CN115206956A - 碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池及其制备方法，该机械叠层太阳电池包括晶硅底电池、碳纳米管互联层以及钙钛矿顶电池；其中，碳纳米管互联层通过机械堆叠的键合方式实现钙钛矿顶电池和晶硅底电池的电学互联与光学耦合，以形成机械叠层太阳电池。本发明采用机械堆叠的键和方式，利用碳纳米管互联层实现钙钛矿顶电池和晶硅底电池的电学互联与光学耦合，避免了在晶硅晶硅电池上进行额外的工艺，极大地减少了对于晶硅电池的效率损伤，为提高叠层电池效率提供了理想途径；此外，本发明采用碳纳米管作为互联层，使得晶硅电池与钙钛矿太阳电池键合得更加紧密，削弱了由于晶硅电池表面的微米级起伏造成的电流损失。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池。
背景技术
有机无机杂化钙钛矿材料由于其优秀的光电特性、低成本的制备方法引起广泛关注，并得到快速发展和应用，其中在太阳电池的应用中，单结效率已经达到25.7％，已经接近了目前主流的硅基太阳电池的最高效率。但是单结电池的最高效率受到肖克利-奎伊瑟极限的限制，所以为进一步提升太阳电池效率，叠层工艺的探索成为了相关工作的必经之路，其中钙钛矿/晶硅叠层电池受到了广泛关注。
目前，现有的钙钛矿/晶硅叠层太阳电池可分为两端叠层和四端叠层。其中，两端叠层的太阳电池是在晶硅电池上直接制备的钙钛矿层，也即在晶硅电池上需要额外的工艺，这不仅造成晶硅电池的效率损伤，还增加了工艺复杂度和制备成本。同时，由于晶硅电池表面的微米级起伏会造成电流损失，这也为钙钛矿层的制备带来了新的难题。此外，钙钛矿层制备时伴随的高温以及溶液等条件为晶硅电池带来的效率损伤也在一定程度上给两端叠层工艺带来了挑战。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池，包括晶硅底电池、碳纳米管互联层以及钙钛矿顶电池；其中，所述碳纳米管互联层通过机械堆叠的键合方式实现钙钛矿顶电池和晶硅底电池的电学互联与光学耦合，以形成机械叠层太阳电池。
在本发明的一个实施例中，所述碳纳米管互联层直接沉积在所述钙钛矿顶电池上，同时通过紫外固化胶实现所述晶硅底电池与所述钙钛矿顶电池的键合。
在本发明的一个实施例中，所述碳纳米管互联层的厚度为10nm-300nm。
在本发明的一个实施例中，所述钙钛矿顶电池自下而上依次包括：ITO导电玻璃、第一传输层、钙钛矿光吸收层、第二传输层、传输缓冲层、氧化物透明导电层、栅电极；其中，
所述碳纳米管互联层位于所述栅电极上；所述ITO导电玻璃上设有阴极。
在本发明的一个实施例中，所述第一传输层为电子传输层，且所述第二传输层为空穴传输层；或者，第一传输层为空穴传输层，且所述第二传输层为电子传输层。
第二方面，本发明提供了一种碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制作钙钛矿顶电池；
步骤2：在所述钙钛矿顶电池上制备碳纳米管互联层；
步骤3：将晶硅底电池置于所述碳纳米管互联层上，使用机械堆叠的键合方式连接所述钙钛矿顶电池和所述晶硅底电池，以形成机械叠层太阳电池。
在本发明的一个实施例中，步骤1包括：
选取ITO导电玻璃作为衬底并进行清洗和预处理；
依次在所述ITO导电玻璃上制备第一传输层、钙钛矿光吸收层、第二传输层、传输缓冲层、氧化物透明导电层以及栅电极；
其中，所述第一传输层为SnO2电子传输层；
所述钙钛矿光吸收层的材料为MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3薄膜或者FA0.83Cs0.17PbI3-10％PbCl2薄膜；
所述第二传输层为Spiro空穴传输层；
所述传输缓冲层的材料为MoOx；
所述氧化物透明导电层的材料为IZO导电薄膜；
所述栅电极为Ag电极。
在本发明的一个实施例中，步骤2包括：
以钙钛矿顶电池作为基底，采用旋涂法、喷涂法、电沉积法、蒸镀法或静电纺丝工艺在所述钙钛矿顶电池的Ag电极上生长厚度为10nm-300nm的碳纳米管薄膜，以形成碳纳米管互联层。
在本发明的一个实施例中，步骤3包括：
将所述晶硅电池的阳极置于碳纳米管互联层上，并使用紫外固化胶固化，以实现所述晶硅电池与所述钙钛矿太阳电池的键合，得到基于碳纳米管互联的机械叠层太阳电池。
在本发明的一个实施例中，在步骤3之后，还包括：
在所述ITO导电玻璃上制备介质减反层，以提高机械叠层太阳电池的效率。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池采用机械堆叠的键和方式，利用碳纳米管互联层实现钙钛矿顶电池和晶硅底电池的电学互联与光学耦合，避免了在晶硅电池上进行额外的工艺，极大地减少了对于晶硅电池的效率损伤，为提高叠层电池效率提供了理想途径；此外，本发明采用碳纳米管作为互联层，使得晶硅电池与钙钛矿太阳电池键合得更加紧密，削弱了由于晶硅电池表面的微米级起伏造成的电流损失；
