CN116998252A - 钙钛矿基多结太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提出了一种钙钛矿基多结太阳能电池(110)及其制造方法。所述方法包括以下步骤：a)制备第一层堆栈(112)，第一层堆栈(112)具有至少一个衬底(116)、至少一个第一电极(118)和至少一个第一层(120)。b)制备第二层堆栈(114)，该第二层堆栈(114)具有至少一个吸收层(130)和至少一个第二层(134)；在步骤a)中，将钙钛矿层(124)引入到第一层堆栈(112)中，或者在步骤b)中，将钙钛矿层(124)引入到第二层堆栈(114)中，所述方法还包括以下步骤：c)将第一层堆栈(112)施加到第二层堆栈(114)上；d)将第一层堆栈(112)与第二层堆栈(114)层压，使得构成选自以下的组的至少一个连接，即：构造在第一层堆栈(112)和第二层堆栈(114)之间的机械连接、电连接，形成钙钛矿硅多结太阳能电池(110)；第一层(120)和第二层(134)分别选自如下的组：空穴传输层(122)、电子传输层(136)、缓冲层(137)、复合层(132)、电极层，其中，钙钛矿层(124)要么形成第一层堆栈(112)的构成层压体的层，要么形成第二层堆栈(114)的构成层压体的层。

Description

钙钛矿基多结太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种钙钛矿基多结太阳能电池及其制造方法。本发明特别涉及光电子学领域。然而，原则上，其他用途也是可以考虑的。
背景技术
过去十年来，基于钙钛矿半导体的光伏(PV)领域中的广泛研究带来了快速发展。特别地，钙钛矿单太阳能电池的效率已达到25％以上。有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿半导体由于其优异的光电特性(例如其高吸收系数、高载流子迁移率和低复合率)更加引起人们的极大关注。
原则上，通过改变钙钛矿晶体结构中卤化物阴离子的组成来实现的这些钙钛矿的可调的带隙可以在宽光谱范围内实现强光吸收。凭借较低的材料成本和广泛的可行沉积技术，钙钛矿通常有资格成为下一代多结太阳能电池的可以预见的候选材料。在多结太阳能电池中，多个吸收器相互组合，这意味着效率远高于单个太阳能电池。因此，钙钛矿对于这些多结太阳能电池特别受到瞩目，因为可以通过结合现有的光伏技术、例如基于晶圆的硅或铜-铟-镓-二硒化物太阳能电池来提高效率。这意味着钙钛矿太阳能电池目前对于未来光伏市场是有前途的技术。
因此，钙钛矿太阳能电池原则上表现出高效率，并且由于其良好的光电特性而理想地适用于多结太阳能电池。
现有技术中介绍了基于钙钛矿的单太阳能电池和多结太阳能电池。
US10229791B2介绍了一种通过非沉积法来生产钙钛矿太阳能电池的方法。特别地，该方法包括通过在半干燥状态下的光吸收层上形成空穴传输层来制备第一衬底，并对具有与第一衬底相对的电极的第二衬底进行加压和干燥。
在S.P.Dunfield等人的出版物“通过钙钛矿/钙钛矿界面层压来减少钙钛矿加工限制，美国化学学会能量快报(2018)，doi：10.1021/acsenergylett.8b00548(Curtailingperovskite processing limitations via lamination at the perovskite/perovskiteinterface，ACS Energy Lett.(2018)，doi：10.1021/acsenergylett.8b00548)”介绍了一种方法，其中，彼此独立地制造两个透明的导电氧化物/传输材料/钙钛矿半堆栈，然后在钙钛矿/钙钛矿界面处层压在一起。
WO2017/200732A1介绍了一种用于制备层压结构的方法，方式为：提供在第一表面上具有n型氧化物层的第一衬底和在第一表面上具有p型氧化物层的第二衬底。第一衬底的第一表面、第二衬底的第一表面或两者都具有液态的卤化物层。第一衬底受压与第二衬底发生接触，使得第一衬底的第一表面接触第二衬底的第一表面。然后，将卤化物层固化，以形成层压结构。
WO2019/173803A1介绍了一种方法，包括将堆栈定位，该堆栈具有至少一个在第一表面和第二表面之间的层：第一钙钛矿层和/或第二钙钛矿层；通过加热所述堆栈和/或通过对所述堆栈加压来处理所述堆栈一段时间，其中具有第一表面和第二表面的装置对所述堆栈提供加热和加压。
在H Kanda等人的出版物“基于钙钛矿和硅的机械堆栈的串联太阳能电池的界面光电子工程，美国化学学会应用材料与界面(2016)，doi：10.1021/acsami.6b07781(Interface Optoelectronics Engineering for Mechanically Stacked Tandem SolarCells Based on Perovskite and Silicon，ACS Appl.Mater.Interfaces.(2016)，doi：10.1021/acsami.6b07781)”中，介绍了在应用CH3NH3PbI3钙钛矿(上方电池)和p型单晶硅的情况下使用2.5nm薄的金层用于二端和四端串联的太阳能电池时具有抗反射特性的光子器件和空穴提取电子构件的研发方案。
一般来说，太阳能电池或钙钛矿基多结太阳能电池、例如钙钛矿硅多结太阳能电池的各个层可以通过各种工艺来制造。这些包括例如真空涂布方法、液相工艺以及两者的组合。钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿层和其他的层施加到硅太阳能电池上的过程可以通过层的依次排列来实现。
US2020/0212243A1介绍了一种用于制备单片串联太阳能电池的方法，其中，将钙钛矿太阳能电池层压并粘合到硅太阳能电池。根据该申请文件，通过溅射方法，将第一前体微孔薄膜施加到具有不规则结构的纹理的衬底上，然后在第一前体微孔薄膜上形成卤化物薄膜，以形成钙钛矿吸收层，其中，可以减少光反射并增加光路。因此，可以增加光吸收率。
通过将钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层层压到硅太阳能电池上，基本上不存在整套依次生产带来的限制。对于封装层、接触层和载流子传输层来说，借助层压工艺来施加层的过程基本上是已知的。
与钙钛矿太阳能电池或钙钛矿吸收器层压相关，基本上存在多项专利和出版物。这些专利和出版物通常涉及的是：将钙钛矿层层压到钙钛矿太阳能电池的其他层上以及将钙钛矿层与液态的钙钛矿层或电荷传输层相层压。
EP3244455A1介绍了一种用于制造包含无机/有机杂化钙钛矿化合物膜的器件的方法。该方法包括以下步骤：a)将第一结构和第二结构相层压，以实现第一表面层和第二表面层之间接触，第一结构包括第一表面层，第一表面层包括材料i)至v)中的至少一种，第二结构包括第二表面层，第二表面层独立于第一表面层而具有材料i)至v)中的至少一种；b)向层压体施加热量和物理力，从而将第一结构和第二结构相层压：i)无机/有机杂化钙钛矿化合物，ii)有机卤化物，iii)金属卤化物，iv)无机/有机化合物杂化钙钛矿化合物前体和v)金属卤化物前体。
此外，这些专利和出版物基本上涉及的是：借助透明的导电粘合剂将钙钛矿层结合到钙钛矿太阳能电池的其他层上。
在C.O.Ramírez Quiroz等人的出版物“填充系数为80.4％的层压单片钙钛矿/硅串联太阳能电池的界面分子工程，先进功能材料(2019)，doi：10.1002/adfm.201901476(Interface Molecular Engineering for Laminated Monolithic Perovskite/SiliconTandem Solar Cells with 80.4％Fill Factor，Adv.Funct.Mater.(2019)，doi：10.1002/adfm.201901476)”中，介绍了一种基于聚(3，4-乙烯二氧噻吩)掺杂聚(苯乙烯磺酸)(PE-DOT：PSS)和d-山梨醇的多用途化合物层来用于单片钙钛矿/硅串联太阳能电池。
在I.Y.Choi等人的出版物“带有透明导电粘合剂的两端机械钙钛矿/硅串联太阳能电池，纳米能源(2019)，doi：10.1016/j.nanoen.2019.104044(Two-terminalmechanical perovskite/silicon tandem solar cells with transparent conductiveadhesives，Nano Energy.(2019)，doi：10.1016/j.nanoen.2019.104044)”中介绍了一种新颖的两端机械串联钙钛矿硅太阳能电池，该太阳能电池是通过使用透明导电粘合剂(TCA)将硅电池在周边粘合到钙钛矿电池上而被制造出来。
US2016/0111223A1介绍了一种光电器件。该器件包括：(a)上方的器件组件，包括：由金属、导电氧化物或导电有机化合物制成的对电极；(b)下方的器件组件，包括：玻璃或聚合物的载体衬底、包含与玻璃或聚合物的衬底相邻的透明导电涂层的工作电极、阻挡层、有源层、空穴传导层，(c)导电粘合剂，导电粘合剂布置在上方的器件组件和下方的器件组件之间，以及(d)接触层，以促进电子注入导电粘合剂和空穴导电层之间的有源层中并与导电粘合剂和空穴导电层发生接触。
此外，在R.Schmager等人的出版物“层压钙钛矿光伏：新型层组合和设备体系结构的启用，先进功能材料，(2020)，doi：10.1002/adfm.201907481(Laminated PerovskitePhotovoltaics：Enabling Novel Layer Combinations and Device Architectures，Adv.Funct.Mater.(2020)，doi：10.1002/adfm.201907481)”中介绍了钙钛矿太阳能电池的两个彼此独立制造的半堆栈的层压。
钙钛矿太阳能电池相对较新的技术原则上仍然有许多挑战需要掌控，例如确保改进长期稳定性和高温下的稳定性。此外，顺序层沉积中的材料选择基本上受到工艺或材料不兼容性的限制。这基本上是因为必须确保施加的每个附加层都不会破坏前一层。原则上，破坏可能是由不相容的溶剂、过高的工艺温度或高能粒子的机械破坏(例如在物理气相沉积的情况下)所引起。
具有导电透明粘合剂的层压基本上需要额外的层，这会产生额外的和/或不期望的光学和/或电损耗。“半”干燥的空穴传输层上的层压基本上通过选择可行的空穴传输材料来限制该工艺。由于其中一个层堆栈上需要干层和半干层，因此只能使用基于溶剂的方法，这基本上随之导致溶剂不相容性。湿钙钛矿层的层压基本上很难按比例放大。两个钙钛矿层的层压基本上需要将钙钛矿施加到两个层堆栈上。一方面，这基本上更加昂贵/复杂，另一方面，这基本上限制了钙钛矿层下方的材料选择。
