CN115548150A - 太阳能电池组件 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种太阳能电池组件，包括：基底层和位于所述基底层一侧的第一电极层；在所述第一电极层上依次设置有第一载流子传输层、光吸收层、第二载流子传输层及第二电极层；第三划刻线，所述第三划刻线贯穿所述第一载流子传输层、光吸收层、第二载流子传输层及第二电极层；所述第一划刻线、所述第二划刻线和所述第三划刻线交错设置；所述第三划刻线内填充场钝化材料。本申请第三划刻线内填充具有自发极化特性的铁电材料的划场钝化材料，极大的降低划线组件横向传输过程中的载流子复合，提高器件效率。降低划痕及附近薄膜区域的缺陷对光生载流子的俘获和损失。
Description
技术领域
本申请属于太阳能电池技术领域，具体地，涉及一种太阳能电池组件。
背景技术
薄膜电池以其低成本、高效率的优势，成为了区别于晶硅电池的另一类太阳能电池技术。尤其是近十余年来钙钛矿太阳能电池的高速发展，其能量转换效率已经从研究之初的3.8％，已提升至25.7％，接近晶硅电池的最高效率水平。因此，以钙钛矿电池为代表的薄膜电池，极有可能带来更低的光伏度电成本，成为光伏技术未来发展的重要方向。
单结太阳能电池片输出电压很小，达不到实用化的要求，不能直接作为电源使用。因此，大面积电池组件的开发成为目前的研究趋势。为了获得所需要的电压和电流，通过将单个电池片进行串联/并联的设计方式来获得较高电压/电流。
串联方式一般需要对电池片进行划线，电流经过引线端导出，并进行封装后制成太阳能电池板才能正常使用。划线薄膜太阳能电池组件通常是预先在衬底上制备正面的膜层结构，然后通过激光、机械或其它的途径，对膜层进行分区域划线切割，实现多结薄膜电池串联的效果。然而，划线切割薄膜的同时，会在切割线的周围对附近的膜层(光吸收层、传输层等)造成损伤，划线区域其中存在有大量的缺陷，会成为光生载流子的俘获复合中心。
发明内容
如何降低划痕及附近薄膜区域的缺陷对光生载流子的俘获和损失，是划线组件亟需解决的关键技术问题之一。本申请的目的在于提供一种串联太阳能电池组件。
具体来说，本申请涉及如下方面：
1.一种太阳能电池组件，包括
基底层和位于所述基底层一侧的第一电极层；
在所述第一电极层上依次设置有第一载流子传输层、光吸收层、第二载流子传输层及第二电极层；
第一划刻线，所述第一划刻线贯穿所述第一电极层；
第二划刻线，所述第二划刻线贯穿所述第一载流子传输层、光吸收层、第二载流子传输层；
第三划刻线，所述第三划刻线贯穿所述第一载流子传输层、光吸收层、第二载流子传输层及第二电极层；
所述第一划刻线、所述第二划刻线和所述第三划刻线交错设置；
所述第三划刻线内填充场钝化材料。
2.根据项1所述的电池组件，
所述填充的场钝化材料的体积占所述第三划刻线的体积为90％-100％；
优选地，
所述第三划刻线的宽度为20-100μm。
3.根据项1所述的电池组件，
所述场钝化材料在其晶格内部产生电偶极矩，而且所述电偶极矩在外加电场的诱导下发生偏转。
4.根据项3所述的电池组件，
所述场钝化材料选自无机铁电材料、有机铁电材料、电介质材料与铁电材料组成的复合材料中的一种或两种以上。
5.根据项4所述的电池组件，
所述无机铁电材料选自钛酸钡、钛酸锶、氧化钛、锆钛酸铅、铌镁酸铅、钛酸铋钠、铁酸铋、锰酸铋中的一种或两种以上。
6.根据项4所述的电池组件，
所述有机铁电材料选自聚偏氟乙烯及其共聚物、共聚酰胺中的一种或两种。
7.根据项2所述的电池组件，
所述填充场钝化材料的第三划刻线的剩余极化强度大于1.6μC/cm-2，优选大于2.0μC/cm-2。
8.根据项2所述的电池组件，
所述填充场钝化材料的第三划刻线的矫顽电场强度大于30kV·cm-1。
9.根据项2所述的电池组件，
所述填充场钝化材料的第三划刻线的极化方向与其相邻电池中电流方向相同。
10.根据项1所述的电池组件，