2、本发明提供的制备方法同时兼顾了制备工艺与成本的需求，展现了强大的应用潜力，具有低成本、易实现、易重复的优点。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备方法流程示意图；
图3是本发明实施例提供的制备碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的工艺过程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的结构示意图，其包括：晶硅底电池1、碳纳米管互联层2以及钙钛矿顶电池3；其中，所述碳纳米管互联层2通过机械堆叠的键合方式实现钙钛矿顶电池3和晶硅底电池1的电学互联与光学耦合，以形成机械叠层太阳电池。
具体地，所述碳纳米管互联层2直接沉积在所述钙钛矿顶电池3上，同时通过紫外固化胶实现所述晶硅底电池1与所述钙钛矿顶电池3键合的。
进一步地，请继续参见图1，所述钙钛矿顶电池3自下而上依次包括：ITO导电玻璃31、第一传输层32、钙钛矿光吸收层33、第二传输层34、传输缓冲层35、氧化物透明导电层36、栅电极37；其中，
所述碳纳米管互联层2位于所述栅电极37上；所述ITO导电玻璃31上设有阴极4。其中，所述第一传输层32为电子传输层，且所述第二传输层34为空穴传输层；或者，第一传输层32为空穴传输层，且所述第二传输层34为电子传输层。
具体地，在本实施例中，ITO导电玻璃31的厚度为0.5mm-1mm，ITO导电层厚度为50-200nm。电子传输层，也即第一传输层32的材料可以为SnO2，但不仅限于此，其厚度为50nm-100nm。钙钛矿光吸收层33的材料可以为MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3或者FA0.65MA0.2Cs0.15Pb(I0.8Br0.2)3，但不仅限于此，其厚度为100nm-800nm。空穴传输层，也即第二传输层34的材料可以为Spiro-OMeTAD，但不仅限于此。传输缓冲层35的材料为MoOx，厚度为10nm-80nm。氧化物透明导电层36的材料为IZO导电薄膜，但不仅限于IZO，其厚度为50nm-200nm。栅电极37的材料以Ag为例，但不仅限于Ag，其厚度为30nm-150nm。碳纳米管互联层厚度为10nm-300nm。
在本实施例中，晶硅底电池选用的是商业化的采用银栅线做电极的晶硅太阳电池，其上设有阳极，在ITO导电玻璃31上设有阴极。
本实施例提供的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池采用机械堆叠的键和方式，利用碳纳米管互联层实现钙钛矿顶电池和晶硅底电池的电学互联与光学耦合，避免了在晶硅电池上进行额外的工艺，极大地减少了对于晶硅电池的效率损伤，为提高叠层电池效率提供了理想途径；此外，本发明采用碳纳米管作为互联层，使得晶硅电池与钙钛矿太阳电池键合得更加紧密，削弱了由于晶硅电池表面的微米级起伏造成的电流损失。
更为重要的是，由于碳纳米管透明导电薄膜具有电导率高、透光性优良、制备方法多样且成熟、可批量生产的优势，也使得本实施例提供的基于碳纳米管互联的机械叠层太阳电池更易于制备，且具有优良的性能。用其作钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的互联层，可在降低光学寄生吸收和载流子非辐射复合的同时，简化了电池的制备工艺和成本。
实施例二
本实施例提供了一种碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备方法。请参见图2，图2是本发明实施例提供的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备方法流程示意图，具体包括：
步骤1：制作钙钛矿顶电池。
首先，选取ITO导电玻璃作为衬底并进行清洗和预处理。
具体地，先将ITO玻璃衬底依次放入Decon-90水溶液、去离子水、无水乙醇中分别超声清洗10-20min。再将清洗过的ITO衬底放在UV-Ozone中处理15～30min。
然后，依次在ITO导电玻璃上制备第一传输层、钙钛矿光吸收层、第二传输层、传输缓冲层、氧化物透明导电层以及栅电极；
其中，所述第一传输层为SnO2电子传输层；所述钙钛矿光吸收层的材料为MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3薄膜或者FA0.83Cs0.17PbI3-10％PbCl2薄膜；所述第二传输层为Spiro空穴传输层；所述传输缓冲层的材料为MoOx；所述氧化物透明导电层的材料为IZO导电薄膜；所述栅电极为Ag电极。
下面分别对每一层的具体制备过程进行详细介绍。
a)制备SnO2电子传输层：
具体地，将80μL的SnO2溶胶在空气环境中以3000rpm的转速，用时30s直接旋涂在UV-Ozone处理后的ITO衬底上，并置于热台上，在空气氛围150℃退火30min，以形成SnO2电子传输层。
b)制备钙钛矿光吸收层：
需要说明的是，本实施例采用成熟的钙钛矿薄膜制备工艺制备钙钛矿光吸收层，其包括但不限于溶液法。此外，且钙钛矿吸收层在组分上也不限于有机、杂化以及全无机钙钛矿。
