叠层太阳能电池制造技术

本申请公开了一种叠层太阳能电池，包括：依次层叠设置的上层电池、下层电池；所述上层电池包括第二载流子传输层；所述下层电池包括第二载流子传输层；所述上层电池的第二载流子传输层和所述下层电池的第二载流子传输层构成串联隧道结。该隧道结结构的设计原则是结合上层电池和下层电池载流子传输层的材料选择，在满足能级匹配的要求的基础上，利用上层电池的传输层和下层电池的(非硅基)传输层构建隧道结，从而解决硅基隧道结的上述较强复合效应的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
叠层太阳能电池


[0001]本申请涉及太阳能电池
，具体涉及一种叠层太阳能电池。

技术介绍

[0002]具有单一吸收层的单结太阳能电池，其能量转换效率的理论上限受到Shockley
‑
Queisser理论极限的限制，无论什么样的吸收层材料，作为单结结构的太阳能电池，其效率无法超过33.7％。因此，根据吸收窗口的不同，分别采用不同的吸收层材料进行叠加，制备多结吸收层结构的叠层太阳能电池，其效率可以突破上述上限。据理论研究，两结叠层电池的效率可达到44
‑
46％，三结叠层的效率可超过50％。
[0003]在现有的叠层电池的技术路线当中，以“钙钛矿电池”为上层电池，“晶硅电池”为下层电池构建的钙钛矿
‑
晶硅叠层电池，兼具成本和效率优势，被认为是最具大规模应用前景的叠层电池。经过不到10年的发展，目前钙钛矿
‑
晶硅叠层电池的转换效率已经达到了31.3％，且仍有极大的提升空间。
[0004]但目前的钙钛矿
‑
晶硅叠层电池中的串联结构要么使用复合层，要么使用隧道结串联结构，其中隧道结串联结构由重掺杂的n型硅和重掺杂的p型硅接触组成一个硅基隧道结，重掺n
‑
Si导带电子基于量子隧穿效应隧穿至重掺p
‑
Si的价带，实现导电串联。然后，重掺硅中具有大量的自由载流子和晶硅缺陷，电子传输过程中会有较强的俄歇复合和缺陷复合效应，导致较大的效率损失，影响电池效率。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本申请提出了一种叠层太阳能电池。
[0006]本申请提供一种叠层太阳能电池，具体方案如下：
[0007]一种叠层太阳能电池，包括：依次层叠设置的上层电池、下层电池；
[0008]所述上层电池包括第二载流子传输层；
[0009]所述下层电池包括第二载流子传输层；
[0010]所述上层电池的第二载流子传输层和所述下层电池的第二载流子传输层构成串联隧道结。
[0011]进一步，所述上层电池的第二载流子传输层和所述下层电池的第二载流子传输层的导电类型相反。
[0012]进一步，所述上层电池的第二载流子传输层和所述下层电池的第二载流子传输层分别为P型导电层或N型导电层，
[0013]其中，在所述P型导电层的导带底、价带顶和费米能级的位置分别用E
c
‑
p
、E
v
‑
p
、E
f
‑
p
来表示，所述N型导电层的导带底、价带顶和费米能级的位置分别用E
c
‑
n
、E
v
‑
n
、E
f
‑
n
来表示的情况下，需要满足如下公式(1)～(3)：
[0014]E
v
‑
p
≥E
c
‑
n (公式1)
[0015]E
f
‑
p
≤E
v
‑
p (公式2)；且
[0016]E
f
‑
n
≥E
c
‑
n (公式3)。
[0017]进一步，所述隧道结中上层电池的第二载流子传输层和所述下层电池的第二载流子传输层界面处的空间电荷区域的宽度大于0且小于等于10nm。
[0018]进一步，所述上层电池还包括第一载流子传输层和吸收层；
[0019]所述下层电池还包括第一载流子传输层和吸收层。
[0020]进一步，所述上层电池为宽带隙太阳能电池。
[0021]进一步，所述上层电池选自钙钛矿太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池、碲化镉太阳能电池或III
‑
V族化合物太阳能电池。
[0022]进一步，所述上层电池的第一载流子传输层为电子传输层且所述上层电池的第二载流子传输层为空穴传输层；或者，
[0023]所述上层电池的第一载流子传输层为空穴传输层且所述上层电池的第二载流子传输层为电子传输层。
[0024]进一步，所述上层电池的电子传输层的材料为C60、PC61BM、PC71BM、ICBA、氧化锡、氧化锌、氧化钛、CdS、CdSe、WO3、ZnSnO4、SrTiO3、Ga2O3、In2O3、Ta2O5、MoS2、Nb2O5或功函数大于0且小于等于5.0eV的N型半导体材料中的一种或两种以上。
[0025]进一步，所述上层电池的空穴传输层的材料为氧化镍、CuSCN、碘化亚铜、氧化亚铜、氧化铜、铬酸亚铜、Spiro
‑
OMeTAD、PTAA、PEDOT
‑
PSS、PEDOT、P3HT、TFB(聚[(9,9
‑
二辛基芴
‑
2,7
‑
