層21。
[0065]碳漿料的沉積與前述乙醇分散液的沉積有所不同。通過刮涂的方法將所述碳漿料 刮涂到載玻片上，在50°C下對其進行干燥以部分去除碳漿料中的乙酸乙酯溶劑，然后得到 自支撐的碳薄膜，即為碳電極23。
[0066] 對于沉積完成后的薄膜，可以在不同溫度下進行熱處理，熱處理溫度控制在100°C ~500°C〇
[0067] 在步驟S5中，按序?qū)⑺鲭娮舆x擇性接觸層22、鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片30和空 穴選擇性接觸層21堆疊，并對其進行熱壓處理形成樣品。將經(jīng)過熱處理過的選擇性電荷接 觸層20和表面修復過的鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片30按照從上往下以導電玻璃10、電子選擇 性接觸層22、鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片30、空穴選擇性接觸層21以及導電玻璃10的順序堆 疊平置在熱壓機下加熱平臺上，設(shè)置熱壓機上下加熱溫度為115°C，壓強為0.5MPa，熱壓時 間為30分鐘。
[0068] 在步驟S6中，對所述樣品進行封裝，以獲得所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池。為了保證該電 池結(jié)構(gòu)以及接觸能夠穩(wěn)定存在，對其進行熱壓的同時，可以使用熱熔膠40將電池同步封裝。 在熱壓過程結(jié)束后，首先結(jié)束加熱，一定時間后再撤銷壓力。
[0069] 下面將結(jié)合具體的實施例，詳細介紹不同電池結(jié)構(gòu)的單晶異質(zhì)結(jié)電池的組裝過程 以及電池性能。本發(fā)明采用的電池效率測量采用計算機控制的數(shù)字源表(型號為Keithley 2602)進行測試和記錄。測量采用四電極法，電壓源的正極連接在電池中與空穴選擇性接觸 層21直接接觸的導電玻璃10上，電壓源的負極連接在電池中與電子選擇性接觸層22直接接 觸的導電玻璃10上，同此連接方式，電流探測電極的正極連接在電池中與空穴選擇性接觸 層21直接接觸的導電玻璃10上，電流探測電極的負極連接在電池中與電子選擇性接觸層22 直接接觸的導電玻璃I 〇上。光源使用500W氙燈，入射光強為I OOmW/cm2，光照面積為0.1 cm2。 除非另有說明，各實施例中的光電性能測量在室溫下進行。
[0070] 實施例1
[0071] 本實施例將介紹本發(fā)明在基于不同氧化物納米薄膜作為選擇性電荷接觸層20的 鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片30的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的組裝和性能效果。
[0072] 將導電玻璃10、選擇性電荷接觸層20以及鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片30按照圖1所 示順序堆疊形成三明治結(jié)構(gòu)。為了獲得穩(wěn)定的電池結(jié)構(gòu)，上述各層堆疊的同時，在兩個玻璃 載體11之間平置一層熱熔膠40薄膜。本發(fā)明采用熱壓方法使得各層進行直接接觸，并利用 熱熔膠40的熱塑和封裝效果使得電池結(jié)構(gòu)和接觸保持穩(wěn)定。設(shè)置熱壓機上下加熱平臺溫度 為115°C，壓強為0.5MPa，熱壓時間為30分鐘。然后自然降溫，待常溫后再撤消壓力。電子選 擇性接觸層22和空穴選擇性接觸層21厚度均為80nm左右，表面多孔，鈣鈦礦單晶切片厚度 為20微米。
[0073] 本例中所獲得的電池性能表見表1，電池效率最高的為在以二氧化錫納米顆粒作 為電子選擇性接觸層22和以摻雜銅的氧化鎳納米顆粒作為空穴選擇性接觸層21的電池，其 效率為5.5%。此外，從表1中可以發(fā)現(xiàn)，通過離子摻雜可以提高選擇性電荷接觸層20的導電 性，從而提高電池的填充因子和光電流大小。
[0076] 實施例2
[0077]本實施例研究了熱壓過程中是否采用熱熔膠40進行封裝對電池性能的影響，其電 池性能的影響，其電池性能見表2?？梢?，如果不采用熱熔膠40封裝，最終獲得的電池電流、 電壓以及最終效率都很低，這可能是因為沒有封裝時，當結(jié)束熱壓過程壓力撤銷后，電池不 同層之間不能保持良好的機械和電接觸。因此，本發(fā)明的熱壓同步封裝的電池制備方法對 應(yīng)保證電池性能非常重要。
[0078] 表 2
[0079]
[0080] 實施例3
[0081 ]本實施例給出了以碳漿料制成的碳電極23作為背電極的電池的性能表征。以碳電 極23作為背電極時，需要配備鋁箱50以增加其導電性能。圖2是以碳電極23作為背電極的電 池結(jié)構(gòu)示意圖。對于圖2所示電池的熱壓制備過程為，將覆蓋有二氧化錫薄膜層的導電玻璃 10、鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片30、碳電極23、鋁箱50、導電玻璃10按照從下到上的順序平置 于熱壓機臺面上，同時在上下導電玻璃10間平鋪一層熱熔膠40薄膜，在90°C，0.5MPa熱壓條 件下保持30分鐘。熱壓完成后按序撤銷熱源與壓力。最終獲得圖2所示的電池。
[0082]圖3是以碳電極23和空穴選擇性接觸層21作為背電極的電池結(jié)構(gòu)示意圖。對于圖3 所示電池的熱壓制備過程為，首先在獲得碳電極23后，利用噴涂手段，在碳電極23表面噴涂 一層IOOnm厚度左右的摻雜銅的氧化鎳納米顆粒薄膜，并按照上述過程進行熱壓處理，最終 獲得圖3所示的電池。
[0083]以碳電極23作為背電極的電池性能見表3。其中，以碳電極23作為背電極，電池效 率為3.2 %，而增加摻雜銅的氧化鎳納米顆粒薄膜之后，電池效率可以提升到4.5 %。通過離 子摻雜可以提高選擇性電荷接觸層20的導電性，從而提高電池的效率。
[0086]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示 例性實施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接 確定或推導出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認 定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權(quán)項】
1. 一種基于鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括： 以鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片作為所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池的光吸收層； 兩個選擇性電荷接觸層，分別貼合在所述光吸收層的兩面以構(gòu)成PN結(jié)，從而選擇性抽 取和收集所述光吸收層產(chǎn)生的光生電荷;和 兩個導電玻璃，分別與兩個所述選擇性電荷接觸層直接接觸，以作為所述異質(zhì)結(jié)太陽 能電池的正極和負極。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其中，兩個所述導電玻璃中每一導電玻璃 包括玻璃載體以及貼合在所述玻璃載體內(nèi)側(cè)的氟摻雜二氧化錫透明導電層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其中，兩個所述選擇性電荷接觸層分 別為電子選擇性接觸層和空穴選擇性接觸層。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其中，所述電子選擇性接觸層包括二氧化 鈦、二氧化鈦摻雜化合物、氧化鋅、氧化鋅摻雜化合物、二氧化錫以及二氧化錫摻雜化合物 中的一種或多種。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其中，所述空穴選擇性接觸層包括氧 化鎳、氧化鎳摻雜化合物以及碳材料中的一種或多種。6. -種制備權(quán)利要求3-5中任一項所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的方法，具體步驟包括： 通過電火花線切割鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶獲得所述鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片； 制備電子選擇性接觸層和空穴選擇性接觸層； 分別在兩個導電玻璃上沉積所述電子選擇性接觸層和所述空穴選擇性接觸層； 按序?qū)⑺鲭娮舆x擇性接觸層、鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片和空穴選擇性接觸層堆疊， 并對其進行熱壓處理形成樣品； 對所述樣品進行封裝，以獲得所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片在經(jīng)過電火花線切 割后需要進行表面修復和表面重結(jié)晶以降低其表面粗糙度和缺陷。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述表面修復的方法包括溶劑修復和熱壓修復。9. 根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項所述的方法，其中，所述電子選擇性接觸層和空穴選擇性 接觸層的沉積方式為薄膜沉積方法。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述薄膜沉積方法為旋涂、噴霧或絲網(wǎng)印刷，其 前驅(qū)物質(zhì)為對應(yīng)的金屬離子溶液或直接合成的納米顆粒分散液。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片的異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制備方法，涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池包括：以鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片作為光吸收層；兩個選擇性電荷接觸層，分別貼合在所述光吸收層的兩面以構(gòu)成PN結(jié)，從而選擇性抽取和收集光吸收層產(chǎn)生的光生電荷；和兩個導電玻璃，分別與兩個選擇性電荷接觸層直接接觸，以作為正極和負極。所示制備方法包括：獲得鈣鈦礦甲胺鉛碘單晶切片；制備選擇性電荷接觸層；在導電玻璃上沉積選擇性電荷接觸層；按序?qū)⑶笆龈鲗佣询B，并對其進行熱壓及封裝。本發(fā)明的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，具備較寬的光吸收范圍、較高的電荷傳輸性能、較長的電荷擴散長度以及較高的晶體質(zhì)量。
【IPC分類】H01L51/48, H01L51/46, H01L51/44, H01L51/42
【公開號】CN105470395
【申請?zhí)枴緾N201511017467
【發(fā)明人】孟慶波, 石將建
【申請人】中國科學院物理研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月29日