CN114447126A - 一种太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种太阳能电池，包括基底，在所述基底上具有层叠设置的载流子传输层和钙钛矿吸收层；所述钙钛矿吸收层与所述载流子传输层之间具有界面钝化层；所述钙钛矿吸收层内包含有碱金属化合物。本申请还提供一种太阳能电池的制备方法。本申请提供的太阳能电池，实现了钙钛矿吸收层体相和界面的全方位钝化需求，使得所述太阳能电池具有较高的开路电压Voc、短路电流Jsc、填充因子FF等同时还能降低正反扫迟滞。

Description

一种太阳能电池及其制备方法
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池及其制备方法。
背景技术
钙钛矿电池/硅基异质结两端叠层电池实现光谱分配吸收，可获得30％(＞硅电池极限效率29.4％)以上的光电转换效率，被认为是未来低成本高效太阳电池的主流产品。要实现钙钛矿/硅叠层电池器件的长期稳定工作，其中钙钛矿电池的长期稳定性至关重要。钙钛矿电池中钙钛矿层的卤素离子(I，Br，Cl)和金属离子(Pb、Sn等)会因为钙钛矿膜层缺陷原因产生离子迁移现象，这些迁移的离子会穿过空穴传输层/钙钛矿层界面和钙钛矿层/电子传输层界面造成钙钛矿层组分失配和电极腐蚀，最终恶化钙钛矿电池的长期工作稳定性能。此外钙钛矿膜层缺陷还会造成器件严重的性能迟滞，严重影响钙钛矿器件的性能。
发明内容
针对上述问题，本申请提出了一种太阳能电池，实现了钙钛矿吸收层体相和界面的全方位钝化需求，使得所述太阳能电池具有较高的开路电压Voc、短路电流Jsc、填充因子FF等，同时还可以降低正反扫迟滞。
本申请提供一种太阳能电池，包括基底，在所述基底上具有层叠设置的载流子传输层和钙钛矿吸收层；所述钙钛矿吸收层与所述载流子传输层之间具有界面钝化层；
所述钙钛矿吸收层内包含有碱金属化合物。
进一步地，所述基底具有绒面结构，所述界面钝化层与所述绒面结构共形。
进一步地，所述载流子传输层包括第一载流子传输层和第二载流子传输层，所述第一载流子传输层以及第二载流子传输层分别位于所述钙钛矿吸收层的两侧；
所述钙钛矿吸收层与所述第一载流子传输层之间具有界面钝化层和/或所述钙钛矿吸收层与所述第二载流子传输层之间具有界面钝化层；
所述第一载流子传输层背离所述钙钛矿吸收层的一侧表面与所述基底层叠在一起。
进一步地，所述基底为导电玻璃或硅电池。
进一步地，所述界面钝化层为碱金属卤化物钝化层或碱金属类卤化物钝化层，其厚度为d1，0＜d1≤5nm。
进一步地，所述碱金属卤化物钝化层选自碘化钾层、溴化钾层、氯化钾层或氟化钾层中的至少一种。
进一步地，所述碱金属类卤化物钝化层选自硫氰钾层、氰化钾层、氧氰钾层或硒氰钾层中的至少一种。
进一步地，在所述钙钛矿吸收层中碱金属化合物的含量为1‰-10％。
进一步地，在所述钙钛矿吸收层中，所述碱金属化合物为含钾化合物、含钠化合物、含锂化合物、含铷化合物、含铯化合物中的至少一种。
进一步地，所述碱金属化合物选自卤素碱金属、类卤素碱金属、咔唑碱金属或醋酸碱金属中的至少一种。
本申请提供一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
提供基底；
在所述基底的一侧表面形成第一载流子传输层；
在所述第一载流子传输层背离所述基底的一侧表面形成第一界面钝化层；
在所述第一界面钝化层背离所述第一载流子传输层的一侧表面形成钙钛矿吸收层；
在所述钙钛矿吸收层背离所述第一界面钝化层的一侧表面形成第二载流子传输层；
所述钙钛矿吸收层内包含有碱金属化合物。
本申请提供一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
提供基底；
在所述基底的一侧表面形成第一载流子传输层；
在所述第一载流子传输层背离所述基底的一侧表面形成钙钛矿吸收层；
在所述钙钛矿吸收层背离所述第一载流子传输层的一侧表面形成第二界面钝化层；
在所述第二界面钝化层背离所述钙钛矿吸收层的一侧表面形成第二载流子传输层；
所述钙钛矿吸收层内包含有碱金属化合物。
本申请提供一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
提供基底；
在所述基底的一侧表面形成第一载流子传输层；
在所述第一载流子传输层背离所述基底的一侧表面形成第一界面钝化层；
在所述第一界面钝化层背离所述第一载流子传输层的一侧表面形成钙钛矿吸收层；
在所述钙钛矿吸收层背离所述第一界面钝化层的一侧表面形成第二界面钝化层；
在所述第二界面钝化层背离所述钙钛矿吸收层的一侧表面形成第二载流子传输层；
所述钙钛矿吸收层内包含有碱金属化合物。
进一步地，采用气相沉积法在所述第一载流子传输层背离所述基底的一侧表面形成所述第一界面钝化层；和/或在所述钙钛矿吸收层背离所述第一界面钝化层的一侧表面形成第二界面钝化层。
进一步地，形成所述钙钛矿吸收层，具体包括如下步骤：
所述第一界面钝化层背离所述第一载流子传输层的一侧表面蒸镀沉积金属卤化物层；
将有机铵盐卤化物与碱金属化合物混合形成的混合溶液；
所述混合溶液与所述金属卤化物层反应，从而形成所述钙钛矿吸收层。
进一步地，制备的太阳能电池为前述太阳能电池。
本申请提供的太阳能电池，所述钙钛矿吸收层中的碱金属化合物可以消除钙钛矿吸收层内部的缺陷，界面钝化层与钙钛矿吸收层直接接触可解决钙钛矿吸收层中离子迁移和性能迟滞问题。因此本申请所述的太阳能电池实现了钙钛矿界面-钙钛矿体相缺陷双重钝化的目的，抑制离子迁移，最终消除叠层器件性能迟滞和提高长期稳定性的目的。
附图说明
附图用于更好地理解本申请，不构成对本申请的不当限定。其中：
图1为本申请提供的太阳能电池的结构示意图。
图2为本申请提供的太阳能电池的结构示意图。
图3为本申请提供的太阳能电池的结构示意图。
图4为本申请提供的实施例1与对比例1的IV曲线图。
图5为本申请提供的实施例3与对比例3的IV曲线图。
附图标记说明
100-下电池，200-上电池，101-光吸收层，1011-绒面结构，102隧穿层，103-金属电极，201-第一载流子传输层，202-第一界面钝化层，203-钙钛矿吸收层，204-第二载流子传输层，205-缓冲层，206-透明导电层，207-减反射层，208-第二界面钝化层。
具体实施方式
以下对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。在本申请中上下位置依据光线入射方向而定，光线入射处为上。
本申请提供一种太阳能电池，包括基底，在所述基底上具有层叠设置的载流子传输层和钙钛矿吸收层；所述钙钛矿吸收层与所述载流子传输层之间具有界面钝化层；
所述钙钛矿吸收层内包含有碱金属化合物。
所述载流子传输层包括第一载流子传输层和第二载流子传输层，所述第一载流子传输层以及第二载流子传输层分别位于所述钙钛矿吸收层的两侧；
所述钙钛矿吸收层与所述第一载流子传输层之间具有界面钝化层和/或所述钙钛矿吸收层与所述第二载流子传输层之间具有界面钝化层；
所述第一载流子传输层背离所述钙钛矿吸收层的一侧表面与所述基底层在一起。
所述基底为导电玻璃或晶硅电池。因此所述太阳能电池可以为单层钙钛矿电池或叠层钙钛矿电池。
进一步地，当所述基底为晶硅电池时，所述太阳能电池为叠层钙钛矿电池。
所述叠层钙钛矿电池如下：
本申请提供的叠层钙钛矿电池，包括上电池200和下电池100，所述上电池200从下到上顺序包括第一载流子传输层201、钙钛矿吸收层203以及第二载流子传输层204；
所述钙钛矿吸收层203与所述第一载流子传输层201和/或所述第二载流子传输层204之间具有界面钝化层；
所述钙钛矿吸收层中包括碱金属化合物。
进一步地，所述下电池100与所述上电池200接触的表面具有绒面结构1011，所述界面钝化层与所述绒面结构1011共形。
所述上电池200为钙钛矿电池，所述下电池100为导电玻璃、硅电池或铜铟镓硒电池等。
在本申请中共形指的是形状相同，即在本申请中界面钝化层也具有绒面结构。
本申请所述的叠层钙钛矿电池具有三种结构。
