CN115411065B - 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，包括下电池和上电池，在所述下电池与所述上电池之间设置有复合层，所述复合层完全覆盖所述下电池的一侧表面；所述下电池在靠近所述复合层的一侧表面具有绒面结构，所述绒面结构的高度为≤2μm；所述复合层背离所述下电池的一侧表面，其至少在所述下电池绒面结构顶部正上方的位置为光滑的平面。本申请还提供一种太阳能电池的制备方法。本申请提出的太阳能电池，由于下电池具有小绒面陷光结构，并且中间复合层具有光滑的平面，使得制备上电池的钙钛矿吸收层更为简单，并且还可以很好的控制钙钛矿吸收层中的晶体的生长，从而提高太阳能电池的性能。

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
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型高效率、低成本太阳能电池在全世界范围内被广泛关注。短短几年时间里，单结小面积钙钛矿电池的光电转换效率从2009年的3.8％迅速攀升到25％以上，钙钛矿/硅异质结叠层电池的光电转换效率也达到了29％以上。迅猛的效率发展使其成为当下光伏研究机构及企业的重点关注对象。与传统薄膜太阳电池(铜铟镓硒、碲化镉等)相比，钙钛矿太阳电池具有高转换效率、简单制备工艺以及低成本潜力等优势，并成为最具产业化前景的薄膜太阳电池技术。通过调节前驱体溶液的成分配比，可实现太阳电池光谱响应截止波长的调控，使之成为最理想的顶电池吸收层材料。
硅异质结太阳电池技术具有工艺简单(制绒清洗→非晶硅沉积→TCO沉积→银电极印刷)、制备温度低(＜220℃)、转换效率高(＞25％)、对称结构(可双面)等优势，被认为是PERC电池之后的第三代电池技术。硅异质结电池高的红外波段吸收、强的弱光效应以及可匹配p-i-n的结构优势，使其成为最佳的底电池选择之一。以钙钛矿电池(顶电池)与硅基异质结电池(底电池)形成“钙钛矿/硅基异质结”叠层电池结构，实现太阳光谱的分配吸收，有望获得30％以上的转换效率。但是目前的硅异质结太阳电池很难做到既有陷光结构，又具有较高的电池性能。
发明内容
针对上述问题，本申请提出了一种叠层太阳能电池，由于下电池具有小绒面陷光结构，并且中间复合层具有光滑的平面，使得制备上电池的钙钛矿吸收层更为简单，并且还可以很好的控制钙钛矿吸收层中的晶体的生长，从而提高太阳能电池的性能。
本申请的技术方案如下：
本申请提供一种太阳能电池，包括下电池和上电池，在所述下电池与所述上电池之间设置有复合层，所述复合层完全覆盖所述下电池的一侧表面；
所述下电池在靠近所述复合层的一侧表面具有绒面结构，所述绒面结构的高度为≤2μm；
所述复合层背离所述下电池的一侧表面，其至少在所述下电池绒面结构顶部正上方的部分位置为光滑平面。
进一步地，所述光滑平面的光滑度为≤500nm。
进一步地，所述复合层在靠近所述下电池的一侧表面与所述绒面结构共形。
进一步地，所述复合层的最大厚度≥绒面结构的高度时，所述复合层背离所述下电池的一侧的整个表面均为光滑的平面。
进一步地，所述复合层的最大厚度为<绒面结构的高度时，所述复合层背离所述下电池的一侧表面，其在所述下电池绒面结构顶部正上方的位置为光滑的平面，其他部分均与所述下电池的绒面结构共形。
进一步地，在所述复合层背离所述下电池的一侧表面，与所述下电池的绒面结构共形的表面具有凹陷区域，且最大凹陷处与所述复合层的光滑平面的水平高度差不超过1μm。
进一步地，所述复合层为掺硼氧化锌层。
进一步地，所述下电池为硅基电池，所述上电池为钙钛矿电池。
进一步地，所述绒面结构选自柱状、锥状、台状、弧形槽或弧形凸起中的一种或两种以上。
进一步地，所述绒面结构选自金字塔结构。
本申请还提供一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
提供具有绒面结构的下电池；
在所述下电池具有绒面的一侧表面形成复合层；
在所述复合层背离所述下电池的一侧表面制备上电池；
所述绒面结构的高度为≤2μm；所述复合层背离所述下电池的一侧表面，其至少在所述下电池绒面结构顶部正上方的部分位置为光滑的平面。
进一步地，所述复合层是通过如下步骤形成的：
首先在所述下电池具有绒面的一侧表面形成初始复合层；然后采用化学机械抛光形成具有光滑平面的复合层。
进一步地，制备的太阳能电池为前述的太阳能电池。
本申请提供的太阳能电池，由于下电池具有小绒面陷光结构，可以使得所述太阳能电池具有较高的短路电路密度，中间复合层具有光滑的平面，使得制备上电池的钙钛矿吸收层工艺更为简单，并且还可以很好的控制钙钛矿吸收层中的晶体的生长(晶体质量、晶粒取向)，从而提高太阳能电池的性能。
