1.一种基于柔性衬底的P-I-N结太阳能电池,其特征在于,
依次由柔性衬底、超薄复合电极AZO/Ag/AZO、掺杂F的钙钛矿CsSnX3薄膜、氧化的钙钛矿CsSnX3、铜铟镓硒吸收层、CuAlO2空穴传输层、超薄金属金电极组成;X为I、Br和Cl中的一种或几种;
所述的柔性衬底是柔性白云母薄片、PI、PET、PEN中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性衬底的P-I-N结太阳能电池,其特征在于,超薄复合电极AZO/Ag/AZO的厚度为80~100nm;所述掺杂F的钙钛矿CsSnX3薄膜、氧化的钙钛矿CsSnX3、铜铟镓硒吸收层的总厚度为300~1000nm;CuAlO2空穴传输层的厚度为50~100nm;
超薄金属金电极的厚度小于20~50nm。
3.一种根据权利要求1或2所述的基于柔性衬底的P-I-N结太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)对柔性衬底进行前处理;
2)在前处理后的柔性衬底表面使用PLD设备生长超薄复合电极AZO/Ag/AZO;
3)利用真空蒸发镀膜设备,在超薄复合电极AZO/Ag/AZO上蒸发掺杂F的钙钛矿CsSnX3薄膜,作为吸收层中n型材料;
4)利用真空蒸发镀膜设备,在掺杂F的钙钛矿CsSnX3薄膜上蒸发CsSnX3薄膜,并在氧气中氧化,形成氧化的钙钛矿CsSnX3,作为吸收层中本征半导体材料;
5)利用真空蒸发镀膜设备及快速热处理设备,在氧化的钙钛矿CsSnX3上蒸发铜铟镓薄膜,并在快速热处理设备中快速硒化,形成铜铟镓硒吸收层,作为吸收层中p型材料;
6)在铜铟镓硒吸收层上磁控溅射CuAlO2作为太阳能电池空穴传输层;
7)将步骤6)制备的器件烘干,完成阳极金属电极的沉积,得到叠层太阳能电池。
4.根据权利要求3所述的一种基于柔性衬底的P-I-N结太阳能电池的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述前处理为:步骤1)中所述前处理为:①将柔性衬底用湿无尘纸沾清洗液擦洗一遍,冲洗干净,除去表面灰尘;②将柔性衬底垂直放置于清洗架内,用去离子水加入洗洁精超声20min以上;③去离子水超声20min以上,取出去离子水冲洗,检查柔性衬底表面是否干净整洁,有污点用棉签沾湿擦拭表面,再冲洗,直到干净为止;重复一次;④柔性衬底在丙酮中超声20min以上,取出,用乙醇冲洗;最后将柔性衬底放入臭氧清洗机干燥处理。
5.根据权利要求3所述的一种基于柔性衬底的P-I-N结太阳能电池的制备方法,其特征在于,步骤2)中制备超薄复合电极AZO/Ag/AZO方法为:先打开机械泵预抽真空,当真空度低于1Pa时,打开分子泵,将前处理后的柔性衬底置于真空腔内,待真空度达到10-4Pa以后,对柔性衬底升温到200℃,均匀保温1小时以上;通入氧气,调节氧分压为0.8~2.0Pa,激光能量150-200mJ/p,激光频率5Hz,靶距为4-6cm,保温1-2小时后,室温空冷。
6.根据权利要求3所述的一种基于柔性衬底的P-I-N结太阳能电池的制备方法,其特征在于,步骤2)中制备超薄复合电极AZO/Ag/AZO时,将柔性衬底先行遮挡,对靶材进行激光预打3-5min,以去除靶材表面的氧化物和杂质,保证靶材表面成分的一致性。
7.根据权利要求3所述的一种基于柔性衬底的P-I-N结太阳能电池的制备方法,其特征在于,步骤3)、4)中利用真空蒸发镀膜设备制备薄膜的过程是:将柔性衬底体固定在真空腔内,正面朝下与蒸发源相对;与蒸发源的垂直距离为13~18cm;两种蒸发源分别为CsI、SnI2,共同蒸发。
8.根据权利要求3所述的一种基于柔性衬底的P-I-N结太阳能电池的制备方法,其特征在于,步骤3)中掺杂F的钙钛矿CsSnX3薄膜中掺杂F所占摩尔比为11%。
9.根据权利要求2所述的一种基于柔性衬底的P-I-N结太阳能电池的制备方法,其特征在于,步骤5)中铜铟镓硒吸收层的制备方法为:真空度抽至本底真空度2×10-3Pa,先蒸发Cu、In、Ga沉积到步骤4)所得衬底上形成金属预制膜,即CuInGa叠层预制膜;在快速热处理炉中,氩气环境下利用Se蒸汽进行硒化,与金属预制膜反应形成铜铟镓硒吸收层。
10.根据权利要求3所述的一种基于柔性衬底的P-I-N结太阳能电池的制备方法,其特征在于,步骤6)中磁控溅射CuAlO2作为太阳能电池空穴传输层的方法为:将步骤5)所得衬底置于射频磁控溅射真空腔内,镀膜前真空度抽至本底真空度3×10-3Pa,随后充入高纯氩气,工作压强0.3Pa;射频溅射功率为100-120W,靶距为13-18cm,氩气通量为10-20sccm,溅射1-2h;
步骤7)中将器件放置在臭氧清洗机中干燥,然后使用电阻蒸发设备蒸镀金属电极,完成电极沉积。