发明内容
由此出发，本发明的目的是：提供一种钙钛矿基多结太阳能电池及其制造方法，这种太阳能电池及其制造方法至少部分地克服现有技术的所述缺点和限制。特别地，钙钛矿基多结太阳能电池及其制造方法应提高钙钛矿基多结太阳能电池的长期稳定性，并实现新的材料和层组合。
该目的通过具有独立权利要求的特征的钙钛矿基多结太阳能电池及其制造方法来实现。对于其他细节，参考从属权利要求的特征、说明书的其余部分和附图。
在下文中，术语“有”、“具有”、“包含”或“包括”或其任意语法方面与此不同的表达以非排他性的方式使用。因此，这些术语既可以是指除了这些术语引入的特征之外不存在其他特征的情况，也可以是指存在一个或多个其他特征的情况。例如，表述“A有B”、“A具有B”、“A包含B”或“A包含B”都可以指除B之外，A中不存在其他元素的情况(即A仅由B组成的情况)，还可以是指除了B之外，A中还存在一个或多个其他元素，例如元素C、元素C和D或甚至其他元素的情况。
此外，需要指出的是，术语“至少一个”和“一个或多个”以及这些术语的任意语法方面与此不同的表达，当其与一个或多个元素或特征结合使用并且用于表达该元素或特征可以是单重或多重地设置时，通常仅使用一次，例如当第一次引入特征或元素时。如果随后再次提及该特征或元素，则通常不再使用相应的术语“至少一个”或“一个或多个”，而这不对该特征或元素可以被提供一次或多次的可能性构成限定。
此外，下文结合可选特征使用术语“优选地”、“特别地”、“例如”或类似术语，但替代实施例不限于此。因此，这些术语引入的特征是可选的特征并且不用于通过这些特征来限制权利要求、特别是独立权利要求的范围。因此，本发明如本领域技术人员理解的那样，可以使用其他配置来执行。类似地，由“在本发明的实施方式中”或“在本发明的实施例中”引入的特征被理解为可选特征，而不用于限制替代的配置或独立权利要求的范围。此外，通过前面的表述，将这里介绍的特征与其他特征(无论是可选的还是非可选的特征)相结合的所有可能性都保持不构成侵犯。
名称“第一”和“第二”应被视为纯描述性质的，而不指定顺序或等级，并且例如不排除可以提供多种类型的第一元件或第二元件或恰好一种类型的可能性。此外，可以存在额外的元件，例如一个或多个第三元件。
在本发明的第一方面，介绍了一种用于制造钙钛矿基多结太阳能电池的方法。
该方法可以包括下述方法步骤。特别地，可以按照指定的顺序来执行方法步骤。然而，不同的顺序也是可以考虑的。此外，一个或多个方法步骤可以同时执行或者时间重叠地执行。此外，一个、多个或全部方法步骤可以执行一次或者也重复执行。该方法还可以包括另外的方法步骤。
该过程包括以下步骤：
a)制备第一层堆栈，其中，第一层堆栈具有至少一个衬底、至少一个第一电极和至少一个第一层；
b)制备第二层堆栈，其中，第二层堆栈具有至少一个吸收层和至少一个第二层。
在步骤a)中，将钙钛矿层引入到第一层堆栈中，或者在步骤b)中，将钙钛矿层引入到第二层堆栈中。可选地，在步骤a)中，可以将钙钛矿层引入到第一层堆栈中，并且在步骤b)中，可以将钙钛矿层引入到第二层堆栈中。该方法还包括以下步骤：
c)将第一层堆栈施加到第二层堆栈上；
d)将第一层堆栈与第二层堆栈相层压，使得：在第一层堆栈和第二层堆栈之间构成机械连接和电连接中的至少一个连接，其中，形成钙钛矿硅多结太阳能电池。
第一层和第二层分别选自：空穴传输层、电子传输层、缓冲层、复合层、电极层。钙钛矿层要么形成第一层堆栈的构成层压体的层，要么形成第二层堆栈的构成层压体的层。
第二层堆栈还可以具有至少一个第二电极。
第一层堆栈或第二层堆栈可以具有复合层。
术语“多结太阳能电池”是指具有两个或更多个将入射光转化为电能的吸收层的太阳能电池。吸收层特别是可以彼此层叠布置。面向光的最上方的吸收层吸收短波长的光并让较长波长的光透过。布置在下方的第二吸收层又吸收一部分光谱直至极限波长，该极限波长由半导体中所谓的带隙能量决定。因此，多结太阳能电池也可以被表述为“堆栈太阳能电池”。特别地，多结太阳能电池可以是具有恰好两个吸收层的多结太阳能电池。具有恰好两个吸收层的多结太阳能电池也可以称为串联太阳能电池。因此，术语“钙钛矿基多结太阳能电池”基本上是指吸收层中的至少一个吸收层具有钙钛矿的多结太阳能电池。其他的吸收层特别是可以具有硅。另外，其他的吸收层可以是或包括太阳能电池、特别是硅太阳能电池。此外，其他的吸收层可以具有钙钛矿。此外，其他的吸收层可以是有机或无机吸收层，其包括例如铜铟镓二硒化物(CIGS)。还有其他配置至少是可行的。下面介绍其他的吸收层的其他可行的材料。
术语“层”基本上是指具有长方形形状的任意元件，其在一个维度上的伸展被称为厚度。该层特别是可以具有纳米范围至微米范围内的厚度。特别地，该层可以具有最大5μm的厚度。该层可以是连贯的层。然而，替代地，该层可以在一个或多个点处被中断，例如通过凹部或中断部。该层可以沉积或施加到衬底上或另外的层上。下面更详细地介绍示例性制造方法。
在本发明的范围中，“层堆栈”原则上应理解为意指直接彼此施加或在中间插入一个或多个中间层的至少两个层的序列。层堆栈可以具有多个相同材料的层。此外，层堆栈可以具有不同材料的层。原则上，其他实施方式也是可以考虑的。层堆栈特别是可以具有至少三个层。原则上，其他数量的层也是可以考虑的。这些层可以通过界面彼此确定边界。界面可以是平坦的或有纹理的。因此，“层堆栈”也可以被称为“层结构”。另外，层堆栈还可以包括除层之外的其他元件。特别地，如下面将更详细地阐释那样，第一电极和/或第二电极可以可选地被设计为指状电极、网格或网格状电极。第一电极和/或第二电极特别是可以布置在第一层堆栈或第二层堆栈的层之间。
第一层堆栈的各层可以彼此相叠布置。此外，第二层堆栈的各层可以彼此相叠布置。术语“彼此相叠”基本上是指一个表面相对于另一个表面的位置，其中，两个表面彼此相叠地布置。特别地，第一表面和第二表面可以彼此直接接触。特别地，第二层可以平放在第一层上，其中，第一表面和第二表面至少部分地接触。在这样的结构中，第二层可以例如具有比第一层更小的规格、特别是更小的长度和/或宽度，或者第一层可以例如具有比第二层更小的规格、特别是更小的长度和/或宽度。在此，第二表面的部分可以不被第一层覆盖，或者第一表面的部分可以不被第二层覆盖。此外，第一层和第二层可以彼此错位，即，第二层的一部分可以伸出于第一层的边缘，或者第一层的一部分可以伸出于第二层的边缘。
“层堆栈的制备”基本上是指可包括将层堆栈的一个或多个层沉积或施加到衬底上或其他层上的任意过程。特别地，可以使用选自如下的工艺(或者说方法)中的至少一种沉积工艺(或者说方法)：溅射、电子束蒸发、热蒸发、旋涂、刮刀涂布、喷墨印刷、喷涂、隙缝式喷嘴涂布、辊涂、凹版印刷、原子层沉积。然而，原则上，其他工艺也是可以考虑的。特别地，可以通过原子层沉积来沉积SnOx层。
术语“吸收层”基本上是指具有至少一个电荷载流子产生层的任意的层。
钙钛矿层可以被设置为吸收层。术语“钙钛矿层”基本上是指具有或包含钙钛矿的任意的层。术语“钙钛矿”基本上指任意材料。一个示例是具有ABX3化学结构的3D钙钛矿，其中，X可以是碘、溴或氯(或这些物质的任意混合物)，B可以是铅或锡(或这些物质的任意混合物)，A可以是甲基铵、甲脒、铯、钾或铷(或这些物质的任意混合物)。与3D钙钛矿的上述化学结构的任意偏差和杂质基本上也包括在内。另一个示例是低维钙钛矿，其化学结构偏离ABX3结构并形成二维材料。钙钛矿层特别是通过至少一种选自如下工艺的沉积工艺来生产：热蒸发、旋涂、刮刀涂布、喷墨印刷、喷涂、隙缝式喷嘴涂布、辊涂、凹版印刷方法。然而，原则上，其他方法也是可以考虑的。特别地，钙钛矿层可以通过选自以下工艺的至少一种工艺施加到第一层堆栈上或第二层堆栈上：热蒸发、旋涂、刮刀涂布、喷墨印刷、喷涂、隙缝式喷嘴涂布、辊涂、凹版印刷。
如上所述，在步骤a)中，将钙钛矿层引入到第一层堆栈中，或者在步骤b)中，将钙钛矿层引入到第二层堆栈中。第一层堆栈或第二层堆栈可以具有钙钛矿层。第一层堆栈可以具有多个层，并且其中一个层可以是钙钛矿层。第二层堆栈可以具有多个层，并且其中一层可以是钙钛矿层。可选地，第一层堆栈和/或第二层堆栈可以分别具有至少一个另外的钙钛矿层。
第二层堆栈的吸收层特别是可以具有或包括硅。因此，第二层堆栈的吸收层也可以被称为“硅层”。硅特别是可以作为具有p-n结或p-i-n结的单晶硅、多晶硅或非晶硅存在。硅可以是平坦的或有纹理的，如下文更详细讨论那样。此外，第二层堆栈的吸收层可以是或包括太阳能电池、特别是硅太阳能电池。然而，原则上，其他构造也是可以考虑的。
术语“衬底”基本上是指具有承载一种或多种其他元件的特性并因此具有机械稳定性的任意元件。第一层堆栈的衬底特别是可以被设计为透明的。第一层堆栈的衬底也可以设计为柔性衬底。第一层堆栈的衬底可以由聚合物、特别是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和/或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)制成。第一层堆栈的衬底也可以由玻璃制成。玻璃可以具有5μm至5mm、特别是25μm的厚度。此外，第一层堆栈的衬底可以被实施为刚性衬底、特别是由玻璃制成的刚性衬底。
衬底可以被配置用于封装钙钛矿基多结太阳能电池，特别是在已执行步骤d)之后。通过依次的制备，在施加所有光学和电学的功能层之后，可以设置封装，以保护钙钛矿基多结太阳能电池免受外部影响、例如水、氧气和/或反应活性物质的影响。通过层压，衬底、特别是玻璃或膜可以在层压之后直接形成分界层。由此，原则上可以大大简化方法步骤的顺序。此外，原则上可以提高钙钛矿基多结太阳能电池的稳定性。
特别地，衬底可以是有色衬底。有色衬底可特别具有或包含膜和/或玻璃。因此可以调节钙钛矿基多结太阳能电池的颜色或视觉观感。具有彩色衬底的钙钛矿基多结太阳能电池特别是可用于建筑物集成的光伏发电。
在执行步骤d)之后，可以将衬底选择性地从钙钛矿硅多结太阳能电池上移除。例如，可以在衬底上施加抗粘附层，该抗粘附层可以特别设置用于从钙钛矿硅多结太阳能电池上移除衬底。
衬底和/或第一层堆栈和/或第二层堆栈的至少一个层可以具有至少一个粗糙的表面。粗糙的表面可以通过制造工艺产生。粗糙的表面特别是可以具有1nm至2μm、特别是50nm至300nm的均方根粗糙度(英文为：root-mean-squared roughness)。此外，粗糙的表面可以具有1nm至10μm、特别是10nm至1μm的最高点和最低点之间的距离(英文为：Peak toValley(峰至谷))。根据本发明的方法可以规避对于一定的制造工艺而言固有的粗糙度，并且因此可以表现出工业应用的优势。这对于例如CIGS底的太阳能电池特别是关键，这种太阳能电池基于制造工艺原则上具有粗糙的表面。
