CN111430384A - 一种太阳能电池组件、叠层太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池组件、叠层太阳能电池及其制作方法，属于光伏领域。叠层太阳能电池，包括通过隧穿结复合为一体钙钛矿电池和硅基电池。其中，钙钛矿电池具有正面电极，硅基电池具有正面电极和背面电极。该电池具有双面均可通过入射光发电，从而通过翻转改变直接的受光面进行发电。因此，在该电池中，硅基电池不受钙钛矿电池吸光的影响，保证硅基电池的效率和发电量。

Description

一种太阳能电池组件、叠层太阳能电池及其制作方法
技术领域
本申请涉及光伏领域，具体而言，涉及一种太阳能电池组件、叠层太阳能电池及其制作方法。
背景技术
由于光电转换效率高、成本低、制作简单等突出优点，钙钛矿太阳能电池光成为最具前景的阳能电池之一并且成为研究热点。
目前，钙钛矿太阳电池的顶电池效率已经达到25.2％。应用于钙钛矿太阳电池的材料带隙一般大于1.5eV，并且通过掺杂可以进一步提高钙钛矿吸收层的带隙至1.65eV以上。
宽带隙的钙钛矿吸收层非常有利于和晶体硅太阳电池组成双结电池。目前，由钙钛矿和晶体硅组成的双结太阳电池的光电转换效率已经达到28％。
但钙钛矿电池的使用寿命一直有较大的问题，钙钛矿结构的不稳定性严重制约了叠层电池的发展，导致目前市场上并没有叠层电池的组件。因此怎么样在不影响硅基电池寿命的情况下，发挥钙钛矿电池的优势是未来发展的重点之一。
发明内容
基于上述的不足，本申请提供了一种太阳能电池组件、叠层太阳能电池及其制作方法，以部分或全部地改善、甚至解决相关技术中的钙钛矿电池和硅基太阳能电池的使用寿命短的问题。
本申请是这样实现的：
在第一方面，本申请的示例提供了一种叠层太阳能电池。
叠层太阳能电池包括钙钛矿子电池、隧穿结以及硅基子电池，且钙钛矿子电池通过隧穿结与硅基子电池结合。
其中钙钛矿子电池作为叠层太阳能电池的顶电池。钙钛矿子电池的正面通过第一透明导电层设置顶电极。
硅基子电池作为叠层太阳能电池的底电池。硅基子电池的正面具有第一结合区域、位于第一结合区域外围的第二结合区域。并且，第一结合区域设置副电极，硅基子电池的背面通过第二透明导电层设置底电极。
隧穿结具有相对的顶表面和底表面。隧穿结被配置为以顶表面与钙钛矿子电池背面结合、以底表面与硅基子电池的第二结合区域结合，以使钙钛矿子电池与硅基子电池复合。
在第二方面，本申请的示例提供了一种叠层太阳能电池的制作方法包括以下步骤：
提供经过制绒、背面和正面分别制作有本征非晶硅层的N型硅片，并在其中一个本征非晶硅层上制作P型非晶硅层、其中另一个本征非晶硅层上制作N型非晶硅层。
将第一透明导电层形成在N型非晶硅层上，并在第一透明导电层上形成第一栅线电极。
分别在P型非晶硅层的第一区域上制作隧穿结、P型非晶硅层的第二区域制作第二透明导电层，并在第二透明导电层上形成第二栅线电极，其中第二区域位于第一区域的外围。
在隧穿结之上依次叠层制作钙钛矿吸收层、空穴传输层以及第三透明导电层。
将第三栅线电极设置于第三透明导电层之上。
在第二方面，本申请的示例提供了一种叠层太阳能电池的制作方法包括以下步骤：
提供经过制绒、背面和正面分别制作有本征非晶硅层的N型硅片，并在其中一个本征非晶硅层上制作P型非晶硅层、其中另一个本征非晶硅层上制作N型非晶硅层。
在P型非晶硅层上制作第一透明导电层，并在第一透明导电层上形成第一栅线电极。
分别在N型非晶硅层的第一区域上制作隧穿结、P型非晶硅层的第二区域制作第二透明导电层，并在第二透明导电层上形成第二栅线电极，其中第二区域位于第一区域的外围。
在隧穿结之上依次叠层制作钙钛矿吸收层、电子传输层以及第三透明导电层。
将第三栅线电极设置于第三透明导电层之上。
在第四方面，本申请的示例提供了一种太阳能电池组件。其主要由边框、由边框约束的内层结构以及设置于边框的接线盒构成。
其中，内层结构包括电池片阵列、正面封装层以及背面封装层。
电池片阵列为片式结构，且由多个上述的叠层太阳能电池可选地串联而成。并且电池片阵列的正极和负极分别引出连接述接线盒。
正面封装层包括依次叠置于所述电池片阵列正面的第一封装介质和第一玻璃。背面封装层，包括依次叠置于所述电池片阵列背面的第而封装介质和第二玻璃。
在以上实现过程中，本申请实施例提供的叠层太阳能电池是一种双面叠层电池，且分别包括钙钛矿太阳能和硅基太阳能电池。该叠层太阳能电池的双面均可入光进行发电。由此，在钙钛矿电池寿命范围内采用正面(钙钛矿太阳能电池侧)入光，两个子电池均能够实现入光发电；当钙钛矿电池到寿命后，将电池片翻转，采用背面(硅基太阳能电池侧)入光。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为一种已知的太阳能电池的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的叠层太阳能电池的结构示意图；
图3示出了图2中的叠层太阳能电池的正面示意图；
图4示出了图2中的叠层太阳能电池的背面示意图；
图5示出了本申请示例中的太阳能电池组件的结构示意图。
图标：101-背面电极；102-背面透明导电层；103-非晶硅p层；104-本征非晶硅层；105-晶体硅；106-本征非晶硅层；107-非晶硅n层；108-纳米硅n层；109-纳米硅p层；1010-空穴传输层；1011-吸收层；1012-电子传输层；1013-正面透明导电层；1014-正面电极；201-底电极；202-背面透明导电层；203-非晶硅n层；204-非晶硅i层；205-晶体硅片；206-非晶硅i层；207-非晶硅p层；208-正面透明导电层；209-副电极；210-隧穿结；211-电子传输层；212-吸收层；213-空穴传输层；214-正面透明导电层；215-顶电极；400-硅基子电池；401-钙钛矿子电池；500-太阳能电池组件；501-边框；502-正面封装层；5021-第一玻璃；5022-第一封装介质；503-电池片阵列；504-背面封装层；5041-第二封装介质；5042-第二玻璃；506-内层结构。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
钙钛矿电池具有独特的性质，从而成为目前研究的一个热点。作为技术成熟的太阳能电池技术，硅基太阳能电池也具有其独有的优势。因此，如何结合钙钛矿太阳能电池和硅基太阳能电池的优点，使两者能够更好地配合就成为了本领域的一个难点。
其中的一个关键问题之一在于：钙钛矿的稳定性相比于硅基材料更差，因此，钙钛矿的寿命通常低于硅基材料。当将两者结合时，常常会因为钙钛矿电池的失效而导致整个电池报废。因此，在将钙钛矿电池和硅基电池结合使用的方案中，如何延长电池的使用寿命就显得尤为重要。
为了对钙钛矿电池、硅基太阳能电池的性能、特性进行研究，发明人实施了一种钙钛矿-硅复合的叠层太阳电池，其结构如图1所示。
背面电极101为背面导电栅线(栅线电极)，一般为银栅。其可以采用丝网印刷制作。背面透明导电层102，一般为氧化铟锡(ITO)。其可以采用磁控溅射沉积制作，厚度约80nm。
非晶硅p层103的厚度一般为10nm。其可以通过等离子体增强化学气相沉积(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)制作。本征非晶硅层104(非晶硅i层)，厚度一般为10nm。其可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制作。晶体硅105可以是n型硅片或者p型硅片。其一般厚度为150微米到250微米。非晶硅i层(本征非晶硅层106)，厚度一般为10nm。其可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制作。非晶硅n层107厚度一般为10nm。其可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制作。
非晶硅p层103到非晶硅n层107膜层一起组成SHJ电池的半导体层，其中负极与隧穿结接触，正极与背面透明导电层102接触。
