一种双面受光钙钛矿/p型晶体硅基底叠层太阳电池制造技术

本实用新型专利技术公开一种双面受光钙钛矿/p型晶体硅基底叠层太阳电池，包括P型晶体硅基底；正面膜；隧穿复合层；中间电极；电子传输层；钙钛矿层；空穴传输层；空穴缓冲层；透明导电膜；正电极；N型层；背面膜；以及背面电极。本实用新型专利技术采的P型晶体硅基底钙钛矿叠层双面电池结构结合了P型晶体硅双面电池技术和钙钛矿太阳电池技术两种电池的优点，利用了差异化的结构带隙，将晶硅电池同钙钛矿电池级联起来；相较于传统晶体硅太阳电池，叠层太阳电池的开路电压获得较大幅度的增益；同时，作为基底的晶硅太阳电池背面可以吸收额外的散射光，对叠层器件的整体性能有一定的提升。

A kind of double-sided light receiving perovskite / p-type crystal silicon substrate laminated solar cell

The utility model discloses a double-sided light perovskite type /p crystal silicon base stacked solar cell, which comprises a P crystal silicon substrate, a positive mask, a tunnel composite layer, an intermediate electrode, an electron transport layer, a calcium titanium ore layer, a hole transport layer, a hole buffer layer, a transparent conductive film, a positive electrode, a N layer, a back mask and a back electrode. The p-type crystal silicon based perovskite double-sided stack cell structure adopted by the utility model combines the advantages of the p-type crystal silicon double-sided cell technology and the perovskite solar cell technology, and utilizes the differentiated structural band gap to cascade the crystal silicon cell with the perovskite cell; compared with the traditional crystal silicon solar cell, the open circuit voltage of the stack solar cell is greatly increased At the same time, the backside of the crystalline silicon solar cell as the substrate can absorb additional scattered light, which improves the overall performance of the stacked device.

