CN114068750A - 钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统 - Google Patents

钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114068750A
CN114068750A CN202010762388.4A CN202010762388A CN114068750A CN 114068750 A CN114068750 A CN 114068750A CN 202010762388 A CN202010762388 A CN 202010762388A CN 114068750 A CN114068750 A CN 114068750A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
perovskite
transparent conductive
conductive film
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010762388.4A
Other languages
English (en)
Inventor
刘祖辉
陈龙
蒋方丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaxing Canadian Solar Technology Research Institute
Original Assignee
Jiaxing Canadian Solar Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiaxing Canadian Solar Technology Research Institute filed Critical Jiaxing Canadian Solar Technology Research Institute
Priority to CN202010762388.4A priority Critical patent/CN114068750A/zh
Publication of CN114068750A publication Critical patent/CN114068750A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0725—Multiple junction or tandem solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer or HIT® solar cells; solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic System
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明公开了钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统，其中，钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的结构包括硅异质结层、顶钙钛矿层、底钙钛矿层，其中，所述顶钙钛矿层通过第一复合连接层形成在所述硅异质结层的正面，所述底钙钛矿层通过第二复合连接层形成在所述硅异质结层的背面。由此，该太阳能电池具有效率高、成本低，输出功率大的优点。由于钙钛矿层材料较异质结材料成本较低，在同一硅异质结上设置上下两层钙钛矿层，可减少硅异质结的使用，降低硅片衬底的浪费，充分利用了异质结高开路电压、温度系数低、效率高的优势，同时双面叠层，也可以充分利用了太阳光，提高电池效率。

Description

钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳 能系统
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体而言，本发明涉及钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统。
背景技术
近年来，高效异质结(HJT)电池以其结构简单、可薄片化、光致衰减和温度系数低、开路电压和转化效率高、工艺流程相对简单等优势，使其成为未来电池技术最具发展潜力的方案之一。
除此之外，叠层结构电池已被普遍认可为提高电池效率的有效途径，其基本原理是将太阳光谱视为不同部分，用禁带宽度与不同光谱段匹配的太阳能电池材料做成叠层电池结构，最大限度的将光能转化为电能。特别地，由于钙钛矿材料的高吸光性，带隙可调节性等优点，近几年钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池的迅速发展有目共睹，其转化率从2017年不足23％提高至2020年的29.1％。因此使用钙钛矿作为顶层电池和硅异质结电池形成叠层电池，在提高电池的短波响应和开路电压具有很大的潜力。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统，该钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池具有效率高、成本低，输出功率大的优点。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，根据本发明的具体实施例，该钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池包括：硅异质结层、顶钙钛矿层、底钙钛矿层，其中，所述顶钙钛矿层通过第一复合连接层形成在所述硅异质结层的正面，所述底钙钛矿层通过第二复合连接层形成在所述硅异质结层的背面。
由此，本发明太阳能电池在同一硅异质结的基片上，制备出钙钛矿/异质结双面叠层电池。由于钙钛矿层材料较异质结材料成本较低，同一硅异质结上制备上下两层钙钛矿层，可减少硅异质结的使用，降低硅片衬底的浪费，充分利用了异质结高开路电压、温度系数低、效率高的优势，同时双面叠层，也可以充分利用了太阳光，提高电池效率。
根据本发明的另一个方面，本发明提出了一种制备钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的方法，根据本发明的具体实施例，该方法包括：
(a)制备硅异质结层；
(b)在所述硅异质结层的正面形成顶钙钛矿层，所述顶钙钛矿层与所述硅异质结层之间通过第一复合连接层连接；
(c)在所述硅异质结层的背面形成底钙钛矿层，所述底钙钛矿层与所述硅异质结层之间通过第二复合连接层连接。