二基)
‑
共
‑
(4,4
’‑
(N
‑
(4
‑
仲丁基苯基)二苯胺)])、F8、功函数大于等于5.0eV的P型半导体材料和功函数大于等于6eV的N型半导体材料中的一种或两种以上。
[0026]进一步，所述下层电池为窄带隙太阳能电池。
[0027]进一步，所述下层电池为薄膜电池或单晶硅电池。
[0028]进一步，所述下层电池的第一载流子传输层为电子传输层且所述下层电池的第二载流子传输层为空穴传输层；或者，
[0029]所述下层电池的第一载流子传输层为空穴传输层且所述下层电池的第二载流子传输层为电子传输层。
[0030]进一步，所述下层电池的电子传输层的材料为C60、PC61BM、PC71BM、ICBA、氧化锡、氧化锌、氧化钛、CdS、CdSe、WO3、ZnSnO4、SrTiO3、Ga2O3、In2O3、Ta2O5、MoS2、Nb2O5、功函数大于0且小于等于4.4eV的N型半导体材料中的一种或两种以上。
[0031]进一步，所述下层电池的空穴传输层的材料为氧化镍、CuSCN、碘化亚铜、氧化亚铜、氧化铜、铬酸亚铜、Spiro
‑
OMeTAD、PTAA、PEDOT
‑
PSS、PEDOT、P3HT、TFB(聚[(9,9
‑
二辛基芴
‑
2,7
‑
二基)
‑
共
‑
(4,4
’‑
(N
‑
(4
‑
仲丁基苯基)二苯胺)])、F8、功函数大于等于5.2eV的P型半导体材料和功函数大于等于6eV的N型半导体材料中的一种或两种以上。
[0032]本申请技术效果如下：
[0033]上层电池第二载流子传输层和23下层电池第二载流子传输层导电类型相反。两个导电类型相反的半导体接触后，当它们满足一定能带、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠层太阳能电池，其特征在于，包括：依次层叠设置的上层电池、下层电池；所述上层电池包括第二载流子传输层；所述下层电池包括第二载流子传输层；所述上层电池的第二载流子传输层和所述下层电池的第二载流子传输层构成串联隧道结。2.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述上层电池的第二载流子传输层和所述下层电池的第二载流子传输层的导电类型相反。3.根据权利要求2所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述上层电池的第二载流子传输层和所述下层电池的第二载流子传输层分别为P型导电层或N型导电层，其中，在所述P型导电层的导带底、价带顶和费米能级的位置分别用E
c
‑
p
、E
v
‑
p
、E
f
‑
p
来表示，所述N型导电层的导带底、价带顶和费米能级的位置分别用E
c
‑
n
、E
v
‑
n
、E
f
‑
n
来表示的情况下，需要满足如下公式(1)～(3)：E
v
‑
p
≥E
c
‑
n (公式1)E
f
‑
p
≤E
v
‑
p
(公式2)；且E
f
‑
n
≥E
c
‑
n
(公式3)。4.根据权利要求1～3中任一项所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述隧道结中上层电池的第二载流子传输层和所述下层电池的第二载流子传输层界面处的空间电荷区域的宽度大于0且小于等于10nm。5.根据权利要求1～4中任一项所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述上层电池还包括第一载流子传输层和吸收层；所述下层电池还包括第一载流子传输层和吸收层。6.根据权利要求5所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述上层电池为宽带隙太阳能电池。7.根据权利要求6所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述上层电池选自钙钛矿太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池、碲化镉太阳能电池或III
‑
V族化合物太阳能电池。8.根据权利要求5所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述上层电池的第一载流子传输层为电子传输层且所述上层电池的第二载流子传输层为空穴传输层；或者，所述上层电池的第一载流子传输层为空穴传输层且所述上层电池的第二载流子传输层为电子传输层。9.根据权利要求8所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述上层电池的电子传输层的材料为C60、PC61BM、PC7...

【专利技术属性】
技术研发人员：解俊杰，吴兆，刁一凡，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：