本發(fā)明屬于新型疊層太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)與鈣鈦礦相結(jié)合的疊層太陽電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

在成品硅基太陽電池成本份額中，硅材料占了將近40％，而薄膜太陽電池的厚度不到1μm，不足晶體硅太陽電池厚度的1/100，這就大大降低了制造成本。然而，厚度降低也同時(shí)使薄膜太陽電池的效率降低。通過光管理設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)“電薄”而“光厚”的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高電池光電轉(zhuǎn)換效率。

在所有光管理設(shè)計(jì)中，采用陷光結(jié)構(gòu)是提高電池光電轉(zhuǎn)換效率的最有效方法。納米光子材料以及納米制作技術(shù)的發(fā)展給研究新的陷光方式帶來了巨大動(dòng)力，基于光子晶體、衍射光柵等微納結(jié)構(gòu)及金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體激元(Surface plasmon polaritons,SPPs)薄膜太陽電池也應(yīng)運(yùn)而生。

采用陷光結(jié)構(gòu)的光管理設(shè)計(jì)只能在某些特定的波段提高光學(xué)吸收，同時(shí)，使用單一光敏材料電池的理論效率由該種材料的帶隙寬度決定，存在一定的理論極限。然而，利用不同帶隙寬度的光敏材料，根據(jù)帶隙寬度的大小，從上而下構(gòu)成多結(jié)疊層電池來提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率已被廣泛使用。

利用CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦為光敏材料的太陽電池效率已達(dá)到20％以上，在該電池表面采用納米結(jié)構(gòu)改性還能進(jìn)一步提高其轉(zhuǎn)換效率，然而，由于其帶隙為1.55eV，光譜吸收范圍局限在300-800nm之間，在近紅外區(qū)域的光譜沒有得到充分的利用。晶硅帶隙為1.12eV，其光譜吸收范圍為300-1100nm之間，與鈣鈦礦帶隙能較好地匹配，然而，在800-1100nm的光譜范圍內(nèi)吸收較弱，利用SPPs導(dǎo)波模效應(yīng)可以有效地提高光在該波段的吸收。因此，將具有三角形光柵結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池與SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池結(jié)合制備疊層電池，可以顯著提高薄膜電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于三角形光柵鈣鈦礦電池和SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池的疊層薄膜太陽電池技術(shù)及其制備方法，最大限度地拓寬光譜吸收范圍，提高疊層薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，現(xiàn)提出如下技術(shù)方案：

一種SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層的太陽電池，所述太陽電池從下到上依次為：鋁電極；SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)太陽電池；ITO連接層；三角形光柵鈣鈦礦電池；金屬柵線電極。

對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)太陽電池，自下而上依次為：三角形銀納米光柵、共形Si₃N₄隔離層、共形N⁺型非晶硅層、共形本征非晶硅層、N型單晶硅層、本征非晶硅層和P⁺型非晶硅層。

對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三角形光柵鈣鈦礦電池，自下而上依次為：ZnO電子傳輸層、具有三角形光柵結(jié)構(gòu)的CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層、共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層、共形結(jié)構(gòu)MoO₃界面修飾層、共形結(jié)構(gòu)ITO透明電極。

上述方案所述的一種SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層的太陽電池的制備方法，所述太陽電池的制備步驟如下：

步驟1：制備SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池：

A：在市售超薄單晶硅片的正面采用超短脈沖激光微加工法制備三角形槽，利用飛秒激光微加工系統(tǒng)對三角形槽進(jìn)行線結(jié)構(gòu)加工；采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在H₂稀釋的SiH₄氣體中沉積一層本征非晶硅層；然后在B₂H₆、H₂和SiH₄混合氣體中沉積一層重?fù)诫sP⁺型非晶硅層；

B：在單晶硅片的背面采用超短脈沖激光微加工法制備三角形槽，利用飛秒激光微加工系統(tǒng)對三角形槽進(jìn)行線結(jié)構(gòu)加工；采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積一層共形本征非晶硅層；然后在PH₃和H₂稀釋的SiH₄混合氣體中沉積一層重?fù)诫s共形N⁺型非晶硅層；

C：在共形N⁺型非晶硅層表面采用上述射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備共形Si₃N₄隔離層；在共形Si₃N₄隔離層上采用絲網(wǎng)印刷法制備三角形銀納米光柵；最后，采用絲網(wǎng)印刷法在SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池背面制備鋁電極；

步驟2：采用磁控濺射鍍膜系統(tǒng)在SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池正面制備ITO連接層；

步驟3：制備三角形光柵鈣鈦礦電池，在步驟(2)制備的ITO連接層上采用磁控濺射法制備共形ZnO電子傳輸層；采用兩步浸泡法在所述ZnO電子傳輸層上制備CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層；采用旋涂法在所述鈣鈦礦層上制備共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層；采用熱蒸發(fā)法在所述空穴傳輸層上制備共形結(jié)構(gòu)MoO₃界面修飾層；最后，采用磁控濺射鍍膜系統(tǒng)制備共形結(jié)構(gòu)ITO透明電極；

步驟4：采用絲網(wǎng)印刷法制備金屬柵線電極。

對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟(1)的A中，利用飛秒激光微加工系統(tǒng)對三角形槽進(jìn)行線結(jié)構(gòu)加工時(shí)，飛秒激光能量為0.1-0.2mW，平臺移動(dòng)速度為0.01-0.05mm/s，制得的三角形槽的周期為220-280nm，底部直徑為220-280nm，高度為500-1000nm；制備的本征非晶硅層的厚度為2-8nm；制備的P⁺型非晶硅層的厚度為5-15nm，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3。

對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟(1)的B中，利用飛秒激光微加工系統(tǒng)對三角形槽進(jìn)行線結(jié)構(gòu)加工時(shí)，飛秒激光能量為0.1-0.2mW，平臺移動(dòng)速度為0.01-0.03mm/s，制備的三角形槽的周期為600-900nm，底部寬度為600-900nm，深度為150-250nm；制得的共形本征非晶硅層的厚度為2-8nm；制得的共形N⁺型非晶硅層的厚度為5-15nm，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3。

對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟(1)的C中，制得的共形Si₃N₄隔離層的厚度為5-20nm；制得的三角形銀納米光柵，周期為600-900nm，底部寬度為600-900nm，高度為150-250nm；制得的鋁電極的厚度為100-150nm。

對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟(2)中，制得的ITO連接層的厚度為15-25nm。

對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟(3)制備CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層的方法兩步浸泡法具體為：在手套箱內(nèi)旋涂PbI₂層，將旋涂后的樣品浸泡在甲基碘化銨的異丙醇溶液(MAI)中3～5min，浸泡后用異丙醇溶劑將樣品進(jìn)行沖洗(MAI溶液濃度：40mg/mL)，然后將制備好的樣品放置在加熱板上70～90℃烘干10～15min，然后將溫度調(diào)至150℃，繼續(xù)烘干15～20min。

對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟(3)中，制得的共形ZnO電子傳輸層的厚度為30-60nm；制得的CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層的厚度為500-1200nm；制得的共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層的厚度為150-200nm；制得的共形結(jié)構(gòu)MoO₃界面修飾層的厚度為10-15nm；制得的共形結(jié)構(gòu)ITO透明電極的厚度為80-120nm；在步驟(4)中，制得的金屬柵線電極的厚度為150-200nm。

本發(fā)明所取得的有益效果：

(1)本發(fā)明提出的三角形光柵結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦頂電池可以完全吸收300-800nm光譜范圍內(nèi)的入射太陽光，提高了常規(guī)鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

(2)本發(fā)明提出的SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)，可以利用表面等離子體效應(yīng)提高800-1100nm光譜范圍內(nèi)的光吸收，減少硅材料使用量的同時(shí)提高底電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