由此，通过采用本发明上述实施例的方法可以有效地制备得到钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，该太阳能电池可从两面吸收太阳光，并通过两面的钙钛矿层形成双面叠层结构，吸收短波长的光，硅异质结层来吸收长波长的光，提升短路电流，进一步提高电池效率。
根据本发明的第三方面，本发明还提出了一种太阳能系统，根据本发明的实施例，该太阳能系统包括：
前实施例所述的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，
两个反射聚光板，两个所述反射聚光板分别设置在所述钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的两侧，并适于将太阳光线反射至所述钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的正面和背面；
光线跟踪支架系统，所述光线跟踪支架系统与两个所述反射聚光板相连，以便适于调整所述反射聚光板以使得所述钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池正面和背面接受的太阳光能相同。
由此，采用反射镜来改变光线路径，使得电池双面接受到相同的光线，进而可以保证前后叠层电池电流匹配，降低电流失配的损失，同时叠层结构提高电池的输出电压，进而增加输出功率。另外，可以采用光线跟踪支架系统设计，尽可能保证地接收太阳直接辐射(DNI)，从而前后两面的光线始终相同，叠层内电流始终匹配，也能接收更多的辐照能量，产生更多的电能。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的结构示意图。
图2是根据本发明一个实施例的太阳能系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，根据本发明的具体实施例，包括：硅异质结层、顶钙钛矿层、底钙钛矿层，其中，所述顶钙钛矿层通过第一复合连接层形成在所述硅异质结层的正面，所述底钙钛矿层通过第二复合连接层形成在所述硅异质结层的背面。
由此，本发明太阳能电池在同一硅异质结的基片上，制备出钙钛矿/异质结双面叠层电池。由于钙钛矿层材料较异质结材料成本较低，同一硅异质结上制备上下两层钙钛矿层，可减少硅异质结的使用，降低硅片衬底的浪费，充分利用了异质结高开路电压、温度系数低、效率高的优势，同时双面叠层，也可以充分利用了太阳光，提高电池效率。
根据本发明的具体实施例，上述钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池中，
所述顶钙钛矿层由依次排布的上钙钛矿空穴传输层、上钙钛矿层、上钙钛矿电子传输层、上缓冲层、第二上TCO透明导电薄膜和正面金属栅线组成；
所述底钙钛矿层由依次排布的下钙钛矿电子传输层、下钙钛矿层、下钙钛矿空穴传输层、下缓冲层、第二下TCO透明导电薄膜和背面金属栅线组成；
所述第一复合连接层为第一上TCO透明导电薄膜；
所述第二复合连接层为第一下TCO透明导电薄膜。
根据本发明的具体实施例，本发明还提出了一种由前面实施例所述方法制备得到的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，如图1所示，该钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池包括：单晶硅基片层10、上本征非晶硅薄膜层9、下本征非晶硅薄膜层11、n型非晶硅薄膜8、p型非晶硅薄膜12、第一上TCO透明导电薄膜7、上钙钛矿空穴传输层6、上钙钛矿层5、上钙钛矿电子传输层4、上缓冲层3、第二上TCO透明导电薄膜2、正面金属栅线1、第一下TCO透明导电薄膜13、下钙钛矿电子传输层14、下钙钛矿层15、下钙钛矿空穴传输层16、下缓冲层17、第二下TCO透明导电薄膜18和背面金属栅线19。
具体地，所述上本征非晶硅薄膜层9和下本征非晶硅薄膜层11分别形成在所述单晶硅基片层10的正面和背面；所述n型非晶硅薄膜8形成在所述上本征非晶硅薄膜层9的正面；所述p型非晶硅薄膜12形成在所述下本征非晶硅薄膜层11的背面；所述第一上TCO透明导电薄膜7形成在所述n型非晶硅薄膜8的正面；所述上钙钛矿空穴传输层6形成在所述第一上TCO透明导电薄膜7的正面；所述上钙钛矿层5形成在所述上钙钛矿空穴传输层6的正面；所述钙钛矿电子传输层4形成在所述上钙钛矿层5的正面；所述上缓冲层3形成在所述钙钛矿电子传输层4的正面；所述第二上TCO透明导电薄膜2形成在所述上缓冲层3的正面；所述正面金属栅线1形成在所述第二上TCO透明导电薄膜2的正面；所述第一下TCO透明导电薄膜13形成在所述p型非晶硅薄膜的背面12；所述下钙钛矿电子传输层14形成在所述第一下TCO透明导电薄膜13的背面；所述下钛矿层15形成在所述下钙钛矿电子传输层14的背面；所述下钙钛矿空穴传输层16形成在所述下钙钛矿层15的背面；所述下缓冲层17形成在所述下钙钛矿空穴传输层16的背面；所述第二下TCO透明导电薄膜18形成在所述下缓冲层17的背面；以及所述背面金属栅线19形成在所述第二下TCO透明导电薄膜18的背面。
由此，本发明太阳能电池在同一硅异质结的基片上，制备出钙钛矿/异质结双面叠层电池。由于钙钛矿层材料较异质结材料成本较低，同一硅异质结上制备上下两层钙钛矿层，可减少硅异质结的使用，降低硅片衬底的浪费，充分利用了异质结高开路电压、温度系数低、效率高的优势，同时双面叠层，可从两面吸收太阳光，并通过两面的钙钛矿层形成双面叠层结构，吸收短波长的光，硅异质结层来吸收长波长的光，提升短路电流，进一步提高电池效率。
根据本发明的具体实施例，所述抛光单晶硅衬底为n型抛光单晶硅衬底。
任选地，所述n型抛光单晶硅衬底的厚度为100-250μm，优选150μm。
抛光单晶硅衬底可以为n型或者p型单晶硅，优选采用n型抛光单晶硅衬底。具体地，n型抛光单晶硅衬底的厚度为100-250μm。优选采用厚度为150μm的n型抛光单晶硅衬底。
根据本发明的具体实施例，抛光单晶硅衬底优选采用n型抛光单晶硅衬底是基于发明人的下列发现：内建电场强度取决于禁带宽度，相比之下激活能项大小约0.1eV，基本可以忽略。晶硅晶硅同质结电池中，P型和N型单晶硅的禁带宽度为1.12eV，此为其内建电场强度上限。P型异质结电池中的N型非晶硅、N型异质结电池中的P型非晶硅的禁带宽度均为1.7-1.9eV。P型异质结电池价带带阶0.45eV，因而其内建电场强度上限约为1.35eV；N型异质结电池导带带阶0.15eV，因而其内建电场强度上限约为1.65eV。由此可见N型异质结电池的内建电场强度上限远高于P型异质结电池和晶硅同质结电池，即有VD：N型异质结电池＞P型异质结电池＞同质结电池。因而N型异质结电池的开路电压和转换效率高于P型异质结电池和晶硅同质结电池。
根据本发明的具体实施例，所述上本征非晶硅薄膜层的厚度为2-100nm，优选5nm；所述下本征非晶硅薄膜层的厚度为2-100nm，优选5nm。由此在该厚度范围内可以很好地达到钝化缺陷效果。
根据本发明的具体实施例，所述n型非晶硅薄膜的厚度为2-150nm，优选30nm；所述P型非晶硅薄膜的厚度为2-150nm，优选30nm。
根据本发明的具体实施例，所述第一上TCO透明导电薄膜的厚度为20-160nm，优选25nm。此厚度偏薄使该层具有较高的方块电阻，降低侧向导电能力和减少分流路径，利于电荷在钙钛矿和硅异质结间的传导，同时具有良好的透光性、减反光学性能。
根据本发明的具体实施例，所述上钙钛矿空穴传输层的厚度为40-100nm，优选为50nm。发明人发现厚度过厚会增加光的寄生吸收，使到达钙钛矿层的光线减少，而厚度过薄则电子可能隧穿通过，不能有效分离空穴和电子。
根据本发明的具体实施例，所述上钙钛矿层由混合阳离子混合卤素钙钛矿形成，分子式为CsxMAyFAzSnaPbb(InBrmClL)3，其中x+y+z＝1，a+b＝1，m+n+L＝1，所述上钙钛矿层的禁带宽度为1.3eV-1.75eV，厚度为500-1500nm；优选地，禁带宽度为1.51eV，因载流子在钙钛矿的扩散长度可超过1μm，为使光在钙钛矿层中充分被吸收，厚度优选为1000nm。
根据本发明的具体实施例，所述上钙钛矿电子传输层的厚度为20-100nm，为尽量降低钙钛矿电子传输层的寄生光吸收和叠层电池的串联电阻Rs，同时保证电子的有效分离，优选30nm。
根据本发明的具体实施例，所述上缓冲层的厚度为10-100nm。缓冲层用于缓冲溅射过程中高能粒子对传输层和钙钛矿层的损伤，过薄则不能有效避免损伤，过厚同理会增加寄生光吸收和叠层电池的串联电阻Rs。优选地，所述上缓冲层为采用等离子增强化学相沉积法制35nm厚度的SnO2。由此既可以有效的阻挡溅射损伤，又不影响电子的传输。
根据本发明的具体实施例，所述第二上TCO透明导电薄膜厚度为20-300nm。优选厚度150nm，若TCO透明导电薄膜过厚，会增加寄生的光吸收和电池的串联电阻；若过薄，TCO透明导电层的方块电阻会增大，侧向导电能力下降影响栅线电荷收集。
根据本发明的具体实施例，所述正面金属栅线为银/铜制金属栅线，为符合现有的丝网印刷工艺限制，细栅栅线宽为35-60μm，高为15-40μm，主栅宽度20-400μm。
根据本发明的具体实施例，所述第一下TCO透明导电薄膜的厚度为20-160nm，本发明叠层电池结构具有上下对称性，所以该层薄膜厚度与第一上TCO透明导电薄膜厚度影响因素相同，优选厚度为25nm，方块电阻为20-30Ω/sq。
根据本发明的具体实施例，所述下钙钛矿电子传输层的厚度为20-50nm，与上钙钛矿电子传输层考虑影响相同，优选厚度为30nm。
根据本发明的具体实施例，任选地，所述下钙钛矿层由混合阳离子混合卤素钙钛矿形成，分子式为CsxMAyFAzSnaPbb(InBrmClL)3，其中x+y+z＝1，a+b＝1，m+n+L＝1，所述下钙钛矿层的禁带宽度为1.3eV-1.75eV，厚度为500-1500nm；优选地，禁带宽度为1.51eV，同上钙钛矿层，优选厚度为1000nm。
根据本发明的具体实施例，所述下钙钛矿空穴传输层的厚度为40-100nm，同上钙钛矿空穴传输层，优选厚度为50nm。
根据本发明的具体实施例，所述下缓冲层的厚度为10-100nm；与上缓冲层考虑因素相同，优选地，所述下缓冲层为采用热蒸发法制，35nm厚度的MoO3。
根据本发明的具体实施例，所述第二下TCO透明导电薄膜厚度为20-300nm。同第二上TCO透明导电薄膜的作用相同，优选厚度为150nm。
根据本发明的具体实施例，所述背面金属栅线为银/铜制金属栅线，同理，细栅栅线宽3560μm，高15-40μm，主栅宽度20-400μm。
根据本发明的第二方面，本发明提出了一种制备钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的方法，根据本发明的一个实施例，该方法包括：
(a)制备硅异质结层；
(b)在所述硅异质结层的正面形成顶钙钛矿层，所述顶钙钛矿层与所述硅异质结层之间通过第一复合连接层连接；
(c)在所述硅异质结层的背面形成底钙钛矿层，所述底钙钛矿层与所述硅异质结层之间通过第二复合连接层连接。
由此，通过采用本发明上述实施例的方法可以有效地制备得到钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，该太阳能电池可从两面吸收太阳光，并通过两面的钙钛矿层形成双面叠层结构，吸收短波长的光，硅异质结层来吸收长波长的光，提升短路电流，进一步提高电池效率。
根据本发明的另一个实施例，上述步骤(a)进一步包括：
(I)制备单晶硅基片层；
(II)分别在所述单晶硅基片层的正面形成上本征非晶硅薄膜层，在所述晶硅基片层的背面形成下本征非晶硅薄膜层；
(III)在所述上本征非晶硅薄膜层的正面形成n型非晶硅薄膜，在所述下本征非晶硅薄膜层的背面形成p型非晶硅薄膜；
步骤(b)进一步包括：
(IV)在所述n型非晶硅薄膜的正面依次形成第一上TCO透明导电薄膜、上钙钛矿空穴传输层、上钙钛矿层、上钙钛矿电子传输层、上缓冲层、第二上TCO透明导电薄膜和正面金属栅线；以及
步骤(b)进一步包括：
(V)在p型非晶硅薄膜的背面依次形成第一下TCO透明导电薄膜、下钙钛矿电子传输层、下钙钛矿层、下钙钛矿空穴传输层、下缓冲层、第二下TCO透明导电薄膜和背面金属栅线。
根据本发明的具体实施例，本发明提出了一种制备钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的方法，下面参考图1对本发明具体实施例的制备钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的方法进行详细描述。
步骤(1)，根据本发明的具体实施例，首先，将抛光单晶硅衬底在KOH溶液中腐蚀得到金字塔表面结构，以便得到单晶硅基片层10。
根据本发明的具体实施例，抛光单晶硅衬底可以为n型或者p型单晶硅，优选采用n型抛光单晶硅衬底。具体地，n型抛光单晶硅衬底的厚度为100-250μm。优选采用厚度为150μm的n型抛光单晶硅衬底。
另外，根据本发明的具体实施例，将抛光单晶硅衬底在温度为90℃的KOH溶液中浸泡15-20分钟，以便完成所述腐蚀，腐蚀后进行清洗。由此在该条件下进行腐蚀不仅可以提高腐蚀效率，同时还可以在抛光单晶硅衬底的表面形成金字塔结构，进而便于降低叠层电池的光反射率，提高短路电流。
步骤(2)，根据本发明的具体实施例，利用等离子增强化学相沉积法分别在所述晶硅基片层10的正面沉积得到上本征非晶硅薄膜层9，在所述晶硅基片层10的背面沉积得到下本征非晶硅薄膜层11。由此，利用上本征非晶硅薄膜层和下本征非晶硅薄膜层分别可以钝化单晶硅层10上、下表面的缺陷，减少缺陷态密度，增加少子寿命。
