CN111916561A

CN111916561A - 钙钛矿太阳能电池、叠层太阳能电池以及电池组件

Info

Publication number: CN111916561A
Application number: CN202010712739.0A
Authority: CN
Inventors: 徐琛
Original assignee: Longi Green Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Longi Green Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2020-11-10

Abstract

本发明实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池、叠层太阳能电池以及电池组件，涉及光伏技术领域。钙钛矿太阳能电池包括：钙钛矿吸收层，钙钛矿吸收层包括本征钙钛矿层，设置于本征钙钛矿层一侧的p型钙钛矿层，以及设置于本征钙钛矿层另一侧的n型钙钛矿层；空穴传输层，空穴传输层设置于p型钙钛矿层远离本征钙钛矿层的一侧；电子传输层，电子传输层设置于n型钙钛矿层远离本征钙钛矿层的一侧；其中，p型钙钛矿层的最高占据分子轨道能级高于本征钙钛矿层的最高占据分子轨道能级，n型钙钛矿层的最低未占分子轨道能级低于本征钙钛矿层的最低占据分子轨道能级。本发明实施例可以提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

Description

钙钛矿太阳能电池、叠层太阳能电池以及电池组件

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，特别是涉及一种钙钛矿太阳能电池、一种叠层太阳能电池以及一种电池组件。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由于具备光电转换率高且成本较低的优点，受到了广泛的关注。

在传统的钙钛矿电池中，钙钛矿吸收层的光生载流子以扩散形式到达载流子传输层，完成光生载流子的收集及输运，其光生载流子的分离概率及传输速率较低。由于钙钛矿吸收层中存在较多的非辐射复合中心(如晶界、缺位等)，很容易导致光生载流子的复合损失，而较慢的光生载流子扩散速率进一步加剧了光生载流子的复合几率，降低钙钛矿太阳电池的光电转换效率。而且，钙钛矿吸收层的光生载流子通过扩散方式到达载流子传输层，通过钙钛矿吸收层与载流子传输层之间的能级匹配实现输运。传统的钙钛矿电池中，载流子传输层与钙钛矿吸收层界面处的势垒带阶较大，阻碍了光生载流子的输运，增加了光生载流子的复合损失几率，进一步降低了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种钙钛矿太阳能电池、一种叠层太阳能电池以及一种电池组件。

第一方面，本发明实施例公开了一种钙钛矿太阳能电池，包括：

钙钛矿吸收层，所述钙钛矿吸收层包括本征钙钛矿层，设置于所述本征钙钛矿层一侧的p型钙钛矿层，以及设置于所述本征钙钛矿层另一侧的n型钙钛矿层；

空穴传输层，所述空穴传输层设置于所述p型钙钛矿层远离所述本征钙钛矿层的一侧；

电子传输层，所述电子传输层设置于所述n型钙钛矿层远离所述本征钙钛矿层的一侧；

其中，所述p型钙钛矿层的最高占据分子轨道能级高于所述本征钙钛矿层的最高占据分子轨道能级，所述n型钙钛矿层的最低未占分子轨道能级低于所述本征钙钛矿层的最低占据分子轨道能级。

本发明实施例中，由于本征钙钛矿层的两侧分别设置有p型钙钛矿层、n型钙钛矿层，所述p型钙钛矿层和所述n型钙钛矿层可以构建内建电场，提升光生载流子的输运速度，降低光生载流子的复合几率，提高所述钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。另外，由于所述p型钙钛矿层的最高占据分子轨道能级高于所述本征钙钛矿层的最高占据分子轨道能级，所述n型钙钛矿层的最低未占分子轨道能级低于所述本征钙钛矿层的最低占据分子轨道能级，所述n型钙钛矿层、所述本征钙钛矿层、所述p型钙钛矿层能够形成异质结钙钛矿层，使得所述p型钙钛矿层与所述空穴传输层的界面、以及所述n型钙钛矿层与所述电子传输层的界面处的势垒带阶较小，减少了光生载流子在界面处的积聚，进而，可以减小光生载流子的复合损失几率，进一步提高所述钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

