CN116390512A - 一种叠层电池及该电池的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种叠层电池,包括从上直下依次设置的前玻璃、前电极、上电池、隧穿层、下电池、后电极和后玻璃,所述隧穿层内设置有若干导电丝,若干所述导电丝沿隧穿层宽度方向均匀设置,导电丝分别抵接上电池朝向下电池一侧和下电池朝向上电池一侧。本申请具有提升叠层电池输出电量的效果。

Description

一种叠层电池及该电池的生产工艺
技术领域
本申请涉及太阳能电池领域,尤其是涉及一种叠层电池及该电池的生产工艺。
背景技术
太阳能电池是指一种利用太阳光进行发电的光电半导体装置,又称为“太阳能芯片”或“光伏打电池”,这种器件在一定强度太阳光照射下,就能输出电压及在有回路的情况下产生电流。太阳能电池对太阳光的转化率并不高,只有约三成,也就是说超过70%的太阳光难以被利用。为了提升太阳光的利用率,由两节太阳能电池组成的叠层电池可以有效拓宽光谱响应范围和减少光子能量损失,使太阳能电池的性能得到更有效的提升。
现有的公告号为CN112018209B的中国发明专利公开了一种钙钛矿-硅异质结叠层太阳能电池的制作方法,包括:提供硅异质结底电池;在所述硅异质结底电池上形成隧穿复合层;在所述隧穿复合层上形成钙钛矿顶电池;所述形成钙钛矿顶电池包括如下步骤:在所述隧穿复合层上形成致密型空穴传输层;在低于所述硅异质结底电池的pn结的耐受温度的温度下,加热所述硅异质结底电池,同时利用喷涂工艺将无机空穴传输纳米颗粒悬浮液喷涂在所述致密型空穴传输层上,当所述致密型空穴传输层上喷涂的一层无机空穴传输纳米颗粒悬浮液的溶剂挥发后,喷涂下一层无机空穴传输纳米颗粒悬浮液,溶剂挥发,形成介孔型无机空穴传输层;在所述介孔型无机空穴传输层上形成钙钛矿光吸收层、电子传输层和透明导电层。上电池能够吸收部分太阳光并将其转换成电能,未被吸收利用的太阳光透过隧穿层进入下电池内进行吸收并转换层电能,通过上下两组能太阳能电池多次转化提升太阳光的转化效率。
针对上述中的相关技术,发明人认为上电池和下电池产生电荷均需要通过隧穿层进行传导,因此隧穿层的电能传导效果会直接影响到叠层电池输出的电量。
发明内容
为了提升叠层电池输出的电量,本申请提供一种叠层电池。
本申请提供的一种叠层电池采用如下的技术方案:
一种叠层电池,包括从上直下依次设置的前玻璃、前电极、上电池、隧穿层、下电池、后电极和后玻璃,其特征在于:所述隧穿层内设置有若干导电丝,若干所述导电丝沿隧穿层宽度方向均匀设置,导电丝分别抵接上电池朝向下电池一侧和下电池朝向上电池一侧。
通过采用上述技术方案,导电丝能够辅助电流在隧穿层内的传导,提升了电流在隧穿层内的传导效果,从而提升了叠层电池输出的电量。
可选的,若干所述导电丝之间设置有连接丝,所述连接丝连接所有导电丝。
通过采用上述技术方案,连接丝的设置能够连接所有导电丝,无需单独安装导电丝,从而方便导电丝的安装。
可选的,所述导电丝沿隧穿层长度方向呈波浪状,所述导电丝波峰抵接上电池朝向下电池一侧,所述导电丝波谷抵接下电池朝向上电池一侧。
通过采用上述技术方案,波浪状的导电丝能够实现单根导电丝连接上电池和下电池,方便导电丝的安装也方便导电丝的生产。
可选的,所述上电池为宽带隙钙钛矿电池。
通过采用上述技术方案,宽带隙钙钛矿电池能够吸收部分太阳光从而将太阳光转化成电能。
可选的,所述下电池为PERC电池、TOPCon电池、HJT电池、IBC电池、CdTe电池、CIGS电池以或窄带隙钙钛矿电池其中之一。
