CN209087911U - 一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，包括晶硅电池、复合结和钙钛矿电池，所述复合结设置在所述晶硅电池和所述钙钛矿电池之间，所述晶硅电池中包括晶硅基体，所述晶硅基体靠近所述复合结的一面为绒面，所述复合结的材料为nc‑Si:H(p+)/nc‑Si:H(n+)。本实用新型的叠层电池为绒面结构，可有效减小光反射，增大光谱吸收效率和电流密度，从而提高光电转化效率。采用材料为nc‑Si:H(p+)/nc‑Si:H(n+)复合结，可避免钙钛矿电池在绒面结构中的沉积，制备得到均匀的薄层，增大光谱吸收效率和电流密度，从而提高光电转化效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池领域，特别涉及一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池及其制备方法。
背景技术
晶硅太阳能电池技术是目前最为成熟的商用光伏发电技术，其理论极限效率在29％左右，想要大幅提升晶硅电池的效率比较困难。
寻找新的光学与电学性能优异的材料与硅形成上下双吸收层的异质结电池，对提高光谱吸收率，进而提高太阳电池效率有重要意义。
有机/无机杂化钙钛矿(如CH3NH3PbI3)材料是近些年太阳能电池领域研究的热点。钙钛矿电池具有禁带宽度连续可调、光吸收系数高、光子可循环以及优良的电荷运输性质等优点。由于钙钛矿材料的带隙可调(1.5-2.3eV)，一般可通过掺杂获得很高的带隙，且载流子迁移率高、扩散长度长、晶体缺陷少、工艺相对简单，易于与其他电池材料复合，能够很好的互补晶硅电池的短板，是制备晶硅叠层电池的理想材料。
绒面结构的太阳能电池可提高电池的效率。但是，由于绒面结构表面形成了凹凸，继续在其表面沉积钙钛矿电池的空穴传输层的过程中很容易在表面的凹处堆积，无法制备得到均匀的薄层。因此，现有技术还无法制备得到效率较高的晶硅/钙钛矿复合电池。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，包括晶硅电池、复合结和钙钛矿电池，所述复合结设置在所述晶硅电池和所述钙钛矿电池之间，所述晶硅电池中包括晶硅基体，所述晶硅基体靠近所述复合结的一面为绒面，所述复合结的材料为nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)。
针对晶硅基体表面是绒面的晶硅电池，在其表面沉积材料为nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)复合结，可避免钙钛矿电池的材料在晶硅电池的表面堆积，得到层状结构优良，光转化效率较高的太阳能电池。
本实用新型所述的太阳能电池在使用的过程中晶硅电池在下，钙钛矿电池在上，因此，将晶硅基体的一面设置为绒面结构即可起到提高效率的作用，若将另一面也设置为绒面结构，可进一步提高效率。
优选的，本实用新型所述的绒面结构为绒面金字塔结构。
更优选的，本实用新型所述的绒面结构由强碱溶液对硅片进行处理得到。
优选的，所述晶硅电池还包括p+poly-Si层、第一隧穿层SiOx、第二隧穿层SiOx和n+poly-Si层，所述第一隧穿层SiOx设置在所述晶硅基体的第一表面，所述第二隧穿层SiOx设置在所述晶硅基体的第二表面，所述晶硅基体的第一表面和第二表面相对设置，所述p+poly-Si层设置在所述第一隧穿层SiOx远离所述晶硅基体的一面，所述n+poly-Si层设置在所述第二隧穿层SiOx和所述复合结之间。
两面的隧穿层SiOx与多晶硅基体结合，起到了表面钝化和选择性通过载流子(电子、空穴)的作用，而且可大大减少金属电极与硅表面接触所产生的载流子复合现象。
优选的，所述晶硅基体的第一表面为绒面。
优选的，在所述p+poly-Si层远离所述隧穿层SiOx的另一侧层叠设有透明导电膜a。进一步优选的，透明导电膜a的材料为氧化铟锡(ITO)、氟掺杂的SnO2(FTO)、氧化铟锌(IZO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、镓掺杂的氧化锌(GZO)或石墨烯薄膜。
