CN116669439B - 太阳能电池及其制备方法、光伏组件和光伏装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及太阳能电池技术领域，公开了一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件和光伏装置。该太阳能电池包括沿第一方向依次排列的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层；其中，互联层包括SnOx层，SnOx层包括至少三种SnOx材料，且沿第一方向，x从2梯度减小至1。本申请实施例的技术方案中，太阳能电池的性能有所提升。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件和光伏装置。
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。其在诞生后的几年内迅速获得了较高的光电转换效率，具有良好的应用前景。
随着太阳能电池技术的发展，人们对太阳能电池的性能要求越来越高，比如太阳能电池的效率、稳定性等。因此，如何提高太阳能电池的性能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，提供一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件和光伏装置，以提高太阳能电池的性能。
第一方面，提供了一种太阳能电池，包括：沿第一方向依次排列的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层；其中，所述互联层包括SnOx层，所述SnOx层包括至少三种SnOx材料，且沿所述第一方向，x从2梯度减小至1。
本申请实施例提供了一种太阳能电池，包括沿第一方向依次排列的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层。互联层设置于第一吸光层和第二吸光层之间，既可以作为第一吸光层的载流子传输层，也可以作为第二吸光层的载流子传输层，简化了太阳能电池的制备工艺。具体地，互联层包括SnOx层，SnOx层包括至少三种SnOx材料，且沿第一方向，x从2梯度减小至1。这样，互联层能够起到良好的传输第一吸光层中载流子和第二吸光层中载流子的作用，从而提高太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述SnOx层的厚度d1满足：1nm≤d1≤200nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnOx层的厚度d1满足：5nm≤d1≤20nm。
SnOx层的厚度设置在上述范围内，有利于提升太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述SnOx层包括SnO2层、SnOy层和SnO层，所述SnOy层位于所述SnO2层和所述SnO层之间，所述SnO层位于所述SnOy层和所述第二吸光层之间，y满足：1＜y＜2。
在一种可能的实现方式中，所述SnO2层的厚度d2满足：1nm≤d2≤50nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnO2层的厚度d2满足：5nm≤d2≤10nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnOy层的厚度d3满足：1nm≤d3≤50nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnOy层的厚度d3满足：2nm≤d3≤8nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnO层的厚度d4满足：1nm≤d4≤50nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnO层的厚度d4满足：5nm≤d4≤20nm。
将SnO2层、SnOy层和SnO层分别设置在上述范围内，有利于提升太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述互联层还包括第一空穴阻挡层，所述第一空穴阻挡层位于所述第一吸光层和所述SnOx层之间。
在一种可能的实现方式中，所述太阳能电池还包括第二空穴阻挡层，所述第二空穴阻挡层位于所述第二吸光层和所述电子传输层之间。
在一种可能的实现方式中，所述第一电极层的材料包括：透明的导电氧化物，所述透明的导电氧化物包括氧化铟锡、氧化镓锌、镧系金属掺杂的氧化铟、掺氟的氧化锡、掺铟的氧化钨、掺铟的氧化锌、掺硼的氧化锌、掺铝的氧化锌中的至少一种。
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。