根据本发明的具体实施例，所述上本征非晶硅薄膜层9的厚度为2-100nm，优选5nm；所述下本征非晶硅薄膜层11的厚度为2-100nm，优选5nm。由此在该厚度范围内可以很好地达到钝化缺陷效果，且载流子可以隧穿通过，不影响电荷传输
步骤(3)，根据本发明的具体实施例，在所述上本征非晶硅薄膜层9的正面使用等离子增强化学相沉积法沉积得到n型非晶硅薄膜8。该步骤中，所述n型非晶硅薄膜8的厚度为2-150nm，优选30nm。
步骤(4)，根据本发明的具体实施例，在所述下本征非晶硅薄膜层11的背面使用等离子增强化学相沉积法沉积得到p型非晶硅薄膜12。该步骤中，所述P型非晶硅薄膜12的厚度为2-150nm，优选30nm。
步骤(5)，根据本发明的具体实施例，在步骤(3)得到的所述n型非晶硅薄膜8的正面制作第一上TCO透明导电薄膜7。具体地，第一上TCO透明导电薄膜7采用磁控溅射法、气相沉积(CVD)或等离子增强化学相沉积法(PECVD)制作获得。该层作为第一复合连接层连接顶钙钛矿层和硅异质结层，使钙钛矿层中的空穴与硅异质结中的电子在该层复合，形成电荷传输的通路。
根据本发明的具体实施例，该步骤(5)中，沉积材料可以为选自氧化铟锡、掺氟氧化锡、掺铟氧化锌、氧化铟钨、掺铝氧化锌和掺硼氧化锌中的至少一种；优选氧化铟锡。选用的透明导电材料都具有较低的电阻率，可将光范围内良好的透光性，由此可以降低叠层的串联电阻和增加光的利用，提高叠层电池短路电流。其中氧化铟锡使用最广泛，导电率最佳，且300-1000nm的透光性能优异。根据本发明的具体实施例，所述第一上TCO透明导电薄膜7的厚度为20-160nm，优选25nm。
步骤(6)，根据本发明的具体实施例，在所述第一上TCO透明导电薄膜7制作上钙钛矿空穴传输层6。具体的，该上钙钛矿空穴传输层6可以采用旋涂法、喷涂法、溅射法、涂布法或者化学气相沉积法制作获得。上钙钛矿空穴传输层6仅允许上钙钛矿层5中激发的空穴通过，以分离空穴和电子。根据本发明的具体实施例，制作所述上钙钛矿空穴传输层6的材料可以为选自聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、氧化镍、2,2',7,7'-四-(二甲氧基二苯胺)-螺芴、氧化钼和硫氰酸亚铜中的至少一种；优选为氧化镍。上述材料都具有合适的能带，导带比钙钛矿层浅，有效阻挡钙钛矿层电子的移动，允许空穴通过，以分离空穴和电子。其中氧化镍能带能与钙钛矿较好的匹配且材料稳定，保型性好。由此可提高钙钛矿的稳定性和效率。另外，根据本发明的具体实施例，所述上钙钛矿空穴传输层的厚度为40-100nm，优选为50nm。
步骤(7)，根据本发明的具体实施例，在所述上钙钛矿空穴传输层6的正面制作上钙钛矿层5。具体地，该上钙钛矿层5可以采用旋涂法、气相辅助旋涂法、喷涂法、涂布法或者气相沉积法制作获得。该层由于禁带宽度较大，负责正面的能量较高的短波长光的吸收利用，激发出电子和空穴，能产生较大开压，提高叠层电池效率。根据本发明的具体实施例，所述上钙钛矿层5由混合阳离子混合卤素钙钛矿形成，分子式为CsxMAyFAzSnaPbb(InBrmClL)3，其中x+y+z＝1，a+b＝1，m+n+L＝1，所述上钙钛矿层5的禁带宽度为1.3eV-1.75eV，厚度为500-1500nm。根据本发明的具体实施例，禁带宽度优选为1.51eV，厚度优选为1000nm。
步骤(8)，根据本发明的具体实施例，在所述上钙钛矿层5的正面制作上钙钛矿电子传输层4。具体地，该上钙钛矿电子传输层4可以采用旋涂法、喷涂法、涂布法或化学气相沉积方法制作获得。上钙钛矿电子传输层4仅允许上钙钛矿层5中激发的电子通过，以分离空穴和电子。
根据本发明的具体实施例，制作所述上钙钛矿电子传输层的材料可以为选自二氧化钛、氧化锌、氧化锡和富勒烯中的至少一种，优选富勒烯。上诉材料具有合适的能带，价带比钙钛矿层价带浅，有效阻挡钙钛矿层空穴的移动，允许电子通过，以分离空穴和电子。其中，富勒烯使用广泛，电阻低电子传导性较好。根据本发明的具体实施例，所述上钙钛矿电子传输层4的厚度可以为20-100nm，优选30nm。
步骤(9)，根据本发明的具体实施例，在所述上钙钛矿电子传输层4的正面采用气相沉积或等离子增强化学相沉积法制成上缓冲层3。该上缓冲层3用于避免溅射过程中高能粒子对传输层和钙钛矿层的损伤。根据本发明的具体实施例，所述上缓冲层3的厚度为10-100nm。根据本发明的具体实施例，优选地，上缓冲层3为采用等离子增强化学相沉积法制35nm厚度的SnO2。由此可以有效保护下面的钙钛矿传输层及钙钛矿层不受损伤，避免对电池效率的影响。
步骤(10)，根据本发明的具体实施例，在所述上缓冲层3的正面采用溅射法，气相沉积或等离子增强化学相沉积法制成第二上TCO透明导电薄膜2。该层用于传输顶钙钛矿层5中产生电子，被正面金属栅线收集。根据本发明的具体实施例，所述第二上TCO透明导电薄膜厚度为20-300nm。
根据本发明的具体实施例，所述第二上TCO透明导电薄膜2采用等离子增强化学相沉积法制150nm厚度的氧化铟锡，方阻为20-30Ω/sq，在300-1000nm太阳光下的透过率在85％以上。若TCO透明导电薄膜过厚，会增加寄生的光吸收和电池的串联电阻；若过薄，TCO透明导电层的方块电阻会增大，侧向导电能力下降影响栅线电荷收集。由此150nm厚度较合适。
步骤(11)，根据本发明的具体实施例，在所述第二上TCO透明导电薄膜2的正面制作制金属栅线，即可得到太阳能电池正面金属栅线1。具体地，所述正面金属栅线为银/铜制金属栅线，栅线宽20-60μm，高15-40μm。
步骤(12)，根据本发明的具体实施例，在步骤(4)得到的所述p型非晶硅薄膜12的背面采用溅射法，气相沉积或等离子增强化学相沉积法沉积得到第一下TCO透明导电薄膜13。该层作为第二复合连接层连接硅异质结层和底钙钛矿层，使的硅异质结中空穴与钙钛矿层中的电子在该层复合，形成电荷传输的通路。
根据本发明的具体实施例，所述第一下TCO透明导电薄膜13的制作材料与第一上TCO透明导电薄膜7选择同理，为选自氧化铟锡、掺氟氧化锡、掺铟氧化锌、氧化铟钨、掺铝氧化锌和掺硼氧化锌中的至少一种；优选氧化铟锡。根据本发明的具体实施例，所述第一下TCO透明导电薄膜的厚度为20-160nm，优选25nm，方块电阻为20-30Ω/sq。
步骤(13)，根据本发明的具体实施例，在所述第一下TCO透明导电薄膜13的背面制作下钙钛矿电子传输层14。具体地，该下钙钛矿电子传输层14可以采用旋涂法、喷涂法、涂布法或化学气相沉积方法制作获得。下钙钛矿电子传输层14用于传输下钙钛矿层15中产生的电子。
根据本发明的具体实施例，制作所述下钙钛矿电子传输层14的材料与上钙钛矿电子传输层4相同。可以为选自氧化锌、氧化锡和富勒烯中的至少一种，优选富勒烯；上述材料具有合适的能带，价带比钙钛矿层价带浅，有效阻挡钙钛矿层空穴的移动，允许电子通过，以分离空穴和电子。其中，富勒烯使用广泛，电阻低，电子传导性较好。由此可以提高电子传输效率。根据本发明的具体实施例，所述下钙钛矿电子传输层14的厚度为20-50nm，优选30nm。
