一种太阳能电池叠层结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池叠层结构，包括依次设置的基底电池层、缓冲层、和叠加层；基底电池层包括朝向叠加层的第一表面，第一表面的部分区域能够与叠加层接触并与叠加层电连接；缓冲层包括与叠加层直接配合的第二表面，第二表面的表面粗糙度小于第一表面的表面粗糙度。太阳能电池叠层结构在保持基底电池层的原有表面结构的基础上，不仅能够保证基底电池层与叠加层之间的电学连接关系，而且降低了太阳能电池叠层结构中与叠加层相配合的表面的粗糙度，从而减小了叠加层的制备难度，改善了叠加层的质量。本发明专利技术提供的太阳能电池叠层结构的制备方法简单易行，减少了对于材料生长方法、以及可选用的材料种类的限制，制备方法便利高效。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池叠层结构及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种太阳能电池叠层结构及其制备方法。
技术介绍
太阳能电池是一种将光能快速转化为电能的装置，具有结构简单，成本低廉等优点。衡量太阳能电池是否能够大规模商业化的一个重要指标是度电成本，即太阳能电池系统搭建的成本除以太阳能电池有效期内的总发电量，度电成本越低，则越有利于太阳能电池的推广应用。以基于硅的太阳能电池系统为例，其搭建成本包括硅原料成本、拉晶成本、电池制造成本，以及相关的逆变器、边框、接线盒、玻璃和设备折旧等，上述各项成本的下降空间有限，从降低制造成本的方面降低硅电池的度电成本的难度较大。目前，大量的研究课题致力于提高太阳能电池的发电效率，以期增大阳能电池有效期内的总发电量，从而降低太阳能电池系统度电成本，使太阳能电池在目前能源结构中更具有竞争力。然而，目前量产的单结硅电池的光电转换效率(约24％)已经接近理论极限效率(约28％)，很难再有较大的突破。因此，在原有硅电池的基础上叠加第二片或者第三片宽带隙的太阳能电池就成了大大提升组件效率的重要途径。叠层电池的基本原理是通过组合窄带隙和宽带隙的两片或者多片电池，来减少光电转化过程中的热化损耗，保持高的太阳光利用率，提高电池的开路电压(在没有特殊指明的情况下，两片电池叠加的电池称为双结叠层电池，三片以上叠加的电池称为多结叠层电池)。通常，在叠层电池中，具有相对较宽的带隙的半导体位于电池的受光面或者顶部，而具有较窄带隙的半导体位于上述宽带隙半导体的下方。在叠层电池中，宽带隙的电池吸收短波长的光，窄带隙的电池依次吸收长波长的光以及透过宽带隙电池的短波长的光。这样，整个电池的热损耗得到了降低，同时光利用率也没有受到任何减损。通过适当的材料组合，双结叠层电池理论上可以实现高达47％的光电转化效率。而且更重要的是，应用叠层太阳能电池可以直接利用现有太阳能电池系统的搭建结构，不产生过多的额外建设成本，有利于大大降低太阳能电池系统的度电成本。在叠层太阳能电池中，根据相叠加的各个电池间的连接方式，可以将叠层太阳能电池分为两端叠层电池和四端叠层电池。具体讲，两端叠层电池是将不同电池通过隧穿结串联耦合起来，最终只有顶部和底部两套电极；而四端叠层电池则是将不同电池机械的叠在一起，并且分别引出各自的顶电极和底电极。相比于四端叠层电池，两端叠层电池由于拥有较小的光学和电阻损耗，以及简单的线路布置，而成为主流的叠层结构。但是，两端叠层电池通常具有较大的制备难度。以目前已经进入较大规模应用的硅太阳能电池为例，由于硅是间接带隙半导体，通常需要在硅片表面制作微米级别的粗糙结构(绒面结构)来增强硅对波长800纳米以上的光的吸收，而对于目前多种适合与硅电池叠加的宽带隙电池，其电池本身的厚度也仅为微米级别。硅电池表面粗糙的绒面结构使得在其上耦合加工第二片电池变得十分困难，对于材料生长方法以及可选用的材料种类均产生较多的限制，导致加工制备成本增高，难度增大。而且，硅电池表面的绒面结构上存在大量的凸点和凹点，在材料生长过程中，这些地方很容易出现较大的应力，从而降低生成薄膜的质量，最终降低叠层电池的效率和稳定性。