一种基于背接触的叠层电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于背接触的叠层电池及其制备方法，涉及太阳能电池生产技术领域。将MWT、钙钛矿和HJT电池技术结合，包括叠置的HJT底电池和钙钛矿顶电池；HJT底电池自上而下依次包括N+型掺杂的非晶硅层、第一本征非晶硅钝化层、N型单晶硅衬底、第二本征非晶硅钝化层、P型掺杂非晶硅层、背面TCO层以及背面栅线电极；钙钛矿顶电池自上而下依次包括正面栅线电极以及正面TCO层、顶电极缓冲层、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层。本发明专利技术将MWT、钙钛矿和HJT电池技术结合，充分发挥钙钛矿HJT叠层电池能将吸收光谱拓展得更宽的优势，从而打破单结电池的效率限制。破单结电池的效率限制。破单结电池的效率限制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于背接触的叠层电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池生产
，尤其涉及一种MWT型钙钛矿异质结叠层电池的结构设计与制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿型太阳能电池是一种利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。从吸收原理上来说，由于钙钛矿材料的带隙比硅材料的高，且高度可调，能更有效地利用高能量的紫外和蓝绿可见光，而硅太阳电池可以有效地利用钙钛矿材料无法吸收的红外光。因此，如果能够通过叠层方式组合这些高效的单电池，可以突破传统硅光伏电池的理论效率极限，将进一步提升硅光伏电池的效率。
[0003]MWT（Metal Wrap Through，金属穿孔卷绕）电池具有背接触结构，由于正面没有主栅，可有效降低遮光面积，同时大幅降低银浆耗量。且相较于其他背接触结构如IBC，工艺简单成本低，具有较好的性价比。
[0004]HIT（Heterojunction with Intrinsic Thinfilm）电池，又称HJT电池，具有高转换效率、低温度系数、低衰减、弱光性好等优点，但目前低温银浆耗量及其单价较高，占据BOM成本最高比例，性价比相对较差。
[0005]因此，如何将MWT和钙钛矿HJT叠层电池技术相结合，从而既能够同时发挥MWT结构以及钙钛矿HJT叠层电池的优势，以提升叠层电池效率，又能够发挥MWT结构正面低银耗量的特点来降低叠层电池的制造成本，即成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对以上问题，提出了一种将MWT、钙钛矿和HJT电池技术结合，充分发挥钙钛矿HJT叠层电池能将吸收光谱拓展得更宽的优势，从而打破单结电池的效率限制的基于背接触的叠层电池及其制备方法。
[0007]本专利技术的技术方案为：所述叠层电池依次包括叠置的HJT底电池和钙钛矿顶电池；所述HJT底电池自上而下依次包括N+型掺杂非晶硅层8、第一本征非晶硅钝化层9、N型单晶硅衬底10、第二本征非晶硅钝化层11、P型掺杂非晶硅层12、背面TCO层13以及背面栅线电极14；所述钙钛矿顶电池自上而下依次包括正面栅线电极1以及正面TCO层2、顶电极缓冲层3、电子传输层4、钙钛矿吸光层5、空穴传输层6、隧穿层7；所述钙钛矿顶电池通过隧穿层7与HJT底电池连接。
[0008]所述隧穿层7为透明导电膜、微晶
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非晶薄膜或由SnO2材料制成。
[0009]所述叠层电池中还开设有依次贯穿钙钛矿顶电池、隧穿层以及HJT底电池的贯穿孔，所述贯穿孔中设有孔内电极16，并且贯穿孔的内壁与孔内电极16之间设有孔内绝缘胶15。
[0010]按以下步骤进行制备：
S01、硅片清洗抛光：对N型单晶硅基底进行制绒和清洗，去除硅基底表面的机械损伤层和污染物，形成金字塔绒面；S02、双面沉积本征非晶硅层；S03、正面进行N+型掺杂非晶硅层8的沉积；S04、背面进行P型掺杂非晶硅层12的沉积；S05、在镀有P型掺杂非晶硅层12所在表面进行背面TCO层13的沉积；S06、在镀有N+型掺杂非晶硅层8所在表面制备隧穿层7；S07、在隧穿层7上制备空穴传输层6；S08、在空穴传输层6上制备钙钛矿吸光层5；S09、在钙钛矿吸光层5上制备电子传输层4；S10、在电子传输层4上制备顶电极缓冲层3；S11、在顶电极缓冲层3上制备正面TCO层2，得到叠层半成品电池；S12、对所得叠层半成品电池进行激光打孔；S13、孔内绝缘处理：通过印刷绝缘胶，将孔内壁及开孔外沿涂上绝缘胶；S14、丝网印刷堵孔浆料：将堵孔浆料从背面印刷入内壁固化有绝缘胶的孔中；S15、在背面TCO层13上制备背面栅线电极14；S16、在正面TCO层2上制备正面栅线电极1；完毕。
[0011]步骤S06中制备的隧穿层为透明导电膜ITO。
[0012]步骤S06中制备的隧穿层是用微晶
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非晶薄膜反向重掺所做的隧穿结层。
[0013]步骤S06中制备的隧穿层由SnO2材料制成。
[0014]本专利技术在叠层电池上进行打孔，正面栅线电极通过孔内电极绕穿到叠层电池的背面与背面原来的栅线电极构成背接触结构，将钙钛矿HJT叠层电池的制备与MWT背接触相结合，开创了一条MWT钙钛矿HJT叠层电池产品新的工艺路线，与钙钛矿HJT叠层电池产品相比，本专利技术提出的MWT钙钛矿HJT叠层电池产品结构以及工艺制备方法，具备如下有益效果：一、使钙钛矿HJT叠层电池的正面拥有更多受光面积，进一步提高效率，降低度电成本；二、MWT和钙钛矿HJT叠层电池具有结构性优势，可适配100微米厚度硅片，进一步降低成本；三、与传统钙钛矿HJT叠层电池相比，大幅降低了制备正面栅线电极时的低温银浆用量，而且这种背接触结构在组件封装时能将焊带式连接改进为导电芯板平面连接，简化焊接工艺的同时也提高了封装良率；四、有了孔内绝缘胶的保护，可以有效防止孔内电极造成漏电和寄生并阻的形成。
[0015]本专利技术将MWT、钙钛矿和HJT电池技术结合，充分发挥钙钛矿HJT叠层电池能将吸收光谱拓展得更宽的优势，从而打破单结电池的效率限制。但同时不可避免的，正面由于存在金属主栅线，将会对入射光产生一定遮挡，产生功率损失。而MWT技术的引入能够将正面的金属主栅线省去，提高叠层电池正面的受光面积。另一方面，钙钛矿HJT叠层电池所需低温银浆量较大且其单价较高，是BOM成本中最高的，是产业化道路上需要解决的问题之一。MWT技术引入后，能够大幅度降低正面银浆耗量，利于产业化。
附图说明
[0016]图1是叠层电池的结构示意图，图2是叠层电池制备流程图；图中1是正面栅线电极，2是正面TCO层，3是顶电极缓冲层，4是电子传输层，5是钙钛矿吸光层，6是空穴传输层，7是隧穿层，8是N+型掺杂非晶硅层，9是第一本征非晶硅钝化层，10是N型单晶硅衬底，11是第二本征非晶硅钝化层，12是P型掺杂非晶硅层，13是背面TCO层，14是背面栅线电极，15是孔内绝缘胶，16是孔内电极。
具体实施方式
[0017]为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
[0018]本专利技术如图1
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2所示，所述叠层电池依次包括叠置的HJT底电池和钙钛矿顶电池；所述HJT底电池自上而下依次包括N+型掺杂非晶硅层n+
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Si(a)、第一本征非晶硅钝化层i
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Si(a)、N型单晶硅衬底n
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Si(c)、第二本征非晶硅钝化层i
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Si(a)、P型掺杂非晶硅层p
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Si(a)、背面TCO层、背面栅线电极；所述钙钛矿顶电池自上而下依次包括正面栅线电极、正面TCO层、顶电极缓冲层、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、隧穿层；所述钙钛矿顶电池通过隧穿层与HJT底电池连接。
[0019]由于传统的钙钛矿HJT叠层电池正负电极分别设置在叠层电池的正反两面，无法形成背接触结构，且制备正面栅线电极时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于背接触的叠层电池，其特征在于，所述叠层电池依次包括叠置的HJT底电池和钙钛矿顶电池；所述HJT底电池自上而下依次包括N+型掺杂非晶硅层（8）、第一本征非晶硅钝化层（9）、N型单晶硅衬底（10）、第二本征非晶硅钝化层（11）、P型掺杂非晶硅层（12）、背面TCO层（13）以及背面栅线电极（14）；所述钙钛矿顶电池自上而下依次包括正面栅线电极（1）以及正面TCO层（2）、顶电极缓冲层（3）、电子传输层（4）、钙钛矿吸光层（5）、空穴传输层（6）、隧穿层（7）；所述钙钛矿顶电池通过隧穿层（7）与HJT底电池连接；所述叠层电池还开设有依次贯穿钙钛矿顶电池、隧穿层（7）以及HJT底电池的贯穿孔，所述贯穿孔中设有孔内电极（16），并且贯穿孔的内壁与孔内电极（16）之间设有孔内绝缘胶（15）。2.根据权利要求1所述的一种基于背接触的叠层电池，其特征在于，所述隧穿层（7）为透明导电膜、微晶
‑
非晶薄膜或由SnO2材料制成。3.一种权利要求1所述的基于背接触的叠层电池的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行制备：S01、硅片清洗抛光：对N型单晶硅基底进行制绒和清洗，去除硅基底表面的机械损伤层和污染物，形成金字塔绒面；S02、双面沉积本征非晶硅层；S03、正面进行N+型掺杂非晶硅层（8）的沉积；S04、背面进行P型掺杂非晶硅层（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，王伟，吴仕梁，张凤鸣，
申请(专利权)人：南京日托光伏新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：