步骤(14)，根据本发明的具体实施例，在所述下钙钛矿电子传输层14的背面制作下钙钛矿层15。具体地，该下钙钛矿层15采用旋涂法、气相辅助旋涂法、喷涂法、涂布法或者气相沉积法制作获得。该层由于禁带宽度较大，负责背面的能量较高的短波长光的吸收利用，激发出电子和空穴。根据本发明的具体实施例，所述下钙钛矿层由混合阳离子混合卤素钙钛矿形成，分子式为CsxMAyFAzSnaPbb(InBrmClL)3，其中x+y+z＝1，a+b＝1，m+n+L＝1，所述下钙钛矿层的禁带宽度为1.3eV-1.75eV，厚度为500-1500nm；
根据本发明的具体实施例，禁带宽度为1.51eV，厚度优选为1000nm。
步骤(15)，根据本发明的具体实施例，在所述下钙钛矿层15的背面制作下钙钛矿空穴传输层16。具体地，该下钙钛矿空穴传输层16可以采用旋涂法、喷涂法、濺射法、涂布法或者化学气相沉积方法制作获得。
根据本发明的具体实施例，制作所述钙钛矿空穴传输层材料为选自聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、氧化镍、2,2',7,7'-四-(二甲氧基二苯胺)-螺芴、氧化钼和硫氰酸亚铜中的至少一种；与上钙钛矿空穴传输层6同理，优选为氧化镍。
根据本发明的具体实施例，所述下钙钛矿空穴传输层16的厚度为40-100nm，优选为50nm。
步骤(16)，根据本发明的具体实施例，在所述下钙钛矿空穴传输层16的背面采用气相沉积或等离子增强化学相沉积法制成下缓冲层17。下缓冲层17能避免溅射对下钙钛矿层15和下钙钛矿空穴传输层6的损伤，所述下缓冲层的厚度为10-100nm。根据本发明的具体实施例，优选地，所述下缓冲层17为采用等离子增强化学相沉积法制35nm厚度的MoO3。
步骤(17)，根据本发明的具体实施例，在所述下缓冲层17的背面采用濺射法，气相沉积或等离子增强化学相沉积法制成第二下TCO透明导电薄膜18。作用与第二上TCO透明导电薄膜相同。
根据本发明的具体实施例，第二下TCO透明导电薄膜18的厚度为20-300nm；
根据本发明的具体实施例，所述第二下TCO透明导电薄膜采用溅射法制150nm厚度的氧化铟锡，方阻为20-30Ω/sq，在300-1000nm太阳光下的透过率在85％以上。
步骤(18)，根据本发明的具体实施例，在所述第二下TCO透明导电薄膜18的背面制作制金属栅线，即可得到太阳能电池背面金属栅线19，用于收集在叠层底部产生的载流子和电流的导出。根据本发明的具体实施例，所述背面金属栅线为银/铜制金属栅线，栅线宽20-60μm，高15-40μm。
根据本发明的第三方面，本发明还提出了一种太阳能系统，下面参考图2对本发明具体实施例太阳能系统进行详细描述。
根据本发明的具体实施例，太阳能系统包括钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池20、两个反射聚光板21和光线跟踪支架22。其中，两个所述反射聚光板21分别设置在所述钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池20的两侧，并适于将太阳光线反射至所述钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的正面和背面；所述光线跟踪支架22与两个所述反射聚光板21相连，以便适于调整所述反射聚光板21以使得所述钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池20正面和背面接受的太阳光能相同。
由此，该太阳能系统通过设置反射镜来改变光线路径，使得电池双面接受到相同的光线，进而可以保证前后叠层电池电流匹配，降低电流失配的损失，同时叠层结构提高电池的输出电压，进而增加输出功率。另外，可以设置光线跟踪支架系统设计，尽可能保证地接收太阳直接辐射(DNI)，从而前后两面的光线始终相同，叠层内电流始终匹配，也能接收更多的辐照能量，产生更多的电能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (23)

1.一种钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，其特征在于，包括：硅异质结层、顶钙钛矿层、底钙钛矿层，其中，所述顶钙钛矿层通过第一复合连接层形成在所述硅异质结层的正面，所述底钙钛矿层通过第二复合连接层形成在所述硅异质结层的背面。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，其特征在于，
所述顶钙钛矿层由依次排布的上钙钛矿空穴传输层、上钙钛矿层、上钙钛矿电子传输层、上缓冲层、第二上TCO透明导电薄膜和正面金属栅线组成；
所述底钙钛矿层由依次排布的下钙钛矿电子传输层、下钙钛矿层、下钙钛矿空穴传输层、下缓冲层、第二下TCO透明导电薄膜和背面金属栅线组成；
所述第一复合连接层为第一上TCO透明导电薄膜；
所述第二复合连接层为第一下TCO透明导电薄膜。
3.一种钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，其特征在于，包括：
单晶硅基片层；
上本征非晶硅薄膜层和下本征非晶硅薄膜层，所述上本征非晶硅薄膜层和下本征非晶硅薄膜层分别形成在所述单晶硅基片层的正面和背面；
n型非晶硅薄膜，所述n型非晶硅薄膜形成在所述上本征非晶硅薄膜层的正面；
p型非晶硅薄膜，所述p型非晶硅薄膜形成在所述下本征非晶硅薄膜层的背面；
第一上TCO透明导电薄膜，所述第一上TCO透明导电薄膜形成在所述n型非晶硅薄膜的正面；
上钙钛矿空穴传输层，所述上钙钛矿空穴传输层形成在所述第一上TCO透明导电薄膜的正面；
上钙钛矿层，所述上钙钛矿层形成在所述上钙钛矿空穴传输层的正面；
钙钛矿电子传输层，所述钙钛矿电子传输层形成在所述上钙钛矿层的正面；
上缓冲层，所述上缓冲层形成在所述钙钛矿电子传输层的正面；
第二上TCO透明导电薄膜，所述第二上TCO透明导电薄膜形成在所述上缓冲层的正面；
正面金属栅线，所述正面金属栅线形成在所述第二上TCO透明导电薄膜的正面；
第一下TCO透明导电薄膜，所述第一下TCO透明导电薄膜形成在所述p型非晶硅薄膜的背面；
下钙钛矿电子传输层，所述下钙钛矿电子传输层形成在所述第一下TCO透明导电薄膜的背面；
下钙钛矿层，所述下钙钛矿层形成在所述下钙钛矿电子传输层的背面；
下钙钛矿空穴传输层，所述下钙钛矿空穴传输层形成在所述下钙钛矿层的背面；以及
下缓冲层，所述下缓冲层形成在所述下钙钛矿空穴传输层的背面；
第二下TCO透明导电薄膜，所述第二下TCO透明导电薄膜形成在所述下缓冲层的背面；以及
背面金属栅线，所述背面金属栅线形成在所述第二下TCO透明导电薄膜的背面。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，其特征在于，所述抛光单晶硅衬底为n型抛光单晶硅衬底；
任选地，所述n型抛光单晶硅衬底的厚度为100-250μm，优选150μm。
5.根据权利要求3所述的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，其特征在于，所述上本征非晶硅薄膜层的厚度为2-100nm，优选5nm；所述下本征非晶硅薄膜层的厚度为2-100nm，优选5nm。
6.根据权利要求3所述的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，其特征在于，所述n型非晶硅薄膜的厚度为2-150nm，优选30nm；
所述P型非晶硅薄膜的厚度为2-150nm，优选30nm。
7.根据权利要求3所述的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一上TCO透明导电薄膜的厚度为20-160nm，优选25nm；
所述上钙钛矿空穴传输层的厚度为40-100nm，优选为50nm；
所述上钙钛矿层由混合阳离子混合卤素钙钛矿形成，分子式为CsxMAyFAzSnaPbb(InBrmClL)3，其中x+y+z＝1，a+b＝1，m+n+L＝1，所述上钙钛矿层的禁带宽度为1.3eV-1.75eV，厚度为500-1500nm；优选地，禁带宽度为1.51eV，厚度优选为1000nm；
所述上钙钛矿电子传输层的厚度为20-100nm，优选30nm；
所述上缓冲层的厚度为10-100nm，优选地，所述上缓冲层为采用等离子增强化学相沉积法制35nm厚度的SnO2；
所述第二上TCO透明导电薄膜厚度为20-300nm；
所述正面金属栅线为银/铜制金属栅线，细栅栅线宽35-60μm，高15-40μm，主栅宽20-400μm。
8.根据权利要求3所述的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，其特征在于，所述第一下TCO透明导电薄膜的厚度为20-160nm，优选25nm，方块电阻为20-30Ω/sq，
所述下钙钛矿电子传输层的厚度为20-50nm，优选30nm，
任选地，所述下钙钛矿层由混合阳离子混合卤素钙钛矿形成，分子式为CsxMAyFAzSnaPbb(InBrmClL)3，其中x+y+z＝1，a+b＝1，m+n+L＝1，所述下钙钛矿层的禁带宽度为1.3eV-1.75eV，厚度为500-1500nm；优选地，禁带宽度为1.51eV，厚度优选为1000nm；
所述下钙钛矿空穴传输层的厚度为40-100nm，优选为50nm；
所述下缓冲层的厚度为10-100nm；优选地，所述下缓冲层为采用等离子增强化学相沉积法制35nm厚度的MoO3；
所述第二下TCO透明导电薄膜厚度为20-300nm，优选150nm；
所述背面金属栅线为银/铜制金属栅线，细栅栅线宽35-60μm，高15-40μm，主栅宽20-400μm。
9.一种制备钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的方法，其特征在于，包括：
(a)制备硅异质结层；
(b)在所述硅异质结层的正面形成顶钙钛矿层，所述顶钙钛矿层与所述硅异质结层之间通过第一复合连接层连接；
(c)在所述硅异质结层的背面形成底钙钛矿层，所述底钙钛矿层与所述硅异质结层之间通过第二复合连接层连接。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
步骤(a)进一步包括：
(I)制备单晶硅基片层；
(II)分别在所述单晶硅基片层的正面形成上本征非晶硅薄膜层，在所述晶硅基片层的背面形成下本征非晶硅薄膜层；
(III)在所述上本征非晶硅薄膜层的正面形成n型非晶硅薄膜，在所述下本征非晶硅薄膜层的背面形成p型非晶硅薄膜；
步骤(b)进一步包括：
(IV)在所述n型非晶硅薄膜的正面依次形成第一上TCO透明导电薄膜、上钙钛矿空穴传输层、上钙钛矿层、上钙钛矿电子传输层、上缓冲层、第二上TCO透明导电薄膜和正面金属栅线；以及
步骤(b)进一步包括：
(V)在p型非晶硅薄膜的背面依次形成第一下TCO透明导电薄膜、下钙钛矿电子传输层、下钙钛矿层、下钙钛矿空穴传输层、下缓冲层、第二下TCO透明导电薄膜和背面金属栅线。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括：
(1)将抛光单晶硅衬底在KOH溶液中腐蚀得到金字塔表面结构，以便得到单晶硅基片层；
(2)利用等离子增强化学相沉积法分别在所述晶硅基片层的正面沉积得到上本征非晶硅薄膜层，在所述晶硅基片层的背面沉积得到下本征非晶硅薄膜层；
(3)在所述上本征非晶硅薄膜层的正面使用等离子增强化学相沉积法沉积得到n型非晶硅薄膜；
(4)在所述下本征非晶硅薄膜层的背面使用等离子增强化学相沉积法沉积得到p型非晶硅薄膜；
(5)在步骤(3)得到的所述n型非晶硅薄膜的正面制作第一上TCO透明导电薄膜；
(6)在所述第一上TCO透明导电薄膜制作上钙钛矿空穴传输层；
(7)在所述上钙钛矿空穴传输层的正面制作上钙钛矿层；
(8)在所述上钙钛矿层的正面制作上钙钛矿电子传输层；
(9)在所述上钙钛矿电子传输层的正面采用气相沉积、原子层沉积法或等离子增强化学相沉积法制成上缓冲层；
(10)在所述上缓冲层的正面采用溅射法，气相沉积或等离子增强化学相沉积法制成第二上TCO透明导电薄膜；
(11)在所述第二上TCO透明导电薄膜的正面制作制金属栅线，即可得到太阳能电池正面金属栅线；
(12)在步骤(4)得到的所述p型非晶硅薄膜的背面采用溅射法，气相沉积或等离子增强化学相沉积法沉积得到第一下TCO透明导电薄膜；
(13)在所述第一下TCO透明导电薄膜的背面制作下钙钛矿电子传输层；
(14)在所述下钙钛矿电子传输层的背面制作下钙钛矿层；
(15)在所述下钙钛矿层的背面制作下钙钛矿空穴传输层；
(16)在所述下钙钛矿空穴传输层的背面采用气相沉积、原子层沉积法或等离子增强化学相沉积法制成下缓冲层；
(17)在所述下缓冲层的背面采用溅射法，气相沉积或等离子增强化学相沉积法制成第二下TCO透明导电薄膜；
(18)在所述第二下TCO透明导电薄膜的背面制作制金属栅线，即可得到太阳能电池背面金属栅线。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，将抛光单晶硅衬底在温度为90℃的KOH溶液中浸泡15-20分钟，以便完成所述腐蚀。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述第一上TCO透明导电薄膜采用磁控溅射法、气相沉积或等离子增强化学相沉积法制作获得；
任选地，沉积材料为选自氧化铟锡、掺氟氧化锡、掺铟氧化锌、氧化铟钨、掺铝氧化锌和掺硼氧化锌中的至少一种；优选氧化铟锡。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述上钙钛矿空穴传输层可采用旋涂法、喷涂法、溅射法、涂布法、原子层沉积法或者化学气相沉积法制作获得；
任选地，制作所述上钙钛矿空穴传输层材料为选自聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、氧化镍、2,2',7,7'-四-(二甲氧基二苯胺)-螺芴、氧化钼和硫氰酸亚铜中的至少一种；优选为氧化镍。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(7)中，所述上钙钛矿层采用旋涂法、气相辅助旋涂法、喷涂法、涂布法或者气相沉积法制作获得。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(8)中，所述上钙钛矿电子传输层采用旋涂法、喷涂法、涂布法、原子层沉积法或化学气相沉积方法制作获得；
制作所述上钙钛矿电子传输层的材料为选自二氧化钛、氧化锌、氧化锡和富勒烯中的至少一种，优选富勒烯。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(10)中，所述第二上TCO透明导电薄膜采用等离子增强化学相沉积法制150nm厚度的氧化铟锡，方阻为20-30Ω/sq，在300-1000nm太阳光下的透过率在85％以上。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(12)中，所述第一下TCO透明导电薄膜的的制作材料为选自氧化铟锡、掺氟氧化锡、掺铟氧化锌、氧化铟钨、掺铝氧化锌和掺硼氧化锌中的至少一种；优选氧化铟锡。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(13)中，所述下钙钛矿电子传输层采用旋涂法、喷涂法、涂布法、原子层沉积法或化学气相沉积方法制作获得；
制作所述下钙钛矿电子传输层的材料为选自氧化锌、氧化锡和富勒烯中的至少一种，优选富勒烯。
20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(14)中，所述下钙钛矿层采用旋涂法、气相辅助旋涂法、喷涂法、涂布法或者气相沉积法制作获得。
21.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(15)中，所述下钙钛矿空穴传输层采用旋涂法、喷涂法、溅射法、涂布法、原子层沉积法或者化学气相沉积方法制作获得；
任选地，制作所述钙钛矿空穴传输层材料为选自聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、氧化镍、2,2',7,7'-四-(二甲氧基二苯胺)-螺芴、氧化钼和硫氰酸亚铜中的至少一种；优选为氧化镍。
22.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(17)中，所述第二下TCO透明导电薄膜采用溅射法制150nm厚度的氧化铟锡，方阻为20-30Ω/sq，在300-1000nm太阳光下的透过率在85％以上。
23.一种太阳能系统，其特征在于，包括：
权利要求1-8任一项所述的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池或者权利要求9-22任一项所述方法制备得到的钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池，
两个反射聚光板，两个所述反射聚光板分别设置在所述钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的两侧，并适于将太阳光线反射至所述钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池的正面和背面；
光线跟踪支架，所述光线跟踪支架与两个所述反射聚光板相连，以便适于调整所述反射聚光板以使得所述钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池正面和背面接受的太阳光能相同。
CN202010762388.4A 2020-07-31 2020-07-31 钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统 Pending CN114068750A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010762388.4A CN114068750A (zh) 2020-07-31 2020-07-31 钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010762388.4A CN114068750A (zh) 2020-07-31 2020-07-31 钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114068750A true CN114068750A (zh) 2022-02-18

Family

ID=80227831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010762388.4A Pending CN114068750A (zh) 2020-07-31 2020-07-31 钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114068750A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140012224A (ko) * 2012-07-17 2014-02-03 한국과학기술연구원 투명 전도성 중간층을 포함하는 적층형 태양전지 및 그 제조방법
US20170271622A1 (en) * 2016-06-03 2017-09-21 Solar-Tectic, Llc High efficiency thin film tandem solar cells and other semiconductor devices
CN107369767A (zh) * 2017-07-20 2017-11-21 南开大学 一种钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池
US20170365724A1 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Stanislau Herasimenka Transparent Conductive Oxide In Silicon Heterojunction Solar Cells
US20180019361A1 (en) * 2015-03-31 2018-01-18 Kaneka Corporation Photoelectric conversion device, manufacturing method for photoelectric conversion device, and photoelectric conversion module
CN108447926A (zh) * 2018-05-18 2018-08-24 嘉兴尚羿新能源有限公司 一种钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池结构及其制作方法
CN109935690A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 北京大学 一种基于硅异质结/钙钛矿二电极的叠层太阳能电池
CN110600614A (zh) * 2019-09-19 2019-12-20 南京大学 一种钙钛矿/钙钛矿两端叠层太阳能电池的隧穿结结构
CN111081878A (zh) * 2018-10-19 2020-04-28 君泰创新（北京）科技有限公司 一种钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140012224A (ko) * 2012-07-17 2014-02-03 한국과학기술연구원 투명 전도성 중간층을 포함하는 적층형 태양전지 및 그 제조방법
US20180019361A1 (en) * 2015-03-31 2018-01-18 Kaneka Corporation Photoelectric conversion device, manufacturing method for photoelectric conversion device, and photoelectric conversion module
US20170271622A1 (en) * 2016-06-03 2017-09-21 Solar-Tectic, Llc High efficiency thin film tandem solar cells and other semiconductor devices
US20170365724A1 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Stanislau Herasimenka Transparent Conductive Oxide In Silicon Heterojunction Solar Cells
CN107369767A (zh) * 2017-07-20 2017-11-21 南开大学 一种钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池
CN109935690A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 北京大学 一种基于硅异质结/钙钛矿二电极的叠层太阳能电池
CN108447926A (zh) * 2018-05-18 2018-08-24 嘉兴尚羿新能源有限公司 一种钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池结构及其制作方法
CN111081878A (zh) * 2018-10-19 2020-04-28 君泰创新（北京）科技有限公司 一种钙钛矿/硅基异质结叠层太阳能电池及其制备方法
CN110600614A (zh) * 2019-09-19 2019-12-20 南京大学 一种钙钛矿/钙钛矿两端叠层太阳能电池的隧穿结结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. A review on the crystalline silicon bottom cell for monolithic perovskite/silicon tandem solar cells
EP3170209B1 (en) Solar cell with interdigitated back contact
CN109728103B (zh) 太阳能电池
CN207320169U (zh) 一种渐变带隙的钙钛矿电池
US20110277825A1 (en) Solar cell with metal grid fabricated by electroplating
JP2015525961A (ja) 太陽電池
US20130125974A1 (en) Solar cell with metal grid fabricated by electroplating
JP2017520928A (ja) 太陽電池セル
US20220416107A1 (en) Bifacial tandem photovoltaic cells and modules
CN111430384A (zh) 一种太阳能电池组件、叠层太阳能电池及其制作方法
CN112103392A (zh) 一种复合空穴传输层及包含其的钙钛矿太阳能电池
CN108615775B (zh) 一种叉指背接触异质结单晶硅电池
CN210956694U (zh) 背钝化太阳能电池结构
US20240021377A1 (en) Solar cell having a porous silicon layer
CN102157596B (zh) 一种势垒型硅基薄膜半叠层太阳电池
JPH11150282A (ja) 光起電力素子及びその製造方法
CN111403538A (zh) 太阳能电池及其制备方法
Kanneboina Detailed review on c-Si/a-Si: H heterojunction solar cells in perspective of experimental and simulation
CN102263156A (zh) 一种提高太阳能光伏电池转换效率的技术
CN114582983A (zh) 异质结太阳能电池及其制备方法
CN114068750A (zh) 钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统
CN103178148A (zh) 一种薄膜/异质结叠层太阳电池及其制造方法
CN106449847A (zh) 一种具有垂直pn异质结的太阳能电池及其制作方法
US9287421B2 (en) Solar cell module and method of fabricating the same
CN108389928B (zh) 太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination