CN115968211A - 一种叠层太阳电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种叠层太阳电池及其制备方法，涉及新能源领域。叠层太阳电池从上到下包括叠加设置的电子传输层、3D钙钛矿层、2D钙钛矿层、空穴传输层、硅片，3D钙钛矿层与2D钙钛矿层之间形成异质结，且2D钙钛矿层的厚度小于3D钙钛矿层的厚度；3D钙钛矿层中含有3D钙钛矿，且3D钙钛矿的晶格为三维结构；2D钙钛矿层中含有2D钙钛矿，且2D钙钛矿的晶格为二维结构。本申请实施例中的叠层太阳电池具有2D钙钛矿层，能提升叠层太阳电池的稳定性，同时也能保证叠层太阳电池具有良好的光电转化效率。

Description

一种叠层太阳电池及其制备方法
技术领域
本申请涉及新能源领域，具体而言，涉及一种叠层太阳电池及其制备方法。
背景技术
钙钛矿/硅叠层太阳电池(以下简称“叠层太阳电池”)具有较高的功率转换效率(PCE，Power Conversion Efficiency)，其结构中既有存在PN结的硅片电池层又具有钙钛矿层，当太阳光照射时，PN结和钙钛矿层中都能产生激子(即空穴-电子对)，空穴和电子朝相反的方向流动，就能对外产生电流。由于PN结和钙钛矿层都能将光能转化为电能，因此其相比于单结的钙钛矿太阳电池和单结的硅电池，既能够降低热损耗，又能实现光谱分配吸收，理论上叠层太阳电池可获得30％以上的光电转换效率(大于硅电池极限效率29.4％)，被认为是未来低成本高效太阳电池的主流产品。
在叠层太阳电池中，钙钛矿层的主要成分是具有AMX3结构通式的分子材料，该材料的晶格为立方体或八面体的三维结构，一般被称为钙钛矿(或3D钙钛矿)；其中A为有机阳离子(如CH3NH3 +等)，M为过渡金属离子(如Pb2+、Sn2+等)，X为卤素离子。钙钛矿(或3D钙钛矿)容易受水、氧、热侵蚀的影响而导致钙钛矿分解，而且钙钛矿层表面的卤素离子(I，Br，Cl)和金属离子(Pb、Sn等)会因为钙钛矿层的固有缺陷和电池内部电场原因产生离子迁移现象，造成钙钛矿层组分失配等，最终导致电池的长期工作稳定性能差。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种叠层太阳电池及其制备方法，能提升叠层太阳电池的稳定性，同时也能保证叠层太阳电池具有良好的光电转化效率。
第一方面，本申请实施例提供了一种叠层太阳电池，其从上到下包括叠加设置的电子传输层、3D钙钛矿层、2D钙钛矿层、空穴传输层、硅片，3D钙钛矿层与2D钙钛矿层之间形成异质结，且2D钙钛矿层的厚度小于3D钙钛矿层的厚度；3D钙钛矿层中含有3D钙钛矿，且3D钙钛矿的晶格为三维结构；2D钙钛矿层中含有2D钙钛矿，且2D钙钛矿的晶格为二维结构。
在上述技术方案中，申请人发现，当将2D钙钛矿层设置在3D钙钛矿层和空穴传输层之间时，2D钙钛矿层既能起到钝化和隔绝水、氧的效果，又能和3D钙钛矿层形成PN结，保证空穴能定向流动，从而将光能转化为电能；而且硅片也能吸收太阳光，并在太阳光的作用下产生激子，激子定向流动进而产生电流。
在一种可能的实现方式中，2D钙钛矿层的厚度为2～20nm；和/或，3D钙钛矿层的厚度为0.6～1μm；和/或，电子传输层的厚度为10～30nm；和/或，硅片的厚度为150～200μm；和/或，空穴传输层的厚度为10～20nm。
在一种可能的实现方式中，硅片和空穴传输层之间设置有用于复合空穴的复合层。
在上述技术方案中，叠层太阳电池中的复合层能使得一个子电池的多子和另一个子电池极性相反的多子复合，达到两个子电池串联的效果。
在一种可能的实现方式中，电子传输层中含有有机电子传输材料；可选地，有机电子传输材料为C60或PCBM中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，电子传输层远离3D钙钛矿层的表面从下到上依次设置有缓冲层、TCO(Transparent Conductive Oxide，透明导电氧化物)层、减反射层。
