【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池，尤其涉及一种top con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构及其制备方法。
技术介绍
1、太阳能作为未来确定的主要能源供给方式，全世界各个国家都已经进行了广泛的研究。晶硅太阳能电池技术经过接近65年的技术研发和25年的产业化发展，不同种技术路线已经快接近产业化的效率极限，要实现产业的进一步叠代升级，晶硅/钙钛矿叠层电池理论效率超过44％，实验实研发效率已超过31％，在成本增加甚微的前提下，实现光电转换效率的显著提高，是未来工业化生产效率超过30％的太阳能电池最有希望的选择之一。
2、top con电池作为叠层电池的高效底电池选择之一，相对于其他电池路线的优势在于背面的钝化接触结构，通过二氧化硅氧化物层、n型多晶硅层和sinx层制备工艺对界面优异的化学钝化和场钝化特性，实现了top con电池电压的大幅提高。而且，sinx的减反层同时也实现了高效的光利用率，使top con电池具有perc不能匹配的高电压，高电流特性。但是受限于top con扩散结的特点，电压的进一步提高受到限制。sinx是不良导体，要实现top con/钙钛矿的叠层电池的开发，叠层电池结构需要牺牲sinx层实现电子和空穴在中间连接层的复合，从而大大降低top con底电池的钝化效果。
3、针对这些突出问题，cn 113193063 a公开了一种叠层太阳电池结构，包括钙钛矿顶电池，晶硅底电池单元以及顶电池和底电池之间设置的隧穿层。该专利技术通过p型微晶硅层、掺氢p型微晶氧化硅层以及掺氢p型微晶硅层中的至少两层作为结合
4、cn 113707734 a也公开了一种叠层电池结构，包括钙钛矿顶电池，晶硅底电池单元以及顶电池和底电池之间设置的隧穿层。该专利技术通过性能优异的钝化层，能够降低载流子复合损失，实现少数载流子的快速有效收集。但是界面层的化学钝化和场钝化效果都比较有限。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种top con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构及其制备方法，以解决界面层的化学钝化和场钝化效果不佳的问题，实现更有效的载流子提取和晶硅表界面的缺陷钝化。
2、基于上述目的，本专利技术提供了一种top con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，包括由下到上依次设置的top con底电池、中间复合层和钙钛矿顶电池，所述top con底电池靠近中间复合层的一侧采用电荷提取层与钝化层的堆叠结构。
3、所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅中的一种与重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅、重掺杂氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
4、所述遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅的厚度为1-10nm，所述重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅或重掺杂氢化非晶碳化硅的厚度为3-30nm。
5、所述top con底电池为n型topcon底电池，所述n型topcon底电池包括由下至上依次设置的sinx层、氧化物钝化层、硼掺杂多晶硅层、n-型单晶硅吸光层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；或所述n型topcon底电池包括由下至上依次设置的sinx层、氧化物钝化层、n-型单晶硅吸光层、硼掺杂多晶硅层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；所述堆叠结构均是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或n型氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅、重掺杂n型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
6、所述top con底电池为p型topcon底电池，所述p型topcon底电池包括由下至上依次设置的sinx层、氧化物钝化层、磷扩散层、p-型单晶硅吸光层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构，所述堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或p型氢化非晶硅中的一种与重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅、重掺杂p型氢化纳米晶硅、重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂p型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成；或所述p型topcon底电池包括由下至上依次设置的sinx层、p型氢化非晶硅或p型微晶硅层、氧化物钝化层、p-型单晶硅吸光层、磷扩散层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；所述堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型或p型氢化微晶硅、重掺杂n型或p型氢化非晶硅、重掺杂n型或p型氢化纳米晶硅、重掺杂n型或p型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型或p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型或p型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
7、所述遂穿氧化物和氧化物钝化层中氧化物的材质为氧化硅和/或氧化铝及其衍生物。
8、所述中间复合层为第一透明导电层，或重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂p型氢化非晶碳化硅、重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅、重掺杂p型氢化纳米晶硅分别与重掺n型氢化微晶碳化硅、重掺n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅、重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅中的一种或多种组合。优选的，中间复合层与电荷提取层均采用重掺杂结构，便于形成高低节提取，n+/p+两者重掺才能实现和顶电池，底电池的能级匹配，利于载流子提取然后复合。
9、所述钙钛矿顶电池为nip结构或者pin结构。
10、所述钙钛矿顶电池包括自下而上依次设置的空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、sno2阻挡层、第二透明导电层和第一金属电极层；或钙钛矿顶电池包括自下而上依次设置的电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、sno2阻挡层、第二透明导电层和第一金属电极层。
11、所述空穴传输层的材质为niox、cuscn、nio与spiro tpd的复合层、nio与meopacz的复合层或spiro tpd中的一种。
12、所述电子传输层的材质为有机c60材料。
13、所述第一金属电极是丝网印刷低温银栅然后160℃到200℃烧结退火。
14、所述第一透明导电层和第二透明导电层为ito、izo、azo、io:h或izro透明导电层。
15、本专利技术还提供top con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构的制备方法，所述制备方法是先制备top con底电池，之后在top con底电池上制备然后制备中间复合层，最后在中间复合层上制备钙钛矿顶电池薄膜；其中，top con底电池靠近中间复合层的一侧沉积电荷提取层与钝化层的堆叠结构的方法是先沉积一层1-10nm的钝化层，之后在钝化层上沉积3-30nm的电荷提取层，中间复合层沉积于电荷提取层上。
16、作为一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，包括由下到上依次设置的TOPCon底电池、中间复合层和钙钛矿顶电池，其特征在于，所述TOP Con底电池靠近中间复合层的一侧采用电荷提取层与钝化层的堆叠结构。