所述第一划刻线被所述第一载流子传输层填充，所述第二划刻线被所述第二电极层填充；
优选地，
第一载流子传输层为空穴传输层或电子传输层，第二载流子传输层为空穴传输层或电子传输层，且第一载流子传输层与第二载流子传输层不同。
11.根据项3所述的电池组件，
所述第三划刻线通过采用掩膜和沉积工艺或湿化学工艺进行填充场钝化材料；
优选地，所述沉积工艺选自磁控溅射、物理气相沉积、化学气相沉积、热蒸发、电子束蒸发中的一种；
所述湿化学工艺选自丝网印刷、喷墨打印、点胶中的一种。
12.根据项1所述的电池组件，
所述电池组件选自钙钛矿薄膜电池、铜铟镓硒电池、铜锌硒硫电池、碲化镉电池中的一种或两种以上。
技术效果：
(1)本申请第三划刻线内填充具有自发极化特性的铁电材料的划场钝化材料，基于铁电材料自发极化形成的内建电场的场钝化作用，极大的降低划线组件横向传输过程中的载流子复合，提高器件效率。降低划痕及附近薄膜区域的缺陷对光生载流子的俘获和损失。
(2)本申请第三划刻线内填充具有自发极化特性的铁电材料的划场钝化材料，当自发极化层被极化之后，定向排列的偶极矩将被保持，在其内部形成内建电场，且可长期稳定存在，从而起到场钝化效果。
(3)本申请第三划刻线内填充具有自发极化特性的铁电材料的场钝化材料，并使其自发极化产生的内建电场方向与电池中的光生电流方向相同。在场钝化材料的内建电场的诱导作用下，电池中的光生电子和空穴传输时不易偏移被划痕附近的损失区域中的大量缺陷俘获，而是更趋向于垂直上下移动，从而提高电子和空穴的抽取、传输效率，提高组件的能量转换效率。
附图说明
图1为现有P-I-N结构薄膜电池划线串联组件的截面结构图；
图2为图1中带有第三划刻线的截面结构图；
图3为电池组件的截面图的放大图；
图4为P-I-N结构薄膜电池的填充场钝化材料的电池组件；
图5为N-I-P结构薄膜电池的填充场钝化材料的电池组件；
图6为场钝化材料的钝化原理示意图；
图7为P-I-N结构薄膜电池的场钝化材料的钝化原理示意图的放大图；
图8为实施例1中的N-I-P结构的钙钛矿薄膜电池的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本申请，应当理解，实施例仅用于进一步说明和阐释本申请，并非用于限制本申请。
除非另外定义，本说明书中有关技术的和科学的术语与本领域内的技术人员所通常理解的意思相同。虽然在实验或实际应用中可以应用与此间所述相似或相同的方法和材料，本文还是在下文中对材料和方法做了描述。在相冲突的情况下，以本说明书包括其中定义为准，另外，材料、方法和例子仅供说明，而不具限制性。以下结合具体实施例对本申请作进一步的说明，但不用来限制本申请的范围。
太阳能电池利用光能到电能的转换。太阳能电池在PN结中形成，其中正半导体(P)形成与负半导体(N)的结。当太阳能电池以PN结结构接收光时，由于太阳光的能量而在半导体中产生空穴和电子。在得自PN结区域的电场中，空穴朝向P型半导体漂移，且电子朝向N型半导体漂移。因此，因电势的发生而产生电功率。
P-I-N/N-I-P结构包括P型掺杂层、N型掺杂层和夹于P层和N层之间的本征半导体层(未掺杂I层)。
太阳能电池可分类为晶片型太阳能电池和薄膜太阳能电池。薄膜电池为将基本电池的结构要素薄膜化，使厚度变薄的电池。薄膜电池的正极/电解质/负极的所有结构要素均呈固体状态，且通过化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)、物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)等蒸镀方法，在薄的基板上制成数微米(μm)左右的厚度。薄膜太阳能电池是通过在玻璃衬底上以薄膜的形式形成半导体而制成。薄膜电池的设计和制造宜采用划线串联的路径，而非晶硅电池的串焊链接方式。
薄膜太阳能电池组件如图1所示，包括基底层1和位于所述基底层1一侧的第一电极层2；在所述第一电极层上依次设置有第一载流子传输层3、光吸收层4、第二载流子传输层5及第二电极层6；第一划刻线P1，所述第一划刻线P1贯穿所述第一电极层2；第二划刻线P2，所述第二划刻线P2贯穿所述第一载流子传输层3、光吸收层4、第二载流子传输层5；第三划刻线P3，所述第三划刻线P3贯穿所述第一载流子传输层3、光吸收层4、第二载流子传输层5及第二电极层6；所述第一划刻线P1、所述第二划刻线P2和所述第三划刻线P3交错设置。所述薄膜太阳能电池经多个第三划刻线P3被分隔形成多节电池，每一节电池均是包含叠层设置的第一载流子传输层、光吸收层、第二载流子传输层及第二电极层的独立功能单元；其中任一节电池中，光吸收层4中的光生空穴由第一电极层2通过第一载流子传输层3收集；电子由第二电极层6通过第二载流子传输层5收集。第二划刻线P2的存在，使得任一节电池的第二电极层6与相邻电池的第一电极层2接触，在接触处，所述任一节电池的电子和相邻电池的空穴发生复合，实现两节电池串联连接的效果。以此类推，形成薄膜电池串联组件。
如图2所示，划线薄膜太阳能电池组件通常是预先在基底层上制备正面的膜层结构，然后通过激光、机械或其它的途径，对膜层进行分区域划线切割，实现多结电池串联的效果。然而，划线切割薄膜的同时，会在切割线的周围对附近的膜层(光吸收层4、第一载流子传输层3、第二载流子传输层5等)造成损伤。7为划线切割用于物理隔离两节电池的第三划刻线P3。在第三划刻线P3的两侧会形成损伤区域71和72，其中存在有大量的缺陷，会成为光生载流子的俘获复合中心，如图3所示。
图3中73为损伤区域中的缺陷。当吸收层中产生的电子和空穴传输途径损伤区域及附近区域时，极易被损伤区域中的缺陷73俘获，导致光生载流子的损失和电池效率的下降。
本申请为了解决现有技术中的问题，在第三划刻线P3内填充场钝化材料。
在本申请的一些实施方式中，如图1所示，第一划刻线P1沿厚度方向贯穿第一电极层2，所述第二划刻线P2沿厚度方向连续贯穿所述第一载流子传输层3、光吸收层4、第二载流子传输层5；所述第三划刻线P3沿厚度方向连续贯穿所述第一载流子传输层3、光吸收层4、第二载流子传输层5及第二电极层6。第三划刻线P3将薄膜电池划分为多节电池，第二划刻线P2实现多节电池之间的串联。
如图1所示，在本申请的一些实施方式中，第一划刻线P1、第二划刻线P2和第三划刻线P3交错设置是指在垂直方向上，第一划刻线P1、第二划刻线P2和第三划刻线P3平行但不重叠，且位于不同的水平面内。在第一电极层2采用激光划刻线，形成第一划刻线P1，第一划刻线P1沿厚度方向贯穿第一电极层2。随后设置第一载流子传输层3的时候，第一载流子传输层3填充于第一划刻线P1。然后依次设置光吸收层4、第二载流子传输层5。随后采用激光划线制备第二划刻线P2，第二划刻线P2沿厚度方向连续贯穿第二载流子传输层5、光吸收层4、第一载流子传输层3。此时，第一划刻线P1和第二划刻线P2错开设置，且在垂直方向间隔一定间距。然后设置第二电极层6时，第二电极层6填充于第二划刻线P2，采用激光划线制备第三划刻线P3，第三划刻线P3沿厚度方向连续贯穿第二电极层6、第二载流子传输层5、光吸收层4和第一载流子传输层3。此时，第一划刻线P1和第二划刻线P2、第三划刻线P3相互错开设置，且在垂直方向间隔一定间距。
P-I-N结构薄膜电池组件的截面结构图如图4所示。在图4中，薄膜太阳能电池组件包括基底层1和位于所述基底层一侧的第一电极层2；在所述第一电极层上依次设置有第一载流子传输层3、光吸收层4、第二载流子传输层5及第二电极层6；此时第一载流子传输3为空穴传输层，第二载流子传输层5为电子传输层，第一划刻线P1，所述第一划刻线P1沿厚度方向贯穿所述第一电极层2；第二划刻线P2，所述第二划刻线P2沿厚度方向贯穿所述空穴传输层、光吸收层、电子传输层；第三划刻线P3，所述第三划刻线P3沿厚度方向贯穿所述空穴传输层3、光吸收层4、电子传输层5及第二电极层6；所述第一划刻线P1、所述第二划刻线P2和所述第三划刻线P3交错设置(如图4所示)。所述第一划刻线P1被所述空穴传输层3填充，所述第二划刻线P2被所述第二电极层6填充。所述薄膜太阳能电池经多个第三划刻线P3被分隔形成多节电池，每一节电池均是包含叠层设置的空穴传输层3、光吸收层4、电子传输层5及第二电极层6的独立功能单元；其中任一节电池中，光吸收层4中的光生空穴由第一电极层2通过空穴传输层3收集；电子由第二电极层6通过电子传输层5收集。第二划刻线P2的存在，使得任一节电池的第二电极层6与相邻电池的第一电极层2接触，在接触处，所述任一节电池的电子和相邻电池的空穴发生复合，实现两节电池串联连接的效果。以此类推，形成薄膜电池串联组件。所述第三划刻线P3内填充场钝化材料。
N-I-P结构薄膜电池组件的截面结构图如图5所示。在图5中，薄膜太阳能电池组件包括基底层1和位于所述基底层1一侧的第一电极层2，在所述第一电极层上依次设置有第一载流子传输层3、光吸收层4、第二载流子传输层5及第二电极层6；此时第一载流子传输3为电子传输层，第二载流子传输层5为空穴传输层，第一划刻线P1，所述第一划刻线P1沿厚度方向贯穿所述第一电极层2；第二划刻线P2，所述第二划刻线P2沿厚度方向贯穿所述电子传输层3、光吸收层4、空穴传输层5；第三划刻线P3，所述第三划刻线P3沿厚度方向贯穿所述电子传输层3、光吸收层4、空穴传输层5及第二电极层6；所述第一划刻线P1、所述第二划刻线P2和所述第三划刻线P3交错设置。所述第一划刻线P1被所述电子传输层3填充，所述第二划刻线P2被所述第二电极层6填充。所述薄膜太阳能电池经多个第三划刻线P3被分隔形成多节电池，每一节电池均是包含叠层设置的电子传输层3、光吸收层4、空穴传输层5及第二电极层6的独立功能单元；其中任一节电池中，光吸收层4中的光生空穴由第一电极层2通过电子传输层3收集；电子由第二电极层6通过空穴传输层5收集。第二划刻线P2的存在，使得任一节电池的第二电极层6与相邻电池的第一电极层2接触，在接触处，所述任一节电池的电子和相邻电池的空穴发生复合，实现两节电池串联连接的效果。以此类推，形成薄膜电池串联组件。所述第三划刻线P3内填充场钝化材料。
在本申请的一些实施方式中，第一载流子传输层3为空穴传输层或电子传输层，第二载流子传输层5为电子传输层或空穴传输层，且第一载流子传输层3与第二载流子传输层5不同。其中，当第一载流子传输层3为空穴传输层时，第二载流子传输层5为电子传输层。当第一载流子传输层3为电子传输层时，第二载流子传输层5为空穴传输层。
在本申请的一些实施方式中，所述填充的场钝化材料的体积占所述第三划刻线的体积为90％-100％；优选为100％。当场钝化材料在第三划刻线P3中部分填充时，场钝化材料两侧与电池结构存在间隙，间隙部分的或为空气，或为后期的封装材料所填充。无论空气还是封装材料，都是钝化材料和光伏电池之间的“障碍”层，对钝化材料的钝化效果起到不利的影响。因此，钝化材料在第三划刻线P3中100％完全填充时，可以实现最佳的场钝化效果。
在本申请的一些实施方式中，所述第三划刻线P3的特征尺寸属于微米级，即第三划刻线P3的宽度属于微米级。具体来说，第三划刻线P3的宽度为20-100μm；
例如，第三划刻线P3的宽度可以为20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm、50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、56μm、57μm、58μm、59μm、60μm、61μm、62μm、63μm、64μm、65μm、66μm、67μm、68μm、69μm、70μm、71μm、72μm、73μm、74μm、75μm、76μm、77μm、78μm、79μm、80μm、81μm、82μm、83μm、84μm、85μm、86μm、87μm、88μm、89μm、90μm、91μm、92μm、93μm、94μm、95μm、96μm、97μm、98μm、99μm、100μm或其之间的任意范围。