优选的，所述隧穿层SiOx的厚度为1.0～2.0nm。隧穿层SiOx太薄起不到钝化作用，太厚影响载流子输运，在上述厚度下最为适宜。优选的，所述n+poly-Si层的厚度为100～300nm。
优选的，所述p+poly-Si层的厚度为100～300nm；
优选的，所述晶硅基体的厚度为200～300mm；
优选的，所述透明导电膜a的厚度为100～200nm；
进一步优选的，所述透明导电膜a的材料为ITO，厚度为110nm、p+poly-Si层的厚度为150nm、隧穿层SiOx的厚度为1.7nm、晶硅基体的厚度为240mm、n+poly-Si层的厚度为150nm。
或，所述透明导电膜a的材料为ITO，所述透明导电膜a的厚度为180nm、p+poly-Si层的厚度为100nm、隧穿层SiOx的厚度为1.5nm、晶硅基体的厚度为260微米、n+poly-Si层的厚度为100nm。
或，所述透明导电膜a的材料为ITO，所述透明导电膜a的厚度为180nm、p+poly-Si层的厚度为200nm、隧穿层SiOx的厚度为1.8nm、晶硅基体的厚度为280nm、n+poly-Si层的厚度为200nm。
优选的，所述钙钛矿电池包括空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和缓冲层；所述空穴传输层的设置在所述复合结远离所述晶硅电池的一面，所述电子传输层的第一表面设置了钙钛矿层，所述电子传输层的第二表面设置了缓冲层，所述钙钛矿层远离电子传输层的一面设置了所述空穴传输层，所述电子传输层的第一表面和第二表面相对设置。
优选的，所述缓冲层的材料为二氧化钛(TiO2)、二氧化锡(SnO2)或铝掺杂氧化锌(Al掺杂的ZnO)。
优选的，所述钙钛矿电池中，钙钛矿层材料的带隙为1.5-1.75Ev。这种材料能够吸收300-750nm波长的光，与晶硅电池的带隙相匹配，可有效弥补晶硅电池存在的缺陷。
优选的，所述钙钛矿层的材料为MAPbI3、MAPbBr3或CsxFA1-xPb(I,Br)3，其中MA为甲胺，FA为甲脒，0≤x≤0.5；上述材料的带隙宽度符合要求，且这种材料具有比较好的稳定性。
优选的，所述缓冲层远离所述电子传输层的一侧层叠设置透明导电膜b和减反射层。
优选的，所述空穴传输层的材料为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)、2,2',7,7'-四(二-对甲苯基氨基)螺-9,9'-二芴(Spiro-TTB)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT-PSS)、石墨烯、氧化镍(NiO)、硫氰酸亚铜(CuSCN)、碘化铜(CuI2)、钼气化物(MoOx)或钴酸镍(NiCo2O4)。
优选的，所述电子传输层的材料为二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、富勒烯衍生物(PCBM)、氟化锂负载的石墨烯(LiF/C60)或氧化锡(SnO2)；
优选的，所述透明导电膜b的材料为氧化铟锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)、氧化铟锌(IZO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、镓掺杂的氧化锌(GZO)或石墨烯薄膜。
优选的，所述减反射层的材料为氟化镁(MgF2)或氮化硅(Si3N4)；
优选的，所述空穴传输层的厚度为100-500nm；
优选的，所述钙钛矿层的厚度为50-1000nm，更优选200-500nm；
优选的，所述电子传输层的厚度为5-50nm；
优选的，所述缓冲层的厚度为5-50nm；
优选的，所述透明导电膜b的厚度为50-200nm；
优选的，所述减反射层的厚度为50-100nm。
