CN109888034A - 一种钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于公开一种钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，它采用双结叠层结构，底电池为背接触晶硅太阳能电池，顶电池为钙钛矿太阳能电池；所述背接触太阳能电池为背结结构，从下到上依次包括电极、背表面钝化层、P+/n+区、晶硅衬底、前表面结构和前表面钝化层；所述钙钛矿太阳能电池制备在晶硅衬底前表面上；与现有技术相比，采用双结叠层结构，通过背接触晶硅太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的组合，能够最大化的利用光能，提高太阳能电池的开路电压和短路电流，提高太阳能电池的效率，制备工艺简单，与产线结合性好，可以有效控制太阳能电池的制作成本，实现本发明的目的。

Description

一种钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池，特别涉及一种钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池。
背景技术
由于太阳光谱分布较宽，对于单结钙钛矿电池只能吸收比其禁带宽度高的光子，使得光能转变成的有效电能效率较低，直接影响钙钛矿电池的S-Q效率极限。而采用太阳能电池的多结叠层结构能够最大化的利用光能，是突破光电转换效率极限的途径之一。
由于钙钛矿材料在绿光和蓝光部分吸收较好，晶硅在红光和红外光有优异的吸收，将两者相结合可以最大限度增加光吸收并增加发电量。因此，钙钛矿/晶硅叠层电池逐渐进入科学家的视野，且这种新结构叠层电池的效率有望突破30％。
目前，钙钛矿电池与单晶硅高效电池制备的叠层电池逐渐显现效率优势。背接触电池是高效晶硅电池之一，其显著特点是：发射区及所有金属电极均位于电池背面，正面无栅线遮挡。这使得其与钙钛矿的叠层电池具有很大的工艺窗口，成本低廉。
目前，晶硅电池的效率停滞不前，为了突破效率壁垒，钙钛矿电池与单晶硅高效电池制备的叠层电池逐渐显现效率优势。而砷化镓电池、异质结电池等与钙钛矿叠层电池存在工艺宽口小，成本昂贵等特点，产业化困难重重。而背接触电池由于其发射区及所有金属电极均位于电池背面，正面无栅线遮挡，与钙钛矿电池结合工艺窗口大，步骤灵活，成本较低，与产线结合性好，发展前景好。
因此，特别需要一种钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，以解决上述现有存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，针对现有技术的不足，能够最大化的利用光能，提高太阳能电池的开路电压和短路电流，提高太阳能电池的效率。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，它采用双结叠层结构，底电池为背接触晶硅太阳能电池，顶电池为钙钛矿太阳能电池；所述背接触太阳能电池为背结结构，从下到上依次包括电极、背表面钝化层、P+/n+区、晶硅衬底、前表面结构和前表面钝化层；所述钙钛矿太阳能电池制备在晶硅衬底前表面上。
在本发明的一个实施例中，所述背接触晶硅太阳能电池的晶硅衬底为P型单晶硅衬底、P型多晶硅衬底、N型单晶硅衬底和N型多晶硅衬底中的任意一种。
在本发明的一个实施例中，所述背接触晶硅太阳能电池的晶硅衬底前表面和背表面为制绒面或抛光面中的任意一种。
在本发明的一个实施例中，所述背接触晶硅太阳能电池的前表面结构为无前表面结构、N型前表面场结构(FSF)和P型前表面浮空发射区结构(FFE)中的任意一种。
在本发明的一个实施例中，所述背接触晶硅太阳能电池的背表面钝化层为SiO2、SiNx、AlOx、多晶硅或非晶硅中的一种或多种的组合。
在本发明的一个实施例中，所述背接触晶硅太阳能电池的前表面钝化层为SiO2/多晶硅结构。
在本发明的一个实施例中，所述背接触晶硅太阳能电池的P+区采用激光开槽、印刷铝浆料或掩膜技术制得。
在本发明的一个实施例中，所述背接触晶硅太阳能电池背表面主栅线电极采用低温主栅银浆，紫外固化主栅银浆、银铝浆或铝浆中的任意一种。
在本发明的一个实施例中，所述钙钛矿太阳能电池从下到上依次包括透明导电薄膜、空穴传输层、钙钛矿吸光层、缓冲层、电子传输层、透明导电薄膜以及顶电极。
在本发明的一个实施例中，所述钙钛矿太阳能电池的透明导电薄膜为石墨烯、MoOx、FTO、ITO中的任意一种。
在本发明的一个实施例中，所述钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层采用旋涂或者磁控溅射后加热结晶的方式制得。
在本发明的一个实施例中，所述钙钛矿太阳能电池的电子传输层为TiO2、ZnO、富勒烯、SnO2中的一种或两种的组合。
在本发明的一个实施例中，所述钙钛矿太阳能电池的顶电极包括碳、石墨和金属电极。
本发明的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，与现有技术相比，采用双结叠层结构，通过背接触晶硅太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的组合，能够最大化的利用光能，提高太阳能电池的开路电压和短路电流，提高太阳能电池的效率，制备工艺简单，与产线结合性好，可以有效控制太阳能电池的制作成本，实现本发明的目的。
本发明的特点可参阅本案以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体，进一步阐述本发明。
实施例
本发明的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，它采用双结叠层结构，底电池为背接触晶硅太阳能电池，顶电池为钙钛矿太阳能电池；所述背接触太阳能电池为背结结构，从下到上依次包括电极、背表面钝化层、P+/n+区、晶硅衬底、前表面结构和前表面钝化层；所述钙钛矿太阳能电池制备在晶硅衬底前表面上。
在本实施例中，所述背接触晶硅太阳能电池的晶硅衬底为P型单晶硅衬底、P型多晶硅衬底、N型单晶硅衬底和N型多晶硅衬底中的任意一种。
所述背接触晶硅太阳能电池的晶硅衬底前表面和背表面为制绒面或抛光面中的任意一种。
所述背接触晶硅太阳能电池的前表面结构为无前表面结构、N型前表面场结构(FSF)和P型前表面浮空发射区结构(FFE)中的任意一种。
所述背接触晶硅太阳能电池的背表面钝化层为SiO2、SiNx、AlOx、多晶硅或非晶硅中的一种或多种的组合。
所述背接触晶硅太阳能电池的前表面钝化层为SiO2/多晶硅结构。
所述背接触晶硅太阳能电池的P+区采用激光开槽、印刷铝浆料或掩膜技术制得。
所述背接触晶硅太阳能电池背表面主栅线电极采用低温主栅银浆，紫外固化主栅银浆、银铝浆或铝浆中的任意一种。
在本实施例中，所述钙钛矿太阳能电池从下到上依次包括透明导电薄膜、空穴传输层、钙钛矿吸光层、缓冲层、电子传输层、透明导电薄膜以及顶电极。
所述钙钛矿太阳能电池的透明导电薄膜为石墨烯、MoOx、FTO、ITO中的任意一种。
所述钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层采用旋涂或者磁控溅射后加热结晶的方式制得。
所述钙钛矿太阳能电池的电子传输层为TiO2、ZnO、富勒烯、SnO2中的一种或两种的组合。
所述钙钛矿太阳能电池的顶电极包括碳、石墨和金属电极。
本发明的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，所述背接触晶硅太阳能电池由于其发射区及所有金属电极均位于电池背面，正面无栅线遮挡，与所述钙钛矿太阳能电池结合工艺窗口大，步骤灵活，成本较异质结，砷化镓叠层低，有一定的发展前景。
所述背接触晶硅太阳能电池的前表面钝化层采用SiO2/多晶硅结构，易于钙钛矿电池的机械堆叠。
所述钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层采用旋涂或者磁控溅射后加热结晶的方式制得，与产线结合性好。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (13)

1.一种钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，它采用双结叠层结构，底电池为背接触晶硅太阳能电池，顶电池为钙钛矿太阳能电池；所述背接触太阳能电池为背结结构，从下到上依次包括电极、背表面钝化层、P+/n+区、晶硅衬底、前表面结构和前表面钝化层；所述钙钛矿太阳能电池制备在晶硅衬底前表面上。
2.如权利要求1所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述背接触晶硅太阳能电池的晶硅衬底为P型单晶硅衬底、P型多晶硅衬底、N型单晶硅衬底和N型多晶硅衬底中的任意一种。
3.如权利要求1所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述背接触晶硅太阳能电池的晶硅衬底前表面和背表面为制绒面或抛光面中的任意一种。
4.如权利要求1所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述背接触晶硅太阳能电池的前表面结构为无前表面结构、N型前表面场结构(FSF)和P型前表面浮空发射区结构(FFE)中的任意一种。
5.如权利要求1所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述背接触晶硅太阳能电池的背表面钝化层为SiO2、Si Nx、A lOx、多晶硅或非晶硅中的一种或多种的组合。
6.如权利要求1所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述背接触晶硅太阳能电池的前表面钝化层为SiO2/多晶硅结构。
7.如权利要求1所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述背接触晶硅太阳能电池的P+区采用激光开槽、印刷铝浆料或掩膜技术制得。
8.如权利要求1所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述背接触晶硅太阳能电池背表面主栅线电极采用低温主栅银浆，紫外固化主栅银浆、银铝浆或铝浆中的任意一种。
9.如权利要求1所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池从下到上依次包括透明导电薄膜、空穴传输层、钙钛矿吸光层、缓冲层、电子传输层、透明导电薄膜以及顶电极。
10.如权利要求9所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池的透明导电薄膜为石墨烯、MoOx、FTO、ITO中的任意一种。
11.如权利要求9所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层采用旋涂或者磁控溅射后加热结晶的方式制得。
12.如权利要求9所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池的电子传输层为T iO2、ZnO、富勒烯、SnO2中的一种或两种的组合。
13.如权利要求9所述的钙钛矿/背接触晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池的顶电极包括碳、石墨和金属电极。
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