第一种叠层钙钛矿电池，如图1所示，包括上电池200和下电池100，所述上电池200从下到上包括依次层叠设置的第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207；所述下电池100从下到上包括依次层叠设置的光吸收层101和隧穿层102，所述隧穿层102与所述第一载流子传输层201层叠在一起。所述光吸收层101的上下两个表面均具有绒面结构1011，所述隧穿层102、第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207均与所述绒面结构1011共形。所述上电池200包括金属电极103，所述金属电极103贯穿所述减反射层207与所述透明导电层206连接，所述下电池100包括金属电极103，所述金属电极103与所述光吸收层101连接。
所述第一载流子传输层201可以为空穴传输层也可以为电子传输层，所述第一载流子传输层201和第二载流子传输层204的导电类型相反。当所述第一载流子传输层201为空穴传输层时，其可以为氧化钼层、[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)层、碘化铜层或Spiro-OMeTAD(2,2',7,7'-Tetrakis[N,N-di(4-methoxyphenyl)amino]-9,9'-spirobifluorene中文名为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴)层、PEDOT层、PEDOT:PSS层、P3HT层、P3OHT层、P3ODDT层、NiOx层或CuSCN层。所述第二载流子传输层204为电子传输层，其可以为氧化钛层、氧化锡层、C60层或C60-PCBM层、[60]PCBM([6,6]-phenyl-C61 butyric acidmethyl ester，中文名称为[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯)层、[70]PCBM([6,6]-Phenyl-C71-butyric acid methyl ester，中文名称为[6，6]-苯基-C71-丁酸异甲酯)层、bis[60]PCBM(Bis(1-[3-(methoxycarbonyl)propyl]-1-phenyl)-[6,6]C62)层、[60]ICBA(1',1”,4',4”-Tetrahydro-di[1,4]methanonaphthaleno[1,2:2',3',56,60:2”,3”][5,6]fullerene-C60)层等，包括但不仅限于此，只要能实现在本申请中的功能即可。
当所述第一载流子传输层201为电子传输层时，其可以为氧化钛层、氧化锡层、C60层或C60-PCBM层、[60]PCBM([6,6]-phenyl-C61 butyric acid methyl ester，中文名称为[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯)层、[70]PCBM([6,6]-Phenyl-C71-butyric acid methylester，中文名称为[6，6]-苯基-C71-丁酸异甲酯)层、bis[60]PCBM(Bis(1-[3-(methoxycarbonyl)propyl]-1-phenyl)-[6,6]C62)层、[60]ICBA(1',1”,4',4”-Tetrahydro-di[1,4]methanonaphthaleno[1,2:2',3',56,60:2”,3”][5,6]full erene-C60)层等。所述第二载流子传输层204为空穴传输层，其可以为氧化钼层、[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)层、碘化铜层或Spiro-OMeTAD(2,2',7,7'-Tetrakis[N,N-di(4-methoxyphenyl)amino]-9,9'-spirobifluorene中文名为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴)层、PEDOT层、PEDOT:PSS层、P3HT层、P3OHT层、P3ODDT层、NiOx层或CuSCN层。包括但不仅限于此，只要能实现在本申请中的功能即可。所述第一载流子传输层201的厚度为10-15nm，例如可以为10nm、11nm、12nm、13nm、14nm或15nm。
所述钙钛矿吸收层203可以为有机-无机杂化卤化物钙钛矿层、全无机卤化物钙钛矿层、无铅钙钛矿层等，包括但不仅限于此。其厚度为d2，350nm≤d1≤500nm，例如d2可以为350nm、360nm、370nm、380nm、390nm、400nm、410nm、420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nm、480nm、490nm或500nm。
在所述钙钛矿吸收层中碱金属化合物的含量1‰-10％，例如可以为1‰、5‰、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。
在所述钙钛矿吸收层203中，所述碱金属化合物为含钾化合物、含钠化合物、含锂化合物、含铷化合物、含铯化合物中的一种。
具体地，所述钙钛矿吸收层203中包含有含钾化合物，所述含钾化合物选自卤素钾、类卤素钾、咔唑钾或醋酸钾中的一种。
具体地，所述钙钛矿吸收层203中包含有含钠化合物，所述含钠化合物选自卤素钠、类卤素钠、咔唑钠或醋酸钠中的至少一种。
具体地，所述钙钛矿吸收层203中包含有含锂化合物，所述含锂化合物选自卤素锂、类卤素锂、咔唑锂或醋酸锂中的至少一种。
具体地，所述钙钛矿吸收层203中包含有含铷化合物，所述含铷化合物选自卤素铷、类卤素铷、咔唑铷或醋酸铷中的至少一种。
具体地，所述钙钛矿吸收层203中包含有含铯化合物，所述含铯化合物选自卤素铯、类卤素铯、咔唑铯或醋酸铯中的至少一种。
所述缓冲层205用于载流子的纵向运输，同时保护钙钛矿吸收层不受后续PVD工艺溅射损坏，其可以为SnO2层或TiO2层，其厚度为5-30nm，例如可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、21nm、22nm、23nm、24nm、25nm、26nm、27nm、28nm、29nm或30nm。
所述透明导电层206可以为透明导电膜，具体可为掺氟氧化锡(FTO)、氧化铟锡(ITO)或掺铝氧化锌(AZO)等；所述透明导电层206的厚度为1-20nm，例如可以为1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm或20nm。
所述减反射层207可以为为MgF2，LiF，SiO2等，厚度为50-300nm，例如可以为50nm、100nm、150nm、200nm、250nm或300nm。
所述金属电极103可以由Ag、Au、Cu、Al、Ni等金属材料，C材料、高分子导电材料中的一种或几种制成。
所述光吸收层101可以为硅片，进一步可以为商业级M2 n型硅片，电阻率为1-10Ω.cm，厚度为150-200μm，例如可以为150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm。
所述隧穿层102可以用PECVD分别沉积uc-Si-p+层和uc-Si-n+层形成遂穿结，其厚度15-50nm，例如可以为15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm或50nm。
在本申请中，所述绒面结构随机或规整的分布在所述基底的至少一个表面上；
构成所述绒面结构基础形状选自柱状、锥状、台状、弧形槽或弧形凸起中的一种或两种以上。例如可以为正向或反向的三棱柱状、四棱柱状、六棱柱状、圆柱状、圆锥状、三棱锥状、四棱锥状、圆台状、三棱台状、四棱台状以及半圆弧形凹槽或半圆弧形凸起等结构。
所述绒面结构可以由多个柱状、锥状、台状、弧形槽或弧形凸起中的一种或两种以上构成。
在本申请中，所述绒面结构1011的高度为h，h≥3μm。
在本申请中，所述第一界面钝化层202为碱金属卤化物钝化层或碱金属类卤化物钝化层，其厚度为为d1，0＜d1≤5nm。例如d1可以为0.5nm、0.6nm、0.7nm、0.8nm、0.9nm、1.0nm、1.5nm、2.0nm、2.5nm、3.0nm、3.5nm、4.0nm、4.5nm、5.0nm。
具体地，所述碱金属卤化物钝化层选自碘化钾层、溴化钾层、氯化钾层或氟化钾层中的一种。
具体地，所述碱金属类卤化物钝化层选自硫氰钾层、氰化钾层、氧氰钾层或硒氰钾层中的一种。
在本申请中，所述钙钛矿吸收层203中的碱金属化合物中的碱金属的种类与界面钝化层中碱金属的种类可以一致也可以不一致。
