【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源，尤其是涉及一种叠层太阳能电池及其制备方法和应用。
技术介绍
1、太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，当太阳光照到太阳能电池上时，通过其光伏效应就会把太阳的光能变成电能，产生电流。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型太阳电池阵列，小到只供一户用的太阳能电池组件，这是其它电源无法比拟的。
2、为了提升太阳电池的光电转换效率，研究学者们提出了由具有不同带隙的半导体器件构成的串联电池。将两种带隙宽度不同的电池进行叠加形成叠层太阳电池，可以获得更高的光电转化效率。
3、叠层太阳能电池包括叠加设置的底电池、中间结构、顶电池和透明电极；根据中间结构是否引出端子，叠层太阳能电池还分为两端叠层太阳电池和四端叠层太阳电池；叠层太阳能电池为两端结构时，中间结构为复合结，又称遂穿结；当叠层太阳能电池为四端结构时，中间结构由设于底电池表面的传输电极和设于顶电池底部的透明电极组成。传统技术中，由于透明导电氧化物(tco)薄膜同时具有良好的导电性和光透过率的特性，常被用于上述复合结或传输电极。常用的tco包括ito(掺sn的in2o3)、fto(掺f的sno2)、azo(掺al的zno)等；其中ito的导电性较好，应用也最广泛，电阻率可以达到1×10-4ω·cm左右，而fto和azo相
4、虽然传统的tco具有较高的电导率，但是其具有较低的红外透过率，作为上述中间结构的一部分时，叠层太阳电池的窗口光损失严重，光电转化效率较低。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种叠层太阳能电池，能够有效降低叠层太阳能电池的窗口光损失，并提升其光电转换效率。
2、本专利技术还提供了上述叠层太阳能电池的制备方法。
3、本专利技术还提供了上述叠层太阳能电池的应用。
4、根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种叠层太阳能电池，所述叠层太阳能电池包括叠加设置的底电池、中间结构和顶电池；所述中间结构包括cdo膜层或者掺杂cdo膜层。
5、根据本专利技术实施例的叠层太阳能电池，至少具有如下有益效果：
6、本专利技术提供的叠层太阳能电池中，使用了全新的、实用的，同时具有良好的导电性和光透过率特性tco材料作为顶电池和底电池之间中间结构的部分，减少了叠层太阳能电池窗口层光损失，提高叠层太阳能电池的光电转化效率。具体的：
7、相较于传统的tco材料，cdo具有高迁移率、低吸收率等特点，虽然本征带隙较小(～2.2ev)，但是cdo容易实现掺杂，实际生产中可根据需要选择无掺杂，或者掺杂的cdo层；通过掺杂后可以达到大于3ev，甚至达到3.2ev，通过掺杂可以具有比ito更高的导电性(电阻率约10-5～ω·cm，电导率>104s·cm-1，导电性比ito高2～5倍)，400～>1500nm范围内的近红外透过率也更高，同时它具有更低的沉积温度和更好的热稳定性，这使得cdo具有成为叠层太阳能电池(特别是含有钙钛矿子电池的叠层太阳能电池)用tco材料的巨大潜能。
8、由于cdo的特殊光电性能，其并不适合于作为光伏电池的所有透明电极使用，例如，顶电池直接接受光照一侧的透明电极，可采用的最佳tco透明电极应该采用带隙较宽的tco材料，这样可以使得更宽的太阳能光谱进入太阳能电池的吸收层，适合作为顶电池的透明电池材料通常为ito、izo、azo、iwo等。本专利技术中，采用cdo膜层作为中间结构，即只要可以透过顶电池未完全利用的光即可，而这恰好与cdo膜层的光电性能相契合。
9、根据本专利技术的一些实施例，所述掺杂cdo膜层中掺杂有金属元素。
10、不同类型的掺杂会对掺杂cdo膜层的光电性能带来不同的变化，但均会具有比ito更高的导电性和红外透过率，同时具有更低的沉积温度和更好的热稳定性，作为透明导电电极，减少叠层太阳能电池窗口层光损失，提高叠层太阳能电池的光电转化效率。
11、根据本专利技术的一些实施例，所述金属元素包括v、in、cu和mg中的至少一种。进一步具体的可以是v和in中的至少一种。
12、根据本专利技术的一些实施例，所述掺杂cdo膜层中的掺杂原子占cd的摩尔百分数为2％到15％。例如具体可以是约8％、10％或约12％。
13、根据本专利技术的一些实施例，所述底电池包括晶硅电池、钙钛矿电池、cigs电池、cdte电池和opv电池中的至少一种。
14、根据本专利技术的一些实施例，所述底电池的带隙范围为0.9～1.5ev。
15、根据本专利技术的一些实施例，所述顶电池包括非晶硅电池、钙钛矿电池、cigs电池和opv电池中的至少一种。
16、根据本专利技术的一些实施例，所述顶电池的带隙为1.6～1.1.85ev。例如具体可以是约1.65ev或约1.7ev。
17、根据本专利技术的一些实施例，所述叠层太阳能电池中，所述底电池/顶电池的搭配为以下搭配中的一种：
18、钙钛矿/晶硅叠层、钙钛矿/cigs叠层、钙钛矿/钙钛矿叠层。
19、根据本专利技术的一些实施例，所述钙钛矿电池包括叠加设置的空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层。