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。
附图标记说明
4-1为第一金属电极，3-4为第一透明导电层，3-3为第一载流子传输层，3-2为钙钛矿吸收层，3-1为第二载流子传输层，2-1为复合层，1-4为第一掺杂非晶硅层，1-2为本征非晶硅层，1-1为硅基衬底，1-3为第二掺杂非晶硅层，1-5为第二透明导电层，4-2为第二金属电极。
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。
现有技术中，硅异质结太阳电池在清洗制绒时，表面会形成绒面结构。正常的绒面尺寸在4μm左右。当在绒面上制备钙钛矿层时，一般会先在绒面上真空蒸镀一层200-500nm的碘化铅材料，碘化铅会在绒面上随形分布。然后在碘化铅层表面涂布AX(A为FAI或MA，X为I、Br或Cl)材料的有机溶液，AX材料在加热条件下与碘化铅反应形成钙钛矿层。这种技术路线的优点是可以在绒面表面制备随形的钙钛矿层，保留了绒面的陷光结构，提升了电池的短路电流密度。但是由于I、Br、Cl三种元素的反应性不同，很难对钙钛矿的带隙进行调控，无法做到最佳的电流匹配，从而制约了叠层电池电性能的提升。钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池中第二种技术路线：在制备完绒面后，使用机械方法或化学方法将绒面抛光成平面结构，然后在平面结构上使用溶液一步法直接旋涂制备钙钛矿层。平面结构上溶液一步法制备钙钛矿层的优点是：方便调控钙钛矿的带隙，保证钙钛矿层的均匀性与钙钛矿材料的晶体取向性，从而得到非常高的FF以及最佳的电流匹配。但是失去了绒面的陷光效果，会导致短路电流密度的损失，从而限制了叠层电池的效率进一步提升。绒面结构的存在，一方面因为陷光结构提升了短路电流密度，另一方面增加了绒面上制备钙钛矿层的难度。在保证绒面结构的陷光效果的前提下降低钙钛矿层的成膜难度，成为了提升叠层电池电性能的重要方法。
如图1所示，本申请提供一种太阳能电池，包括下电池和上电池，在所述下电池与所述上电池之间设置有复合层2-1，所述复合层2-1完全覆盖所述下电池的一侧表面；
所述下电池在靠近所述复合层2-1的一侧表面具有绒面结构，所述绒面结构的高度L2为≤2μm，例如可以为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm或2μm。
所述复合层2-1背离所述下电池的一侧表面，其至少在所述下电池绒面结构顶部正上方的部分位置为光滑的平面，其光滑度为≤500nm，例如可以为500nm、480nm、460nm、450nm等。
所述光滑度为最高点与最低点之间的高度差。测试方法为激光3D显微镜。
本申请的太阳能电池中，由于所述下电池具有小绒面结构，并且所述复合层2-1靠近上电池一侧的表面至少部分为光滑的平面，与所述复合层2-1层叠的上电池的各层均为平面，因此，上电池的各层制备工艺均较为简单，而且上电池中的钙钛矿吸收层3-2中的钙钛矿晶体的质量、晶粒取向以及厚度可以进行管控，从而可以提升太阳能电池的填充因子FF以及短路电流密度，进而提高所述太阳能电池的电性能。
由于钙钛矿晶体的生长受基底(下电池)的表面形貌影响。当下电池为小绒面结构或平面结构时，钙钛矿吸收层各个位置的厚度比较均匀。在均匀厚度的膜层条件下，各个位置的钙钛矿吸收层生长条件基本上是相同的，所以其晶粒大小与晶粒取向可以通过调整同一参数进行控制。当下电池为大绒面结构时，钙钛矿吸收层的厚度受位置的影响。金字塔顶部位置的钙钛矿吸收层厚度约100nm，金字塔底部位置的钙钛矿层厚度约2000nm，难以做到均匀成膜。在厚度差异如此大的情况下，各个位置的钙钛矿层生长条件是不相同的，所以其晶粒大小与晶粒取向非常难以进行控制。
在本申请中，所述下电池为硅基电池，所述上电池为钙钛矿电池。
具体地，所述下电池包括依次层叠设置的第二透明导电层1-5、第二非晶硅层、第二本征非晶硅层、硅基衬底1-1、第一本征非晶硅层、第一非晶硅层，且所述第一非晶硅层背离所述第一非晶硅层的一侧表面与所述复合层2-1层叠在一起。在所述第二透明导电层1-5背离所述第二非晶硅层的一侧表面设置有第二金属电极4-2。
所述第二透明导电层1-5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；所述第二透明导电层1-5的厚度为70-120nm，例如可以为70nm、80nm、90nm、100nm、110nm或120nm。
