CN116209289A - 叠层太阳能电池及其制备方法和用电装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种叠层太阳能电池及其制备方法和用电装置，属于太阳能电池技术领域。叠层太阳能电池，包括：沿第一方向依次排列的第一子电池，隧穿结构和第二子电池，第一方向为太阳光的入射方向；第一子电池包括沿第一方向依次排列的第一载流子传输层，第一光吸收层和第二载流子传输层；第二子电池包括沿第一方向依次排列的第三载流子传输层，第二光吸收层和第四载流子传输层；隧穿结构包括主体材料层和辅助材料层，主体材料层包括金属掺杂的金属氧化物，辅助材料层包括N型半导体材料或P型半导体材料，辅助材料层位于主体材料层和第三载流子传输层之间，主体材料层位于第二载流子传输层和辅助材料层之间，有利于提高叠层太阳能电池的效率和稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种叠层太阳能电池及其制备方法和用电装置。
背景技术
近年来，全球能源短缺和环境污染问题日益突出，太阳能电池作为理想的可再生能源受到越来越多的重视。太阳能电池，又称为光伏电池，是一种通过光电效应或光化学效应将光能直接转化为电能的装置。叠层太阳能电池作为太阳能电池中的一种电池，因其具有较高的光电转换效率，具有良好的应用前景。
叠层太阳能电池的各膜层的设置对于其稳定性、效率等性能至关重要。因此，如何提高叠层太阳能电池的效率是一项亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种叠层太阳能电池及其制备方法和用电装置，以提高叠层太阳能电池的性能。
第一方面，提供了一种叠层太阳能电池，包括：沿第一方向依次排列的第一子电池，隧穿结构和第二子电池，所述第一方向为太阳光的入射方向；其中，所述第一子电池包括沿所述第一方向依次排列的第一载流子传输层，第一光吸收层和第二载流子传输层；所述第二子电池包括沿所述第一方向依次排列的第三载流子传输层，第二光吸收层和第四载流子传输层；所述隧穿结构包括主体材料层和辅助材料层，所述主体材料层包括金属掺杂的金属氧化物，所述辅助材料层包括N型半导体材料或P型半导体材料，所述辅助材料层位于所述主体材料层和所述第三载流子传输层之间，所述主体材料层位于所述第二载流子传输层和所述辅助材料层之间。
本申请实施例提供了一种叠层太阳能电池，包括沿第一方向依次排列的第一子电池，隧穿结构和第二子电池。隧穿结构位于第一子电池和第二子电池之间，可以将第一子电池和第二子电池电连接，以形成叠层电池。第一子电池包括沿所述第一方向依次排列的第一载流子传输层，第一光吸收层和第二载流子传输层；第二子电池包括沿所述第一方向依次排列的第三载流子传输层，第二光吸收层和第四载流子传输层。第一光吸收层和第二光吸收层可以在太阳光的照射下产生电子-空穴对，第一载流子传输层，第二载流子传输层，第三载流子传输层和第四载流子传输层可以传输电子或空穴。隧穿结构包括主体材料层和辅助材料层，主体材料层包括金属掺杂的金属氧化物，辅助材料层包括N型半导体材料或P型半导体材料。通过主体材料层的设置，可以降低隧穿结构与第一子电池或第二子电池之间的电阻，有利于提高叠层太阳能电池的填充因子；通过辅助材料层的设置，有利于降低隧穿结构与第一子电池或第二子电池之间的载流子的复合。辅助材料层位于主体材料层和第三载流子传输层之间，这样，有利于减少第二载流子传输层和第三载流子传输层之间的载流子的损耗；主体材料层位于第二载流子传输层和辅助材料层之间，有利于降低第二载流子传输层和第三载流子传输层之间的电阻，有利于提升叠层太阳能电池的填充因子。因此，本申请实施例的技术方案有利于提升叠层太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述第一载流子传输层为空穴传输层，所述第二载流子传输层为电子传输层，所述第三载流子传输层为空穴传输层，所述第四载流子传输层为电子传输层，所述辅助材料层包括P型半导体材料。
上述技术方案中，辅助材料层的材料为P型半导体材料，第三载流子传输层为空穴传输层，这样，有利于减少第二载流子传输层和第三载流子传输层之间的载流子损耗，有利于提升叠层太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述P型半导体材料包括化合物（I）和化合物（II）中的至少一种：
其中，A包括
、
、
、
中的至少一种；
R包括-(CH2)n-，n为1~6的自然数；
R1、R2、R3、R4各自独立地包括-H、-CH3、-C2H5、-OCH3、-OC2H5、-X、-NH2、A中的至少一种，X包括卤素元素。通过选用上述材料，叠层太阳能电池具有较高的效率。
在一种可能的实现方式中，所述P型半导体材料包括：4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸、2-(4-(二苯基氨基)苯基)乙酸、4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑- 9-基)丁基]膦酸中的至少一种。通过选用上述材料，叠层太阳能电池具有较高的效率。
在一种可能的实现方式中，所述第一载流子传输层为电子传输层，所述第二载流子传输层为空穴传输层，所述第三载流子传输层为电子传输层，所述第四载流子传输层为空穴传输层，所述辅助材料层包括N型半导体材料。
上述技术方案中，辅助材料层的材料为N型半导体材料，第三载流子传输层为电子传输层，这样，有利于减少第二载流子传输层和第三载流子传输层之间的载流子损耗，有利于提升叠层太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述N型半导体材料包括二氧化锡。选用二氧化锡作为辅助材料层的材料，叠层太阳能电池具有较高的效率。
在一种可能的实现方式中，所述主体材料层的厚度为0.5nm-2nm。
上述技术方案中，在主体材料层的厚度不小于0.5nm的情况下，有利于降低主体材料层的制备难度，便于主体材料层的制备；在主体材料层的厚度不超过2nm的情况下，有利于降低载流子的损耗，便于载流子的传输，从而有利于提高叠层太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述主体材料层的厚度为0.5nm-1.5nm。主体材料层的厚度为0.5nm-1.5nm，有利于在便于制备主体材料层的基础上，进一步提高叠层太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述辅助材料层的厚度小于1nm。
上述技术方案中，通过厚度较小的辅助材料层的设置，有利于提高叠层太阳能电池的效率。
可选地，所述辅助材料层的厚度为0.5nm-0.8nm。
在一种可能的实现方式中，在所述主体材料层中，所述金属氧化物包括：氧化锡、氧化锌、氧化铜中的至少一种，掺杂的所述金属包括：铝、铟、镁中的至少一种。
上述技术方案中，氧化锡、氧化锌、氧化铜等具有较优的导电性，在主体材料层中，设置金属掺杂的金属氧化物有利于进一步提高主体材料层的导电性，进而提高隧穿结构的导电性，降低叠层太阳能电池的内阻，提高叠层太阳能电池的填充因子和效率。铝、铟具有较优的导电性，在金属氧化物中掺杂铝、铟有利于提高主体材料层的导电性；镁的透光性较优，在金属氧化物中掺杂镁有利于提高隧穿结构的透光性。