所述第一种叠层钙钛矿电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供下电池100；
步骤二：在所述下电池100表面形成第一载流子传输层201；
步骤三：采用气相沉积法在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成第一界面钝化层202；
步骤四：在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成钙钛矿吸收层203，所述钙钛矿吸收层203中含有碱金属化合物；
步骤五：在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面形成第二载流子传输层204。
在步骤一中，将硅片依次经历抛光、制绒、清洗和隧穿结程序，形成具有绒面结构1011的下电池100。
具体地，采用商业级M2的n型硅片，经过碱溶液抛光、制绒、清洗形成含绒面结构1011的硅片衬底，随后采用PECVD在所述硅片衬底上形成隧穿层102。
下电池可以是硅电池、铜铟镓硒电池等，硅电池可以为异质结电池、PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发射极和背面)电池、TOPCON(Tunnel OxidePassivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池等。
在步骤二中，通过真空蒸镀在所述下电池100的隧穿层102上形成与绒面结构1011共形的第一载流子传输层201。
在步骤三中，通过真空蒸镀在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第一界面钝化层202。
在步骤四中，采用双源共蒸法在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面制备钙钛矿吸收层203。
具体地，首先分别调节溴化铯和碘化铅(PbI2)的蒸发速率，在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面沉积形成碘化铅与溴化铯的混合层；同时将甲酸钾添加剂、FAI和FABr混合形成混合溶液，在所述混合溶液中，FAI和FABr的摩尔比为3:1，甲酸钾添加剂的摩尔浓度为0.1％，将所述混合溶液滴在所述混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，然后退火形成与绒面结构1011共形的钙钛矿吸收层203。
在步骤五中，在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面通过真空镀膜设备蒸镀形成第二载流子传输层204。
在本申请中，所述制备方法还包括如下步骤:
步骤六：在所述第二载流子传输层204背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面采用原子层沉积设备沉积形成缓冲层205。
步骤七：在所述缓冲层205背离所述第二载流子传输层204的一侧表面沉积有透明导电层206。
步骤八：在所述透明导电层206背离所述缓冲层205的一侧表面以及在所述光吸收层101背离所述隧穿层102的一侧表面采用掩膜法蒸镀形成银栅线电极。
步骤九：在正面(钙钛矿侧)利用电子束蒸发制备减反射薄膜，降低电池表面光反射，从而获得第一种叠层钙钛矿电池。
所述第一种叠层钙钛矿电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供下电池100；
具体地，将硅片依次经历抛光、制绒、清洗和隧穿结程序，形成具有绒面结构1011的下电池100。
具体地，采用商业级M2的n型硅片，经过碱溶液抛光、制绒、清洗形成含绒面结构1011的硅片衬底，随后采用PECVD在所述硅片衬底上形成隧穿层102。
下电池可以是硅电池、铜铟镓硒电池等，硅电池可以为异质结电池、PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发射极和背面)电池、TOPCON(Tunnel OxidePassivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池等。
步骤二：在所述下电池100表面形成第一载流子传输层201；
具体地，通过真空蒸镀在所述下电池100的隧穿层102上形成与绒面结构1011共形的第一载流子传输层201。
步骤三：采用气相沉积法在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第一界面钝化层202；
具体地，通过真空蒸镀在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第一界面钝化层202。
步骤四：在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成钙钛矿吸收层203；
具体地，采用双源共蒸法在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面制备钙钛矿吸收层203。
进一步地，首先分别调节溴化铯和碘化铅(PbI2)的蒸发速率，在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面沉积形成碘化铅与溴化铯的混合层；同时将甲酸钾添加剂、FAI和FABr混合形成混合溶液，在所述混合溶液中，FAI和FABr的摩尔比为3:1，甲酸钾添加剂的摩尔浓度为0.1％，将所述混合溶液滴在所述混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，然后退火形成与绒面结构1011共形的钙钛矿吸收层203。
步骤五：在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面形成第二载流子传输层204。
具体地，在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面通过真空镀膜设备蒸镀形成第二载流子传输层204。
步骤六：在所述第二载流子传输层204背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面采用原子层沉积设备沉积形成缓冲层205。
步骤七：在所述缓冲层205背离所述第二载流子传输层204的一侧表面沉积有透明导电层206。
步骤八：在所述透明导电层206背离所述缓冲层205的一侧表面以及在所述光吸收层101背离所述隧穿层102的一侧表面采用掩膜法蒸镀形成银栅线电极。
步骤九：在正面(钙钛矿侧)利用电子束蒸发制备减反射薄膜，降低电池表面光反射，从而获得第一种太阳能电池。
第二种叠层钙钛矿电池，如图2所示，包括上电池200和下电池100，所述上电池200从下到上包括依次层叠设置的第一载流子传输层201、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207；所述下电池100从下到上包括依次层叠设置的光吸收层101和隧穿层102，所述隧穿层102与所述第一载流子传输层201层叠在一起。所述光吸收层101的上下两个表面均具有绒面结构1011，所述隧穿层102、第一载流子传输层201、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207均与所述绒面结构1011共形。所述上电池200包括金属电极103，所述金属电极103贯穿所述减反射层207与所述透明导电层206连接，所述下电池100包括金属电极103，所述金属电极103与所述光吸收层101连接。
第二种叠层钙钛矿电池中的第一载流子传输层201、钙钛矿吸收层203、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206、减反射层207、光吸收层101以及隧穿层102与第一种叠层钙钛矿电池中的第一载流子传输层201、钙钛矿吸收层203、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206、减反射层207、光吸收层101以及隧穿层102相同，均可以参考第一种叠层钙钛矿电池。
所述第二界面钝化层208的材料与第一种叠层钙钛矿电池中的第一界面钝化层202相同，因此可以参考第一种叠层钙钛矿电池。
第二种叠层钙钛矿电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供下电池100；
步骤二：在所述下电池100表面形成第一载流子传输层201；
步骤三：在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成钙钛矿吸收层203，所述钙钛矿吸收层203中含有碱金属化合物；
步骤四：采用气相沉积法在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第二界面钝化层208；
步骤五：在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面形成第二载流子传输层204。
在步骤一中，将硅片依次经历抛光、制绒、清洗和隧穿结程序，形成具有绒面结构1011的下电池100。
具体地，采用商业级M2的n型硅片，经过碱溶液抛光、制绒、清洗形成含绒面结构1011的硅片衬底，随后采用PECVD在所述硅片衬底上形成隧穿层102。下电池可以是硅电池、铜铟镓硒电池等，硅电池可以为异质结电池、PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发射极和背面)电池、TOPCON(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池等。
在步骤二中，通过真空蒸镀在所述下电池100的隧穿层102上形成与绒面结构1011共形的第一载流子传输层201。
在步骤三中，采用双源共蒸法在所述第一载流子传输层201背离所述隧穿层102的一侧表面制备钙钛矿吸收层203。
具体地，首先分别调节溴化铯和碘化铅(PbI2)的蒸发速率，在所述第一载流子传输层201背离所述隧穿层102的一侧表面沉积形成碘化铅与溴化铯的混合层；同时将甲酸钾添加剂、FAI和FABr混合形成混合溶液，在所述混合溶液中，FAI和FABr的摩尔比为3:1，甲酸钾添加剂的摩尔浓度为0.1％，将所述混合溶液滴在所述混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，然后退火形成与绒面结构1011共形的钙钛矿吸收层203。
在步骤四中，通过真空蒸镀在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第二界面钝化层208。
在步骤五中，在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面通过真空镀膜设备蒸镀形成第二载流子传输层204。
在本申请中，所述制备方法还包括如下步骤:
步骤六：在所述第二载流子传输层204背离所述第二界面钝化层208的一侧表面采用原子层沉积设备沉积形成缓冲层205。
步骤七：在所述缓冲层205背离所述第二载流子传输层204的一侧表面沉积有透明导电层206。
步骤八：在所述透明导电层206背离所述缓冲层205的一侧表面以及在所述光吸收层101背离所述隧穿层102的一侧表面采用掩膜法蒸镀形成银栅线电极。
步骤九：在正面(钙钛矿侧)利用电子束蒸发制备减反射薄膜，降低电池表面光反射，从而获得第二种叠层钙钛矿电池。
第二种叠层钙钛矿电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供下电池100；
具体地，将硅片依次经历抛光、制绒、清洗和隧穿结程序，形成具有绒面结构1011的下电池100。
具体地，采用商业级M2的n型硅片，经过碱溶液抛光、制绒、清洗形成含绒面结构1011的硅片衬底，随后采用PECVD在所述硅片衬底上形成隧穿层102。
下电池可以是硅电池、铜铟镓硒电池等，硅电池可以为异质结电池、PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发射极和背面)电池、TOPCON(Tunnel OxidePassivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池等。
步骤二：在所述下电池100表面形成第一载流子传输层201；
具体地，通过真空蒸镀在所述下电池100的隧穿层102上形成与绒面结构1011共形的第一载流子传输层201。
步骤三：在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成钙钛矿吸收层203；
具体地，采用双源共蒸法在所述第一载流子传输层201背离所述隧穿层102的一侧表面制备钙钛矿吸收层203。
具体地，首先分别调节溴化铯和碘化铅(PbI2)的蒸发速率，在所述第一载流子传输层201背离所述隧穿层102的一侧表面沉积形成碘化铅与溴化铯的混合层；同时将甲酸钾添加剂、FAI和FABr混合形成混合溶液，在所述混合溶液中，FAI和FABr的摩尔比为3:1，甲酸钾添加剂的摩尔浓度为0.1％，将所述混合溶液滴在所述混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，然后退火形成与绒面结构1011共形的钙钛矿吸收层203。
步骤四：采用气相沉积法在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第二界面钝化层208；
具体地，通过真空蒸镀在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第二界面钝化层208。
步骤五：在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面形成第二载流子传输层204。
具体地，在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面通过真空镀膜设备蒸镀形成第二载流子传输层204。
步骤六：在所述第二载流子传输层204背离所述第二界面钝化层208的一侧表面采用原子层沉积设备沉积形成缓冲层205。
步骤七：在所述缓冲层205背离所述第二载流子传输层204的一侧表面沉积有透明导电层206。
步骤八：在所述透明导电层206背离所述缓冲层205的一侧表面以及在所述光吸收层101背离所述隧穿层102的一侧表面采用掩膜法蒸镀形成银栅线电极。
步骤九：在正面(钙钛矿侧)利用电子束蒸发制备减反射薄膜，降低电池表面光反射，从而获得第二种叠层钙钛矿电池。
第三种叠层钙钛矿电池，如图3所示，包括上电池200和下电池100，所述上电池200从下到上包括依次层叠设置的第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207；所述下电池100从下到上包括依次层叠设置的光吸收层101和隧穿层102，所述隧穿层102与所述第一载流子传输层201层叠在一起。所述光吸收层101的上下两个表面均具有绒面结构1011，所述隧穿层102、第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207均与所述绒面结构1011共形。所述上电池200包括金属电极103，所述金属电极103贯穿所述减反射层207与所述透明导电层206连接，所述下电池100包括金属电极103，所述金属电极103与所述光吸收层101连接。
第三种叠层钙钛矿电池中的第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206、减反射层207、光吸收层101以及隧穿层102与第一种叠层钙钛矿电池中的第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206、减反射层207、光吸收层101以及隧穿层102相同，均可以参考第一种叠层钙钛矿电池。
所述第二界面钝化层208的材料与第一种叠层钙钛矿电池中的第一界面钝化层202相同，因此可以参考第一种叠层钙钛矿电池。
第三种叠层钙钛矿电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供下电池100；
步骤二：在所述下电池100表面形成第一载流子传输层201；
步骤三：采用气相沉积法在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第一界面钝化层202；
步骤四：在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成钙钛矿吸收层203；
