CN117253927A - 太阳能叠层电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能叠层电池及其制备方法，涉及太阳能电池技术领域。该太阳能叠层电池包括衬底、第一电池结构、第二电池结构和钙钛矿电池结构。第一电池结构设置于衬底一侧，第一电池结构包括依次设置的隧穿氧化层和第一钝化层，隧穿氧化层和第一钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合，第二电池结构设置于衬底另一侧，第二电池结构包括依次设置的衬底钝化层和第二钝化层，衬底钝化层和第二钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合，钙钛矿电池结构设置于第一电池结构或者第二电池结构远离衬底的一侧。本发明提供的太阳能叠层电池能够有效增强钝化效果，提高开路电压，提升电池效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种太阳能叠层电池及其制备方法。
背景技术
目前，由于钙钛矿太阳能电池能够吸收利用高能量的紫外不可见光和蓝绿可见光，而晶硅太阳能电池还能够吸收利用钙钛矿材料无法吸收的红外光，所以一般都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，以吸收不同波长的阳光。但目前的晶硅钙钛矿叠层电池层间钝化效果较差，导致开路电压较低，电池效率较低。
有鉴于此，设计出一种开路电压高、电池效率高的太阳能叠层电池及其制备方法显得尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种太阳能叠层电池，能够有效增强钝化效果，提高开路电压，提升电池效率。
本发明的另一目的在于提供一种太阳能叠层电池的制备方法，能够制备出可以有效增强钝化效果，开路电压高，电池效率高的太阳能叠层电池。
本发明是采用以下的技术方案来实现的。
一种太阳能叠层电池，包括：衬底；设置于衬底一侧的第一电池结构，第一电池结构包括依次设置的隧穿氧化层和第一钝化层，第一钝化层为磷掺杂多晶硅层，隧穿氧化层和第一钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合；设置于衬底另一侧的第二电池结构，第二电池结构包括依次设置的衬底钝化层和第二钝化层，第二钝化层包括硼掺杂纳米晶氧化硅层和硼掺杂纳米晶硅层，衬底钝化层和第二钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合；以及设置于第一电池结构或者第二电池结构远离衬底的一侧的钙钛矿电池结构，其中，第一电池结构还包括第一氮化硅钝化层，第二电池结构还包括第二透明导电层，钙钛矿电池结构包括空穴传输层，空穴传输层设置于第一氮化硅钝化层或者第二透明导电层远离衬底的一侧。
可选地，第一电池结构还包括氮氧化硅钝化层和第一氧化铝钝化层，第一氮化硅钝化层、氮氧化硅钝化层、第一氧化铝钝化层、磷掺杂多晶硅层和隧穿氧化层依次设置，隧穿氧化层设置于衬底远离第二电池结构的一侧。
可选地，太阳能叠层电池还包括第一透明导电层，第一透明导电层设置于第一氮化硅钝化层远离氮氧化硅钝化层的一侧，且设置于第一氮化硅钝化层和空穴传输层之间，第二电池结构远离衬底的一侧设置有第一金属电极。
可选地，第二电池结构还包括第二氮化硅钝化层和第二氧化铝钝化层，第二透明导电层、第二氮化硅钝化层、第二氧化铝钝化层、硼掺杂纳米晶氧化硅层、硼掺杂纳米晶硅层和衬底钝化层依次设置，衬底钝化层设置于衬底远离隧穿氧化层的一侧，空穴传输层设置于第二透明导电层远离第二氮化硅钝化层的一侧，第一氮化硅钝化层远离氮氧化硅钝化层的一侧设置有第一金属电极。
可选地，钙钛矿电池结构还包括依次设置的钙钛矿吸收层、电子传输层和第三透明导电层，空穴传输层设置于钙钛矿吸收层远离电子传输层的一侧，第三透明导电层远离电子传输层的一侧设置有第二金属电极。
