CN111276615B - 一种大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法 - Google Patents

一种大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111276615B
CN111276615B CN202010379465.8A CN202010379465A CN111276615B CN 111276615 B CN111276615 B CN 111276615B CN 202010379465 A CN202010379465 A CN 202010379465A CN 111276615 B CN111276615 B CN 111276615B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
contact layer
laser
conductive electrode
electrode layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010379465.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111276615A (zh
Inventor
孙越
楼秀群
林纲正
陈刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Aiko Solar Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Aiko Solar Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Aiko Solar Energy Technology Co Ltd filed Critical Zhejiang Aiko Solar Energy Technology Co Ltd
Priority to CN202010379465.8A priority Critical patent/CN111276615B/zh
Publication of CN111276615A publication Critical patent/CN111276615A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111276615B publication Critical patent/CN111276615B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H10K30/15Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005Processes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40Materials therefor
    • H01L33/42Transparent materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • H10K30/81Electrodes
    • H10K30/82Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
    • H10K30/83Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes comprising arrangements for extracting the current from the cell, e.g. metal finger grid systems to reduce the serial resistance of transparent electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008Processes
    • H01L2933/0016Processes relating to electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开一种大面积钙钛矿太阳能电池,其特征在于:包括多层结构,依次从下到上分别为透明导电玻璃衬底、第一接触层、钙钛矿光吸收层、第二接触层、激光掺杂导电电极层、导电电极层,所述第二接触层上有多个容纳所述激光掺杂导电电极层的激光槽。本发明还公开了一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法。本技术方案采用激光掺杂导电电极的方式,将导电电极深入到第二接触层二分之一的位置,形成激光掺杂导电电极层,在增加接触面积的同时还增加了导电电极对光生载流子的抽取速度,减少载流子复合,进而提升钙钛矿太阳能的光电性能。

Description

一种大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域,尤其是一种大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法。
背景技术
作为光伏行业新进宠儿,钙钛矿电池发展10年以来,其光电转换效率从3.8%快速提升至25.2%。廉价、高效、对缺陷的容忍性好也就成为了钙钛矿的显著标签,越来越多的研究学者认为其有超越晶硅电池、CIGS薄膜电池的潜力,因此钙钛矿材料也被《Science》评为2013年十大科学突破之一。
目前大多数实验室钙钛矿电池光电转换效率都低于20%,尽管通过界面修饰、材料体系优化、工艺优化等手段能够将钙钛矿器件的光电转换效率提升至20%以上,但是由于制备工艺繁琐,对于薄膜质量要求较高,例如采用界面修饰的方法处理钙钛矿吸收层与接触层的工艺不稳定、重复性较差,因此,目前缺少一种对于钙钛矿薄膜质量要求低、重复性高的钙钛矿电池提效方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:现有技术中大面积钙钛矿太阳能电池光电转换效率低,重复性差的问题。本发明解决该技术问题采用的技术方案是:
一种大面积钙钛矿太阳能电池,其特征在于:包括多层结构,依次从下到上分别为透明导电玻璃衬底、第一接触层、钙钛矿光吸收层、第二接触层、激光掺杂导电电极层、导电电极层,所述第二接触层上有多个容纳所述激光掺杂导电电极层的激光槽,所述激光槽的深度为所述第二接触层厚度的二分之一。
作为优选,所述第一接触层的厚度为20至40纳米,所述钙钛矿光吸收层的厚度为350至500纳米,所述第二接触层的厚度为80至120纳米,所述导电电极层厚度为60至80纳米。
一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一,在透明导电玻璃衬底上沉积第一接触层;
步骤二,在所述第一接触层上沉积钙钛矿光吸收层;
步骤三,在所述钙钛矿光吸收层上沉积第二接触层;
步骤四,在所述第二接触层表面沉积一层厚度为5至10纳米的导电电极,使用激光按照特定的图形进行局部掺杂形成激光掺杂导电电极层,掺杂深度小于所述第二接触层的厚度;
步骤五,在所述激光掺杂导电电极层表面沉积导电电极层,制得钙钛矿太阳能电池成品。
作为优选,所述步骤四中所述激光的波长为405至1064纳米。
本发明的有益效果是:本发明采用激光掺杂导电电极的方式,将导电电极深入到第二接触层二分之一的位置,形成激光掺杂导电电极层,在增加接触面积的同时还增加了导电电极对光生载流子的抽取速度,减少载流子复合,进而提升钙钛矿太阳能的光电性能。激光掺杂工艺简单易行,成本低廉,重复性高,对于钙钛矿薄膜表面形貌没有太严苛的要求,有利于钙钛矿太阳能电池的产业化。
附图说明
图1是本发明实施例大面积钙钛矿太阳能电池结构示意图。
图2是本发明实施例激光掺杂图形示意图。
图中:1.透明导电玻璃衬底,2.第一接触层,3.钙钛矿光吸收层,4.第二接触层,5.激光掺杂导电电极层,6.导电电极层,7.激光槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1和图2,一种大面积钙钛矿太阳能电池,包括多层结构,依次从下到上分别为透明导电玻璃衬底1、第一接触层2、钙钛矿光吸收层3、第二接触层4、激光掺杂导电电极层5、导电电极层6,第二接触层4上有多个容纳激光掺杂导电电极层5的激光槽7,激光槽7的深度为第二接触层4厚度的二分之一。
透明导电玻璃衬底1的材料为FTO氟掺氧化锡玻璃、ITO铟掺氧化锡玻璃、AZO铝掺氧化锌玻璃、ATO铝掺氧化锡玻璃、IGO铟掺氧化鎵玻璃中的至少一种;
第一接触层2、第二接触层4的材料分别为N型半导体SnO2、TiO2、ZnSnO4或者P型半导体Spiro-oMeTad、NiO、CuSCN中的至少一种;
钙钛矿光吸收层3的材料为晶体结构为ABX3型的钙钛矿材料,其中A为Cs+、CH(NH2)2 +、CH3NH3 +、C(NH2)3 +中的至少一种,B为Pb2+、Sn2+中的至少一种, X为Br-、I-、Cl-中的至少一种;
激光掺杂导电电极层5是由激光对制备的导电电极材料中的至少一种进行局部掺杂所得;
所使用的激光的波长为405纳米、445纳米、460纳米、473纳米、532纳米、589纳米、635纳米、650纳米、808纳米、980纳米、1064纳米中的至少一种;
导电电极层6的材料为FTO氟掺氧化锡、ITO铟掺氧化锡、AZO铝掺氧化锌、ATO铝掺氧化锡、IGO铟掺氧化鎵,Ag、Cu、Al、Au中的至少一种;
第一接触层2的厚度为20至40纳米,钙钛矿光吸收层3的厚度为350至500纳米,第二接触层4的厚度为80至120纳米,导电电极层6厚度为60至80纳米。
一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:透明导电玻璃衬底1的清洗
采用规格合适,透过率为92%的FTO玻璃作为透明导电基底,依次采用洗涤剂、去离子水、丙酮、乙醇超声清洗20分钟,再经高纯氮气吹洗干净后用氧等离子清洗机清洗10分钟得到干净的透明导电玻璃衬底1。
步骤二:第一接触层2的制备
将SnO2分散液和去离子水以体积比为1:7的方式混合,得到SnO2前驱液,再采用狭缝涂布的方式在FTO玻璃基底上沉积一层20纳米的SnO2电子传输层。
步骤三:钙钛矿光吸收层3的制备
将摩尔比为1:1.01的CH3NH3I粉末和PbI2加入到DMF/DMSO(体积比为3:7)的混合溶剂体系,70℃下搅拌2小时,在SnO2基底上采用狭缝涂布的方式制备钙钛矿湿膜层,采用加热干燥10分钟的方法退火结晶,最终得到膜厚为450纳米的黑色钙钛矿薄膜。
步骤四:第二接触层4的制备
在钙钛矿光吸收层3基底上采用狭缝涂布的方式制备Spiro-oMeTad湿膜,再采用加热干燥10分钟的方法,最终得到膜厚为120纳米的空穴传输层。
步骤五:激光掺杂导电电极层5的制备
在第二接触层4上蒸镀一层厚度为10纳米的Au,再使用波长为1064纳米的激光进行激光掺杂得到激光掺杂导电电极层5,激光图形如图2所示,激光将较薄的导电电极层均分为13个区域。
步骤六:导电电极层6的制备
在激光掺杂导电电极层5上继续沉积金电极;操作时当腔室的真空度下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,同时控制加热盘的电流稳定在25A,以1Å/s的速率在基底上沉积70纳米的金电极。
本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的,这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。

Claims (4)

1.一种大面积钙钛矿太阳能电池,其特征在于:包括多层结构,依次从下到上分别为透明导电玻璃衬底、第一接触层、钙钛矿光吸收层、第二接触层、激光掺杂导电电极层、导电电极层,所述第二接触层上有多个容纳所述激光掺杂导电电极层的激光槽,所述激光槽的深度为所述第二接触层厚度的二分之一。
2.如权利要求1所述的大面积钙钛矿太阳能电池,其特征在于:所述第一接触层的厚度为20至40纳米,所述钙钛矿光吸收层的厚度为350至500纳米,所述第二接触层的厚度为80至120纳米,所述导电电极层厚度为60至80纳米。
3.一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一,在透明导电玻璃衬底上沉积第一接触层;
步骤二,在所述第一接触层上沉积钙钛矿光吸收层;
步骤三,在所述钙钛矿光吸收层上沉积第二接触层;
步骤四,在所述第二接触层表面沉积一层厚度为5至10纳米的导电电极,使用激光按照特定的图形进行局部掺杂形成激光掺杂导电电极层,掺杂深度小于所述第二接触层的厚度;
步骤五,在所述激光掺杂导电电极层表面沉积导电电极层,制得钙钛矿太阳能电池成品。
4.如权利要求3所述的大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于:所述步骤四中所述激光的波长为405至1064纳米。
CN202010379465.8A 2020-05-08 2020-05-08 一种大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法 Active CN111276615B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010379465.8A CN111276615B (zh) 2020-05-08 2020-05-08 一种大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010379465.8A CN111276615B (zh) 2020-05-08 2020-05-08 一种大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111276615A CN111276615A (zh) 2020-06-12
CN111276615B true CN111276615B (zh) 2020-07-31

