复合背电极及其制备方法和叠层太阳能电池技术

一种复合背电极及其制备方法和叠层太阳能电池。所述复合背电极包括缓冲层，设置在缓冲层上的光反射层，以及设置在光反射层上的复合金属层；复合金属层包括设置在光反射层上的阻挡层，以及设置在阻挡层上的导电层，阻挡层包括铬、镍、钼或其合金。该叠层太阳能电池为钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池，包括该复合背电极。该复合背电极能够增加太阳光利用率，提高太阳能电池电流，同时降低成本。

【技术实现步骤摘要】
复合背电极及其制备方法和叠层太阳能电池
本申请涉及但不限于太阳能电池领域，具体地，涉及但不限于一种复合背电极及其制备方法和一种钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池。
技术介绍
钙钛矿太阳能电池由于具有光电转换效率高、成本低、制作简单等突出优点，成为最具前景的太阳能电池之一，并且成为当前的研究热点。目前，钙钛矿太阳能电池的点电池效率已经达到23.3％。由钙钛矿和硅异质结组成的双结太阳能电池的光电转换效率比钙钛矿单结电池高，同时稳定性又优于钙钛矿单结电池。目前钙钛矿/硅异质结叠层电池的效率和理论效率依然有较大的差距，进一步优化电池结构、各层材料选择及界面处理，是未来的工作重点。钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池有两种结构，一种是正极入光，一种是负极入光。正极入光即光从太阳能电池的正极入射，太阳能电池的前电极为正极，背电极为负极，收集的电荷为电子；负极入光即光从太阳能电池的负极入射，太阳能电池的背电极为正极，前电极为负极。传统的正极入光的钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池的结构如图1所示，从上至下依次包括的层叠的正极栅线1、透明导电层2、空穴传输层3、钙钛矿吸收层4、电子传输层5、复合层6、硅异质结发电本体7、氧化铟锡层8以及负极栅线9。其中正极栅线1和透明导电层2组成叠层太阳能电池的前电极，负极栅线9和氧化铟锡层8组成叠层太阳能电池的背电极。工作时，入射光先进入钙钛矿电池，紫外光及可见光被钙钛矿太阳能电池吸收后，剩余的红外光及未被吸收充分的可见光进入硅异质结太阳能电池，被硅异质结太阳能电池吸收。专利技术内容以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。本申请的专利技术人通过大量研究发现，目前的正极入光的钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池存在如下问题：氧化铟锡功函数高，约为5.1eV，会和硅材料之间形成大的接触电阻，不利于电子从硅太阳能电池的负极传输到氧化铟锡层，使电池的开路电压和填充因子降低；叠层电池背电极的大部分区域为透明的氧化铟锡，而且硅对红外光的吸收较低，因此一部分红外光将透过整个叠层电池，使得太阳能电池对红外光的吸收有限，进而导致红外光的利用率有限，电流密度较低；氧化铟锡和制作栅线的银材料价格高，不利于太阳能电池成本降低。为了解决上述问题，本申请提供了一种复合背电极。该复合背电极包括缓冲层，设置在缓冲层上的光反射层，以及设置在光反射层上的复合金属层；复合金属层包括设置在光反射层上的阻挡层，以及设置在阻挡层上的导电层，阻挡层包括铬、镍、钼或其合金。该复合背电极可以提高电池的开路电压和填充因子，提高光的利用率，在通过复合金属层降低背电极电阻的同时，降低成本；其中的金属阻挡层能够防止导电层与光反射层之间的扩散，防止光反射层反射效果降低。在一些实施方式中，复合金属层还可以包括设置在导电层上的保护层，保护层可以包括铬、钼或其合金。该保护层能够很好的防止导电层被氧化，同时能够提到焊接性能。在一些实施方式中，缓冲层可以为氧化锌，光反射层可以为银，导电层可以为铝或铜。采用氧化锌作为缓冲层，氧化锌功函数低，约为4.3eV，更容易从钙钛矿/硅叠层太阳能电池的负极收集电子；采用银作为光反射层，可以更好地反射透过电池的红外光，并再次进入叠层电池被太阳能电池吸收，增加太阳光利用率，提高太阳能电池的电流；采用铝或铜作为导电层，有效提高导电效果的同时降低成本。在一些实施方式中，缓冲层的整个膜层或部分膜层可以掺杂有硼或铝。通过掺杂硼或铝，能进一步提高缓冲层的导电性能和填充因子。在一些实施方式中，复合背电极可以包括氧化锌/银/铬/铝层、氧化锌/银/镍铬合金/铝层、氧化锌/银/钼/铝层、氧化锌/银/铬/铜层、氧化锌/银/镍铬合金/铜层、氧化锌/银/钼/铜层、氧化锌/银/镍铬合金/铝/铬层、氧化锌/银/钼/铝/铬层、氧化锌/银/镍铬合金/铝/钼层、氧化锌/银/钼/铝/钼层、氧化锌/银/镍铬合金/铜/铬层或氧化锌/银/钼/铜/铬层。其中，例如“氧化锌/银/镍铬合金/铝/铬层”表示氧化锌层、银层、镍铬合金层、铝层与铬层依次层叠形成的复合背电极。其他表述含义相似。在一些实施方式中，阻挡层为合金层时的厚度可以为10纳米-100纳米，例如可以为30纳米、50纳米、80纳米，阻挡层为金属层时的厚度可以为20纳米-200纳米，例如可以为50纳米、100纳米、150纳米；导电层的厚度可以为50纳米-1000纳米，例如可以为100纳米、200纳米、300纳米、400纳米、500纳米、600纳米、700纳米、800纳米、900纳米。阻挡层厚度太薄达不到阻挡的效果，厚度太厚则原材料成本高。导电层厚度太薄电阻大，厚度太厚则成本增加。在一些实施方式中，保护层厚度可以为10纳米-50纳米，例如可以为20纳米、30纳米、40纳米。保护层厚度太薄起不到保护的效果，厚度太厚则成本过高。本申请还提供了一种制备上述复合背电极的方法。该方法包括，采用相同的沉积方法制备复合背电极中的复合金属层的各层。由于复合金属层中的阻挡层采用金属或合金材料，能够与复合金属层中的其他层采用相同的制备工艺，使用相同的制造设备，简化工艺，降低成本，并且还可以有效减少导电层的氧化。在一些实施方式中，沉积方法可以为磁控溅射或真空蒸镀。在一些实施方式中，磁控溅射的溅射压力可以为2Pa-30Pa，溅射功率可以为1瓦/cm2-10瓦/cm2，衬底温度可以为10℃-260℃。进一步地，磁控溅射的溅射压力可以为5Pa、10Pa、15Pa、20Pa、25Pa，溅射气体可以为氩气，磁控溅射电源可以为直流电源，溅射功率可以为3瓦/cm2、5瓦/cm2、8瓦/cm2。其中，“衬底”包括前序步骤已经形成的各层。本申请还提供了一种钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池。该钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池包括上述的复合背电极，或包括通过上述的方法制备得到的复合背电极。在一些实施方式中，钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池可以包括依次层叠的正极栅线、透明导电层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、复合层、硅异质结发电本体以及所述复合背电极。在一些实施方式中，硅异质结发电本体包括依次层叠的n型掺杂层、本征层、晶体硅层、本征层以及p型掺杂层。在一些实施方式中，本征层可以为本征非晶硅层；N型掺杂层可以为n型非晶硅层，p型掺杂层可以为p型非晶硅层，晶体硅层的第一面的本征层上的掺杂层可以为n型非晶硅层，晶体硅层的第二面的本征层上的掺杂层为p型非晶硅层，或者，晶体硅层的第一面的本征层上的掺杂层可以为p型非晶硅层，晶体硅层的第二面的本征层上的掺杂层为n型非晶硅层。与现有技术相比，本申请具有的有益效果在于：(1)通过复合金属层中的金属/合金阻挡层与导电层、与任选的保护层协同作用，防止导电层与光反射层之间的扩散的同时，防止了光反射性能的降低，尤其是采用金属或合金作为阻挡层材料，效果尤为显著，大大降低了背电极的电阻，节约了成本；(2)通过复核背电极中缓冲层、光反射层和复合金属层的协同作用，进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合背电极，所述复合背电极包括缓冲层，设置在所述缓冲层上的光反射层，以及设置在所述光反射层上的复合金属层；/n所述复合金属层包括设置在所述光反射层上的阻挡层，以及设置在所述阻挡层上的导电层，所述阻挡层包括铬、镍、钼或其合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合背电极，所述复合背电极包括缓冲层，设置在所述缓冲层上的光反射层，以及设置在所述光反射层上的复合金属层；
所述复合金属层包括设置在所述光反射层上的阻挡层，以及设置在所述阻挡层上的导电层，所述阻挡层包括铬、镍、钼或其合金。


2.根据权利要求1所述的复合背电极，其中，所述复合金属层还包括设置在所述导电层上的保护层，所述保护层包括铬、钼或其合金。


3.根据权利要求1或2所述的复合背电极，其中，所述缓冲层为氧化锌，所述光反射层为银，所述导电层为铝或铜。


4.根据权利要求3所述的复合背电极，其中，所述缓冲层的整个膜层或部分膜层掺杂有硼或铝。


5.根据权利要求1所述的复合背电极，其中，所述复合背电极包括氧化锌/银/铬/铝层、氧化锌/银/镍铬合金/铝层、氧化锌/银/钼/铝层、氧化锌/银/铬/铜层、氧化锌/银/镍铬合金/铜层、氧化锌/银/钼/铜层、氧化锌/银/镍铬合金/铝/铬层、氧化锌/银/钼/铝/铬层、氧化锌/银/镍铬合金/铝/钼层、氧化锌/银/钼/铝/钼层、氧化锌/银/镍铬合金/铜/铬层或氧化锌/银/钼/铜/铬层。


6.根据权利要求1或5所述的复合背电极，其中，所述阻挡层为合金层时的厚度为10纳米-100纳米，所述阻挡层为金属层时的厚度为20纳米-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨少飞，唐泽国，
申请(专利权)人：君泰创新北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11