此外，衬底和/或第一层堆栈和/或第二层堆栈的至少一个层可以具有至少一个具备至少一种纹理的纹理化表面。纹理可以通过制造工艺有针对性地生成。纹理化表面可以具有大于2nm、特别是大于250nm的均方根粗糙度(英文为：root-mean-squaredroughness)。此外，纹理化的表面可以具有20nm至100μm、特别是500nm至10μm的最高点和最低点之间的距离(英文为：Peak to Valley(峰至谷))。特别地，钙钛矿基多结太阳能电池的暴露于日光下的外侧和/或钙钛矿基多结太阳能电池的背侧和/或钙钛矿基多结太阳能电池内部的层的表面-特别是在钙钛矿基多结太阳能电池中的层压部的界面处具有纹理化表面。特别地，第一层堆栈的构成层压体的层的表面和/或第二层堆栈的构成层压体的层的表面可以是纹理化表面。特别需要关注的是一侧或两侧纹理化的硅太阳能电池，其纹理实现了更好的光耦合，更好的光耦合可以提高吸收率。因此，可以实现更高的效率。
纹理可以周期性地或随机地生成。特别地，纹理可以具有大量要素。例如，纹理可以是纳米级纹理或微米级纹理。术语“纳米级纹理”原则上应理解为其中表面的凸起和/或凹陷具有在1纳米或更多纳米范围内、特别是在10nm至1000nm范围内、优选在50nm至800nm的范围内、特别优选在100nm至500nm的范围内的规格的任意纹理。术语“微米级纹理”原则上是应被理解为其中表面的凸起和/或凹陷具有在1μm或更多微米范围内、特别是在2μm至500μm范围内、优选在5μm至100μm的范围内、特别优选在10μm至50μm的范围内的任意纹理。所述规格特别是可以是凸起或凹陷的高度、宽度和/或深度。这些元件可以被设计为第一层堆栈和/或第二层堆栈的层的表面上的凸起。特别地，这些元件可以是与相邻元件间隔的隔离元件。这些元件可以被设计为彼此不接触。另选地，这些元件可以至少部分接触。这些元件可以特别地具有选自如下形状中的至少一种形状：圆锥形状、特别是截头圆锥形状；四面体形状、特别是金字塔形状；圆柱形、特别是圆形圆柱形或椭圆圆柱形；球形。因此，纹理可以具有选自如下形状中的至少一种结构：圆锥形状、特别是截头圆锥形状；四面体形状、特别是金字塔形状；圆柱形、特别是圆形圆柱形或椭圆圆柱形；球形。原则上，其他实施例也是可以考虑的。纹理化的表面可以具有自清洁效果。此外，纹理化表面可以改善钙钛矿基多结太阳能电池的光学性能，特别是使得光可以被有效地吸收并且可以实现钙钛矿基多结太阳能电池的高效率。
例如，可以在步骤d)期间，在衬底上构造至少一种纹理。衬底可以是或包括薄膜，并且薄膜的至少一个表面可以在层压期间通过热压获得纹理。因此，无需执行额外的方法步骤即可实现钙钛矿基多结太阳能电池的额外功能。然而，纹理化的表面也可以在进行步骤d)之前形成在衬底上。特别地，可以提供纹理化的膜和/或纹理化的玻璃。
此外，衬底和/或第一层堆栈和/或第二层堆栈的至少一个层可以具有至少一个带有缺陷的表面。这些缺陷特别是可能由于制造方法、处理步骤中的瑕疵或者由于降解而出现。这些缺陷特别是包括杂质、残留加工材料、划痕和/或异物、特别是灰尘和/或颗粒。特别是与传统的生产方法相比，根据本发明的方法原则上能够容忍缺陷，因此对于工业生产来说是一个优点，特别是可以降低生产错误率。
特别地，第一层堆栈和/或第二层堆栈的一个或多个另外的层可以具有纹理化表面和/或粗糙的表面。其他层特别是可以是层厚度大于5μm、特别是大于10μm的层。特别地，另一层可以是吸收层，特别是太阳能电池。太阳能电池可以选自：硅太阳能电池、钙钛矿太阳能电池。其他太阳能电池也是可以考虑的。此外，另一层可以是钙钛矿层。
原则上，层或衬底的纹理化表面可以通过在第一层堆栈内或第二层堆栈内施加附加层、特别是具有小于5μm的层厚度的附加层来延续。
术语“电极”基本上表示与至少一个其他电极相互作用的任意的电子和/或空穴导体，其中，在这些电极中的每两个之间定位有与这些电极相互作用的介质。特别地，电极可包含至少一种导电材料。
第一层堆栈的第一电极特别是可以是透明的。第一电极特别是可以具有选自如下氧化物的至少一种透明的导电氧化物：氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、氢掺杂氧化铟(IO：H)，铝掺杂氧化锌(AZO)。原则上其他材料也是可以考虑的。此外，第一电极可以具有选自由金、银、铝、铜、钼(Mo)组成的组中的至少一种金属。原则上其他材料也是可以考虑的。特别地，第一电极可以形成为层。第一电极可以特别地通过选自由溅射、电子束蒸发、热蒸发组成的组中的至少一种沉积方法来制造。然而，原则上，其他方法也是可以考虑的。
第二层堆栈的第二电极特别是可以具有选自如下氧化物的至少一种透明导电氧化物：氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、掺氟氧化锡(FTO)、氢氧化锡(FTO)、掺杂氧化铟(IO：H)、铝掺杂氧化锌(AZO)。此外，第二电极可以具有选自由金、银、铝、铜组成的组中的至少一种金属。原则上其他材料也是可以考虑的。第二电极特别是可以具有两种或更多种材料的组合。该组合可以包括两种或更多种彼此叠置的材料和/或两种或更多种彼此并排的材料。特别地，该组合可以包括连续ITO层上的窄金线。第二电极特别是可以形成为层。第二电极特别是可以通过选自由溅射、电子束蒸发、热蒸发组成的组中的至少一种沉积方法来制造。然而，原则上，其他方法也是可以考虑的。
第一电极和/或第二电极可以具有至少一种导电氧化物并且可以具有15nm至300nm、优选50nm至200nm、特别优选100nm至150nm的层厚度。第一电极和/或第二电极还可以具有至少一种金属并且可以具有10nm至200nm、优选50nm至100nm的层厚度。
第一电极和/或第二电极均可以设计为层、特别是设计为第一层堆栈或第二层堆栈的层。因此，第一电极和/或第二电极可以设计为层状电极。然而，第一电极和/或第二电极不一定必须呈层的形式。另选地，第一电极和/或第二电极可以设计为指状电极、优选地设计为由银(Ag)制成的指状电极、设计为网格或网格状电极。原则上，其他实施例也是可以考虑的。
术语“复合层”基本上指的是太阳能电池中发生复合(即电子与空穴的自发重聚)的任意的层。特别地，复合层可以具有选自如下氧化物的至少一种透明导电氧化物：氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺氢氧化铟(IO：H)、铝掺杂氧化锌(AZO)。此外，复合层可以具有选自由金、银、铝、铜组成的组中的至少一种金属。原则上其他材料也是可以考虑的。复合层特别是可以具有两种或更多种材料的组合。该组合可以包括两种或更多种彼此相叠的材料和/或两种或更多种彼此并排的材料。复合层可以特别地通过选自由溅射、电子束蒸发、热蒸发组成的组中的至少一种沉积方法来产生。然而，原则上，其他方法也是可以考虑的。复合层可以具有至少一种导电氧化物并且可以具有1nm至100nm、优选5nm至50nm、特别优选10nm至20nm的层厚度。复合层还可以具有至少一种金属并且可以具有1nm至10nm、优选2nm至5nm的层厚度。
原则上，术语“空穴传输层”和“电子传输层”是指允许相应电荷载流子移动的任意电荷传输层。空穴传输层可包含至少一种以下的有机材料：聚合物、PTAA(聚[双(4-苯基)(2，4，6-三甲基苯基)胺])、PEDOT：PSS(聚(乙撑二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯))、Poly-TPD(聚[N，N′-双(4-丁基苯基)-N，N′-双(苯基)联苯胺])、P3HT(聚(3-己基噻吩))。此外，空穴传输层可以具有至少一种基于小分子的材料，特别是Spiro-OMe-TAD(2，2′，7，7′-四-(N，N-二-4-甲氧基苯氨基)-9，9′-螺二芴)。此外，空穴传输层可以具有至少一个如下的自组装单层：2PACz([2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸)、(7)MeO-2PACz([2-(3，6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸。此外，空穴传输层可以具有至少一种如下的无机材料：金属氧化物、特别是氧化铜(CuO)、特别是氧化镍(NiO)、高碘化铜(CuI)、硫氰酸铜(CuSCN)，其中无机材料可以是晶体或具有纳米颗粒。原则上其他材料也是可以考虑的。空穴传输层也可以掺杂有一种以下的材料：Li-TFSI(双(三氟甲磺酰基)亚胺锂)、TBP(4-叔丁基吡啶)、FK209(三[2-(1H-吡唑-1-基)-4-叔-丁基吡啶]钴(III)、三[双(三氟甲基磺酰基)亚胺])、F4-TCNQ(2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基喹啉二甲烷)。空穴传输层特别是可以具有两种或更多种材料的组合。该组合可包括彼此相叠的两种或更多种材料和/或彼此并排的两种或更多种材料和/或两种或更多种材料的混合物。空穴传输层特别是可以通过以下的至少一种沉积工艺来制备：溅射、电子束蒸发、热蒸发、旋涂、刮刀涂布、喷墨印刷。然而，原则上，其他方法也是可以考虑的。
电子传输层可以具有选自由PCBM(6，6-苯基C61丁酸甲酯)、ICBA(茚-C60双加合物)、C60组成的组中的至少一种有机材料。此外，电子传输层可以具有至少一种以下的无机材料：金属氧化物，特别是氧化锡(SnO2)，特别是氧化钛(TiO2)，其中，无机材料可以是晶体的或具有纳米粒子。原则上其他材料也是可以考虑的。电子传输层可以特别是其他材料则由两种或多种材料组合而成。该组合可包括彼此相叠的两种或更多种材料和/或彼此并排的两种或更多种材料和/或两种或更多种材料的混合物。电子传输层特别是可以通过以下的至少一种沉积工艺来制备：溅射、电子束蒸发、热蒸发、旋涂、刮刀涂布、喷墨印刷。然而，原则上，其他方法也是可以考虑的。
电子传输层和空穴传输层可以分别具有0nm至500nm、优选10nm至200nm的层厚度，但是原则上其他尺寸也是可以考虑的。
此外，第一层堆栈和/或第二层堆栈可以具有一个或多个缓冲层。缓冲层可以具有选自由浴铜灵(BCP)、氟化锂(LiF)、聚芴(PFN)组成的组中的至少一种材料。此外，缓冲层可具有至少一种包含纳米粒子的无机材料，例如基于Al2O3、ZnO或TiO2的纳米材料。原则上其他材料也是可以考虑的。缓冲层特别是可以施加到电子传输层和/或空穴传输层上。原则上，其他配置也是可以考虑的。