例如，当钙钛矿光吸收层的材料为MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3薄膜时，采用两步法进行制备，具体如下：
首先，制备PbI2/PbCl2混合溶液和MAI/FAI混合溶液。
其中，PbI2/PbCl2混合溶液的制备过程为：取质量为626.9mg的PbI2粉末和66.7mgPbCl2粉末溶于1mL的DMF(二甲基甲酰胺)中，72℃下搅拌直至完全溶解得到PbI2/PbCl2混合溶液。
MAI/FAI混合溶液的制备过程为：取质量为70mg的MAI(甲基碘化胺)粉末和30mgFAI(甲脒氢碘酸盐)粉末溶于1mL的IPA(异丙醇)和10μL DMF混合溶液中，常温下下搅拌直至完全溶解得到MAI/FAI混合溶液。
然后，将在UV-Ozone处理后的ITO/SnO2基底置于手套箱N2环境中，并使用匀胶机将PbI2/PbCl2混合溶液旋涂在ITO/SnO2基底上；然后将MAI/FAI混合溶液旋涂在ITO/SnO2基底上；最后将旋涂后的ITO/SnO2基底置于热台上退火10min，以形成钙钛矿光吸收层，得到ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3基底。
其中，PbI2/PbCl2混合溶液的剂量为80μL，旋涂转速为3000rpm，时间45s。MAI/FAI混合溶液的剂量为80μL，旋涂转速为3000rpm，时间为45s。
当钙钛矿光吸收层的材料为FA0.83Cs0.17PbI3-10％PbCl2薄膜时，采用一步法进行制备，具体如下：
将142.8mg FAI、461mg PbI2、44.2mg CsI、27.8mg PbCl2和2.7609mg KPF6溶解于DMF和NMP的混合溶剂(DMF:500μL；NMP:96μL)中常温搅拌6h备用。将在UV-Ozone处理后的ITO/SnO2基底置于手套箱N2环境中，并使用匀胶机将85μL前驱体溶液以5000rpm的转速，用时50s旋涂于ITO/SnO2基底上。然后，对其进行分步退火，先将其转移到在70℃热台上退火5min，再将其转移至温度25℃、相对湿度40％的环境中的150℃退火10min，从而形成钙钛矿光吸收层，得到ITO/SnO2/FA0.83Cs0.17PbI3-10％PbCl2基底。
c)制备Spiro空穴传输层：
首先，制备Spiro-OMeTAD溶液，具体过程为：取质量为90mg的Spiro-OMeTAD粉末溶于1mL的CB(氯苯)、45μL Li盐(170mg/ml)、75μL Co盐(100mg/ml)和75μLtBP混合溶液中，常温下搅拌直至完全溶解。
然后，具体地，将ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3基底置于手套箱N2环境中，将Spiro-OMeTAD溶液旋涂在所述ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3基底上，将旋涂后的ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3基底置于室温条件下，得到Spiro-OMeTAD空穴传输层。
其中，Spiro-OMeTAD溶液剂量为80μL，旋涂转速为4000rpm，时间45s。
d)制备MoOx传输缓冲层：
具体地，采用蒸镀工艺，在ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD基底上沉积MoOx传输缓冲层，得到ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD/MoOx基底。
e)制备IZO导电层：
具体地，采用磁控溅射工艺，在ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD/MoOx基底上沉积IZO导电层，得到ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD/MoOx/IZO基底。
f)制备Ag电极：
采用蒸镀工艺，在ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD/MoOx/IZO基底上沉积Ag电极。
至此，完成了钙钛矿太阳电池的制备。
步骤2：在钙钛矿顶电池上制备碳纳米管互联层。
在本实施例中，以钙钛矿顶电池作为基底，采用旋涂法、喷涂法、电沉积法、蒸镀法或静电纺丝等工艺技术在所述钙钛矿顶电池的Ag电极上生长厚度为10nm-300nm的碳纳米管薄膜，以形成碳纳米管互联层。
例如，可以采用静电纺丝工艺，在ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD/MoOx/IZO/Ag基底上沉积碳纳米管(CNT)，得到ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD/MoOx/IZO/Ag/CNT基底。