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种太阳能电池叠层结构及其制备方法，目的在于，通过减小配合表面的表面粗糙度，降低在基底电池层上叠加其它电池的难度。本专利技术所采用的技术方案为：根据本专利技术的一个方面，提供了一种太阳能电池叠层结构，包括依次设置的基底电池层、缓冲层、和叠加层；所述基底电池层包括朝向所述叠加层的第一表面，所述第一表面的部分区域能够与所述叠加层接触并与所述叠加层电连接；所述缓冲层包括与所述叠加层直接配合的第二表面，所述第二表面的表面粗糙度小于所述第一表面的表面粗糙度。优选地，所述缓冲层对可见光、和/或红外光的透过率不小于10％。优选地，所述缓冲层由有机物、无机物、有机/无机杂化材料中的一种或多种构成。优选地，所述有机物为聚乙二醇、或聚甲基丙烯酸甲酯；所述无机物为氧化铝浆料、氧化硅浆料或氧化锆浆料；所述有机/无机杂化材料为通式为ABX3的化合物，其中，A为铯离子、甲胺离子、甲脒离子中的一种，B为铅离子、或锡离子，X为碘离子、溴离子、氯离子中的一种或多种。优选地，所述缓冲层的厚度为0.1-10微米。优选地，所述叠加层为对可见光和/或红外光透过率不小于10％的导电层。优选地，所述导电层选自铟锡氧化物半导体、氟掺杂氧化锡、导电有机物、金属银纳米线中的一种，或由铟锡氧化物半导体、氟掺杂氧化锡、导电有机物、金属银纳米线中的多种复合而成。优选地，所述基底电池层为经过表面制绒处理的硅太阳能电池层。优选地，所述硅太阳能电池层包括依次设置的第一主体层、第一电子传导层和第一钝化层，所述缓冲层设置于所述第一钝化层上，所述第一电子传导层包括与所述第一钝化层相配合的导电表面，所述导电表面部分地暴露于所述第一钝化层和所述缓冲层外，且与所述叠加层接触并电连接；或，所述硅太阳能电池层包括依次设置的第二主体层、第二钝化层和第二电子传导层，所述缓冲层设置于所述第二电子传导层上，所述第二电子传导层上与所述缓冲层相配合的表面部分地暴露于所述缓冲层外，且与所述叠加层接触并电连接。优选地，所述叠加层上还设置有附加电池层，所述附加电池层为太阳能电池层，且所述附加电池层的带隙宽度与所述基底电池层的带隙宽度不同。优选地，当所述基底电池层为硅太阳能电池层时，所述附加电池层选自铜铟镓硒太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、碲化镉太阳能电池、铝镓砷太阳能电池中的一种。优选地，所述附加电池层的数量为多个，多个所述附加电池层依次叠加设置于所述叠加层上，且相邻两个所述附加电池层电连接。根据本专利技术的另一方面，提供了一种太阳能电池叠层结构的制备方法，包括以下步骤：S1：在基底电池层的第一表面上制备缓冲层；S2：按照预设图案对步骤S1中得到的缓冲层进行刻蚀，减小第一表面上预设位置处对应的缓冲层的厚度，缓冲层经刻蚀后得到的表面为第二表面；S3：在步骤S2中得到的所述第二表面上制备叠加层。优选地，在步骤S1中，使用旋涂法、刮涂法、涂布法、喷雾法、喷墨打印法中的一种或多种，在所述第一表面上制备所述缓冲层，使所述缓冲层覆盖所述第一表面。优选地，在步骤S2中，使用激光刻蚀、化学刻蚀和/或等离子体刻蚀的方法，对步骤S1中得到的缓冲层进行刻蚀。优选地，在步骤S2中，刻蚀操作包括：对步骤S1中得到的缓冲层进行整体刻蚀，以减小所述缓冲层的层厚，并使第一表面的部分区域能够暴露于所述缓冲层外；和/或，对步骤S1中得到的缓冲层进行局部刻蚀，以去除所述第一表面上、预设位置处覆盖的缓冲层，使第一表面部分地暴露于所述缓冲层外。优选地，当所述基底电池层为硅太阳能电池，所述硅太阳能电池包括依次设置的第一主体层、第一电子传导层和第一钝化层，且所述缓冲层设置于所述第一钝化层上时，步骤S2中还包括对暴露于所述缓冲层外的所述第一钝化层的至少部分区域进行刻蚀，所述第一电子传导层包括与所述第一钝化层相配合的导电表面，步骤S2中对所述第一钝化层进行的刻蚀能够使所述导电表面部分地暴露于所述第一钝化层和所述缓冲层外。