CN117241600A - 三结叠层电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三结叠层电池及其制备方法，涉及太阳能电池技术领域。该三结叠层电池包括晶硅电池模组、第一隧穿层、第二隧穿层、第一钙钛矿电池模组和第二钙钛矿电池模组。第一隧穿层设置于晶硅电池模组的一侧，第二隧穿层设置于晶硅电池模组的另一侧，第一隧穿层远离晶硅电池模组的一侧设置有第一钙钛矿电池模组，第二隧穿层远离晶硅电池模组的一侧设置有第二钙钛矿电池模组。与现有技术相比，本发明提供的三结叠层电池由于采用了相对设置于晶硅电池模组两侧的第一钙钛矿电池模组和第二钙钛矿电池模组，所以能够充分吸收利用照射于其上的阳光，有效提高电池效率，提升发电功率，并且能够保证结构分布均匀，不易碎片。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种三结叠层电池及其制备方法。
背景技术
钙钛矿太阳能电池和晶硅太阳能电池均为利用太阳能发电的载体。为了实现更高的发电效率，目前一种较前沿的研究方式是通过叠层的方式将钙钛矿太阳能电池和晶硅太阳能电池组合起来，形成晶硅钙钛矿叠层电池。
目前光伏组件的安装一般采用最佳倾角的方式，一侧为向光面一侧为背光面，因此目前晶硅钙钛矿叠层电池一般为双结，即仅仅在晶硅电池向光面的一侧叠钙钛矿电池，保证向光面的光照能够充分吸收。然而随着光伏电池应用领域的扩充（例如垂直安装的光伏组件），需要保证双面发电效率，而受双结结构限制，无法对未设置钙钛矿电池一侧的光照进行充分吸收利用，电池效率较低，发电功率较低；另外，目前的晶硅钙钛矿叠层电池结构分布不均，晶硅电池衬底两侧结构并不对称，因此两侧所受应力也不相同，在制备时容易发生碎片。
有鉴于此，设计出一种电池效率高、发电功率高、不易碎片的三结叠层电池及其制备方法，在太阳能电池生产和电池提效中显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三结叠层电池，能够充分吸收利用照射于其上的阳光，有效提高电池效率，提升发电功率，并且能够保证结构分布均匀，不易碎片。
本发明的另一目的在于提供一种三结叠层电池的制备方法，能够制备出可以充分吸收利用照射于其上的阳光，电池效率高，发电功率高，结构分布均匀，不易碎片的三结叠层电池。
本发明是采用以下的技术方案来实现的。
一种三结叠层电池，包括：晶硅电池模组，包括基底、第一基底钝化层、第二基底钝化层、N型掺杂叠层和P型掺杂叠层，其中，第一基底钝化层和第二基底钝化层相对设置于基底的两侧，N型掺杂叠层设置于第一基底钝化层远离基底的一侧，P型掺杂叠层设置于第二基底钝化层远离基底的一侧；设置于晶硅电池模组一侧的第一隧穿层，第一隧穿层远离晶硅电池模组的一侧设置有第一钙钛矿电池模组，第一钙钛矿电池模组包括第一空穴传输层，第一空穴传输层通过第一隧穿层与N型掺杂叠层连接；以及设置于晶硅电池模组另一侧的第二隧穿层，第二隧穿层远离晶硅电池模组的一侧设置有第二钙钛矿电池模组，第二钙钛矿电池模组和第一钙钛矿电池模组相对于晶硅电池模组依次对称设置，第二钙钛矿电池模组包括第二空穴传输层，第二空穴传输层通过第二隧穿层与P型掺杂叠层连接。
可选地，N型掺杂叠层设置于第一基底钝化层远离基底的一侧。
可选地，P型掺杂叠层设置于第二基底钝化层远离基底的一侧。
可选地，第一钙钛矿电池模组还包括依次设置的第一透明导电层、第一缓冲层、第一电子传输层、第一钙钛矿层和第一空穴传输钝化层，第一空穴传输钝化层设置于第一空穴传输层远离晶硅电池模组的一侧，第一透明导电层上设置有第一金属电极；第二钙钛矿电池模组还包括依次设置的第二透明导电层、第二缓冲层、第二电子传输层、第二钙钛矿层和第二空穴传输钝化层，第二空穴传输钝化层设置于第二空穴传输层远离晶硅电池模组的一侧，第二透明导电层上设置有第二金属电极。
可选地，第一钙钛矿电池模组还包括第一钙钛矿钝化层，第一钙钛矿钝化层设置于第一电子传输层和第一钙钛矿层之间；第二钙钛矿电池模组还包括第二钙钛矿钝化层，第二钙钛矿钝化层设置于第二电子传输层和第二钙钛矿层之间。
一种三结叠层电池的制备方法，用于制备上述的三结叠层电池，三结叠层电池的制备方法包括：制备晶硅电池模组；在晶硅电池模组的一侧沉积第一隧穿层，以及在晶硅电池模组的另一侧沉积第二隧穿层；在第一隧穿层远离晶硅电池模组的一侧形成第一钙钛矿电池模组，以及在第二隧穿层远离晶硅电池模组的一侧形成第二钙钛矿电池模组。