在一种可能的实现方式中，所述空穴传输层的材料包括以下材料及其衍生物中的至少一种：[4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸、[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑- 9-基)乙基]磷酸、[4-(3,6-二溴-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸、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)-聚苯乙烯磺酸、聚噻吩、氧化镍、氧化钼、碘化亚铜、氧化亚铜；所述电子传输层的材料包括以下材料及其衍生物中的至少一种：浴铜灵、[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯、[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯、C60、C70、SnOz（1.5≤z≤2）、氧化锌。
在一种可能的实现方式中，所述第一吸光层的材料为钙钛矿，所述第二吸光层的材料为钙钛矿。
钙钛矿材料具有高转换效率、低成本、环保等优点，可以制备成非常薄的薄膜，应用于太阳能电池，可以有效提高太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述第一方向为太阳光的入射方向，所述第一吸光层的材料的带隙大于所述第二吸光层的材料的带隙。
在第一方向为太阳光的入射方向时，太阳光先照射到第一吸光层，设置第一吸光层的材料的带隙大于第二吸光层的材料的带隙，有利于提升太阳能电池的效率。
在一种可能的实现方式中，所述第一吸光层和所述第二吸光层中的钙钛矿的化学式为ABX3，其中，A包括CH3(NH2)2 +、CH(NH2)2 +、CH3NH2 +、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种，B包括Pb+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Ge2+、Fe2+、Co2+、Ni2+中的至少一种，X包括Cl-、Br-、I-、SCN-、CNO-、OCN-、OSCN-、SH-、OH-、CP-、CN-、SeCN-、N3 -、NO2 -中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，所述第二电极层包括金属，所述金属包括金、银、铜、铝、镍、铬、铋、铂、镁、钼、钨及其合金中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，所述第一空穴阻挡层的材料包括富勒烯及其衍生物、SnOz（1.5≤z≤2）中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，所述第二空穴阻挡层的材料包括富勒烯及其衍生物、SnOz（1.5≤z≤2）中的至少一种。
第二方面，提供了一种太阳能电池的制备方法，包括：提供沿第一方向依次排列的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层；其中，所述互联层包括SnOx层，所述SnOx层包括至少三种SnOx材料，且沿所述第一方向，x从2梯度减小至1。
在一种可能的实现方式中，所述提供沿第一方向依次排列的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层，包括：提供所述第一电极层；在所述第一电极层上制备所述空穴传输层；在所述空穴传输层上制备所述第一吸光层；在所述第一吸光层上制备所述互联层；在所述互联层上制备所述第二吸光层；在所述第二吸光层上制备所述电子传输层；在所述电子传输层上制备所述第二电极层。
在一种可能的实现方式中，所述在所述第一吸光层上制备所述互联层，包括：在所述第一吸光层上制备所述SnOx层，形成所述互联层。
在一种可能的实现方式中，所述在所述第一吸光层上制备所述SnOx层，包括：在所述第一吸光层上制备SnO2层，在所述SnO2层上制备SnOy层（1＜y＜2），在所述SnOy层上制备SnO层，制得所述SnOx层。
在一种可能的实现方式中，所述在所述第一吸光层上制备所述SnOx层，包括：使用原子层沉积设备在所述第一吸光层上沉积SnOx（1≤x≤2）材料，制得所述SnOx层；其中，在沉积所述SnOx材料的过程中，调整所述SnOx材料中锡元素与氧元素的比例，沿所述第一方向，x从2梯度减小至1。
在一种可能的实现方式中，所述SnOx层的厚度d1满足：1nm≤d1≤200nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnOx层的厚度d1满足：5nm≤d1≤20nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnO2层的厚度d2满足：1nm≤d2≤50nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnO2层的厚度d2满足：5nm≤d2≤10nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnOy层的厚度d3满足：1nm≤d3≤50nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnOy层的厚度d3满足：2nm≤d3≤8nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnO层的厚度d4满足：1nm≤d4≤50nm。
在一种可能的实现方式中，所述SnO层的厚度d4满足：5nm≤d4≤20nm。