在上述技术方案中，缓冲层能纵向传输电子，从而起到保护电子传输层的作用；TCO层能横向收集电子，起到增强电子吸收能力的作用，减反射层能降低叠层太阳电池的反射率，从而提升叠层太阳电池的吸光率。
在一种可能的实现方式中，缓冲层的厚度为10～20nm；和/或，TCO层的厚度为100～120nm；和/或，减反射层的厚度为100～130nm。
第二方面，本申请实施例提供了上述叠层太阳电池的制备方法，其包括以下步骤：在硅片的上方形成空穴传输层，然后使用蒸镀的方式在空穴传输层的上表面形成第一卤化物层，再在第一卤化物层的表面形成2D钙钛矿有机层，2D钙钛矿有机层与第一卤化物层退火反应形成2D钙钛矿层；使用蒸镀的方式在2D钙钛矿层的上表面形成第二卤化物层，再在第二卤化物层的表面形成3D钙钛矿有机层，3D钙钛矿有机层与第二卤化物层退火反应形成3D钙钛矿层；之后在3D钙钛矿层的上表面形成电子传输层。
申请人发现，硅片表面的2D钙钛矿层和3D钙钛矿层并不能采用旋涂、刮涂、喷涂等一步溶液法的方式制备，其原因在于硅片的表面都会存在金字塔型的绒面结构，这种结构使得硅片的表面凹凸不平(硅片表面的高度差一般都不小于2μm)，这种金字塔型的绒面结构能增加硅片的吸光率，但是由于表面存在高度差，很难通过旋涂、刮涂、喷涂等一步溶液法制备契合硅片的2D钙钛矿层；而且即使形成了2D钙钛矿层，在后续通过旋涂、刮涂、喷涂等一步溶液法制备3D钙钛矿层时，也会溶解2D钙钛矿层。
申请人还发现，当制备叠层太阳电池时，先通过蒸镀的方式在硅片的上表面沉积第一卤化物层，然后再在第一卤化物层的表面形成2D钙钛矿有机层，随后通过退火反应，第一卤化物层和2D钙钛矿有机层生成2D钙钛矿层，这种2D钙钛矿层能随着硅片的形貌变化而变化。随后再通过蒸镀的方式在2D钙钛矿层的表面形成第二卤化物层，然后再在第二卤化物层的表面形成3D钙钛矿有机层，之后再进行退火反应，这样就能在不影响2D钙钛矿有机层的情况下生成3D钙钛矿有机层。
在一种可能的实现方式中，2D钙钛矿有机层中含有2-噻吩甲脒氢碘酸盐、2-噻吩甲胺氢碘酸盐、2-噻吩甲胺氢溴酸盐、乙二胺碘中的至少一种；和/或，3D钙钛矿有机层中含有卤化胺；可选地，卤化胺包括碘化胺、碘甲脒、溴化铵中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，在形成空穴传输层之前，还在硅片的上表面形成复合层，之后在复合层的上表面形成空穴传输层。
在一种可能的实现方式中，叠层太阳电池的制备方法还包括以下步骤：再在电子传输层的表面依次生成缓冲层、TCO层、减反射层。
在一种可能的实现方式中，第一卤化物层和/或第二卤化物层的成分主要为卤化铅，且第一卤化物层的厚度小于第二卤化物层的厚度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的叠层太阳电池的结构示意图；
图2为本申请实施例1和对比例1～3中的叠层太阳电池的J-V曲线图；
图3为本申请实施例1和对比例1中的叠层太阳电池的稳定性测试图。
图标：001-叠层太阳电池；100-硅电池层；110-N型硅片；120-复合层；200-空穴传输层；300-2D钙钛矿层；400-3D钙钛矿层；500-电子传输层；600-缓冲层；700-TCO层；800-减反射层；900-电极。
具体实施方式
现有技术中，2D钙钛矿相比于3D钙钛矿(3D钙钛矿也通常被直接称为钙钛矿)，最为重要的区别就是在于阳离子的半径发生变化，导致2D钙钛矿和3D钙钛矿的晶格大小不相同。3D钙钛矿一般用AMX3的结构通式表示，2D钙钛矿一般用L2(AMX3)n-1M4的结构通式表示，其中n为不小于1的整数，L、A为有机阳离子，且L的半径大于A；M为过渡金属离子(如Pb2+、Sn2 +等)，X为卤素离子。
