钙钛矿-硅基叠层电池及其制备方法和钙钛矿-硅基叠层电池组件技术

本发明专利技术公开一种钙钛矿

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿
‑
硅基叠层电池及其制备方法和钙钛矿
‑
硅基叠层电池组件


[0001]本专利技术属于钙钛矿
‑
硅基叠层电池
，涉及一种钙钛矿
‑
硅基叠层电池及其制备方法和钙钛矿
‑
硅基叠层电池组件。

技术介绍

[0002]为满足日益增长的能源需求，人们对光伏电池效率提出了更高的目标，为突破传统硅基光伏电池效率的理论极限，高效叠层电池例如钙钛矿
‑
硅基叠层太阳能电池应运而生。钙钛矿
‑
硅基叠层电池利用了钙钛矿电池材料的宽带隙结构特点，将钙钛矿电池材料设置于硅基电池上方，能吸收硅基电池难以吸收的位于短波段的高能光子，从而更大限度地利用太阳入射光，进而提高光伏电池效率，且拥有更高的理论效率极限。值得注意的是，目前常规的硅基
‑
钙钛矿叠层电池结构通常为钙钛矿与硅基层间直接联通的结构，电池正负极分别位于电池两端，相当于硅基电池与钙钛矿电池串联连接。然而，当某一层电池性能明显衰减时，会导致该层与另一层电池光生电流不匹配，势必影响整个另一层电池的输出性能，大大降低叠层电池的整体效率。目前，硅基电池寿命普遍能超过20年，电池组件前两年每年总效率衰减约1～3％，随后每年约较前年约衰减0.7％，而钙钛矿电池寿命通常不超过5年，每年效率衰减超过5％～20％。受限于钙钛矿电池寿命低、效率衰减率快的缺点，传统结构的钙钛矿
‑
硅基叠层电池的寿命通常不高，同时两种电池性能衰减率的差异性会导致叠层电池效率出现更高的性能衰减速率。因此，如何有效防止钙钛矿电池层与硅基电池层之间存在的相互制约作用，对于有效解决钙钛矿
‑
硅基叠层电池寿命短、效率衰减快等问题，并有效提高电池的整体输出性能具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种寿命长、整体效率高的钙钛矿
‑
硅基叠层电池及其制备方法和钙钛矿
‑
硅基叠层电池组件。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。
[0005]一种钙钛矿
‑
硅基叠层电池，包括由上而下堆叠而成的钙钛矿电池和硅基电池；所述钙钛矿电池和硅基电池之间设有透明绝缘膜。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进：所述透明绝缘膜为EVA胶膜或POE胶膜；所述透明绝缘膜的厚度为6μm～10μm。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进：所述钙钛矿电池为第一钙钛矿电池或第二钙钛矿电池。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进：所述第一钙钛矿电池包括由上而下堆叠而成的第一透明导电玻璃层、第一电子传输层、第一钙钛矿层、第一空穴传输层、第二透明导电玻璃层；所述第一透明导电玻璃层的厚度为50nm～250nm；所述第一透明导电玻璃层为TCO导电玻璃或ITO导电玻璃；所述第一电子传输层的厚度为10nm～30nm；所述第一电子传输层为
SnO2或TiO2；所述第一钙钛矿层的厚度为200nm～500nm；所述第一钙钛矿层为Cs
0.17
FA
0.83
Pb(I
0.6
Br
0.4
)3或FA
0.9
MA
0.1
PbI3；所述第一空穴传输层的厚度为10nm～20nm；所述第一空穴传输层为NiO、C
60
或SpiroO
‑
MeTAD；所述第二透明导电玻璃层的厚度为80μm～300μm；所述第二透明导电玻璃层为TCO导电玻璃或ITO导电玻璃。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进：所述第二钙钛矿电池包括由上而下堆叠而成的第三透明导电玻璃层、第二空穴传输层、第二钙钛矿层、第二电子传输层、第四透明导电玻璃层；所述第三透明导电玻璃层的厚度为50nm～250nm；所述第三透明导电玻璃层为TCO导电玻璃或ITO导电玻璃；所述第二电子传输层的厚度为10nm～30nm；所述第二空穴传输层的厚度为10nm～20nm；所述第二空穴传输层为NiO、C
60
或SpiroO
‑
MeTAD；所述第二钙钛矿层为Cs
0.17
FA
0.83
Pb(I
0.6
Br
0.4
)3或FA
0.9
MA
0.1