第三方面，提供了一种光伏组件，包括第一方面及其中任一种可能的实现方式中的太阳能电池。
第四方面，提供了一种光伏装置，包括第三方面中的光伏组件。
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，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例的太阳能电池的示意图；
图2为本申请一实施例的太阳能电池的示意图；
图3为本申请一实施例的太阳能电池的制备方法的示意图。
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太阳能电池及其制备方法、光伏组件和光伏装置的实施方式。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。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。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“和/或”是包括性的。举例来说，短语“A和/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）。
太阳能电池因其较高的光电转换效率，具有良好的应用前景。在太阳能电池中，各膜层的设置对于太阳能电池的性能，例如稳定性和效率，至关重要。目前，为简化太阳能电池的制备工艺，降低因工艺复杂导致太阳能电池性能下降的风险，在叠层电池的两个吸光层之间设置包含有锡的氧化物的互联层同时作为两个吸光层的载流子传输层。但目前互联层中包含的锡的氧化物材料均为单一种类的锡的氧化物，比如，SnO1.76或者SnO2，这种单一种类的锡的氧化物对两个吸光层的载流子的传输能力有限，会影响太阳能电池的性能。
鉴于此，本申请实施例提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括沿第一方向依次排列的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层；其中，互联层包括SnOx层，SnOx层包括至少三种SnOx材料，且沿第一方向，x从2梯度减小至1。这样，互联层能够起到良好的传输第一吸光层中载流子和第二吸光层中矿载流子的作用，从而提高太阳能电池的效率。
[太阳能电池]
图1为本申请一实施例的太阳能电池的示意图。如图1所示，太阳能电池10包括沿第一方向依次排列的第一电极层11、空穴传输层12、第一吸光层13、互联层14、第二吸光层15、电子传输层16和第二电极层17。
第一方向可以为太阳能电池的厚度方向。例如，如图1所示，第一方向为L方向（箭头所指的方向）。
互联层14包括SnOx层141，SnOx层141包括至少三种SnOx材料，且沿第一方向，x从2梯度减小至1。
这里所说的SnOx层141包括至少三种SnOx材料，沿第一方向，x从2梯度减小至1是指，SnOx层141可以包括至少三层含有SnOx材料的膜层，各个膜层中的SnOx材料不同，比如，沿第一方向，第一个SnOx膜层中的SnOx材料为SnO2，第二个SnOx膜层中的SnOx材料为SnO1.5，第三个SnOx膜层中的SnOx材料为SnO1.3，第四个SnOx膜层中的SnOx材料为SnO。以上以SnOx层141包括四种SnOx材料进行说明，但本申请实施例的技术方案中，SnOx层141不仅限于包括四种SnOx材料，SnOx层141可以包括三种SnOx材料、五种SnOx材料、六种SnOx材料…应理解，沿第一方向，SnOx层141包括的各个膜层中的SnOx材料不同，同一膜层中的SnOx材料相同。
本申请实施例的技术方案中，互联层14包括的SnOx层141中包括至少三种SnOx材料，且沿第一方向，x从2梯度减小至1，这种结构的互联层14能够起到良好的传输第一吸光层13和第二吸光层15的载流子的作用，从而提高太阳能电池10的效率。
第一吸光层13和第二吸光层15在受到太阳光照射时，可以产生电子-空穴对。第一吸光层13和第二吸光层15中的材料为吸收光的材料，比如，可以为钙钛矿材料，钙钛矿材料具有高转换效率、低成本、环保等优点，可以制备成非常薄的薄膜，应用于太阳能电池，可以有效提高太阳能电池的效率。
空穴传输层12用于传输空穴，空穴传输层12的材料包括P型半导体。P型半导体，又称空穴型半导体，是以带正电的空穴导电为主的半导体。
电子传输层16用于传输电子，电子传输层16的材料包括N型半导体。N型半导体，又称电子型半导体，是以带负电的电子导电为主的半导体。
第一电极层11和第二电极层17为导电的膜层，连接第一电极层11和第二电极层17可以产生光电流，从而向用电装置供电。
本申请实施例提供的太阳能电池10，包括沿第一方向依次排列的第一电极层11、空穴传输层12、第一吸光层13、互联层14、第二吸光层15、电子传输层16和第二电极层17。互联层14设置于第一吸光层13和第二吸光层15之间，既可以作为第一吸光层13的载流子传输层，也可以作为第二吸光层15的载流子传输层，简化了太阳能电池10的制备工艺。具体地，互联层14包括SnOx层141，SnOx层141包括至少三种SnOx材料，且沿第一方向，x从2梯度减小至1。这样，互联层14能够起到良好的传输第一吸光层13中载流子和第二吸光层15中载流子的作用，从而提高太阳能电池10的效率。
在一些实施例中，如图1所示，SnOx层141的厚度d1满足：1nm≤d1≤200nm，可选地，5nm≤d1≤20nm。