此外，缓冲层可以具有空穴传输层的材料或电子传输层的材料。缓冲层特别是可以具有如下材料中的至少一种材料：PCBM(6，6-苯基C61丁酸甲酯)；ICBA(茚-C60双加合物)；C60；金属氧化物、特别是氧化锡(SnO2)，特别是氧化钛(TiO2)。金属氧化物特别是可以是结晶的或者可以具有纳米颗粒。另外，缓冲层可以具有如下材料中的至少一种材料：聚合物、PTAA(聚[双(4-苯基)(2，4，6-三甲基苯基)胺])、PEDOT：PSS(聚(乙撑二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯))、Poly-TPD(聚[N，N′-双(4-丁基苯基)-N，N′-双(苯基)联苯胺])、P3HT(聚(3-己基噻吩))。此外，缓冲层可以具有至少一种基于小分子的材料、特别是Spiro-OMeTAD(2，2′，7，7′-四-(N，N-二-4-甲氧基苯基氨基)-9，9′-螺二芴)。此外，缓冲层可以具有至少一个如下的自组装单层：2PACz([2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸)、(7)MeO-2PACz([2-(3，6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸。此外，缓冲层可以具有至少一种如下的无机材料：金属氧化物，特别是氧化铜(CuO)，特别是氧化镍(NiO)、高碘化铜(CuI)、硫氰酸铜(CuSCN)，其中无机材料可以是晶体或具有纳米粒子。原则上其他材料也是可以考虑的。缓冲层也可以用如下一种材料掺杂：Li-TFSI(双(三氟甲磺酰基)亚胺锂)、TBP(4-叔丁基吡啶)、FK209(三[2-(1H-吡唑-1-基)-4-叔丁基吡啶]钴)(III)，三[双(三氟甲基磺酰基)亚胺])，F4-TCNQ(2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基喹啉二甲烷)。
缓冲层可以具有0nm至30nm、优选10nm至20nm的层厚度，但是原则上其他尺寸也是可以考虑的。
此外，第一层堆栈和/或第二层堆栈可以具有一个或多个钝化层。钝化层可具有选自如下材料的至少一种材料：PEAI/PEABr/PEACl(苯乙基碘化/溴化/氯化铵)、OAI/OABr/OACl(辛基碘化/溴化/氯化铵)、BAI/BABr/BACl(丁基碘化铵/溴化铵/氯化铵)、LiF(氟化锂)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、Al2O3(氧化铝)、路易斯碱、路易斯酸。原则上其他材料也是可以考虑的。钝化层可以施加在例如电子传输层和/或空穴传输层上。原则上，其他配置也是可以考虑的。钝化层可用于表面官能化。这基本上改变了相邻层的化学性质。钝化层可以特别地通过选自如下工艺中的至少一种沉积工艺来产生：旋涂、热蒸发、溅射、电子束蒸发、刮刀涂布、喷墨印刷。然而，原则上，其他方法也是可以考虑的。
钝化层可以具有的层厚度为1nm至10nm，优选2nm至5nm。
如上所述，在步骤c)中，将第一层堆栈施加到第二层堆栈上。在本文中，术语“施加”是指两个层堆栈的叠加。
第一层堆栈可以具有第一收尾层。第二层堆栈可以具有第二收尾层。术语“收尾层”原则上是指具有多个叠置层的层堆栈或层结构中的任意的层，其以层的一个长边邻接于层堆栈或层结构的外部环境。在步骤c)中，能够以第一层堆栈的第一收尾层和第二层堆栈的第二收尾层彼此相叠的方式将第一层堆栈施加到第二层堆栈上。关于术语“彼此相叠”以类似的方式参考上面术语“叠置”的定义。
钙钛矿层可以形成第一收尾层，并且电子传输层或空穴传输层可以形成第二收尾层。也可以相反地完成，即钙钛矿层可以形成第二收尾层并且电子传输层或空穴传输层可以形成第一收尾层。此外，第一收尾层或第二收尾层可以分别是缓冲层。
第一层和/或第二层可以被施加到第一层堆栈或第二层堆栈的其他的层上。因此，第一层和/或第二层不一定必须施加到钙钛矿层。通过层压，第一层和/或第二层原则上可以施加到钙钛矿层上。原则上，无机的空穴传输层和/或电子传输层可以从真空相中制备。在这里，可以存在高品质和紧凑的性质。凭借来自液相的材料，这基本上是不可能的或仅在有限程度上可能，这种材料例如使用纳米颗粒并因此总是产生多孔层。原则上，紧凑的层有助于组件架构的稳定性。此外，钙钛矿层可以被施加到第一层和/或第二层上。然而，其他构造也是可以考虑的。
如上所述，在步骤d)中，将第一层堆栈与第二层堆栈相层压。术语“层压”基本上是指至少两个元件的任意材料锁合的热接合方法、特别是没有诸如粘合剂的附加辅助材料。可以将两个元件彼此相叠地引入到热压机中，并且可以在温度和压力的作用下进行连接过程。在本发明的范围中，术语“层压”特别指的是第一层堆栈的第一收尾层与第二层堆栈的第二收尾层的任意的材料锁合的热接合方法。术语“机械连接”基本上是指两个或更多个元件之间的使得当以一定方式使用元件时防止两个或更多个元件彼此分离的连接方式。术语“电连接”基本上是指两个或更多个元件之间的在元件之间形成电接触的连接，即可以经由元件之间的接触区域传输电荷载流子。原则上，多于两个的层堆栈也可以在步骤d)期间层压在一起。特别地，在步骤d)期间，第一层堆栈和第二层堆栈可以与至少一个另外的层堆栈、特别是至少一个第三层堆栈相层压。
为了层压，可以将第一层堆栈和第二层堆栈引入热压机中。在压力和温度的作用下，钙钛矿层可以重结晶，从而使得第一层堆栈和第二层堆栈之间实现机械和电连接。热压机可以具有第一板和第二板。第一板和第二板可以首先在保持特别是5MPa至20MPa的压力下加热。当达到工艺温度时，可以将压力增加至工艺压力。工艺温度特别是可以50℃至300℃之间、特别是60℃至150℃之间。工艺压力特别是可以在10MPa与250MPa之间、特别是在20MPa与150MPa之间。该工艺特别是可以在1秒至2小时、特别是5分钟至30分钟的时间段内进行。例如，步骤d)可以在90℃的工艺温度、80MPa的工艺压力下进行并持续10分钟。然后可以冷却钙钛矿基多结太阳能电池，并且释放压力。在此，顺序可能会有所不同。例如，可以先将钙钛矿基多结太阳能电池冷却，然后释放压力。另选地，可以先释放压力，然后可以冷却钙钛矿基多结太阳能电池。
如上所述，钙钛矿层要么形成第一层堆栈的构成层压体的层，要么形成第二层堆栈的构成层压体的层。术语“构成层压体的层”原则上是指第一层堆栈中的在温度和压力的影响下与第二层堆栈中的层材料锁合地连接的层。另外，术语“构成层压体的层”可以指第二层堆栈中的在温度和压力的作用下与第一层堆栈中的层材料锁合地连接的层。在第一实施例中，钙钛矿层可以形成第一层堆栈的构成层压体的层，并且第二层堆栈的构成层压体的层可以不是钙钛矿层。在第二实施例中，钙钛矿层可以形成第二层堆栈的构成层压体的层，并且第一层堆栈的构成层压体的层可以不是钙钛矿层。特别地，构成层压体的层可以是第一层堆栈的第一收尾层或第二层堆栈的第二收尾层。此外，构成层压体的层可以是第一层堆栈的第一收尾层或第二层堆栈的第二收尾层并且可以包括表面处理。另选地，可以在钙钛矿层上施加另外的层。该另外的层特别是可以选自：缓冲层、钝化层。原则上也可以设想其他实施例。特别地，钙钛矿层可以是选自如下的层的层：第一层堆栈的第一收尾层；以及第二层堆栈的第二收尾层；第一层堆栈中的与第一收尾层连接的层；第二层堆栈的与第二收尾层连接的层。第一层堆栈中与第一收尾层连接的层和第二层堆栈中与第二收尾层连接的层也可分别称为位于第一收尾层和第二收尾层下方的层。此外，第一层堆栈和/或第二层堆栈可以选择性地包括另外的钙钛矿层。
钙钛矿基多结太阳能电池可以通过多重层压以单片的(n+1)端子接线来制造，其中，n对应于吸收层的数量。于是，可以建立(n+1)个触点的串联。每个电极或电极之间可以通过层堆栈移位来接触和/或接线。原则上，其他方法也是可以考虑的。
在进行步骤d)之前，钙钛矿层的钙钛矿能够以固相存在。在此，术语“相”是指物质的聚集状态，其可以通过简单地改变温度和/或压力而转变成不同的聚集状态。因此，钙钛矿层可以是固体层。此外，第一层堆栈的其他的层、特别是第一电极和/或第一层，和/或第二层堆栈的其他的层、特别是第二电极和/或吸收层，和/或复合层和/或缓冲层和/或第二层在进行步骤d)之前处于固相。在步骤d)期间，可以通过使固体钙钛矿层重结晶来建立第一层堆栈和第二层堆栈之间的连接。步骤a)至d)可以是无粘合剂方法步骤。在此，术语“无粘合剂方法步骤”表示基本上是在不使用或施加任意粘合剂的情况下进行的方法步骤。无需使用额外的粘合剂，也无需堆栈的其他层中的添加剂。由此，消除了对额外粘合剂层的需要。特别地，钙钛矿基多结太阳能电池中可以仅存在光学和电学功能层。因此原则上可以避免额外的光学、机械和/或电损失。原则上，这可以使钙钛矿基多结太阳能电池具有高稳定性。此外，原则上可以提高钙钛矿基多结太阳能电池的效率。因此，根据本发明的方法可以是可扩展的方法，因为当第一层堆栈连接到第二层堆栈时不存在液相。此外，可以存在简单的部件结构。生产成本基本上可以降低。
原则上，可以通过根据本发明的方法生产具有不同配置的钙钛矿基多结太阳能电池。根据本发明的方法能够实现第一层堆栈和/或第二层堆栈的新配置，这基本上是现有方法无法实现的。
电子传输层和/或空穴传输层也可以通过层压由致密和/或连续的层制备。特别地，这些层可以是无孔层。特别地，这些层可以不是基于纳米和/或微米颗粒的层。特别地，可以制造包含钙钛矿、电子传输层和空穴传输层的组合，其中电子传输层选自以下材料中的至少一种材料：SnO2、TiO2、镉-硒量子点(CdxSey)、氧化钨(WxOy)、钛酸锶(SrTiO3)、氧化锡(ZnO)，空穴传输层具有选自如下材料中的至少一种材料：氧化镍(NiOx)、(氧化铜)Cu2O、硫氰酸铜(CuSCN)、氧化铜(CuOx)、铜铬氧化物(Cu：CrOx)、氧化钼(VI)(MoO3)、氧化钒(VxOy)、酞菁镍(NiPc)。
因此，原则上在制造方法的工艺顺序中新的自由度是可能的。此外，原则上更快的制造方法顺序是可能的。此外，原则上可以实现较低的处理温度或较低的能量耗用、机械稳定的部件和/或稳定的部件结构。
钙钛矿层可以具有800nm至10μm、特别是1μm至5μm的层厚度。此外，钙钛矿层可以具有50nm至800nm、特别是500nm至600nm的层厚度。厚的钙钛矿层可以补偿吸收层上侧的纹理或粗糙度并确保至少几乎完全覆盖。钙钛矿层可以适配于吸收层的纹理，并且可以在背向吸收层纹理的一侧上具有限定/受控的纹理、例如平坦的、粗糙的或结构化的纹理。可以在第一层堆栈或第二层堆栈上施加厚的钙钛矿层，该层在层压过程中适配于吸收层的纹理，至少几乎没有瑕疵。这基本上是其他方法无法做到的。因此可以提高光产量和/或角度相关的光产量以及因此钙钛矿基多结太阳能电池的效率。
另外，原则上可以将层堆栈多重层压。特别地，可以将一个层堆栈多次层压到另一层堆栈上。为此，可以将衬底例如平面硅晶片、平面玻璃或其他所用的衬底施加在例如由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚四氟乙烯(PTFE)、FTO、ITO、SnO2、NiOx制成的抗粘附层上。基本上，其他使层堆栈可以在层压之后作为单元从其上与抗粘附层再次分离的层也是可行的。多结太阳能电池可以通过将一个层堆栈多重层压到另一层堆栈上来制造，该层堆栈可以具有例如多于两个的吸收层。