在一种可能的实现方式中，所述金属掺杂的金属氧化物包括：铟掺杂的氧化铜、镁掺杂的氧化铜、铝掺杂的氧化铜中的至少一种。铟掺杂的氧化铜、镁掺杂的氧化铜、铝掺杂的氧化铜具有较优的稳定性和导电性，有利于提高叠层太阳能电池的稳定性和效率。
在一种可能的实现方式中，所述第一光吸收层为钙钛矿层，所述第二光吸收层为钙钛矿层。第一光吸收层和第二光吸收层均为钙钛矿层，这样，叠层太阳能电池为钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池，该电池具有较高的效率。
在一种可能的实现方式中，所述第一光吸收层的带隙大于所述第二光吸收层的带隙。
上述技术方案中，第一光吸收层的带隙大于第二光吸收层的带隙，有利于提高对太阳光的利用率，提高叠层太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述钙钛矿层中的钙钛矿的化学式为ABX3或A2CDX6，其中，A包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，B包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，C包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，D包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，X包括有机阴离子、无机阴离子或者有机无机混合的阴离子。这样，便于根据实际需要灵活选择钙钛矿的具体种类。
在一种可能的实现方式中，A包括CH3NH3 +、CH(NH2)2 +、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种，B包括Pb2+、Sn2+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Ge2+、Fe2+、Co2+、Ni2+中的至少一种，X包括F-、Cl-、Br-、I-中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，A包括CH3NH3 +、CH(NH2)2 +中的至少一种，B包括Pb2+、Sn2+中的至少一种，X包括Cl-、Br-、I-中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，所述叠层太阳能电池还包括第一电极层和第二电极层，沿所述第一方向，所述第一电极层、所述第一子电池、所述隧穿结构、所述第二子电池和所述第二电极层依次排列，所述第一电极层的材料包括透明的金属氧化物。
上述技术方案中，太阳光可以透过第一电极层，从而便于第一光吸收层和第二光吸收层受到太阳光的照射，进而在叠层太阳能电池中产生光电流。
在一种可能的实现方式中，所述第二电极层的材料包括：金属及其合金、金属氧化物中的至少一种。这样，便于根据实际需要灵活选择地的电极层中的材料的具体种类。
在一种可能的实现方式中，所述第二电极层的材料包括：Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Bi、Pt、Mg、Mo、W中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，所述第一电极层的材料包括：氟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锡、铝掺杂的氧化锌、硼掺杂的氧化锌、铟掺杂的氧化锌中的至少一种。这样，第一电极层可以具有较优的导电性和透光性。
在一种可能的实现方式中，所述空穴传输层的材料包括P型半导体，所述电子传输层的材料包括N型半导体。这样，便于根据实际情况灵活选择合适的空穴传输层的材料和电子传输层的材料。
在一种可能的实现方式中，所述空穴传输层的材料包括：聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚-3已基噻吩、三蝶烯为核的三苯胺、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺、N-(4-苯胺)咔唑-螺双芴、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺)、聚噻吩、氧化镍、氧化钼、碘化亚铜、氧化亚铜及其衍生物、或经过掺杂或钝化的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚-3已基噻吩、三蝶烯为核的三苯胺、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺、N-(4-苯胺)咔唑-螺双芴、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺)、聚噻吩、氧化镍、氧化钼、碘化亚铜、氧化亚铜中的至少一种；可选地，所述电子传输层的材料包括：[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯、[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯、C60、C70、二氧化锡、氧化锌及其衍生物、或经过掺杂或钝化的[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯、[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯、C60、C70、二氧化锡、氧化锌中的至少一种。
第二方面，提供了一种叠层太阳能电池的制备方法，包括：提供第一子电池，隧穿结构和第二子电池；其中，所述第一子电池包括沿第一方向依次排列的第一载流子传输层，第一光吸收层和第二载流子传输层，所述第一方向为太阳光的入射方向；所述第二子电池包括沿所述第一方向依次排列的第三载流子传输层，第二光吸收层和第四载流子传输层；所述隧穿结构包括主体材料层和辅助材料层，所述主体材料层包括金属掺杂的金属氧化物，所述辅助材料层包括N型半导体材料或P型半导体材料，所述辅助材料层位于所述主体材料层和所述第三载流子传输层之间，所述主体材料层位于所述第二载流子传输层和所述辅助材料层之间。由该方法制备的叠层太阳能电池具有较高的效率和稳定性。
在一种可能的实现方式中，所述提供第一子电池，隧穿结构和第二子电池，包括：在所述第一子电池上制备所述金属掺杂的金属氧化物，以制备所述主体材料层；在所述主体材料层的表面制备所述N型半导体材料或P型半导体材料，以制备所述隧穿结构；在所述隧穿结构上制备所述第二子电池。这样，通过上述方法，可以得到具有隧穿结构的叠层太阳能电池。
在一种可能的实现方式中，所述在所述主体材料层的表面制备所述N型半导体材料或P型半导体材料，以制备所述隧穿结构，包括：在所述主体材料层的表面旋涂P型半导体材料的溶液，所述溶液中的P型半导体材料的浓度为0.005mg/ml-0.05mg/ml。这样，可以得到隧穿结构中的辅助材料层。
