[发明专利]一种双面受光的太阳能电池及其制备方法和应用

说明书

本发明适用于光伏技术领域，提供了一种双面受光的太阳能电池及其制备方法和应用，该太阳能电池从受光正面至受光背面依次包括透明导电衬底、第一传输层、宽带隙钙钛矿层、第二传输层、隧穿复合层、第三传输层、窄带隙钙钛矿层、第四传输层、缓冲层、透明导电层和背面栅线电极。本发明有效结合了钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池和双面电池的优势，可显著提高电池的短路电流密度，进而实现更高的光电转换效率。

技术领域

本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种双面受光的太阳能电池及其制备方法和应用。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因具有低成本、易制备和带隙可调节等优异的光电性能在国际上备受关注，并且发展迅速，单结钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已从2009年的3.8％提升到2020年的25.5％，钙钛矿材料也被认为是最具潜力的下一代低成本太阳能电池的光吸收材料。

当前，钙钛矿/钙钛矿两端叠层太阳能电池是突破单结钙钛矿太阳能电池的Shockley-Queisser极限的有效途径。在钙钛矿/钙钛矿两端叠层太阳能电池中，通过使用宽带隙的钙钛矿作为顶电池吸收短波长部分的太阳光，使用窄带隙的钙钛矿作为底电池吸收长波长部分的太阳光，可提高太阳光谱的利用率，降低单结电池中载流子的热弛豫损失，从而提高光电转换效率。

目前，现有的太阳能电池最主要、最关键的技术问题为：单面受光叠层电池的效率固定，在实际应用中由于无法充分利用来自地面的反射光，使得实际效率较低；其次要问题包括：1)单面受光叠层电池需要全面覆盖的金属背电极导致成本较高；2)单面受光叠层电池无法获得更大的短路电流密度；3)单面受光叠层电池的全覆盖金属在大面积制备中容易出现金属剥落的现象。

因此，目前亟待设计一种双面受光钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池的制作方法，获得更高的短路电流，进而得到更高的太阳能电池光电转化效率。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种双面受光的太阳能电池，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种双面受光的太阳能电池，从受光正面至受光背面依次包括透明导电衬底、第一传输层、宽带隙钙钛矿层、第二传输层、隧穿复合层、第三传输层、窄带隙钙钛矿层、第四传输层、缓冲层、透明导电层和背面栅线电极。

作为本发明实施例的一个优选方案，所述透明导电衬底为氧化铟锡衬底、氧化铟钨衬底、掺氟氧化锡衬底、氧化铟锌衬底、掺铝氧化锌衬底中的任一种，但不限于此。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述第一传输层为空穴传输层，所述第二传输层为电子传输层，所述第三传输层为空穴传输层，所述第四传输层为电子传输层；

或者所述第一传输层为电子传输层，所述第二传输层为空穴传输层，所述第三传输层为电子传输层，所述第四传输层为空穴传输层；

其中，空穴传输层包含p型半导体材料；电子传输层包含n型半导体材料。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述隧穿复合层包含金属层和致密层；

其中，所述金属层包含金、钯、银、钛、铬、镍、铝、铜中的至少一种，但不限于此；所述致密层包含n型半导体材料或p型半导体材料。

金属层可以是连续的金属薄膜，也可以是金属纳米颗粒薄膜或非致密的金属岛状结构。金属层可以通过电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、原子层沉积、旋涂、刮涂等沉积方法制得。致密层可通过物理沉积方法或化学沉积方法制备。物理沉积方法包括但不仅限于真空蒸发法、溅射、离子束沉积、脉冲激光沉积等；化学沉积方法包括但不仅限于化学气相沉积、原子层沉积、溶胶-凝胶旋涂法等。