又如，可以采用蒸镀工艺，在ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD/MoOx/IZO/Ag基底上沉积碳纳米管(CNT)，得到ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD/MoOx/IZO/Ag/CNT基底。
步骤3：将晶硅底电池置于所述碳纳米管互联层上，使用机械堆叠的键合方式连接所述钙钛矿顶电池和所述晶硅底电池，以形成机械叠层太阳电池。
将晶硅电池阳极置于碳纳米管互联层上，使用紫外固化胶固化，实现晶硅电池与钙钛矿太阳电池的键合，自此完成钙钛矿电池与晶硅电池的机械叠层。
具体地，可将紫外固化胶涂抹于晶硅电池四周，之后用紫外光照射1-10min，完成固化。其中，晶硅电池可以采用一般商用晶硅太阳电池，不限于p型或n型，具体选用情况与钙钛矿层相匹配即可。
需要说明的是，在步骤3之后，还可以在ITO导电玻璃上制备介质减反层，以提高机械叠层太阳电池的效率。
本实施例采用机械堆叠的键和方式，利用碳纳米管互联层实现钙钛矿顶电池和晶硅底电池的电学互联与光学耦合，避免了在晶硅电池上进行额外的工艺，极大地减少了对于晶硅电池的效率损伤，为提高叠层电池效率提供了理想途径；此外，本发明采用碳纳米管作为互联层，使得晶硅电池与钙钛矿太阳电池键合得更加紧密，削弱了由于晶硅电池表面的微米级起伏造成的电流损失，同时有效降低了互联层光学、电学性质的苛刻要求，并避免了高温、溶液等工艺对造成晶硅太阳电池损伤的难题。
本发明同时兼顾了制备工艺与成本的需求，展现了强大的应用潜力，是一种低成本、易实现、易重复的基于碳纳米管的两端机械叠层太阳电池的理想结构与工艺。
实施例三
在上述实施例二的基础上，下面结合附图，以制备钙钛矿光吸收层的材料为MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3薄膜、以静电纺丝工艺制备碳纳米管互联层为例，对本发明提供的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备过程进行详细描述。
请参见图3，图3是本发明实施例提供的制备碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的工艺过程图，具体包括以下步骤：
1)选取ITO导电玻璃作为衬底，并进行清洗：将ITO玻璃衬底依次放入Decon-90水溶液、去离子水、无水乙醇中分别超声清洗20min。
2)UV-O3处理ITO衬底：将清洗过的ITO衬底放在UV-Ozone中处理15～30min，得到预处理好的ITO导电玻璃衬底，如图3中(a)图所示。
3)制备SnO2电子传输层：将80μL的SnO2溶胶在空气环境中以3000rpm的转速，用时30s直接旋涂在UV-Ozone处理后的ITO衬底上，并置于热台，以空气氛围150℃退火30min，从而在ITO导电玻璃上形成SnO2电子传输层，如图3中(b)图所示。
4)两步法制备MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3薄膜：将在UV-Ozone处理后的ITO/SnO2基底置于手套箱N2环境中，并使用匀胶机PbI2/PbCl2混合溶液旋涂在ITO/SnO2基底上；随后将MAI/FAI混合溶液旋涂在ITO/SnO2基底上。最后将旋涂后的ITO/SnO2基底置于热台上退火，得到ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3基底，如图3中(c)图所示。
5)制备Spiro空穴传输层：将ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3基底置于手套箱N2环境中，将Spiro-OMeTAD溶液旋涂在所述ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3基底上，将旋涂后的ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3基底置于室温条件下，得到Spiro-OMeTAD空穴传输层，如图3中(d)图所示。
6)制备MoOx传输缓冲层：采用蒸镀工艺，在ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro基底上沉积30nm MoOx传输缓冲层，得到ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro/MoOx基底，如图3中(e)图所示。
7)制备IZO导电层：采用磁控溅射工艺，在ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/spiro/MoOx基底上沉积80nmIZO导电层，得到ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro/MoOx/IZO基底，如图3中(f)图所示。
8)制备Ag电极：采用蒸镀工艺，在ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro/MoOx/IZO基底上沉积100nm Ag电极，完成钙钛矿太阳电池的制备，如图3中(g)图所示。