在一种可能的实现方式中，所述溶液中的P型半导体材料的浓度为0.01mg/ml-0.03mg/ml。
第三方面，提供了一种用电装置，包括第一方面及其中任一种可能的实现方式中的钙钛矿电池。
本申请实施例提供了一种叠层太阳能电池，包括沿第一方向依次排列的第一子电池，隧穿结构和第二子电池，第一方向为太阳光的入射方向。隧穿结构位于第一子电池和第二子电池之间，可以将第一子电池和第二子电池电连接，以形成叠层电池。第一子电池包括沿所述第一方向依次排列的第一载流子传输层，第一光吸收层和第二载流子传输层；第二子电池包括沿所述第一方向依次排列的第三载流子传输层，第二光吸收层和第四载流子传输层。第一光吸收层和第二光吸收层可以在太阳光的照射下产生电子-空穴对，第一载流子传输层，第二载流子传输层，第三载流子传输层和第四载流子传输层可以传输电子或空穴。隧穿结构包括主体材料层和辅助材料层，主体材料层包括金属掺杂的金属氧化物，辅助材料层包括N型半导体材料或P型半导体材料。通过主体材料层的设置，可以降低隧穿结构与第一子电池或第二子电池之间的电阻，有利于提高叠层太阳能电池的填充因子；通过辅助材料层的设置，有利于降低隧穿结构与第一子电池或第二子电池之间的载流子的复合。辅助材料层位于主体材料层和第三载流子传输层之间，这样，有利于减少第二载流子传输层和第三载流子传输层之间的载流子的损耗；主体材料层位于第二载流子传输层和辅助材料层之间，有利于降低第二载流子传输层和第三载流子传输层之间的电阻，有利于提升叠层太阳能电池的填充因子。因此，本申请实施例的技术方案有利于提升叠层太阳能电池的效率。
附图说明
图1为本申请一实施例的叠层太阳能电池的示意图；
图2为本申请一实施例的制备叠层太阳能电池的方法的示意图；
图3为本申请一实施例的用电装置的示意图。
附图标记：
2：叠层太阳能电池；21：第一子电池；22：第二子电池；23：隧穿结构；231：主体材料层；232：辅助材料层；211：第一载流子传输层；212：第一光吸收层；213：第二载流子传输层；221：第三载流子传输层；222：第二光吸收层；223：第四载流子传输层；24：第一电极层；25：第二电极层。
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的叠层太阳能电池及其制备方法和用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真（或存在）并且B为假（或不存在）；A为假（或不存在）而B为真（或存在）；或A和B都为真（或存在）。
叠层太阳能电池作为太阳能电池中的一种电池，因其具有较高的光电转换效率，具有良好的应用前景。叠层太阳能电池的各膜层的设置对于其效率、稳定性等性能至关重要。叠层太阳能电池一般包括透明导电基底、第一子电池、隧穿结构、第二子电池和金属电极层。隧穿结构用于连接第一子电池和第二子电池，隧穿结构的材料一般为金属材料，然而金属材料制备的隧穿结构容易导致叠层太阳能电池的稳定性下降。
为了提高叠层太阳能电池的稳定性，在一些处理方式中，将金属材料更换为金属氧化物材料。然而金属氧化物材料相比于金属材料，其导电性较差，不利于提高叠层太阳能电池的效率。
有鉴于此，本申请提供了一种叠层太阳能电池，包括第一子电池、隧穿结构和第二子电池。隧穿结构的材料包括主体材料层和辅助材料层，主体材料层包括金属掺杂的金属氧化物，辅助材料层包括N型半导体材料或P型半导体材料，从而有利于提高叠层太阳能电池的效率。
[叠层太阳能电池]
图1为本申请一实施例的叠层太阳能电池的示意图。如图1所示，叠层太阳能电池2包括沿第一方向依次排列的第一子电池21，隧穿结构23和第二子电池22，第一方向为太阳光的入射方向。
第一方向也可以为叠层太阳能电池2的厚度方向。例如，第一方向为图1中的z方向。
第一子电池21包括沿第一方向依次排列的第一载流子传输层211，第一光吸收层212和第二载流子传输层213；第二子电池22包括沿第一方向依次排列的第三载流子传输层221，第二光吸收层222和第四载流子传输层223。
第一光吸收层212和第二光吸收层222可以在太阳光的照射下产生电子-空穴对。其中，电子和空穴均可以称为载流子。
第一载流子传输层211，第二载流子传输层213，第三载流子传输层221和第四载流子传输层223可以传输载流子。具体地，根据第一载流子传输层211，第二载流子传输层213，第三载流子传输层221和第四载流子传输层223的材料，上述各膜层可以传输电子或空穴。
隧穿结构23位于第一子电池21和第二子电池22之间，可以连接第一子电池21和第二子电池22，从而便于形成叠层太阳能电池2。
隧穿结构23包括主体材料层231和辅助材料层232，主体材料层231包括金属掺杂的金属氧化物，辅助材料层232包括N型半导体材料或P型半导体材料。
金属掺杂的金属氧化物，可以指，掺杂有一定含量的金属的金属氧化物。其中，掺杂的金属与金属氧化物中的金属可以不同。例如，金属掺杂的氧化物为铟掺杂的氧化锡、铝掺杂的氧化铜等。
主体材料层231中包括金属掺杂的金属氧化物，相比于材料为金属的隧穿结构而言，包括金属掺杂的金属氧化物的隧穿结构23性能更好，在应用于叠层太阳能电池2时，叠层太阳能电池2具有更高的稳定性。相比于材料为金属氧化物的隧穿结构而言，金属掺杂的金属氧化物的导电性更好，因此本申请实施例的隧穿结构23的导电性更好，在应用于叠层太阳能电池2时，叠层太阳能电池2具有更高的电流密度和填充因子，因而叠层太阳能电池2具有较高的效率。
辅助材料层232包括N型半导体材料或P型半导体材料。N型半导体材料可以传输空穴，P型半导体材料可以传输电子。具体地，可以根据辅助材料层232与叠层太阳能电池2中的电子传输层接触还是跟空穴传输层接触来设置。例如，在辅助材料层232与空穴传输层接触的情况下，辅助材料层232包括N型半导体材料；在辅助材料层232与电子传输层接触的情况下，辅助材料层232包括P型半导体材料。通过设置辅助材料层232，有利于电子或空穴的传输，有利于减少第一子电池21和第二子电池22之间的电子或空穴的损耗，有利于提高叠层太阳能电池2的效率。
太阳能电池的效率可以指太阳能电池的转换效率，指电池受光照时的最大输出功率与照射到电池上的入射光的功率的比值。
太阳能电池的填充因子可以用于衡量太阳能电池的光电转换效率。一般而言，填充因子越大，光电转换效率越大。填充因子与电流密度相关，电流密度可以指单位面积的电流，电流面积越大，越有利于提高填充因子。
辅助材料层232位于主体材料层231和第三载流子传输层221之间，主体材料层231位于第二载流子传输层213和辅助材料层232之间。
辅助材料层232和第三载流子传输层221的材料均为N型半导体材料，或者，辅助材料层232和第三载流子传输层221的材料均为P型半导体材料。
可选地，辅助材料层232的具体位置与第一子电池21和第二子电池22的制备顺序有关。例如，在制备叠层太阳能电池2的过程中，首先在导电的玻璃基底上制备第一子电池21，之后先在第一子电池21的表面制备主体材料层231，之后在主体材料层231的表面制备辅助材料层232，然后在辅助材料层232的表面制备第二子电池22。
辅助材料层232位于主体材料层231和第三载流子传输层221之间，这样，有利于减少第二载流子传输层213和第三载流子传输层221之间的载流子的损耗；主体材料层231位于第二载流子传输层213和辅助材料层232之间，有利于降低第二载流子传输层213和第三载流子传输层221之间的电阻，有利于提升叠层太阳能电池2的填充因子。因此，该实施例的技术方案有利于提升叠层太阳能电池2的效率。