2.根据权利要求1所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅中的一种与重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅、重掺杂氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
3.根据权利要求2所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅的厚度为1-10nm，所述重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅或重掺杂氢化非晶碳化硅的厚度为3-30nm。
4.根据权利要求2所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述TOP Con底电池为N型T
5.根据权利要求2所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述TOP Con底电池为P型TOPCon底电池，所述P型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层、氧化物钝化层、磷扩散层、P-型单晶硅吸光层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构，所述堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或p型氢化非晶硅中的一种与重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅、重掺杂p型氢化纳米晶硅、重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂p型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成；或所述P型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层、p型氢化非晶硅或p型微晶硅层、氧化物钝化层、P-型单晶硅吸光层、磷扩散层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；所述堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型或p型氢化微晶硅、重掺杂n型或p型氢化非晶硅、重掺杂n型或p型氢化纳米晶硅、重掺杂n型或p型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型或p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型或p型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
6.根据权利要求2-5任一项所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述遂穿氧化物和氧化物钝化层中氧化物的材质为氧化硅和/或氧化铝及其衍生物。
7.根据权利要求2-5任一项所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述中间复合层为第一透明导电层，或重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂p型氢化非晶碳化硅、重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅、重掺杂p型氢化纳米晶硅分别与重掺n型氢化微晶碳化硅、重掺n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅、重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅中的一种或多种组合。
8.根据权利要求2-5任一项所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述钙钛矿顶电池为nip结构或者pin结构。
9.根据权利要求8所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述钙钛矿顶电池包括自下而上依次设置的空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、阻挡层、第二透明导电层和第一金属电极层；或钙钛矿顶电池包括自下而上依次设置的电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、SnO2阻挡层、第二透明导电层和第一金属电极层。
10.根据权利要求1-9所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法是先制备TOP Con底电池，之后在TOP Con底电池上制备然后制备中间复合层，最后在中间复合层上制备钙钛矿顶电池薄膜；其中，TOP Con底电池靠近中间复合层的一侧沉积电荷提取层与钝化层的堆...
【技术特征摘要】
1.一种top con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，包括由下到上依次设置的topcon底电池、中间复合层和钙钛矿顶电池，其特征在于，所述top con底电池靠近中间复合层的一侧采用电荷提取层与钝化层的堆叠结构。
2.根据权利要求1所述top con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅中的一种与重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅、重掺杂氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
3.根据权利要求2所述top con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅的厚度为1-10nm，所述重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅或重掺杂氢化非晶碳化硅的厚度为3-30nm。
4.根据权利要求2所述top con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述top con底电池为n型topcon底电池，所述n型topcon底电池包括由下至上依次设置的sinx层、氧化物钝化层、硼掺杂多晶硅层、n-型单晶硅吸光层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；或所述n型topcon底电池包括由下至上依次设置的sinx层、氧化物钝化层、n-型单晶硅吸光层、硼掺杂多晶硅层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；所述堆叠结构均是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或n型氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅、重掺杂n型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
5.根据权利要求2所述top con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述top con底电池为p型topcon底电池，所述p型topcon底电池包括由下至上依次设置的sinx层、氧化物钝化层、磷扩散层、p-型单晶硅吸光层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构，所述堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或p型氢化非晶硅中的一种与重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅、重掺杂p型氢化纳米晶硅、重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：巴前凯，毕恩兵，
申请(专利权)人：宣城先进光伏技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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