可选地，所述本征钙钛矿层、所述p型钙钛矿层、所述n型钙钛矿层的材料包括：碘化铅和第一材料，所述第一材料选自甲醚氢碘酸盐、甲醚氢溴酸盐、甲胺碘、溴化铯的至少一种；其中，

所述本征钙钛矿层中，所述碘化铅的摩尔质量与所述第一材料的摩尔质量的比值为第一比值，所述p型钙钛矿层中，所述碘化铅的摩尔质量与所述第一材料的摩尔质量的比值为第二比值，所述n型钙钛矿层中，所述碘化铅的摩尔质量与所述第一材料的摩尔质量的比值为第三比值；

所述第二比值小于所述第一比值，所述第三比值大于所述第一比值。

可选地，所述第一比值为：0.95-1.05，所述第二比值介于0.80-0.95之间，所述第三比值介于1.05-1.15之间。

可选地，所述本征钙钛矿层的厚度为：400-350nm。

可选地，所述p型钙钛矿层的厚度为：5-50nm。

可选地，所述n型钙钛矿层的厚度为：5-50nm。

可选地，所述p型钙钛矿层的厚度为15nm，所述n型钙钛矿层的厚度为10nm。

可选地，所述钙钛矿太阳能电池还包括：衬底、导电层以及电极；其中，

所述导电层形成于所述衬底上；

所述电极与所述电子传输层或者所述空穴传输层连接。

第二方面，本发明实施例还公开了一种叠层太阳能电池，包括：依次设置的晶硅电池、隧穿复合结以及任一前述的钙钛矿太阳能电池；其中，

所述晶硅电池在远离所述钙钛矿太阳能电池的一侧设置有第一光电辅助层；

所述钙钛矿太阳能电池在远离所述晶硅电池的一侧设置有第二光电辅助层。

本发明实施例所述的叠层太阳能电池中，所述晶硅电池可以作为底层电池，所述钙钛矿太阳能电池可以作为顶层电池，由于所述钙钛矿太阳能电池中的载流子复合损失的问题得到的较好的解决，所述钙钛矿太阳能电池的光电转换效率较高，因此，所述叠层太阳能电池相应具有光电转换率较高的优点。

可选地，所述硅晶电池包括：

晶硅衬底；

第一非晶硅层，所述第一非晶硅层设置在所述晶硅衬底一侧；

以及第二非晶硅层，所述第二非晶硅层设置在所述晶硅衬底的另一侧，所述第二非晶硅层与所述隧穿复合结连接；

其中，所述第一非晶硅层为P型非晶硅层，所述第二非晶硅层为N型非晶硅层，或者，所述第一非晶硅层为N型非晶硅层，所述第二非晶硅层为P型非晶硅层。

可选地，所述第一光电辅助层包括从里至外依次设置的第一透明导电层和第一电极；

所述第二光电辅助层包括从里至外依次设置的第二透明导电层、减反射层以及第二电极，所述第二电极穿过所述减反射层与所述透明导电层电连接。

可选地，所述减反射层的材料选自：氟化镁、氮化硅中的至少一种。

第三方面，本发明实施例还公开了一种电池组件，包括：任一前述的钙钛矿太阳能电池。

第四方面，本发明实施例还公开了一种电池组件，包括：任一前述的叠层太阳能电池。

上述电池组件，具有与前述钙钛矿太阳能电池相同或相似的有益效果。

附图说明

图1是本发明的一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图；

图2是本发明的一种钙钛矿太阳能电池的能带结构示意图；

图3是本发明的再一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图；

图4是本发明的一种叠层太阳能电池的结构示意图；

图5是本发明的另一种叠层太阳能电池的结构示意图；

附图标记说明：100-钙钛矿太阳能电池，101-本征钙钛矿层，102-p型钙钛矿层，103-n型钙钛矿层，104-空穴传输层，105-电子传输层，106-衬底，107-导电层，108-电极，200-隧穿复合结，300-硅晶电池，301-第一非晶硅层，302-晶硅衬底，303-第二非晶硅层，400-第一光电辅助层，401-第一透明导电层，402-第一电极，500-第二光电辅助层，501-第二透明导电层，502-减反射层，503-第二电极。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明的一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图，如图1所示，所述钙钛矿太阳能电池具体可以包括：