通过采用上述技术方案,PERC电池、TOPCon电池、HJT电池、IBC电池、CdTe电池、CIGS电池以或窄带隙钙钛矿电池与宽带隙钙钛矿电池吸收的波段不同,能够将宽带隙钙钛矿电池未吸收的波段进行吸收并转化成电能,从而提升太阳光的利用率。
可选的,所述后玻璃背离后电极一侧贴设有一层反光膜。
通过采用上述技术方案,反光膜的设置能够将未被吸收的太阳光反射,使其再次经过上电池和下电池,再次进行太阳能的吸收利用,进一步提升太阳能的利用率。
可选的,所述前玻璃背离后电极一侧贴设有一层减反膜。
通过采用上述技术方案,减反膜能够增加前玻璃的透光率,并过减少或消除太阳光中的杂散光。
一种叠层电池的生产工艺,包括如下步骤:
S1:设置前电极,在前玻璃一侧镀设前电极;
S2:设置上电池,在前电极背离前玻璃一侧设置上电池;
S3:设置隧穿层,在上电池背离前电极一侧架设导电丝,之后镀设隧穿层,使导电丝嵌设于隧穿层内;
S4:设置下电池,在隧穿层背离上电池一侧设置下电池;
S5:设置后电极,在下电池背离上隧穿层一侧设置后电极;
S6:设置反光膜,在后玻璃一侧涂设反光漆形成反光膜;
S7:设置后玻璃,将后玻璃四周打上黏胶,之后真空热层压将后玻璃涂设反光漆一侧压合在后电极背离下电池一侧;
S8:设置减反膜,在前玻璃背离前电极一侧镀设减反膜。
通过采用上述技术方案,通过在隧穿层设置前提前布置导电丝,方便将导电丝分布于隧穿层内。
可选的,隧穿层镀设之前,在导电丝波峰位置套设保护块,隧穿层设置完成后拆除保护块。
通过采用上述技术方案,保护块的设置能够降低隧穿层镀设时覆盖导电丝波峰的概率。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
1.导电丝能够辅助电流在隧穿层内的传导,提升了电流在隧穿层内的传导效果,从而提升了叠层电池输出的电量;
2.连接丝的设置能够连接所有导电丝,无需单独安装导电丝,从而方便导电丝的安装;
3.波浪状的导电丝能够实现单根导电丝连接上电池和下电池,方便导电丝的安装也方便导电丝的生产;
4.通过在隧穿层设置前提前布置导电丝,方便将导电丝分布于隧穿层内;
5.保护块的设置能够降低隧穿层镀设时覆盖导电丝波峰的概率。
附图说明
图1是本实施例的整体结构剖视图。
附图标记说明:1、前玻璃;2、前电极;3、上电池;31、上电子输送层;32、上钙钛吸收层;33、上空穴输送层;4、隧穿层;5、下电池;51、下电子输送层;52、下钙钛吸收层;53、下空穴输送层;6、后电极;7、后玻璃;8、导电丝;9、连接丝;10、反光膜;11、减反膜。
具体实施方式
以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种叠层电池,参照图1,包括从上直下依次设置的前玻璃1、前电极2、上电池3、隧穿层4、下电池5、后电极6和后玻璃7,后电极6镀设在后玻璃7一侧,下电池5镀设在后电极6背离下玻璃一侧,隧穿层4镀设在下电池5背离后电极6一侧,上电池3镀设在隧穿层4背离下电池5一侧,前电极2镀设在上电池3背离隧穿层4一侧,前玻璃1镀设在前电极2背离上电池3一侧,隧穿层4内嵌设有若干导电丝8,导电丝8为铜丝,若干导电丝8沿隧穿层4宽度方向均匀设置,导电丝8宽度方向两端分别抵接上电池3朝向下电池5一侧和下电池5朝向上电池3一侧;导电丝8能够辅助电流在隧穿层4内的传导,提升了电流在隧穿层4内的传导效果,从而提升了叠层电池输出的电量。