进一步优选的，所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD，其厚度为300nm；
所述钙钛矿层的材料为Cs0.5FA0.5Pb(I,Br)3,其厚度为350nm；
所述电子传输层的材料的为LiF/C60，其厚度为80nm；
所述缓冲层的材料为SnO2，其厚度为10nm；
所述透明导电膜b的材料的为IZO，其厚度为100nm；
所述减反射层的材料为MgF2，其厚度为100nm；
或，所述空穴传输层为PEDOT-PSS，其厚度为400nm；
所述钙钛矿层的材料为MAPbI3,其厚度为450nm；
所述电子传输层的材料的为PCBM，其厚度为100nm；
所述缓冲层的材料为TiO2，其厚度为15nm；
所述透明导电膜b的材料的为FTO，其厚度为50nm；
所述减反射层的材料为Si3N4，其厚度为85nm；
或，所述空穴传输层为NiO，其厚度为200nm；
所述钙钛矿层的材料为MAPbBr3,其厚度为400nm；
所述电子传输层的材料的为PCBM，其厚度为100nm；
所述缓冲层的材料为Al掺杂ZnO，其厚度为15nm；
所述透明导电膜b的材料的为FTO，其厚度为50nm；
所述减反射层的材料为Si3N4，厚度80nm；
优选的，所述复合结的厚度为1-10nm。
作为优选的方案，本实用新型所述电池的结构为：
包括晶硅电池、复合结和钙钛矿电池，所述复合结设置在所述晶硅电池和所述钙钛矿电池之间；
所述晶硅电池包括透明导电膜a、p+poly-Si层、隧穿层SiOx、晶硅基体、隧穿层SiOx和n+poly-Si层；
所述第一隧穿层SiOx设置在所述晶硅基体的第一表面，所述第二隧穿层SiOx设置在所述晶硅基体的第二表面，所述晶硅基体的第一表面和第二表面相对设置，所述p+poly-Si层设置在所述第一隧穿层SiOx远离所述晶硅基体的一面，所述n+poly-Si层设置在所述第二隧穿层SiOx和所述复合结之间，在所述p+poly-Si层远离所述隧穿层SiOx的另一侧层叠设有透明导电膜a；
所述晶硅基体的第二表面为绒面，或第一表面和第二表面均为绒面；
所述钙钛矿电池包括空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、缓冲层透明导电膜b和减反射层；所述空穴传输层设置在所述复合结远离所述晶硅电池的一面，所述电子传输层的第一表面设置了钙钛矿层，所述电子传输层的第二表面设置了缓冲层，所述钙钛矿层远离电子传输层的一面为所述空穴传输层，所述电子传输层的第一表面和第二表面相对设置，所述缓冲层远离所述电子传输层的第二表面侧设置透明导电膜b，所述透明导电膜b远离所述电子传输层的表面设置减反射层。
优选的，在所述透明导电膜a的外表面和减反射层的外表面分别设置电极；
进一步优选的，本实用新型中所述电极材料为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)中的一种或几种，厚度为100-500nm。
本实用新型的另一目的是保护本实用新型所述太阳能电池的制备方法，包括：
制备包括晶硅基体的晶硅电池，所述晶硅基体的至少一个表面为绒面；
在靠近所述晶硅基体的绒面的一侧的所述晶硅电池的表面制备材料为nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)的复合结；
在所述复合结上制备钙钛矿电池。
优选的，制备晶硅电池包括：
用碱性溶液对硅片进行刻蚀，得到一面或相对的两面均为绒面的所述晶硅基体；
采用硝酸氧化法或臭氧氧化法或水蒸气氧化法或热氧氧化法在所述晶硅基体的第一表面制备第一隧穿层SiOx，在第二表面制备和第二隧穿层SiOx，所述晶硅基体的第一表面为远离所述复合结的表面，所述第二表面为绒面，且靠近所述复合结的表面；
采用低压化学气相沉积法在第一隧穿层SiOx层的表面沉积p+poly-Si层，在第二隧穿层SiOx层的表面沉积n+poly-Si层；
对电池进行退火处理，即得所述晶硅电池。
优选的，在p+poly-Si层的表面通过磁控溅沉积透明导电膜a。
