【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池，尤其涉及一种多结太阳能电池、钙钛矿晶硅叠层电池、晶硅电池及其制备方法。
技术介绍
1、为提高太阳能电池对太阳光的利用效率，可以将具有不同禁带宽度的半导体材料组合起来，分别吸收利用不同波长范围的入射光，由此产生了双结、三结等多结叠层太阳能电池(以下简称多结电池)。多结叠层太阳能电池中目前最受关注的是钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，该叠层电池理论上的光电转换效率可高达43％，现已被快速提升至29.8％，但该叠层电池的产业化仍然受到很多限制，其中钙钛矿顶电池与晶硅底电池之间的界面减反正是该叠层电池的产业化难点之一。
2、叠层电池的晶硅底电池的迎光面目前有三种结构：平面结构、小绒面结构与大绒面结构。当晶硅底电池的迎光面为经抛光处理的平面结构时，由于，平面结构对可见光子和近红外光子的反射损失较大，因此不适合产业化生产。
3、当晶硅底电池的迎光面采用高度为0.9-1.1μm的小绒面结构时，可以利用小绒面结构的金字塔表面的多次反射吸收原理，减少近红外反射损失。但这种小绒面结构对于钙钛矿光吸收层的厚度要求超过1μm，对钙钛矿光吸收层的薄膜质量要求也高，故工艺难度大，难以进行工业化生产。
4、当晶硅底电池的迎光面采用高度为2-3μm的大绒面结构时，虽然大绒面结构的近红外反射损失相对较小，但要求钙钛矿光吸收层与传输层能保形覆盖大绒面结构的晶硅底电池，一般需要采用cvd和pvd沉积，工艺难度大、流程复杂、成本高，目前还无法使用适合工业化生产的溶液法制备。
技术实现思
1、本专利技术提供的多结太阳能电池、钙钛矿晶硅叠层电池、晶硅电池及其制备方法，能够改善包括钙钛矿/晶硅在内的叠层太阳能电池的界面减反问题，并且解决方案可以适用于工业化生产。
2、第一方面，本专利技术的实施例提供一种多结太阳能电池，包括第一子电池和位于所述第一子电池背光面的第二子电池，所述第一子电池与所述第二子电池的界面的结构为亚波长结构，所述亚波长结构的周期长度小于所述第二子电池的吸收波段的最小波长。
3、可选地，所述第一子电池的光吸收层与所述第二子电池的光吸收层之间的所有膜层的总厚度小于100nm。
4、可选地，所述亚波长结构还用于形成局部电场：所述局部电场在所述第一子电池的光吸收层的上表面和下表面之间形成，所述局部电场使所述第一子电池的光吸收层中的迁移离子不均匀地分布在所述光吸收层的上表面和下表面，以留出供载流子被抽取的通道。
5、可选地，所述亚波长结构的高度不小于200nm。
6、可选地，所述第二子电池为晶硅电池，所述亚波长结构的周期长度不大于700nm。
7、可选地，所述亚波长结构位于所述晶硅电池的迎光面。
8、可选地，所述亚波长结构通过晶硅电池的制绒工艺形成。
9、可选地，所述第二子电池的采用具有纳米绒面的硅基底，使所述第一子电池与所述第二子电池的界面的结构为亚波长结构。
10、可选地，所述纳米绒面为纳米金字塔绒面或纳米黑硅绒面。
11、可选地，所述纳米金字塔绒面的金字塔的底部边长为300～600nm。
12、可选地，所述纳米黑硅绒面的绒面高度不小于200nm。
13、可选地，所述第一子电池为单结电池或多结电池；所述第一子电池的光吸收层的材料选自钙钛矿、砷化镓、铝砷化镓和磷化镓铟中的一种或多种。
14、第二方面，本专利技术的实施例提供一种钙钛矿晶硅叠层电池，包括第一子电池和第二子电池，所述第一子电池为钙钛矿电池，所述第二子电池为晶硅电池；所述钙钛矿电池包括透明导电层、第一传输层、钙钛矿层、第二传输层；其中，所述第一传输层和所述第二传输层其中之一为电子传输层，另一为空穴传输层；所述晶硅电池的迎光面的结构为亚波长结构，所述亚波长结构的周期长度小于所述晶硅电池的吸收波段的最小波长。
15、第三方面，本专利技术的实施例还提供一种晶硅电池，所述晶硅电池的迎光面结构为亚波长结构，所述亚波长结构的周期长度小于所述晶硅电池的吸收波段的最小波长。
16、第四方面，本专利技术的实施例还提供一种晶硅电池的制备方法，包括：绒面制备工序，所述绒面制备工序包括：提供硅基底，使所述硅基底形成亚波长结构的迎光面，所述亚波长结构的周期长度小于所述晶硅电池吸收波段的最小波长。
17、第五方面，本专利技术的实施例还提供一种多结太阳能电池的制备方法，包括：使所述第一子电池与所述第二子电池的交界处形成亚波长结构的界面，所述亚波长结构的周期长度小于所述第二子电池吸收波段的最小波长。
18、使所述第一子电池与所述第二子电池的交界处形成亚波长结构的界面，包括：在所述第二子电池的制备工序中，利用制绒工艺使所述第二子电池形成所述亚波长结构的迎光面。
19、本专利技术实施例提供一种多结太阳能电池、钙钛矿叠层电池、晶硅电池及其制备方法。对于包括第一子电池、第二子电池的太阳能电池，本专利技术可将除顶电池之外的子电池例如第二子电池的迎光面的结构设计为亚波长结构，该亚波长结构的周期长度小于第二子电池的吸收波段的最小波长。与纳米仿生学的蛾眼结构的原理大致类似，射向第二子电池的入射光的波长无法识别尺寸小于第二子电池的吸收波段的微小结构(即本申请的亚波长结构)，因此根据光学理论，这些亚波长结构可以等效为具有中间折射率(介于第一子电池的体相折射率与第二子电池的体相折射率之间)的减反膜层，能有效突破第一子电池、第二子电池之间的光学差异，引导光子从第一子电池进入第二子电池，从而降低第二子电池吸收波段的反射率，从整体上提高电池的光子吸收及转化效率。此外，由于亚波长结构的尺寸较小，第二子电池表面相对平整，其对于第一子电池的光吸收层的膜厚和膜层质量要求降低(第一子电池的光吸收层无需达到1μm)，因此降低了第一子电池的工艺难度(第一子电池的光吸收层可以溶液法制备)，有利于太阳能电池的工业化生产。
