叠层太阳电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种叠层太阳电池，所述叠层太阳电池包括隧穿层、设置于所述隧穿层上表面的钙钛矿电池和设置于所述隧穿层下表面的晶硅电池，所述钙钛矿电池上设有透光孔，所述透光孔为超快激光法加工制备的盲孔，所述透光孔沿所述钙钛矿电池厚度方向由所述钙钛矿电池的上表面延伸至所述钙钛矿电池的空穴传输层。本实用新型专利技术实施例的叠层太阳电池，采用超快激光法在钙钛矿电池上开设透光孔，实现了全光谱的透过，从而补偿底电池的电流来保证顶电池和底电池的电流匹配。电池和底电池的电流匹配。电池和底电池的电流匹配。

Laminated solar cell

【技术实现步骤摘要】
叠层太阳电池


[0001]本技术涉及太阳电池
，尤其涉及一种叠层太阳电池。

技术介绍

[0002]叠层电池包括顶电池和底电池，叠层电池中的输出电流会被顶电池和底电池中电流值更低的电池所限制，顶电池和底电池的电流不匹配，导致叠层电池的光电转换效率低，此外，针对较为常见的钙钛矿/晶硅两端叠层电池，晶硅异质结电池的禁带宽度为1.12eV，因此顶部钙钛矿电池最佳带隙为1.6
‑
1.8eV之间。为增加钙钛矿电池带隙通常方法是增大钙钛矿材料中Br/I的比例，此时宽带隙钙钛矿存在载流子扩散长度短和光诱导相分离的问题，这导致光电质量差和相对于其理论极限的开路电压严重不足。

技术实现思路

[0003]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本技术的实施例提出一种叠层太阳电池，所述叠层太阳电池的顶电池和底电池的电流匹配，具有更高的转换效率和更好的稳定性。
[0005]本技术实施例的叠层太阳电池包括隧穿层、设置于所述隧穿层上表面的钙钛矿电池和设置于所述隧穿层下表面的晶硅电池，所述钙钛矿电池上设有透光孔，所述透光孔为超快激光法加工制备的盲孔，所述透光孔沿所述钙钛矿电池厚度方向由所述钙钛矿电池的上表面延伸至所述钙钛矿电池的空穴传输层。
[0006]本技术实施例的叠层太阳电池，采用超快激光法在钙钛矿电池上开设透光孔，实现了全光谱的透过，从而补偿底电池的电流来保证顶电池和底电池的电流匹配，避免宽带隙钙钛矿相分离，叠层太阳电池获得了更高的短路电流，更高的转换效率和更好的稳定性。
[0007]在一些实施例中，所述透光孔为多个，多个所述透光孔在所述钙钛矿电池的上表面上均匀分布。
[0008]在一些实施例中，所述透光孔的面积与所述晶硅电池的上表面面积之比小于等于0.5。
[0009]在一些实施例中，所述钙钛矿电池为窄带隙钙钛矿电池，所述钙钛矿电池的带隙为1.3～1.8eV。
[0010]在一些实施例中，所述透光孔的面积与所述钙钛矿电池的带隙成反比。
[0011]在一些实施例中，所述超快激光法采用飞秒激光加工，所述飞秒激光的脉冲能量密度为1～3J/cm2，扫描速度为100～500mm/s。
[0012]在一些实施例中，所述空穴传输层的材料为NiO
X
或者NiO
X
和其他空穴材料的组合，所述其他空穴材料为PTAA、P3HT、Poly
‑
TPD、Spiro
‑
TTB和F4
‑
TCNQ中的至少一种。
[0013]在一些实施例中，所述NiOx的厚度为20nm～50nm。
[0014]在一些实施例中，所述钙钛矿电池和所述晶硅电池均为pin型电池结构。
[0015]在一些实施例中，所述晶硅电池为双面抛光、单面制绒或者双面制绒的硅太阳电池。
附图说明
[0016]图1是本技术实施例的叠层太阳电池的示意图。
[0017]附图标记：
[0018]钙钛矿电池1，第一金属电极11，第一ITO层12，阻挡层13，电子传输层14，第一钝化层15，钙钛矿吸光层16，空穴传输层17，NiO
X
171，隧穿层2，晶硅电池3，N型层31，第二钝化层32，N型单晶硅33，第三钝化层34，P型层35，第二ITO层36，第二金属电极37，透光孔4。
具体实施方式
[0019]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0020]下面结合附图描述技术实施例的叠层太阳电池。
[0021]如图1所示，本技术实施例的叠层太阳电池包括隧穿层2、设置于隧穿层2上表面的钙钛矿电池1和设置于隧穿层2下表面的晶硅电池3，其中钙钛矿电池1和隧穿层2组成叠层电池的顶电池，晶硅电池3和隧穿层2组成叠层电池的底电池。
[0022]具体地，钙钛矿电池1沿的上表面设有透光孔4，且透光孔4沿钙钛矿电池1厚度方向(图1中箭头所示的上下方向)由钙钛矿电池1的上表面延伸至钙钛矿电池1的空穴传输层17，透光孔4为超快激光法加工制备的盲孔。
[0023]超快激光法加工制备的钙钛矿太阳能电池是通过超快激光物理去除的工艺实现的。超快激光可以将钙钛矿太阳能电池中一部分活性区域去除干净，而剩下的活性区域彼此相连，形成网络结构，这种结构在保证整体钙钛矿太阳能电池活性，还能保证去除的一部分实现全光谱透过，同时可以精准控制开孔面积和形状，精准调控电流匹配。
[0024]本技术实施例的叠层太阳电池，采用超快激光法在钙钛矿电池1上开设透光孔4，实现了全光谱的透过，从而补偿底电池的电流来保证顶电池和底电池的电流匹配，避免宽带隙钙钛矿相分离，叠层太阳电池获得了更高的短路电流，更高的转换效率和更好的稳定性。
[0025]需要说明的是，除了超快激光法之外，还可以采用化学法制备具有透光孔4的钙钛矿太阳电池，化学法是调控溶液浓度，可以使结晶时不连续，形成岛状结构。但是，化学合成法制备半透明钙钛矿太阳能电池岛状结构需要精密控制前驱体中钙钛矿的质量分数，再辅助制备工艺的优化，可以形成多孔钙钛矿太阳能电池，但是难以控制孔径大小，不利于实现电流的精准调控，而采用超快激光法加工的透光孔4的形状和面积都可以精准控制，提高了本技术实施例的可实施性。
[0026]优选地，钙钛矿电池1和晶硅电池3均为pin型电池结构，此外钙钛矿电池1和晶硅电池3还可以均为nip型电池结构，钙钛矿电池1的结构根据本技术实施例的晶硅电池3的结构确定，以下，结合图1针对叠层电池的结构进行描述。
[0027]如图1所示，在叠层太阳电池的厚度方向上从上向下，钙钛矿电池1包括依次叠置
的第一金属电极11、第一ITO层12、阻挡层13、电子传输层14、第一钝化层15、钙钛矿吸光层16和空穴传输层17，所述钙钛矿电池1采用刮涂法、一步旋涂法、蒸镀法、喷涂法和两步顺序沉积法中的任意一种方法制备。
[0028]晶硅电池3包括依次叠置的N型层31、第二钝化层32、N型单晶硅33、第三钝化层34、P型层35、第二ITO层36和第二金属电极37。所述晶硅电池3为双面抛光、单面制绒或者双面制绒的硅太阳电池。
[0029]在一些实施例中，透光孔4为多个，多个透光孔4在钙钛矿电池1的上表面上均匀分布，由此，可以保证晶硅电池3各个位置产生的电流更加稳定，提高了叠层太阳电池的转换效率和稳定性。
[0030]在一些实施例中，本技术实施例中的钙钛矿电池1为窄带隙钙钛矿电池1，钙钛矿电池1的带隙为1.3～1.8eV。
[0031]需要说明的是，相关技术中，常见的钙钛矿/晶硅两端叠层电池，晶硅异质结电池的禁带宽度为1.12eV，因此顶部钙钛矿电池1最佳带隙为1.6
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠层太阳电池，其特征在于，包括隧穿层、设置于所述隧穿层上表面的钙钛矿电池和设置于所述隧穿层下表面的晶硅电池，所述钙钛矿电池上设有透光孔，所述透光孔为超快激光法加工制备的盲孔，所述透光孔沿所述钙钛矿电池厚度方向由所述钙钛矿电池的上表面延伸至所述钙钛矿电池的空穴传输层。2.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述透光孔为多个，多个所述透光孔在所述钙钛矿电池的上表面上均匀分布。3.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述透光孔的面积与所述晶硅电池的上表面面积之比小于等于0.5。4.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述钙钛矿电池为窄带隙钙钛矿电池，所述钙钛矿电池的带隙为1.3～1.8eV。5.根据权利要求3所述的叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，王彩霞，墙子跃，吴瑶，赵晓霞，宫元波，刘雨奇，田宏波，王伟，宗军，范霁红，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：