本申请实施例提供了一种叠层太阳能电池2，包括沿第一方向依次排列的第一子电池21，隧穿结构23和第二子电池22。隧穿结构23位于第一子电池21和第二子电池22之间，可以将第一子电池21和第二子电池22连接，以便于形成叠层太阳能电池2。隧穿结构23包括主体材料层231和辅助材料层232，主体材料层231包括金属掺杂的金属氧化物，辅助材料层232包括N型半导体材料或P型半导体材料。通过主体材料层231的设置，有利于提高叠层太阳能电池2的填充因子和稳定性；通过辅助材料层232的设置，有利于电子或空穴的传输，有利于降低第一子电池21和第二子电池22之间的电子或空穴的损耗。因此，本申请实施例的技术方案有利于提升叠层太阳能电池2的效率和稳定性。
在一些实施例中，第一载流子传输层211为空穴传输层，第二载流子传输层213为电子传输层，第三载流子传输层221为空穴传输层，第四载流子传输层223为电子传输层，辅助材料层232包括P型半导体材料。
在该实施例中，辅助材料层232的材料为P型半导体材料，第三载流子传输层221为空穴传输层，这样，有利于减少第二载流子传输层213和第三载流子传输层221之间的载流子损耗，有利于提升叠层太阳能电池2的效率。
在一些实施例中，P型半导体材料包括化合物（I）和化合物（II）中的至少一种：
其中，A包括
、
、
、
中的至少一种；
R包括-(CH2)n-，n为1~6的自然数；
R1、R2、R3、R4各自独立地包括-H、-CH3、-C2H5、-OCH3、-OC2H5、-X、-NH2、A中的至少一种，X包括卤素元素。
n为1~6的自然数，例如n为1、2、3、4、5、6。R可以包括-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-。
卤素元素可以包括氟、氯、溴、碘。-X可以包括-F、-Cl、-Br、-I中的至少一个，氨基为-NH2，甲氧基为CH3O-，乙氧基为C2H5O-，甲基为-CH3，乙基可以为-C2H5。
可选地，P型半导体包括4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸、2-(4-(二苯基氨基)苯基)乙酸、4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑- 9-基)丁基]膦酸中的至少一种。
4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸也可称为Me-4PACz，4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑- 9-基)丁基]膦酸也可称为MeO-4PACz。
4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸的结构式为：
。在2-(4-(二苯基氨基)苯基)乙酸中，其结构式满足化合物（II）的通式，其中，R为-CH2，A为-COOH，R3和R4均为-H。
通过选用化合物（I）或化合物（II）作为辅助材料层232的材料，叠层太阳能电池2具有较高的效率。
可选地，P型半导体材料包括分子自组装材料。其中，分子自组装可以指基本结构单元（分子或分子中的某一片段）自发形成的具有有序结构的材料。例如，4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸为通过分子自组装形成的材料。
在一些实施例中，第一载流子传输层211为电子传输层，第二载流子传输层213为空穴传输层，第三载流子传输层221为电子传输层，第四载流子传输层223为空穴传输层，辅助材料层232包括N型半导体材料。
在该实施例中，辅助材料层232的材料为N型半导体材料，第三载流子传输层221为电子传输层，这样，有利于减少第二载流子传输层213和第三载流子传输层221之间的载流子损耗，有利于提升叠层太阳能电池2的效率。
在一些实施例中，主体材料层231的厚度d1为0.5nm-2nm。例如，d1为0.5nm，0.8nm，0.9nm，1nm，1.2nm，1.5nm，2nm或其他处于上述范围的任意数值。
在主体材料层231的厚度不小于0.5nm的情况下，有利于降低主体材料层231的制备难度，便于主体材料层231的制备；在主体材料层231的厚度不超过2nm的情况下，有利于降低载流子的损耗，便于载流子的传输，从而有利于提高叠层太阳能电池2的效率。
可选地，主体材料层231的厚度d1为0.5nm-1.5nm。这样，有利于在便于制备主体材料层231的基础上，进一步提高叠层太阳能电池2的效率。
在一些实施例中，辅助材料层232的厚度d2小于1nm。例如为0.1nm，0.9nm。这样，通过厚度较小的辅助材料层232的设置，就可以使叠层太阳能电池2具有较高的效率。
可选地，辅助材料层232的厚度为0.5nm~0.8nm，例如为0.5nm，0.6nm，0.8nm。这样，叠层太阳能电池2具有较高的效率。
在一些实施例中，在主体材料层231中，金属氧化物包括：氧化锡、氧化锌、氧化铜中的至少一种，掺杂的金属包括：铝、铟、镁中的至少一种。
在金属氧化物中，氧化锡、氧化锌、氧化铜具有较优的导电性；在金属中，铝、铟、镁具有较优的导电性。因此，在主体材料层231中，设置金属掺杂的金属氧化物有利于进一步提高主体材料层231的导电性，进而提高隧穿结构23的导电性，降低叠层太阳能电池2的内阻，提高叠层太阳能电池2的填充因子和效率。
铝、铟具有较优的导电性，在金属氧化物中掺杂铝、铟有利于提高主体材料层231的导电性；镁的透光性较优，在金属氧化物中掺杂镁有利于提高隧穿结构23的透光性，有利于制备透明的叠层太阳能电池2。
可选地，金属氧化物包括氧化铜。氧化铜较易制备与获得，有利于降低生产成本。
可选地，金属掺杂的金属氧化物包括：铟掺杂的氧化铜、镁掺杂的氧化铜、铝掺杂的氧化铜中的至少一种。
铟掺杂的氧化铜、镁掺杂的氧化铜、铝掺杂的氧化铜具有较优的稳定性和导电性，有利于提高叠层太阳能电池2的稳定性和效率。
在一些实施例中，第一光吸收层212为钙钛矿层，第二光吸收层222为钙钛矿层。第一光吸收层和第二光吸收层均为钙钛矿层，这样，叠层太阳能电池2为钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池2，该电池具有较高的效率。
可选地，第一光吸收层212为钙钛矿层，第二光吸收层222为铜铟镓硒层。在本申请实施例中，可以根据实际需要设置光吸收层的材料，本申请包括但不限于此。
在一些实施例中，第一光吸收层212的带隙大于第二光吸收层222的带隙。
具体地，太阳光首先经过第一子电池21，之后经过第二子电池22。也就是说，第一子电池21中的第一光吸收层212吸收部分太阳光，第二子电池22中的第二光吸收层22吸收另一部分太阳光，从而有利于提高太阳光的利用效率。
在该实施例中，第一光吸收层212的带隙大于第二光吸收层222的带隙，有利于提高对太阳光的利用率，提高叠层太阳能电池2的效率。