钙钛矿吸收层，所述钙钛矿吸收层可以包括本征钙钛矿层101，设置于本征钙钛矿层101一侧的p型钙钛矿层102，以及设置于本征钙钛矿层101另一侧的n型钙钛矿层103；

空穴传输层104，空穴传输层104设置于p型钙钛矿层102远离本征钙钛矿层101的一侧；

电子传输层105，电子传输层105设置于n型钙钛矿层103远离本征钙钛矿层101的一侧；

其中，p型钙钛矿层102的最高占据分子轨道(Highest Occupied MolecularOrbital，HOMO)能级高于本征钙钛矿层101的最高占据分子轨道能级，n型钙钛矿层103的最低未占分子轨道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital，LUMO)能级低于本征钙钛矿层101的最低占据分子轨道能级。

在实际应用中，本征钙钛矿层101可以采用二维或者三维钙钛矿材料制成，本征钙钛矿层101可以作为主要的光吸收层。具体地，本征钙钛矿层101在接受太阳光照射时，首先吸收光子产生光生载流子，即电子-空穴对。然后，这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层105和空穴传输层104收集，即电子从本征钙钛矿层101传输到电子传输层105，最后被与电子传输层105连接的电极收集；空穴从本征钙钛矿层101传输到空穴传输层104，最后被与空穴传输层104连接的电极收集。最后，通过连接这两个电极的电路即可产生光电流，完成光电转换。

具体地，为了实现较好吸收太阳光，以形成较多的光生载流子，本征钙钛矿层101的厚度范围可以为400-500nm。

在实际应用中，电子传输层105可以用于实现传输电子，空穴传输层104可以用于传输空穴，以形成光电流，完成光电转换。电子传输层105的材料可以选自：氧化钛、氧化锡、富勒烯衍生物、石墨等中的至少一种，电子传输层105的厚度范围可以为5-100nm。空穴传输层104的材料可以选用：2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、碘化亚铜(CuI₂)中的至少一种，空穴传输层104的厚度范围可以为10-50nm。

在实际应用中，空穴传输层104、电子传输层105具体是哪个设置于本征钙钛矿层101的底部，哪个设置于本征钙钛矿层101的顶部，需要根据所述钙钛矿太阳能电池的类型决定。在所述钙钛矿太阳能电池为正式钙钛矿太阳能电池的情况下，设置于本征钙钛矿层101底部的为电子传输层105，设置于本征钙钛矿层101顶部的为空穴传输层104。在所述钙钛矿太阳能电池为反式钙钛矿太阳能电池的情况下，设置于本征钙钛矿层101底部的为空穴传输层104，设置于本征钙钛矿层101顶部的为电子传输层105。

需要说明的是，本发明实施例的附图中，仅示出了所述钙钛矿太阳能电池为反式钙钛矿太阳能电池的情况，正式钙钛矿太阳能电池可以参照执行即可。

本发明实施例中，由于本征钙钛矿层101的一侧设置有p型钙钛矿层102，另一侧设置有n型钙钛矿层103，p型钙钛矿层102和n型钙钛矿层103可以构建内建电场。在所述内建电场的作用下，本征钙钛矿层101产生的空穴可以加速向空穴传输层104输送，电子可以加速向电子传输层105输送，这样，就可以减小空穴和电子在本征钙钛矿层101内被非辐射复合中心(如晶界、空位等)复合的几率，减小复合损失。也即，p型钙钛矿层102和n型钙钛矿层103构建的内建电场可以提升光生载流子的输运速度，降低光生载流子的复合几率和复合损失，提高所述钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