上述方法步骤简易，制备SiOx层的厚度合适，符合要求；采用低压化学气相法沉积的p+poly-Si层更加致密均匀。
进一步优选的，所述强碱溶液为浓度10～15％的氢氧化钾或氢氧化钠溶液；
进一步优选的，所述硝酸氧化法，硝酸的浓度为10％～20％；
进一步优选的，所述热氧化法，氧化的温度为200～500℃；
进一步优选的，退火的温度为850-1200℃。
优选的，采用等离子体增强化学的气相沉积法(Plasmachemical vapordeposition PECVD)，在所述晶硅电池的靠近n+poly-Si层的外表面层叠制备材料为nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)的复合结。
优选的，制备钙钛矿电池包括：
在所述复合结上制备空穴传输层；
采用共蒸法将铅或铯的卤化物沉积在所述空穴传输层的表面；
采用旋涂法将甲胺或甲脒的卤化物旋涂在空穴传输层的表面；
对上述结构进行退火处理，得到钙钛矿层；
在所述钙钛矿层上依次制备电子传输层和缓冲层。
优选的，在所述缓冲层的表面依次制备透明导电膜b和减反射层。
优选的，退火的温度为100-200℃。
本实用新型采用两步法制备钙钛矿层，在凹凸状绒面上制备的钙钛矿层没有堆积、没有气孔、更加致密均匀。
优选的，采用溶液旋涂法、热蒸镀法、共蒸发法或气相沉积法制备空穴传输层；
采用热蒸镀法制备电子传输层，采用原子层沉积法制备缓冲层，采用磁控溅射法制备透明导电膜b，采用热蒸镀法制备减反射层。
作为优选的方案，本实用新型所述电池的制备方法包括：
用碱性溶液对硅片进行刻蚀，得到一面或相对的两面均为绒面的所述晶硅基体；
采用硝酸氧化法或臭氧氧化法或水蒸气氧化法或热氧氧化法在所述晶硅基体的第一表面制备第一隧穿层SiOx，在第二表面制备和第二隧穿层SiOx，所述晶硅基体的第一表面为远离所述复合结的表面，所述第二表面为绒面，且靠近所述复合结；
采用低压化学气相沉积法在第一隧穿层SiOx层的表面沉积p+poly-Si层，在第二隧穿层SiOx层的表面沉积n+poly-Si层；
对电池进行退火处理；
在p+poly-Si层的表面通过磁控溅射设置透明导电膜a；
采用PECVD法，在所述n+poly-Si层的表面制备材料为nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)的复合结；
在所述复合结上制备空穴传输层；
采用共蒸法将铅或铯的卤化物沉积在所述空穴传输层的表面；
采用旋涂法将甲胺或甲脒的卤化物旋涂在空穴传输层的表面；
对上述结构进行退火处理，得到钙钛矿层；
在所述钙钛矿层上依次制备电子传输层和缓冲层；
在所述缓冲层的表面依次制备透明导电膜b和减反射层。
更优选的，所述强碱溶液为浓度10～15％的氢氧化钾或氢氧化钠溶液；
所述硝酸氧化法，硝酸的浓度为10％～20％；
所述热氧化法，氧化的温度为200～500℃；
制备完成n+poly-Si层后，退火的温度为850-1200℃。
制备完成钙钛矿层后，退火的温度为100-200℃。
采用溶液旋涂法、热蒸镀法、共蒸发法或气相沉积法制备空穴传输层；
采用热蒸镀法制备电子传输层，采用原子层沉积法制备缓冲层，采用磁控溅射法制备透明导电膜b，采用热蒸镀法制备减反射层。
本实用新型具有如下有益效果：
1)本实用新型的叠层电池能够提高对太阳光谱的高效充分吸收，实现钙钛矿薄膜吸收300-750nm波长的光，晶硅吸收750-1200nm波长的光，从而使该叠层电池具有更宽光谱响应值；
2)本实用新型的叠层电池为绒面结构，可有效减小光反射，增大光谱吸收效率和电流密度，从而提高光电转化效率，本实用新型所述的复合结的材料可保证复合电池具有理想的层状结构，进一步提高电池的导电效率。
附图说明
图1是钙钛矿/晶硅叠层电池结构示意图。
其中，1为p型晶硅基体，2为第一隧穿层SiOx，3为第二隧穿层SiOx，4为p+poly-Si层，5为n+poly-Si层，6为透明导电膜a；7为复合结，8为空穴传输层，9为钙钛矿层，10为电子传输层，11为缓冲层，12为透明导电膜b，13为减反射膜；14为正面电极；15为背面电极。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例1
本实施例涉及一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其具体结构见图1：
包括晶硅电池、复合结和钙钛矿电池，所述复合结7设置在所述晶硅电池和所述钙钛矿电池之间；
所述晶硅电池包括晶硅基体1、透明导电膜a 6、p+poly-Si层4、第一隧穿层SiOx2、第二隧穿层SiOx 3、和所述n+poly-Si层5；
所述第一隧穿层SiOx设置在所述晶硅基体的第一表面，所述第二隧穿层SiOx设置在所述晶硅基体的第二表面，所述晶硅基体的第一表面和第二表面相对设置，所述p+poly-Si层设置在所述第一隧穿层SiOx远离所述晶硅基体的一面，所述n+poly-Si层设置在所述第二隧穿层SiOx和所述复合结之间，在所述p+poly-Si层远离所述隧穿层SiOx的另一侧层叠设有透明导电膜a，所述晶硅基体的第一表面和第二表面均为绒面。
所述透明导电膜a的材料为ITO，厚度为110nm、p+poly-Si层的厚度为150nm、第一和第二隧穿层SiOx的厚度为1.7nm、晶硅基体的厚度为240mm、n+poly-Si层的厚度为150nm。
所述钙钛矿电池包括空穴传输层8、钙钛矿层9、电子传输层10、缓冲层11、透明导电膜b 12和减反射层13；所述空穴传输层设置在所述复合结远离所述晶硅电池的一面，所述电子传输层的第一表面设置了钙钛矿层，所述电子传输层的第二表面设置了缓冲层，所述钙钛矿层远离电子传输层的一面为所述空穴传输层，所述电子传输层的第一表面和第二表面相对设置，所述缓冲层远离所述电子传输层的第二表面侧设置透明导电膜b，所述透明导电膜b远离所述电子传输层的表面设置减反射层。
所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD，其厚度为300nm；
所述钙钛矿层的材料为Cs0.5FA0.5Pb(I,Br)3,其厚度为350nm。
所述电子传输层的材料的为LiF/C60，其厚度为80nm；
所述缓冲层的材料为SnO2，其厚度为10nm；
所述透明导电膜b的材料的为IZO，其厚度为100nm；
所述减反射层的材料为MgF2，其厚度为100nm。
在所述透明导电膜a的外表面和减反射层的外表面分别设置正面电极14和背面电极15，电极的材料为Ag，厚度均为150nm。
上述为本实用新型的具体实施例，其不能对本实用新型形成限定，只要涉及到与上述实施相同的层状结构，均为本实用新型的叠层太阳能电池要保护的范围。
在另一个可替换的例子中，所述晶硅基体的第二表面(即仅靠近复合结的表面)为绒面结构；
或者，所述钙钛矿层的材料可替换为MAPbI3。
或者，所述透明导电膜的材料可替换为AZO。
在所述透明导电膜a的外表面和减反射层的外表面分别设置Ag电极，厚度均为150nm。
实施例2
本实施例涉及一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其与实施例1具有相同的层状结构，其区别仅在于各层材料的具体选择和厚度的不同，具体为：
所述透明导电膜a的材料为ITO，所述透明导电膜a的厚度为180nm、p+poly-Si层的厚度为100nm、第一和第二隧穿层SiOx的厚度为1.5nm、晶硅基体的厚度为260微米、n+poly-Si层的厚度为100nm。
所述空穴传输层为PEDOT-PSS，其厚度为400nm；
所述钙钛矿层的材料为MAPbI3,其厚度为450nm。
所述电子传输层的材料的为PCBM，其厚度为100nm；
所述缓冲层的材料为TiO2，其厚度为15nm；
所述透明导电膜b的材料的为FTO，其厚度为50nm；
所述减反射层的材料为Si3N4，其厚度为85nm。
在所述透明导电膜a的外表面和减反射层的外表面分别设置Cu电极，厚度均为180nm。
实施例3