在一些实施例中，钙钛矿层中的钙钛矿的化学式为ABX3或A2CDX6，其中，A包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，B包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，C包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，D包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，X包括有机阴离子、无机阴离子或者有机无机混合的阴离子。
A包括有机阳离子，例如，A可以为CH3NH3 +。A包括无机阳离子，例如，A可以为K+、Rb+。A包括有机无机混合的阳离子，例如，A为有机阳离子和无机阳离子通过组装后形成的阳离子。类似地，B、C、D、X中的离子的分类可参见A的描述。
在上述实施例中，可以根据实际需要，选择具有相应的离子的钙钛矿材料制备钙钛矿层。
可选地，A包括CH3NH3 +、CH(NH2)2 +、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种，B包括Pb2+、Sn2 +、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Ge2+、Fe2+、Co2+、Ni2+中的至少一种，X包括F-、Cl-、Br-、I-中的至少一种；可选地，A包括CH3NH3 +、CH(NH2)2 +中的至少一种，B包括Pb2+、Sn2+中的至少一种，X包括Cl-、Br-、I-中的至少一种。这样，便于根据实际需要灵活选择钙钛矿的具体种类。
在一些实施例中，钙钛矿可以为Cs0.35FA0.65PbI1.8Br1.2，Cs0.09FA0.77MA0.14Pb(I0.86Br0.14)3，其中，FA为甲脒离子，MA为甲胺离子。
在一些实施例中，叠层太阳能电池2还包括第一电极层24和第二电极层25，沿第一方向，第一电极层24、第一子电池21、隧穿结构23、第二子电池22和第二电极层25依次排列，第一电极层24的材料包括透明的金属氧化物。
在该实施例中，太阳光可以透过第一电极层24，从而便于第一光吸收层212和第二光吸收层222受到太阳光的照射，进而在叠层太阳能电池2中产生光电流。
在一些实施例中，第二电极层25的材料包括：金属及其合金、金属氧化物中的至少一种。这样，便于根据实际需要灵活选择地的电极层中的材料的具体种类。
可选地，第二电极层25的材料包括：Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Bi、Pt、Mg、Mo、W中的至少一种。这样，上述金属都适用于制备第一电极层24，便于根据实际需要灵活选择金属的种类。
在一些实施例中，第一电极层24中的材料包括金属及其合金，例如银铜合金、钼钨合金等。
在一些实施例中，第一电极层24的材料包括：氟掺杂的氧化锡（FTO）、铟掺杂的氧化锡（ITO）、铝掺杂的氧化锌（AZO）、硼掺杂的氧化锌（BZO）、铟掺杂的氧化锌（IZO）中的至少一种。这样，第一电极层24可以具有较优的导电性和透光性。
可选地，第一电极层24和第二电极层25的材料均为金属氧化物。例如，均为FTO。
在一些实施例中，空穴传输层的材料包括P型半导体，电子传输层的材料包括N型半导体。
可选地，空穴传输层的材料包括：聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚-3已基噻吩、三蝶烯为核的三苯胺、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺、N-(4-苯胺)咔唑-螺双芴、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺)、聚噻吩、氧化镍、氧化钼、碘化亚铜、氧化亚铜及其衍生物、或经过掺杂或钝化的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚-3已基噻吩、三蝶烯为核的三苯胺、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺、N-(4-苯胺)咔唑-螺双芴、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺)、聚噻吩、氧化镍、氧化钼、碘化亚铜、氧化亚铜中的至少一种。氧化镍的分子式为NiOx，其中镍的价态可能根据实际情况而有所不同。其中，钝化可以指借助一些小分子或者化合物对空穴传输层进行了一些修饰。例如，空穴传输层的材料包括氧化镍，在制备氧化镍后，在氧化镍的表面制备一层小分子以提高空穴传输层的性能。
可选地，电子传输层的材料包括：[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯、[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯、C60、C70、二氧化锡、氧化锌及其衍生物、或经过掺杂或钝化的[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯、[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯、C60、C70、二氧化锡、氧化锌中的至少一种。这样，便于根据实际情况灵活选择合适的空穴传输层的材料和电子传输层的材料。其中，钝化可以指借助一些小分子或化合物对电子传输层进行了一些修饰。例如，电子传输层的材料包括二氧化锡，在制备二氧化锡后，在二氧化锡的表面制备一层小分子以提高电子传输层的性能。
在一些实施例中，叠层太阳能电池2还包沿第二方向排列的多个电池单元。第二方向垂直于第一方向，例如结合图1所示，第二方向为x方向。
叠层太阳能电池2包括第一刻槽、第二刻槽和连接结构。第一刻槽和第二刻槽分别用于隔离相邻电池单元的第一电极层24和第二电极层25，连接结构用于电连接相邻的电池单元中的一个电池单元的第一电极层24和另一个电池单元的第二电极层25。
[钙钛矿电池的制备方法]
图2为本申请一实施例的钙钛矿电池的制备方法。如图2所示，方法100包括：提供第一子电池21，隧穿结构23和第二子电池22；其中，第一子电池21包括沿第一方向依次排列的第一载流子传输层211，第一光吸收层212和第二载流子传输层213，第一方向为太阳光的入射方向；第二子电池22包括沿第一方向依次排列的第三载流子传输层221，第二光吸收层222和第四载流子传输层223；隧穿结构23包括主体材料层231和辅助材料层232，主体材料层231包括金属掺杂的金属氧化物，辅助材料层232包括N型半导体材料或P型半导体材料；辅助材料层232位于主体材料层231和第三载流子传输层221之间，主体材料层231位于第二载流子传输层213和辅助材料层232之间。由该方法制备的叠层太阳能电池2具有较高的效率和稳定性。
在一些实施例中，方法100包括：在第一子电池21上制备金属掺杂的金属氧化物，以制备主体材料层231；在主体材料层231的表面制备N型半导体材料或P型半导体材料，以制备隧穿结构23；在隧穿结构23上制备第二子电池22。这样，通过上述方法，可以得到具有隧穿结构的叠层太阳能电池2。