(3)本發(fā)明提出的基于SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池和鈣鈦礦電池疊層太陽電池，先利用鈣鈦礦頂電池吸收短波長太陽光，再利用薄膜異質(zhì)結(jié)底電池吸收長波長太陽光，構(gòu)成合理的疊層薄膜電池結(jié)構(gòu)，有效地拓寬了薄膜電池的光譜吸收范圍，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層的太陽電池的制備流程圖。

圖3為本發(fā)明所述的基于SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層的太陽電池的吸收光譜示意圖。

附圖標(biāo)記：鋁電極-1；三角形銀納米光柵-2；共形Si₃N₄隔離層-3；共形N⁺型非晶硅層-4；共形本征非晶硅層-5、N型單晶硅層-6、本征非晶硅層-7；P⁺型非晶硅層-8；ITO連接層-9；ZnO電子傳輸層-10；CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層-11；共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層-12；共形結(jié)構(gòu)MoO₃界面修飾層-13；共形結(jié)構(gòu)ITO透明電極-14；金屬柵線電極-15。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例1

結(jié)合附圖1所示的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例提供一種SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層的太陽電池，所述太陽電池從上到下依次為：鋁電極1；SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)太陽電池；ITO連接層9；三角形光柵鈣鈦礦電池；金屬柵線電極15。其中所述SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)太陽電池自下而上依次為：三角形銀納米光柵2、共形Si₃N₄隔離層3、共形N⁺型非晶硅層4、共形本征非晶硅層5、N型單晶硅層6、本征非晶硅層7和P⁺型非晶硅層8。所述三角形光柵鈣鈦礦電池自下而上依次為：ZnO電子傳輸層10、具有三角形光柵結(jié)構(gòu)的CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層11、共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層12、共形結(jié)構(gòu)MoO₃界面修飾層13、共形結(jié)構(gòu)ITO透明電極14。

結(jié)合附圖2所示的流程圖，本實(shí)施例還提供一種SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層的太陽電池的制備方法，其制備步驟如下：

步驟1：制備SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池，在市售N型超薄單晶硅片6正面依次制備共形本征非晶硅層7及P⁺型非晶硅層8，在背面制備三角形刻槽，依次制備共形本征非晶硅層5及N⁺型非晶硅層4，然后制備共形Si₃N₄隔離層3，在三角形槽內(nèi)制備銀光柵2，最后制備鋁電極1；

A：上述市售超薄單晶硅片6的厚度為5um，單晶硅片6的正面采用超短脈沖激光微加工法制備三角形槽，利用飛秒激光微加工系統(tǒng)對三角形槽進(jìn)行線結(jié)構(gòu)加工，飛秒激光能量為0.1mW，平臺移動(dòng)速度為0.01mm/s，制備得到三角形槽的周期為220nm，底部直徑為220nm，高度為500nm；采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在H₂稀釋的SiH₄中沉積一層本征非晶硅層7，厚度為2nm；然后在B₂H₆、H₂和SiH₄混合氣體中沉積一層重?fù)诫sP⁺型非晶硅層8，厚度為5nm，摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3；

B：在單晶硅片6的背面采用超短脈沖激光微加工法制備三角形槽，利用飛秒激光微加工系統(tǒng)對三角形槽進(jìn)行線結(jié)構(gòu)加工，飛秒激光能量為0.1mW，平臺移動(dòng)速度為0.01mm/s，制備得到三角形槽的周期為600nm，底部寬度為600nm，深度為150nm；采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積一層共形本征非晶硅層5，厚度為2nm；然后在PH₃和H₂稀釋的SiH₄混合氣體中沉積一層重?fù)诫s共形N⁺型非晶硅層4，厚度為5nm，摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3。