可选地，为了便于空穴在p型钙钛矿层102中的垂直输送，相对于本征钙钛矿层101来说，p型钙钛矿层102的厚度可以较薄，可选地，p型钙钛矿层102的厚度可以为：5-50nm。相应的，为了便于电子在n型钙钛矿层103中的传输，相对于本征钙钛矿层101来说，n型钙钛矿层103的厚度同理可以较薄，可选地，n型钙钛矿层103的厚度可以为：5-50nm。

需要说明的是，为了实现更好的载流子传输性能，n型钙钛矿层103的厚度可以比p型钙钛矿层102的厚度更薄。例如，n型钙钛矿层103的厚度可以位10nm，p型钙钛矿层102的厚度可以为15nm。

本发明实施例中，由于p型钙钛矿层102的最高占据分子轨道能级高于本征钙钛矿层101的最高占据分子轨道能级，n型钙钛矿层103的最低未占分子轨道能级低于本征钙钛矿层101的最低占据分子轨道的能级，n型钙钛矿层103、本征钙钛矿层101、p型钙钛矿层102能够形成异质结钙钛矿层，降低了本征钙钛矿层101与载流子输运层(104及105)间的势垒带阶，使得p型钙钛矿层102与空穴传输层104的界面、以及n型钙钛矿层103与电子传输层105的界面处的势垒带阶较小，减少了光生载流子在界面处的积聚，进而，可以减小光生载流子的复合损失几率，进一步提高所述钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

参照图2，示出了本发明的一种钙钛矿太阳能电池的能带结构示意图，如图2所示，p型钙钛矿层102的HOMO能级高于本征钙钛矿层101的HOMO能级，且低于空穴传输层104的HOMO能级，p型钙钛矿层102的与空穴传输层104界面处的HOMO能级带阶，小于本征钙钛矿层101直接与空穴传输层104直接连接时界面处的HOMO能级带阶，也即，可以使得p型钙钛矿层102与空穴传输层104界面处的HOMO能级势垒带阶较小，减少了空穴在界面处的积聚，进而，可以减小空穴的复合损失几率。

同理，n型钙钛矿层103的LUMO能级低于本征钙钛矿层101的LUMO能级，且高于电子传输层105的LUMO能级，n型钙钛矿层103的与电子传输层105界面处的LUMO能级带阶，小于本征钙钛矿层101直接与电子传输层105直接连接时界面处的LUMO能级带阶，也即，可以使得n型钙钛矿层103与电子传输层105界面处的LUMO能级势垒带阶较小，减少了电子在界面处的积聚，进而，可以减小电子的复合损失几率。

本发明实施例中，本征钙钛矿层101、p型钙钛矿层102、n型钙钛矿层103的材料包括：碘化铅(PbI₂)和第一材料，所述第一材料选自甲醚氢碘酸盐(FAI)、甲醚氢溴酸盐(FABr)、甲胺碘(MAI)、溴化铯(CsBr)的至少一种。在实际应用中，通过调节碘化铅和所述第一材料的摩尔质量占比，可以形成本征钙钛矿层101、p型钙钛矿层102以及n型钙钛矿层103。

具体地，本征钙钛矿层101中，所述碘化铅的摩尔质量与所述第一材料的摩尔质量的比值为第一比值。p型钙钛矿层102中，所述碘化铅的摩尔质量与所述第一材料的摩尔质量的比值为第二比值。n型钙钛矿层103中，所述碘化铅的摩尔质量与所述第一材料的摩尔质量的比值为第三比值。

本发明实施例中，所述第二比值小于所述第一比值，所述第三比值大于所述第一比值，以使得本征钙钛矿层101能够表现出本征钙钛矿层的特征，便于吸收入射光子并产生光生载流子(空穴-电子)，并使得p型钙钛矿层102可以构成钙钛矿层的背电场，提升空穴载流子的收集效率，以及，使得n型钙钛矿层103可以构成钙钛矿层的正面发射极，同时n型钙钛矿层103与p型钙钛矿层102的费米能极差构建内建电场，在所述内建电场的作用下，光生电子-空穴对可获得一定势能，进而增强其分离能力，并在内建电场下加速向两侧运动，降低其被本征钙钛矿层101内部缺陷俘获非几率，减小复合损失，提高所述钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

可选地，所述第一比值可以为：0.95-1.05，所述第二比值可以介于0.80-0.95之间，所述第三比值可以介于1.05-1.15之间。

以下提供两种制备本征钙钛矿层101、p型钙钛矿层102以及n型钙钛矿层103的示例。

示例一：

首先，在空穴传输层105上旋涂配制的钙钛矿溶液层。具体地，将CsBr、FAI、MAI和PbI2溶解于N,N-二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide，DMF)/二甲基亚砜(Dimethylsulfoxide，DMSO)溶液中，其中PbI2的摩尔质量与CsBr、FAI、MAI组成的第一材料的摩尔比介于0.80-0.95之间。将旋涂转速控制在4000r，维持30s，在旋转结束前10s，将氯苯滴在钙钛矿膜层表面，利用反溶剂法形成钙钛矿层，并在130-200℃条件下退火10-20min，获得A位离子(Cs+/FA+/MA+)过量的P型钙钛矿层102，膜厚度为20-50nm，优选为30nm。

然后，在p型钙钛矿层102上，制备本征钙钛矿层101及n型钙钛矿层103。具体地，采用双源共蒸方法制备PbI2及CsBr层，首先调节CsBr的蒸发速率为

/s，PbI2蒸发速率为

/s，沉积得到400nm的PbI2及CsBr混合层。配置有机溶液层，其中FAI的摩尔质量与FABr的摩尔质量的比值为3:1，掺入20％摩尔质量的甲胺盐酸盐(MACl)，构成混合溶液。再将混合溶液滴定在PbI2及CsBr混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，并在150℃条件下退火30min，形成本征钙钛矿层101。在加热条件下，MACl成分容易从制得本征钙钛矿层101膜层表面脱出，进而析出部分PbI2，获得PbI2过量的n型钙钛矿层103。其中，较厚的本征钙钛矿层承担光子吸收任务，而顶部较薄的n型钙钛层103可与底部p型钙钛矿层102产生内建电场，促进光生载流子的分离及输运。

在实际应用中，示例一的方法制备本征钙钛矿层101、p型钙钛矿层102以及n型钙钛矿层103，可以使得各钙钛矿层的成分可控，性能较优。

示例二：

首先，在空穴传输层104上，先采用双源共蒸法，蒸镀一层10nm的FAI、MAI混合层，并进一步采用双源共蒸方法蒸镀420nm的PbI2及CsBr层，具体地，可以调节CsBr的蒸发速率为

/s，PbI2蒸发速率为

/s，沉积420nm的PbI2及CsBr混合层。

然后，配置有机溶液层，其中FAI、FABr摩尔比为3:1，掺入20％质量的MACl，构成混合溶液。再将100ul的混合溶液层滴定在PbI2及CsBr混合层上，立即旋涂获得钙钛矿前驱层，并在150℃条件下退火30min，形成所需钙钛矿层。预蒸镀的第一层FAI、MAI层在退火与条件下PbI2及CsBr及混合溶液反应，形成第一层A位离子(Cs+/FA+/MA+)过量的p型钙钛矿层102；中间层为离子配位正常的本征钙钛矿层101；退火过程中MACl的逸出导致顶部形成PbI2过量的n型钙钛矿层103。

在实际应用中，示例二的方法制备本征钙钛矿层101、p型钙钛矿层102以及n型钙钛矿层103，可以使得制备工艺较为简单。

参照图3，示出了本发明的再一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图，所述钙钛矿太阳能电池还可以包括：衬底106、导电层107以及电极108；其中，导电层107形成于衬底106上。在空穴传输层104与导电层107连接的情况下，电极108与电子传输层105连接。

具体地，具体地，衬底106可以作为所述钙钛矿太阳能电池的支撑主体，所述钙钛矿太阳能电池可以生长在衬底106上。衬底106的材料可以选自：玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺中的至少一种。

导电层107可以为采用常压化学气相沉积工艺在衬底106上形成的透明导电层，导电层107可以起到辅助载流子传输的作用，而且透光，可以进一步提高光电转换效率。示例地，导电层107的材料可以选自：掺氟氧化锡、氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺钨氧化铟中的至少一种，导电层107的厚度范围可以为50-1000nm，本发明实施例对于导电层107的具体材质和厚度可以不做限定。

具体地，电极108可以用于实现收集载流子并导电的作用，电极108可采用印刷、沉积等工艺制作。电极108可以为金属电极，所述金属电极可以选自：铜电极、银电极、或者金电极中的至少一种，以使得电极108的导电性能较好。电极108的厚度范围可以为10-400nm。本发明实施例对于电极108的具体材质和厚度可以不做限定。

需要说明的是，图3中仅示出了所述钙钛矿太阳能电池为反式钙钛矿电池的情况。在所述钙钛矿太阳能电池为正式钙钛矿电池的情况下，将电子传输层105连接于导电层107，电极108与空穴传输层104连接即可。

综上，本发明实施例所述的钙钛矿太阳能电池至少可以包括以下优点：

参照图4，示出了本发明的一种叠层太阳能电池的结构示意图，如图4所示，所述叠层太阳能电池具体可以包括：依次设置的晶硅电池300、隧穿复合结200以及上述钙钛矿太阳能电池100；其中，

晶硅电池300在远离钙钛矿太阳能电池100的一侧设置有第一光电辅助层400；

钙钛矿太阳能电池100在远离晶硅电池300的一侧设置有第二光电辅助层500。

本发明实施例所述的叠层太阳能电池中，晶硅电池300可以作为底层电池，钙钛矿太阳能电池100可以作为顶层电池，由于钙钛矿太阳能电池100中的载流子复合损失的问题得到的较好的解决，钙钛矿太阳能电池100的光电转换效率较高，因此，所述叠层太阳能电池相应具有光电转换率较高的优点。

在实际应用中，隧穿复合结200可以实现光生载流子从钙钛矿太阳能电池100到晶硅电池300的遂穿。具体地，隧穿复合结200的材料可以选自：微晶硅、非晶硅、透明导电膜(Transparent conductivity oxide，TCO)中的至少一种。

在本发明的一些可选实施例中，晶硅电池300可以为硅异质结电池。

参照图5，示出了本发明的另一种叠层太阳能电池的结构示意图，如图5所示，晶硅电池300可以包括：晶硅衬底302；第一非晶硅层301，第一非晶硅层301设置在晶硅衬底302一侧；以及第二非晶硅层303，第二非晶硅层303设置在晶硅衬底302的另一侧，第二非晶硅层303与隧穿复合结200连接。

在实际应用中，晶硅衬底302可以作为硅晶电池300的光吸收层，用于将光子转换成光生载流子(电子-空穴对)。第一非硅晶层301设置于晶硅衬底302远离遂穿复合结200的一侧，用于形成晶硅电池300的背面电场。第二非晶硅层303设置于晶硅衬底302与遂穿复合结200相邻的一侧，并与隧穿复合结200连接，用于形成晶硅电池300的发射极。

具体地，在晶硅衬底302为N型晶硅衬底的情况下，第一非晶硅层301可以为P型非晶硅层，第二非晶硅层303可以为N型非晶硅层，第二非晶硅层303与隧穿复合结200连接，遂穿复合结200与钙钛矿太阳能电池100的空穴传输层102连接。也即，在晶硅衬底302为N型晶硅衬底的情况下，钙钛矿太阳能电池100为反式钙钛矿电池。