可选地，制备晶硅电池模组的步骤包括：提供一基底，并对基底的两侧进行清洗制绒；在基底的两侧分别沉积第一基底钝化层和第二基底钝化层；在第一基底钝化层上依次沉积N型微晶硅种子层、N型微晶氧化硅层和N型微晶硅缓冲层；在第二基底钝化层上依次沉积P型微晶硅种子层、P型微晶氧化硅层和P型微晶硅缓冲层。
可选地，第一基底钝化层和第二基底钝化层的厚度范围均为5纳米至10纳米；N型微晶硅缓冲层的掺杂浓度是N型微晶氧化硅层的掺杂浓度的1.5倍至3倍；P型微晶硅缓冲层的掺杂浓度是P型微晶氧化硅层的掺杂浓度的2倍至4倍。
可选地，在第一隧穿层远离晶硅电池模组的一侧形成第一钙钛矿电池模组，以及在第二隧穿层远离晶硅电池模组的一侧形成第二钙钛矿电池模组的步骤包括：在第一隧穿层上沉积第一空穴传输层，以及在第二隧穿层上沉积第二空穴传输层；在第一空穴传输层上沉积第一空穴传输钝化层，以及在第二空穴传输层上沉积第二空穴传输钝化层；在第一空穴传输钝化层上沉积第一钙钛矿层，以及在第二空穴传输钝化层上沉积第二钙钛矿层；在第一钙钛矿层上沉积第一电子传输层，以及在第二钙钛矿层上沉积第二电子传输层；在第一电子传输层上沉积第一缓冲层，以及在第二电子传输层上沉积第二缓冲层；在第一缓冲层上沉积第一透明导电层，以及在第二缓冲层上沉积第二透明导电层；在第一透明导电层上印刷第一金属电极，以及在第二透明导电层上印刷第二金属电极。
可选地，在第一隧穿层远离晶硅电池模组的一侧形成第一钙钛矿电池模组，以及在第二隧穿层远离晶硅电池模组的一侧形成第二钙钛矿电池模组的步骤包括：在第一隧穿层上依次沉积第一空穴传输层、第一空穴传输钝化层、第一钙钛矿层、第一电子传输层、第一缓冲层和第一透明导电层，以及在第一透明导电层上印刷第一金属电极；在第二隧穿层上依次沉积第二空穴传输层、第二空穴传输钝化层、第二钙钛矿层、第二电子传输层、第二缓冲层和第二透明导电层，以及在第二透明导电层上印刷第二金属电极。
本发明提供的三结叠层电池及其制备方法具有以下有益效果：
本发明提供的三结叠层电池，晶硅电池模组包括基底、第一基底钝化层、第二基底钝化层、N型掺杂叠层和P型掺杂叠层，其中，第一基底钝化层和第二基底钝化层相对设置于基底的两侧，N型掺杂叠层设置于第一基底钝化层远离基底的一侧，P型掺杂叠层设置于第二基底钝化层远离基底的一侧；第一隧穿层设置于晶硅电池模组的一侧，第二隧穿层设置于晶硅电池模组的另一侧，第一隧穿层远离晶硅电池模组的一侧设置有第一钙钛矿电池模组，第二隧穿层远离晶硅电池模组的一侧设置有第二钙钛矿电池模组；第二钙钛矿电池模组和第一钙钛矿电池模组相对于晶硅电池模组依次对称设置，第一钙钛矿电池模组包括第一空穴传输层，第一空穴传输层通过第一隧穿层与N型掺杂叠层连接，第二钙钛矿电池模组包括第二空穴传输层，第二空穴传输层通过第二隧穿层与P型掺杂叠层连接。与现有技术相比，本发明提供的三结叠层电池由于采用了相对设置于晶硅电池模组两侧的第一钙钛矿电池模组和第二钙钛矿电池模组，所以能够充分吸收利用照射于其上的阳光，有效提高电池效率，提升发电功率，并且能够保证结构分布均匀，不易碎片。
本发明提供的三结叠层电池的制备方法，用于制备三结叠层电池，该三结叠层电池能够充分吸收利用照射于其上的阳光，有效提高电池效率，提升发电功率，并且能够保证结构分布均匀，不易碎片。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的三结叠层电池一个视角的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的三结叠层电池另一个视角的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的三结叠层电池的制备方法的步骤框图。
图标：100-三结叠层电池；110-晶硅电池模组；111-基底；112-第一基底钝化层；113-第二基底钝化层；114-N型掺杂叠层；1141-N型微晶硅缓冲层；1142-N型微晶氧化硅层；1143-N型微晶硅种子层；115-P型掺杂叠层；1151-P型微晶硅缓冲层；1152-P型微晶氧化硅层；1153-P型微晶硅种子层；120-第一钙钛矿电池模组；121-第一透明导电层；122-第一缓冲层；123-第一电子传输层；124-第一钙钛矿钝化层；125-第一钙钛矿层；126-第一空穴传输钝化层；127-第一空穴传输层；128-第一金属电极；130-第二钙钛矿电池模组；131-第二透明导电层；132-第二缓冲层；133-第二电子传输层；134-第二钙钛矿钝化层；135-第二钙钛矿层；136-第二空穴传输钝化层；137-第二空穴传输层；138-第二金属电极；140-第一隧穿层；150-第二隧穿层。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