在本申请的一些实施方式中，所述场钝化材料选自无机铁电材料、有机铁电材料、电介质材料与铁电材料组成的复合材料中的一种或两种以上。
在本申请的一些实施方式中，所述无机铁电材料选自钛酸钡、钛酸锶、氧化钛、锆钛酸铅、铌镁酸铅、钛酸铋钠、铁酸铋、锰酸铋中的一种或两种以上。
在本申请的一些实施方式中，所述有机铁电材料选自聚偏氟乙烯及其共聚物、共聚酰胺中的一种或两种。
在本申请的一些实施方式中，所述场钝化材料优选为无机铁电材料。
在本申请的一些实施方式中，所述场钝化材料在其晶格内部产生电偶极矩，而且所述电偶极矩在外加电场的诱导下发生偏转。如图6所示，场钝化材料具有如图6a的特征，即在其晶格内，正负电荷中心不重合，从而在晶格内部产生一定的电偶极矩P；而且此电偶极矩P在外加电场的诱导下，可以发生偏转(偶极矩为局域化的电场，仅存在电场，并没有自由移动的电荷，因此不会成为缺陷复合中心)。当场钝化材料组成填充第三划刻线P3时(图4中的8部分)，不同区域的电偶极矩P的方向不同，通常处于随机分布状态，钝化结构整体上对外呈电中性，如图6b所示。当对薄膜太阳能电池施加外电场E时，其内部电偶极矩P将发生定向排列，如图6c所示，此过程成为材料的“极化”。当自发极化层被极化之后，定向排列的偶极矩将被保持，在其内部形成内建电场，且可长期稳定存在，从而起到场钝化效果。
如图7所示，在第三划刻线P3的划痕区域，引入8场钝化材料，并使其自发极化产生的内建电场方向与电池中的光生电流方向相同。在8内建电场的诱导作用下，电池中的光生电子和空穴传输时不易偏移被划痕附近的损失区域中的大量缺陷俘获，而是更趋向于垂直上下移动，从而提高电子和空穴的抽取、传输效率，提高组件的能量转换效率。
填充场钝化材料的第三划刻线P3的剩余极化强度是指完成极化后，没有外加电场的情况下，材料内部形成的定向的自发极化的强度Pr，单位为μC/cm-2。
在薄膜电池内部的各膜层之间，通常也会引入一些具有固定电荷或极化效应的场钝化层。在现有的薄膜电池中，无论是在活性层中引入的场钝化材料，还是在膜层之间引入的场钝化材料，其固定电荷密度通常不超过1013cm-2的水平，则其对应的极化强度为：
P＝1013cm-2×1.6×10-19C＝1.6μC/cm-2。
剩余极化强度为材料的特征参数，可以通过文献、数据库查询，也可以通过仪器测试实际样品获得。测试仪器常用的是德国aixACCT公司生产的TF Analyzer 2000铁电分析仪。
本申请所述的划痕区域的填充场钝化材料的第三划刻线P3，其剩余极化强度小于上述P值时，其内建电场容易在工作状态下被电池内部的场钝化极化翻转，从而失去场钝化效果。因此，本申请中划痕区域的填充场钝化材料的第三划刻线Pr满足如下要求：
Pr＞P＝1.6μC/cm-2
在本申请的一些实施方式中，所述填充场钝化材料的第三划刻线的剩余极化强度优选大于2.0μC/cm-2；
例如，填充场钝化材料的第三划刻线的剩余极化强度可以为1.61μC/cm-2、1.7μC/cm-2、1.8μC/cm-2、1.9μC/cm-2、2.0μC/cm-2、2.1μC/cm-2、2.2μC/cm-2、2.3μC/cm-2、2.4μC/cm-2、2.5μC/cm-2、2.6μC/cm-2、2.7μC/cm-2、2.8μC/cm-2、2.9μC/cm-2或更大或其之间的任意范围。
填充场钝化材料的第三划刻线P3的矫顽场强Ec是指，在外电场作用下，场钝化材料的内建电场被扭转至0时所对应的电场强度，单位一般为：kV·cm-1。如图7所示，在电池工作状态下，填充场钝化材料的第三划刻线P3的上端侧面与第二电极层6相接触，其下端侧面与第一电极层2相接触，在其上下之间存在一定的电场强度E。因此，在工作情况下，只有当填充场钝化材料的第三划刻线P3的Ec＞E时，其内建电场才能保持，从而起到场钝化的效果。
在现有的薄膜电池中，第一电极层2和第二电极层6之间的电压一般不超过3V，第一电极层2和第二电极层6之间的距离一般不小于1μm，因此，第一电极层2和第二电极层6之间之间的电场强度E的上限值为：