所述第一非晶硅层以及所述第二非晶硅层均可以为n型非晶硅层或p型非晶硅层，且所述第一非晶硅层与所述第二非晶硅层为不同类型的非晶硅层，当所述第一非晶硅层为n型非晶硅层，所述第二非晶硅层为p型非晶硅层，当所述第一非晶硅层为p型非晶硅层，所述第二非晶硅层为n型非晶硅层。所述第一非晶硅层以及所述第二非晶硅层的厚度分别为5-15nm，例如可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm或15nm。
所述硅基衬底1-1为n型晶体硅或p型晶体硅。
所述第一本征非晶硅层以及第二本征非晶硅层均为非晶硅，其厚度为5-10nm，例如可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm。
所述第二金属电极4-2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。
所述复合层2-1为掺硼氧化锌层，且硼是均匀掺杂在氧化锌层中。
在本申请中，所述上电池包括从靠近所述复合层2-1的一侧表面依次层叠有第二载流子传输层3-1、钙钛矿吸收层3-2、第一载流子传输层3-3、第一透明导电层3-4。在所述第一透明导电层3-4背离所述第一载流子传输层3-3的一侧表面设置有第一金属电极4-1。
所述第一载流子传输层3-3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3-3和第二载流子传输层3-1的导电类型相反。当所述第一载流子传输层3-3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3-1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 acidmethyl 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]full erene-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3-3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 acidmethylester，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3-1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3-3以及第二载流子传输层3-1的厚度为10-50nm，例如可以为10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、21nm、22nm、23nm、24nm、25nm、26nm、27nm、28nm、29nm、30nm、31nm、32nm、33nm、34nm、35nm、36nm、37nm、38nm、39nm、40nm、41nm、42nm、43nm、44nm、45nm、46nm、47nm、48nm、49nm或50nm。
所述钙钛矿吸收层3-2，其钙钛矿材料由化学通式为ABXmY3-m型晶体结构的一种或多种材料形成，其中A为CH3NH3、C4H9NH3、NH2＝CHNH2或Cs；B为Pb或Sn；X为Cl、Br或I，Y为Cl、Br或I，且X和Y不同时为同一种元素；m＝1、2或3。将钙钛矿材料溶解到前驱体溶液中，一般选择DMF与DMSO的混合溶液作为溶剂。控制前驱体的浓度，通过刮涂、超声喷涂、狭缝涂布等方式中的一种或几种在所述第二载流子传输层3-1上制备液膜，然后再通过反溶剂萃取、风刀、真空抽气等方式中的一种将液膜固化，最后通过退火控制钙钛矿的晶体生长得到钙钛矿吸收层3-2。所述钙钛矿吸收层3-2的厚度可以为200nm-2000nm，例如可以为200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm、1200nm、1300nm、1400nm、1500nm、1600nm、1700nm、1800nm、1900nm或2000nm。
所述第一透明导电层3-4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；所述第二透明导电层1-5的厚度为70-120nm，例如可以为70nm、80nm、90nm、100nm、110nm或120nm。
在本申请中，所述复合层2-1在靠近所述下电池绒面结构的一侧表面与所述绒面结构共形。
具体地，如图1所示，所述复合层2-1的最大厚度为L1，所述绒面结构的高度为L2，所述复合层2-1的最大厚度≥绒面结构的高度时，即L1≥L2，所述复合层2-1背离所述下电池的一侧的整个表面均为光滑的平面。