9)制备碳纳米管互联层：采用静电纺丝工艺，在ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD/MoOx/IZO/Ag基底上沉积碳纳米管(CNT)，厚度为50nm，得到ITO/SnO2/MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3/Spiro-OMeTAD/MoOx/IZO/Ag/CNT基底，如图3中(h)图所示。
10)晶硅电池的机械叠层：将晶硅电池阳极置于碳纳米管互联层上，使用紫外固化胶固化，实现晶硅电池与钙钛矿太阳电池的键合，自此完成钙钛矿电池与晶硅电池的机械叠层，如图3中(i)图所示。
至此，完成碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上内容是结合具体地优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池，其特征在于，包括晶硅底电池(1)、碳纳米管互联层(2)以及钙钛矿顶电池(3)；其中，所述碳纳米管互联层(2)通过机械堆叠的键合方式实现钙钛矿顶电池(3)和晶硅底电池(1)的电学互联与光学耦合，以形成机械叠层太阳电池。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池，其特征在于，所述碳纳米管互联层(2)直接沉积在所述钙钛矿顶电池(3)上，同时通过紫外固化胶实现所述晶硅底电池(1)与所述钙钛矿顶电池(3)的键合。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池，其特征在于，所述碳纳米管互联层(2)的厚度为10nm-300nm。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池，其特征在于，所述钙钛矿顶电池(3)自下而上依次包括：ITO导电玻璃(31)、第一传输层(32)、钙钛矿光吸收层(33)、第二传输层(34)、传输缓冲层(35)、氧化物透明导电层(36)、栅电极(37)；其中，
所述碳纳米管互联层(2)位于所述栅电极(37)上；所述ITO导电玻璃(31)上设有阴极(4)。
5.根据权利要求4所述的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池，其特征在于，所述第一传输层(32)为电子传输层，且所述第二传输层(34)为空穴传输层；或者，第一传输层(32)为空穴传输层，且所述第二传输层(34)为电子传输层。
6.一种碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：制作钙钛矿顶电池；
步骤2：在所述钙钛矿顶电池上制备碳纳米管互联层；
步骤3：将晶硅底电池置于所述碳纳米管互联层上，使用机械堆叠的键合方式连接所述钙钛矿顶电池和所述晶硅底电池，以形成机械叠层太阳电池。
7.根据权利要求6所述的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤1包括：
选取ITO导电玻璃作为衬底并进行清洗和预处理；
依次在所述ITO导电玻璃上制备第一传输层、钙钛矿光吸收层、第二传输层、传输缓冲层、氧化物透明导电层以及栅电极；
其中，所述第一传输层为SnO2电子传输层；
所述钙钛矿光吸收层的材料为MA0.72FA0.28Pb(I0.85Cl0.15)3薄膜或者FA0.83Cs0.17PbI3-10％PbCl2薄膜；
所述第二传输层为Spiro空穴传输层；
所述传输缓冲层的材料为MoOx；
所述氧化物透明导电层的材料为IZO导电薄膜；
所述栅电极为Ag电极。
8.根据权利要求7所述的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤2包括：
以钙钛矿顶电池作为基底，采用旋涂法、喷涂法、电沉积法、蒸镀法或静电纺丝工艺在所述钙钛矿顶电池的Ag电极上生长厚度为10nm-300nm的碳纳米管薄膜，以形成碳纳米管互联层。
9.根据权利要求6所述的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤3包括：
将所述晶硅电池的阳极置于碳纳米管互联层上，并使用紫外固化胶固化，以实现所述晶硅电池与所述钙钛矿太阳电池的键合，得到基于碳纳米管互联的机械叠层太阳电池。
10.根据权利要求9所述的碳纳米管互联的钙钛矿/晶硅两端机械叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，在步骤3之后，还包括：
在所述ITO导电玻璃上制备介质减反层，以提高机械叠层太阳电池的效率。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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