具体地，SnOx层141的厚度d1可以为1nm、10nm、20nm、50nm、80nm、100nm、150nm、180nm、200nm，或是以上任意两个数值之间的数值。
SnOx层141的厚度设置在上述范围内，有利于提升太阳能电池的效率。
可选地，在一些实施例中，如图2所示，SnOx层141包括SnO2层1411、SnOy层1412和SnO层1413，SnOy层1412位于SnO2层1411和SnO层1413之间，SnO层1413位于SnOy层1412和第二吸光层15之间，y满足：1＜y＜2。
在一些实施例中，如图2所示，SnO2层1411的厚度d2满足：1nm≤d2≤50nm，可选地，d2满足：5nm≤d2≤10nm。
具体地，SnO2层1411的厚度d2可以为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm，或是以上任意两个数值之间的数值。
SnO2层1411的厚度d2设置在上述范围内，有利于提升电池的性能。
在一些实施例中，如图2所示，SnOy层1412的厚度d3满足：1nm≤d3≤50nm，可选地，d3满足：2nm≤d3≤8nm。
具体地，SnOy层1412的厚度d3可以为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm，或是以上任意两个数值之间的数值。
在一些实施例中，如图2所示，SnO层1413的厚度d4满足：1nm≤d4≤50nm，可选地，d4满足：5nm≤d4≤20nm。
具体地，SnO层1413的厚度d4可以为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm，或是以上任意两个数值之间的数值。
将SnO2层1411、SnOy层1412和SnO层1413分别设置在上述范围内，有利于提升太阳能电池的效率。
本申请实施例的技术方案中，各膜层的厚度可以采用台阶仪进行测量，具体测量方法可以参考公知的台阶仪的测量方法。
可选地，在一些实施例中，如图2所示，互联层14还包括第一空穴阻挡层142，第一空穴阻挡层142位于第一吸光层13和SnOx层141之间。
第一空穴阻挡层142可以传输电子，第一空穴阻挡层142的材料包括富勒烯及其衍生物、SnOz（1.5≤z≤2）中的至少一种。比如，z的取值为2，第一空穴阻挡层142的材料可以包括SnO2。
可选地，在一些实施例中，继续参考图2，太阳能电池10还包括第二空穴阻挡层18，第二空穴阻挡层18位于第二吸光层15和电子传输层16之间。
第二空穴阻挡层18可以传输电子，第二空穴阻挡层18的材料包括富勒烯及其衍生物、SnOz（1.5≤z≤2）中的至少一种。比如，z的取值为2，第二空穴阻挡层18的材料可以包括SnO2。
在一些实施例中，第一电极层11的材料包括：透明的导电氧化物，可选地，透明的导电氧化物包括氧化铟锡、氧化镓锌、镧系金属掺杂的氧化铟、掺氟的氧化锡、掺铟的氧化钨、掺铟的氧化锌、掺硼的氧化锌、掺铝的氧化锌中的至少一种。
可选地，空穴传输层12的材料包括以下材料及其衍生物中的至少一种：[4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸、[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑- 9-基)乙基]磷酸、[4-(3,6-二溴-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸、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)-聚苯乙烯磺酸、聚噻吩、氧化镍、氧化钼、碘化亚铜、氧化亚铜。
可选地，电子传输层16的材料包括以下材料及其衍生物中的至少一种：浴铜灵、[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯、[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯、C60、C70、SnOz（1.5≤z≤2）、氧化锌。
在一些实施例中，第一吸光层13的材料为钙钛矿，第二吸光层15的材料为钙钛矿。
可选地，在一些实施例中，第一方向为太阳光的入射方向，比如，如图1-2中的L方向（箭头所指的方向），第一吸光层13的材料的带隙大于第二吸光层15的材料的带隙。
带隙是指半导体材料中的导带的最低点和价带的最高点之间的能量之差。
可选地，第一吸光层13的材料的带隙在1.6eV-2.34eV，第二吸光层15的材料的带隙在1.0eV-1.4eV，比如，第一吸光层13的钙钛矿材料为溴碘混合钙钛矿，第二吸光层15的钙钛矿材料为锡铅混合钙钛矿。
可选地，在一些实施例中，第二吸光层15的材料为硅、铜铟镓硒、铜铟硒、碲化镉或砷化镓。
在第一方向为太阳光的入射方向时，太阳光先照射到第一吸光层13，设置第一吸光层13的材料的带隙大于第二吸光层15的材料的带隙，有利于提升太阳能电池的效率。
