钝化叠层电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池技术领域，提出了钝化叠层电池及其制备方法，钝化叠层电池，包括叠层设置及串联或并联的第一电池组和第二电池组，第一电池组的侧面与第二电池组的侧面均设置有第一钝化层；第一电池组的上表面和第二电池组的下表面均设置有第二钝化层；当二者串联时，第二电池组与第一电池组叠层接触时的露出面上设置有第一钝化层；当二者并联时，第二电池组与第一电池组叠层接触时的露出面上设置有第二钝化层；第一钝化层的材料包括有机钝化材料；第二钝化层的材料包括有机钝化材料和低维导电材料。通过上述技术方案，解决了相关技术中叠层电池钝化工艺繁琐、成本较高及高温钝化破坏电池结构降低电池效率的技术问题。钝化破坏电池结构降低电池效率的技术问题。钝化破坏电池结构降低电池效率的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
钝化叠层电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，具体的，涉及钝化叠层电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]叠层太阳能电池是指使用不同带隙的太阳能电池串联而成，结构相对简单，可以提高太阳能电池的光电转换效率。两端叠层电池与目前产业化电池结构一致，与四端叠层电池结构对比，制备成电站等走向产业化应用时无需额外增加逆变器等设备，可以与产业化工艺兼容，因此成为主要研究对象。两端叠层电池中，钙钛矿/晶硅两端叠层电池是在硅电池上直接生长钙钛矿电池，中间通过复合层连接两个子电池，实现串联结构，钙钛矿/晶硅两端叠层电池已实现32.5％的认证效率，进一步证明了这种结构电池的巨大潜力。
[0003]然而由两种不同半导体材料制成的叠层电池的侧边缺陷严重影响了电池效率的进一步提升。现有的钝化技术如SiO2钝化、a
‑
Si:H钝化、SiNx钝化或Al2O3钝化，均与目前钙钛矿/晶体硅叠层电池工艺不兼容。即对一个子电池进行钝化时，可能需要对另一个子电池进行掩膜保护以避免电池被钝化材料污染，并且在对晶硅电池进行钝化时需要的高温工艺会破坏钙钛矿电池结构，因此现有技术对叠层电池的钝化较为困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出钝化叠层电池及其制备方法，解决了相关技术中的叠层电池钝化工艺繁琐、成本较高及高温钝化破坏电池结构降低电池效率的技术问题。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术提出了一种钝化叠层电池，包括叠层设置的第一电池组和第二电池组，
[0007]所述第一电池组与所述第二电池组串联或并联；
[0008]所述第一电池组的侧面与所述第二电池组的侧面均设置有第一钝化层；
[0009]所述第一电池组的上表面和所述第二电池组的下表面均设置有第二钝化层；
[0010]当所述第一电池组与所述第二电池组串联时，所述第二电池组与所述第一电池组叠层接触时的露出面上设置有所述第一钝化层；
[0011]当所述第一电池组与所述第二电池组并联时，所述第二电池组与所述第一电池组叠层接触时的露出面上设置有所述第二钝化层；
[0012]所述第一钝化层的材料包括有机钝化材料；
[0013]所述第二钝化层的材料包括有机钝化材料和低维导电材料。
[0014]作为进一步的技术方案，所述第一电池组和所述第二电池组各自独立地包括一个子电池或多个并联的子电池，各所述子电池的侧面均设置所述有第一钝化层。
[0015]作为进一步的技术方案，所述第一电池组和所述第二电池组各自独立地包括硅电池、钙钛矿电池、砷化镓电池、铜铟镓硒电池、染料敏化电池和有机聚合物电池。
[0016]作为进一步的技术方案，所述有机钝化材料包括含有磺酸基、磷酸基或羧酸基的有机化合物。
[0017]所述含有磺酸基的有机化合物包括Nafion、全氟磺酸、聚苯乙烯磺酸中的一种或几种；
[0018]所述含有磷酸基的有机化合物包括2PACz、MeO
‑
2PACz、磷酸二丁酯中的一种或几种；
[0019]所述含有羧酸基的有机化合物包括巯基丙酸、4
‑
吡啶羧酸、芴
‑9‑
羧酸、芴
‑1‑
羧酸中的一种或几种。
[0020]作为进一步的技术方案，所述低维导电材料包括聚
‑
3,4
‑
乙烯二氧噻吩导电聚合物纳米粒子、碳纳米管、石墨烯、MoS2、黑磷、WSe2纳米管、六方氮化硼和MXene。
[0021]作为进一步的技术方案，所述钝化叠层电池还包括与第二电池组叠层设置的第三电池组，所述第三电池组与所述第二电池组串联或并联；
[0022]所述第三电池组的侧面设置有所述第一钝化层；
[0023]当所述第三电池组与所述第二电池组串联时，所述第二电池组与所述第三电池组叠层接触时的露出面上设置有所述第一钝化层；
[0024]当所述第三电池组与所述第二电池组并联时，所述第二电池组与所述第三电池组叠层接触时的露出面上设置有所述第二钝化层；
[0025]所述第三电池组的下表面均设置有所述第二钝化层。
[0026]本专利技术还提出了所述钝化叠层电池的制备方法，包括以下步骤：
[0027]S1、在第二电池组上叠层串联或并联第一电池组，得到叠层电池；
[0028]S2、配制第一钝化层的材料溶液和第二钝化层的材料溶液；
[0029]S3、当第二电池组与第一电池组串联时，在常温常压条件下，采用涂覆工艺将一钝化层的材料溶液涂覆在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面、第二电池组和第一电池组的叠层接触时的露出面上，制备第一钝化层；在常温常压下，采用涂覆工艺将第二钝化层的材料溶液涂覆在第一电池组的上表面和第二电池组的下表面上，制备第二钝化层，得到钝化叠层电池；