一种太阳能叠层电池的制备方法，包括：在衬底的一侧形成第一电池结构；在衬底的另一侧形成第二电池结构；在第一电池结构或者第二电池结构远离衬底的一侧形成钙钛矿电池结构。
可选地，在衬底的一侧形成第一电池结构的步骤包括：在衬底的一侧依次形成隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层、第一氧化铝钝化层、氮氧化硅钝化层和第一氮化硅钝化层。
可选地，在衬底的另一侧形成第二电池结构的步骤包括：在衬底的另一侧依次形成衬底钝化层、硼掺杂纳米晶硅层、硼掺杂纳米晶氧化硅层、第二氧化铝钝化层、第二氮化硅钝化层和第二透明导电层。
可选地，在第一电池结构远离衬底的一侧形成钙钛矿电池结构的步骤包括：在第二透明导电层远离第二氮化硅钝化层的一侧形成第一金属电极；在第一氮化硅钝化层远离氮氧化硅钝化层的一侧形成第一透明导电层；在第一透明导电层远离第一氮化硅钝化层的一侧依次形成空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和第三透明导电层，并在第三透明导电层远离电子传输层的一侧形成第二金属电极。
可选地，在第二电池结构远离衬底的一侧形成钙钛矿电池结构的步骤包括：在第一氮化硅钝化层远离氮氧化硅钝化层的一侧形成第一金属电极；在第二透明导电层远离第二氮化硅钝化层的一侧依次形成空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和第三透明导电层，并在第三透明导电层远离电子传输层的一侧形成第二金属电极。
本发明提供的太阳能叠层电池及其制备方法具有以下有益效果：
本发明提供的太阳能叠层电池，第一电池结构设置于衬底一侧，第一电池结构包括依次设置的隧穿氧化层和第一钝化层，第一钝化层为磷掺杂多晶硅层，隧穿氧化层和第一钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合，第二电池结构设置于衬底另一侧，第二电池结构包括依次设置的衬底钝化层和第二钝化层，第二钝化层包括硼掺杂纳米晶氧化硅层和硼掺杂纳米晶硅层，衬底钝化层和第二钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合，钙钛矿电池结构设置于第一电池结构或者第二电池结构远离衬底的一侧，其中，第一电池结构还包括第一氮化硅钝化层，第二电池结构还包括第二透明导电层，钙钛矿电池结构包括空穴传输层，空穴传输层设置于第一氮化硅钝化层或者第二透明导电层远离衬底的一侧。与现有技术相比，本发明提供的太阳能叠层电池由于采用了相对设置于衬底两侧的第一电池结构和第二电池结构，所以能够有效增强钝化效果，提高开路电压，提升电池效率。
本发明提供的太阳能叠层电池的制备方法，用于制备太阳能叠层电池，该太阳能叠层电池能够有效增强钝化效果，提高开路电压，提升电池效率。
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为本发明第一实施例提供的太阳能叠层电池一个视角的结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的太阳能叠层电池另一个视角的结构示意图；
图3为本发明第一实施例提供的太阳能叠层电池的制备方法的步骤框图；
图4为本发明第二实施例提供的太阳能叠层电池的结构示意图。
图标：100-太阳能叠层电池；110-衬底；120-第一电池结构；121-第一氮化硅钝化层；122-氮氧化硅钝化层；123-第一氧化铝钝化层；124-磷掺杂多晶硅层；125-隧穿氧化层；130-第二电池结构；131-第二透明导电层；132-第二氮化硅钝化层；133-第二氧化铝钝化层；134-硼掺杂纳米晶氧化硅层；135-硼掺杂纳米晶硅层；136-衬底钝化层；140-钙钛矿电池结构；141-空穴传输层；142-钙钛矿吸收层；143-电子传输层；144-第三透明导电层；150-第一金属电极；160-第二金属电极；170-第一透明导电层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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。
