一种硅基叠层太阳电池制造技术

本实用新型专利技术涉及一种硅基叠层太阳电池，包括顶电池、底电池和复合层；所述顶电池为钙钛矿太阳电池；所述底电池为硅基太阳电池；所述复合层在所述底电池和所述顶电池之间；且所述复合层将所述底电池和所述顶电池串联。所述复合层的材料为氧化铟锡、氟掺杂的氧化锡、氧化铟锌或者铝掺杂的氧化锌。本实用新型专利技术中的整个叠层太阳电池通过复合层串联，减少中间电极制备，工艺流程简单适合量产化。

A silicon based laminated solar cell

【技术实现步骤摘要】
一种硅基叠层太阳电池
本技术涉及太阳电池领域，具体涉及一种硅基叠层太阳电池。
技术介绍
目前硅基太阳电池是光伏行业的主流产品，随着太阳电池技术不断发展和创新，硅基单太阳电池转换效率已经接近Shockley-Queisser光伏转换效率理论极限；为了满足光伏行业持续降本提效发展趋势，早日实现平价上网目标，需要开发设计新型结构太阳电池。其中叠层太阳电池可以不受Shockley-Queisser转换效率理论极限限制。叠层太阳电池是由两个太阳电池组成，分为顶电池和底电池；顶、底电池具有两种不同禁带宽度的材料可以吸收不同波段的太阳光，大大提高了光利用率，转换效率最高可达45％。叠层太阳电池类型和结构可以设计为多种多样，可以通过砷化镓、CIGS、非晶硅薄膜基底设计各类叠层太阳电池，但是存在工艺步骤复杂、技术不成熟不稳定、工艺窗口小、制作成本高等特点，很难实现产业化。因此，特别需要一种可产业化、工艺简单、制造成本低的叠层太阳电池解决上述难题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术公开了一种硅基叠层太阳电池。本技术所采用的技术方案如下：一种硅基叠层太阳电池，包括顶电池、底电池和复合层；所述顶电池为钙钛矿太阳电池；所述底电池为硅基太阳电池；所述复合层在所述底电池和所述顶电池之间；且所述复合层将所述底电池和所述顶电池串联。其进一步的技术方案为，所述复合层的材料为氧化铟锡、氟掺杂的氧化锡、氧化铟锌或者铝掺杂的氧化锌。其进一步的技术方案为，所述底电池包括硅基底；在所述硅基底的正面有P+掺杂层；在所述硅基底的背面依次有SiO2层和掺杂磷多晶硅层。其进一步的技术方案为，SiO2层的厚度为2～5nm。其进一步的技术方案为，掺杂磷多晶硅层厚度为50～80nm。其进一步的技术方案为，所述顶电池包括钙钛矿层；在所述钙钛矿层的背面有电子传输层；在所述钙钛矿层的正面有空穴传输层。其进一步的技术方案为，所述钙钛矿层的厚度为200～400nm。其进一步的技术方案为，所述电子传输层包括第一TiO2薄膜层和第二TiO2薄膜层；所述第二TiO2薄膜层为介孔结构。其进一步的技术方案为，所述第一TiO2薄膜层厚度为20～30nm；所述第二TiO2薄膜层厚度为50～70nm。其进一步的技术方案为，所述空穴传输层的厚度为100nm。其进一步的技术方案为，在所述顶电池的外侧制备有正面透明导电玻璃，在所述底电池的外侧制备有背面透明导电玻璃；在所述正面透明导电玻璃上制备有上电极；在所述背面透明导电玻璃上制备有下电极。本技术的有益效果如下：1)本技术为串联式硅基叠层双面太阳结构，使用基于产业化程度高的硅基太阳电池为底电池，具有原材料来源广，工艺步骤简单，制作成本低等特点；顶电池采用钙钛矿电池，工艺简单成熟，制作成本低，禁带宽度可调，短波光吸收高，整个制作过程都在低温条件(＜300℃)下进行，不会对底电池造成损伤，保证底电池质量。硅基叠层太阳电池采用串联形式连接，不需要额外制作中间电极，工艺步骤简单，集成度高，方便后期组件封装。2)本技术采用N型晶硅电池结合结合隧穿氧化层钝化接触技术形成底电池，N型晶硅电池具有光致衰减小、耐金属杂质污染性能好、工艺技术成熟、光电转换效率高及商业化程度高等优点，而结合隧穿氧化层钝化接触技术可以提供良好的背表面钝化，超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，从而极大地降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流。3)本技术采用钙钛矿电池作为顶电池，钙钛矿电池具有禁带宽度连续可调、光吸收系数高、光子可循环以及优良的电荷运输性质等优点，制备的薄膜材料禁带宽度可调，与N型底电池匹配度窗口宽，可低成本沉积钙钛矿薄膜电池而且制备温度低，在制备过程中不损伤底电池。4)顶电池中电子传输层采用双层不同结构TiO2设计，除了起到电子传输作用，还可以增强顶电池结构稳定性，介孔结构的TiO2可以增加反射使顶电池实现二次光吸收，从而增加整个叠层电池的短路电流。