[0030]或，当第二电池组与第一电池组并联时，在常温常压条件下，采用涂覆工艺将一钝化层的材料溶液涂覆在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面上，制备第一钝化层；在常温常压下，采用涂覆工艺将第二钝化层的材料溶液涂覆在第一电池组的上表面、第二电池组的下表面、第二电池组和第一电池组的叠层接触时的露出面上，制备第二钝化层，得到钝化叠层电池。
[0031]作为进一步的技术方案，所述涂覆工艺包括喷涂、旋涂、刮涂、印刷或滴涂中的一种。
[0032]作为进一步的技术方案，所述第一钝化层的材料溶液包括有机钝化材料和溶剂，所述第一钝化层的材料溶液的质量浓度为0.3％
‑
6.0％；所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
[0033]作为进一步的技术方案，所述第二钝化层的材料溶液包括有机钝化材料、低维导电材料和溶剂，所述有机钝化材料、低维导电材料和溶剂的质量比为(50
‑
1000):(0.4
‑
1.6):(0
‑
950)，所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
[0034]本专利技术的工作原理及有益效果为：
[0035]1、本专利技术的叠层电池，在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面以及第二电池组
和第一电池组的叠层接触时的露出面上均设置有第一钝化层，在对第一电池组的侧面进行钝化时，不需要第二电池组的侧面以及露出面进行掩膜保护以避免电池被钝化材料污染，从而使得钝化工艺更加简单，成本低廉。
[0036]2、本专利技术中，在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面以及露出面上均设置有第一钝化层，在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面以及露出面上形成偶极子有序排列，取向一致，形成极化场，通过第一电池组侧面和第二电池组侧面的铁电极化场驱动少子远离第一电池组侧面、第二电池组侧面以及露出面，从而实现钝化第一电池组侧面、第二电池组侧面和露出面中悬挂键和缺陷态的目的，降低了第一电池组侧面、第二电池组侧面和露出面的载流子复合，提升了光伏叠层电池的开路电压以及填充因子，进而提高了叠层电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钝化叠层电池，其特征在于，包括叠层设置的第一电池组(1)和第二电池组(2)，所述第一电池组(1)与所述第二电池组(2)串联或并联；所述第一电池组(1)的侧面与所述第二电池组(2)的侧面均设置有第一钝化层(3)；所述第一电池组(1)的上表面和所述第二电池组(2)的下表面均设置有第二钝化层(4)；当所述第一电池组(1)与所述第二电池组(2)串联时，所述第二电池组(2)与所述第一电池组(1)叠层接触时的露出面(5)上设置有所述第一钝化层(3)；当所述第一电池组(1)与所述第二电池组(2)并联时，所述第二电池组(2)与所述第一电池组(1)叠层接触时的露出面(5)上设置有所述第二钝化层(4)；所述第一钝化层(3)的材料包括有机钝化材料；所述第二钝化层(4)的材料包括有机钝化材料和低维导电材料。2.根据权利要求1所述的钝化叠层电池，其特征在于，所述第一电池组(1)和所述第二电池组(2)各自独立地包括一个子电池或多个并联的子电池，各所述子电池的侧面均设置有所述第一钝化层(3)。3.根据权利要求1所述的钝化叠层电池，其特征在于，所述第一电池组(1)和所述第二电池组(2)各自独立地包括硅电池、钙钛矿电池、砷化镓电池、铜铟镓硒电池、染料敏化电池和有机聚合物电池。4.根据权利要求1所述的钝化叠层电池，其特征在于，所述有机钝化材料包括含有磺酸基、磷酸基或羧酸基的有机化合物；所述含有磺酸基的有机化合物包括Nafion、全氟磺酸、聚苯乙烯磺酸中的一种或几种；所述含有磷酸基的有机化合物包括2PACz、MeO
‑
2PACz、磷酸二丁酯中的一种或几种；所述含有羧酸基的有机化合物包括巯基丙酸、4
‑
吡啶羧酸、芴
‑9‑
羧酸、芴
‑1‑
羧酸中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的钝化叠层电池，其特征在于，所述低维导电材料包括聚
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3,4
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乙烯二氧噻吩导电聚合物纳米粒子、碳纳米管、石墨烯、MoS2、黑磷、WSe2纳米管、六方氮化硼和MXene。6.根据权利要求1所述的钝化叠层电池，其特征在于，所述钝化叠层电池还包括与第二电池组(2)叠层设置的第三电池组(6)，所述第三电池组(6)与所述第二电池组(2)串联或并联；所述第三电池组(6)的侧面设置有所述第一钝化层(3)；当所述第三电池组(6)与所述第二电池组(2)串联时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑辉，陈兵兵，鄢满，张旭宁，郭建新，陈静伟，闫小兵，高青，王淑芳，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：