20、在之前的叠层电池应用中，普遍采用常规绒面结构(如金字塔尺寸在2μm以上)，或者小绒面结构(如金字塔尺寸在1μm左右)。对常规绒面结构和小绒面结构而言，由于吸收光的波长小于绒面结构的微结构大小，其降低反射的策略是以在电池内实现多次反射为目标，减少对外反射，从而提升光吸收；而本申请提供的叠层电池，是通过亚波长结构来降低光反射的策略来达到减少对外反射的目的。
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1.一种多结太阳能电池，包括第一子电池和位于所述第一子电池背光面的第二子电池，其特征在于，所述第一子电池与所述第二子电池的界面的结构为亚波长结构，所述亚波长结构的周期长度小于所述第二子电池的吸收波段的最小波长。
2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述第一子电池的光吸收层与所述第二子电池的光吸收层之间的所有膜层的总厚度小于100nm。
3.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述亚波长结构还用于形成局部电场，所述局部电场在所述第一子电池的光吸收层的上表面和下表面之间形成，所述局部电场使所述第一子电池的光吸收层中的迁移离子不均匀地分布在所述光吸收层的上表面和下表面，以留出供载流子被抽取的通道。
4.根据权利要求3所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述亚波长结构的高度不小于200nm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述第二子电池为晶硅电池，所述亚波长结构的周期长度不大于700nm。
6.根据权利要求5所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述亚波长结构位于所述晶硅电池
7.根据权利要求5所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述第二子电池的采用具有纳米绒面的硅基底，使所述第一子电池与所述第二子电池的界面的结构为亚波长结构；
8.根据权利要求1-4、6、7任一项所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述第一子电池为单结电池或多结电池；所述第一子电池的光吸收层的材料选自钙钛矿、砷化镓、铝砷化镓和磷化镓铟中的一种或多种。
9.一种钙钛矿晶硅叠层电池，其特征在于，包括第一子电池和第二子电池，所述第一子电池为钙钛矿电池，所述第二子电池为晶硅电池；
10.一种晶硅电池，其特征在于，所述晶硅电池的迎光面的结构为亚波长结构，所述亚波长结构的周期长度小于所述晶硅电池的吸收波段的最小波长。
11.一种晶硅电池的制备方法，包括：绒面制备工序，其特征在于，所述绒面制备工序包括：提供硅基底，使所述硅基底形成亚波长结构的迎光面，所述亚波长结构的周期长度小于所述晶硅电池吸收波段的最小波长。
12.一种多结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：使所述第一子电池与所述第二子电池的交界处形成亚波长结构的界面，所述亚波长结构的周期长度小于所述第二子电池吸收波段的最小波长。
13.根据权利要求12所述的多结太阳能电池的制备方法，其特征在于，使所述第一子电池与所述第二子电池的交界处形成亚波长结构的界面，包括：在所述第二子电池的制备工序中，利用制绒工艺使所述第二子电池形成所述亚波长结构的迎光面。
...【技术特征摘要】
1.一种多结太阳能电池，包括第一子电池和位于所述第一子电池背光面的第二子电池，其特征在于，所述第一子电池与所述第二子电池的界面的结构为亚波长结构，所述亚波长结构的周期长度小于所述第二子电池的吸收波段的最小波长。
2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述第一子电池的光吸收层与所述第二子电池的光吸收层之间的所有膜层的总厚度小于100nm。
3.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述亚波长结构还用于形成局部电场，所述局部电场在所述第一子电池的光吸收层的上表面和下表面之间形成，所述局部电场使所述第一子电池的光吸收层中的迁移离子不均匀地分布在所述光吸收层的上表面和下表面，以留出供载流子被抽取的通道。
4.根据权利要求3所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述亚波长结构的高度不小于200nm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述第二子电池为晶硅电池，所述亚波长结构的周期长度不大于700nm。
6.根据权利要求5所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述亚波长结构位于所述晶硅电池的迎光面；可选地，所述亚波长结构利用晶硅电池的制绒工艺形成。
7.根据权利要求5所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述第二子电池的采用具有纳米绒面的硅基底，使所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：北京曜能光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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