本發(fā)明涉及電池，尤其是涉及一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦太陽能電池具有制作工藝簡(jiǎn)單、成本低、光吸收系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，但其載流子自由擴(kuò)散距離只有微米級(jí)，鈣鈦礦吸光層厚度小于1μm，從而導(dǎo)致鈣鈦礦吸光層的吸光量降低。適合鈣鈦礦電池的常規(guī)帶隙的鈣鈦礦吸光層的截止吸收波長(zhǎng)約為800nm，適合疊層電池的寬帶隙的鈣鈦礦吸光層的截止吸收波長(zhǎng)約為720nm，導(dǎo)致部分太陽能光沒有被充分利用。

2、目前，鈣鈦礦電池效率提高的主要方式集中在添加劑工程和界面工程。通過鈣鈦礦太陽能電池界面鈍化和體鈍化，得到高電壓的鈣鈦礦太陽能電池實(shí)現(xiàn)效率的提升。通過界面能力匹配和功能層的優(yōu)化降低串阻，提升電極的載流子收集能力提升鈣鈦礦電池的填充因子和電流期望提高鈣鈦礦電池的效率。但是鈣鈦礦電池電流密度的提升卻遇到了很大的瓶頸，寬帶隙鈣鈦礦電池電流難以突破21.5ma/cm2的報(bào)告，同時(shí)正常帶隙鈣鈦礦電池電流難以突破26.5ma/cm2。尋找新的方法和思路實(shí)現(xiàn)電流的進(jìn)一步提升具有重要意義。

3、有鑒于此，特提出此發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的在于提供一種鈣鈦礦太陽能電池，提高了鈣鈦礦太陽能電池對(duì)太陽光譜的吸收效率和電流密度。

2、本發(fā)明的第二目的在于提供一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，步驟簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

3、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明提供了一種鈣鈦礦太陽能電池，所述鈣鈦礦太陽能電池包括依次層疊設(shè)置的襯底、透明導(dǎo)電薄膜、功能層和電極層；

5、所述鈣鈦礦太陽能電池還包括上轉(zhuǎn)換材料層；

6、所述襯底和所述透明導(dǎo)電薄膜之間設(shè)置有所述上轉(zhuǎn)換材料層；或者，所述襯底背離所述透明導(dǎo)電薄膜的一側(cè)設(shè)置有所述上轉(zhuǎn)換材料層；或者，所述電極層背離所述功能層的一側(cè)設(shè)置有所述上轉(zhuǎn)換材料層。

7、本發(fā)明的鈣鈦礦太陽能電池中，上轉(zhuǎn)換材料層能夠提高鈣鈦礦太陽能電池的光利用率，將不能被電池吸收的紅外波段的光通過上轉(zhuǎn)換材料層轉(zhuǎn)化為可見光，從而拓寬了太陽光的可利用波段，增加太陽光利用效率，從而提高了鈣鈦礦太陽能電池的電流密度。

8、第二方面，本發(fā)明還提供了一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：

9、在襯底表面沉積上轉(zhuǎn)換材料層的材料，得到上轉(zhuǎn)換材料層；然后在所述上轉(zhuǎn)換材料層表面依次沉積透明導(dǎo)電薄膜的材料、功能層的材料和電極層的材料；

10、或者，在襯底的一側(cè)表面依次沉積透明導(dǎo)電薄膜的材料、功能層的材料和電極層的材料后，在所述襯底的另一側(cè)表面沉積上轉(zhuǎn)換材料層的材料；

11、或者，在襯底的一側(cè)表面依次沉積透明導(dǎo)電薄膜的材料、功能層的材料、電極層的材料，使襯底表面依次形成透明導(dǎo)電薄膜、功能層和電極層；然后在電極層的表面沉積上轉(zhuǎn)換材料層的材料。

12、本發(fā)明的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，步驟簡(jiǎn)單，通過在鈣鈦礦太陽能電池中沉積一層上轉(zhuǎn)換材料，將太陽光中紅外波段的光轉(zhuǎn)換成可見光，增加了鈣鈦礦對(duì)太陽光全光譜的吸收利用，實(shí)現(xiàn)了高電流密度的鈣鈦礦太陽能電池的制備。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括：襯底、透明導(dǎo)電薄膜、功能層、電極層和上轉(zhuǎn)換材料層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，還包括如下特征中的至少一項(xiàng)：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述功能層包括依次層疊設(shè)置的第一載流子傳輸層、鈣鈦礦吸光層、第二載流子傳輸層和緩沖層；所述第一載流子傳輸層和所述透明導(dǎo)電薄膜相接觸；所述緩沖層和所述電極層相接觸。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括如下特征中的至少一項(xiàng)：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述第一載流子傳輸層為空穴傳輸層，所述第二載流子傳輸層為電子傳輸層；或者，所述第一載流子傳輸層為電子傳輸層，所述第二載流子傳輸層為空穴傳輸層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括如下特征中的至少一項(xiàng)：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述氧化鎳層的厚度為1～20nm。

8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述沉積的方法包括濺射沉積法、涂布法、蒸鍍法和原子層沉積法中的至少一種；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述退火包括：在130～180℃退火5～20min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。本發(fā)明提供的一種鈣鈦礦太陽能電池，包括：襯底、透明導(dǎo)電薄膜、功能層、電極層和上轉(zhuǎn)換材料層；所述襯底、所述透明導(dǎo)電薄膜、所述功能層和所述電極層依次層疊設(shè)置；所述上轉(zhuǎn)換材料層設(shè)置于所述襯底和所述透明導(dǎo)電薄膜之間；或者，所述上轉(zhuǎn)換材料層設(shè)置于所述襯底背離所述透明導(dǎo)電薄膜的一側(cè)；或者，所述上轉(zhuǎn)換材料層設(shè)置于所述電極層背離所述功能層的一側(cè)。本發(fā)明的鈣鈦礦太陽能電池，拓寬了太陽光的可利用波段，增加了太陽光利用效率，從而提高了鈣鈦礦太陽能電池的電流密度。

技術(shù)研發(fā)人員：張偉明,巴前凱,楊威
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海盛劍科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6