现在的晶硅太阳能电池包括PERC（发射极和背面钝化电池）、HJT（异质结电池）、TOPCon（隧穿氧化钝化电池）、IBC（全背电极接触电池）、TBC（固态氧化物燃料电池）或HBC（异质结背接触电池）等多种。发明人研究发现，如果将这些电池应用于晶硅钙钛矿叠层电池中作为底电池，由于这些晶硅电池各有优劣势，则由这些电池作为底电池制成的晶硅钙钛矿叠层电池会继承这些电池的优劣势。那么，如果能够借鉴这些电池层结构中的两种甚至多种进行相结合，从而达到互补的效果，充分发挥出各自电池的优势，摒弃各自电池的劣势，那么势必会进一步地提高晶硅钙钛矿叠层电池的电池效率。
就此，本发明提供了一种太阳能叠层电池及其制备方法，其将第一电池结构和第二电池结构结合起来，达到互补的效果，使得太阳能叠层电池中既具有隧穿氧化钝化电池的优点，又具有异质结电池的优点，有效提高了电池效率。
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。
第一实施例
请结合参照图1和图2，本发明实施例提供了一种太阳能叠层电池100，用于利用太阳能发电，其能够有效增强钝化效果，提高开路电压，提升电池效率。
该太阳能叠层电池100包括衬底110、第一电池结构120、第二电池结构130和钙钛矿电池结构140。其中，第一电池结构120设置于衬底110的一侧，第二电池结构130设置于衬底110的另一侧，钙钛矿电池结构140设置于第一电池结构120或者第二电池结构130远离衬底110的一侧。第一电池结构120和第二电池结构130相对设置于衬底110的两侧，第一电池结构120、衬底110和第二电池结构130共同作为太阳能叠层电池100的底电池结构，钙钛矿电池结构140作为太阳能叠层电池100的顶电池结构。具体地，第一电池结构120和第二电池结构130共同作用，以增强底电池结构的钝化效果，从而提高整个太阳能叠层电池100的开路电压，提升电池效率。
进一步地，第一电池结构120包括依次设置的隧穿氧化层125和第一钝化层，隧穿氧化层125和第一钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合，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，进而提高太阳能叠层电池100的开路电压，提升电池效率。相应地，第二电池结构130包括依次设置的衬底钝化层136和第二钝化层，衬底钝化层136和第二钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合，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，进而提高太阳能叠层电池100的开路电压，提升电池效率。这样一来，隧穿氧化层125和第一钝化层在衬底110的一侧实现多层钝化，衬底钝化层136和第二钝化层在衬底110的另一侧实现多层钝化，隧穿氧化层125、第一钝化层、衬底钝化层136和第二钝化层共同作用，以同步增强衬底110两侧的钝化效果，保证载流子在衬底110两侧的传输效率，提高开路电压，提升电池效率。
本实施例中，钙钛矿电池结构140设置于第二电池结构130上，钙钛矿电池结构140位于第二电池结构130远离衬底110的一侧。但并不仅限于此，在其它实施例中，钙钛矿电池结构140也可以设置于第一电池结构120上，此时钙钛矿电池结构140位于第一电池结构120远离衬底110的一侧。
本实施例中，衬底110为单晶硅片，但并不仅限于此，在其它实施例中，衬底110的材料可以包括但不限于第三、第五族主族元素或者其组合，例如Si、SiGe、SiC、GaAs、P型掺杂硅、N型掺杂硅。
第一电池结构120还包括第一氮化硅钝化层121、氮氧化硅钝化层122和第一氧化铝钝化层123，第一钝化层为磷掺杂多晶硅层124。其中，第一氮化硅钝化层121、氮氧化硅钝化层122、第一氧化铝钝化层123、磷掺杂多晶硅层124和隧穿氧化层125依次设置，隧穿氧化层125设置于衬底110远离第二电池结构130的一侧，第一氮化硅钝化层121远离氮氧化硅钝化层122的一侧设置有第一金属电极150。
第二电池结构130还包括第二透明导电层131、第二氮化硅钝化层132和第二氧化铝钝化层133，第二钝化层包括硼掺杂纳米晶氧化硅层134和硼掺杂纳米晶硅层135。其中，第二透明导电层131、第二氮化硅钝化层132、第二氧化铝钝化层133、硼掺杂纳米晶氧化硅层134、硼掺杂纳米晶硅层135和衬底钝化层136依次设置，衬底钝化层136设置于衬底110远离隧穿氧化层125的一侧，钙钛矿电池结构140设置于第二透明导电层131远离第二氮化硅钝化层132的一侧。
钙钛矿电池结构140包括空穴传输层141、钙钛矿吸收层142、电子传输层143和第三透明导电层144。其中，空穴传输层141、钙钛矿吸收层142、电子传输层143和第三透明导电层144依次设置，空穴传输层141设置于第二电池结构130的第二透明导电层131上，且设置于第二透明导电层131远离第二氮化硅钝化层132的一侧，第三透明导电层144远离电子传输层143的一侧设置有第二金属电极160。
本实施例中，第一氮化硅钝化层121和第二氮化硅钝化层132的材料均为氮化硅，氮氧化硅钝化层122的材料为氮氧化硅，第一氧化铝钝化层123和第二氧化铝钝化层133的材料均为氧化铝，磷掺杂多晶硅层124的材料为磷和多晶硅，隧穿氧化层125的材料为氧化硅，硼掺杂纳米晶氧化硅层134的材料为硼和纳米晶氧化硅，硼掺杂纳米晶硅层135的材料为硼和纳米晶硅，衬底钝化层136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，第二透明导电层131和第三透明导电层144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150和第二金属电极160的材料均为银、铜或其它金属，空穴传输层141的材料为氧化镍，钙钛矿吸收层142的材料为禁带宽度较宽的铅碘盐，电子传输层143的材料为氧化锡和碳60。
具体地，在太阳能叠层电池100中，第一钝化层为磷掺杂多晶硅层124，第二钝化层包括硼掺杂纳米晶氧化硅层134和硼掺杂纳米晶硅层135，衬底钝化层136、硼掺杂纳米晶硅层135、硼掺杂纳米晶氧化硅层134、隧穿氧化层125和磷掺杂多晶硅层124共同实现多层钝化，以减少载流子的复合，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，进而提高太阳能叠层电池100的开路电压，提升电池效率。其中，以磷掺杂多晶硅层124作为第一钝化层，一方面能够使其与硼掺杂纳米晶硅层135结合形成PN结，从而实现载流子的收集和传输，另一方面能够提高钝化效果，减少载流子的复合；以硼掺杂纳米晶氧化硅层134和硼掺杂纳米晶硅层135共同作为第二钝化层，是因为硼掺杂纳米晶硅层135和硼掺杂纳米晶氧化硅层134中的纳米晶硅以及纳米晶氧化硅具有更优的导电性和光吸收性，更优的导电性能够减小载流子在传输过程中的损失，提高载流子的传输效率，而更优的光吸收性能够吸收更多的光，从而产生更多的载流子，进而提高太阳能叠层电池100的开路电压，提升电池效率。
总体看来，太阳能叠层电池100从上至下依次设置为第三透明导电层144、电子传输层143、钙钛矿吸收层142、空穴传输层141、第二透明导电层131、第二氮化硅钝化层132、第二氧化铝钝化层133、硼掺杂纳米晶氧化硅层134、硼掺杂纳米晶硅层135、衬底钝化层136、衬底110、隧穿氧化层125、磷掺杂多晶硅层124、第一氧化铝钝化层123、氮氧化硅钝化层122和第一氮化硅钝化层121，其中，第一氮化硅钝化层121远离氮氧化硅钝化层122的一侧设置有第一金属电极150，第三透明导电层144远离电子传输层143的一侧设置有第二金属电极160。具体地，在第二透明导电层131外设置空穴传输层141，能够实现第二电池结构130和钙钛矿电池结构140的可靠连接，保证太阳能叠层电池100的电池效率。