本实施例涉及一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其与实施例1具有相同的层状结构，其区别仅在于各层材料的具体选择和厚度的不同，具体为：
所述透明导电膜a的材料为ITO，所述透明导电膜a的厚度为180nm、p+poly-Si层的厚度为200nm、第一和第二隧穿层SiOx的厚度均为1.8nm、晶硅基体的厚度为280nm、n+poly-Si层的厚度为200nm。
所述空穴传输层为NiO，其厚度为200nm；
所述钙钛矿层的材料为MAPbBr3,其厚度为400nm。
所述电子传输层的材料的为PCBM，其厚度为100nm；
所述缓冲层的材料为Al掺杂ZnO，其厚度为15nm；
所述透明导电膜b的材料的为FTO，其厚度为50nm；
所述减反射层的材料为Si3N4，厚度80nm。
在所述透明导电膜a的外表面和减反射层的外表面分别设置Al电极，厚度均为200nm。
在本实用新型的具体实施例中，还提供了一种太阳能电池的制备方法，所述制备方法能够用于制备上述实施例1、实施例2和实施例3的太阳能电池。
实施例4
本实施例涉及实施例1所述电池的制备方法，包括如下步骤：
1)取厚度为240微米的n型硅片，采用洗涤溶液在超声波容器内清洗，然后依次使用去离子水、丙酮、乙醇清洗十分钟；
2)用浓度为15％的KOH溶液在洗净的硅片的第一表面和第二表面制绒，形成金字塔结构的晶硅基体；
3)将晶硅基体放入氧化炉管内，在温度400℃的条件下，利用高纯度的氧气进行热氧氧化，在晶硅基体第一表面制备厚度均为1.7nm的第一隧穿层SiOx，在第二表面制备厚度为1.7nm的第二隧穿层SiOx；
4)采用低压化学气相沉积法(LPCVD)在第一隧穿层SiOx表面沉积p+poly-Si层，在第一隧穿层SiOx表面沉积n+poly-Si层，厚度均为150nm，然后进行退火，退火温度980℃；
5)在晶硅基体背面(p+poly-Si层)磁控溅射一层透明导电膜ITO，厚度110nm；
6)在n+poly-Si层靠近晶硅基体的表面，采用PECVD法制备nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)复合结，厚度10nm；
7)在复合结表面采用溶液旋涂法制备空穴传输层Spiro-OMeTAD，厚度300nm；
8)在空穴传输层上采用连续两步法制备钙钛矿层；Cs0.5FA0.5Pb(I,Br)3，首先以共蒸发法将PbI2、CsBr沉积在表面，其中设置PbI2蒸发温度350℃，CsBr蒸发温度450℃，衬底温度50℃；然后采用溶液旋涂法将FAI、FABr旋涂在表面；最后进行退火，退火温度150℃，退火时间30分钟；
9)在钙钛矿层上依次采用热蒸镀法制备电子传输层LiF/C60，厚度80nm；采用原子层沉积法制备缓冲层SnO2，厚度10nm；磁控溅射法制备透明导电膜IZO，厚度100nm；热蒸镀法制备减反射层MgF2，厚度100nm；
10)最后采用蒸镀法在叠层电池两面制备Ag电极，厚度150nm。
实施例5
本实施例涉及实施例2所述电池的制备方法，包括如下步骤：
1)取厚度为260微米的n型硅片，采用洗涤溶液在超声波容器内清洗，然后依次使用去离子水、丙酮、乙醇清洗十分钟；
2)将洗净的硅片置于浓度为10％NaOH溶液中，在洗净的硅片的第一表面和第二表面制绒，形成金字塔结构的晶硅基体；
3)使用高压水蒸气氧化晶硅的表面，在所述第一表面制备厚度为1.5nm的隧穿层SiOx，在其第二表面制备厚度为1.5nm的第二隧穿SiOx；
4)采用低压化学气相沉积法(LPCVD)在第一隧穿层SiOx的表面制备p+poly-Si层，在第二隧穿层SiOx的表面制备n+poly-Si层，厚度均为100nm，然后进行退火，退火温度1000℃；
5)在晶硅基体背面(p+poly-Si层)磁控溅射一层透明导电膜ITO，厚度180nm；
6)在n+poly-Si层靠近晶硅基体的表面，采用PECVD法制备nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)复合结，厚度8nm；
7)在复合结表面采用溶液旋涂法制备空穴传输层PEDOT-PSS，厚度400nm；
8)在空穴传输层上采用连续两步法制备钙钛矿层MAPbI3，首先以热蒸发法将PbI2沉积在表面，其中设置PbI2蒸发温度350℃，衬底温度50℃；然后采用溶液旋涂法将MAI旋涂在表面；最后进行退火，退火温度200℃，退火时间20分钟；
9)在钙钛矿层上依次采用热蒸镀法制备电子传输层PCBM，厚度100nm；采用原子层沉积法制备缓冲层TiO2，厚度15nm；磁控溅射法制备透明导电膜FTO，厚度50nm；热蒸镀法制备减反射层Si3N4，厚度85nm；
10)最后采用蒸镀法在叠层电池两面制备Cu电极，厚度180nm。
实施例6
本实施例涉及实施例3所述电池的制备方法，包括如下步骤：
1)取厚度为280微米的n型硅片，采用洗涤溶液在超声波容器内清洗，然后依次使用去离子水、丙酮、乙醇清洗十分钟；
2)采用浓度10％的NaOH溶液在洗净的硅片的第一表面和第二表面制绒，形成金字塔结构的晶硅基体；
3)使用臭氧氧化晶硅基体，在晶硅基体的第一表面形成厚度为1.8nm的第一隧穿层SiOx，在晶硅基体的第二表面形成厚度为1.8nm的第二隧穿层SiOx；
4)采用低压化学气相沉积法(LPCVD)，在第一隧穿层SiOx的表面沉积p+poly-Si层，在第二隧穿层SiOx的表面沉积n+poly-Si层，厚度均为200nm，然后进行退火，退火温度850℃；
5)在晶硅基体背面(p+poly-Si层)磁控溅射一层透明导电膜ITO，厚度180nm；
6)在n+poly-Si层靠近晶硅基体的表面，采用PECVD法制备nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)复合结，厚度6nm；
7)在复合结表面采用气相沉积法制备空穴传输层NiO，厚度200nm；
8)在空穴传输层上采用连续两步法制备钙钛矿层MAPbBr3，首先以热蒸发法将PbBr2沉积在表面，其中设置PbBr2蒸发温度320℃，衬底温度50℃；然后采用溶液旋涂法将MABr旋涂在表面；最后进行退火，退火温度120℃，退火时间60分钟；
9)在钙钛矿层上依次采用热蒸镀法制备电子传输层PCBM，厚度100nm；采用原子层沉积法制备缓冲层Al掺杂ZnO，厚度15nm；磁控溅射法制备透明导电膜FTO，厚度50nm；热蒸镀法制备减反射层Si3N4，厚度80nm；
10)最后采用蒸镀法在叠层电池两面制备Al电极，厚度200nm。
以上制备方法的实例，不能对本实用新型形成限定，只要涉及本实用新型制备方法中的核心步骤，如采用臭氧氧化或水蒸气氧化或热氧氧化(温度200-500℃)的方法在硅片两面制备隧穿SiOx层，采用PECVD法制备nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)复合结，采用两步法制备钙钛矿层，均为本实用新型要保护的范围。且实施例1～3中，关于SiOx层的制备方法，不同的实施例之间也可进行替换。
对比例1
与实施例1相比，其区别在于，所述步骤不设置隧穿层nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)复合结，设置透明导电膜ITO层。
实验例
本实验例涉及对本实用新型所述电池性能的测定，采用I～V测试方法，测试条件：25℃，AM1.5G，100mW·cm～2；主要测试设备：太阳光模拟器、标准硅探测器、Keithley 2400源表、IV测试仪等，对电池的效率进行测定。具体测试结果如表1：
表1
从上表数据可以看出，实施例1、2、3中的钙钛矿/晶硅叠层电池的光电转换效率均比现有单晶硅高效电池有大幅提升。这是由于本实用新型钙钛矿电池和晶硅电池的禁带宽度分布与太阳电池光谱保持了较好的匹配，复合结可使二者理想的结合，与单晶硅高效电池相比能够更好地利用太阳光谱，从而可将基于此结构的叠层电池效率提高到26％以上。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，包括晶硅电池、复合结和钙钛矿电池，所述复合结设置在所述晶硅电池和所述钙钛矿电池之间，所述晶硅电池中包括晶硅基体，所述晶硅基体靠近所述复合结的一面为绒面，所述复合结的材料为nc-Si:H(p+)/nc-Si:H(n+)。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述晶硅电池还包括p+poly-Si层、第一隧穿层SiOx、第二隧穿层SiOx和n+poly-Si层，所述第一隧穿层SiOx设置在所述晶硅基体的第一表面，所述第二隧穿层SiOx设置在所述晶硅基体的第二表面，所述晶硅基体的第一表面和第二表面相对设置，所述p+poly-Si层设置在所述第一隧穿层SiOx远离所述晶硅基体的一面，所述n+poly-Si层设置在所述第二隧穿层SiOx和所述复合结之间。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述晶硅基体的第一表面为绒面。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，隧穿层SiOx的厚度为1.0～2.0nm；和/或，所述n+poly-Si层的厚度为100～300nm，和/或，所述p+poly-Si层的厚度为100～300nm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿电池包括空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和缓冲层；所述空穴传输层的设置在所述复合结远离所述晶硅电池的一面，所述电子传输层的第一表面设置了钙钛矿层，所述电子传输层的第二表面设置了缓冲层，所述钙钛矿层远离电子传输层的一面为所述空穴传输层，所述电子传输层的第一表面和第二表面相对设置。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层的材料为二氧化钛或二氧化锡或铝掺杂氧化锌。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿层的材料的带隙1.5-1.75eV。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿层的材料为MAPbI3或MAPbBr3或CsxFA1-xPb(I,Br)3，0≤x≤0.5。
9.根据权利要求1或8所述的太阳能电池，其特征在于，所述复合结的厚度为1-10nm。
10.一种太阳能电池，其特征在于，包括晶硅电池、复合结和钙钛矿电池，所述复合结设置在所述晶硅电池和所述钙钛矿电池之间；
所述晶硅电池包括透明导电膜a、p+poly-Si层、隧穿层SiOx、晶硅基体、隧穿层SiOx和n+poly-Si层；
所述第一隧穿层SiOx设置在所述晶硅基体的第一表面，所述第二隧穿层SiOx设置在所述晶硅基体的第二表面，所述晶硅基体的第一表面和第二表面相对设置，所述p+poly-Si层设置在所述第一隧穿层SiOx远离所述晶硅基体的一面，所述n+poly-Si层设置在所述第二隧穿层SiOx和所述复合结之间，在所述p+poly-Si层远离所述隧穿层SiOx的另一侧层叠设有透明导电膜a；
所述晶硅基体的第二表面为绒面，或第一表面和第二表面均为绒面；
所述钙钛矿电池包括空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、缓冲层透明导电膜b和减反射层；所述空穴传输层设置在所述复合结远离所述晶硅电池的一面，所述电子传输层的第一表面设置了钙钛矿层，所述电子传输层的第二表面设置了缓冲层，所述钙钛矿层远离电子传输层的一面为所述空穴传输层，所述电子传输层的第一表面和第二表面相对设置，所述缓冲层远离所述电子传输层的第二表面侧设置透明导电膜b，所述透明导电膜b远离所述电子传输层的表面设置减反射层。
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