在一些实施例中，第一吸光层13和第二吸光层15中的钙钛矿的化学式为ABX3，其中，A包括CH3(NH2)2 +、CH(NH2)2 +、CH3NH2 +、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种，B包括Pb+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Ge2+、Fe2+、Co2+、Ni2+中的至少一种，X包括Cl-、Br-、I-、SCN-、CNO-、OCN-、OSCN-、SH-、OH-、CP-、CN-、SeCN-、N3 -、NO2 -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，第二电极层17包括金属，可选地，金属包括金、银、铜、铝、镍、铬、铋、铂、镁、钼、钨及其合金中的至少一种。
[太阳能电池的制备方法]
上面介绍了本申请实施例提供的太阳能电池，下面介绍本申请实施例提供的太阳能电池的制备方法，其中与上述太阳能电池类似的部分不再赘述。
图3为本申请一实施例的太阳能电池的制备方法。如图3所示，制备方法300包括：提供沿第一方向依次排列的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层。
其中，互联层包括SnOx层，SnOx层包括至少三种SnOx材料，且沿第一方向，x从2梯度减小至1。
在一些实施例中，制备方法300包括：提供第一电极层；在第一电极层上制备空穴传输层；在空穴传输层上制备第一吸光层；在第一吸光层上制备互联层；在互联层上制备第二吸光层；在第二吸光层上制备电子传输层；在电子传输层上制备第二电极层。
在一些实施例中，制备方法300包括：在第一吸光层上制备SnOx层，形成互联层。
在一些实施例中，制备方法300包括：在第一吸光层上制备SnO2层，在SnO2层上制备SnOy层（1＜y＜2），在SnOy层上制备SnO层，制得SnOx层。
在一些实施例中，制备方法300包括：使用原子层沉积设备在第一吸光层上沉积SnOx（1≤x≤2）材料，制得SnOx层。
其中，在沉积SnOx材料的过程中，调整SnOx材料中锡元素与氧元素的比例，沿第一方向，x从2梯度减小至1。
比如，先沉积SnO2，然后调整SnOx材料为SnO1.76，继续沉积，再调整SnOx材料为SnO1.5，继续沉积，最后调整SnOx材料为SnO，进行沉积，最终形成SnOx层。
在一些实施例中，SnOx层的厚度d1满足：1nm≤d1≤200nm，可选地，5nm≤d1≤20nm。
具体地，SnOx层的厚度d1可以为1nm、10nm、20nm、50nm、80nm、100nm、150nm、180nm、200nm，或是以上任意两个数值之间的数值。
SnOx层的厚度设置在上述范围内，有利于提升太阳能电池的效率和稳定性。
在一些实施例中，SnO2层的厚度d2满足：1nm≤d2≤50nm，可选地，d2满足：5nm≤d2≤10nm。
具体地，SnO2层的厚度d2可以为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm，或是以上任意两个数值之间的数值。
SnO2层的厚度d2设置在上述范围内，有利于提升电池的性能。
在一些实施例中，SnOy层的厚度d3满足：1nm≤d3≤50nm，可选地，d3满足：2nm≤d3≤8nm。
具体地，SnOy层的厚度d3可以为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm，或是以上任意两个数值之间的数值。
在一些实施例中，SnO层的厚度d4满足：1nm≤d4≤50nm，可选地，d4满足：5nm≤d4≤20nm。
具体地，SnO层的厚度d4可以为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm，或是以上任意两个数值之间的数值。
将SnO2层、SnOy层和SnO层分别设置在上述范围内，有利于提升太阳能电池的效率和稳定性。
本申请实施例还提供一种光伏组件。通常情况下，光伏组件包括上述太阳能电池、将多个太阳能电池连接的焊带、用于电流传输的接线盒、电池封装部件。
在一些实施方式中，电池封装部件包括光伏玻璃，光伏玻璃覆盖于上述太阳能电池，起到保护太阳能电池的作用。同时，光伏玻璃具有非常好的透光性和很高的硬度，可以适应很大的昼夜温差和恶劣的天气环境。
在一些实施方式中，电池封装部件包括EVA薄膜，设置于光伏玻璃和太阳能电池之间，用于粘接光伏玻璃和太阳能电池。
在一些实施方式中，电池封装部件包括光伏背板，光伏背板同样起到保护太阳能电池的作用。
可选地，光伏背板的材质可以为聚氟乙烯复合膜或者热塑性弹性材料。光伏背板的材料具有绝缘、防水、耐老化等特性。
在一些实施方式中，电池封装部件包括太阳能铝边框，采用铝合金材质，具有强度高、耐腐蚀性好等特点。可以起到支撑和保护太阳能电池的作用。
本申请实施例还提供一种光伏装置，包括上述实施例提供的光伏组件。
在一些实施例中，光伏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。比如，光伏装置可以为太阳能热水器、太阳能路灯、太阳能光伏发电机等。
[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。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
1、太阳能电池的制备
[实施例1]
实施例1对应图1所示的太阳能电池的结构。
第一电极层：第一电极层设置在玻璃基底上，第一电极层的材料为氧化铟锡（ITO），使用丙酮-酒精-去离子水依次清洗上述具有第一电极层的玻璃基底，烘干后待用。