5)整个叠层太阳电池采用串联形式连接，减少中间电极制备，工艺流程简单适合量产化；而且电池双面均可吸收太阳光，提高光利用率，进一步提升整个整个叠层太阳电池的光电转换效率。附图说明图1是硅基叠层太阳电池的结构示意图。图2是硅基叠层太阳电池结构的等效电路图。图中：1、下电极；2、背面透明导电玻璃；3、掺杂磷多晶硅层；4、SiO2层；5、硅基底；6、P+掺杂层；7、复合层；8、第一TiO2薄膜层；9、第二TiO2薄膜层；10、钙钛矿层；11、空穴传输层；12、正面透明导电玻璃；13、上电极；14、底电池；15、顶电池。具体实施方式本技术公开了一种硅基叠层太阳电池结构。图1是硅基叠层太阳电池的结构示意图。如图1所示，硅基叠层太阳电池主要包括顶电池15、底电池14和复合层7。顶电池15为钙钛矿太阳电池。底电池14为硅基太阳电池。复合层7制备于底电池14和顶电池15之间。且复合层7将底电池14和顶电池15串联，不需要额外制作中间电极。复合层7的材料优选氧化铟锡(ITO)、氟掺杂的SnO2(FTO)、氧化铟锌(IZO)或者铝掺杂的氧化锌(AZO)。在顶电池15的外侧还制备有正面透明导电玻璃12(TCO)，在底电池14的外侧也制备有背面透明导电玻璃2。在正面透明导电玻璃12上还制备有上电极13。在背面透明导电玻璃2上还制备有下电极1。具体的，底电池14包括包括硅基底5。硅基底5为N型硅基底。在硅基底5的正面制备有P+掺杂层6。P+掺杂层6的掺杂物优选硼。P+掺杂层6与硅基底5形成pn结。P+掺杂层6的薄层电阻为80～150Ω/□。在硅基底5的背面依次制备有SiO2层4和掺杂磷多晶硅层3。SiO2层4的厚度优选为2～5nm。掺杂磷多晶硅层3的厚度优选为50～80nm。顶电池15包括钙钛矿层10。钙钛矿层10的成分是CH3NH3PbI3，厚度优选为200～400nm。在钙钛矿层10的背面有电子传输层。电子传输层包括第一TiO2薄膜层8和第二TiO2薄膜层9。第二TiO2薄膜层9为介孔结构。第一TiO2薄膜层8厚度优选为20～30nm。第二TiO2薄膜层9厚度优选为50～70nm。在钙钛矿层10的正面制备有空穴传输层11。空穴传输层11的成分为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)，空穴传输层11的厚度优选为100nm。图2是硅基叠层太阳电池结构的等效电路图。如图2所示，电阻Rs和电阻R分别为叠层电池的串联电阻和外接负载，两个二极管分别为：顶底电池单结电池的二极管模型，电阻Rsh1为顶电池13的并联电阻，电阻Rsh2为底电池14的并联电阻，电阻Rt为复合层7的等效电阻。如图2所示，顶电池13和底电池14通过复合层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基叠层太阳电池，其特征在于，包括顶电池(15)、底电池(14)和复合层(7)；所述顶电池(15)为钙钛矿太阳电池；所述底电池(14)为硅基太阳电池；所述复合层(7)在所述底电池(14)和所述顶电池(15)之间；且所述复合层(7)将所述底电池(14)和所述顶电池(15)串联。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅基叠层太阳电池，其特征在于，包括顶电池(15)、底电池(14)和复合层(7)；所述顶电池(15)为钙钛矿太阳电池；所述底电池(14)为硅基太阳电池；所述复合层(7)在所述底电池(14)和所述顶电池(15)之间；且所述复合层(7)将所述底电池(14)和所述顶电池(15)串联。


2.根据权利要求1所述的硅基叠层太阳电池，其特征在于，所述复合层(7)的材料为氧化铟锡、氟掺杂的氧化锡、氧化铟锌或者铝掺杂的氧化锌。


3.根据权利要求1所述的硅基叠层太阳电池，其特征在于，所述底电池(14)包括硅基底(5)；在所述硅基底(5)的正面有P+掺杂层(6)；在所述硅基底(5)的背面依次有SiO2层(4)和掺杂磷多晶硅层(3)。


4.根据权利要求3所述的硅基叠层太阳电池，其特征在于，SiO2层(4)的厚度为2～5nm。


5.根据权利要求3所述的硅基叠层太阳电池，其特征在于，掺杂磷多晶硅层(3)厚度为50～80nm。


6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：康海涛，胡燕，吴中亚，郭万武，
申请(专利权)人：中建材浚鑫科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32