C：在共形N⁺型非晶硅層4表面采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法法制備共形Si₃N₄隔離層3，厚度為5nm；采用絲網(wǎng)印刷法制備三角形銀納米光柵2，周期為600nm，底部寬度為600nm，高度為150nm；最后，采用絲網(wǎng)印刷法在SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池背面制備鋁電極1，厚度為100nm；

步驟2：采用磁控濺射鍍膜系統(tǒng)在SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池正面制備ITO連接層，厚度為15nm；

步驟3：制備三角形光柵鈣鈦礦電池，在ITO連接層9上面依次制備共形ZnO電子傳輸層10、CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層11、共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層12、MoO₃界面修飾層13、ITO透明電極14；

首先在上述ITO連接層9上采用磁控濺射法制備共形ZnO電子傳輸層10，厚度為30nm；采用兩步浸泡法在ZnO電子傳輸層10上制備CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層11，所述鈣鈦礦層的制備方法兩步浸泡法具體為：在手套箱內(nèi)旋涂PbI₂層，將旋涂后的樣品浸泡在甲基碘化銨的異丙醇溶液(MAI)中3min，浸泡后用異丙醇溶劑將樣品進(jìn)行沖洗(MAI溶液濃度：40mg/mL)，然后將制備好的樣品放置在加熱板上70℃烘干10min，然后將溫度調(diào)至150℃，繼續(xù)烘干15min，制得的鈣鈦礦層的厚度為500nm；采用旋涂法在鈣鈦礦層11上制備共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層12，厚度為150nm；采用熱蒸發(fā)法在空穴傳輸層12上制備共形結(jié)構(gòu)MoO₃界面修飾層13，厚度為10nm；最后，采用磁控濺射鍍膜系統(tǒng)制備共形結(jié)構(gòu)ITO透明電極14，厚度為80nm；

步驟4：采用絲網(wǎng)印刷法制備金屬柵線電極15，厚度為150nm。

實(shí)施例2

結(jié)合附圖1所示的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例提供一種SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層的太陽電池，所述太陽電池從上到下依次為：鋁電極1；SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)太陽電池；ITO連接層9；三角形光柵鈣鈦礦電池；金屬柵線電極15。其中所述SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)太陽電池自下而上依次為：三角形銀納米光柵2、共形Si₃N₄隔離層3、共形N⁺型非晶硅層4、共形本征非晶硅層5、N型單晶硅層6、本征非晶硅層7和P⁺型非晶硅層8。所述三角形光柵鈣鈦礦電池自下而上依次為：ZnO電子傳輸層10、具有三角形光柵結(jié)構(gòu)的CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層11、共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層12、共形結(jié)構(gòu)MoO₃界面修飾層13、共形結(jié)構(gòu)ITO透明電極14。

結(jié)合附圖2所示的流程圖，本實(shí)施例還提供一種SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層的太陽電池的制備方法，其制備步驟如下：

步驟1：制備SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池，在市售N型超薄單晶硅片6正面依次制備共形本征非晶硅層7及P⁺型非晶硅層8，在背面制備三角形刻槽，依次制備共形本征非晶硅層5及N⁺型非晶硅層4，然后制備共形Si₃N₄隔離層3，在三角形槽內(nèi)制備銀光柵2，最后制備鋁電極1；

A：上述市售超薄單晶硅片6的厚度為8um，單晶硅片6的正面采用超短脈沖激光微加工法制備三角形槽，利用飛秒激光微加工系統(tǒng)對三角形槽進(jìn)行線結(jié)構(gòu)加工，飛秒激光能量為0.15mW，平臺移動(dòng)速度為0.03mm/s，制備得到三角形槽的周期為250nm，底部直徑為250nm，高度為750nm；采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在H₂稀釋的SiH₄中沉積一層本征非晶硅層7，厚度為5nm；然后在B₂H₆、H₂和SiH₄混合氣體中沉積一層重?fù)诫sP⁺型非晶硅層8，厚度為10nm，摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3；