在一些实施例中，在主体材料层231的表面制备N型半导体材料或P型半导体材料，以制备隧穿结构23，包括：在主体材料层231的表面旋涂P型半导体材料的溶液，溶液中的P型半导体材料的浓度为0.005mg/ml-0.05mg/ml；可选地，为0.01mg/ml-0.03mg/ml。这样，可以得到隧穿结构中的辅助材料层232。
溶液中的P型半导体材料的浓度可为0.005mg/ml，0.01mg/ml，0.02mg/ml，0.03mg/ml，0.05mg/ml或上述范围内的任意数值。
[用电装置]
本申请实施例提供了一种用电装置，包括上述任一实施例中的钙钛矿电池。
图3为本申请一实施例的用电装置的示意图。如图3所示，用电装置可以为车辆。
在一些实施例中，用电装置还可以为照明设备、储能设备等，本申请实施例包括但不限于此。
实施例
以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
实施例1对应图1所示的结构，在实施例1中，第一电极层24设置在玻璃基底上，第一电极层24的材料为氧化铟锡（ITO），第二电极层25的材料为铜，第二电极层25的厚度为80nm。
在第一子电池21中，第一载流子传输层211为空穴传输层，第二载流子传输层213为电子传输层，第一光吸收层212为钙钛矿层，第一光吸收层212的材料包括FA0.7MA0.3Pb0.5Sn0.5I3，FA为甲脒离子，MA为甲胺离子。
在第二子电池22中，第三载流子传输层221为空穴传输层，第四载流子传输层223为电子传输层，第二光吸收层222为钙钛矿层，第二光吸收层222的材料包括FA0.8Cs0.2Pb(I0.6Br0.4)3。
隧穿结构23位于第二载流子传输层213和第三载流子传输层221之间，主体材料层231位于第二载流子传输层213和辅助材料层232之间。主体材料层231的材料为铟掺杂的氧化铜，主体材料层231的厚度d1为1nm；辅助材料层232的材料为4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸，辅助材料层232的厚度d2为0.5nm。
实施例2-4
实施例2-4与实施例1的区别在于：辅助材料层232的材料不同。
在实施例2-4中，辅助材料层232的材料分别为：2-(4-(二苯基氨基) 苯基) 乙酸，4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑- 9-基)丁基]膦酸，聚(3-己基噻吩-2,5-二基)。
其中，聚(3-己基噻吩-2,5-二基)的结构式满足：
。
实施例5-7
实施例5-7与实施例1的区别在于：主体材料层231的材料不同。
在实施例5-7中，主体材料层231的材料分别为：铝掺杂的氧化铜、镁掺杂的氧化铜、铟掺杂的氧化锡。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在于：第一光吸收层212为硅，第二光吸收层222为钙钛矿层。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在于：第一载流子传输层211为电子传输层，第二载流子传输层213为空穴传输层，第三载流子传输层221为电子传输层，第四载流子传输层223为空穴传输层。辅助材料层232的材料为通过原子层沉积（ALD）技术制备的二氧化锡。
实施例10-13
实施例10-13与实施例1的区别在于：主体材料层231的厚度不同。
在实施例10-13中，主体材料层231厚度依次为0.5nm，0.8nm，1nm，1.5nm，2nm。
实施例14-15
实施例14-15与实施例1的区别在于：辅助材料层232的厚度不同。
在实施例1-15中，第一光吸收层的厚度为350nm，第二光吸收层的厚度为800nm，第一载流子传输层厚度20nm，第二载流子传输层厚度50nm，第三载流子传输层厚度20nm，第四载流子传输层厚度50nm。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于：对比例1中的隧穿结构不包括辅助材料层，并且隧穿结构的材料为氧化铜。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于：对比例2中的隧穿结构不包括辅助材料层，并且隧穿结构的材料为铜。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于：对比例3中，隧穿结构不包括辅助材料层，隧穿结构的材料为铟掺杂的氧化铜。
实施例1中的叠层太阳能电池的制备方法：
（1）取20片规格为2.0*2.0cm的ITO导电玻璃，两端通过激光刻蚀各去掉0.35cm的ITO，裸露出玻璃基底；用水、丙酮、异丙醇依次超声清洗刻蚀后的ITO导电玻璃数次；ITO导电玻璃在氮气枪下吹干溶剂，放入紫外臭氧机中进一步清洗。
（2）在紫外臭氧处理后的ITO导电玻璃上以5000rpm/s的速率旋涂2mg/mL的聚[双(4- 苯基) (2,4,6- 三甲基苯基) 胺]（PTAA）作为空穴传输层后，在100℃热台上退火处理10分钟。
（3）在空穴传输层上以1000-5000rpm/s旋涂钙钛矿前驱液，100℃下退火30 min，冷却至室温，以制备钙钛矿层。钙钛矿层的带隙为1.3eV。
（4）在钙钛矿层上以1000-1500rpm/s旋涂[6,6]-苯基 C61丁酸甲酯（PCBM），100℃下退火10 min，以制备电子传输层。紧接着以5000rpm/s旋涂其钝化层浴铜灵（BCP）。
（5）将步骤（4）获得的产品放入磁控溅射设备中沉积铟掺杂的氧化铜，以制备隧穿结构中的主体材料层；之后以5000rpm/s的速率旋涂0.03mg/mL的磷酸咔唑小分子，退火备用，以得到隧穿结构的辅助材料层，从而得到隧穿结构。
（6）在隧穿结构上以5000rpm/s的速率旋涂2mg/mL的聚[双(4- 苯基) (2,4,6- 三甲基苯基) 胺]（PTAA）空穴传输层后，在100℃热台上退火处理10分钟。
（7）在空穴传输层上以1000-5000rpm/s的速率旋涂钙钛矿前驱液，100℃下退火30min，冷却至室温，其中钙钛矿带隙为1.7 eV。
（8）在钙钛矿层上以1000-1500rpm/s旋涂电子传输层[6,6]-苯基 C61丁酸甲酯（PCBM），100℃下退火10 min，紧接着以5000rpm/s旋涂其钝化层浴铜灵（BCP）。
（9）将步骤（8）获得的产品放入蒸镀机，以1A/s的速率蒸镀铜电极至80nm，完成叠层太阳能电池的制备。
其他实施例以及对比例与实施例1的制备方法大致相同，类似的地方可以参见实施例1的制备方法的描述，在此不再赘述。
表1 实施例和对比例的具体数据
表2 实施例和对比例的测试结果
| Jsc（mA·cm-2） | Voc（V） | FF（%） | PCE （%） | |
| 实施例1 | 16.07 | 1.903 | 78.12 | 23.89 |
| 实施例2 | 15.84 | 1.883 | 79.12 | 23.59 |
| 实施例3 | 15.79 | 1.901 | 77.83 | 23.36 |
| 实施例4 | 15.57 | 1.722 | 75.1 | 20.13 |
| 实施例5 | 15.89 | 1.831 | 76.91 | 22.37 |