层叠在所述复合层2-1光滑平面一侧的上电池的第二载流子传输层3-1、钙钛矿吸收层3-2、第一载流子传输层3-3、第一透明导电层3-4均为平面。采用这样的平面结构有利于钙钛矿吸收层的生长质量，并可以降低工艺难度。
具体地，如图2所示，所述复合层2-1的最大厚度为L1，所述绒面结构的高度为L2，所述复合层2-1的最大厚度为<绒面结构的高度时，即L1<L2，所述复合层2-1背离所述下电池的一侧表面，其在所述下电池绒面结构顶部正上方的位置为光滑的平面，其他部分均与所述下电池的绒面结构共形。共形指的是形状相同。
在所述复合层2-1背离所述下电池的一侧表面上层叠的第二载流子传输层3-1不仅覆盖所述复合层2-1的部分绒面和光滑的平面，而且所述第二载流子传输层3-1背离所述复合层2-1的一侧表面为平面，同时所述钙钛矿吸收层3-2、第一载流子传输层3-3以及第一透明导电层3-4均为平面。
具体地，在所述复合层2-1背离所述下电池的一侧表面，与所述下电池的绒面结构共形的表面具有凹陷区域，且最大凹陷处与所述光滑平面的水平高度h差不超过1μm，优选为不超过100nm。例如其可以为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm或1μm。
在本申请中，所述绒面结构的基础形状选自柱状、锥状、台状、弧形槽或弧形凸起中的一种或两种以上。
所述绒面结构随机或规整的分布在所述下电池的至少一个表面上；
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。优选为金字塔结构。金字塔结构为棱锥状结构。
所述绒面结构的高度L2为绒面结构上最低点到最高点之间的水平高度差。
所述复合层2-1的最大厚度L1为复合层靠近所述下电池的一侧表面的最低点到所述背离所述下电池的一侧表面的最高点之间的水平高度差。
本申请提供一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供具有绒面结构的下电池；
步骤1.1：将硅片依次经历抛光、制绒、清洗，形成具有绒面结构的下电池。
具体地，所述硅片为商业级M6的N型硅片，电阻率在1-10Ω.cm，厚度为150-200μm。所述绒面结构的高度为≤2μm。
步骤1.2：采用PECVD在前述得到的硅片双侧分别沉积本征非晶硅层1-2，即分别为第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层。
步骤1.3：利用PECVD在第一本征非晶硅层背离所述硅片的一侧表面沉积磷掺杂(掺杂浓度1019-20cm-3)的N型非晶硅层构成前场结构(即第一掺杂非晶硅层1-4)。
步骤1.4：采用PECVD在第二本征非晶硅层背离所述硅片的一侧表面沉积硼掺杂的P型非晶硅层构成背发射极结构(即第二掺杂非晶硅层1-3)。
步骤1.5：使用磁控溅射法在所述第二掺杂非晶硅层1-3的一侧表面制备的第二透明导电材料层，实现光生载流子的收集并传输。
步骤二：在所述下电池具有绒面的一侧表面形成复合层2-1；
具体地，首先在所述第一掺杂非晶硅层1-4背离所述第一本征非晶硅层的一侧表面形成初始复合层2-1；然后采用化学机械抛光形成具有光滑平面的复合层2-1。
所述复合层2-1背离所述下电池的一侧表面，其至少在所述下电池绒面结构顶部正上方的位置为光滑的平面，其光滑度为≤500nm，例如可以为500nm、480nm、460nm、450nm等。
步骤三：在所述复合层2-1背离所述下电池的一侧表面制备上电池；
步骤3.1：采用磁控溅射在所述复合层2-1背离所述第一掺杂非晶硅层1-4的一侧表面制备第二载流子传输层3-1。
步骤3.2：将钙钛矿材料溶解到前驱体溶液中，一般选择DMF与DMSO的混合溶液作为溶剂。控制前驱体的浓度，通过刮涂、超声喷涂、狭缝涂布等方式中的一种或几种在所述第二载流子传输层3-1上制备液膜，然后再通过反溶剂萃取、风刀、真空抽气等方式中的一种将液膜固化，最后通过退火控制钙钛矿的晶体生长得到钙钛矿吸收层3-2。
具体地，钙钛矿材料由化学通式为ABXmY3-m型晶体结构的一种或多种材料形成，其中A为CH3NH3、C4H9NH3、NH2＝CHNH2或Cs；B为Pb或Sn；X为Cl、Br或I，Y为Cl、Br或I，且X和Y不同时为同一种元素；m＝1、2或3。
步骤3.3：在所述钙钛矿吸收层3-2背离第二载流子传输层3-1的一侧表面形成第一载流子传输层3-3。
步骤3.4：通过磁控溅射法在所述第一载流子传输层3-3背离所述钙钛矿吸收层3-2的一侧表面制备第一透明导电层3-4，构成正面透明导电膜及减反射薄膜，达到电子横向输运至正面栅线电极以及减少光学反射损失的目的。