优选地，在步骤S3中，当所述叠加层为对可见光和/或红外光透过率不小于10％的导电层时，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池叠层结构，其特征在于，包括依次设置的基底电池层(1)、缓冲层(2)、和叠加层(3)；所述基底电池层(1)包括朝向所述叠加层(3)的第一表面(11)，所述第一表面(11)的部分区域能够与所述叠加层(3)接触并与所述叠加层(3)电连接；所述缓冲层(2)包括与所述叠加层(3)直接配合的第二表面(21)，所述第二表面(21)的表面粗糙度小于所述第一表面(11)的表面粗糙度。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池叠层结构，其特征在于，包括依次设置的基底电池层(1)、缓冲层(2)、和叠加层(3)；所述基底电池层(1)包括朝向所述叠加层(3)的第一表面(11)，所述第一表面(11)的部分区域能够与所述叠加层(3)接触并与所述叠加层(3)电连接；所述缓冲层(2)包括与所述叠加层(3)直接配合的第二表面(21)，所述第二表面(21)的表面粗糙度小于所述第一表面(11)的表面粗糙度。2.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层结构，其特征在于，所述缓冲层(2)对可见光、和/或红外光的透过率不小于10％。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池叠层结构，其特征在于，所述缓冲层(2)由有机物、无机物、有机/无机杂化材料中的一种或多种构成。4.根据权利要求3所述的太阳能电池叠层结构，其特征在于，所述有机物为聚乙二醇、或聚甲基丙烯酸甲酯；所述无机物为氧化铝浆料、氧化硅浆料、或氧化锆浆料；所述有机/无机杂化材料为通式为ABX3的化合物，其中，A为铯离子、甲胺离子、甲脒离子中的一种，B为铅离子、或锡离子，X为碘离子、溴离子、氯离子中的一种或多种。5.根据权利要求1,2,4中任一项所述的太阳能电池叠层结构，其特征在于，所述缓冲层(2)的厚度为0.1-10微米。6.根据权利要求1,2,4中任一项所述的太阳能电池叠层结构，其特征在于，所述叠加层(3)为对可见光和/或红外光透过率不小于10％的导电层。7.根据权利要求6所述的太阳能电池叠层结构，其特征在于，所述导电层选自铟锡氧化物半导体、氟掺杂氧化锡、导电有机物、金属银纳米线中的一种，或由铟锡氧化物半导体、氟掺杂氧化锡、导电有机物、金属银纳米线中的多种复合而成。8.根据权利要求1,2,4,7中任一项所述的太阳能电池叠层结构，其特征在于，所述基底电池层(1)为经过表面制绒处理的硅太阳能电池层。9.根据权利要求8所述的太阳能电池叠层结构，其特征在于，所述硅太阳能电池层包括依次设置的第一主体层(12)、第一电子传导层(13)和第一钝化层(14)，所述缓冲层(2)设置于所述第一钝化层(14)上，所述第一电子传导层(13)包括与所述第一钝化层(14)相配合的导电表面，所述导电表面部分地暴露于所述第一钝化层(14)和所述缓冲层(2)外，且与所述叠加层(3)接触并电连接；或，所述硅太阳能电池层包括依次设置的第二主体层(15)、第二钝化层(16)和第二电子传导层(17)，所述缓冲层(2)设置于所述第二电子传导层(17)上，所述第二电子传导层(17)上与所述缓冲层(2)相配合的表面部分地暴露于所述缓冲层(2)外，且与所述叠加层(3)接触并电连接。10.根据权利要求1,2,4,7,9中任一项所述的太阳能电池叠层结构，其特征在于，所述叠加层(3)上还设置有附加电池层(4)，所述附加电池层(4)为太阳能电池层，且所述附加电池层(4)的带隙宽度与所述基底电池层(1)的带隙宽度不同。11.根据权利要求10所述的太阳能电池叠层结构，其特征在于，当所述基底电池层(1)为硅太阳能电池层时，所述附加电池层(4)选自铜铟镓硒太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、碲化镉太阳能电池、铝镓砷太阳能电池中的一种。12.根据权利要求10所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵怡程，
申请(专利权)人：赵怡程，
类型：发明
国别省市：四川,51