钙钛矿层可以形成为平坦的层。特别地，钙钛矿层的平坦构造可以通过将可分离的层层压到钙钛矿层上来产生。因此，由于粗糙的钙钛矿层在激光加工多结太阳能电池中产生的局限可以避免。
特别地，钙钛矿基多结太阳能电池可以具有多于两个的吸收器。具有多于两个吸收器的钙钛矿基多结太阳能电池特别是可以具有层压在一起的多于两个的层堆栈。因此，可以提高钙钛矿基多结太阳能电池的效率。特别地，钙钛矿基多结太阳能电池可以具有多于两个的吸收器。原则上，其他配置也是可以考虑的。例如，钙钛矿基多结太阳能电池可以具有三个吸收器：钙钛矿层、第一吸收器层和第二吸收器层。第一和/或第二吸收层可以具有以下的材料：钙钛矿、晶体硅或非晶硅、铜铟镓二硒化物(CIGS)、碲化镉(CdTe)、砷化镓(GaAs)、锗(Ge)、砷化铟镓(InGaAs)、磷化铟镓(InGaP)。原则上其他材料也是可以考虑的。层堆栈特别是可以彼此相叠地布置。
在另一方面，提出了一种钙钛矿基多结太阳能电池。钙钛矿基多结太阳能电池包括至少第一层堆栈。第一层堆栈具有至少一个第一电极和至少一个第一层。另外，第一层堆栈可以具有至少一个衬底。此外，钙钛矿基多结太阳能电池包括至少一个第二层堆栈。第二层堆栈具有至少一个吸收层和至少一个第二层。此外，第二层堆栈可以具有至少一个第二电极。此外，第二层堆栈可以具有复合层。第一层堆栈被施加到第二层堆栈上。第一层堆栈被与第二层堆栈相层压，使得在第一层堆栈和第二层堆栈之间形成选自以下连接的至少一个连接：机械连接、电连接。第一层和第二层分别选自：空穴传输层、电子传输层、缓冲层、复合层、电极层。第一层堆栈或第二层堆栈具有钙钛矿层。钙钛矿层形成第一层堆栈的构成层压体的层或形成第二层堆栈的构成层压体的层。
钙钛矿硅多结太阳能电池可以使用已经介绍的或下面将介绍的用于制造钙钛矿基多结太阳能电池的方法来制造。因此，关于钙钛矿硅多结太阳能电池的构造和设计的进一步细节，能够以类似的方式参考上面的介绍以及下面对用于制造钙钛矿基多结太阳能电池的方法的介绍。
在钙钛矿基多结太阳能电池的实施例中，第一层堆栈可以具有第一电极。特别地，在衬底上可以施加第一电极。特别地，衬底可以包括玻璃，特别是柔性玻璃。特别地，衬底可以具有50μm至5mm、特别是100μm至250μm的厚度。特别地，第一电极可以包括氧化铟锡(ITO)。特别地，第一电极可以具有100nm至500nm、特别是120nm至300nm的厚度。此外，在该实施例中，第二层堆栈可以具有另一衬底，第二电极可以具有吸收层和作为复合层的第二层。该另外的衬底可以包括玻璃。特别地，另一衬底可以具有50μm至5mm、特别是1mm的厚度。特别地，第二电极可以包含钼(Mo)。第二电极可以具有0.1μm至2μm、特别是0.2μm至1μm的厚度。特别地，吸收层可以包括铜铟镓二硒化物(CIGS)太阳能电池。CIGS太阳能电池特别是可以具有1μm至5μm的厚度。CIGS太阳能电池的表面特别是可以具有1nm至2μm的均方根粗糙度。该表面特别是可以是背向另一衬底的表面。第二层、特别是复合层可以特别位于CIGS太阳能电池的表面上。第二层可以具有1μm至5μm的厚度。特别地，复合层可以包括氧化铟锡(ITO)。复合层特别是可以具有15nm至100nm、特别是30nm至70nm的厚度。
在钙钛矿基多结太阳能电池的实施例中，第一层堆栈和第二层堆栈还可以分别包括另外的层、特别是至少一个钙钛矿层(其特别是具有100nm至2μm、特别是300nm至800nm的厚度)、至少一个空穴传输层和/或至少一个电子传输层。特别地，空穴传输层可以包含氧化镍(NiOx)。由氧化镍(NiOx)制成的空穴传输层可以特别具有10nm至50nm、特别是20nm至30nm的厚度。另外，空穴传输层可以特别地包含自组装单层，特别是2PACz([2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸)。特别地，由2PACz制成的空穴传输层可以放置在由氧化镍制成的空穴传输层上，从而形成双空穴传输层。电子传输层可以特别地包含氧化锡(SnOx)并且特别地具有10nm至50nm、特别是30nm至40nm的厚度。此外，电子传输层可以特别地包含富勒烯(C60)并且特别地具有10nm至30nm、特别是20nm至25nm的厚度。由氧化锡制成的电子传输层特别是可以放置在由富勒烯制成的电子传输层上并且因此形成双电子传输层。
例如，在钙钛矿基多结太阳能电池的实施例中，第一层堆栈可以包括空穴传输层和钙钛矿层。空穴传输层特别是可以放置在第一电极上。钙钛矿层特别是可以放置在空穴传输层上。第二层堆栈可以包括电子传输层。电子传输层特别是可以放置在复合层上。
另选地，在钙钛矿基多结太阳能电池的实施例中，第一层堆栈可以包括电子传输层和钙钛矿层。电子传输层特别是可以放置在第一电极上。钙钛矿层特别是可以放置在电子传输层上。第二层堆栈可以包括空穴传输层。空穴传输层特别是可以放置在复合层上。
另选地，在钙钛矿基多结太阳能电池的实施例中，第一层堆栈可包括空穴传输层。空穴传输层特别是可以放置在第一电极上。第二层堆栈可以包括电子传输层和钙钛矿层。电子传输层特别是可以放置在复合层上。钙钛矿层特别是可以放置在电子传输层上。
另选地，在钙钛矿基多结太阳能电池的实施例中，第一层堆栈可以包括电子传输层。电子传输层特别是可以放置在第一电极上。第二层堆栈可以包括空穴传输层和钙钛矿层。空穴传输层特别是可以放置在复合层上。钙钛矿层特别是可以放置在空穴传输层上。
另选地，在钙钛矿基多结太阳能电池的实施例中，第一层堆栈可以包括空穴传输层和钙钛矿层。空穴传输层特别是可以放置在第一电极上。钙钛矿层特别是可以放置在空穴传输层上。第二层堆栈可以包括电子传输层和另外的钙钛矿层。电子传输层特别是可以放置在复合层上。特别地，另一钙钛矿层可以放置在电子传输层上。
另选地，在钙钛矿基多结太阳能电池的实施例中，第一层堆栈可以包括电子传输层和钙钛矿层。电子传输层特别是可以放置在第一电极上。钙钛矿层特别是可以放置在电子传输层上。第二层堆栈可以包括空穴传输层和另外的钙钛矿层。空穴传输层特别是可以放置在复合层上。另一钙钛矿层特别是可以放置在空穴传输层上。
另选地，在钙钛矿基多结太阳能电池的实施例中，第一层堆栈可以包括空穴传输层。空穴传输层特别是可以放置在第一电极上。第二层堆栈可以包括电子传输层、钙钛矿层和另外的钙钛矿层。电子传输层特别是可以放置在复合层上。钙钛矿层特别是可以放置在电子传输层上。特别地，附加的钙钛矿层可以放置在钙钛矿层上。钙钛矿层和另一钙钛矿层特别是可以通过依次层压彼此先后地施加。
另选地，在钙钛矿基多结太阳能电池的实施例中，第一层堆栈可以包括电子传输层。电子传输层特别是可以放置在第一电极上。第二层堆栈可以包括空穴传输层、钙钛矿层和另外的钙钛矿层。空穴传输层可以放置在复合层上。钙钛矿层特别是可以放置在空穴传输层上。附加的钙钛矿层特别是可以放置在钙钛矿层上。
在钙钛矿基多结太阳能电池的另一实施例中，第一层堆栈可以具有衬底、第一电极、两个第一层和钙钛矿层。特别地，第一电极可以施加到衬底上。特别地，两个第一层可以施加到第一电极上。特别地，钙钛矿层可以施加于上述两个第一层上。上述两个第一层特别可以是电子传输层，特别是两个基本上彼此相叠的电子传输层。
特别地，衬底可包含聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。特别地，衬底可以是或包括由聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)制成的膜。特别地，衬底可以具有125μm的厚度。特别地，第一电极可以具有氧化铟锡(ITO)。特别地，第一电极可以具有300nm的厚度。
两个第一层特别是可以是两个电子传输层、特别是第一电子传输层和第二电子传输层。特别地，第一电子传输层可以包含氧化锡(SnOx)。第一电子传输层特别是可以具有35nm的厚度。特别地，第二电子传输层可以包含富勒烯(C60)。第二电子传输层特别是可以具有20nm的厚度。
特别地，钙钛矿层可包含Cs0.1(MA0.17FA0.83)0.9Pb(I0.83Br0.17)3。钙钛矿层特别是可以具有370nm的厚度。
第二层堆栈特别是可以具有第二电极、吸收层和三个第二层。特别地，吸收层可以施加到第二电极。特别地，三个第二层可以施加到吸收层上。三个第二层特别可以是两个空穴传输层和一个复合层，特别是三个基本上彼此相叠的第二层。
特别地，第二电极可以具有氧化铟锡(ITO)。第二电极特别是可以具有70nm的厚度。
吸收层特别是可以包括硅太阳能电池。硅太阳能电池特别是可以具有以下结构：a-Si：H<n>/a-Si：H<i>/c-Si晶片<n>/a-Si：H<i>/a-Si：H<p>。在此，可以存在异质结。特别地，可以对硅太阳能电池在两侧进行抛光。硅太阳能电池特别是可以具有280μm的厚度。
特别地，复合层可以放置在吸收层上。特别地，复合层可以包括氧化铟锡(ITO)。复合层特别是可以具有30nm的厚度。
特别地，两个空穴传输层、特别是第一空穴传输层和第二空穴传输层可以放置在复合层上。第一空穴传输层特别是可以放置在复合层上并且第二空穴传输层特别是可以放置在第一空穴传输层上。特别地，第一空穴传输层可以包含氧化镍(NiOx)。特别地，第一空穴传输层可以具有20nm的厚度。第二空穴传输层可特别包含自组装单层，特别是2PACz([2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸)。
在钙钛矿基多结太阳能电池的另一实施例中，衬底可以由玻璃制成。衬底可以具有1mm的厚度。第一电极可以包括氧化铟锡。第一电极可以具有100nm或150nm的厚度。电子传输层可以包括氧化锡(SnO2)。电子传输层可以具有10nm或20nm的厚度。钙钛矿层可以具有350nm或700nm的厚度。空穴传输层可以包含PTAA(聚[双(4-苯基)(2，4，6-三甲基苯基)胺])并且具有5nm或10nm的厚度。钙钛矿基多结太阳能电池可以具有另外的空穴传输层。该另外的空穴传输层可以包含氧化镍(NiOx)。该另外的空穴传输层可以具有10nm或20nm的厚度。复合层可以包括氧化铟锡。复合层可以具有15nm或70nm的厚度。此外，钙钛矿基多结太阳能电池可以包括硅太阳能电池。硅太阳能电池的厚度可以为200μm或300μm。
在钙钛矿基多结太阳能电池的另一实施例中，衬底可以由玻璃制成。衬底可以具有1mm的厚度。第一电极可以包括氧化铟锡。第一电极可以具有100nm的厚度。电子传输层可以包括氧化锡(SnO2)。电子传输层可以具有10nm的厚度。钙钛矿层可以具有350nm的厚度。空穴传输层可以包括氧化镍(NiOx)。空穴传输层可以具有10nm的厚度。复合层可以包括氧化铟锡。复合层可以具有15nm的厚度。此外，钙钛矿基多结太阳能电池可以包括硅太阳能电池。硅太阳能电池的厚度可以为200μm。钙钛矿基多结太阳能电池可以具有另外的复合层。该另外的复合层可以包含氧化铟锡。另外的复合层可以具有15nm的厚度。钙钛矿基多结太阳能电池可以具有另外的空穴传输层。另外的空穴传输层可以包含PTAA(聚[双(4-苯基)(2，4，6-三甲基苯基)胺])。该另外的空穴传输层可以具有5nm的厚度。钙钛矿基多结太阳能电池可以具有吸收层。吸收层可以包括钙钛矿。吸收层可以具有300nm的厚度。钙钛矿基多结太阳能电池可以具有另外的电子传输层。另外的电子传输层可以包含氧化锡(SnO2)。另外的电子传输层可以具有10nm的厚度。第二电极可以包括氧化铟锡。第二电极可以具有100nm的厚度。钙钛矿基多结太阳能电池可以具有另外的衬底。另外的衬底可以由聚萘二甲酸乙二醇酯制成。该另外的衬底可以具有125μm的厚度。
所提出的装置和所提出的方法相对于已知的装置和方法具有许多优点。
于是，可以基本上减少材料不兼容性，并且可以基本上获得选择各个层的制造方法的自由度。可以避免由于依次生产在电荷传输层、电极和复合层的选择方面的限制。可以将钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸收器层压到硅太阳能电池上，从而制造串联钙钛矿硅太阳能电池。可以将更加鲁棒和稳定的氧化物电荷载流子传输层安装在两个单独的层堆栈中。还可以增加用于其他电荷载流子传输层以及用于电极层、缓冲层、钝化层、接触层和/或封装层的材料的选择。电极层、缓冲层和/或钝化层原则上可以在第一层堆栈和/或第二层堆栈的钙钛矿层下方以较高温度进行工艺处理。与在较低温度下在层堆栈上进行工艺处理的电极、缓冲层和/或钝化层相比，在较高温度下处理的电极、缓冲层和/或钝化层的性质原则上可以得到改善。原则上，仍然可以实现钙钛矿基多结太阳能电池的提高的长期稳定性。
原则上，层压工艺特别适合放大工艺、例如卷对卷生产。此外，可以通过层堆栈的单独生产来实现并行化。更大的材料选择范围特别是带来了更多用于生产层的可行工艺的选择。通过层压增加了工艺选择范围。通过特别是在层压期间使用固相材料，原则上可以实现可扩展的工艺。因此可以避免液相工艺中的均一性问题。原则上，多结太阳能电池可以廉价地生产并且同时具有高产量。
层压使全新的太阳能电池架构成为可能。这基本上开启了提高效率和提高稳定性的可能性。
通过钙钛矿层要么形成第一层堆栈的构成层压体的层，要么形成第二层堆栈的构成层压体的层的方式，基本上实现了钙钛矿基多结太阳能电池的自由的材料选择以及针对空穴传输层、电子传输层、缓冲层、复合层或电极的沉积过程的沉积方法的自由选择。原则上，电荷载流子选择性层、特别是空穴传输层或电子传输层以及电极/复合层可以被施加到钙钛矿层上。通过层压，实现了在时间上来看在钙钛矿层之前和/或在空间上在钙钛矿层下方制备所需的层。原则上，这可以使不兼容性最小化，并且增加钙钛矿基多结太阳能电池的层的可行的材料和/或生产方法的选择范围。另外，原则上可以增加用于构成层压体的其他的层的材料选择范围，因为这不一定必须在钙钛矿层上产生，而是可以施加于要被层压的层堆栈之一上。
附图说明
本发明的其他可选的细节和特征从以下优选实施例的说明中获得。其中：
图1A至图1D示出根据本发明的用于制造钙钛矿基多结太阳能电池的方法；
图2A至图2H示出第一层堆栈和第二层堆栈的示例性实施例；
图3示出钙钛矿基多结太阳能电池的示例性实施例；
图4A和图4B示出钙钛矿基多结太阳能电池的第一层堆栈和第二层堆栈(图4A)的另一示例性实施例以及该示例性实施例的测量数据(图4B)；和
图5A至图5H是钙钛矿基多结太阳能电池的第一层堆栈和第二层堆栈的其他示例性实施例。
具体实施方式
图1A至图1D示出根据本发明的用于制造钙钛矿基多结太阳能电池110的方法。钙钛矿基多结太阳能电池110在图1C中示出。图1A示出第一层堆栈112和第二层堆栈114。图1B示出第一层堆栈112和第二层堆栈114的层压过程，以及图1D以图表示出工艺参数的示范性实例。
如图1A所示，第一层堆栈112被施加在衬底116上。第一层堆栈112具有第一电极118，第一电极可以设计为衬底116上的层。此外，第一层堆栈112具有第一层120。第一层120可以构造在第一电极118上。在该实施例中，第一层120可以是空穴传输层122。此外，在该实施例中，第一层堆栈112可以具有钙钛矿层124。钙钛矿层124可以形成第一层堆栈112的第一收尾层126。
第二层堆栈114可以具有第二电极128。此外，第二层堆栈114具有吸收层130。吸收层130可以构造在第二电极128上。此外，第二层堆栈114具有复合层132。复合层132可以构造在吸收层130上。此外，第二层堆栈114具有第二层134。在该实施例中，第二层134可以是电子传输层136。第二层134可以构造在复合层132上。第二层134可以构成第二层堆栈114的第二收尾层138。
如图1B所示，为了层压，可以将第一层堆栈112和第二层堆栈114引入到热压机中。第一层堆栈112和第二层堆栈114能够以如下方式彼此相叠地放置，使得第一层堆栈112的第一收尾层126和第二层堆栈114的第二收尾层138彼此叠置。在图1B中，示出热压机的下板140和上板142。钙钛矿层可以在压力和温度下重结晶，并且可以在第一层堆栈112和第二层堆栈114之间形成机械和电的连接。
钙钛矿基多结太阳能电池110在图1C中示出。入射光以箭头144示意性地示出。
在图1D中，作为示例，与以分钟计的时间t相关地图示标绘出工艺参数：以℃计的温度T和以MPa计的压力。该过程可分为三个阶段。在加热阶段146中，温度可以升高。在发生钙钛矿层重结晶的层压阶段148中，温度可以保持基本恒定。在层压阶段148开始时，可以发生压力升高。在冷却阶段150中，温度可以连续下降。在冷却阶段150期间，压力可以降低。
图2A至图2H示出第一层堆栈112和第二层堆栈114的示例性实施例。第一层堆栈112和第二层堆栈114至少部分地相当于根据图1A的第一层堆栈112和第二层堆栈114，因此可以参考上面对图1A的介绍。
在图2A中，第一层堆栈112具有电子传输层136，并且第二层堆栈114具有空穴传输层122。空穴传输层122构成第二收尾层138。钙钛矿层124构成第一收尾层126。
在图2B中，第二层堆栈114具有钙钛矿层124。该钙钛矿层124构成第二收尾层138。在第一层堆栈112中，空穴传输层122构成第一收尾层126。电子传输层136构成第一收尾层126。
根据图2C的第一层堆栈112和第二层堆栈114至少尽可能地相当于根据图2B的第一层堆栈112和第二层堆栈114。在这里，第一层120是电子传输层136，而第二层134是空穴传输层122。
在根据图2D的实施例中，第二层134是构成第二收尾层138的电子传输层136。第一层堆栈112具有两个第一层120、一个内置的空穴传输层122和一个缓冲层137。缓冲层137布置在钙钛矿层124上并形成第一收尾层126。
根据图2E的第一层堆栈112和第二层堆栈114至少尽可能相当于根据图2D的第一层堆栈112和第二层堆栈114。在这里，第二收尾层138是空穴传输层122。第一层堆栈112具有两个第一层120、一个内置的电子传输层136和缓冲层137。缓冲层137布置在钙钛矿层124上并形成第一收尾层126。
在根据图2F的实施例中，第一层堆栈112具有电子传输层136。第二层堆栈114具有钙钛矿层124和两个第二层134、一个内置的空穴传输层122和缓冲层137。缓冲层137形成第二收尾层138。
根据图2G的第一层堆栈112和第二层堆栈114至少尽可能相当于根据图2F的第一层堆栈112和第二层堆栈114。在这里，第一层120是空穴传输层122。第二层堆栈114具有钙钛矿层124和两个第二层134、一个内置的电子传输层136和缓冲层137。缓冲层137形成第二收尾层138。
在图2H中，第一层堆栈112具有空穴传输层122，并且第二层堆栈114具有电子传输层136。电子传输层136形成第二收尾层138。钙钛矿层124形成第一收尾层126。
图3示出钙钛矿基多结太阳能电池110的一个示例性实施例。钙钛矿基多结太阳能电池110具有由银制成的厚度为100nm的第二电极128。第二电极128装设在硅太阳能电池152下方。硅太阳能电池152可以具有大约300μm的厚度。层厚度为70nm的ITO层可以位于第二电极128和硅太阳能电池152之间(图3中未示出)。将厚度为70nm的复合层132施加在硅太阳能电池152上。另选地，复合层132可以具有35nm的厚度。复合层132可以包括氧化铟锡。由氧化镍制成的厚度为20nm的空穴传输层122被施加在复合层132上。另一个由聚[双(4-苯基)(2，4，6-三甲基苯基)胺]制成的厚度小于10nm的空穴传输层122被施加在空穴传输层122上。另选地，另外的空穴传输层122可以包含2PACz([2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸)。钙钛矿层124被以370nm的厚度施加在该另外的空穴传输层122上。由氧化锡制成的电子传输层136被以20nm的厚度施加在钙钛矿层124上。第一电极118由氧化铟锡制备并且厚度为100nm至150nm。衬底116是厚度为125μm的由聚萘二甲酸乙二醇酯制成的膜。
图4A示出钙钛矿基多结太阳能电池110的第一层堆栈112和第二层堆栈114的另一示例性实施例。
第一层堆栈112可以包括衬底116、第一电极118、两个第一层120和钙钛矿层124。第一电极118可以施加在衬底116上。两个第一层120可以施加在第一电极118上。钙钛矿层124可以施加在两个第一层120上。两个第一层120可以是电子传输层136、特别是两个基本上彼此相叠而置的电子传输层136。
衬底116可以包括聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。特别地，衬底116可以是或者可以包括由聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)制成的膜。衬底116可以具有125μm的厚度。
第一电极118可以包括氧化铟锡(ITO)。第一电极118可以具有300nm的厚度。
两个第一层120可以是两个电子传输层136、特别是第一电子传输层154和第二电子传输层156。第一电子传输层154可以包括氧化锡(SnOx)。第一电子传输层154可以具有35nm的厚度。第二电子传输层156可以包括富勒烯(C60)。第二电子传输层156可以具有20nm的厚度。
钙钛矿层124可以包括Cs0.1(MA0.17FA0.83)0.9Pb(I0.83Br0.17)3。钙钛矿层124可以具有370nm的厚度。
第二层堆栈114可以具有第二电极128、吸收层130和三个第二层134。吸收层130可以施加在第二电极128上。三个第二层134可以施加在吸收层130上。这三个第二层134可以是一个复合层132和两个空穴传输层122、特别是三个基本上彼此叠置的第二层134。
第二电极128可以包括氧化铟锡(ITO)。第二电极128可以具有70nm的厚度。
吸收层130可以包括硅太阳能电池152。硅太阳能电池152可以具有以下架构：a-Si：H<n>/a-Si：H<i>/c-Si晶片<n>/a-Si：H<i>/a-Si：H<p>。在此，可以存在异质结。硅太阳能电池152可以在两侧被抛光。硅太阳能电池152可以具有280μm的厚度。
复合层132可以放置在吸收层130上。复合层132可以包括氧化铟锡(ITO)。复合层132可以具有30nm的厚度。
两个空穴传输层122、特别是第一空穴传输层158和第二空穴传输层160可以放置在复合层132上。第一空穴传输层158可以放置在复合层132上，并且第二空穴传输层160可以放置在第一空穴传输层158上。第一空穴传输层158可以包括氧化镍(NiOx)。第一空穴传输层158可以具有20nm的厚度。第二空穴传输层160可以包括自组装的单层、特别是2PACz([2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸)。
根据图4A的钙钛矿基多结太阳能电池110可采用以下层压参数制成：80MPa、90℃、5分钟。
根据图4A的钙钛矿基多结太阳能电池110可以特别是层压单片硅/钙钛矿多结太阳能电池。根据图4A的钙钛矿基多结太阳能电池110可具有20.6％的效率、1.75V的开路电压、16.0mA/cm2的短路电流密度以及73.7％的填充系数。
图4B示出根据图4A的实施例的测量数据。与以V(伏特)计的电压U相关地示出以mA/cm2计的电流密度J。实线表示反向测量，虚线表示正向测量。
从J-U曲线可读出：钙钛矿基多结太阳能电池110上述效率为20.6％，开路电压为1.75V，短路电流密度为16.0mA/cm2，填充系数为73.7％。反向测量的最大功率点为(1.45V；14.2mA/cm2)，这对应的输出功率为20.6mW/cm2。
钙钛矿基多结太阳能电池110的开路电压近似于钙钛矿太阳能电池和硅太阳能电池两者的电压相加，表明两种太阳能电池都对功率有贡献。
包括低磁滞的电流密度-电压特性强调：钙钛矿层124和硅太阳能电池152尽管在层压过程期间施加的高温和高压下仍然具有高质量，并且预计不会出现严重劣化。
图5A至图5H示出钙钛矿基多结太阳能电池110的第一层堆栈112和第二层堆栈114的其他示例性实施例。
在根据图5A至图5H的所有实施例中，第一层堆栈112可以具有衬底116和第一电极118。第一电极118可以施加在衬底116上。衬底116可以包括玻璃、特别是柔性玻璃。衬底116可以具有50μm至5mm、特别是100μm至250μm的厚度。第一电极118可以包括氧化铟锡(ITO)。第一电极118可以具有100nm至500nm、特别是120nm至300nm的厚度。
在根据图5A至图5H的所有实施例中，第二层堆栈114可以具有另一衬底162、第二电极128、吸收层130以及第二层134，该第二层是复合层132。
该另一衬底162可以包括玻璃。该另一衬底162可以具有50μm至5mm、特别是1mm的厚度。
第二电极128特别是可以包括钼(Mo)。第二电极128可以具有0.1μm至2μm、特别是0.2μm至1μm的厚度。第二电极128可以布置在另一衬底162或吸收层130之间。
吸收层130可以包括铜铟镓二硒化物(CIGS)太阳能电池164。CIGS太阳能电池164可以具有1μm至5μm的厚度。CIGS太阳能电池164的表面168可具有1nm至2μm的均方根粗糙度。表面168可以是背向另一衬底162的表面。第二层134、特别是复合层132可以放置在具有1μm至5μm的厚度的CIGS太阳能电池164的表面168上。
复合层132可以包括氧化铟锡(ITO)。复合层132可以具有15nm至100nm、特别是30nm至70nm的厚度。
此外，根据图5A至图5H的实施例的第一层堆栈122和第二层堆栈114还可以分别包括其他的层、特别是至少一个厚度为100nm至2μm、特别是300nm至800nm的钙钛矿层124、空穴传输层122和电子传输层136。
空穴传输层122可以包括氧化镍(NiOx)。由氧化镍(NiOx)制成的空穴传输层122可以具有10nm至50nm、特别是20nm至30nm的厚度。另外，空穴传输层122可以包括自组装单层、特别是2PACz([2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸)。
电子传输层136可以包括氧化锡(SnOx)并且具有10nm至50nm、特别是30nm至40nm的厚度。另外，电子传输层136可以包括富勒烯(C60)并且具有10nm至30nm、特别是20nm至25nm的厚度。
在根据图5A的实施例中，第一层堆栈112可以包括空穴传输层122和钙钛矿层124。空穴传输层122可以放置在第一电极118上。钙钛矿层124可以放置在空穴传输层122上。
此外，在根据图5A的实施例中，第二层堆栈114可以包括电子传输层136。电子传输层136可以放置在复合层132上。
在根据图5B的实施例中，第一层堆栈112可以包括电子传输层136和钙钛矿层124。电子传输层136可以放置在第一电极118上。钙钛矿层124可以放置在电子传输层136上。
此外，在根据图5B的实施例中，第二层堆栈114可以包括空穴传输层122。空穴传输层122可以放置在复合层132上。
在根据图5C的实施例中，第一层堆栈112可以包括空穴传输层122。空穴传输层122可以放置在第一电极118上。
此外，在根据图5C的实施例中，第二层堆栈114可以包括电子传输层136和钙钛矿层124。电子传输层136可以放置在复合层132上。钙钛矿层124可以放置在电子传输层136上。
在根据图5D的实施例中，第一层堆栈112可以包括电子传输层136。电子传输层136可以放置在第一电极118上。
此外，在根据图5D的实施例中，第二层堆栈114可以包括空穴传输层122和钙钛矿层124。空穴传输层122可以放置在复合层132上。钙钛矿层124可以放置在空穴传输层122上。
在根据图5E的实施例中，第一层堆栈112可以包括空穴传输层122和钙钛矿层124。空穴传输层122可以放置在第一电极118上。钙钛矿层124可以放置在空穴传输层122上。
此外，在根据图5E的实施例中，第二层堆栈114可以包括电子传输层136和另一钙钛矿层166。电子传输层136可以放置在复合层132上。该另一钙钛矿层166可以放置在电子传输层136上。
在根据图5F的实施例中，第一层堆栈112可以包括电子传输层136和钙钛矿层124。电子传输层136可以放置在第一电极118上。钙钛矿层124可以放置在电子传输层136上。
此外，在根据图5F的实施例中，第二层堆栈114可以包括空穴传输层122和另一钙钛矿层166。空穴传输层122可以放置在复合层132上。该另一钙钛矿层166可以放置在空穴传输层122上。
在根据图5G的实施例中，第一层堆栈112可以包括空穴传输层122。空穴传输层122可以放置在第一电极118上。
此外，在根据图5G的实施例中，第二层堆栈114可以包括电子传输层136、钙钛矿层124以及另一钙钛矿层166。电子传输层136可以放置在复合层132上。钙钛矿层124可以放置在电子传输层136上。另一钙钛矿层166可以放置在钙钛矿层124上。钙钛矿层124和另一钙钛矿层166可以彼此先后地通过依次层压来施加。
在根据图5H的实施例中，第一层堆栈112可以包括电子传输层136。电子传输层136可以放置在第一电极118上。
此外，在根据图5H的实施例中，第二层堆栈114可以包括空穴传输层122、钙钛矿层124以及另一钙钛矿层166。空穴传输层122可以放置在复合层132上。钙钛矿层124可以放置在空穴传输层122上。另一钙钛矿层166可以放置在钙钛矿层124上。
附图标记列表
110 钙钛矿基多结太阳能电池
112 第一层堆栈
114 第二层堆栈
116 衬底
118 第一电极
120 第一层
122 空穴传输层
124 钙钛矿层
126 第一收尾层
128 第二电极
130 吸收层
132 复合层
134 第二层
136 电子传输层
137 缓冲层
138 第二收尾层
140 下板
142 上板
144 箭头
146 加热阶段
148 层压阶段
150 冷却时间
152 硅太阳能电池
154 第一电子传输层
156 第二电子传输层
158 第一空穴传输层
160 第二空穴传输层
162 另外的衬底
164 CIGS太阳能电池
166 另外的钙钛矿层
168 表面

Claims (24)

1.一种用于制造钙钛矿基多结太阳能电池(110)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
a)制备第一层堆栈(112)，其中，第一层堆栈(112)具有至少一个衬底(116)、至少一个第一电极(118)和至少一个第一层(120)；
b)制备第二层堆栈(114)，其中，第二层堆栈(114)具有至少一个吸收层(130)和至少一个第二层(134)；
其中，在步骤a)中，将钙钛矿层(124)引入到第一层堆栈(112)中，或者在步骤b)中，将钙钛矿层(124)引入到第二层堆栈(114)中，所述方法还包括以下步骤：
c)将第一层堆栈(112)施加到第二层堆栈(114)上；
d)将第一层堆栈(112)与第二层堆栈(114)层压，从而形成构造在第一层堆栈(112)和第二层堆栈(114)之间的机械连接和电连接中的至少一个连接，其中，形成钙钛矿硅多结太阳能电池(110)；
第一层(120)和第二层(134)分别选自：空穴传输层(122)、电子传输层(136)、缓冲层(137)、复合层(132)和电极层，其中，钙钛矿层(124)要么形成第一层堆栈(112)的构成层压体的层，要么形成第二层堆栈(114)的构成层压体的层。
