含光谱选择层的黑磷和晶硅叠层薄膜太阳能电池及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110176472A(43)申请公布日2019.08.27(21)申请号201910454149.XH01L51/46(2006.01)(22)申请日2019.05.29H01L51/42(2006.01)H01L51/44(2006.01)(71)申请人武汉理工大学H01L51/48(2006.01)地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人杜庆国吴玉梁李政颖梁宵赵德威戴海涛顾兵(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人潘杰李满(51)Int.Cl.H01L27/28(2006.01)H01L31/054(2014.01)H01L31/074(2012.01)H01L31/20(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称含光谱选择层的黑磷和晶硅叠层薄膜太阳能电池及其制造方法(57)摘要本发明公开了一种含光谱选择层的黑磷和晶硅叠层薄膜太阳能电池，叠层薄膜太阳能电池包括从上至下依次涂覆叠加的氧化铟锡电极层、氧化锌纳米粒子缓冲层、富勒烯衍生物与3-己基噻吩聚合物构成的电子传输层、黑磷吸收层、3,4-乙烯二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸钠聚合物空穴传输层、三层不同折射率的掺氢微晶氧化硅叠加构成的光谱选择层、共用氧化铟锡电极层、n型掺氢纳米氧化硅层、i型掺氢非晶硅层、单晶硅吸收层、n型掺氢非晶硅层、p型掺氢纳米氧化硅层、掺铝的氧化锌减反层和银电极层构成。本发明使用了黑磷这一新型吸收层材料，通过光谱选择层减少了反射损失，显著提高了光电转换效率。CN110176472ACN110176472A权利要求书1/2页1.一种含光谱选择层的黑磷和晶硅叠层薄膜太阳能电池，其特征在于：所述叠层薄膜太阳能电池包括从上至下依次涂覆叠加的氧化铟锡电极层(1)、氧化锌纳米粒子缓冲层(2)、富勒烯衍生物与3-己基噻吩聚合物构成的电子传输层(3)、黑磷吸收层(4)、3,4-乙烯二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸钠聚合物空穴传输层(5)、三层不同折射率的掺氢微晶氧化硅叠加构成的光谱选择层(6)、共用氧化铟锡电极层(7)、n型掺氢纳米氧化硅层(8)、i型掺氢非晶硅层(9)、单晶硅吸收层(12)、n型掺氢非晶硅层(10)、p型掺氢纳米氧化硅层(11)、掺铝的氧化锌减反层(13)和银电极层(14)构成，其中，n型掺氢纳米氧化硅层(8)与i型掺氢非晶硅层(9)涂覆叠加，n型掺氢非晶硅层(10)与p型掺氢纳米氧化硅层(11)涂覆叠加并共同形成异质结。2.根据权利要求1所述的含光谱选择层的黑磷和晶硅叠层薄膜太阳能电池，其特征在于：氧化铟锡电极层(1)为叠层薄膜太阳能电池做正极电极；所述氧化锌纳米粒子缓冲层(2)用于对叠层薄膜太阳能电池的禁带宽度起过渡和缓冲作用，增加电池耗尽区的带宽；所述富勒烯衍生物与3-己基噻吩聚合物构成的电子传输层(3)用于将电子传输到黑磷吸收层(4)，并在黑磷吸收层(4)产生空穴，进而产生回路电流。3.根据权利要求1所述的含光谱选择层的黑磷和晶硅叠层薄膜太阳能电池，其特征在于：所述3,4-乙烯二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸钠聚合物空穴传输层(5)用于将黑磷吸收层(4)产生的空穴经三层不同折射率的掺氢微晶氧化硅叠加构成的光谱选择层(6)传输到共用氧化铟锡电极层(7)；三层不同折射率的掺氢微晶氧化硅叠加构成的光谱选择层(6)用于优化叠层薄膜太阳能电池对太阳光谱的吸收效率，提高黑磷吸收层(4)对300nm～750nm波长光谱的吸收效率，提高单晶硅吸收层(12)对750nm～1200nm波长光谱的吸收效率。4.根据权利要求1所述的含光谱选择层的黑磷和晶硅叠层薄膜太阳能电池，其特征在于：所述黑磷吸收层(4)厚度为140～210nmnm，黑磷吸收层(4)的光学性质表现为各向异性。5.根据权利要求1所述的含光谱选择层的黑磷和晶硅叠层薄膜太阳能电池，其特征在于：所述共用氧化铟锡电极层(7)用于作为黑磷吸收层(4)和单晶硅吸收层(12)的共用电极；所述异质结用于提高提高空穴电子传输对的传输效率；所述掺铝的氧化锌减反层(13)用于减少入射光在叠层薄膜太阳能电池内部反射，增加叠层薄膜太阳能电池耗尽区带宽。6.根据权利要求1所述的含光谱选择层的黑磷和晶硅叠层薄膜太阳能电池，其特征在于：所述黑磷吸收层(4)为顶电池的吸收层，单晶硅吸收层(12)为底电池的吸收层；银电极层(14)为叠层薄膜太阳能电池负极。7.根据权利要求1所述的含光谱选择层的黑磷和晶硅叠层薄膜太阳能电池，其特征在于：单晶硅吸收层(12)的厚度为250μm±10μm；所述黑磷吸收层(4)的光学带隙为2.2～2.6eV，单晶硅吸收层(12)的光学带隙为1.1eV。8.根据权利要求1所述的含光谱选择层的黑磷和晶