空穴传输层：将0.3mg的MeO-4PACz加入到1mL的乙醇中搅拌，将MeO-4PACz的乙醇溶液旋涂至第一电极层11上（旋涂转速4000rpm，旋涂时间30s），然后转移至热台在100℃下退火10min，形成空穴传输层。
第一吸光层：将123mg的CH(NH2)2I、59mg的CH(NH2)2Br、46mg的CsI、25mg的CsBr、428mg的PbI2和209mg的PbBr2加入到1mL的DMF和DMSO混合的溶剂中（DMF和DMSO体积比为3:1），在磁力搅拌机上以600rpm的转速搅拌2h，过滤，制得钙钛矿前驱体溶液。将100μL的上述钙钛矿前驱体溶液旋涂到上述空穴传输层上（以旋涂转速2000rpm旋涂10s，再以旋涂转速4000rpm旋涂30s），然后滴加250μL的氯苯到旋涂的钙钛矿前驱体溶液上，接着再旋涂上述钙钛矿前驱体溶液，然后转移至热台在100℃下退火10min，形成第一吸光层。
互联层：使用原子层沉积（ALD）设备在上述第一吸光层上沉积SnOx材料，制得一层15nm的SnOx，形成互联层。在沉积SnOx材料的过程中，调整SnOx材料中锡元素与氧元素的比例，其中，沿远离第一吸光层的方向，x从2梯度减小至1。
第二吸光层：将216mg的CH(NH2)2I、85mg的CH3NH2I、414mg的PbI2、335mg的SnI2、0.3mg的MeO-4PACz加入到1mL的DMF和DMSO混合的溶剂中（DMF和DMSO体积比为3:1），在磁力搅拌机上以600rpm的转速搅拌2h，过滤，制得钙钛矿前驱体溶液；将100μL的上述钙钛矿前驱体溶液旋涂到上述互联层上（以旋涂转速1000rpm旋涂10s，再以旋涂转速4000rpm旋涂30s），然后滴加300μL的乙酸乙酯到旋涂的钙钛矿前驱体溶液上，接着再旋涂上述钙钛矿前驱体溶液，然后转移至热台在100℃下退火10min，形成第二吸光层。
电子传输层：在上述第二吸光层上蒸镀一层10nm的浴铜灵（BCP），形成电子传输层。
第二电极层：在上述电子传输层上蒸镀一层100nm的金属铜（Cu），形成第二电极层。最终制得实施例1的太阳能电池。
[实施例2-6]
实施例2-6与实施例1的制备相似，不同在于，实施例2-6中，SnOx层的厚度分别1nm，5nm，20nm，200nm，250nm。
[实施例7]
实施例7与实施例1的制备相似，不同在于互联层的制备方法不同，实施例7中，使用ALD设备在第一吸光层上制备一层8nm的SnO2层，再在SnO2层上制备一层5nm的SnO1.77层，最后在SnO1.77层上制备一层15nm的SnO层，形成互联层。
[实施例8-13]
实施例8-13与实施例7的制备相似，不同在于，实施例8-13中，SnO2层的厚度分别1nm，5nm，10nm，50nm，0.1nm，60nm。
[实施例14-19]
实施例14-19与实施例7的制备相似，不同在于，实施例14-19中，SnO1.77层的厚度分别1nm，2nm，8nm，50nm，0.1nm，60nm。
[实施例20-25]
实施例20-25与实施例7的制备相似，不同在于，实施例20-25中，SnO层的厚度分别1nm，5nm，20nm，50nm，0.1nm，60nm。
[实施例26]
实施例26中的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层的制备与实施例1中相似，不同在于，实施例26中，第一吸光层和SnOx层之间设置有第一空穴阻挡层，以及第二吸光层和电子传输层之间设置有第二空穴阻挡层。具体地，在第一吸光层上蒸镀一层25nm的C60，形成第一空穴阻挡层；然后在第一空穴阻挡层上制备SnOx层（SnOx层的制备过程参见实施例1）。在第二吸光层上蒸镀一层25nm的C60，形成第二空穴阻挡层；然后在第二空穴阻挡层上制备电子传输层（电子传输层的制备过程参见实施例1）。
[实施例27]
实施例27与实施例1的制备相似，不同在于实施例27中，第二吸光层的材料为单晶硅。第二吸光层的制备：使用强碱将单晶硅进行清洗制绒，得到双面制绒面；随即将双面制绒的单晶硅片使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备分别在一侧制备一层5nm的本征i型非晶硅和100nm的掺杂p型非晶硅，然后再同样使用PECVD设备在另一侧制备一层5nm本征i型非晶硅和100nm的掺杂N型非晶硅；将已经制备完成非晶硅的样品使用物理气相沉积（PVD）设备在样品两侧分别制备一层100nm的ITO，制得第二吸光层。
[对比例1-2]
对比例1-2与实施例1的制备相似，不同在于对比例1中互联层仅包括SnO2层，对比例2中互联层仅包括SnO1.77层。
接下来，对太阳能电池性能的测试过程进行说明。
2、太阳能电池的性能测试
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。
按照上述方法分别对制备得到的实施例1-27、对比例1-2进行电池性能测试，测试结果详见表1和表2。表1中，d1表示SnOx层的厚度；表2中，d2表示SnO2层的厚度，d3表示SnO1.77层的厚度，d4表示SnO层的厚度。
表1：实施例1-6、26-27及对比例1-2的产品参数和性能测试结果
表2：实施例7-25及对比例1-2的产品参数和性能测试结果
从实施例1-25与对比例1-2的结果比较可知，第一吸光层和第二吸光层之间的互联层中包括多个种类的锡的氧化物，且沿第一吸光层和第二吸光层的方向，互联层中的SnOx层的x从2减小到1，太阳能电池的效率有明显提升。
从实施例1-6的结果比较可知，SnOx层的厚度设置在适宜范围内，太阳能电池的效率提升效果更明显，在其他条件相同的情况下，SnOx层的厚度设置在1nm~200nm范围内，太阳能电池的效率提升效果更明显。
从实施例7-13的结果比较可知，SnO2层的厚度设置在适宜范围内，太阳能电池的效率提升效果更明显，在其他条件相同的情况下，SnO2层的厚度设置在1nm~50nm范围内，太阳能电池的效率提升效果更明显。
从实施例7、14-19的结果比较可知，SnO1.77层的厚度设置在适宜范围内，太阳能电池的效率提升效果更明显，在其他条件相同的情况下，SnO1.77层的厚度设置在1nm~50nm范围内，太阳能电池的效率提升效果更明显。
从实施例7、20-25的结果比较可知，SnO层的厚度设置在适宜范围内，太阳能电池的效率提升效果更明显，在其他条件相同的情况下，SnO层的厚度设置在1nm~50nm范围内，太阳能电池的效率提升效果更明显。
从实施例1与实施例26的结果比较可知，在吸光层和电子传输层之间设置空穴阻挡层，有利于提升太阳能电池的效率。
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 (32)
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
沿第一方向依次排列的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层；
其中，所述互联层包括SnOx层，所述SnOx层包括至少三种SnOx材料，且沿所述第一方向，x从2梯度减小至1；
所述SnOx层包括SnO2层、SnOy层和SnO层，所述SnOy层位于所述SnO2层和所述SnO层之间，y满足：1＜y＜2；
其中，所述SnOy层的厚度d3满足：2nm≤d3≤8nm。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述SnOx层的厚度d1满足：1nm≤d1≤200nm。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述SnOx层的厚度d1满足：5nm≤d1≤20nm。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述SnO层位于所述SnOy层和所述第二吸光层之间。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述SnO2层的厚度d2满足：1nm≤d2≤50nm。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述SnO2层的厚度d2满足：5nm≤d2≤10nm。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述SnO层的厚度d4满足：1nm≤d4≤50nm。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述SnO层的厚度d4满足：5nm≤d4≤20nm。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述互联层还包括第一空穴阻挡层，所述第一空穴阻挡层位于所述第一吸光层和所述SnOx层之间。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池还包括第二空穴阻挡层，所述第二空穴阻挡层位于所述第二吸光层和所述电子传输层之间。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极层的材料包括：透明的导电氧化物，所述透明的导电氧化物包括氧化铟锡、氧化镓锌、镧系金属掺杂的氧化铟、掺氟的氧化锡、掺铟的氧化钨、掺铟的氧化锌、掺硼的氧化锌、掺铝的氧化锌中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池，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。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的材料包括以下材料及其衍生物中的至少一种：[4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸、[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑- 9-基)乙基]磷酸、[4-(3,6-二溴-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸、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)-聚苯乙烯磺酸、聚噻吩、氧化镍、氧化钼、碘化亚铜、氧化亚铜；