目前，在晶硅钙钛矿叠层电池中，一般都是以晶硅太阳能电池为底电池，以钙钛矿太阳能电池为顶电池，通过将钙钛矿太阳能电池设置在晶硅太阳能电池上的方式实现叠层，以形成晶硅钙钛矿叠层电池。
本发明的技术构思在于：发明人研究发现，钙钛矿太阳能电池和晶硅太阳能电池对阳光的利用各有不同的侧重波段：钙钛矿太阳能电池只能够吸利用高能量的收紫外不可见光和蓝绿可见光，而无法吸收红外光；晶硅太阳能电池既能够吸收阳光中的紫外不可见光和蓝绿可见光，又能够吸收钙钛矿材料无法吸收的红外光；钙钛矿太阳能电池对紫外不可见光和蓝绿可见光的吸收利用率高于晶硅太阳能电池对紫外不可见光和蓝绿可见光的吸收利用率。
这样一来，由于现在双结结构的晶硅钙钛矿叠层电池中钙钛矿太阳能电池设置在晶硅太阳能电池的上方，所以从正面照射在晶硅钙钛矿叠层电池上的阳光能够依次穿过钙钛矿太阳能电池和晶硅太阳能电池，在此过程中，钙钛矿太阳能电池吸收其中的紫外不可见光和蓝绿可见光，晶硅太阳能电池吸收红外光，可以实现对阳光的充分吸收利用；但是，从背面照射在晶硅钙钛矿叠层电池上的阳光会先通过晶硅太阳能电池，再进入钙钛矿太阳能电池，在此过程中，晶硅太阳能电池吸收红外光以及大部分的紫外不可见光和蓝绿可见光，钙钛矿太阳能电池吸收剩下部分的紫外不可见光和蓝绿可见光，而由于晶硅太阳能电池对紫外不可见光和蓝绿可见光的吸收利用率低于钙钛矿太阳能电池对紫外不可见光和蓝绿可见光的吸收利用率，所以导致晶硅钙钛矿叠层电池无法对照射于其背面的阳光进行充分吸收利用，电池效率较低，发电功率较低。
为了解决上述问题，本发明提供了一种三结叠层电池，其能够有效提高对照射于三结叠层电池背面的阳光中紫外不可见光和蓝绿可见光的吸收利用率，从而提高整个三结叠层电池对阳光的利用效率，提升发电功率。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
请结合参照图1和图2，本发明实施例提供了一种三结叠层电池100，用于利用太阳能发电，其能够充分吸收利用照射于其上（包括正面以及背面）的阳光，有效提高电池效率，提升发电功率，并且能够保证结构分布均匀，不易碎片。
该三结叠层电池100包括晶硅电池模组110、第一钙钛矿电池模组120、第二钙钛矿电池模组130、第一隧穿层140和第二隧穿层150。其中，第一隧穿层140设置于晶硅电池模组110的一侧，第一隧穿层140远离晶硅电池模组的一侧设置有第一钙钛矿电池模组120；第二隧穿层150设置于晶硅电池模组110的另一侧，第二隧穿层150远离晶硅电池模组的一侧设置有第二钙钛矿电池模组130。第一钙钛矿电池模组120和第二钙钛矿电池模组130相对设置于晶硅电池模组110的两侧，第一钙钛矿电池模组120、晶硅电池模组110和第二钙钛矿电池模组130共同作用，以实现对阳光的充分吸收利用，有效提高电池效率，提升发电功率，并且由于第一钙钛矿电池模组120和第二钙钛矿电池模组130对称设置于晶硅电池模组110的两侧，所以整个三结叠层电池100结构分布均匀，不易碎片。
具体地，当阳光从正面照射在三结叠层电池100上时，阳光依次穿过第一钙钛矿电池模组120和晶硅电池模组110，在此过程中，第一钙钛矿电池模组120吸收其中的紫外不可见光和蓝绿可见光，晶硅太阳能电池吸收红外光，可以实现对阳光的充分吸收利用；当阳光从背面照射在三结叠层电池100上时，阳光依次穿过第二钙钛矿电池模组130和晶硅电池模组110，在此过程中，第二钙钛矿电池模组130吸收其中的紫外不可见光和蓝绿可见光，晶硅太阳能电池吸收红外光，同样可以实现对阳光的充分吸收利用。这样一来，无论阳光从正面还是背面照射在三结叠层电池100上，三结叠层电池100均能够对其进行充分的吸收利用，电池效率高，发电功率高。
需要说明的是，第一隧穿层140设置于晶硅电池模组110和第一钙钛矿电池模组120之间，第一隧穿层140用于实现晶硅电池模组110和第一钙钛矿电池模组120之间的电子隧穿。第二隧穿层150设置于晶硅电池模组110和第二钙钛矿电池模组130之间，第二隧穿层150用于实现晶硅电池模组110和第二钙钛矿电池模组130之间的电子隧穿。本实施例中，第一隧穿层140和第二隧穿层150均为ITO薄膜，其具有高导电率、高可见光透过率、高机械硬度以及良好的化学稳定性。
晶硅电池模组110包括基底111、第一基底钝化层112、第二基底钝化层113、N型掺杂叠层114和P型掺杂叠层115。其中，第一基底钝化层112和第二基底钝化层113相对设置于基底111的两侧，第一基底钝化层112用于对基底111的一侧进行钝化，第二基底钝化层113用于对基底111的另一侧进行钝化，第一基底钝化层112和第二基底钝化层113共同作用，以增强对基底111的钝化效果，减少载流子的复合，从而减小载流子在传输过程中的损失，提高载流子的传输效率，进而提高晶硅电池模组110的开路电压，提升电池效率。进一步地，N型掺杂叠层114设置于第一基底钝化层112远离基底111的一侧，P型掺杂叠层115设置于第二基底钝化层113远离基底111的一侧，N型掺杂叠层114和P型掺杂叠层115共同作用，以形成PN结，从而实现电子和空穴的扩散功能。
本实施例中，基底111为单晶硅片，但并不仅限于此，在其它实施例中，基底111的材料可以包括但不限于三五族元素或者其组合，例如Si、SiGe、SiC、GaAs、p-dopedSi、n-dopedSi等。
本实施例中，第一基底钝化层112和第二基底钝化层113均为本征非晶硅层，本征非晶硅层的表面钝化是通过将非晶硅表面氧化成硅氧化物(SiOx)来实现的，在此过程中，非晶硅表面的硅原子与通过氧化剂提供的氧原子结合，生成硅氧化物层，硅氧化物层可以起到保护非晶硅材料、降低表面态密度以及控制电荷传输和复合的作用。
N型掺杂叠层114包括N型微晶硅缓冲层1141、N型微晶氧化硅层1142和N型微晶硅种子层1143。其中，N型微晶硅缓冲层1141、N型微晶氧化硅层1142和N型微晶硅种子层1143依次设置，N型微晶硅种子层1143设置于第一基底钝化层112上，而第一隧穿层140设置于N型微晶硅缓冲层1141上。
P型掺杂叠层115包括P型微晶硅缓冲层1151、P型微晶氧化硅层1152和P型微晶硅种子层1153。其中，P型微晶硅缓冲层1151、P型微晶氧化硅层1152和P型微晶硅种子层1153依次设置，P型微晶硅种子层1153设置于第二基底钝化层113上，而第二隧穿层150设置于P型微晶硅缓冲层1151上。
第一钙钛矿电池模组120包括第一透明导电层121、第一缓冲层122、第一电子传输层123、第一钙钛矿钝化层124、第一钙钛矿层125、第一空穴传输钝化层126和第一空穴传输层127。其中，第一透明导电层121、第一缓冲层122、第一电子传输层123、第一钙钛矿钝化层124、第一钙钛矿层125、第一空穴传输钝化层126和第一空穴传输层127依次设置，第一空穴传输钝化层126设置于第一空穴传输层127远离晶硅电池模组110的一侧，第一空穴传输层127设置于第一隧穿层140上，第一透明导电层121上设置有第一金属电极128。具体地，第一空穴传输层127通过第一隧穿层140与N型掺杂叠层114中的N型微晶硅缓冲层1141连接，以实现第一钙钛矿电池模组120与晶硅电池模组110的可靠连接，从而实现充分吸收阳光的功能，有效提高电池效率，提升发电功率。
第二钙钛矿电池模组130包括第二透明导电层131、第二缓冲层132、第二电子传输层133、第二钙钛矿钝化层134、第二钙钛矿层135、第二空穴传输钝化层136和第二空穴传输层137。其中，第二透明导电层131、第二缓冲层132、第二电子传输层133、第二钙钛矿钝化层134、第二钙钛矿层135、第二空穴传输钝化层136和第二空穴传输层137依次设置，第二空穴传输钝化层136设置于第二空穴传输层137远离晶硅电池模组110的一侧，第二空穴传输层137设置于第二隧穿层150上，第二透明导电层131上设置有第二金属电极138。具体地，第二空穴传输层137通过第二隧穿层150与P型掺杂叠层115中的P型微晶硅缓冲层1151连接，以实现第二钙钛矿电池模组130与晶硅电池模组110的可靠连接，从而实现充分吸收阳光的功能，有效提高电池效率，提升发电功率。
本实施例中，第一钙钛矿电池模组120设置有第一钙钛矿钝化层124，第二钙钛矿电池模组130设置有第二钙钛矿钝化层134。但并不仅限于此，在其它实施例中，第一钙钛矿电池模组120也可以不设置第一钙钛矿钝化层124，第二钙钛矿电池模组130也可以不设置第二钙钛矿钝化层134。
本实施例中，第一空穴传输层127和第二空穴传输层137的材料均为NiOx（镍氧化物），第一空穴传输钝化层126和第二空穴传输钝化层136的材料均为SAM或其它有机物，第一钙钛矿层125和第二钙钛矿层135的材料均为(FAMACS)Pb(IBr)3或其它有机物/无机物，第一钙钛矿钝化层124和第二钙钛矿钝化层134的材料均为PEAI，第一电子传输层123和第二电子传输层133的材料均为C60，第一缓冲层122和第二缓冲层132的材料均为SnOx（锡氧化物），第一透明导电层121和第二透明导电层131的材料均为ITO（铟掺杂氧化锡）、IWO（铟掺杂氧化钨）或IZO（铟掺杂氧化锌），第一金属电极128和第二金属电极138的材料均为银、铜或其它金属。
总体看来，三结叠层电池100从上至下依次设置为第一透明导电层121、第一缓冲层122、第一电子传输层123、第一钙钛矿钝化层124、第一钙钛矿层125、第一空穴传输钝化层126、第一空穴传输层127、第一隧穿层140、N型微晶硅缓冲层1141、N型微晶氧化硅层1142、N型微晶硅种子层1143、第一基底钝化层112、基底111、第二基底钝化层113、P型微晶硅种子层1153、P型微晶氧化硅层1152、P型微晶硅缓冲层1151、第二隧穿层150、第二空穴传输层137、第二空穴传输钝化层136、第二钙钛矿层135、第二钙钛矿钝化层134、第二电子传输层133、第二缓冲层132和第二透明导电层131，其中，第一透明导电层121上设置有第一金属电极128，第二透明导电层131上设置有第二金属电极138。由此可见，第一钙钛矿电池模组120中的多层结构与第二钙钛矿电池模组130中的多层结构相对于晶硅电池模组110依次对称设置，以保证三结叠层电池100结构分布均匀，从而提高三结叠层电池100的结构强度，防止其发生碎片。
上述三结叠层电池100极大提高了背面吸光率，而且三层结构更厚实，不易碎片。请参照图3，本发明实施例还提供了一种三结叠层电池100的制备方法，用于制备前述的三结叠层电池100，该三结叠层电池100的制备方法包括：
步骤S110：制备晶硅电池模组110。
具体地，步骤S110包括四个步骤，分别为：
步骤S111：提供一基底111，并对基底111的两侧进行清洗制绒。
需要说明的是，在步骤S111中，基底111为单晶硅片，对单晶硅片进行清洗，以除去单晶硅片表面的脏污，并在单晶硅片的两侧制出金字塔绒面，以便于后续沉积作业。
步骤S112：在基底111的两侧分别沉积第一基底钝化层112和第二基底钝化层113。
需要说明的是，在步骤S112中，在单晶硅片两侧的金字塔绒面上分别沉积一层本征非晶硅薄膜，以形成第一基底钝化层112和第二基底钝化层113。具体地，第一基底钝化层112和第二基底钝化层113的厚度范围均为5纳米至10纳米，以保证钝化效果。
本实施例中，采用PECVD工艺或热丝CVD工艺实现本征非晶硅薄膜的沉积功能，通过同一设备即可实现单晶硅片两侧的本征非晶硅薄膜的同步沉积，能够有效提高沉积效率，节省沉积时间。
步骤S113：在第一基底钝化层112上依次沉积N型微晶硅种子层1143、N型微晶氧化硅层1142和N型微晶硅缓冲层1141。
需要说明的是，在步骤S113中，在单晶硅片一侧的本征非晶硅薄膜上依次沉积N型微晶硅种子层1143、N型微晶氧化硅层1142和N型微晶硅缓冲层1141，以形成N型掺杂叠层114。具体地，N型微晶硅缓冲层1141的掺杂浓度是N型微晶氧化硅层1142的掺杂浓度的1.5倍至3倍，合理的N型微晶硅缓冲层1141的掺杂浓度与N型微晶氧化硅层1142的掺杂浓度的比例能够改善后续N型微晶硅缓冲层1141与第一隧穿层140的接触效果。
步骤S114：在第二基底钝化层113上依次沉积P型微晶硅种子层1153、P型微晶氧化硅层1152和P型微晶硅缓冲层1151。
需要说明的是，在步骤S114中，在单晶硅片另一侧的本征非晶硅薄膜上依次沉积P型微晶硅种子层1153、P型微晶氧化硅层1152和P型微晶硅缓冲层1151，以形成P型掺杂叠层115。具体地，P型微晶硅缓冲层1151的掺杂浓度是P型微晶氧化硅层1152的掺杂浓度的2倍至4倍，合理的P型微晶硅缓冲层1151的掺杂浓度与P型微晶氧化硅层1152的掺杂浓度的比例能够改善后续P型微晶硅缓冲层1151与第二隧穿层150的接触效果。
值得注意的是，步骤S113和步骤S114分步进行，采用PECVD工艺或热丝CVD工艺先进行N型掺杂叠层114的沉积，再进行P型掺杂叠层115的沉积，通过同一设备即可实现N型掺杂叠层114和P型掺杂叠层115的沉积，能够有效提高沉积效率，节省沉积时间。
步骤S120：在晶硅电池模组110的一侧沉积第一隧穿层140，以及在晶硅电池模组110的另一侧沉积第二隧穿层150。
需要说明的是，在步骤S120中，在N型微晶硅缓冲层1141上沉积ITO薄膜，以形成第一隧穿层140；在P型微晶硅缓冲层1151上沉积ITO薄膜，以形成第二隧穿层150；对第一隧穿层140和第二隧穿层150沉积的先后顺序不作具体限定。本实施例中，采用PVD工艺或RPD工艺实现ITO薄膜的沉积功能，通过同一设备即可实现第一隧穿层140和第二隧穿层150的沉积，能够有效提高沉积效率，节省沉积时间。
步骤S130：在第一隧穿层140远离晶硅电池模组110的一侧形成第一钙钛矿电池模组120，以及在第二隧穿层150远离晶硅电池模组110的一侧形成第二钙钛矿电池模组130。
需要说明的是，在步骤S130中，在第一隧穿层140上沉积第一空穴传输层127，以及在第二隧穿层150上沉积第二空穴传输层137；在第一空穴传输层127上沉积第一空穴传输钝化层126，以及在第二空穴传输层137上沉积第二空穴传输钝化层136；在第一空穴传输钝化层126上沉积第一钙钛矿层125，以及在第二空穴传输钝化层136上沉积第二钙钛矿层135；在第一钙钛矿层125上沉积第一钙钛矿钝化层124，以及在第二钙钛矿层135上沉积第二钙钛矿钝化层134；在第一钙钛矿钝化层124上沉积第一电子传输层123，以及在第二钙钛矿钝化层134上沉积第二电子传输层133；在第一电子传输层123上沉积第一缓冲层122，以及在第二电子传输层133上沉积第二缓冲层132；在第一缓冲层122上沉积第一透明导电层121，以及在第二缓冲层132上沉积第二透明导电层131；在第一透明导电层121上印刷第一金属电极128，以及在第二透明导电层131上印刷第二金属电极138。
具体地，第一钙钛矿电池模组120的形成过程：在第一隧穿层140上采用PVD工艺沉积第一空穴传输层127；在第一空穴传输层127上采用涂布或喷涂的方式沉积第一空穴传输钝化层126，以实现对第一空穴传输层127的钝化功能；在第一空穴传输钝化层126上采用蒸镀或涂布的方式沉积第一钙钛矿层125；在第一钙钛矿层125上采用蒸镀、涂布或喷涂的方式沉积第一钙钛矿钝化层124，以实现对第一钙钛矿层125的钝化功能；在第一钙钛矿钝化层124上采用蒸镀的方式沉积第一电子传输层123；在第一电子传输层123上采用ALD或RPD工艺沉积第一缓冲层122，以阻挡空穴的传输；在第一缓冲层122上采用PVD或RPD工艺沉积第一透明导电层121；在第一透明导电层121上通过丝网印刷的方式印刷第一金属电极128。
相应地，第二钙钛矿电池模组130的形成过程：在第二隧穿层150上采用PVD工艺沉积第二空穴传输层137；在第二空穴传输层137上采用涂布或喷涂的方式沉积第二空穴传输钝化层136，以实现对第二空穴传输层137的钝化功能；在第二空穴传输钝化层136上采用蒸镀或涂布的方式沉积第二钙钛矿层135；在第二钙钛矿层135上采用蒸镀、涂布或喷涂的方式沉积第二钙钛矿钝化层134，以实现对第二钙钛矿层135的钝化功能；在第二钙钛矿钝化层134上采用蒸镀的方式沉积第二电子传输层133；在第二电子传输层133上采用ALD或RPD工艺沉积第二缓冲层132，以阻挡空穴的传输；在第二缓冲层132上采用PVD或RPD工艺沉积第二透明导电层131；在第二透明导电层131上通过丝网印刷的方式印刷第二金属电极138。
本实施例中，第一钙钛矿电池模组120的多层结构与第二钙钛矿电池模组130的多层结构依次交替地进行沉积，即先在第一隧穿层140上沉积第一空穴传输层127，再在第二隧穿层150上沉积第二空穴传输层137，然后在第一空穴传输层127上沉积第一空穴传输钝化层126，接着在第二空穴传输层137上沉积第二空穴传输钝化层136，以此类推，直至在第一透明导电层121上印刷第一金属电极128，最后在第二透明导电层131上印刷第二金属电极138。这样一来，利用同一设备对同一类型的层级结构进行沉积，同一类型的层级结构沉积完成后再进行另一类型的层级结构沉积，能够节约工艺步骤和产线设备，有效提高三结叠层电池100的生产效率和设备成本，缩短三结叠层电池100的生产周期，并且由于第一钙钛矿电池模组120的多层结构与第二钙钛矿电池模组130的多层结构依次交替沉积，所以能够减小甚至消除应力，避免碎片的情况发生；而且，依次交替沉积可以提高沉积效率和效果。
但并不仅限于此，在其它实施例中，首先在第一隧穿层140上依次沉积第一空穴传输层127、第一空穴传输钝化层126、第一钙钛矿层125、第一钙钛矿钝化层124、第一电子传输层123、第一缓冲层122和第一透明导电层121，以及在第一透明导电层121上印刷第一金属电极128；然后在第二隧穿层150上依次沉积第二空穴传输层137、第二空穴传输钝化层136、第二钙钛矿层135、第二钙钛矿钝化层134、第二电子传输层133、第二缓冲层132和第二透明导电层131，以及在第二透明导电层131上印刷第二金属电极138。即先依次沉积第一钙钛矿电池模组120的多层结构，再依次沉积第二钙钛矿电池模组130的多层结构，同样能够实现三结叠层电池100的制备。
也就是说，在制备第一钙钛矿电池模组120和第二钙钛矿电池模组130时，可以先依次沉积第一钙钛矿电池模组120的多层，再依次沉积第二钙钛矿电池模组130的多层；也可以依次交替沉积第一钙钛矿电池模组120和第二钙钛矿电池模组130的多层；相比而言，后一方式沉积效率更高。
本发明实施例提供的三结叠层电池100，晶硅电池模组110包括基底111、第一基底钝化层112、第二基底钝化层113、N型掺杂叠层114和P型掺杂叠层115，其中，第一基底钝化层112和第二基底钝化层113相对设置于基底111的两侧，N型掺杂叠层114设置于第一基底钝化层112远离基底111的一侧，P型掺杂叠层115设置于第二基底钝化层113远离基底111的一侧；第一隧穿层140设置于晶硅电池模组110的一侧，第二隧穿层150设置于晶硅电池模组110的另一侧，第一隧穿层140远离晶硅电池模组110的一侧设置有第一钙钛矿电池模组120，第二隧穿层150远离晶硅电池模组110的一侧设置有第二钙钛矿电池模组130；第二钙钛矿电池模组130和第一钙钛矿电池模组120相对于晶硅电池模组110依次对称设置，第一钙钛矿电池模组120包括第一空穴传输层127，第一空穴传输层127通过第一隧穿层140与N型掺杂叠层114连接，第二钙钛矿电池模组130包括第二空穴传输层137，第二空穴传输层137通过第二隧穿层150与P型掺杂叠层115连接。与现有技术相比，本发明提供的三结叠层电池100由于采用了相对设置于晶硅电池模组110两侧的第一钙钛矿电池模组120和第二钙钛矿电池模组130，所以能够充分吸收利用照射于其上的阳光，有效提高电池效率，提升发电功率，并且能够保证结构分布均匀，不易碎片。使得三结叠层电池100的制备方法步骤简单，生产效率高，生产周期短。
进一步地，三结叠层电池100为第一钙钛矿电池模组120、晶硅电池模组110和第二钙钛矿电池模组130的三结叠层结构，使得三结叠层电池100具有如下的有益效果：第一，晶硅电池模组110的两侧分别设置有第一钙钛矿电池模组120和第二钙钛矿电池模组130，第一钙钛矿电池模组120和第二钙钛矿电池模组130共同作用，以实现对照射于三结叠层电池100两面（正面以及背面）阳光中的紫外不可见光和蓝绿可见光的充分吸收利用，通过钙钛矿太阳能电池对紫外不可见光和蓝绿可见光的高吸收利用率提高整个三结叠层电池100的电池效率，提升发电功率；第二，三结叠层电池100是两面关于基底111完全对称的结构，在现在的晶硅钙钛矿叠层电池产线的基础上不需要额外增加设备就可实现生产制备，同一功能的膜层可同时或在同一设备中沉积，生产效率高，生产成本低；第三，三结叠层电池100是两面关于基底111完全对称的结构，相对于现在的晶硅钙钛矿叠层电池强度更高，不易发生碎片，利于更薄的基底111（硅片）在叠层电池中的应用，以降低晶硅电池模组110的成本。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三结叠层电池，其特征在于，包括：
晶硅电池模组，包括基底、第一基底钝化层、第二基底钝化层、N型掺杂叠层和P型掺杂叠层，其中，所述第一基底钝化层和所述第二基底钝化层相对设置于所述基底的两侧，所述N型掺杂叠层设置于所述第一基底钝化层远离所述基底的一侧，所述P型掺杂叠层设置于所述第二基底钝化层远离所述基底的一侧；
设置于所述晶硅电池模组一侧的第一隧穿层，所述第一隧穿层远离所述晶硅电池模组的一侧设置有第一钙钛矿电池模组，所述第一钙钛矿电池模组包括第一空穴传输层，所述第一空穴传输层通过所述第一隧穿层与所述N型掺杂叠层连接；
以及设置于所述晶硅电池模组另一侧的第二隧穿层，所述第二隧穿层远离所述晶硅电池模组的一侧设置有第二钙钛矿电池模组，所述第二钙钛矿电池模组和所述第一钙钛矿电池模组相对于所述晶硅电池模组依次对称设置，所述第二钙钛矿电池模组包括第二空穴传输层，所述第二空穴传输层通过所述第二隧穿层与所述P型掺杂叠层连接。
