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人类的发展离不开能源,作为一种储量丰富的清洁能源,太阳能的开发和利用一直受到国内外研究学者的关注。从第一代太阳能电池问世以来,太阳能电池领域取得了丰硕的果实。目前全球光伏市场中占比最高的是硅基太阳能电池,达到了九成以上,面对其制备成本居高不下、效率较低的现实,更多研究学者将目光放在了叠层太阳能电池领域。叠层太阳能电池原理是利用两个子电池禁带宽度不同、在光谱范围内响应不同的特点最大限度地利用太阳光,从而提升太阳能电池的转换效率。本课题重点研究了钙钛矿电池、黑硅太阳能电池这两个子电池的制备,在此基础上制备了叠层太阳能电池。采用全溶液法制备了全透明的有机无机杂化钙钛矿电池,顶电极采用透光性极好的ITO薄膜,吸光层采用CH3NH3Pb I3材料,研究了氧化钛致密层、氧化钛介孔层及钙钛矿层的薄膜工艺参数对电池光电性能的影响,确定了氧化钛致密层的最佳旋涂速率为3000 rpm/min。氧化钛浆料与乙醇的最佳质量比为1:6,该质量比下制备的氧化钛介孔层薄膜的透射率最高达到了98.33%,电池转换效率也达到了15.79%。Pb I2与CH3NH3I最佳摩尔比为1:1,该摩尔比下制备的电池器件转换效率为13.16%。通过湿法刻蚀制备了硅纳米结构,重点研究了Cu(NO3)2浓度、Cu(NO3)2溶液反应时间、H2O2含量、H2O2/HF混合溶液反应时间这四个因素对硅纳米结构表面形貌和表面反射率的影响,得到的最优工艺参数为:Cu(NO3)2浓度为0.015mol/L;H2O2含量为1%或1.5%;Cu(NO3)2溶液反应时间为30 s或40 s;H2O2/HF混合溶液反应时间为3 min或4 min。其中反射率最低可达1.18%。硅纳米结构上下表面分别溅射Ag电极和ITO电极,制成黑硅太阳能电池。采用串联机械堆叠结构制备了钙钛矿/黑硅叠层太阳能电池,研究了不同硅纳米结构工艺参数下的黑硅太阳能电池转换效率,得到的最优硅纳米结构制备参数为:(1)钙钛矿太阳能电池:Ti O2致密层旋涂速率为3000 rpm/min、Ti O2介孔层旋涂液中浆料与乙醇的质量比为1:6、钙钛矿层旋涂液中Pb I2与CH3NH3I的摩尔比为1:1;(2)黑硅太阳能电池:Cu(NO3)2浓度为0.015 mol/L、Cu(NO3)2溶液反应时间为30 s、H2O2含量为1.5%、H2O2/HF混合溶液反应时间为3 min,该工艺参数下叠层太阳能电池的效率为20.06%。