纳米硅n层108厚度一般为20nm，其通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制作。纳米硅指的是直径小于5纳米的晶体硅颗粒。纳米硅p层109厚度一般为20nm。其通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制作。纳米硅n层108和纳米硅p层109一起组成隧穿结，即隧穿结为复合层，电子和空穴复合的结构层。
钙钛矿太阳电池的空穴传输层1010材料一般为PTAA、spiro-TTB、spiro-OMeTAD等有机小分子材料。钙钛矿太阳电池的吸收层1011(即钙钛矿材料层)，材料为FA1-xCsxPbI3，一般其中0.1<x<0.3。钙钛矿太阳电池的电子传输层1012，材料为SnO2、TiO2、ZnO。一般其通过原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)制作，一般厚度为50nm。
空穴传输层1010至电子传输层1012一起组成钙钛矿电池的半导体层，其中正极与隧穿结接触，负极与正面透明导电层1013接触。
正面透明导电层1013一般为氧化铟锡(ITO)。其可以通过磁控溅射制作，厚度为80nm。正面导电栅线为正面电极1014，一般为银栅，其通过丝网印刷制作。
上述太阳能电池工作时，光通过正面银栅(正面电极1014)及正面透明导电层1013进入钙钛矿-硅异质结太阳电池。由于钙钛矿材料和硅材料的带隙的差异，使其两者对不同的波长的光具有特征吸收。因此，两者对光谱的响应宽度更大。
其中，进入太阳电池后光，短波长(小于800nm)的部分被钙钛矿吸收层1011吸收，产生电子-空穴对。光生电子则向电子传输层1012迁移，空穴则往空穴传输层1010迁移。
其中，800nm到1200nm的长波长的光被硅异质结(Silicon Hetero-Junction，SHJ)太阳电池的吸收层(晶体硅105)吸收，产生电子-空穴对。电子则往非晶硅n层107迁移，空穴则往非晶硅p层103迁移。
从钙钛矿层电池迁移过来的空穴和从SHJ电池迁移过来的电子在隧穿结(电子、空穴复合层，包括纳米硅n层和纳米硅p层)产生复合。
同时，叠层太阳电池的电子通过正面透明导电层1013和正面的银栅即正面电极1014被收集，并形成叠层太阳电池的负极。叠层太阳电池的空穴通过背面透明导电层102和背面银栅即背面电极101被收集形成叠层太阳电池的正极。
由此，叠层太阳能电池完成一个光生伏特效应的形成分离的载流子的过程。通过外接电路或者负载即可向外供电。
该叠层太阳能电池的电学特性可以通过电流-电压曲线(J-V曲线)予以部分地反映。从该曲线中可以重点关注短路电流、最大功率输出点以及开路电压三个特性参数，或者也可以通过其它测试手段考察其光电转换效率等其它电学特性参数。
叠层太阳电池的开路电压(Voc)等于钙钛矿太阳电池的开路电压与SHJ电池的开路电压之和；叠层电池的短路电流密度(Jsc)等于钙钛矿太阳电池的短路电流密度和SHJ电池的短路电流密度中较小的一个。
采用上述叠层电池虽然可以提高电池的性能，如光能利用率、光电转换效率。然后，正如前述，由于钙钛矿电池中的钙钛矿吸收层、及其空穴传输层的材料的特性决定了该吸收层和空穴传输层对杂质如水等的敏感度高，且容易分解，从而导致结构稳定性差。当钙钛矿电池的吸收层和空穴传输层出现损坏时将导致整个叠层电池不能够继续工作。换言之，寿命通常在10年以内的钙钛矿电池，难以与寿命在20年至30年的硅基太阳能电池相匹配。
为了缓解或者解决上述问题，一个主要的研究方向在于对钙钛矿吸收层和空穴传输层的材料进行改进。然而，令人失望的是，目前所知的大部分钙钛矿材料都存在不同程度的分解。这样的情况在当钙钛矿暴露于高湿、高温、强光以及富氧等情况下表现的尤为突出和明显。其中，尤以高湿度对钙钛矿的分解作用更显著。因此，这就对太阳能电池器件的封装提出了相当高的要求，从而为其作为商业产品的应用带来巨大的障碍。
鉴于这样的现状，发明人尝试从电池的结构出发，发明人认为相对于从材料方面对基于钙钛矿和硅基材料的电池进行改进而言，对其结构上的改进可能会带来可见的优势和相对较低的实现难度。
从上述由发明人实施的电池结构而言，其缺陷的主要表现是该电池在钙钛矿电池失效后，整个叠层电池无法继续服役。而导致该问题的一个原因在于：钙钛矿电池的失效，使得电池的光生电子无法正常地产生和传输，从而使电池的正面电极无法正常收集电子。因此，电池也不能通过外接负载向外供电。
由于硅基太阳能电池的寿命更长，为了使其在钙钛矿电池失效后可以基于工作，发明人对叠层电池中的硅基电池进行改进。其中一个主要的手段是通过对硅基电池增设附加的电极。由此，当钙钛矿电池失效，硅基电池仍然可以作为独立的电池向外供电。
示例中，这样的创新电池在一些示例中，可以被以可翻转双面发电钙钛矿/SHJ叠层太阳能电池表示。更宽泛的角度而言，该电池也是一种叠层太阳能电池。其可以双面(正面和背面)均可由光入射。
当钙钛矿电池在正常服役时，钙钛矿电池侧作为光入射侧。由该叠层电池的背面电极和正面电极作为电池的正负极进行使用。
当钙钛矿失效时，将叠层太阳能电池翻转，硅基电池侧作为光入射侧。由该叠层电池的背面电极和设置在硅基电池的如前述的附加的电极作为电池的正负极进行使用。
由此，该由发明人所提出且基于钙钛矿和硅基材料的叠层太阳能电池将具有更长的使用寿命。同时，由于在钙钛矿的服役周期内，电池结合了钙钛矿电池和硅基材料电池的优点，从而使得电池的开路电压和电池效率得以改善，电池的基准平均电力成本(Levelized Cost Of Electricity Energy，LCOE)增大。
以下针对本申请实施例的一种叠层太阳能电池及其制作方法进行具体说明：
从整体而言，示例中的叠层太阳能电池主要包括相互结合的顶电池和底电池。在电池的使用寿命周的前一阶段，顶电池和底电池同时配合工作进行供电；在电池的使用寿命周的后一阶段，则主要以底电池工作向外供电。因此，由前述可知，其中的顶电池是指基于钙钛矿的太阳能电池，而底电池是指基于硅基材料的太阳能电池。
在顶电池和底电池的结合区域，作为载流子的复合区域，两者通过隧穿结进行结合。并且一些示例中，该隧穿结可以采取叠层，如双层结构设计(如p型纳米晶和n型纳米晶)。
对于隧穿结的不同构造形式，其相对应的叠层太阳能电池中的其它层也可进行相应的调整。如对于方案1而言，叠层太阳能电池的正面电极作为正极被制作和使用，叠层太阳能电池的背面电极作为负极被制作和使用。如对于方案2而言，叠层太阳能电池的正面电极作为负极被制作和使用，叠层太阳能电池的背面电极作为正极被制作和使用。本申请示例中采取的是方案1为例进行说明。
此外，作为该叠层太阳能电池具有相对更长使用寿命的对应改进方案所设计的特征之一，硅基材料的太阳能电池的底电池还具有一个附加的电极(后文将以副电极再次出现并非描述)。该附加的电极与叠层太阳能电池的背面电极相适应。当叠层太阳能电池的背面电极为正极时，该附加的电极则为负极，反之亦然。
因此，在本申请示例中，叠层太阳能电池包括钙钛矿子电池401、隧穿结210以及硅基子电池400。应当指出的是，本申请示例中所设计的叠层太阳能电池是一种垂直结太阳能电池，主要包括交替出现的P型层和N型层，其构成不同数量的PN结。或者也可以根据需要将一些PN结替换为同型结，例如NN+型结(高低结)等等。
顶电池
钙钛矿子电池401作为顶电池，且钙钛矿子电池401的正面通过第一透明导电层设置顶电极。在钙钛矿子电池401中，钙钛矿材料作为光敏层。其中，子电池中还可以具有其它的功能层，例如空穴传输层、电子传输层，等等。根据不同的需求，钙钛矿材料具有不同的选择。钙钛矿材料通常具有形如ABX3的结构，其中A为FA、MA、Cs以任意比例混合，B为Pb离子和Sn离子中的一种或两种；X选自I离子、Cl离子和Br离子中的至少一种。
例如FAPbI3、MAPb(I1-xBrx)3、MAPbI1-x(SCN)x、(BA)2(MA)n-1PbnI3n+1，等等。本申请示例中，钙钛矿子电池中的钙钛矿材料是(FA)1-xCsxPbI3，且其中0.1<x<0.3。
底电池
硅基子电池400作为底电池，且硅基子电池400的正面具有第一结合区域、位于第一结合区域外围的第二结合区域。第一结合区域设置副电极，硅基子电池400的背面通过第二透明导电层设置底电极。