2.根据权利要求1所述的三结叠层电池，其特征在于，所述N型掺杂叠层包括依次设置的N型微晶硅缓冲层、N型微晶氧化硅层和N型微晶硅种子层，所述N型微晶硅种子层设置于所述第一基底钝化层上。
3.根据权利要求1所述的三结叠层电池，其特征在于，所述P型掺杂叠层包括依次设置的P型微晶硅缓冲层、P型微晶氧化硅层和P型微晶硅种子层，所述P型微晶硅种子层设置于所述第二基底钝化层上。
4.根据权利要求1所述的三结叠层电池，其特征在于，所述第一钙钛矿电池模组还包括依次设置的第一透明导电层、第一缓冲层、第一电子传输层、第一钙钛矿层和第一空穴传输钝化层，所述第一空穴传输钝化层设置于所述第一空穴传输层远离所述晶硅电池模组的一侧，所述第一透明导电层上设置有第一金属电极；
所述第二钙钛矿电池模组还包括依次设置的第二透明导电层、第二缓冲层、第二电子传输层、第二钙钛矿层和第二空穴传输钝化层，所述第二空穴传输钝化层设置于所述第二空穴传输层远离所述晶硅电池模组的一侧，所述第二透明导电层上设置有第二金属电极。
5.根据权利要求4所述的三结叠层电池，其特征在于，所述第一钙钛矿电池模组还包括第一钙钛矿钝化层，所述第一钙钛矿钝化层设置于所述第一电子传输层和所述第一钙钛矿层之间；
所述第二钙钛矿电池模组还包括第二钙钛矿钝化层，所述第二钙钛矿钝化层设置于所述第二电子传输层和所述第二钙钛矿层之间。
6.一种三结叠层电池的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至5任一项所述的三结叠层电池，所述三结叠层电池的制备方法包括：
制备所述晶硅电池模组；
在所述晶硅电池模组的一侧沉积所述第一隧穿层，以及在所述晶硅电池模组的另一侧沉积所述第二隧穿层；
在所述第一隧穿层远离所述晶硅电池模组的一侧形成所述第一钙钛矿电池模组，以及在所述第二隧穿层远离所述晶硅电池模组的一侧形成所述第二钙钛矿电池模组。
7.根据权利要求6所述的三结叠层电池的制备方法，其特征在于，所述制备所述晶硅电池模组的步骤包括：
提供一基底，并对所述基底的两侧进行清洗制绒；
在所述基底的两侧分别沉积第一基底钝化层和第二基底钝化层；
在所述第一基底钝化层上依次沉积N型微晶硅种子层、N型微晶氧化硅层和N型微晶硅缓冲层；
在所述第二基底钝化层上依次沉积P型微晶硅种子层、P型微晶氧化硅层和P型微晶硅缓冲层。
8.根据权利要求7所述的三结叠层电池的制备方法，其特征在于，所述第一基底钝化层和所述第二基底钝化层的厚度范围均为5纳米至10纳米；所述N型微晶硅缓冲层的掺杂浓度是所述N型微晶氧化硅层的掺杂浓度的1.5倍至3倍；所述P型微晶硅缓冲层的掺杂浓度是所述P型微晶氧化硅层的掺杂浓度的2倍至4倍。
9.根据权利要求6所述的三结叠层电池的制备方法，其特征在于，所述在所述第一隧穿层远离所述晶硅电池模组的一侧形成所述第一钙钛矿电池模组，以及在所述第二隧穿层远离所述晶硅电池模组的一侧形成所述第二钙钛矿电池模组的步骤包括：
在所述第一隧穿层上沉积第一空穴传输层，以及在所述第二隧穿层上沉积第二空穴传输层；
在所述第一空穴传输层上沉积第一空穴传输钝化层，以及在所述第二空穴传输层上沉积第二空穴传输钝化层；
在所述第一空穴传输钝化层上沉积第一钙钛矿层，以及在所述第二空穴传输钝化层上沉积第二钙钛矿层；
在所述第一钙钛矿层上沉积第一电子传输层，以及在所述第二钙钛矿层上沉积第二电子传输层；
在所述第一电子传输层上沉积第一缓冲层，以及在所述第二电子传输层上沉积第二缓冲层；
在所述第一缓冲层上沉积第一透明导电层，以及在所述第二缓冲层上沉积第二透明导电层；
在所述第一透明导电层上印刷第一金属电极，以及在所述第二透明导电层上印刷第二金属电极。
10.根据权利要求6所述的三结叠层电池的制备方法，其特征在于，所述在所述第一隧穿层远离所述晶硅电池模组的一侧形成所述第一钙钛矿电池模组，以及在所述第二隧穿层远离所述晶硅电池模组的一侧形成所述第二钙钛矿电池模组的步骤包括：
在所述第一隧穿层上依次沉积第一空穴传输层、第一空穴传输钝化层、第一钙钛矿层、第一电子传输层、第一缓冲层和第一透明导电层，以及在所述第一透明导电层上印刷第一金属电极；
在所述第二隧穿层上依次沉积第二空穴传输层、第二空穴传输钝化层、第二钙钛矿层、第二电子传输层、第二缓冲层和第二透明导电层，以及在所述第二透明导电层上印刷第二金属电极。
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