参照图1,若干导电丝8之间设置有连接丝9,连接丝9为纳米铜丝,连接丝9垂直于导电丝8且与所有导电丝8焊接固定;导电丝8沿隧穿层4长度方向呈波浪状,导电丝8波峰抵接上电池3朝向下电池5一侧,导电丝8波谷抵接下电池5朝向上电池3一侧。
参照图1,上电池3为宽带隙钙钛矿电池,宽带隙钙钛矿电池能够吸收部分太阳光从而将太阳光转化成电能;下电池5为但不限于PERC电池、TOPCon电池、HJT电池、IBC电池、CdTe电池、CIGS电池以或窄带隙钙钛矿电池,下电池能够将上电池未吸收的波段进行吸收并转化成电能,从而提升太阳光的利用率,实施例优选窄带隙钙钛矿电池作为下电池,其中窄带隙钙钛矿带隙优选1.23eV;宽带隙钙钛矿带隙优选1.79eV。
参照图1,后玻璃7背离后电极6一侧贴设有一层反光膜10,反光膜10的设置能够将未被吸收的太阳光反射,使其再次经过上电池3和下电池5,再次进行太阳能的吸收利用,进一步提升太阳能的利用率;前玻璃1背离后电极6一侧贴设有一层减反膜11,减反膜11能够增加前玻璃1的透光率,并过减少或消除太阳光中的杂散光。
一种叠层电池的生产工艺,包括如下步骤:
S1:设置前电极2,在前玻璃1一侧通过磁控溅射制作成一侧齐平一侧外凸的氧化铟锡导电薄膜作为前电极2,薄膜厚度为270nm;
S2:设置上电池3,上电池3为宽带隙钙钛矿电池,包括上空穴输送层33、上钙钛吸收层32和上电子输送层31,上空穴输送层33通过在前电极2表面溅射形成氧化镍,厚度为20nm;上钙钛吸收层32包括在氧化镍层表面共蒸镀碘化铅和溴化铯,共蒸镀压力为5*10-6mbar,其中碘化铅的蒸镀温度为350℃,蒸镀速率为0.1nm/s;溴化铯的蒸镀温度为450℃,蒸镀速率为0.01nm/s,得到厚度为330nm的第一薄膜层,之后在第一薄膜层表面动态旋涂0.531摩尔的甲脒氢碘酸盐/甲脒氢溴酸盐乙醇溶液,转速4000 r/min,时间30 s,随后在150℃下退火30 min,得到厚度为400nm的上第二薄膜层,第一薄膜层和第二薄膜层组合形成钙钛矿吸收层32;上电子输送层31通过依次蒸镀20 nm的C60在上钙钛矿吸收层32上形成;
S3:设置隧穿层4,在上电池3背离前电极2一侧架设导电丝8,在上电池5上采用及原子层沉积15 nm的氧化锡充当隧穿层4,隧穿层4镀设之前,在导电丝8波峰位置套设保护块,隧穿层4设置完成后拆除保护块,隧穿层4设置完成后导电丝8嵌设于隧穿层4内,通过保护块的设置能够降低隧穿层4镀设覆盖导电丝8的概率,从而保证导电丝8能够直接与上电池3接触,保证导电丝8的导电效果;
S4:设置下电池5,在设置隧穿层4表面设置下电池5,下电池5为窄带隙钙钛矿电池;窄带隙钙钛矿电池包括下空穴输送层53、下钙钛吸收层52和下电子输送层51;下空穴输送层53通过在隧穿层4表面旋涂1wt%的ITO纳米墨水,转速5000 r/min,时间15s,随后在空气中100℃退火7 min,厚度为10nm;下钙钛吸收层52是在下空穴传输层53表面旋涂组分为FA0.7MA0.3Pb0.5Sn0.5I3的钙钛矿溶液,溶液浓度为2M,转速5000 r/min,时间50 s,随后在100℃退火15 min;下电子输送层51蒸镀20 nm C60及原子层沉积15 nm氧化锡,在下钙钛矿吸收层52上蒸镀形成;
S5:设置后电极6,在下电子输送层51上采用溅射制备ITO后电极6,厚度为200nm;
S6:设置反光膜10,在后玻璃7一侧涂设反光漆形成反光膜10;
