太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池包括由上到下顺序层叠的正面电极、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极，晶硅子电池与砷化镓子电池通过键合层连接，钙钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层连接。通过将钙钛矿电池、砷化镓电池、晶硅电池异质集成在一起，制备出钙钛矿/砷化镓/晶硅叠层电池，将多种不同带隙宽度的半导体材料构成多结太阳电池，用各子电池去吸收与其带隙宽度相匹配的太阳光波段，从而实现对太阳光谱最大化有效利用，最大限度提升光电转化效率；同时，钙钛矿材料来源丰富，价格便宜，制备工艺简单，进一步降低成本。

Solar cell and its preparation

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及光伏
，具体而言，涉及一种太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
晶硅太阳能电池技术是目前最为成熟的商用光伏发电技术，由于其在综合成本和转换效率方面的优势，其他类型太阳电池如薄膜电池、化合物电池等短时间内难以替代晶硅电池。因此，继续提高晶硅电池的性能，并不断优化工艺降低成本具有重要的意义。晶硅电池理论极限效率只有29％左右，想要大幅提升晶硅电池的效率比较困难。砷化镓(GaAs)电池作为典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳电池，是目前光电转化效率最高的太阳电池材料体系。多结的Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳电池光电转化效率能达到33％以上，但是其有着成本过高的缺点，目前仅应用于空间太阳电池和聚光太阳电池。因此，现有技术中亟需提供一种在实现高转换效率的同时，具有低成本的太阳能电池。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中的太阳能电池无法同时具有高转换效率和低成本的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种太阳能电池，包括由上到下顺序层叠的正面电极、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极，晶硅子电池与砷化镓子电池通过键合层连接，钙钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层连接。进一步地，复合层为银纳米线/PEDOT:PSS复合层。进一步地，复合层中银纳米线所占的质量百分比为2～10％。进一步地，键合层为经过表面粗糙化处理的键合层。根据本专利技术的另一方面，提供了一种上述的太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：S1，形成晶硅子电池，并在晶硅子电池的一侧形成背面电极；S2，形成砷化镓子电池，并采用键合工艺将晶硅子电池的远离背面电极的一侧与砷化镓子电池连接，得到由键合层连接的层叠电池结构；S3，在层叠电池结构的远离背面电极的一侧顺序形成复合层和钙钛矿子电池，以使钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层连接，并在钙钛矿子电池表面形成正面电极，得到太阳能电池。进一步地，键合工艺为压力键合，压力为2.0～3.0kN。进一步地，压力键合的条件为：真空度为10-6～10-8Pa、键合的时间为0.5～3h或者使砷化镓子电池与晶硅子电池接触的表面的粗糙度＜1.0nm。进一步地，还包括键合之后对层叠电池结构进行温度为200～500℃的退火处理。进一步地，形成复合层的步骤包括：在砷化镓子电池的表面旋涂包含银纳米线和PEDOT:PSS的混合溶液，烘干后得到银纳米线/PEDOT:PSS复合层，优选将混合溶液在100～150℃下加热0.5～2h以进行烘干。进一步地，混合溶液中银纳米线的质量分数为0.1～2.0％。应用本专利技术的技术方案，提供了一种太阳能电池，通过将钙钛矿电池、砷化镓电池、晶硅电池异质集成在一起，制备出钙钛矿/砷化镓/晶硅叠层电池，将多种不同带隙宽度的半导体材料构成多结太阳电池，用各子电池去吸收与其带隙宽度相匹配的太阳光波段，从而实现对太阳光谱最大化有效利用，最大限度提升光电转化效率；同时，钙钛矿材料来源丰富，价格便宜，制备工艺简单，进一步降低成本。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了现有技术中所提供的一种太阳能电池的剖面结构示意图；图2示出了在本申请实施方式所提供的太阳能电池的制备方法中，形成晶硅子电池并在晶硅子电池的一侧形成背面电极后的基体剖面结构示意图；图3示出了形成砷化镓子电池后的基体剖面结构示意图；图4示出了将图2所示的晶硅子电池与图3所示的砷化镓子电池键合后的基体剖面结构示意图；以及图5示出了在图4所示的层叠电池结构的远离背面电极的一侧形成钙钛矿子电池并在钙钛矿子电池表面形成正面电极后的基体剖面结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：1、晶硅基体；21、第一隧穿SiOx层；22、第二隧穿SiOx层；3、n型重掺杂多晶硅层；4、p型重掺杂多晶硅层；5、背面电极；6、GaAs衬底；7、牺牲层；8、n型GaAs层；9、窗口层；10、非掺杂GaAs层；11、背场层；12、p型AlGaAs层；13、键合层；14、复合层；16、钙钛矿层；17、电子传输层；18、透明导电膜；19、正面电极。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。正如
技术介绍
中所介绍的，现有技术中亟需提供一种在实现高转换效率的同时，具有低成本的太阳能电池。本专利技术的专利技术人针对上述问题进行研究，提出了一种太阳能电池，如图1所示，包括由上到下顺序层叠的正面电极19、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极5，晶硅子电池与砷化镓子电池通过键合层13连接，钙钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层14连接。上述太阳能电池中由于是将钙钛矿电池、砷化镓电池、晶硅电池异质集成在一起，制备出钙钛矿/砷化镓/晶硅叠层电池，从而能够将多种不同带隙宽度的半导体材料构成多结太阳电池，用各子电池去吸收与其带隙宽度相匹配的太阳光波段，从而实现对太阳光谱最大化有效利用，最大限度提升光电转化效率；同时，钙钛矿材料来源丰富，价格便宜，制备工艺简单，进一步降低成本。在本专利技术的上述太阳能电池中，采用键合工艺形成上述键合层13，以实现砷化镓子电池与晶硅子电池之间牢固的连接。具体地，可以通过将晶硅子电池中的n型重掺杂多晶硅层3与砷化镓子电池中的p型AlGaAs层12键合，以形成上述键合层13。为了提高键合效果，优选地，上述键合层13为经过表面粗糙化处理的键合层。在本专利技术的上述太阳能电池中，优选地，上述复合层14为银纳米线/PEDOT:PSS复合层；更为优选地，复合层14的厚度为50～100nm。为了提高太阳能电池的转换效率，在一种优选的实施方式中，上述晶硅子电池包括沿远离背面电极5的方向顺序层叠的p型重掺杂多晶硅层4、第一隧穿Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池，包括由上到下顺序层叠的正面电极(19)、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极(5)，其特征在于，所述晶硅子电池与所述砷化镓子电池通过键合层(13)连接，所述钙钛矿子电池与所述砷化镓子电池之间通过复合层(14)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，包括由上到下顺序层叠的正面电极(19)、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极(5)，其特征在于，所述晶硅子电池与所述砷化镓子电池通过键合层(13)连接，所述钙钛矿子电池与所述砷化镓子电池之间通过复合层(14)连接。


2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述复合层(14)为银纳米线/PEDOT:PSS复合层。


3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述复合层中银纳米线所占的质量百分比为2～10％。


4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述键合层(13)为经过表面粗糙化处理的键合层。


5.一种权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，形成晶硅子电池，并在所述晶硅子电池的一侧形成背面电极(5)；
S2，形成砷化镓子电池，并采用键合工艺将所述晶硅子电池的远离所述背面电极(5)的一侧与所述砷化镓子电池连接，得到由键合层(13)连接的层叠电池结构；
S3，在所述层叠电池结构的远离所述背面电极(5)的一侧顺序形成复合层(14)和钙钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：许吉林，乔秀梅，刘琦，
申请(专利权)人：东泰高科装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11