3D钙钛矿中的阳离子半径较小，晶格为三维结构，3D钙钛矿中的阳离子能够与MX6相匹配，晶格通常为立方体或八面体结构；而2D钙钛矿中的阳离子半径较大，晶格为二维层状结构。2D钙钛矿中，半径较大的阳离子不匹配由MX6八面体所构成的三维结构，破坏了立方体或八面体的对称性，原先的无机铅卤素层就会沿(001)或(110)的取向延伸以适应新的阳离子，这种沿着一个方向延伸而形成的晶格就会成为二维结构，即每个晶格中的所有原子或离子都是位于同一平面内的，形成了所谓的层状结构。
由于晶格的不同，其宏观性质也有很大的不同，2D钙钛矿层300相比于3D钙钛矿层400，具有良好的稳定性，而且2D钙钛矿层300也同时具有良好的空穴传输能力。
在制备太阳电池时，一般都是先将各个材料依次叠加附着在基板上，因此都是先制备下层的结构，然后再制备上层的结构，上下层的先后顺序至关重要。若空穴传输层200位于电子传输层500的上方，则该结构被称为正置型电池，若空穴传输层200位于电子传输层500的下方，则该结构被称为倒置型电池。
单结的钙钛矿太阳电池(其层结构中不含有N型硅片110)一般为正置型电池，其中2D钙钛矿层300位于空穴传输层200的下方，3D钙钛矿层400位于2D钙钛矿层300的下方，这样2D钙钛矿层300既有利于空穴的传输，同时也能隔绝水、氧，并起到钝化3D钙钛矿层400的作用，这种单结的钙钛矿太阳电池的稳定性能得到明显的提升。
但是对于叠层太阳电池001而言，其结构为倒置型电池，电子传输层500位于空穴传输层200的上方，具有优异的空穴传输能力的2D钙钛矿层300根本无法位于3D钙钛矿层400的上方，否则电池中产生的空穴和电子就无法传输。
申请人发现，在叠层电池中，若将2D钙钛矿层300设置于3D钙钛矿层400的下方，则就可以正常运输空穴和电子，而且位于3D钙钛矿层400下方的2D钙钛矿层300同样也能隔绝水、氧，并起到钝化3D钙钛矿层400的作用，可以明显的提升叠层太阳电池001的稳定性。
此外，申请人还发现，由于N型硅片110的表面普遍存在金字塔绒面，这导致在制备叠层太阳电池001时，很难在N型硅片110的表面形成2D钙钛矿层300，而且即使形成2D钙钛矿层300，在后续形成3D钙钛矿层400时，也很容易破坏2D钙钛矿层300。
对此，申请人发现了一种解决方式，即通过蒸镀的方式先在N型硅片110的表面生成卤化物层，然后再在卤化物层的表面生成2D有机钙钛矿层，经过退火处理后2D有机钙钛矿层与卤化物层就能很好地生成2D钙钛矿层300；之后再在2D钙钛矿层300的表面再蒸镀一层卤化物层，然后再在卤化物层的表面生成3D有机钙钛矿层，随后同样是退火处理，就能生成3D钙钛矿层400，这种制备方式也不会破坏之前生成的2D钙钛矿层300。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例的叠层太阳电池001及其制备方法进行具体说明。
本申请实施例中的叠层太阳电池001的制备方法包括如下步骤：
S100、形成硅电池层100。
本步骤可以选用将商业级的M2的硅片为原材料，对其进行清洗制绒以在上、下表面形成金字塔绒面，即可形成N型硅片110，N型硅片110作为吸光层能吸收太阳光从而产生电流。
商业级M2硅片的电阻率一般在1～10Ω·cm之间，整个N型硅片110的厚度一般在150～200μm。当然，在其他一些实施例中，也可以使用表面同样也具有金字塔绒面的P型硅片代替N型硅片110，本申请在此不再赘述。本实施例在清洗制绒的时候一般使用碱液、SC1清洗液、SC2清洗液依次处理N型硅片。