PbI3；所述第二电子传输层为SnO2或TiO2；所述第二钙钛矿层的厚度为200nm～500nm；所述第四透明导电玻璃层的厚度为80μm～300μm；所述第四透明导电玻璃层为TCO导电玻璃或ITO导电玻璃。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进：所述硅基电池包括硅片基底；所述硅片基底的正面依次设有正面扩散层、正面钝化层和正面减反射层；所述正面减反射层通过透明绝缘膜与钙钛矿电池连接；所述硅片基底的背面设有呈叉指式交错分布且互不接触的发射极层和背面扩散层；所述发射极层表面依次设有背面钝化层和背面减反射层；所述背面扩散层表面依次设有背面钝化层和背面减反射层；所述硅片基底的背面还设有第一电极和第二电极；所述第一电极穿过背面减反射层和背面钝化层与发射极层连接；所述第二电极穿过背面减反射层和背面钝化层与背面扩散层连接；所述硅片基底为N型硅片或P型硅片；所述硅片基底的电阻率为0.5Ω*cm～5.0Ω*cm，厚度为120μm～190μm；所述正面扩散层为正面磷扩散层或正面硼扩散层；所述正面扩散层的方阻为40Ω/sq～200Ω/sq；所述正面钝化层为AlOx薄膜；所述正面钝化层的厚度为2nm～30nm；所述正面减反射层为SiNx薄膜；所述正面减反射层的厚度为50nm～100nm，折射率1.8～2.5；所述发射极层为n+发射极层或p+发射极层；所述发射极层的扩散浓度为1*E19/cm3～1*E22/cm3；所述背面扩散层为背面磷扩散层或背面硼扩散层；所述背面扩散层的扩散浓度为1*E19/cm3～1*E22/cm3；所述背面钝化层为AlOx薄膜；所述背面钝化层的厚度为2nm～30nm；所述背面减反射层为SiNx薄膜；所述背面减反射层的厚度为50nm～100nm，折射率1.8～2.5；所述第一电极为银电极；所述第二电极为银电极。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进：所述第三透明导电玻璃层或所述第四透明导电玻璃层的边缘相对于硅基电池向外延伸。
[0012]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的钙钛矿
‑
硅基叠层电池的制备方法，包括以下步骤：在硅基电池正面与钙钛矿电池之间制备透明绝缘膜。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进：所述透明绝缘膜的制备方法包括以下步骤：将硅基电池置于模具中，在真空环境下加热至90℃～150℃，在硅基电池正面涂覆绝缘胶和交联剂，将钙钛矿电池置于硅基电池上，且与模具嵌合，施加低于0.03MPa的压力，冷却，凝固，在硅基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿
‑
硅基叠层电池，其特征在于，包括由上而下堆叠而成的钙钛矿电池和硅基电池；所述钙钛矿电池和硅基电池之间设有透明绝缘膜(2)。2.根据权利要求1所述的钙钛矿
‑
硅基叠层电池，其特征在于，所述透明绝缘膜(2)为EVA胶膜或POE胶膜；所述透明绝缘膜(2)的厚度为6μm～10μm；所述钙钛矿电池为第一钙钛矿电池或第二钙钛矿电池；所述第一钙钛矿电池包括由上而下堆叠而成的第一透明导电玻璃层(11)、第一电子传输层(13)、第一钙钛矿层(15)、第一空穴传输层(17)、第二透明导电玻璃层(19)；所述第一透明导电玻璃层(11)的厚度为50nm～250nm；所述第一透明导电玻璃层(11)为TCO导电玻璃或ITO导电玻璃；所述第一电子传输层(13)的厚度为10nm～30nm；所述第一电子传输层(13)为SnO2或TiO2；所述第一钙钛矿层(15)的厚度为200nm～500nm；所述第一钙钛矿层(15)为Cs
0.17
FA
0.83
Pb(I
0.6
Br
0.4
)3或FA
0.9
MA
0.1
PbI3；所述第一空穴传输层(17)的厚度为10nm～20nm；所述第一空穴传输层(17)为NiO、C
60
或SpiroO
‑
MeTAD；所述第二透明导电玻璃层(19)的厚度为80μm～300μm；所述第二透明导电玻璃层(19)为TCO导电玻璃或ITO导电玻璃；所述第二钙钛矿电池包括由上而下堆叠而成的第三透明导电玻璃层(12)、第二空穴传输层(14)、第二钙钛矿层(16)、第二电子传输层(18)、第四透明导电玻璃层(20)；所述第三透明导电玻璃层(12)的厚度为50nm～250nm；所述第三透明导电玻璃层(12)为TCO导电玻璃或ITO导电玻璃；所述第二电子传输层(18)的厚度为10nm～30nm；所述第二空穴传输层(14)的厚度为10nm～20nm；所述第二空穴传输层(14)为NiO、C