步骤四：通过丝网印刷或热蒸发，在所述第一透明导电层3-4以及第二透明导电层1-5的表面制备细栅线与主栅线，收集电流，形成完整的叠层太阳能电池。
必要时，可以在第一透明导电层3-4上增加表面减反射膜层，利用电子束蒸发制备70-120nm的减反射薄膜(如氟化镁MgF2和氮化硅SiNx等)，以提高叠层太阳能电池的光电转换效率。
本申请的方法制备的太阳能电池为前述太阳能电池，上电池、复合层2-1以及下电池具体可参考前述描述。
实施例
下述实施例中所使用的实施方法如无特殊要求，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
本实施例的太阳能电池如图1所示，包括如下步骤：
步骤一，制备下电池
步骤1.1：提供N型晶硅衬底：利用商业级M6的N型硅片，电阻率在5Ω.cm，厚度为170μm。该硅片依次经历抛光、制绒及清洗程序，得到金字塔状的小绒面结构，绒面金字塔高度为2μm。
步骤1.2：采用PECVD在硅片双侧分别沉积5nm的本征非晶硅层，即第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层构成正面和背面钝化层薄膜。
步骤1.3：利用PECVD在第一本征非晶硅层背离所述硅片的一侧表面沉积磷掺杂(掺杂浓度1019-20cm-3)的5nm的N型非晶硅层构成前场结构(即第一掺杂非晶硅层1-4)。
步骤1.4：采用PECVD在第二本征非晶硅层背离所述硅片的一侧表面沉积硼掺杂(掺杂浓度1019-20cm-3)的5nm的P型非晶硅层构成背发射极结构(即第二掺杂非晶硅层1-3)。
步骤1.5：使用磁控溅射法在所述第二掺杂非晶硅层1-3的一侧表面制备120nm的ITO层(即第二透明导电材料层)，实现光生载流子的收集并传输。
步骤二：在所述下电池具有绒面的一侧表面形成复合层2-1；
具体地，使用LPCVD在第一掺杂非晶硅层1-4背离所述第一本征非晶硅层的一侧表面制备的2.5μm的BZO层。然后将BZO层进行化学机械抛光，得到具有整个光滑平面的BZO层，其光滑度为≤50nm，所述BZO层的抛光后的最大厚度为2.4μm。
步骤三：在所述复合层2-1背离所述下电池的一侧表面制备上电池；
步骤3.1：采用磁控溅射在所述复合层2-1背离所述第一掺杂非晶硅层1-4的一侧表面制备20nm的NiOx层，作为空穴传输层。
步骤3.2：选定(Cs0.15FA0.85)Pb(I0.7Br0.3)3组分体系，按照摩尔比例称取合适的材料，溶解到DMF与DMSO的混合溶液中，浓度1.5M。然后使用旋涂工艺，设定转速3000rpm，并将苯甲醚作为反溶剂进行萃取。然后在100℃热台上退火30min，得到钙钛矿吸收层3-2。钙钛矿吸收层3-2厚度为500nm，其带隙一般在1.65eV左右。
步骤3.3：先采用蒸镀法在所述钙钛矿吸收层3-2背离第二载流子传输层3-1的一侧表面制备一层25nm的C60，然后进一步利用ALD在105℃条件下，进行160次循环，制备出16nm的TiO2，实现载流子的纵向输运。
步骤3.4：通过磁控溅射法在所述第一载流子传输层3-3背离所述钙钛矿吸收层3-2的一侧表面制备100nm的IZO(即第一透明导电层3-4)，构成正面透明导电膜及减反射薄膜，达到电子横向输运至正面栅线电极以及减少光学反射损失的目的。
步骤四：通过热蒸发，在所述第一透明导电层3-4以及第二透明导电层1-5的表面制备蒸镀400nm的细栅线与主栅线，收集电流，形成完整的叠层太阳能电池。
所述太阳能电池的性能如表1所示。
实施例2
本实施例的太阳能电池如图2所示，与实施例1的区别仅在于复合层2-1，本实施方式中复合层2-1的制备过程为：使用LPCVD制备的2.0μm的BZO层。然后将BZO层进行化学机械抛光，所述BZO层只有部分区域被抛光为光滑的平面(光滑度≤50nm)，其他未被抛光的部分与下电池的小绒面结构共形，所述光滑的平面位于下电池的金字塔绒面顶部正上方，此时BZO层的抛光面距离BZO层的金字塔底的距离为1.9μm，BZO层的抛光面距离其正下方的BZO层的金字塔尖的距离为100nm，BZO层背离所述第一掺杂非晶硅层1-4一侧表面未抛光的部分形成的倒金字塔结构的深度为100nm。
所述太阳能电池的性能如表1所示。
实施例3
本实施例的太阳能电池与实施例1的区别仅在于，复合层2-1的材料为ITO层。所述太阳能电池的性能如表1所示。
实施例4
本实施例的太阳能电池与实施例2的区别仅在于，复合层2-1中BZO层背离所述第一掺杂非晶硅层1-4一侧表面未抛光的部分形成的倒金字塔结构的深度为50nm。所述太阳能电池的性能如表1所示。
实施例5