【技术实现步骤摘要】
一种双面受光钙钛矿/p型晶体硅基底叠层太阳电池
本技术涉及一种双面受光钙钛矿/p型晶体硅基底叠层太阳电池，属于太阳能电池

技术介绍
P型晶体硅电池由于生产工艺成熟、制造成本低，在目前及今后相当长的一段时间内仍占据绝大部分市场份额。PERC技术的改进，将原有的背表面全铝层用细铝栅线代替，使得电池具有双面发电的功能，极大的提升了电池背面性能，电池双面率可达85％以上；但由于普通PERC太阳电池中p-n结只能吸收能量高于其带隙的光波，波长过长，入射光能量难以转化为电子-空穴对；波长过短，多余能量又被转化为晶格热振动损失而被浪费。为了解决上述问题，一方面是可以通过设计减反、陷光结构来减少光学损失，另一方面可以通过构建多能带子结构叠层电池实现太阳光谱的分光吸收。P型晶体硅基底/钙钛矿叠层双面电池的制备，就是将现阶段产业化的晶硅PERC电池与时下“明星”太阳电池钙钛矿太阳电池进行有机的结合，构建起双子能带结构的叠层太阳电池，通过中间复合层的桥连使串联子电池之间电流互相导通。不同带隙材料的叠加使用，进一步提高了太阳光全光谱吸收利用率。选择合适的钙钛矿成膜工艺和材料，调节单结子电池电流达到匹配后，可获得较高开压的高效低成本的叠层太阳电池。有机—无机杂化钙钛矿太阳能电池因具有低成本、易制备和带隙可调范围大等优异的光电转化性能等优点而在国际上备受关注，并且发展迅速，电池转化效率已从2009年的3.8％提升到2016年的22.1％，钙钛矿材料也被认为是下一代低成本太阳能电池的光吸收材料。由于钙钛矿和硅具有不同的带隙，为了充分利用太阳光谱，钙钛矿太阳能电池作为顶电池与硅电池形成叠层太阳能电池，即钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。这种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池既拓宽了电池的光谱响应范围，提高了太阳能电池效率，又降低了制备成本。香港理工大学研发的钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池，不仅在成本上比单结硅基太阳能电池低，成本可由时下的硅基太阳能电池3.9港元/瓦降至2.73港元/瓦，而且效率提升至25.5％。据预测，钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的效率可超过35％，远远超过硅太阳能电池的理论效率，对于太阳能电池的能量转换来说是一个大的飞跃，极大地提高了太阳能电池的发展前景。因此，设计一种在P型晶体硅双面PERC电池上叠层钙钛矿的制作方法，来提升太阳电池的开路电压，获得更高的短路电流，进而得到更高的电池光电转换效率。
技术实现思路
本技术主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种可以获得较高光电转换效率的双面受光钙钛矿/p型晶体硅基底叠层太阳电池。本技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种双面受光钙钛矿/p型晶体硅基底叠层太阳电池，包括P型晶体硅基底；正面膜，所述正面膜形成在所述P型晶体硅基底的上侧表面上；隧穿复合层，所述隧穿复合层形成在所述正面膜的表面上；中间电极，所述中间电极形成在所述正面膜内，其两端分别与所述P型晶体硅基、所述隧穿复合层形成欧姆接触；电子传输层，所述电子传输层形成在所述隧穿复合层的表面上；钙钛矿层，所述钙钛矿层形成在所述电子传输层的表面上；空穴传输层，所述空穴传输层形成在所述钙钛矿层的表面上；空穴缓冲层，所述空穴缓冲层形成在所述空穴传输层的表面上；透明导电膜，所述透明导电薄膜形成在所述空穴缓冲层的表面上；正电极，所述正电极形成在所述透明导电膜的表面上；N型层，所述N型层形成在所述P型晶体硅基底的下侧表面上；背面膜，所述背面膜形成在所述N型层的表面上；以及背面电极，所述背面电极形成在所述背面膜表面上并与所述N型层的表面接触。进一步的技术方案是，所述P型晶体硅基底为单晶或多晶硅片。进一步的技术方案是，所述背面电极的材质为导电银浆。进一步的技术方案是，所述隧穿复合层为ITO薄膜、AZO薄膜、GZO薄膜、FTO薄膜、IWO薄膜和石墨烯薄膜中的任意一种，其厚度为1nm-10nm。进一步的技术方案是，所述空穴传输层的材料为有机物或无机物。进一步的技术方案是，所述空穴传输层的材料为Spiro-OMeTAD、PTAA或PEDOT-PSS中的任意一种。进一步的技术方案是，所述空穴传输层的材料为GaP、NiO、CoO、FeO、MoO2、Cr2O3或含Cu的化合物中的任意一种。进一步的技术方案是，所述空穴缓冲层的材料为MoOx、V2O5、WO3中的任意一种。进一步的技术方案是，所述透明导电膜为ITO薄膜、AZO薄膜、GZO薄膜、FTO薄膜、IWO薄膜和石墨烯薄膜中的一种或多种叠层构成，其厚度为5nm-200nm，起到横向收集载流子的作用。