S7:设置后玻璃7,将后玻璃7四周打上丁基胶,通过真空热层压把前玻璃1与后玻璃7进行压合,完成叠层电池封装;
S8:设置减反膜11,在前玻璃1背离前电极2一侧镀设减反膜11。
本申请实施例的实施原理为:当光线射入太阳能电池时,光线经过宽带隙钙钛矿电池被吸收一部分并通过上钙钛吸收层32转化成电能,之后光线经过窄带隙钙钛矿电池再被吸收一部分并通过下钙钛吸收层52转化为电能,穿过窄带隙钙钛矿电池的光线在反光膜10的作用下反射,光线再次经过窄带隙钙钛矿电池和宽带隙钙钛矿电池被再次吸收转换成电能,通过两组电池发电和光线的多次吸收转化,提升了光线的利用率和光电的转化率,期间下电池5产出的正极电从隧穿层4经过,从前电极2输出,上电池3产出的负极电从隧穿层4经过,从后电极6输出。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种叠层电池,包括从上直下依次设置的前玻璃(1)、前电极(2)、上电池(3)、隧穿层(4)、下电池(5)、后电极(6)和后玻璃(7),其特征在于:所述隧穿层(4)内设置有若干导电丝(8),若干所述导电丝(8)沿隧穿层(4)宽度方向均匀设置,导电丝(8)分别抵接上电池(3)朝向下电池(5)一侧和下电池(5)朝向上电池(3)一侧。
2.根据权利要求1所述的一种叠层电池,其特征在于:若干所述导电丝(8)之间设置有连接丝(9),所述连接丝(9)连接所有导电丝(8)。
3.根据权利要求2所述的一种叠层电池,其特征在于:所述导电丝(8)沿隧穿层(4)长度方向呈波浪状,所述导电丝(8)波峰抵接上电池(3)朝向下电池(5)一侧,所述导电丝(8)波谷抵接下电池(5)朝向上电池(3)一侧。
4.根据权利要求3所述的一种叠层电池,其特征在于:所述上电池(3)为宽带隙钙钛矿电池。
5.根据权利要求3所述的一种叠层电池,其特征在于:所述下电池(5)为PERC电池、TOPCon电池、HJT电池、IBC电池、CdTe电池、CIGS电池以或窄带隙钙钛矿电池其中之一。
6.根据权利要求1所述的一种叠层电池,其特征在于:所述后玻璃(7)背离后电极(6)一侧贴设有一层反光膜(10)。
7.根据权利要求6所述的一种叠层电池,其特征在于:所述前玻璃(1)背离后电极(6)一侧贴设有一层减反膜(11)。
8.一种根据权利要求1所述叠层电池的生产工艺,包括如下步骤:
S1:设置前电极(2),在前玻璃(1)一侧镀设前电极(2);
S2:设置上电池(3),在前电极(2)背离前玻璃(1)一侧设置上电池(3);
S3:设置隧穿层(4),在上电池(3)背离前电极(2)一侧架设导电丝(8),之后镀设隧穿层(4),使导电丝嵌设于隧穿层(4)内;
S4:设置下电池(5),在隧穿层(4)背离上电池(3)一侧设置下电池(5);
S5:设置后电极(6),在下电池(5)背离上隧穿层(4)一侧设置后电极(6);
S6:设置反光膜(10),在后玻璃(7)一侧涂设反光漆形成反光膜(10);
S7:设置后玻璃(7),将后玻璃(7)四周打上黏胶,之后真空热层压将后玻璃(7)涂设反光漆一侧压合在后电极(6)背离下电池(5)一侧;
S8:设置减反膜(11),在前玻璃(1)背离前电极(2)一侧镀设减反膜(11)。
9.根据权利要求8所述一种叠层电池的生产工艺,其特征在于:隧穿层(4)镀设之前,在导电丝(8)波峰位置套设保护块,隧穿层(4)设置完成后拆除保护块。
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