本發(fā)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(shù)：

1、鈣鈦礦材料，是一類具有顯著優(yōu)勢(shì)的新興光伏材料。它們最引人注目的特點(diǎn)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(shí)，其性能依然能夠保持在一個(gè)較高的水平。這一點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)的光伏材料，如硅基材料，是一個(gè)顯著的進(jìn)步。此外，鈣鈦礦材料的光吸收系數(shù)也相當(dāng)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(zhuǎn)換效率。

2、同時(shí)，鈣鈦礦材料另一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)是，它們可以通過低溫溶液加工的方法進(jìn)行制備。這種方法不僅降低了生產(chǎn)成本，還使得鈣鈦礦材料的制備過程更加環(huán)保。低溫溶液加工也使得鈣鈦礦材料在薄膜光伏電池的應(yīng)用上更具潛力，因?yàn)楸∧る姵乜梢酝ㄟ^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(shù)的最高成就體現(xiàn)在單結(jié)鈣鈦礦太陽電池上，其認(rèn)證效率已經(jīng)達(dá)到了26.14％。這是一個(gè)非常了不起的成績，尤其是考慮到鈣鈦礦材料的應(yīng)用歷史相對(duì)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(jīng)達(dá)到了33.9％。這一效率甚至超過了目前商業(yè)化的硅基太陽能電池的效率，展現(xiàn)了鈣鈦礦光伏材料的巨大潛力。

4、為了進(jìn)一步提升器件效率，各種界面改性策略被應(yīng)用在鈣鈦礦太陽電池的上界面來抑制缺陷復(fù)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(jié)構(gòu)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(fù)合，但是這些鈍化層本身大多導(dǎo)電性欠佳，或者自身的能帶結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)通?？梢杂行嵘骷oc，但是對(duì)器件的填充因子(ff)提升有限，甚至?xí)档推骷膄f。所以通過合理的界面設(shè)計(jì)來改善此類鈍化結(jié)構(gòu)對(duì)載流子傳輸?shù)挠绊憣?duì)進(jìn)一步提升鈣鈦礦太陽電池的效率至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述缺陷，本發(fā)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(jìn)上界面的載流子輸運(yùn)，可以同時(shí)提升器件的開路電壓與填充因子。

2、在第一方面，本發(fā)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(gòu)建偶極電場(chǎng)。

6、進(jìn)一步地，所述偶極層設(shè)置在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間。

7、進(jìn)一步地，所述在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間構(gòu)建偶極電場(chǎng)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(jìn)一步地，所述偶極層的厚度為1-5nm。

10、進(jìn)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(fā)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(jìn)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(jìn)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(yù)設(shè)溫度下退火。

18、進(jìn)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(fā)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(shè)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(jìn)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(fā)明上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下一種或多種有益效果：

29、本發(fā)明在鈣鈦礦層與鈍化層之間插入一個(gè)偶極層。這個(gè)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(chǎng)，從而促進(jìn)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(chǔ)上進(jìn)一步提升器件的ff。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦電池的鈍化單元，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈍化單元，其特征在于，所述偶極層設(shè)置在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間。

3.根據(jù)權(quán)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(gòu)建偶極電場(chǎng)包括：

4.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種鈣鈦礦電池的鈍化單元、制備方法和電池。本發(fā)明鈣鈦礦電池的鈍化單元包括：鈣鈦礦層；鈍化層；以及偶極層，用于在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間構(gòu)建偶極電場(chǎng)。所述在所述鈣鈦礦層和鈍化層之間構(gòu)建偶極電場(chǎng)包括：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?，F(xiàn)有鈣鈦礦電池中，2D鈣鈦礦和Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;鈍化層雖然能夠鈍化鈣鈦礦表面缺陷，但是這些鈍化層與鈣鈦礦形成的界面在一定程度上限制了電荷傳輸因此限制了電池FF的提升，插入的偶極層在鈣鈦礦與鈍化層之間引入了額外的偶極電場(chǎng)，因此促進(jìn)了載流子從鈣鈦礦到鈍化層的傳輸，因此在鈍化層鈍化缺陷的基礎(chǔ)上提升了器件的FF。

技術(shù)研發(fā)人員：易宗錦,李文強(qiáng),張雪聰,王浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天合光能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21