60
或SpiroO
‑
MeTAD；所述第二钙钛矿层(16)为Cs
0.17
FA
0.83
Pb(I
0.6
Br
0.4
)3或FA
0.9
MA
0.1
PbI3；所述第二电子传输层(18)为SnO2或TiO2；所述第二钙钛矿层(16)的厚度为200nm～500nm；所述第四透明导电玻璃层(20)的厚度为80μm～300μm；所述第四透明导电玻璃层(20)为TCO导电玻璃或ITO导电玻璃；所述硅基电池包括硅片基底(30)；所述硅片基底(30)的正面依次设有正面扩散层(31)、正面钝化层(32)和正面减反射层(33)；所述正面减反射层(33)通过透明绝缘膜(2)与钙钛矿电池连接；所述硅片基底(30)的背面设有呈叉指式交错分布且互不接触的发射极层(34)和背面扩散层(35)；所述发射极层(34)表面依次设有背面钝化层(36)和背面减反射层(37)；所述背面扩散层(35)表面依次设有背面钝化层(36)和背面减反射层(37)；所述硅片基底(30)的背面还设有第一电极(38)和第二电极(39)；所述第一电极(38)穿过背面减反射层(37)和背面钝化层(36)与发射极层(34)连接；所述第二电极(39)穿过背面减反射层(37)和背面钝化层(36)与背面扩散层(35)连接；所述硅片基底(30)为N型硅片或P型硅片；所述硅片基底(30)的电阻率为0.5Ω*cm～5.0Ω*cm，厚度为120μm～190μm；所述正面扩散层(31)为正面磷扩散层或正面硼扩散层；所述正面扩散层(31)的方阻为40Ω/sq～200Ω/sq；所述正面钝化层(32)为AlOx薄膜；所述正面钝化层(32)的厚度为2nm～30nm；所述正面减反射层(33)为SiNx薄膜；所述正面减反射层(33)的厚度为50nm～100nm，折射率1.8～2.5；所述发射极层(34)为n+发射极层或p+发射极层；所述发射极层(34)的扩散浓度为1*E19/cm3～1*E22/cm3；所述背面扩散层(35)为背面磷扩散层或背面硼扩散层；所述背面扩散层(35)的扩散浓度为1*E19/cm3～1*E22/cm3；所述背面钝化层(36)为AlOx薄膜；所述背面钝化层(36)的厚度为2nm～30nm；所述背面减反射层(37)为SiNx薄膜；所述背面减反射层(37)的厚度为50nm～100nm，折射率1.8～2.5；所述第一电极(38)为银电极；所述第二电极(39)为银电极；
所述第三透明导电玻璃层(12)或所述第四透明导电玻璃层(20)的边缘相对于硅基电池向外延伸。3.一种如权利要求1或2所述的钙钛矿
‑
硅基叠层电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在硅基电池正面与钙钛矿电池之间制备透明绝缘膜(2)。4.根据权利要求3所述的钙钛矿
‑
硅基叠层电池的制备方法，其特征在于，所述透明绝缘膜(2)的制备方法包括以下步骤：将硅基电池置于模具中，在真空环境下加热至90℃～150℃，在硅基电池正面涂覆绝缘胶和交联剂，将钙钛矿电池置于硅基电池上，且与模具嵌合，施加低于0.03MPa的压力，冷却，凝固，在硅基电池正面与钙钛矿电池之间形成透明绝缘膜(2)；所述绝缘胶为EVA胶或POE胶；所述交联剂为2，5
‑
二甲基
‑
2，5
‑
双(叔丁基过氧)己烷与1，1
‑
(双过氧化叔丁基)3，3，5
‑
三甲基环己烷的混合物；所述2，5
‑
二甲基
‑
2，5
‑
双(叔丁基过氧)己烷与1，1
‑
(双过氧化叔丁基)3，3，5
‑
三甲基环己烷的质量比为3∶2。5.根据权利要求3或4所述的钙钛矿
‑
硅基叠层电池的制备方法，其特征在于，所述硅基电池的制备方法包括以下步骤：S1
‑
1、对硅片正面进行清洗、制绒；S1
‑
2、对硅片正面进行扩散，形成正面扩散层(31)；S1
‑
3、在硅片正面生长掩膜，对硅片背面进行去绕扩和碱抛光；S1
‑
4、对硅片背面的n++区域和p++区域进行扩散，在硅片背面形成交...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹佳朴，周塘华，易辉，江庆，
申请(专利权)人：湖南红太阳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：