同理，在晶硅衬底302为P型晶硅衬底的情况下，第一非晶硅层301可以为N型非晶硅层，第二非晶硅层303可以为P型非晶硅层，第二非晶硅层303与隧穿复合结200连接，遂穿复合结200与钙钛矿太阳能电池100的电子传输层103连接。也即，在晶硅衬底302为P型晶硅衬底的情况下，钙钛矿太阳能电池100为正式钙钛矿电池，其具体地工作过程可以参照图5所示的叠层太阳能电池即可，在此不做赘述。

示例地，晶硅衬底302可以为单晶硅基底结构。可以利用商业级M2的n硅片，电阻率在1-10Ω.cm，厚度为150-200um，上述硅片依次经历抛光、制绒及清洗程序，即可形成晶硅衬底302。

在本发明的一些实施例中，第一非晶硅层301在靠近晶硅衬底302的一侧设置有第一本征非晶硅层，所述第一本征非晶硅层可以采用本征非晶硅制成，所述第一本征非晶硅层可以用于钝化晶硅衬底301下表面的悬挂键。同理，第二非晶硅层303在靠近晶硅衬底302的一侧设置有第二本征非晶硅层，所述第二本征非晶硅层可以采用本征非晶硅制成，所述第二本征非晶硅层可以用于钝化晶硅衬底301上表面的悬挂键。这样，通过从晶硅衬底301的两侧钝化晶硅衬底表面的悬挂键，可以降低晶硅电池300的载流子复合损失，提高晶硅电池300的光电转换效率。

示例地，第一非晶硅层301可以为背场及钝化层结构。具体地，可以由本征非晶硅钝化层(厚度5-10nm)及硼掺杂(掺杂浓度10^19-20cm^-3)的P型非晶硅层(厚度5-15nm)构成。第二非晶硅层303可以为正面发射极及钝化层，由本征非晶硅钝化层(厚度5-10nm)及磷掺杂(掺杂浓度10^19-20cm-3)的n型非晶硅层(厚度5-15nm)构成。

具体地，第一光电辅助层400可以包括从里至外依次设置的第一透明导电层401和第一电极402。第一透明导电层401具体可以为TCO，其材料可以选自掺氟氧化锡、氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺钨氧化铟中的至少一种。

示例地，第一透明导电层401可以采用磁控溅射法制备，其厚度范围可以70-120nm，第一透明导电层401可以用于实现光生载流子的收集并传输至第一电极402上。第一电极402则可以用于实现收集载流子并导电的作用，第一电极402可采用印刷、沉积等工艺制作。第一电极402可以为金属电极，所述金属电极可以选自：铜电极、银电极、或者金电极中的至少一种，以使得第一电极402的导电性能较好。第一电极402的厚度范围可以为10-400nm。

具体地，第二光电辅助层500可以包括从里至外依次设置的第二透明导电层501、减反射层502以及第二电极503，第二电极503穿过减反射层502与第二透明导电层501电连接。其中，第二透明导电层501的结构和制备方法可以与第一透明导电层401相同，第二电极503的结构和制备方法可以与第一电极402相同，在此不做赘述。在实际应用中，可以先制备底部的第一透明导电层401，然后再制备顶部的第二透明导电层501。

本发明实施例中，减反射层502可以用于减少光线的反射，这样，就可以减少光线的损失，提高所述叠层太阳能电池的光线转换效率。具体地，减反射层502的材料可以选自：氟化镁、氮化硅中的至少一种。

本发明实施例中，钙钛矿太阳能电池100的本征钙钛矿层101的两侧分别设置有p型钙钛矿层102、n型钙钛矿层103，p型钙钛矿层102和n型钙钛矿层103可以构建内建电场，提升光生载流子的输运速度，降低光生载流子的复合几率，提高钙钛矿太阳能电池100的光电转换效率。另外，由于p型钙钛矿层102的最高占据分子轨道能级高于本征钙钛矿层101的最高占据分子轨道能级，n型钙钛矿层103的最低未占分子轨道能级低于本征钙钛矿层101的最低占据分子轨道能级，n型钙钛矿层103、本征钙钛矿层101、p型钙钛矿层101能够形成异质结钙钛矿层，使得p型钙钛矿层102与空穴传输层104的界面、以及n型钙钛矿层103与电子传输层105的界面处的势垒带阶较小，减少了光生载流子在界面处的积聚，进而，可以减小光生载流子的复合损失几率，进一步提高钙钛矿太阳能电池100的光电转换效率。

本发明实施例所述的叠层太阳能电池中，所述硅晶电池可以作为底层电池，所述钙钛矿太阳能电池可以作为顶层电池，由于所述钙钛矿太阳能电池中的载流子复合损失的问题得到的较好的解决，所述钙钛矿太阳能电池的光电转换效率较高，因此，所述叠层太阳能电池相应具有光电转换率较高的优点。

本发明实施例还提供了一种叠层太阳能电池的加工方法，所述叠层太阳能电池的加工方法具体可以包括以下步骤：

步骤S11：提供晶硅电池。

步骤S12：在所述晶硅电池上形成隧穿复合结。

步骤S13：在所述隧穿复合结上形成上述钙钛矿太阳能电池。

步骤S14：在所述晶硅电池在远离所述钙钛矿太阳能电池的一侧形成第一光电辅助层。

步骤S15：在所述钙钛矿太阳能电池在远离所述晶硅电池的一侧形成第二光电辅助层。

该方法的各个步骤中的晶硅电池、隧穿复合结、钙钛矿太阳能电池、第一光电辅助层、第二光电辅助层具体可以参照前述有关记载，并能达到相同或相似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种电池组件，所述电池组件具体可以包括：任一前述的钙钛矿太阳能电池。该电池组件中，本征钙钛矿层、p型钙钛矿层、n型钙钛矿层、空穴传输层、电子传输层具体可以参照前述有关记载，并能达到相同或相似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种电池组件，所述电池组件具体可以包括：上述叠层太阳能电池，所述电池组件中，晶硅电池、隧穿复合结、钙钛矿太阳能电池、第一光电辅助层、第二光电辅助层具体可以参照前述有关记载，并能达到相同或相似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种钙钛矿太阳能电池、一种叠层太阳能电池、一种叠层太阳能电池的生产方法以及一种电池组件，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述本征钙钛矿层、所述p型钙钛矿层、所述n型钙钛矿层的材料包括：碘化铅和第一材料，所述第一材料选自甲醚氢碘酸盐、甲醚氢溴酸盐、甲胺碘、溴化铯的至少一种；其中，

3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一比值为：0.95-1.05，所述第二比值介于0.80-0.95之间，所述第三比值介于1.05-1.15之间。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述本征钙钛矿层的厚度为：400-350nm。

5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述p型钙钛矿层的厚度为：5-50nm。

6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述n型钙钛矿层的厚度为：5-50nm。

7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述p型钙钛矿层的厚度为15nm，所述n型钙钛矿层的厚度为10nm。

8.根据权利要求1至6任一项所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池还包括：衬底、导电层以及电极；其中，

所述导电层形成于所述衬底上；

所述电极与所述电子传输层或者所述空穴传输层连接。

9.一种叠层太阳能电池，其特征在于，包括：依次设置的晶硅电池、隧穿复合结以及权利要求1至8任一项所述的钙钛矿太阳能电池；其中，

10.根据权利要求9所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述硅晶电池包括：

晶硅衬底；

11.根据权利要求8所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一光电辅助层包括从里至外依次设置的第一透明导电层和第一电极；

第二光电辅助层包括从里至外依次设置的第二透明导电层、减反射层以及第二电极，所述第二电极穿过所述减反射层与所述透明导电层电连接。

12.根据权利要求9所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述减反射层的材料选自：氟化镁、氮化硅中的至少一种。

13.一种电池组件，其特征在于，包括：权利要求1至8任一项所述的钙钛矿太阳能电池。

14.一种电池组件，其特征在于，包括：权利要求9至12任一项所述的叠层太阳能电池。