本实施例的太阳能电池与实施例2的区别仅在于，复合层2-1中BZO层背离所述第一掺杂非晶硅层1-4一侧表面未抛光的部分形成的倒金字塔结构的深度为1μm。所述太阳能电池的性能如表1所示。
实施例6
本实施例的太阳能电池与实施例1的区别仅在于，所述硅片的绒面金字塔高度为1μm。所述太阳能电池的性能如表1所示。
实施例7-实施例9
本实施例的太阳能电池与实施例1的区别仅在于，复合层2-1光滑表面的光滑度分别为100-200nm、200-400nm、＞600nm，所述太阳能电池的性能如表1所示。
对比例1
本对比例的太阳能电池与实施例1的区别仅在于，所述硅片的绒面金字塔高度为4μm。所述太阳能电池的性能如表1所示。
对比例2
本对比例的太阳能电池与对比例1的区别仅在于，复合层2-1以及上电池均与下电池的绒面共形。所述太阳能电池的性能如表1所示。
表1为各实施例以及对比例的的性能参数
小结：由上表可知：使用BZO作为此种结构的复合层时，其表面平整度越高，钙钛矿吸收层的膜层质量越好，越容易得到高的填充因子。由于ITO在长波段有很强的寄生吸收，导致非常多的电流损失。当下电池具有4μm的金字塔结构时，使用此种结构的复合层时，由于复合层厚度的差异过大，内部复合严重，所以导致很强的电流损失与电压损失，当使用与绒面结构共形的复合层时，由于钙钛矿吸收层厚度的差异过大，所以导致成膜困难，内部有很强的复合，无法提升器件的填充因子。
尽管以上结合附图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 (11)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括下电池和上电池，在所述下电池与所述上电池之间设置有复合层，所述复合层完全覆盖所述下电池的一侧表面；
所述下电池在靠近所述复合层的一侧表面具有绒面结构，所述绒面结构的高度为≤2μm；
所述复合层背离所述下电池的一侧表面，其至少在所述下电池绒面结构顶部正上方的部分位置为光滑平面；
所述复合层的最大厚度<绒面结构的高度，所述复合层背离所述下电池的一侧表面，其在所述下电池绒面结构顶部正上方的位置为光滑的平面，其他部分均与所述下电池的绒面结构共形。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述光滑平面的光滑度为≤500nm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述复合层在靠近所述下电池的一侧表面与所述绒面结构共形。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，在所述复合层背离所述下电池的一侧表面，与所述下电池的绒面结构共形的表面具有凹陷区域，且最大凹陷处与所述复合层的光滑平面的水平高度差不超过1μm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述复合层为掺硼氧化锌层。
6.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述下电池为硅基电池，所述上电池为钙钛矿电池。
7.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述绒面结构选自柱状、锥状、台状、弧形槽或弧形凸起中的一种或两种以上。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述绒面结构选自金字塔结构。
9.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供具有绒面结构的下电池；
在所述下电池具有绒面的一侧表面形成复合层；
在所述复合层背离所述下电池的一侧表面制备上电池；
所述绒面结构的高度为≤2μm；所述复合层背离所述下电池的一侧表面，其至少在所述下电池绒面结构顶部正上方的部分位置为光滑的平面；
所述复合层的最大厚度<绒面结构的高度，所述复合层背离所述下电池的一侧表面，其在所述下电池绒面结构顶部正上方的位置为光滑的平面，其他部分均与所述下电池的绒面结构共形。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述复合层是通过如下步骤形成的：
首先在所述下电池具有绒面的一侧表面形成初始复合层；然后采用化学机械抛光形成具有光滑平面的复合层。
11.根据权利要求9或10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1-8任一项所述的太阳能电池。
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