步骤五：在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第二界面钝化层208；
步骤六：在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面修成第二载流子传输层204。
在步骤一中，将硅片依次经历抛光、制绒、清洗和隧穿结程序，形成具有绒面结构1011的下电池100。
具体地，采用商业级M2的n型硅片，经过碱溶液抛光、制绒、清洗形成含绒面结构1011的硅片衬底，随后采用PECVD在所述硅片衬底上形成隧穿层102。
下电池可以是硅电池、铜铟镓硒电池等，硅电池可以为异质结电池、PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发射极和背面)电池、TOPCON(Tunnel OxidePassivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池等。
在步骤二中，通过真空蒸镀在所述下电池100的隧穿层102上形成与绒面结构1011共形的第一载流子传输层201。
在步骤三中，通过真空蒸镀在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第一界面钝化层202。
在步骤四中，采用双源共蒸法在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面制备钙钛矿吸收层203。
具体地，首先分别调节溴化铯和碘化铅(PbI2)的蒸发速率，在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面沉积形成碘化铅与溴化铯的混合层；同时将甲酸钾添加剂、FAI和FABr混合形成混合溶液，在所述混合溶液中，FAI和FABr的摩尔比为3:1，甲酸钾添加剂的摩尔浓度为0.1％，将所述混合溶液滴在所述混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，然后退火形成与绒面结构1011共形的钙钛矿吸收层203。
在步骤五中，在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第二界面钝化层208。
在步骤六中，在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面通过真空镀膜设备蒸镀形成第二载流子传输层204。
在本申请中，所述制备方法还包括如下步骤:
步骤七：在所述第二载流子传输层204背离所述第二界面钝化层208的一侧表面采用原子层沉积设备沉积形成缓冲层205。
步骤八：在所述缓冲层205背离所述第二载流子传输层204的一侧表面沉积有透明导电层206。
步骤九：在所述透明导电层206背离所述缓冲层205的一侧表面以及在所述光吸收层101背离所述隧穿层102的一侧表面采用掩膜法蒸镀形成银栅线电极。
步骤十：在正面(钙钛矿侧)利用电子束蒸发制备减反射薄膜，降低电池表面光反射，从而获得第三种叠层钙钛矿电池。
第三种叠层钙钛矿电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供下电池100；
具体地，将硅片依次经历抛光、制绒、清洗和隧穿结程序，形成具有绒面结构1011的下电池100。
具体地，采用商业级M2的n型硅片，经过碱溶液抛光、制绒、清洗形成含绒面结构1011的硅片衬底，随后采用PECVD在所述硅片衬底上形成隧穿层102。
下电池可以是硅电池、铜铟镓硒电池等，硅电池可以为异质结电池、PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发射极和背面)电池、TOPCON(Tunnel OxidePassivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池等。
步骤二：在所述下电池100表面形成第一载流子传输层201；
具体地，通过真空蒸镀在所述下电池100的隧穿层102上形成与绒面结构1011共形的第一载流子传输层201。
步骤三：采用气相沉积法在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第一界面钝化层202；
具体地，通过真空蒸镀在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第一界面钝化层202。
步骤四：在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成钙钛矿吸收层203；
具体地，采用双源共蒸法在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面制备钙钛矿吸收层203。
进一步地，首先分别调节溴化铯和碘化铅(PbI2)的蒸发速率，在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面沉积形成碘化铅与溴化铯的混合层；同时将甲酸钾添加剂、FAI和FABr混合形成混合溶液，在所述混合溶液中，FAI和FABr的摩尔比为3:1，甲酸钾添加剂的摩尔浓度为0.1％，将所述混合溶液滴在所述混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，然后退火形成与绒面结构1011共形的钙钛矿吸收层203。
步骤五：在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第二界面钝化层208；
具体地，在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第二界面钝化层208。
步骤六：在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面修成第二载流子传输层204。
具体地，在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面通过真空镀膜设备蒸镀形成第二载流子传输层204。
步骤七：在所述第二载流子传输层204背离所述第二界面钝化层208的一侧表面采用原子层沉积设备沉积形成缓冲层205。
步骤八：在所述缓冲层205背离所述第二载流子传输层204的一侧表面沉积有透明导电层206。
步骤九：在所述透明导电层206背离所述缓冲层205的一侧表面以及在所述光吸收层101背离所述隧穿层102的一侧表面采用掩膜法蒸镀形成银栅线电极。
步骤十：在正面(钙钛矿侧)利用电子束蒸发制备减反射薄膜，降低电池表面光反射，从而获得第三种叠层钙钛矿电池。
在前述的三种叠层钙钛矿电池的制备方法中，采用气相沉积法形成第一界面钝化层202以及第二界面钝化层208。气相沉积的界面钝化层具有易实现、高复现性，可提升叠层电池的良率及解决大面积制备的问题。
进一步地，当所述基底为导电玻璃时，所述太阳能电池为单层钙钛矿电池。
所述单层钙钛矿电池如下：
本申请提供一种单层钙钛矿电池，包括导电玻璃、第一载流子传输层201、钙钛矿吸收层203以及第二载流子传输层204；
所述钙钛矿吸收层203与所述第一载流子传输层201和/或所述第二载流子传输层204之间具有界面钝化层；
所述导电玻璃的至少一个表面具有绒面结构，且与所述第一载流子传输层201接触的表面具有绒面结构1011，所述界面钝化层与所述绒面结构1011共形。
所述单层钙钛矿电池具有三种结构。
第一种单层钙钛矿电池包括依次层叠设置的导电玻璃、第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207。所述第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207均与所述绒面结构1011共形。
所述第一种单层钙钛矿电池包括第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极贯穿所述减反射层207与所述透明导电层206连通，所述第二金属电极与所述导电玻璃接通。
本申请中第一种单层钙钛矿电池中的第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206、减反射层207与前述叠层钙钛矿电池中的第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207相同，均可以参考前述叠层钙钛矿电池。