20、根据本专利技术的一些实施例，所述空穴传输层的材质包括sam、ptaa、氧化镍中的至少一种。其中，所述sam包括meo-2pacz。
21、根据本专利技术的一些实施例，所述钙钛矿层的材质包括csfama三元体系、csfa两元体系、cs一元体系，或上述体系在a位引入dma离子的钙钛矿。
22、根据本专利技术的一些实施例，所述电子传输层包括c60层和pcbm层中的至少一种。
23、根据本专利技术的一些实施例，所述电子传输层的厚度为10～350nm；例如具体可以是约20nm或约30nm。
24、根据本专利技术的一些实施例，所述叠层太阳能电池还包括设于所述电子传输层远离所述钙钛矿层一侧表面的损伤阻挡层。所述损伤阻挡层可阻挡后续溅射带来的损伤，还兼具空穴阻挡层的作用。
25、根据本专利技术的一些实施例，所述损伤阻挡层的材质包括sno2。
26、根据本专利技术的一些实施例，所述损伤阻挡层(sno2层)的厚度为10～20nm。例如具体可以是约15nm。
27、根据本专利技术的一些实施例，所述叠层太阳能电池，还包括设于所述顶电池远离所述底电池一侧表面的顶电池透明电极。所述顶电池透明电极包括ito、izo、azo、io:h和iwo等中的至少一种。所述顶电池透明电极的厚度为40～250nm。例如具体可以是约110nm、120nm或约130nm。所述顶电池透明电极的方阻≤100ω，例如本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种叠层太阳能电池，所述叠层太阳能电池包括叠加设置的底电池、中间结构和顶电池；其特征在于，所述中间结构包括CdO或者掺杂CdO膜层。
2.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述掺杂CdO膜层中掺杂有金属元素；优选地，所述金属元素包括V、In、Cu和Mg中的至少一种；优选地，所述CdO膜层中的掺杂原子占Cd的摩尔百分数为2％到15％。
3.根据权利要求1或2所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述叠层太阳能电池为两端太阳能电池或四端太阳能电池。
4.根据权利要求3所述的叠层太阳能电池，其特征在于，当所述叠层太阳能电池为所述两端太阳能电池时，所述中间结构为设置在所述底电池和顶电池之间的复合结；所述复合结为所述CdO膜层；和/或，所述复合结为自所述底电池而始叠加设置的CdO膜层和保护膜层。
5.根据权利要求4所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述复合结的厚度为10～200nm。
6.根据权利要求3所述的叠层太阳能电池，其特征在于，当所述叠层太阳能电池为所述四端太阳能电池时，所述中间结构由传输电极和顶电池底电极组
7.根据权利要求6所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述传输电极的厚度为10～200nm。
8.根据权利要求1或2所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述底电池包括晶硅电池、钙钛矿电池、CIGS电池、CdTe电池和OPV电池中的至少一种；和/或，所述顶电池包括非晶硅电池、钙钛矿电池、CIGS电池和OPV电池中的至少一种。
9.一种如权利要求1～8任一项所述叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括在所述底电池表面设置所述中间结构后，在所述中间结构表面设置所述顶电池；和/或，所述中间结构的设置方法包括物理气相沉积、磁控溅射和原子层沉积中的至少一种。
10.一种如权利要求1～8任一项所述的叠层太阳能电池在空间光伏和地表光伏中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种叠层太阳能电池，所述叠层太阳能电池包括叠加设置的底电池、中间结构和顶电池；其特征在于，所述中间结构包括cdo或者掺杂cdo膜层。
2.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述掺杂cdo膜层中掺杂有金属元素；优选地，所述金属元素包括v、in、cu和mg中的至少一种；优选地，所述cdo膜层中的掺杂原子占cd的摩尔百分数为2％到15％。
3.根据权利要求1或2所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述叠层太阳能电池为两端太阳能电池或四端太阳能电池。
4.根据权利要求3所述的叠层太阳能电池，其特征在于，当所述叠层太阳能电池为所述两端太阳能电池时，所述中间结构为设置在所述底电池和顶电池之间的复合结；所述复合结为所述cdo膜层；和/或，所述复合结为自所述底电池而始叠加设置的cdo膜层和保护膜层。
5.根据权利要求4所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述复合结的厚度为10～200nm。
6.根据权利要求3所述的叠层太阳能...
【专利技术属性】
技术研发人员：王璐璐，赖新暖，赵志波，
申请(专利权)人：广东明阳薄膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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