另外，本实施例在N型硅片110上、下表面形成金字塔绒面之后，会以ITO(IndiumTin Oxide，氧化铟锡)为原料再在N型硅片110的上表面形成能阻挡空穴的复合层120，以减少N型硅片110表面的激子复合现象，复合层120的厚度一般为10～20nm。当然，在其它一些实施例中，也可以不制备复合层120，仅只有N型硅片110。N型硅片110(以及其表面的复合层120)也被称为硅电池层100。
S200、形成空穴传输层200。
本步骤一般采用真空蒸镀的方式在复合层120的表面形成空穴传输层200，空穴传输层200的厚度一般在10～15μm。空穴传输层200的材质一般为空穴传输材料，在本步骤中，空穴传输材料可以是有机空穴传输材料、无机传输材料中的一种或两种，其中有机空穴传输材料包括2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Sprio-OMeTAD)，2,2',7,7'-四(二-对甲苯基氨基)螺-9,9'-二芴；2,2',7,7'-四(N,N-二对甲苯基)氨基-9,9-螺二芴(Sprio-TTB)，2,2',7,7'-四(二苯基氨基)-9,9'-螺双芴(Sprio-TAD)，N,N,N',N'-四([1,1'-联苯]-4-基)[1,1':4',1”-三联苯]-4,4”-二胺(TATM)等中的至少一种，无机空穴传输材料包括氧化钼，氧化镍，氧化亚铜等中的至少一种。
S300、形成2D钙钛矿层300。
本步骤先是使用蒸镀的方式将卤化物沉积在空穴传输层200的上方形成第一卤化物层，然后以2-噻吩甲脒氢碘酸盐(2-ThFAI)、2-噻吩甲胺氢碘酸盐(2-ThMAI)、2-噻吩甲胺氢溴酸盐(2-ThMABr)、乙二胺碘(EDAI)等中的至少一种为原料，在第一卤化物层的表面形成2D钙钛矿有机层，之后进行退火处理，2D有机钙钛矿层就能与第一卤化物层反应形成2D钙钛矿层300。
在生成2D钙钛矿层300以及后续生成3D钙钛矿层400的过程中，卤化物可以是卤化锡或卤化铅等，作为示例性的，本实施例中的卤化物都是卤化铅。形成的第一卤化物层的厚度一般在2～5nm之间，2D有机钙钛矿层的厚度一般在2～5nm之间，形成的2D钙钛矿层300的厚度一般在2～10nm之间。另外，在形成2D钙钛矿有机层的过程中，既可以采用蒸镀的方式制备，也可以采用、旋涂、刮涂、喷涂等溶液法的方式制备。
S400、形成3D钙钛矿层400。
本步骤先是使用蒸镀的方式将卤化物沉积在2D钙钛矿层300的上方形成第二卤化物层，然后以卤化铵为原料，在第二卤化物层的表面形成3D钙钛矿有机层，其中卤化铵为碘化胺(MAI)、碘甲脒(FAI)、溴化铵(MABr)中的至少一种；之后进行退火处理，3D有机钙钛矿层就能与第二卤化物层反应形成3D钙钛矿层400。
作为示例性的，本实施例中形成的第二卤化物层的厚度一般在300～500nm之间，3D有机钙钛矿层的厚度一般在300～500nm之间，形成的3D钙钛矿层400的厚度一般在1～3μm之间，远大于2D钙钛矿层300的厚度。
另外，在形成3D钙钛矿有机层的过程中，同样也是既可以采用蒸镀的方式制备，也可以采用、旋涂、刮涂、喷涂等溶液法的方式制备，只要保证使用蒸镀的方式形成第二卤化物层即可。
S500、形成电子传输层500。
本步骤一般是以有机电子材料为原料，同样也可以采用蒸镀的方法在3D钙钛矿层400的表面形成电子传输层500，其中有机电子材料包括C60、PCBM等中的至少一种，PCBM可以是PC60BM([6,6]-Phenyl C61 Butyric acid Methyl este，[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯)或PC70BM([6,6]-Phenyl C71Butyric acid Methyl este，[6，6]-苯基-C71-丁酸异甲酯)，电子传输层500的厚度一般在10～30nm之间。