| 实施例6 | 15.93 | 1.862 | 77 | 22.83 |
| 实施例7 | 16 | 1.803 | 78.11 | 22.53 |
| 实施例8 | 15.88 | 1.762 | 79.82 | 22.33 |
| 实施例9 | 15.32 | 1.783 | 78.12 | 21.33 |
| 实施例10 | 16.01 | 1.891 | 78.22 | 23.68 |
| 实施例11 | 16.03 | 1.899 | 78.2 | 23.80 |
| 实施例12 | 15.72 | 1.9 | 77.13 | 23.03 |
| 实施例13 | 15.02 | 1.899 | 74.32 | 21.19 |
| 实施例14 | 16.03 | 1.883 | 78.02 | 23.54 |
| 实施例15 | 16 | 1.853 | 77.93 | 23.10 |
| 对比例1 | 12.1 | 1.503 | 73.12 | 13.29 |
| 对比例2 | 11.2 | 1.104 | 60.32 | 7.45 |
| 对比例3 | 14.87 | 1.692 | 74.17 | 18.66 |
[叠层太阳能电池的效率测试]
在标准模拟太阳光（AM 1.5G，100 mW/cm2）照射下，对电池性能进行测试，获取I-V曲线。根据I-V曲线以及测试设备反馈的数据可以得到短路电流Jsc（单位mA/cm2）、开路电压Voc（单位V）、最大光输出电流Jmpp（单位mA）和最大光输出电压Vmpp（单位V）。通过公式FF=Jsc×Voc/（Jmpp×Vmpp）计算出电池的填充因子FF，单位%。通过公式PCE=Jsc×Voc×FF/Pin计算出电池的光电转换效率PCE，单位%；Pin表示入射光的输入功率，单位mW。
[主体材料层的测试]
主体材料层为通过蒸镀设备制备的，主体材料层的厚度可以通过蒸镀设备上显示的数值确定。此外，还可以借助椭偏仪对主体材料层的厚度进行测试，通过X射线光电子能谱（XPS）确定主体材料层中的材料。
[辅助材料层的测试]
辅助材料层的厚度较小，可以通过X射线光电子能谱（XPS）确定辅助材料层中相应的材料的存在，即可确定存在辅助材料层，同时可借助椭偏仪进行厚度测定。
结合实施例1-15以及对比例1-3，通过主体材料层和辅助材料层的设置，叠层太阳能电池具有较高的填充因子和效率。结合实施例1-4以及对比例3所示，通过设置辅助材料层，以及辅助材料层设置为P型半导体材料，有利于提高叠层太阳能电池的效率。结合实施例1-3以及实施例4所示，选用具有特定结构的化合物作为辅助材料层的材料，有利于进一步提高叠层太阳能电池的效率。结合实施例1以及实施例5-7所示，主体材料层的材料选用特定的金属掺杂的金属氧化物，可以具有较高的效率。结合实施例8所示，叠层太阳能电池的光吸收层可以为除了钙钛矿吸收层之外的光吸收层，即本申请实施例的设置可以应用于多种不同光吸收层材料的叠层太阳能电池。结合实施例9所示，叠层太阳能电池可以为正置结构的叠层太阳能电池，在这种情况下，辅助材料层的材料可以为原子沉积制备的二氧化锡；并且结合实施例1所示，实施例1为倒置结构的叠层太阳能电池，倒置结构的叠层太阳能电池具有更高的效率。结合实施例10-13所示，叠层太阳能电池中的主体材料层的厚度为0.5nm~1.5nm时，具有更高的效率。结合实施例14-15所示，辅助材料层的厚度小于1nm时，具有较高的效率；进一步地，辅助材料层的厚度为0.5nm~0.8nm的情况下，具有更高的效率。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。
Claims (28)
1.一种叠层太阳能电池，其特征在于，包括：
沿第一方向依次排列的第一子电池，隧穿结构和第二子电池，所述第一方向为太阳光的入射方向；
其中，
所述第一子电池包括沿所述第一方向依次排列的第一载流子传输层，第一光吸收层和第二载流子传输层；
所述第二子电池包括沿所述第一方向依次排列的第三载流子传输层，第二光吸收层和第四载流子传输层；
所述隧穿结构包括主体材料层和辅助材料层，所述主体材料层包括金属掺杂的金属氧化物，所述辅助材料层包括N型半导体材料或P型半导体材料，所述辅助材料层位于所述主体材料层和所述第三载流子传输层之间，所述主体材料层位于所述第二载流子传输层和所述辅助材料层之间。
2.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一载流子传输层为空穴传输层，所述第二载流子传输层为电子传输层，所述第三载流子传输层为空穴传输层，所述第四载流子传输层为电子传输层，所述辅助材料层包括P型半导体材料。
3.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述P型半导体材料包括化合物（I）和化合物（II）中的至少一种：
其中，A包括
、
、
、
中的至少一种；
R包括-(CH2)n-，n为1~6的自然数；
R1、R2、R3、R4各自独立地包括-H、-CH3、-C2H5、-OCH3、-OC2H5、-X、-NH2、A中的至少一种，X包括卤素元素。
4.根据权利要求3所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述P型半导体材料包括：4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸、2-(4-(二苯基氨基)苯基)乙酸、4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一载流子传输层为电子传输层，所述第二载流子传输层为空穴传输层，所述第三载流子传输层为电子传输层，所述第四载流子传输层为空穴传输层，所述辅助材料层包括N型半导体材料。
6.根据权利要求5所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述N型半导体材料包括二氧化锡。
7.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述主体材料层的厚度为0.5nm-2nm。
8.根据权利要求7所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述主体材料层的厚度为0.5nm-1.5nm。
9.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述辅助材料层的厚度小于1nm。
10.根据权利要求9所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述辅助材料层的厚度为0.5nm-0.8nm。
11.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，在所述主体材料层中，所述金属氧化物包括：氧化锡、氧化锌、氧化铜中的至少一种，掺杂的所述金属包括：铝、铟、镁中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述金属掺杂的金属氧化物包括：铟掺杂的氧化铜、镁掺杂的氧化铜、铝掺杂的氧化铜中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一光吸收层为钙钛矿层，所述第二光吸收层为钙钛矿层。