顾名思义，硅基子电池是利用硅材料制作的半导体电池。根据其制作材料的分类，其可以有多种表现形式，例如，硅基子电池是异质结电池，例如采用硅材料制作的结；或者，采用硅材料与锗等材料制作的异质结电池。另外，根据构成结的类型的不同，该异质结电池中的结构可以是同型异质结(例如P+/P结或N/N-结或P-/P结或N/N+结)，或者异型异质(例如P-n或p-N)结，多层异质结称为异质结构。或者，根据硅基子电池中的结的数量也可以将硅基子电池区分为单结电池。
隧穿结
隧穿结210具有相对的顶表面和底表面。隧穿结以这样的方式进行配置：以顶表面与钙钛矿子电池401(背面)结合、以底表面与硅基子电池400(正面)的第二结合区域结合，以使钙钛矿子电池与硅基子电池复合。
一般地，对于太阳能电池的电极而言，其通常选择为正面(入光侧)的电极为栅指状，而背面则可以选择为平面板状。在本申请中，叠层太阳能电池具有双面可入射光并进行光伏发电的特性，因此，其中的顶电极、底电极以及副电极均被选择为栅线电极。而对与电极的制作材料而言，顶电极、底电极以及副电极可以选择相同的或相异的导电材料制作。该导电材料例如是银、钛铜合金或锡铜合金。
作为一种可替代的具体示例，叠层太阳能电池中的硅基子电池被选择为异质结电池，且具有依次层叠的N型非晶硅层、第一本征非晶硅层、N型晶体硅层、第二本征非晶硅层、P型非晶硅层。该结构中，N型晶体硅层为基底具有相对于硅基子电池中的其它结构层更大的厚度。
另一种可选的示例中，硅基子电池为异质结电池，且具有依次层叠的N型非晶硅层、第一本征非晶硅层、P型晶体硅层、第二本征非晶硅层、P型非晶硅层。该结构中，P型晶体硅层为基底具有相对于硅基子电池中的其它结构层更大的厚度。
相应地，钙钛矿电池具有依次层叠的电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层。
基于上述之结构的叠层太阳能电池的结构参阅图2，图3以及图4。其中，图2为叠层太阳能电池的主视图，并示出了电池的一个侧面的结构。图3为叠层太阳能电池的俯视图，并示出了电池正面的电极分布。图4为叠层太阳能电池的仰视图，并示出了电池背面的电极分布。
该电池基于钙钛矿/SHJ叠层电池，且具有双面发电的特性。其由下及上依次具有下述之结构。
底电极201为背面导电栅线，可以采用银、铜，或其与多种金属的复合例如Ti/Cu，Sn/Cu。底电极201的制备方法可以是丝网印刷，即通过丝网印刷在背面透明导电层202上制备一层金属银栅线。丝网印刷方法制备的银栅厚度为5微米到200微米，宽度为1微米到200微米。铜栅线的厚度为100nm到20微米，宽度为1微米到200微米。另一种制作底电极的方法是电镀。先通过掩膜在背面透明导电层202上蒸镀或者溅射一层薄的钛(Ti)或者锡(Sn)作为前置体，然后在铜盐的溶液中在Ti或者Sn的前置体上电镀一层铜栅线。电镀法制备的栅线厚度为100纳米到20微米，其中前置体的厚度为5nm到100nm，宽度为1微米到200微米。
背面透明导电层202可以选择氧化铟锡(ITO)、氧化铟钨(IWO)、掺铝氧化锌AZO或掺硼氧化锌BZO制作。其制作方法例如是磁控溅射沉积或反应等离子体沉积(RPD)，厚度为50nm到500nm。
非晶硅n层203，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制作，其厚度为2nm到200nm。
非晶硅i层204(本征非晶硅)，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制作，其厚度为2nm到50nm。
晶体硅片205可以是n型硅片或者p型硅片，且该硅片厚度为150微米到250微米。
非晶硅i层206通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制作，厚度为2nm到50nm。
非晶硅p层207通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制作，厚度为2nm到100nm。
电池的硅基半导体层由上述的非晶硅n层203到非晶硅p层207膜层共同组成SHJ电池。并且该SHJ电池的正面与隧穿结接触，负极(作为前述底电极201的实例)与背透明导电层接触。SHJ电池的正面还通过透明导电层与副电极209连接。
采用掩模板，通过磁控溅射的方式在非晶硅p层207上的选择区域(内部区域)制作两个叠置的氧化锡层以构成隧穿结。该两个氧化锡层包括一个与非晶硅p层207直接接触的结合层，即隧穿结210，与该结合层直接接触的电子传输层211(也可以作为钙钛矿太阳电池的电子传输层)。
采用磁控溅射沉积或反应等离子体沉积(RPD)在在非晶硅p层207上的另一选择区域(外部区域)制作透明导电层。该导电层作为SHJ电池(基于硅的异质结HJT电池)的正面透明导电层208。并且，其通常可选择使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟钨(IWO)，且厚度为50nm到150nm。
副电极209为导电栅线，材料可以是银、铜，或多种金属的复合材料例如Ti/Cu，或Sn/Cu。
钙钛矿太阳电池的吸收层212的制作材料为FA1-xCsxPbI3，其中0.1<x<0.3。
钙钛矿太阳电池的空穴传输层213选用氧化镍NiO或者硫氰酸亚铜(CuSCN)，厚度为5nm到100nm。其中，氧化镍(NiO)可以通过磁控溅射、反应等离子体沉积(RPD)或者化学气相沉积制作。其中的化学气相沉积包括原子层沉积(ALD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)。硫氰酸亚铜(CuSCN)通过真空蒸镀制作。
正面透明导电层214可以选择使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟钨(IWO)通过磁控溅射沉积或反应等离子体沉积(RPD)制作，厚度为50nm到150nm。
顶电极215为正面导电栅线，其材料可以是银、铜，或者多种金属的复合材料，例如Ti/Cu，Sn/Cu。
为了使本领域技术人员更易于实施上述叠层太阳能电池的方案，以下还给出了其制作方法。针对其中的SHJ电池的结构的不同，电池具有不同的制作方法。
第一制作方法包括：
步骤S301、提供经过制绒、背面和正面分别制作有本征非晶硅层的N型硅片，并在其中一个本征非晶硅层上制作P型非晶硅层、其中另一个本征非晶硅层上制作N型非晶硅层。
步骤S302、将第一透明导电层形成在N型非晶硅层上，并在第一透明导电层上形成第一栅线电极。
步骤S303、分别在P型非晶硅层的第一区域上制作隧穿结、P型非晶硅层的第二区域制作第二透明导电层，并在第二透明导电层上形成第二栅线电极，其中第二区域位于第一区域的外围。
步骤S404、在隧穿结之上依次叠层制作钙钛矿吸收层、空穴传输层以及第三透明导电层。
步骤S405、将第三栅线电极设置于第三透明导电层之上。
第二制作方法包括：
步骤S501、提供经过制绒、背面和正面分别制作有本征非晶硅层的N型硅片，并在其中一个本征非晶硅层上制作P型非晶硅层、其中另一个本征非晶硅层上制作N型非晶硅层。
步骤S502、将第一透明导电层形成在P型非晶硅层上，并在第一透明导电层上形成第一栅线电极。
步骤S503、分别在N型非晶硅层的第一区域上制作隧穿结、P型非晶硅层的第二区域制作第二透明导电层，并在第二透明导电层上形成第二栅线电极，其中第二区域位于第一区域的外围。
步骤S504、在隧穿结之上依次叠层制作钙钛矿吸收层、电子传输层以及第三透明导电层。
步骤S505、将第三栅线电极设置于第三透明导电层之上。
进一步地，基于前述制作的叠层太阳能电池，本申请示例中还提供了一种其应用实例，即太阳能电池组件500，其结构参阅图5。
该太阳能电池组件500主要由边框501、由边框501约束的内层结构506以及设置于边框的接线盒(图未绘示)构成。
其中，边框501提供约束，使太阳能电池组件500组件中的其它各个部件组合为集成、稳定的整体结构。其通过可以采用金属材料制作，其形状大致为方形。接线盒是用以将电池的电极进行聚集和汇合，方便于用电负载连接。在另一些示例中，于电池结构中也可以不使用边框，例如双玻组件丁基胶封装。
其中，内层结构506主要包括电池以及其它利于封装和组合的部件。
例如，内层结构506包括片式的电池片阵列503、正面封装层502以及背面封装层504。电池片阵列503由多个叠层太阳能电池可选地串联(呈阵列状)而成。电池片阵列的正极和负极分别引出连接于接线盒。
正面封装层502包括依次叠置于电池片阵列正面的第一封装介质5022(例如EVA)和第一玻璃5021。背面封装层504包括依次叠置于电池片阵列背面的第二封装介质5041和第二玻璃5042。
以下结合实施例对本申请的一种叠层太阳能电池及其制作方法作进一步的详细描述。
实施例1
在清洗且制绒好的n型硅片的上下两个表面通过等离子体增强化学气相沉积各镀一层本征非晶硅层，厚度分别为10nm和8nm。
然后在8nm厚的本征非晶硅层上沉积一层p型非晶硅，厚度为10nm。在10nm厚的本征非晶硅层上沉积一层n型非晶硅，厚度为15nm。
在n型非晶硅层上通过磁控溅射制备背透明导电层，材料为氧化铟锡(ITO)，厚度为120nm。在磁控溅射的背透明导电层上通过丝网印刷制备银栅线，银栅线之间距离为2毫米。每个银栅线的高度为20微米，宽度为50微米。
在p型非晶硅层上设置掩膜板，再通过磁控溅射以二氧化锡为靶材，在叠层区域制备隧穿结(由双层复合而成)厚度为50nm。并且，还在p型非晶硅层上使用相对应的模板，通过磁控溅射制备SHJ电池的正面氧化铟锡膜层，厚度100nm。再通过丝网印刷制备银栅线，银栅线的高度为20微米，宽度为50微米。
在隧穿结中的作为电子传输层的二氧化锡上沉积FA0.9MA0.1PbI3钙钛矿吸收层，膜厚为400nm。沉积方法：真空共蒸发；蒸发原材料分别为FAI、MAI、PbI2；条件是：FAI蒸发温度为200摄氏度、MAI蒸发温度为120摄氏度、PbI2蒸发温度为400摄氏度、衬底材料的温度为30摄氏度。
在沉积好的钙钛矿吸收层上使用聚噻吩乙酸沉积膜厚为80nm的空穴传输层。沉积方法为真空蒸发，原材料蒸发温度为150摄氏度，衬底温度为30摄氏度。
在沉积好的空穴传输层上沉积正面采用氧化铟锡通过等离子体沉积膜厚为80nm的前透明导电层。
在沉积好的透明导电层上通过丝网印刷制备多条银栅线，银栅线之间距离为2毫米，并且每个银栅线高度为20微米，宽度为50微米。
实施例2
在清洗且制绒好的n型硅片的两个表面通过等离子体增强化学气相沉积各镀一层本征非晶硅层，厚度均为10nm。
在上述两个本征非晶硅层上分别沉积一层p型非晶硅和n型非晶硅，其中p型非晶硅厚度为20nm，n型非晶硅厚度为15nm。
在p型非晶硅层上，采用掺铝氧化锌通过磁控溅射制备厚度为200nm的背透明导电层。然后在该背透明导电层上通过丝网印刷制备银栅线，银栅线之间距离为2毫米。每个银栅线的高度为20微米，宽度为50微米。
在n型非晶硅上利用相对应的掩模制备SHJ电池的厚度为120nm、材质为氧化铟锡的正面透明导电层。并进一步通过丝网印刷制备银栅线，银栅线之间距离为2毫米。每个银栅线的高度为20微米，宽度为50微米。
在n型非晶硅层上还以纳米晶为原料通过化学气相沉积、利用相对应的掩模制备厚度为15nm的隧穿结。
在隧穿结之上，通过蒸发镀膜的方式制备空穴传输层，材料为Spiro-TTB,衬底温度30度，膜厚20nm。
然后在空穴传输层Spiro-TTB上沉积钙钛矿吸收层。吸收层材料为FA0.7MA0.3PbI3；沉积方法真空共蒸发。蒸发原材料分别为FAI、MAI、PbI2；FAI蒸发温度为200摄氏度，MAI蒸发温度为140摄氏度，PbI2蒸发温度为400摄氏度。衬底材料的温度为30摄氏度。钙钛矿吸收层膜厚为400nm。
在沉积好的钙钛矿吸收层上沉积电子传输层，材料为二氧化锡，沉积方法为原子层沉积，原材料蒸发温度为85摄氏度，膜厚为20nm。
在沉积好的电子传输层上沉积正面透明导电层，材料为氧化铟钨IWO。沉积方法为反应等离子体沉积，沉积膜厚为80nm。
在沉积好的背电极透明导电层上通过丝网印刷制备银栅线，银栅线高度为15微米，宽度为50微米。银栅线之间距离为1.5毫米。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叠层太阳能电池，其特征在于，包括：
作为顶电池的钙钛矿子电池，且所述钙钛矿子电池的正面通过第一透明导电层设置顶电极；
作为底电池的硅基子电池，所述硅基子电池的正面具有第一结合区域、位于所述第一结合区域外围的第二结合区域，所述第一结合区域设置副电极，所述硅基子电池的背面通过第二透明导电层设置底电极；
隧穿结，具有相对的顶表面和底表面，所述隧穿结被配置为以所述顶表面与所述钙钛矿子电池背面结合、以所述底表面与所述硅基子电池的第二结合区域结合，以使所述钙钛矿子电池与所述硅基子电池复合。
2.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述硅基子电池是同质结电池或异质结电池；
或者，所述硅基子电池是单结电池。
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，在所述钙钛矿子电池中，钙钛矿材料的两侧分别设置空穴传输层和电子传输层。
4.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述硅基子电池为异质结电池，且具有依次层叠的N型非晶硅层、第一本征非晶硅层、N型晶体硅层、第二本征非晶硅层、P型非晶硅层，且所述硅基子电池以所述P型非晶硅层与所述隧穿结的底表面结合；
或者，所述硅基子电池为异质结电池，且具有依次层叠的N型非晶硅层、第一本征非晶硅层、P型晶体硅层、第二本征非晶硅层、P型非晶硅层，且所述硅基子电池以所述P型非晶硅层与所述隧穿结的底表面结合。
5.根据权利要求1或4所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿子电池具有依次层叠的电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层。
6.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿子电池中的钙钛矿材料是FA1-xCsxPbI3，其中0.1<x<0.3。
7.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，述顶电极、所述底电极以及所述副电极均为栅线电极；
或者，所述顶电极、所述底电极以及所述副电极分别独立地使用银、钛铜合金或锡铜合金制作而成。
8.一种叠层太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供经过制绒、且背面和正面分别制作有本征非晶硅层的N型硅片，并在其中一个本征非晶硅层上制作P型非晶硅层、其中另一个本征非晶硅层上制作N型非晶硅层；
在所述N型非晶硅层上制作第一透明导电层，并在第一透明导电层上形成第一栅线电极；
分别在所述P型非晶硅层的第一区域上制作隧穿结、所述P型非晶硅层的第二区域制作第二透明导电层，并在第二透明导电层上形成第二栅线电极，其中所述第二区域位于所述第一区域的外围；
在所述隧穿结之上依次叠层制作钙钛矿吸收层、空穴传输层以及第三透明导电层；
将第三栅线电极设置于所述第三透明导电层之上。
9.一种叠层太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供经过制绒、背面和正面分别制作有本征非晶硅层的N型硅片，并在其中一个本征非晶硅层上制作P型非晶硅层、其中另一个本征非晶硅层上制作N型非晶硅层；
将第一透明导电层形成在所述P型非晶硅层上，并在第一透明导电层上形成第一栅线电极；
分别在所述N型非晶硅层的第一区域上制作隧穿结、所述P型非晶硅层的第二区域制作第二透明导电层，并在第二透明导电层上形成第二栅线电极，其中所述第二区域位于所述第一区域的外围；
在所述隧穿结之上依次叠层制作钙钛矿吸收层、电子传输层以及第三透明导电层；
将第三栅线电极设置于所述第三透明导电层之上。
10.一种太阳能电池组件，其特征在于，主要由边框、由所述边框约束的内层结构以及设置于所述边框的接线盒构成；
其中，所述内层结构包括：
片式的电池片阵列，由多个权利要求1至7中任意一项所述的叠层太阳能电池可选地串联而成，所述电池片阵列的正极和负极分别引出连接于所述接线盒；
正面封装层，包括依次叠置于所述电池片阵列正面的第一封装介质和第一玻璃；
背面封装层，包括依次叠置于所述电池片阵列背面的第而封装介质和第二玻璃。
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