P型晶体硅基底钙钛矿叠层双面电池结构的制法，包括如下步骤：步骤一，将P型晶体硅片进行表面织构化处理；步骤二，在P型晶体硅片的正面进行磷掺杂处理形成N型层；步骤三，刻蚀去掉P型晶体硅片正面的磷硅玻璃和背结；步骤四，双面SiNx膜沉积；步骤五，激光开槽打孔；步骤六，丝网印刷正铝，使正面铝浆与P型基体硅接触；步骤五，丝网印刷背银，并进行热退火处理，使金属电极与基底材料形成良好的欧姆接触；步骤六，在P型晶体硅片表面生长一层ITO，或IWO薄膜，AZO薄膜、GZO薄膜，FTO薄膜或石墨烯薄膜中的一种，其厚度为1nm-10nm作为隧穿复合层；步骤七，在复合层的正面制备电子传输层；步骤八，在电子传输层的正面制备钙钛矿层；步骤九，在钙钛矿层正面制备空穴传输层；步骤十，在空穴传输层上制备空穴缓冲层；步骤十一，在空穴缓冲层上制备透明导电膜；步骤十二，通过掩模，在透明导电薄膜上制备金属电极栅线，充分吸收光生载流子；所述步骤一中，p型晶体硅厚度为150±10um，反射率<15％；所述步骤二中，在P型晶体硅片的正面进行磷掺杂处理形成N型层后，方阻为80±5Ω/□；所述步骤三中，正面SiNx厚80±5nm，背面SiNx厚150±5nm；所述步骤五中，热处理方式为在链式烧结炉中烧结热处理，烧结温度为180℃～380℃。本技术具有以下优点：本技术采的P型晶体硅基底钙钛矿叠层双面电池结构结合了P型晶体硅双面电池技术和钙钛矿太阳电池技术两种电池的优点，利用了差异化的结构带隙，将晶硅电池同钙钛矿电池级联起来，相较于传统晶体硅太阳电池，叠层太阳电池的开路电压获得较大幅度的增益。叠层电池器件结构下层采用P型晶体硅，晶体硅为间接带隙材料，带隙为1.12eV；上层采用直接带隙的钙钛矿钙钛矿材料，卤素钙钛矿材料带隙可根据卤素成分及比例进行调节，如:CH3NH3PbI3带隙约为1.5eV。而叠层电池的开路电压可以达到1.2-2.0V，远高于常规晶体硅电池的约0.7V。通过双面受光的结构，提升了叠层电池的短路电流，电流密度可以达到40-50mA/cm2，高于常规晶体硅电池约37mA/cm2的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双面受光钙钛矿/p型晶体硅基底叠层太阳电池，其特征在于，包括/nP型晶体硅基底；/n正面膜，所述正面膜形成在所述P型晶体硅基底的上侧表面上；/n隧穿复合层，所述隧穿复合层形成在所述正面膜的表面上；/n中间电极，所述中间电极形成在所述正面膜内，其两端分别与所述P型晶体硅基、所述隧穿复合层形成欧姆接触；/n电子传输层，所述电子传输层形成在所述隧穿复合层的表面上；/n钙钛矿层，所述钙钛矿层形成在所述电子传输层的表面上；/n空穴传输层，所述空穴传输层形成在所述钙钛矿层的表面上；/n空穴缓冲层，所述空穴缓冲层形成在所述空穴传输层的表面上；/n透明导电膜，所述透明导电薄膜形成在所述空穴缓冲层的表面上；/n正电极，所述正电极形成在所述透明导电膜的表面上；/nN型层，所述N型层形成在所述P型晶体硅基底的下侧表面上；/n背面膜，所述背面膜形成在所述N型层的表面上；以及/n背面电极，所述背面电极形成在所述背面膜表面上并与所述N型层的表面接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种双面受光钙钛矿/p型晶体硅基底叠层太阳电池，其特征在于，包括
P型晶体硅基底；
正面膜，所述正面膜形成在所述P型晶体硅基底的上侧表面上；
隧穿复合层，所述隧穿复合层形成在所述正面膜的表面上；
中间电极，所述中间电极形成在所述正面膜内，其两端分别与所述P型晶体硅基、所述隧穿复合层形成欧姆接触；
电子传输层，所述电子传输层形成在所述隧穿复合层的表面上；
钙钛矿层，所述钙钛矿层形成在所述电子传输层的表面上；
空穴传输层，所述空穴传输层形成在所述钙钛矿层的表面上；
空穴缓冲层，所述空穴缓冲层形成在所述空穴传输层的表面上；
透明导电膜，所述透明导电薄膜形成在所述空穴缓冲层的表面上；
正电极，所述正电极形成在所述透明导电膜的表面上；
N型层，所述N型层形成在所述P型晶体硅基底的下侧表面上；
背面膜，所述背面膜形成在所述N型层的表面上；以及
背面电极，所述背面电极形成在所述背面膜表面上并与所述N型层的表面接触。


2.根据权利要求1所述的一种双面受光钙钛矿/p型晶体硅基底叠层太阳电池，其特征在于，所述P型晶体硅基底为单晶或多晶硅片。


3.根据权利要求1或2所述的一种双面受光钙钛矿/p型晶体硅基底叠层太阳电池，其特征在于，所述背面电极的材质为导电银浆。


4.根据权利要求1所述的一种双面受光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康旭，陈涛，俞健，黄跃龙，张忠文，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：四川;51