E＝(3V)÷(1μm)＝30kV·cm-1
因此，当填充场钝化材料的第三划刻线P3的矫顽场强Ec＞30kV·cm-1时，则可确保在工作条件下的钝化效果。
在填充场钝化材料的第三划刻线P3内，其极化方向与相邻的电池中电流方向相同。相邻电池，是指由第三刻线区分开的“左”、“右”两节单电池。
如图4中所示，当电池结构如图4的P-I-N结构时，填充场钝化材料的第三划刻线8的极化方向由6指向1；当电池结构如图5的N-I-P结构时，8的极化方向由1指向6。
对填充场钝化材料的第三划刻线P3对其进行极化：在填充场钝化材料的第三划刻线P3的上下两端施加极化电场，极化电场逐渐增大至对应场钝化材料的饱和极化电场，从而使填充场钝化材料的第三划刻线P3发挥最大的场钝化效果；
在本申请的一些实施方式中，所述第三划刻线P3通过采用掩膜和沉积工艺或湿化学工艺进行填充场钝化材料；优选地，所述沉积工艺选自磁控溅射、物理气相沉积、化学气相沉积、热蒸发、电子束蒸发中的一种；所述湿化学工艺选自丝网印刷、喷墨打印、点胶中的一种。
在本申请的一些实施方式中，丝网印刷需要掩膜板，即“丝网”；喷墨打印、点胶均不需要掩膜板。
在本申请的一些实施方式中，电池组件选自钙钛矿薄膜电池、铜铟镓硒电池、铜锌硒硫电池、碲化镉电池中的一种或两种以上。
实施例
实施例1
以N-I-P结构的钙钛矿电池组件为例，如图8，包括基底层1和位于所述基底层1一侧的第一电极层2，在所述第一电极层2上依次设置有电子传输层3、光吸收层4、空穴传输层5及第二电极层6；第一划刻线P1，所述第一划刻线P1沿厚度方向贯穿所述第一电极层2；第二划刻线P2，所述第二划刻线P2沿厚度方向贯穿所述电子传输层3、光吸收层4、空穴传输层5；第三划刻线P3，所述第三划刻线P3沿厚度方向贯穿所述电子传输层3、光吸收层4、空穴传输层5及第二电极层6；所述第一划刻线P1、所述第二划刻线P2和所述第三划刻线P3交错设置。所述第一划刻线P1被所述电子传输层3填充，所述第二划刻线P2被所述第二电极层6填充。所述薄膜太阳能电池经多个第三划刻线P3被分隔形成多节电池，每一节电池均是包含叠层设置的电子传输层3、光吸收层4、空穴传输层5及第二电极层6的独立功能单元；其中任一节电池中，光吸收层4中的光生空穴由第一电极层2通过电子传输层3收集；电子由第二电极层6通过空穴传输层5收集。所述第三划刻线P3内填充场钝化材料。
其中，基底层1为导电玻璃基底层，第一电极层2为ITO电极层，电子传输层3为氧化锡电子传输层，光吸收层4为FAPbI3钙钛矿吸收层，空穴传输层5为Spiro-OMeTAD空穴传输层，第二电极层6为Au上电极，第一划刻线P1、第二划刻线P2、第三划刻线P3通过激光划切的方法制备，第三划刻线P3的划痕的宽度为50μm。场钝化材料为BaTiO3铁电材料，在组件上施加掩膜板后，采用磁控溅射的方法沉积，使BaTiO3铁电材料填充满组件的第三划刻线P3。BaTiO3的Pr＝10μC/cm-2，Ec＝200kV·cm-1，极化方向从1指向6。
实施例2
实施例2与实施例1区别仅在于：场钝化材料为P(VDF-TrFE)共聚物铁电材料，其余条件相同。
实施例3
实施例3与实施例1区别仅在于：场钝化材料为BiFeO3铁电材料，其余条件相同。
实施例4
实施例4与实施例1区别仅在于：场钝化材料为Pb(Zr0.3Ti0.7)O3铁电材料，其余条件相同。
实施例5
实施例5与实施例1的区别仅在于，实施例5为P-I-N结构的钙钛矿电池，其余条件相同。
实施例6
实施例6与实施例1的区别仅在于，采用CIGS薄膜太阳能电池，其余条件相同。
实施例7
实施例7与实施例1的区别仅在于，采用CdTe薄膜太阳能电池，其余条件相同。
实施例8
实施例8与实施例1的区别仅在于，采用GaAs薄膜太阳能电池，其余条件相同。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅在于，对比例1未填充任何材料。
未填充任何材料时，在第三划刻线P3中的便是空气。空气不具备铁电性，但空气在电场下也可以出现极弱的极化，只是极化会随着外加电场的撤销而消失。由于极化强度和介电常数正相关，因此，该空气的极化强度与铁电材料的极化强度，可以通过对比介电常数的大小进行定性的性能对比，空气的介电常数为1，而实施例1中的BaTiO3的介电常数为4000-6000之间(四方相)；因此，不填充任何材料，其基本不具备钝化效果。
对比例2
对比例2与实施例1的区别仅在于，对比例2填充EVA非铁电材料。
EVA是光伏组件常用的一种封装材料，因此，对比例2中填充EVA非铁电材料。根据对比例1中的分析，对比例2也可以通过对比EVA和BaTiO3的介电常数，来对比两者的极化强度。根据聚合度的不同，EVA的介电常数通常在1-10之间，而实施例1中的BaTiO3的介电常数为4000-6000之间(四方相)；因此，EVA填充的钝化效果，远不及BaTiO3填充的钝化效果。
Claims (12)
1.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括
基底层和位于所述基底层一侧的第一电极层；
在所述第一电极层上依次设置有第一载流子传输层、光吸收层、第二载流子传输层及第二电极层；
第一划刻线，所述第一划刻线贯穿所述第一电极层；
第二划刻线，所述第二划刻线贯穿所述第一载流子传输层、光吸收层、第二载流子传输层；
第三划刻线，所述第三划刻线贯穿所述第一载流子传输层、光吸收层、第二载流子传输层及第二电极层；
所述第一划刻线、所述第二划刻线和所述第三划刻线交错设置；
所述第三划刻线内填充场钝化材料。
2.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，
所述填充的场钝化材料的体积占所述第三划刻线的体积为90％-100％。
3.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，
所述场钝化材料在其晶格内部产生电偶极矩，而且所述电偶极矩在外加电场的诱导下发生偏转。
4.根据权利要求3所述的电池组件，其特征在于，
所述场钝化材料选自无机铁电材料、有机铁电材料、电介质材料与铁电材料组成的复合材料中的一种或两种以上。
5.根据权利要求4所述的电池组件，其特征在于，
所述无机铁电材料选自钛酸钡、钛酸锶、氧化钛、锆钛酸铅、铌镁酸铅、钛酸铋钠、铁酸铋、锰酸铋中的一种或两种以上。
6.根据权利要求4所述的电池组件，其特征在于，
所述有机铁电材料选自聚偏氟乙烯及其共聚物、共聚酰胺中的一种或两种。
7.根据权利要求2所述的电池组件，其特征在于，
所述填充场钝化材料的第三划刻线的剩余极化强度大于1.6μC/cm-2。
8.根据权利要求2所述的电池组件，其特征在于，
所述填充场钝化材料的第三划刻线的矫顽电场强度大于30kV·cm-1。
9.根据权利要求2所述的电池组件，其特征在于，
所述填充场钝化材料的第三划刻线的极化方向与其相邻电池中电流方向相同。
10.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，
所述第一划刻线被所述第一载流子传输层填充，所述第二划刻线被所述第二电极层填充。
11.根据权利要求3所述的电池组件，其特征在于，
所述第三划刻线通过采用掩膜和沉积工艺或湿化学工艺进行填充场钝化材料。
12.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，
所述电池组件选自钙钛矿薄膜电池、铜铟镓硒电池、铜锌硒硫电池、碲化镉电池中的一种或两种以上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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