叠层太阳能电池及其制造方法技术

叠层太阳能电池及其制造方法。本发明专利技术涉及一种叠层太阳能电池以及一种制造该叠层太阳能电池的方法，并且更具体地，涉及一种具有堆叠在硅太阳能电池上并且接合至该硅太阳能电池的钙钛矿太阳能电池的叠层太阳能电池以及一种制造该叠层太阳能电池的方法。根据本发明专利技术，通过使用同质结硅太阳能电池具体实现的叠层太阳能电池被设置有第一钝化图案，使得发射体层在该第一钝化图案下方的一部分被暴露，从而在用于形成第二电极的高温烧制期间通过该第一钝化图案来保护所述发射体层，减少所述发射体层的表面缺陷，并且减少所述钙钛矿太阳能电池的特性劣化的问题。

【技术实现步骤摘要】
叠层太阳能电池及其制造方法
本专利技术涉及一种叠层太阳能电池及其制造方法，并且更具体地，涉及一种具有堆叠在硅太阳能电池上并且接合至该硅太阳能电池的钙钛矿太阳能电池的叠层太阳能电池及其制造方法。
技术介绍
晶体硅(c-Si)太阳能电池是典型的单结太阳能电池并且已经在太阳能电池市场中占优势达数十年。然而，尽管当考虑Shockley-Queisser极限时c-Si的带隙几乎是理想的，然而基于硅的太阳能电池的光电转换效率根据俄歇复合限于大约30％。也就是说，常规的c-Si太阳能电池的光电效率由于当具有比c-Si太阳能电池的带隙高得多的能量的光子入射在其上时发生的热化损耗和具有比带隙低的能量的光子的透射损耗而降低。这里，热化损耗是当由太阳能电池吸收的光的过多能量在未以晶格振动的量子形式转换成光子的情况下作为热能丢失时产生的损耗，并且透射损耗是指当具有比太阳能电池的带隙低的能量的光子未充分地激发电子时产生的损耗。因为需要具有适当大小的带隙并且也需要低带隙使得低能量光子可有助于减少单结太阳能电池中的热化损耗，所以在具有适当大小的带隙与低带隙之间存在折衷关系。因为这种折衷关系难以用单结太阳能电池来解决，所以最近一直在尝试使用诸如叠层太阳能电池或双结太阳能电池的具有各种能量带隙的材料来有效地利用宽光谱范围内的光能量。作为这些尝试之一，已经提出了通过连接包括具有不同的带隙的吸收层的单结太阳能电池来形成一个太阳能电池的叠层太阳能电池。通常，在叠层太阳能电池中，具有相对较大的带隙的吸收层的单结太阳能电池位于其上部处以主要接收入射光，并且具有具有相对较小的带隙的吸收层的单结太阳能电池位于其下部处。因此，因为叠层太阳能电池的上部吸收短波长带中的光并且下部吸收长波长带中的光，所以可将阈值波长改变为长波长，使得可广泛地使用整个吸收波长带。另外，通过使用被划分成两个带的整个吸收波长带，可期望减少电子-空穴产生期间的热损耗。可根据单结太阳能电池的结类型和电极的位置来将这些叠层太阳能电池粗略地分类为两端子叠层太阳能电池和四端子叠层太阳能电池。具体地，两端子叠层太阳能电池具有两个子太阳能电池被隧穿接合并且电极被设置在叠层太阳能电池的上部和下部上的结构，而四端子叠层太阳能电池具有两个子太阳能电池彼此间隔开并且电极被设置在各个子太阳能电池的上部和下部上的结构。两端子叠层太阳能电池正作为下一代太阳能电池吸引关注，因为当与两端子叠层太阳能电池相比时，四端子叠层太阳能电池的电阻高并且其光损耗是由于四端子叠层太阳能电池需要各自安装在单独的衬底上的子太阳能电池和相对较大的透明导电结而不可避免地产生的。图1是例示了通常的两端子叠层太阳能电池的示意图。参照图1，在通常的太阳能电池中，包括具有相对较大的带隙的吸收层的单结太阳能电池以及包括具有相对较小的带隙的吸收层的单结太阳能电池与作为其之间的媒介的结层隧穿接合。在各种类型的两端子叠层太阳能电池当中，使用包括具有相对较大的带隙的吸收层的单结太阳能电池作为钙钛矿太阳能电池并且使用包括具有相对较小的带隙的吸收层的单结太阳能电池作为c-Si太阳能电池的钙钛矿/c-Si叠层太阳能电池正作为可实现30％或更多的光生伏打效率的潜在侯选吸引关注。在该钙钛矿/c-Si叠层太阳能电池中，在结层形成在c-Si太阳能电池上之后钙钛矿太阳能电池被沉积在结层上。尽管在附图中未详细地示出，然而在通常的叠层太阳能电池中，后金属电极被布置在c-Si太阳能电池的后表面上，并且前金属电极被布置在钙钛矿太阳能电池的前表面上。这时，后金属电极和前金属电极中的每一个被涂覆有添加有玻璃熔块的电极膏剂，并且通过在700℃或更高的高温度下烧制后金属电极和前金属电极而形成。也就是说，在通常的叠层太阳能电池的情况下，在钙钛矿太阳能电池被形成并且涂覆有添加有玻璃熔块的电极膏剂之后，后金属电极和前金属电极在700℃或更高的高温度下被同时烧制并形成。结果，在通常的叠层太阳能电池中，因为钙钛矿太阳能电池接合至c-Si太阳能电池并且接着后金属电极和前金属电极被形成，所以存在因为钙钛矿太阳能电池本身被暴露于700℃或更高的高温度所以钙钛矿太阳能电池的特性退化的问题。
技术实现思路
本专利技术致力于提供一种叠层太阳能电池以及一种制造该叠层太阳能电池的方法，所述叠层太阳能电池是通过使用同质结硅太阳能电池来具体实现的并且能够通过使用第一钝化图案来使发射体层在该第一钝化图案下方的一部分暴露、使得该发射体层被该第一钝化层保护并且该发射体层的表面缺陷在用于形成第二电极的高温烧制期间减少而减少钙钛矿太阳能电池的特性劣化的问题。本专利技术也致力于提供一种能够通过使用第一钝化图案将被堆叠在发射体层和第一钝化图案上的结层直接接合至该发射体层的一部分来改进硅太阳能电池与钙钛矿太阳能电池之间的电连接可靠性的叠层太阳能电池以及一种制造该叠层太阳能电池的方法。本专利技术也致力于提供一种能够通过被设计为具有具有纹理化图案的纹理化结构来改进硅太阳能电池中的长波长光的利用率并且减少结层与该硅太阳能电池之间的界面的反射率的叠层太阳能电池以及一种制造该叠层太阳能电池的方法，所述纹理化图案被布置在晶体硅衬底的第一表面和第二表面中的至少一个上。根据本专利技术的一个方面，提供了一种叠层太阳能电池，该叠层太阳能电池包括：硅太阳能电池，该硅太阳能电池包括发射体层和第一钝化图案，该发射体层布置在晶体硅衬底的第一表面上，该第一钝化图案布置在所述发射体层中并且图案化为具有使该发射体层的一部分暴露的开口；钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池包括钙钛矿吸收层；结层，该结层被布置在所述硅太阳能电池的所述第一钝化图案和通过所述开口暴露的所述发射体层上，并且被配置为接合所述硅太阳能电池和所述钙钛矿太阳能电池；第一电极，该第一电极被布置在所述钙钛矿太阳能电池上，以及第二电极，该第二电极被布置在所述晶体硅衬底的第二表面上。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造叠层太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：在晶体硅衬底的第一表面上形成发射体层；在所述发射体层上形成第一钝化层；在所述晶体硅衬底的第二表面上形成第二电极；形成具有第一钝化图案的硅太阳能电池，所述第一钝化图案是通过蚀刻所述第一钝化层的一部分而制成的并且被图案化为具有用来使所述发射体层的一部分暴露的开口；在所述发射体层和所述第一钝化图案上形成结层，所述发射体层通过所述开口来暴露；在所述结层上形成具有钙钛矿吸收层的钙钛矿太阳能电池；以及在所述钙钛矿太阳能电池上形成第一电极。附图说明本专利技术的以上及其它目的、特征和优点通过参照附图详细地描述其示例性实施方式而对本领域普通技术人员而言将变得更显而易见，在附图中：图1是例示了通常的叠层太阳能电池的示意图；图2是例示了根据本专利技术的第一实施方式的叠层太阳能电池的截面图；图3是详细地例示了图2的钙钛矿太阳能电池的截面图；图4是例示了根据本专利技术的第二实施方式的叠层太阳能电池的截面图；图5是本专利技术的多个太阳能电池串联连接的第三实施方式的示意图；图6是本专利技术的多个太阳能电池串联连接的第四实施方式的示意图；以及图7至图12是例示了制造根据本专利技术的第一实施方式的叠层太阳能电池的方法的处理截面图。具体实施方式在下文中，将参照本公开的附图详细地描述根据本专利技术的示例性实施方式的叠层太本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叠层太阳能电池，该叠层太阳能电池包括：硅太阳能电池，该硅太阳能电池包括发射体层和第一钝化图案，该发射体层被布置在晶体硅衬底的第一表面上，该第一钝化图案被布置在所述发射体层中并且被图案化为具有使所述发射体层的一部分暴露的开口；钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池包括钙钛矿吸收层；结层，该结层被布置在所述硅太阳能电池的所述第一钝化图案和通过所述开口暴露的所述发射体层上，并且被配置为接合所述硅太阳能电池和所述钙钛矿太阳能电池；第一电极，该第一电极被布置在所述钙钛矿太阳能电池上，以及第二电极，该第二电极被布置在所述晶体硅衬底的第二表面上。

【技术特征摘要】
2016.12.02 KR 10-2016-01638381.一种叠层太阳能电池，该叠层太阳能电池包括：硅太阳能电池，该硅太阳能电池包括发射体层和第一钝化图案，该发射体层被布置在晶体硅衬底的第一表面上，该第一钝化图案被布置在所述发射体层中并且被图案化为具有使所述发射体层的一部分暴露的开口；钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池包括钙钛矿吸收层；结层，该结层被布置在所述硅太阳能电池的所述第一钝化图案和通过所述开口暴露的所述发射体层上，并且被配置为接合所述硅太阳能电池和所述钙钛矿太阳能电池；第一电极，该第一电极被布置在所述钙钛矿太阳能电池上，以及第二电极，该第二电极被布置在所述晶体硅衬底的第二表面上。2.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其中，所述晶体硅太阳能电池还包括布置在所述晶体硅衬底的所述第二表面上的后电场层。3.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其中，所述钙钛矿太阳能电池还包括电子传输层和空穴传输层。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：安世源，
申请(专利权)人：LG电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR