本發明涉及太陽能電池,具體提供一種鈣鈦礦電池的鈍化單元、制備方法和電池。
背景技術:
1、鈣鈦礦材料,是一類具有顯著優勢的新興光伏材料。它們最引人注目的特點就是出色的缺陷容忍性,這意味著在材料中存在一定程度的缺陷時,其性能依然能夠保持在一個較高的水平。這一點,相比于傳統的光伏材料,如硅基材料,是一個顯著的進步。此外,鈣鈦礦材料的光吸收系數也相當高,這意味著它們能夠更有效地吸收太陽光,從而提高光伏電池的轉換效率。
2、同時,鈣鈦礦材料另一個重要的優勢是,它們可以通過低溫溶液加工的方法進行制備。這種方法不僅降低了生產成本,還使得鈣鈦礦材料的制備過程更加環保。低溫溶液加工也使得鈣鈦礦材料在薄膜光伏電池的應用上更具潛力,因為薄膜電池可以通過這種方法制備出更輕、更薄、更靈活的器件。
3、目前,鈣鈦礦光伏技術的最高成就體現在單結鈣鈦礦太陽電池上,其認證效率已經達到了26.14%。這是一個非常了不起的成績,尤其是考慮到鈣鈦礦材料的應用歷史相對較短。然而,更令人振奮的是,鈣鈦礦/晶硅疊層電池的效率已經達到了33.9%。這一效率甚至超過了目前商業化的硅基太陽能電池的效率,展現了鈣鈦礦光伏材料的巨大潛力。
4、為了進一步提升器件效率,各種界面改性策略被應用在鈣鈦礦太陽電池的上界面來抑制缺陷復合,從而提升器件開路電壓(voc)與效率。目前主流的上界面鈍化結構如原子層沉積(ald)的三氧化二鋁(al2o3)、溶液法制備的二維鈣鈦礦鈍化層可以通過缺陷鈍化有效抑制上界面的缺陷復合,但是這些鈍化層本身大多導電性欠佳,或者自身的能帶結構與下層的鈣鈦礦層并不匹配從而阻礙了載流子在上界面的傳輸,因此這類鈍化結構通常可以有效提升器件voc,但是對器件的填充因子(ff)提升有限,甚至會降低器件的ff。所以通過合理的界面設計來改善此類鈍化結構對載流子傳輸的影響對進一步提升鈣鈦礦太陽電池的效率至關重要。
技術實現思路
1、為了克服上述缺陷,本發明提供了一種鈣鈦礦電池的鈍化單元、制備方法和電池,通過促進上界面的載流子輸運,可以同時提升器件的開路電壓與填充因子。
2、在第一方面,本發明提供了一種鈣鈦礦電池的鈍化單元,包括:
3、鈣鈦礦層;
4、鈍化層;以及
5、偶極層,用于在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間構建偶極電場。
6、進一步地,所述偶極層設置在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間。
7、進一步地,所述在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間構建偶極電場包括:
8、在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間形成定向排列的偶極分子層。
9、進一步地,所述偶極層的厚度為1-5nm。
10、進一步地,所述偶極分子層包括2-(4-氟苯基)乙胺氫碘酸鹽薄膜或4-甲氧苯基膦酸薄膜。
11、在第二方面,本發明提供了一種鈣鈦礦電池的鈍化單元的制備方法,包括:
12、在鈣鈦礦層上形成偶極層;
13、在所述偶極層上形成鈍化層。
14、進一步地,所述在鈣鈦礦層上形成偶極層包括:
15、在所述鈣鈦礦層上旋涂偶極分子層。
16、進一步地,所述在所述鈣鈦礦層上旋涂偶極分子層步驟之后,所述方法還包括:
17、在預設溫度下退火。
18、進一步地,所述在所述偶極層上形成鈍化層包括:
19、在所述偶極層上沉積鈍化層。
20、在第三方面,本發明提供了一種鈣鈦礦電池,包括:
21、襯底;
22、第一電極,形成在所述襯底上;
23、第一傳輸層,形成在第一電極上;
24、第一方面所述的鈣鈦礦電池的鈍化單元,其中,鈣鈦礦層靠近所述第一傳輸層設置;
25、第二傳輸層,形成在所述鈣鈦礦鈍化單元上;
26、第二電極,形成在所述第二傳輸層上。
27、進一步地,所述第一傳輸層為空穴傳輸層,所述第二傳輸層為電子傳輸層。
28、本發明上述一個或多個技術方案,至少具有如下一種或多種有益效果:
29、本發明在鈣鈦礦層與鈍化層之間插入一個偶極層。這個偶極層能夠在鈣鈦礦層與鈍化層之間引入額外的偶極電場,從而促進了載流子(電子)從鈣鈦礦到鈍化層的傳輸。這樣,不僅能夠有效地鈍化鈣鈦礦表面的缺陷,還能夠提高界面電荷傳輸效率,從而在鈍化層鈍化缺陷的基礎上進一步提升器件的ff。
1.一種鈣鈦礦電池的鈍化單元,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的鈍化單元,其特征在于,所述偶極層設置在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間。
3.根據權利要求1所述的鈍化單元,其特征在于,所述在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間構建偶極電場包括:
4.根據權利要求1所述的鈍化單元,其特征在于,所述偶極層的厚度為1-5nm。
5.根據權利要求3所述的鈍化單元,其特征在于,所述偶極分子層包括2-(4-氟苯基)乙胺氫碘酸鹽薄膜或4-甲氧苯基膦酸薄膜。
6.一種鈣鈦礦電池的鈍化單元的制備方法,其特征在于,包括:
7.根據權利要求6所述的制備方法,其特征在于,所述在鈣鈦礦層上形成偶極層包括:
8.根據權利要求7所述的制備方法,其特征在于,所述在所述鈣鈦礦層上旋涂偶極分子層步驟之后,所述方法還包括:
9.根據權利要求6所述的制備方法,其特征在于,所述在所述偶極層上形成鈍化層包括:
10.一種鈣鈦礦電池,其特征在于,包括:
11.根據權利要求10所述的鈣鈦礦電池,其特征在于,所述第一傳輸層為空穴傳輸層,所述第二傳輸層為電子傳輸層。