2.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述第二层堆栈(114)具有至少一个第二电极(128)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一层堆栈(112)具有第一收尾层(126)，所述第二层堆栈(114)具有第二收尾层(138)，在步骤c)中，将第一层堆栈(112)施加到第二层堆栈(114)上，使得第一层堆栈(112)的第一收尾层(126)和第二层堆栈(114)的第二收尾层(138)彼此叠置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述钙钛矿层(124)构成第一收尾层(126)，所述电子传输层(136)或所述空穴传输层(122)构成第二收尾层(138)，或者所述钙钛矿层(124)构成第二收尾层(138)，所述电子传输层(136)或所述空穴传输层(122)构成第一收尾层(126)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述衬底(116)和/或所述第一层堆栈(112)和/或所述第二层堆栈(114)中的至少一层具有纹理化表面，所述纹理化表面具有至少一种纹理。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述纹理化表面具有大于2nm、特别是大于250nm的均方根粗糙度。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述纹理化表面的最高点与最低点之间的距离为20nm至100μm、特别是500nm至10μm。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其中，所述钙钛矿基多结太阳能电池(110)的至少一侧选自钙钛矿基多结太阳能电池的暴露于日光下的具有纹理化表面的外侧和钙钛矿基多结太阳能电池的具有纹理化表面的背侧。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其中，所述纹理是纳米级纹理或微米级纹理。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述衬底(116)和/或所述第一层堆栈(112)和/或所述第二层堆栈(114)中的至少一层具有至少一个粗糙的表面。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述粗糙的表面具有1nm至2μm、特别是50nm至300nm的均方根粗糙度。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述粗糙的表面的最高点和最低点之间的距离为1nm至10μm、特别是10nm至1μm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述钙钛矿层(124)借助如下工艺中的至少一种工艺施加到所述第一层堆栈(112)或所述第二层堆栈(114)上，所述工艺包括：热蒸发、旋涂、刮刀涂布、喷墨印刷、喷涂、隙缝式喷嘴涂布、辊涂、凹版印刷。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在进行步骤d)之前，所述钙钛矿层(124)中的钙钛矿以固相存在。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤a)至步骤d)涉及的是无粘合剂的方法步骤。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述钙钛矿层(124)具有800nm至10μm的层厚度。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述钙钛矿层(124)设计为平坦的层。
18.一种钙钛矿基多结太阳能电池(110)，其中，所述钙钛矿基多结太阳能电池(110)包括：
至少一个第一层堆栈(112)，所述第一层堆栈(112)具有至少一个第一电极(118)和至少一个第一层(120)；
至少一个第二层堆栈(114)，所述第二层堆栈(114)具有至少一个吸收层(130)和至少一个第二层(134)；
其中，第一层堆栈(112)被施加到第二层堆栈(114)上，第一层堆栈(112)与第二层堆栈(114)层压，从而形成构造在第一层堆栈(112)和第二层堆栈(114)之间的机械连接和电连接中的至少一个连接，其中，所述第一层(120)和所述第二层(134)分别选自：空穴传输层(122)、电子传输层(136)、缓冲层(137)、复合层(132)和电极层，其中，第一层堆栈(112)或第二层堆栈(114)具有钙钛矿层(124)，所述钙钛矿层(124)要么形成第一层堆栈(112)的构成层压体的层，要么形成第二层堆栈(114)的构成层压体的层。
19.根据权利要求18所述的钙钛矿基多结太阳能电池(110)，其中，所述第一层堆栈(16)还包括至少一个衬底(116)。
20.根据权利要求19所述的钙钛矿基多结太阳能电池(110)，其中，所述衬底(116)包括玻璃，所述第一电极(118)包括氧化铟锡(ITO)，所述第二层堆栈(114)包括另外的衬底(162)，其中，所述另外的衬底(162)包括玻璃，第二层(134)是复合层(132)，所述复合层(132)包括氧化铟锡(ITO)，吸收层(130)包括铜铟镓二硒化物(CIGS)太阳能电池(164)，所述第二层堆栈(114)还包括第二电极(128)，所述第二电极(128)包括钼(Mo)。
21.根据权利要求20所述的钙钛矿基多结太阳能电池(110)，其中，所述CIGS太阳能电池(164)的表面具有1nm至2μm的均方根粗糙度。
22.根据权利要求20或21所述的钙钛矿基多结太阳能电池(110)，其中，所述钙钛矿基多结太阳能电池(110)还包括至少一个空穴传输层(122)，所述空穴传输层(122)包括氧化镍或自组装单层，钙钛矿基多结太阳能电池(110)还包括至少一个包括氧化锡或富勒烯的电子传输层(136)。
23.根据权利要求19所述的钙钛矿基多结太阳能电池(110)，其中，所述第一层堆栈(122)具有两个第一层(120)和所述钙钛矿层(124)，这两个第一层(120)具有第一电子传输层(154)和第二电子传输层(156)，第一电子传输层(154)包含氧化锡，第二电子传输层(156)包含富勒烯，衬底(116)包含聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，第一电极(118)包括氧化铟锡(ITO)，第二层堆栈(114)还包括第二电极(128)，第二电极(128)包括氧化铟锡(ITO)，第二层堆栈(114)还包括三个第二层(134)，这三个第二层(134)包括第一空穴传输层(158)、第二空穴传输层(160)和复合层(132)，第一空穴传输层(158)包含氧化镍，第二空穴传输层(160)包括自组装单层，复合层(132)包含氧化铟锡(ITO)，吸收层(130)包括硅太阳能电池(152)。
24.根据权利要求23所述的钙钛矿基多结太阳能电池(110)，其中，所述硅太阳能电池(152)在两侧被抛光。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117412617A (zh) * 2023-12-15 2024-01-16 天合光能股份有限公司 叠层太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102644645B1 (ko) * 2022-01-28 2024-03-06 국민대학교산학협력단 자기조립 단분자막을 이용한 태양 전지 모듈 제조 방법 및 이의 이용하여 제조한 태양 전지 모듈
CN115411065B (zh) * 2022-09-29 2024-02-13 隆基绿能科技股份有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
CN115996583B (zh) * 2023-03-24 2023-06-20 西安电子科技大学 一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2808913A1 (en) 2013-05-31 2014-12-03 Swansea University A laminated opto-electronic device and method for manufacturing the same
US10593816B2 (en) 2015-01-08 2020-03-17 Korea Research Institute Of Chemical Technology Method for manufacturing device comprising inorganic/organic hybrid perovskite compound film and device comprising inorganic/organic hybrid perovskite compound film
BR112017026718B1 (pt) * 2015-06-12 2023-10-31 Oxford Photovoltaics Limited Dispositivo fotovoltaico de junção múltipla
US20200313093A1 (en) 2016-05-20 2020-10-01 Brown University Method for Manufacturing Perovskite Solar Cells and Multijunction Photovoltaics
KR101776533B1 (ko) 2016-11-03 2017-09-07 현대자동차주식회사 접합식 페로브스카이트 태양전지의 제조방법
KR102457927B1 (ko) 2017-05-29 2022-10-25 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 페로브스카이트 실리콘 텐덤 태양전지의 제조 방법
WO2019099733A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-23 California Institute Of Technology Superstrates incorporating effectively transparent contacts and related methods of manufacturing
WO2019173803A1 (en) 2018-03-08 2019-09-12 Alliance For Sustainable Energy, Llc Perovskite-containing devices and methods of making the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117412617A (zh) * 2023-12-15 2024-01-16 天合光能股份有限公司 叠层太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统
CN117412617B (zh) * 2023-12-15 2024-04-19 天合光能股份有限公司 叠层太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022180170A1 (de) 2022-09-01
DE102021201746A1 (de) 2022-08-25
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