Family

ID=71002809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010379465.8A Active CN111276615B (zh) 2020-05-08 2020-05-08 一种大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111276615B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101546790B (zh) * 2009-04-24 2011-02-02 中山大学 一种利用激光诱导铝热反应制备太阳电池背面点接触电极的方法
US20160071655A1 (en) * 2013-04-04 2016-03-10 The Regents Of The University Of California Electrochemical solar cells
NL2014041B1 (en) * 2014-12-23 2016-10-12 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for manufacturing a thin film solar cell arrangement and such a thin film solar cell arrangement.
CN107591483A (zh) * 2017-08-22 2018-01-16 电子科技大学 一种混合陷光结构的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN109728173B (zh) * 2018-12-29 2022-06-03 无锡极电光能科技有限公司 薄膜太阳能电池及其制备方法
CN110212039A (zh) * 2019-05-30 2019-09-06 江苏欧达丰新能源科技发展有限公司 激光烧结金属丝线制备光伏电池片细栅线电极的方法
CN110767810B (zh) * 2019-10-28 2021-04-20 大连理工大学 一种大面积钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111276615A (zh) 2020-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112204764B (zh) MXene改进型混合光电转换器
US20170271622A1 (en) High efficiency thin film tandem solar cells and other semiconductor devices
Okuya et al. Fabrication of dye-sensitized solar cells by spray pyrolysis deposition (SPD) technique
CN109713131B (zh) 一种基于n-i-p结构的有机无机杂化钙钛矿同质结太阳电池
US20190334048A1 (en) Multi-junction photovoltaic cell having wide bandgap oxide conductor between subcells and method of making same
CN110767777B (zh) 可降低成本提高转换效率的叠层太阳电池的制备方法
Kanda et al. Facile fabrication method of small-sized crystal silicon solar cells for ubiquitous applications and tandem device with perovskite solar cells
CN106784321A (zh) 一种单节钙钛矿太阳能电池及其钙钛矿太阳能电池模块
CN114256387A (zh) 一种钙钛矿-异质结三端mwt结构叠层太阳能电池的制备方法
CN114784198A (zh) 一种高效钙钛矿太阳能电池、电池组件、电池器件及其制备方法
CN112103366A (zh) 硅基异质结太阳电池、光伏组件及制备方法
WO2023115870A1 (zh) 一种pn异质结硒化锑/钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN114695671A (zh) 钙钛矿太阳能电池及其制备方法、光伏系统
CN115623798A (zh) 绒面平滑处理的钙钛矿/硅叠层太阳电池及其制备方法
CN114582989A (zh) 一种硅异质结太阳电池及其制备方法
CN104241439A (zh) 一种碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法
CN113629193A (zh) 一种三明治构型活性层的有机太阳能电池及其制备方法
CN111276615B (zh) 一种大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN116801652A (zh) 一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池及制备方法
CN111063806A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN217182188U (zh) 一种钙钛矿/钙钛矿/硅-锗基三结叠层太阳能电池
CN115188891A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN115605063A (zh) 一种有序多孔碘化铅制备高性能钙钛矿薄膜的方法及应用
CN114420853A (zh) 一种碱金属醋酸盐修饰自组装空穴传输层的方法
CN113745405A (zh) 一种钙钛矿薄膜的制备方法及其太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A large area perovskite solar cell and its preparation method

Effective date of registration: 20201210

Granted publication date: 20200731

Pledgee: Yiwu Branch of Zheshang Bank Co.,Ltd.

Pledgor: ZHEJIANG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2020330001174

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20211207

Granted publication date: 20200731

Pledgee: Yiwu Branch of Zheshang Bank Co.,Ltd.

Pledgor: ZHEJIANG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2020330001174

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Large area perovskite solar cell and preparation method thereof

Effective date of registration: 20211209

Granted publication date: 20200731

Pledgee: Yiwu Branch of Zheshang Bank Co.,Ltd.

Pledgor: ZHEJIANG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2021330002506

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Granted publication date: 20200731

Pledgee: Yiwu Branch of Zheshang Bank Co.,Ltd.

Pledgor: ZHEJIANG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2021330002506