一种太阳能叠层电池制备方法及太阳能叠层电池技术

本发明专利技术公开了一种太阳能叠层电池制备方法及太阳能叠层电池，该太阳能叠层电池制备方法包括：以具有多晶硅叠氧化硅表面结构的硅太阳能电池作为所述叠层电池的硅底电池；清洗所述硅底电池；在所述硅底电池的顶面上沉积隧穿层；在所述隧穿层顶面制作钙钛矿顶电池，所述钙钛矿顶电池包括依次沉积的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层、透明窗口层和顶电极，得到所述太阳能叠层电池。该太阳能叠层电池制备方法选取了隧穿钝化接触poly

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能叠层电池制备方法及太阳能叠层电池


[0001]本专利技术涉及新能源
，具体涉及一种太阳能叠层电池制备方法及太阳能叠层电池。

技术介绍

[0002]光伏领域的发展始终是以降低成本和提高光电转换效率为目的的，其中电池是光伏产业链中的一个重大的技术变革环节。
[0003]由于太阳光光谱的能量分布较宽，现有的任何一种半导体材料都只能吸收其中能量与其禁带宽度值适配的光子，而太阳光中能量较小的光子将透过电池被背电极金属吸收并转变成热能，太阳光中能量较大的光子将超出禁带宽度的多余能量，通过光生载流子的能量热释作用传给电池材料本身的点阵原子并使材料本身发热；因此对于单结太阳能电池，即使是晶体材料制成的，其量产转换效率的极限一般也只有25％左右。
[0004]太阳光光谱可以被分成连续的若干部分，如果用能带宽度与这些部分有最好匹配的材料做成电池，并按禁带宽度从大到小的顺序从外向里叠合起来，让波长最短的光被最外边的宽隙材料电池利用，波长较长的光能够透射进去让较窄禁带宽度材料电池利用，这就有可能最大限度地将光能变成电能，这样结构的电池就是叠层太阳能电池。在现有叠层太阳能电池中，钙钛矿晶硅太阳能电池为最具有成本的低成本高效率太阳能电池。而目前报道最多的是基于钙钛矿与异质结晶体硅的太阳能电池。异质结晶硅太阳能电池由于其开压高，能够获得较好的钙钛矿晶体硅叠层效率。然现阶段异质结晶体硅太阳能电池成本相对较高，导致其制备叠层成本较高。更进一步的在具体实施实例中，钙钛矿异质结的中间层通常需要较厚的隧穿层(约80
‑
120nm)也增加了其制备的成本以及光学损失。
[0005]具体实施中，基于制造成本考虑，选用合适的晶体硅底电池结构作为底电池，以及如何优化设置二者间的连接结构是双层叠层电池的设计难点。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提供了一种钙钛矿晶体硅太阳能叠层电池制备方法及太阳能叠层电池，其底电池采用了基于N型TOPCon结构或POLO结构的晶硅底电池，选取了隧穿钝化接触poly
‑
Si/SiOx结构作为隧穿层接触面，并且创新的采用了超薄的隧穿层应用于poly
‑
Si表面，结合基于PIN结构的钙钛矿顶电池，能够很好的实现钙钛矿顶电池与硅底电池的隧穿钝化接触，从而获得高效率的钙钛矿
‑
晶体硅叠层太阳能电池。基于N型TOPCon结构或POLO结构的晶硅底电池对比异质结太阳能电池的优势在于，具有高开路电压以及良好的热稳定性，同时兼容现有产线生产，可以从产线直接制备低成本的半成品硅太阳能底电池。超薄的隧穿层可以在保证底电池和顶电池载流子高效复合的同时减低光吸收，从而制备出高效率低成本的钙钛矿晶体硅太阳能电池。
[0007]相应的，本专利技术提供了一种太阳能叠层电池的制备方法，包括：
[0008]以具有多晶硅叠氧化硅叠层结构的硅太阳能电池作为所述叠层电池的硅底电池；
[0009]清洗所述硅底电池；
[0010]在所述硅底电池的顶面上沉积隧穿层；
[0011]在所述隧穿层顶面制作钙钛矿顶电池，所述钙钛矿顶电池包括依次沉积的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层、透明窗口层和顶电极，得到所述太阳能叠层电池。
[0012]可选的实施方式，所述太阳能叠层电池的硅底电池为TOPCon太阳能电池或POLO太阳能电池。
[0013]可选的实施方式，在所述硅底电池的顶面上沉积隧穿层包括：
[0014]通过PVD工艺或RPD工艺在所述硅底电池的顶面上沉积隧穿层；
[0015]所述隧穿层的制作材料为ITO、IZO、AZO、IWO、SnO2、ZnO、锶铟氧化物、IXO中的其中一种；或所述隧穿层的制作材料由所述ITO、IZO、AZO、IWO、SnO2、ZnO、锶铟氧化物、IXO中的两种以上的材料组成；
[0016]所述隧穿层的厚度取值范围为[1nm,30nm]。
[0017]可选的实施方式，所述钙钛矿顶电池包括依次沉积的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层、透明窗口层和顶电极包括：
[0018]通过PVD工艺、RPD工艺、热蒸发工艺、近空间升华工艺、气相传输沉积工艺、喷涂工艺中的其中一种工艺在所述隧穿层的顶面上沉积第一载流子传输层；
[0019]所述第一载流子传输层的材料为PTAA、NiO
x
、P3HT、V2O5、MoO
x
、PEDOT:PSS、WO
x
、CuSCN、Cu2O、CuI、Spiro
‑
TTB、自组装单层膜SAMs中的其中一种；
[0020]或所述第一载流子传输层的材料由PTAA、NiO