S600、形成缓冲层600。
本步骤一般是以无机电子传输材料为原料，采用ALD(Atom Layer Deposition，原子层沉积)设备在电子传输层500的表面形成缓冲层600，其中无机电子传输材料可以是SnO2，形成的缓冲层600的厚度一般在10～20nm之间，用于实现电子的纵向传输，以起到保护电子传输层500的作用。
S700、形成TCO层700。
本步骤一般是以ITO、IZO(Indium Zinc Oxide，氧化铟锌)、IWO(Indium TungstenOxide，氧化铟钨)等中的任意一种为原料，采用溅射沉积法在缓冲层600的表面沉积形成TCO层700，TCO层700的厚度通常在100～120nm之间，TCO层700能横向收集电子，起到增强电子吸收能力的作用。
S800、形成减反射层800。
本步骤一般是以氮化硅为原料，采用原子层沉积的方式在TCO层700的表面形成厚度为100～130nm的减反射层800，用于减少叠层太阳电池001的反射率，从而提升叠层太阳电池001的吸光率。
S900、形成电极900。
本步骤一般采用真空蒸镀的方式，在减反射层800的表面形成金属材质的电极900，金属的具体种类可以是银或铜等。形成的电极900能用于收集叠层太阳电池001中产生的载流子，并对外进行电流的输出。
使用上述方法可以形成叠层太阳电池001，如图1所示，其层结构从上到下依次为减反射层800、TCO层700、缓冲层600、电子传输层500、3D钙钛矿层400、2D钙钛矿层300、空穴传输层200、复合层120、N型硅片110，其中复合层120和N型硅片110统称为硅电池层100。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施提供了一种叠层太阳电池001，其制备方法包括如下步骤：
(1)将电阻率为5Ω·cm的M2级的硅片进行清洗制绒，以在其上、下表面形成金字塔绒面，从而得到厚度为180μm的N型硅片110，然后以ITO为原料，在N型硅片110的上表面形成厚度为20nm的复合层120。
(2)以Sprio-OMeTAD为原料，使用真空蒸镀的方式在复合层120的表面形成厚度为13μm的空穴传输层200。
(3)以氯化铅为原料，采用蒸镀的方式在空穴传输层200的表面形成厚度为4nm的第一卤化物层，随后以2-ThFAI为原料，采用蒸镀的方式在第一卤化物层的表面形成厚度为4nm的2D有机钙钛矿层，随后于150℃进行退火处理，形成厚度为10nm的2D钙钛矿层300。
(4)以氯化铅为原料，采用蒸镀的方式在2D钙钛矿层300的表面形成厚度为400nm的第二卤化物层，随后以FAI为原料，采用蒸镀的方式在第二卤化物层的表面形成厚度为400nm的3D有机钙钛矿层，随后于150℃进行退火处理，形成厚度为1μm的3D钙钛矿层400。
(5)以C60为原料，采用蒸镀的方法在3D钙钛矿层400的表面形成厚度为15nm的电子传输层500。
(6)以SnO2为原料，采用ALD设备在电子传输层500的表面形成厚度为15nm的缓冲层600。
(7)以ITO为原料，采用溅射沉积法在缓冲层600的表面形成厚度为110nm的TCO层700。
(8)以氮化硅为原料，采用原子层沉积的方式在TCO层700的表面形成厚度为100nm的减反射层800。
(9)以银为原料，采用真空蒸镀的方式在减反射层800的表面形成电极900。
实施例2
本实施提供了一种叠层太阳电池001，其制备方法相比于实施例1，主要具有如下区别：
步骤(3)中，第一卤化物层的厚度为5nm，2D有机钙钛矿层的厚度为5nm，形成的2D钙钛矿层300的厚度为12nm；步骤(4)中，第二卤化物层的厚度为300nm，3D有机钙钛矿层的厚度为300nm，形成的3D钙钛矿层400的厚度为0.8μm。