第二种单层钙钛矿电池包括依次层叠设置的导电玻璃、第一载流子传输层201、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207。所述第一载流子传输层201、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207均与所述绒面结构1011共形。
所述第二种单层钙钛矿电池包括第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极贯穿所述减反射层207与所述透明导电层206连通，所述第二金属电极与所述导电玻璃接通。
本申请中第二种单层钙钛矿电池中的第一载流子传输层201、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206、减反射层207与前述叠层钙钛矿电池中的第一载流子传输层201、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207相同，均可以参考前述叠层钙钛矿电池。
第三种单层钙钛矿电池包括依次层叠设置的导电玻璃、第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207。所述第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207均与所述绒面结构1011共形。
所述第三种单层钙钛矿电池包括第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极贯穿所述减反射层207与所述透明导电层206连通，所述第二金属电极与所述导电玻璃接通。
本申请中第三种单层钙钛矿电池中的第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206、减反射层207与前述叠层钙钛矿电池中的第一载流子传输层201、第一界面钝化层202、钙钛矿吸收层203、第二界面钝化层208、第二载流子传输层204、缓冲层205、透明导电层206以及减反射层207相同，均可以参考前述叠层钙钛矿电池。
实施例
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊要求，均为常规方法。
下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例为第一种叠层钙钛矿电池，其制备方法包括如下步骤：
步骤一：提供下电池100；
具体地，将180μm，电阻率为5Ω.cm商业级M2的n型硅片经过碱溶液抛光、制绒、清洗形成含绒面结构1011的硅片衬底，在异质结电池的入光面侧采用PECVD(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)工艺制备隧穿层102，所述隧穿层102可以用PECVD分别沉积uc-Si-p+层和uc-Si-n+层形成遂穿结，其厚度30nm。
步骤二：在所述下电池100表面形成第一载流子传输层201；
具体地，通过真空蒸镀(蒸镀的速率为
Figure BDA0003492461110000211
)在所述下电池100的隧穿层102上，采用Sprio-TTB形成与绒面结构1011共形的第一载流子传输层201(空穴传输层)，其厚度为10nm。
步骤三：在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第一界面钝化层202；
具体地，通过真空蒸镀(速率为
Figure BDA0003492461110000212
)在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的KI第一界面钝化层202，其厚度为1nm。
步骤四：在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成钙钛矿吸收层203；
具体地，采用双源共蒸法在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面制备钙钛矿吸收层203。
进一步地，首先分别调节溴化铯和碘化铅(PbI2)的蒸发速率，所述溴化铯的蒸发速率
Figure BDA0003492461110000213
碘化铅(PbI2)蒸发速率为
Figure BDA0003492461110000214
在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面沉积形成的碘化铅与溴化铯的混合层，其厚度为400nm；同时将甲酸钾添加剂、FAI和FABr混合形成90μL混合溶液，在所述混合溶液中，FAI和FABr的摩尔比为3:1，甲酸钾添加剂的摩尔浓度为0.1％，将所述混合溶液滴在所述混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，并在150℃条件下退火30min，形成与绒面结构1011共形的钙钛矿吸收层203，其厚度为600nm，钙钛矿吸收层203中钾的含量为5％，采用ICP-OES测试钾的含量。
步骤五：在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面形成第二载流子传输层204。
具体地，在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面通过真空镀膜设备蒸镀，蒸发速率为
Figure BDA0003492461110000215
形成C60层(第二载流子传输层204)，其厚度为10nm。
步骤六：在所述第二载流子传输层204背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面采用原子层沉积设备沉积形成厚度为10nm的SnO2层(缓冲层205)。
步骤七：在所述缓冲层205背离所述第二载流子传输层204的一侧表面采用磁控溅射技术沉积110nm的ITO薄膜(透明导电层206)。
步骤八：在所述透明导电层206背离所述缓冲层205的一侧表面以及在所述光吸收层101背离所述隧穿层102的一侧表面采用掩膜法蒸镀形成银栅线电极，其厚度为200nm。
步骤九：在正面(钙钛矿侧)利用电子束蒸发制备120nm的MgF2减反射薄膜，从而获得第一种叠层钙钛矿电池，其性能如表1所示。
实施例2
本实施例为第二种叠层钙钛矿电池，其制备方法包括如下步骤：
步骤一：提供具有绒面结构1011的下电池100；
具体地，将180μm，电阻率为5Ω.cm商业级M2的n型硅片经过碱溶液抛光、制绒、清洗形成含绒面结构1011的硅片衬底，在异质结电池的入光面侧采用PECVD(PlasmaEnhanced ChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)工艺制备隧穿层102，所述隧穿层102可以用PECVD分别沉积uc-Si-p+层和uc-Si-n+层形成遂穿结，其厚度30nm。
步骤二：在所述下电池100表面形成第一载流子传输层201；
具体地，通过真空蒸镀(蒸镀的速率为
Figure BDA0003492461110000221
)在所述下电池100的隧穿层102上，采用Sprio-TTB形成与绒面结构1011共形的第一载流子传输层201(空穴传输层)，其厚度为10nm。
步骤三：在所述第一载流子传输层201背离所述隧穿层102的一侧表面形成钙钛矿吸收层203；
首先分别调节溴化铯和碘化铅(PbI2)的蒸发速率，所述溴化铯的蒸发速率
Figure BDA0003492461110000222
碘化铅(PbI2)蒸发速率为
Figure BDA0003492461110000223
在所述第一载流子传输层201背离所述隧穿层102的一侧表面沉积形成的碘化铅与溴化铯的混合层，其厚度为400nm；同时将甲酸钾添加剂、FAI和FABr混合形成90μL混合溶液，在所述混合溶液中，FAI和FABr的摩尔比为3:1，甲酸钾添加剂的摩尔浓度为0.1％，将所述混合溶液滴在所述混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，并在150℃条件下退火30min，形成与绒面结构1011共形的钙钛矿吸收层203，其厚度为600nm，钙钛矿吸收层203中钾的含量为5％，采用ICP-OES测试钾的含量。
步骤四：在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第二界面钝化层208；
具体地，通过真空蒸镀(速率为
Figure BDA0003492461110000231
)在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成与绒面结构1011共形的KI第二界面钝化层208，其厚度为1nm。
步骤五：在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面形成第二载流子传输层204。
具体地，在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面通过真空镀膜设备蒸镀，蒸发速率为
Figure BDA0003492461110000232
形成C60层(第二载流子传输层204)，其厚度为10nm。
步骤六：在所述第二载流子传输层204背离所述第二界面钝化层208的一侧表面采用原子层沉积设备沉积形成厚度为10nm的SnO2层(缓冲层205)。
步骤七：在所述缓冲层205背离所述第二载流子传输层204的一侧表面采用磁控溅射技术沉积110nm的ITO薄膜(透明导电层206)。
步骤八：在所述透明导电层206背离所述缓冲层205的一侧表面以及在所述光吸收层101背离所述隧穿层102的一侧表面采用掩膜法蒸镀形成银栅线电极，其厚度为200nm。
步骤九：在正面(钙钛矿侧)利用电子束蒸发制备120nm的MgF2减反射薄膜，从而获得第二种叠层钙钛矿电池，其性能如表1所示。
实施例3
本实施例为第三种叠层钙钛矿电池，其制备方法包括如下步骤：
步骤一：提供具有绒面结构1011的下电池100；
具体地，将180μm，电阻率为5Ω.cm商业级M2的n型硅片经过碱溶液抛光、制绒、清洗形成含绒面结构1011的硅片衬底，在异质结电池的入光面侧采用PECVD(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)工艺制备隧穿结102，所述隧穿层102可以用PECVD分别沉积uc-Si-p+层和uc-Si-n+层形成遂穿结，其厚度30nm。
步骤二：在所述下电池100表面形成第一载流子传输层201；
具体地，通过真空蒸镀(蒸镀的速率为
Figure BDA0003492461110000241
)在所述下电池100的隧穿层102上，采用Sprio-TTB形成与绒面结构1011共形的第一载流子传输层201(空穴传输层)，其厚度为10nm。
步骤三：在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第一界面钝化层202；
具体地，通过真空蒸镀(速率为
Figure BDA0003492461110000242
)在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的KI第一界面钝化层202，其厚度为1nm。
步骤四：在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成钙钛矿吸收层203；
具体地，采用双源共蒸法在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面制备钙钛矿吸收层203。
进一步地，首先分别调节溴化铯和碘化铅(PbI2)的蒸发速率，所述溴化铯的蒸发速率
Figure BDA0003492461110000243
碘化铅(PbI2)蒸发速率为
Figure BDA0003492461110000244
在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面沉积形成的碘化铅与溴化铯的混合层，其厚度为400nm；同时将甲酸钾添加剂、FAI和FABr混合形成90μL混合溶液，在所述混合溶液中，FAI和FABr的摩尔比为3:1，甲酸钾添加剂的摩尔浓度为0.1％，将所述混合溶液滴在所述混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，并在150℃条件下退火30min，形成与绒面结构1011共形的钙钛矿吸收层203，其厚度为600nm，钙钛矿吸收层203中钾的含量为5％，采用ICP-OES测试钾的含量。
步骤五：在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第二界面钝化层208；
具体地，通过真空蒸镀(速率为
Figure BDA0003492461110000245
)在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成与绒面结构1011共形的KI第二界面钝化层208，其厚度为1nm。
步骤六：在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面形成第二载流子传输层204。
具体地，在所述第二界面钝化层208背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面通过真空镀膜设备蒸镀，蒸发速率为
Figure BDA0003492461110000246
形成C60层(第二载流子传输层204)，其厚度为10nm。
步骤七：在所述第二载流子传输层204背离所述第二界面钝化层208的一侧表面采用原子层沉积设备沉积形成厚度为10nm的SnO2层(缓冲层205)。
步骤八：在所述缓冲层205背离所述第二载流子传输层204的一侧表面采用磁控溅射技术沉积110nm的ITO薄膜(透明导电层206)。
步骤九：在所述透明导电层206背离所述缓冲层205的一侧表面以及在所述光吸收层101背离所述隧穿层102的一侧表面采用掩膜法蒸镀形成银栅线电极，其厚度为200nm。
步骤十：在正面(钙钛矿侧)利用电子束蒸发制备120nm的MgF2减反射薄膜，从而获得第三种叠层钙钛矿电池，其性能如表1所示。
实施例4
实施例4与实施例1的不同之处在于，实施例4中的第一界面钝化层202为溴化钾层，其电池性能如表1所示。
实施例5
实施例5与实施例1的不同之处在于，实施例5中的第一界面钝化层202为氯化钾层，其电池性能如表1所示。
实施例6
实施例6与实施例1的不同之处在于，实施例6中的第一界面钝化层202为氟化钾层，其电池性能如表1所示。
实施例7
本实施例为第一种单层钙钛矿电池，其制备方法包括如下步骤：
步骤一：提供具有绒面结构1011的导电玻璃；
步骤二：在所述导电玻璃表面形成第一载流子传输层201；
具体地，通过真空蒸镀(蒸镀的速率为
Figure BDA0003492461110000251
)在所述下电池100的隧穿层102上，采用Sprio-TTB形成与绒面结构1011共形的第一载流子传输层201(空穴传输层)，其厚度为10nm。
步骤三：在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的第一界面钝化层202；
具体地，通过真空蒸镀(速率为
Figure BDA0003492461110000261
)在所述第一载流子传输层201背离所述下电池100的一侧表面形成与绒面结构1011共形的KI第一界面钝化层202，其厚度为1nm。
步骤四：在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面形成钙钛矿吸收层203；
具体地，采用双源共蒸法在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面制备钙钛矿吸收层203。
进一步地，首先分别调节溴化铯和碘化铅(PbI2)的蒸发速率，所述溴化铯的蒸发速率
Figure BDA0003492461110000262
碘化铅(PbI2)蒸发速率为
Figure BDA0003492461110000263
在所述第一界面钝化层202背离所述第一载流子传输层201的一侧表面沉积形成的碘化铅与溴化铯的混合层，其厚度为400nm；同时将甲酸钾添加剂、FAI和FABr混合形成90μL混合溶液，在所述混合溶液中，FAI和FABr的摩尔比为3:1，甲酸钾添加剂的摩尔浓度为0.1％，将所述混合溶液滴在所述混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，并在150℃条件下退火30min，形成与绒面结构1011共形的钙钛矿吸收层203，其厚度为650nm，钙钛矿吸收层203中钾的含量为5％，采用ICP-OES测试钾的含量。
步骤五：在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面形成第二载流子传输层204。
具体地，在所述钙钛矿吸收层203背离所述第一界面钝化层202的一侧表面通过真空镀膜设备蒸镀，蒸发速率为
Figure BDA0003492461110000264
形成C60层(第二载流子传输层204)，其厚度为10nm。
步骤六：在所述第二载流子传输层204背离所述钙钛矿吸收层203的一侧表面采用原子层沉积设备沉积形成厚度为10nm的SnO2层(缓冲层205)。
步骤七：在所述缓冲层205背离所述第二载流子传输层204的一侧表面采用磁控溅射技术沉积110nm的ITO薄膜(透明导电层206)。
步骤八：在所述透明导电层206背离所述缓冲层205的一侧表面以及在所述导电玻璃背离所述第一载流子传输层201的一侧表面采用掩膜法蒸镀形成银栅线电极，其厚度为200nm。
步骤九：在正面(钙钛矿侧)利用电子束蒸发制备120nm的MgF2减反射薄膜，从而获得第一种单层钙钛矿电池，其性能如表1所示。
实施例8
本实施方式中的太阳能电池与实施例1的电池区别在于第一载流子传输层、第一界面钝化层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层以及透明导电层206均为平面，不与绒面结构不共形。
本实施方式中的太阳能电池的制备方法与实施例1的制备方法区别仅在于步骤三，具体为如下：
具体地：在热蒸发镀膜设备中，采用旋涂法在所述第一载流子传输层201上，采用KI形成第一界面钝化层，其厚度为100nm。其电池性能如表1所示。
对比例1
如图1所示，本实施方式中的太阳能电池与实施例1的不同之处在于，对比例1中的太阳能电池没有第一界面钝化层，且第一载流子传输层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层以及透明导电层206均为平面，不与绒面结构不共形，其电池性能如表1所示。
对比例2
对比例2中的太阳能电池与实施例1的不同之处在于，对比例2中的钙钛矿吸收层中不含有碱金属化合物以及不含第一界面钝化层。其太阳能电池性能如表1所示。
对比例3
对比例3中的太阳能电池与实施例1的不同之处在于，对比例3中的钙钛矿吸收层中不含有碱金属化合物。其太阳能电池性能如表1所示。
表1为各实施例以及对比例的的性能参数
Figure BDA0003492461110000271
Figure BDA0003492461110000281
小结：结合表1和图1、2、3、4可知，钙钛矿中带有钾盐添加剂的叠层电池性能优于没有添加剂的性能，而在叠层电池上下界面处的钾盐钝化层可明显提升叠层电池的短路电流Jsc、开路电压Voc以及填充因子FF，同时有效降低正反曲线性能迟滞现象。在以上钝化结构中性能最佳的案例为上下界面与钙钛矿吸收层同时采用钾盐钝化的案例，其次下界面钾盐钝化结构效果优于上界面钾盐钝化结构。在迟滞方面钙钛矿吸收层中钾盐添加剂效果略优于界面钝化结构的案例。
尽管以上结合对本申请的实施方案进行了描述，但本申请并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本申请权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本申请保护之列。

Claims (16)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括基底，在所述基底上具有层叠设置的载流子传输层和钙钛矿吸收层；所述钙钛矿吸收层与所述载流子传输层之间具有界面钝化层；
所述钙钛矿吸收层内包含有碱金属化合物。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述基底具有绒面结构，所述界面钝化层与所述绒面结构共形。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述载流子传输层包括第一载流子传输层和第二载流子传输层，所述第一载流子传输层以及第二载流子传输层分别位于所述钙钛矿吸收层的两侧；
所述钙钛矿吸收层与所述第一载流子传输层之间具有界面钝化层和/或所述钙钛矿吸收层与所述第二载流子传输层之间具有界面钝化层；
所述第一载流子传输层背离所述钙钛矿吸收层的一侧表面与所述基底层叠在一起。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述基底为导电玻璃或硅电池。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述界面钝化层为碱金属卤化物钝化层或碱金属类卤化物钝化层，其厚度为d1，0＜d1≤5nm。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述碱金属卤化物钝化层选自碘化钾层、溴化钾层、氯化钾层或氟化钾层。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述碱金属类卤化物钝化层选自硫氰钾层、氰化钾层、氧氰钾层或硒氰钾层中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，在所述钙钛矿吸收层中碱金属化合物的含量为1‰-10％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的太阳能电池，其特征在于，在所述钙钛矿吸收层中，所述碱金属化合物为含钾化合物、含钠化合物、含锂化合物、含铷化合物、含铯化合物中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述碱金属化合物选自卤素碱金属、类卤素碱金属、咔唑碱金属或醋酸碱金属中的至少一种。
11.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供基底；
在所述基底的一侧表面形成第一载流子传输层；
在所述第一载流子传输层背离所述基底的一侧表面形成第一界面钝化层；
在所述第一界面钝化层背离所述第一载流子传输层的一侧表面形成钙钛矿吸收层；
在所述钙钛矿吸收层背离所述第一界面钝化层的一侧表面形成第二载流子传输层；
所述钙钛矿吸收层内包含有碱金属化合物。
12.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供基底；
在所述基底的一侧表面形成第一载流子传输层；
在所述第一载流子传输层背离所述基底的一侧表面形成钙钛矿吸收层；
在所述钙钛矿吸收层背离所述第一载流子传输层的一侧表面形成第二界面钝化层；
在所述第二界面钝化层背离所述钙钛矿吸收层的一侧表面形成第二载流子传输层；
所述钙钛矿吸收层内包含有碱金属化合物。
13.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供基底；
在所述基底的一侧表面形成第一载流子传输层；
在所述第一载流子传输层背离所述基底的一侧表面形成第一界面钝化层；
在所述第一界面钝化层背离所述第一载流子传输层的一侧表面形成钙钛矿吸收层；
在所述钙钛矿吸收层背离所述第一界面钝化层的一侧表面形成第二界面钝化层；
在所述第二界面钝化层背离所述钙钛矿吸收层的一侧表面形成第二载流子传输层；
所述钙钛矿吸收层内包含有碱金属化合物。
14.根据权利要求11-13任一项所述的制备方法，其特征在于，采用气相沉积法在所述第一载流子传输层背离所述基底的一侧表面形成所述第一界面钝化层；和/或在所述钙钛矿吸收层背离所述第一界面钝化层的一侧表面形成第二界面钝化层。
15.根据权利要求11-13任一项所述的制备方法，其特征在于，形成所述钙钛矿吸收层，具体包括如下步骤：
所述第一界面钝化层背离所述第一载流子传输层的一侧表面蒸镀沉积金属卤化物层；
将有机铵盐卤化物与碱金属化合物混合形成的混合溶液；
所述混合溶液与所述金属卤化物层反应，从而形成所述钙钛矿吸收层。
16.根据权利要求11-15任一项所述的制备方法，其特征在于，制备的太阳能电池为权利要求1-10任一项所述的太阳能电池。
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