B：在單晶硅片6的背面采用超短脈沖激光微加工法制備三角形槽，利用飛秒激光微加工系統(tǒng)進(jìn)行對三角形槽線結(jié)構(gòu)加工，飛秒激光能量為0.15mW，平臺移動(dòng)速度為0.02mm/s，制備得到三角形槽的周期為750nm，底部寬度為750nm，深度為200nm；采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積一層共形本征非晶硅層5，厚度為5nm；然后在PH₃和H₂稀釋的SiH₄混合氣體中沉積一層重?fù)诫s共形N⁺型非晶硅層4，厚度為10nm，摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3。

C：在共形N⁺型非晶硅層4表面采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法法制備共形Si₃N₄隔離層3，厚度為15nm；采用絲網(wǎng)印刷法制備三角形銀納米光柵2，周期為750nm，底部寬度為750nm，高度為200nm；最后，采用絲網(wǎng)印刷法在SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池背面制備鋁電極1，厚度為125nm；

步驟2：采用磁控濺射鍍膜系統(tǒng)在SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池正面制備ITO連接層，厚度為20nm；

步驟三：制備三角形光柵鈣鈦礦電池，在ITO連接層9上面依次制備共形ZnO電子傳輸層10、CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層11、共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層12、MoO₃界面修飾層13、ITO透明電極14；

首先在上述ITO連接層9上采用磁控濺射法制備共形ZnO電子傳輸層10，厚度為45nm；采用兩步浸泡法在ZnO電子傳輸層10上制備CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層11，所述鈣鈦礦層的制備方法兩步浸泡法具體為：在手套箱內(nèi)旋涂PbI₂層，將旋涂后的樣品浸泡在甲基碘化銨的異丙醇溶液(MAI)中4min，浸泡后用異丙醇溶劑將樣品進(jìn)行沖洗(MAI溶液濃度：40mg/mL)，然后將制備好的樣品放置在加熱板上80℃烘干12min，然后將溫度調(diào)至150℃，繼續(xù)烘干18min，制得的鈣鈦礦層的厚度為900nm；采用旋涂法在鈣鈦礦層11上制備共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層12，厚度為175nm；采用熱蒸發(fā)法在空穴傳輸層12上制備共形結(jié)構(gòu)MoO₃界面修飾層13，厚度為12nm；最后，采用磁控濺射鍍膜系統(tǒng)制備共形結(jié)構(gòu)ITO透明電極14，厚度為100nm；

步驟4：采用絲網(wǎng)印刷法制備金屬柵線電極15，厚度為175nm。

實(shí)施例3

結(jié)合附圖1所示的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例提供一種SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層的太陽電池，所述太陽電池從上到下依次為：鋁電極1；SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)太陽電池；ITO連接層9；三角形光柵鈣鈦礦電池；金屬柵線電極15。其中所述SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)太陽電池自下而上依次為：三角形銀納米光柵2、共形Si₃N₄隔離層3、共形N⁺型非晶硅層4、共形本征非晶硅層5、N型單晶硅層6、本征非晶硅層7和P+型非晶硅層8。所述三角形光柵鈣鈦礦電池自下而上依次為：ZnO電子傳輸層10、具有三角形光柵結(jié)構(gòu)的CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層11、共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層12、共形結(jié)構(gòu)MoO₃界面修飾層13、共形結(jié)構(gòu)ITO透明電極14。

結(jié)合附圖2所示的流程圖，本實(shí)施例還提供一種SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層的太陽電池的制備方法，其制備步驟如下：

步驟1：制備SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池，在市售N型超薄單晶硅片6正面依次制備共形本征非晶硅層7及P⁺型非晶硅層8，在背面制備三角形刻槽，依次制備共形本征非晶硅層5及N⁺型非晶硅層4，然后制備共形Si₃N₄隔離層3，在三角形槽內(nèi)制備銀光柵2，最后制備鋁電極1；

A：上述市售超薄單晶硅片6的厚度為10um，單晶硅片6的正面采用超短脈沖激光微加工法制備三角形槽，利用飛秒激光微加工系統(tǒng)對三角形槽進(jìn)行線結(jié)構(gòu)加工，飛秒激光能量為0.2mW，平臺移動(dòng)速度為0.05mm/s，制備得到三角形槽的周期為280nm，底部直徑為280nm，高度為1000nm；采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在H₂稀釋的SiH₄中沉積一層本征非晶硅層7，厚度為8nm；然后在B₂H₆、H₂和SiH₄混合氣體中沉積一層重?fù)诫sP⁺型非晶硅層8，厚度為15nm，摻雜濃度為1×10²⁰cm^-3；

B：在單晶硅片6的背面采用超短脈沖激光微加工法制備三角形槽，利用飛秒激光微加工系統(tǒng)對三角形槽進(jìn)行線結(jié)構(gòu)加工，飛秒激光能量為0.2mW，平臺移動(dòng)速度為0.03mm/s，制備得到三角形槽的周期為900nm，底部寬度為900nm，深度為250nm；采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積一層共形本征非晶硅層5，厚度為8nm；然后在PH₃和H₂稀釋的SiH₄混合氣體中沉積一層重?fù)诫s共形N⁺型非晶硅層4，厚度為15nm，摻雜濃度為1×10²⁰cm^-3。

C：在共形N⁺型非晶硅層4表面采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法法制備共形Si₃N₄隔離層3，厚度為20nm；采用絲網(wǎng)印刷法制備三角形銀納米光柵2，周期為900nm，底部寬度為900nm，高度為250nm；最后，采用絲網(wǎng)印刷法在SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池背面制備鋁電極1，厚度為150nm；

步驟2：采用磁控濺射鍍膜系統(tǒng)在SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)電池正面制備ITO連接層，厚度為25nm；

步驟三：制備三角形光柵鈣鈦礦電池，在ITO連接層9上面依次制備共形ZnO電子傳輸層10、CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層11、共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層12、MoO₃界面修飾層13、ITO透明電極14；

首先在上述ITO連接層9上采用磁控濺射法制備共形ZnO電子傳輸層10，厚度為30-60nm；采用兩步浸泡法在ZnO電子傳輸層10上制備CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦層11，所述鈣鈦礦層的制備方法兩步浸泡法具體為：在手套箱內(nèi)旋涂PbI₂層，將旋涂后的樣品浸泡在甲基碘化銨的異丙醇溶液(MAI)中5min，浸泡后用異丙醇溶劑將樣品進(jìn)行沖洗(MAI溶液濃度：40mg/mL)，然后將制備好的樣品放置在加熱板上90℃烘干15min，然后將溫度調(diào)至150℃，繼續(xù)烘干20min，制得的鈣鈦礦層的厚度為1200nm；采用旋涂法在鈣鈦礦層11上制備共形結(jié)構(gòu)Spiro-OMeTAD空穴傳輸層12，厚度為200nm；采用熱蒸發(fā)法在空穴傳輸層12上制備共形結(jié)構(gòu)MoO₃界面修飾層13，厚度為15nm；最后，采用磁控濺射鍍膜系統(tǒng)制備共形結(jié)構(gòu)ITO透明電極14，厚度為120nm；

步驟4：采用絲網(wǎng)印刷法制備金屬柵線電極15，厚度為200nm。

實(shí)施例1-3所述的SPPs薄膜異質(zhì)結(jié)及三角形光柵鈣鈦礦疊層太陽電池有效地拓寬了薄膜電池的光譜吸收范圍，利用時(shí)域有限差分法對該電池進(jìn)行模擬分析，得到如附圖3所示吸收光譜分布圖，鈣鈦礦頂電池完全吸收短波長太陽光，薄膜異質(zhì)結(jié)底電池有效吸收長波長太陽光，構(gòu)成了合理的疊層薄膜電池結(jié)構(gòu)，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。