实施例3
本实施提供了一种叠层太阳电池001，其制备方法相比于实施例1，主要区别为：
步骤(3)中，第一卤化物层的厚度为2nm，2D有机钙钛矿层的厚度为2nm，形成的2D钙钛矿层300的厚度为6nm；步骤(4)中，第二卤化物层的厚度为500nm，3D有机钙钛矿层的厚度为500nm，形成的3D钙钛矿层400的厚度为1.2μm。
实施例4
本实施提供了一种叠层太阳电池001，其制备方法相比于实施例1，主要区别如下：
步骤(3)中，以2-ThMAI为原料，采用蒸镀的方式在第一卤化物层的表面形成厚度为4nm的2D有机钙钛矿层；步骤(4)中，以MAI为原料，采用蒸镀的方式在第二卤化物层的表面形成厚度为400nm的3D有机钙钛矿层。
实施例5
本实施提供了一种叠层太阳电池001，其制备方法相比于实施例1，主要具有以下区别：
步骤(5)中，以PC70BM为原料，采用蒸镀的方法在3D钙钛矿层400的表面形成厚度为15μm的电子传输层500。
对比例1
本对比例提供了一种叠层太阳电池001，其制备方法如下：
(1)将电阻率为5Ω·cm的M2级的硅片进行清洗制绒，以在其上、下表面形成金字塔绒面，从而得到厚度为180μm的N型硅片110，然后再以ITO为原料，在N型硅片110的上表面形成厚度为20nm的复合层120。
(2)以Sprio-OMeTAD为原料，使用真空蒸镀的方式在复合层120的表面形成厚度为13nm的空穴传输层200。
(3)以氯化铅和2-ThFAI的混合物(物质的量比为1：1)为原料，采用旋涂的方式在空穴传输层200的表面形成厚度为10nm的2D钙钛矿层300。
(4)以氯化铅和FAI的混合物(物质的量比为1：1)为原料，采用旋涂的方式在2D钙钛矿层300的表面形成厚度为1μm的3D钙钛矿层400。
(5)以C60为原料，采用蒸镀的方法在3D钙钛矿层400的表面形成厚度为15nm的电子传输层500。
(6)以SnO2为原料，采用ALD设备在电子传输层500的表面形成厚度为15nm的缓冲层600。
(7)以ITO为原料，采用溅射沉积法在缓冲层600的表面形成厚度为110nm的TCO层700。
(8)以氮化硅为原料，采用原子层沉积的方式在TCO层700的表面形成厚度为100nm的减反射层800。
(9)以银为原料，采用真空蒸镀的方式在减反射层800的表面形成电极900。
对比例2
本对比例提供了一种叠层太阳电池，其制备方法相比于实施例1，主要具有如下区别：
不含有步骤(3)，而且形成的3D钙钛矿层400是在空穴传输层200的表面。
对比例3
本对比例提供了一种叠层太阳电池，其制备方法相比于对比例1，主要具有如下区别：
不含有步骤(3)，而且旋涂形成的3D钙钛矿层400是在空穴传输层200的表面。
对比例4
本对比例提供了一种叠层太阳电池，其制备方法相比于实施例1，主要区别如下：
不含有步骤(4)，而且形成的电子传输层500是在2D钙钛矿层300的表面。
应用例
电学性能测试
使用Halm测试机分别对实施例1和对比例1中的叠层太阳电池进行电学性能的测试，测试的参数结果如表1所示：
表1实施例1和对比例1中的叠层太阳电池的电学性能
Figure BDA0004012354490000131
将实施例1和对比例1中反扫和正扫的JSC和VOC拟合成J-V曲线图(如图2所示)。由表1和图2可知，实施例中的叠层太阳电池的光电转化效率要明显高于对比例中的叠层太阳电池。
稳定性能测试
将实施例1和对比例1中的叠层太阳电池保存在恒温恒湿箱中(温度25℃、湿度50％)，每隔十天分别检测各个太阳电池的PCE，并拟合成如图3所示的稳定性测试图。由图可知，实施例1中的叠层太阳电池效率衰减较慢，而且衰减到一定程度会保持稳定，对比例1中的叠层太阳电池效率衰减较快，而且时间越长，衰减速率越大。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种叠层太阳电池，其特征在于，其从上到下包括叠加设置的电子传输层、3D钙钛矿层、2D钙钛矿层、空穴传输层、硅片，所述3D钙钛矿层与所述2D钙钛矿层之间形成异质结，且所述2D钙钛矿层的厚度小于所述3D钙钛矿层的厚度；
所述3D钙钛矿层中含有3D钙钛矿，且所述3D钙钛矿的晶格为三维结构；所述2D钙钛矿层中含有2D钙钛矿，且所述2D钙钛矿的晶格为二维结构。
2.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述2D钙钛矿层的厚度为2～20nm；
和/或，所述3D钙钛矿层的厚度为0.6～1μm；
和/或，所述电子传输层的厚度为10～30nm；
和/或，所述硅片的厚度为150～200μm；
和/或，所述空穴传输层的厚度为10～20nm。
3.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述硅片和所述空穴传输层之间设置有用于复合空穴的复合层。
4.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述电子传输层中含有有机电子传输材料；可选地，所述有机电子传输材料为C60或PCBM中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述电子传输层远离所述3D钙钛矿层的表面从下到上依次设置有缓冲层、TCO层、减反射层。
6.根据权利要求5所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述缓冲层的厚度为10～20nm；和/或，所述TCO层的厚度为100～120nm；和/或，所述减反射层的厚度为100～130nm。
7.如权利要求1～6任一项所述的叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
在硅片的上方形成空穴传输层，然后使用蒸镀的方式在所述空穴传输层的上表面形成第一卤化物层，再在所述第一卤化物层的表面形成2D钙钛矿有机层，所述2D钙钛矿有机层与所述第一卤化物层退火反应形成2D钙钛矿层；
使用蒸镀的方式在所述2D钙钛矿层的上表面形成第二卤化物层，再在所述第二卤化物层的表面形成3D钙钛矿有机层，所述3D钙钛矿有机层与所述第二卤化物层退火反应形成3D钙钛矿层；
在所述3D钙钛矿层的上表面形成电子传输层。
8.根据权利要求7所述的叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，所述2D钙钛矿有机层中含有2-噻吩甲脒氢碘酸盐、2-噻吩甲胺氢碘酸盐、2-噻吩甲胺氢溴酸盐、乙二胺碘中的至少一种；
和/或，所述3D钙钛矿有机层中含有卤化胺；可选地，所述卤化胺包括碘化胺、碘甲脒、溴化铵中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，在形成所述空穴传输层之前，还在所述硅片的上表面形成复合层，之后在所述复合层的上表面形成所述空穴传输层。
10.根据权利要求7所述的叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，其还包括以下步骤：再在所述电子传输层的表面依次生成缓冲层、TCO层、减反射层。
11.根据权利要求7所述的叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，所述第一卤化物层和/或所述第二卤化物层的成分主要为卤化铅，且所述第一卤化物层的厚度小于所述第二卤化物层的厚度。
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