14.根据权利要求13所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一光吸收层的带隙大于所述第二光吸收层的带隙。
15.根据权利要求13所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿层中的钙钛矿的化学式为ABX3或A2CDX6，其中，
A包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，B包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，C包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，D包括有机阳离子、无机阳离子或者有机无机混合的阳离子，X包括有机阴离子、无机阴离子或者有机无机混合的阴离子。
16.根据权利要求15所述的叠层太阳能电池，其特征在于，A包括CH3NH3 +、CH(NH2)2 +、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种，B包括Pb2+、Sn2+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Ge2+、Fe2+、Co2 +、Ni2+中的至少一种，X包括F-、Cl-、Br-、I-中的至少一种。
17.根据权利要求16所述的叠层太阳能电池，其特征在于，A包括CH3NH3 +、CH(NH2)2 +中的至少一种，B包括Pb2+、Sn2+中的至少一种，X包括Cl-、Br-、I-中的至少一种。
18.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述叠层太阳能电池还包括第一电极层和第二电极层，沿所述第一方向，所述第一电极层、所述第一子电池、所述隧穿结构、所述第二子电池和所述第二电极层依次排列，所述第一电极层的材料包括透明的金属氧化物。
19.根据权利要求18所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述第二电极层的材料包括：金属及其合金、金属氧化物中的至少一种。
20.根据权利要求19所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述第二电极层的材料包括：Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Bi、Pt、Mg、Mo、W中的至少一种。
21.根据权利要求18所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一电极层的材料包括：氟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锡、铝掺杂的氧化锌、硼掺杂的氧化锌、铟掺杂的氧化锌中的至少一种。
22.根据权利要求2或5所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的材料包括P型半导体，所述电子传输层的材料包括N型半导体。
23.根据权利要求22所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的材料包括：聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚-3已基噻吩、三蝶烯为核的三苯胺、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺、N-(4-苯胺)咔唑-螺双芴、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺)、聚噻吩、氧化镍、氧化钼、碘化亚铜、氧化亚铜及其衍生物、或经过掺杂或钝化的聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚-3已基噻吩、三蝶烯为核的三苯胺、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺、N-(4-苯胺)咔唑-螺双芴、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺)、聚噻吩、氧化镍、氧化钼、碘化亚铜、氧化亚铜中的至少一种；所述电子传输层的材料包括：[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯、[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯、C60、C70、二氧化锡、氧化锌及其衍生物、或经过掺杂或钝化的[6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯、[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯、C60、C70、二氧化锡、氧化锌中的至少一种。
24.一种叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供第一子电池，隧穿结构和第二子电池；
其中，
所述第一子电池包括沿第一方向依次排列的第一载流子传输层，第一光吸收层和第二载流子传输层，所述第一方向为太阳光的入射方向；
所述第二子电池包括沿所述第一方向依次排列的第三载流子传输层，第二光吸收层和第四载流子传输层；
所述隧穿结构包括主体材料层和辅助材料层，所述主体材料层包括金属掺杂的金属氧化物，所述辅助材料层包括N型半导体材料或P型半导体材料，所述辅助材料层位于所述主体材料层和所述第三载流子传输层之间，所述主体材料层位于所述第二载流子传输层和所述辅助材料层之间。
25.根据权利要求24所述的制备方法，其特征在于，所述提供第一子电池，隧穿结构和第二子电池，包括：
在所述第一子电池上制备所述金属掺杂的金属氧化物，以制备所述主体材料层；
在所述主体材料层的表面制备所述N型半导体材料或P型半导体材料，以制备所述隧穿结构；
在所述隧穿结构上制备所述第二子电池。
26.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述在所述主体材料层的表面制备所述N型半导体材料或P型半导体材料，以制备所述隧穿结构，包括：
在所述主体材料层的表面旋涂P型半导体材料的溶液，所述溶液中的P型半导体材料的浓度为0.005mg/ml-0.05mg/ml。
27.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述溶液中的P型半导体材料的浓度为0.01mg/ml-0.03mg/ml。
28.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求1-23中任一项所述的叠层太阳能电池。
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