x
、P3HT、V2O5、MoO
x
、PEDOT:PSS、WO
x
、CuSCN、Cu2O、CuI、Spiro
‑
TTB、自组装单层膜SAMs中的两种以上的材料组成；
[0021]所述第一载流子传输层的厚度取值范围为[1nm,100nm]。
[0022]可选的实施方式，所述钙钛矿顶电池包括依次沉积的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层、透明窗口层和顶电极，包括：
[0023]通过涂布法或喷墨打印法在所述第一载流子传输层顶面上制备钙钛矿吸收层；
[0024]所述钙钛矿吸收层的制作材料包括一种以上的共混材料，所述共混材料的化学通式为ABX3，其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子；
[0025]所钙钛矿吸收层的厚度取值范围为[300nm,5000nm]。
[0026]可选的实施方式，所述钙钛矿顶电池包括依次沉积的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层、透明窗口层和顶电极包括：
[0027]通过PVD工艺、RPD工艺、热蒸发工艺、近空间升华工艺、气相传输沉积、化学气相沉积、原子层沉积工艺中的其中一种工艺在所述钙钛矿吸收层的顶面上制备第二载流子传输层；
[0028]所述第二载流子传输层的材料为SnO2、TiO2、ZnO、ZrO2、富勒烯、富勒烯衍生物、TiSnOx及SnZnOx中的其中一种；或所述第二载流子传输层的材料由SnO2、TiO2、ZnO、ZrO2、富勒烯、富勒烯衍生物、TiSnOx及SnZnOx中的其中两种以上的材料组成；
[0029]所述第二载流子传输层的厚度取值范围为[5nm,100nm]。
[0030]可选的实施方式，所述钙钛矿顶电池包括依次沉积的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层、透明窗口层和顶电极包括：
[0031]通过PVD工艺、RPD工艺、热蒸发工艺、近空间升华工艺、气相传输沉积工艺、化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺中的其中一种工艺在所述第二载流子传输层的顶面上制备所述缓冲层；
[0032]所述缓冲层的材料为金属氧化物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能叠层电池的制备方法，其特征在于，包括：以具有多晶硅叠氧化硅表面结构的硅太阳能电池作为所述叠层电池的硅底电池；清洗所述硅底电池；在所述硅底电池的顶面上沉积隧穿层；在所述隧穿层顶面制作钙钛矿顶电池，所述钙钛矿顶电池包括依次沉积的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层、透明窗口层和顶电极，得到所述太阳能叠层电池。2.如权利要求1所述的太阳能叠层电池制备方法，其特征在于，所述太阳能叠层电池的硅底电池为TOPCon太阳能电池或POLO太阳能电池。3.如权利要求1所述的太阳能叠层电池制备方法，其特征在于，在所述硅底电池的顶面上沉积隧穿层包括：通过PVD工艺或RPD工艺在所述硅底电池的顶面上沉积隧穿层；所述隧穿层的制作材料为ITO、IZO、AZO、IWO、SnO2、ZnO、锶铟氧化物、IXO中的其中一种；或所述隧穿层的制作材料由所述ITO、IZO、AZO、IWO、SnO2、ZnO、锶铟氧化物、IXO中的两种以上的材料组成；所述隧穿层的厚度取值范围为[1nm,30nm]。4.如权利要求1所述的太阳能叠层电池制备方法，其特征在于，所述钙钛矿顶电池包括依次沉积的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层、透明窗口层和顶电极包括：通过PVD工艺、RPD工艺、热蒸发工艺、近空间升华工艺、气相传输沉积工艺、喷涂工艺中的其中一种工艺在所述隧穿层的顶面上沉积第一载流子传输层；所述第一载流子传输层的材料为PTAA、NiO
x
、P3HT、V2O5、MoO
x
、PEDOT:PSS、WO
x
、CuSCN、Cu2O、CuI、Spiro
‑
TTB、自组装单层膜SAMs中的其中一种；或所述第一载流子传输层的材料由PTAA、NiO
x
、P3HT、V2O5、MoO
x
、PEDOT:PSS、WO
x
、CuSCN、Cu2O、CuI、Spiro
‑
TTB、自组装单层膜SAMs中的两种以上的材料组成；所述第一载流子传输层的厚度取值范围为[1nm,100nm]。5.如权利要求1所述的太阳能叠层电池制备方法，其特征在于，所述钙钛矿顶电池包括依次沉积的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层、第二载流子传输层、缓冲层、透明窗口层和顶电极，包括：通过涂布法或喷墨打印法在所述第一载流子传输层顶面上制备钙钛矿吸收层；所述钙钛矿吸收层的制作材料包括一种以上的共混材料，所述共混材料的化学通式为ABX3，其中，A为一价阳离子，B为二价...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：深圳黑晶光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：