所述电子传输层的材料包括以下材料及其衍生物中的至少一种：浴铜灵、[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯、[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯、C60、C70、SnOz（1.5≤z≤2）、氧化锌。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一吸光层的材料为钙钛矿，所述第二吸光层的材料为钙钛矿。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一方向为太阳光的入射方向，所述第一吸光层的材料的带隙大于所述第二吸光层的材料的带隙。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一吸光层和所述第二吸光层中的钙钛矿的化学式为ABX3，其中，
A包括CH3(NH2)2 +、CH(NH2)2 +、CH3NH2 +、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种，B包括Pb+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Ge2+、Fe2+、Co2+、Ni2+中的至少一种，X包括Cl-、Br-、I-、SCN-、CNO-、OCN-、OSCN-、SH-、OH-、CP-、CN-、SeCN-、N3 -、NO2 -中的至少一种。
17.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二电极层包括金属，所述金属包括金、银、铜、铝、镍、铬、铋、铂、镁、钼、钨及其合金中的至少一种。
18.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一空穴阻挡层包括富勒烯及其衍生物、SnOz（1.5≤z≤2）中的至少一种。
19.根据权利要求10所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二空穴阻挡层包括富勒烯及其衍生物、SnOz（1.5≤z≤2）中的至少一种。
20.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供沿第一方向依次排列的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层；
其中，所述互联层包括SnOx层，所述SnOx层包括至少三种SnOx材料，且沿所述第一方向，x从2梯度减小至1；
所述SnOx层包括SnO2层、SnOy层和SnO层，所述SnOy层位于所述SnO2层和所述SnO层之间，y满足：1＜y＜2；
其中，所述SnOy层的厚度d3满足：2nm≤d3≤8nm。
21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述提供沿第一方向依次排列的第一电极层、空穴传输层、第一吸光层、互联层、第二吸光层、电子传输层和第二电极层，包括：
提供所述第一电极层；
在所述第一电极层上制备所述空穴传输层；
在所述空穴传输层上制备所述第一吸光层；
在所述第一吸光层上制备所述互联层；
在所述互联层上制备所述第二吸光层；
在所述第二吸光层上制备所述电子传输层；
在所述电子传输层上制备所述第二电极层。
22.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第一吸光层上制备所述互联层，包括：
在所述第一吸光层上制备所述SnOx层，形成所述互联层。
23.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第一吸光层上制备所述SnOx层，包括：
在所述第一吸光层上制备SnO2层，在所述SnO2层上制备SnOy层（1＜y＜2），在所述SnOy层上制备SnO层，制得所述SnOx层。
24.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第一吸光层上制备所述SnOx层，包括：
使用原子层沉积设备在所述第一吸光层上沉积SnOx（1≤x≤2）材料，制得所述SnOx层；
其中，在沉积所述SnOx材料的过程中，调整所述SnOx材料中锡元素与氧元素的比例，沿所述第一方向，x从2梯度减小至1。
25.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述SnOx层的厚度d1满足：1nm≤d1≤200nm。
26.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述SnOx层的厚度d1满足：5nm≤d1≤20nm。
27.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述SnO2层的厚度d2满足：1nm≤d2≤50nm。
28.根据权利要求27所述的制备方法，其特征在于，所述SnO2层的厚度d2满足：5nm≤d2≤10nm。
29.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述SnO层的厚度d4满足：1nm≤d4≤50nm。
30.根据权利要求29所述的制备方法，其特征在于，所述SnO层的厚度d4满足：5nm≤d4≤20nm。
31.一种光伏组件，其特征在于，包括根据权利要求1至19中任一项所述的太阳能电池。
32.一种光伏装置，其特征在于，包括根据权利要求31所述的光伏组件。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |