型提供一种基于石墨炔电子传输层的太阳能叠层电池。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种基于石墨炔电子传输层的太阳能叠层电池，包括自下而上依次连接的氮化硅减反射膜、第一氧化铝钝化膜、磷扩散层、P型晶体硅、第二氧化铝钝化膜、氮化硅钝化保护膜、TCO复合层、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、空穴缓冲层和TCO减反射层，电子传输层的材料为石墨炔或石墨炔-TiO2复合物或石墨炔-PCBM复合物。

进一步地，TCO复合层和TCO减反射层均为ITO薄膜、IWO薄膜、FTO薄膜、AZO薄膜中的任一种。

进一步地，钙钛矿层材料的分子通式为ABX3，A为有机阳离子，B为金属阳离子，X为卤族阴离子，有机阳离子为CH3NH3+、NH2CH＝NH2+、CH3CH2NH3+中的任一种，金属阳离子为Pb2+，卤族阴离子为I_-、Cl_-、Br_-中的任一种。