值得注意的是，在太阳能叠层电池100的底电池结构中，第一电池结构120和第二电池结构130相对设置于衬底110的两侧，利用隧穿氧化层125和磷掺杂多晶硅层124对衬底110的一侧进行钝化，利用衬底钝化层136和硼掺杂纳米晶硅层135对衬底110的另一侧进行钝化，大大提高了对衬底110的钝化效果，从而增强了整个底电池结构的钝化效果，进而提升了整个太阳能叠层电池100的开路电压，提升了电池效率。
进一步地，底电池结构的背面采用第一氧化铝钝化层123、氮氧化硅钝化层122和第一氮化硅钝化层121三层叠层进行钝化，同时第一氮化硅钝化层121能够起到减少反射、增加光透射率的作用。底电池结构的正面采用第二氮化硅钝化层132和第二氧化铝钝化层133两层叠层进行钝化，其中，第二氮化硅钝化层132一方面可以起到减少反射、增加光透射率的作用，另一方面可以与设置于其上的第二透明导电层131结合起到隧穿层的作用，无需单独设置隧穿层，并且能够减少第二透明导电层131的用量，降低成本，增加开路电压和短路电流。此外，底电池结构的正面还采用硼掺杂纳米晶氧化硅层134和硼掺杂纳米晶硅层135（主要是纳米晶硅和纳米晶氧化硅）进行掺杂，增加了底电池结构正面的导电性及透光性，提升了整个太阳能叠层电池100的短路电流和填充因子。
请参照图3，本发明实施例还提供了一种太阳能叠层电池100的制备方法，用于制备前述的太阳能叠层电池100，该太阳能叠层电池100的制备方法包括：
步骤S110：对衬底110的两侧进行清洗制绒。
需要说明的是，在步骤S110中，衬底110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，以便于后续作业。
步骤S120：在衬底110的一侧形成第一电池结构120，其中，第一电池结构120包括依次设置的隧穿氧化层125和第一钝化层，第一钝化层为磷掺杂多晶硅层124，隧穿氧化层125和第一钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合。
需要说明的是，第一钝化层为磷掺杂多晶硅层124。在步骤S120中，在衬底110的一侧依次形成隧穿氧化层125、磷掺杂多晶硅层124、第一氧化铝钝化层123、氮氧化硅钝化层122和第一氮化硅钝化层121，以形成第一电池结构120。其中，隧穿氧化层125的厚度范围为1纳米至2.5纳米，磷掺杂多晶硅层124的厚度范围为80纳米至150纳米，第一氧化铝钝化层123的厚度范围为10纳米至20纳米，氮氧化硅钝化层122的厚度范围为10纳米至20纳米，第一氮化硅钝化层121的厚度范围为70纳米至100纳米。
本实施例中，在衬底110的一侧依次沉积隧穿氧化层125、磷掺杂多晶硅层124、第一氧化铝钝化层123、氮氧化硅钝化层122和第一氮化硅钝化层121，以形成第一电池结构120。但并不仅限于此，在其它实施例中，也可以通过其它方式形成第一电池结构120，对第一电池结构120的形成方式不作具体限定。
具体地，在步骤S120中，首先在单晶硅片一侧的金字塔绒面上采用热氧化、LPCVD、PECVD或PVD的方式沉积隧穿氧化层125；随后在隧穿氧化层125上采用本征掺杂或原位掺杂的方式沉积磷掺杂多晶硅层124，其中，本征掺杂是先采用LPCVD、PECVD或PVD的方式沉积多晶硅层，再采用扩散炉或离子注入的方式掺杂磷，以形成磷掺杂多晶硅层124，而原位掺杂是采用LPCVD、 PECVD或PVD的方式在沉积多晶硅层的同时掺杂磷，以直接形成磷掺杂多晶硅层124；然后在磷掺杂多晶硅层124上采用PECVD或ALD的方式沉积第一氧化铝钝化层123；接着在第一氧化铝钝化层123上采用PECVD的方式沉积氮氧化硅钝化层122，其中，氮氧化硅是通过通入一氧化氮制得的；最后在氮氧化硅钝化层122上采用PECVD的方式沉积第一氮化硅钝化层121。
步骤S130：在衬底110的另一侧形成第二电池结构130，其中，第二电池结构130包括依次设置的衬底钝化层136和第二钝化层，第二钝化层包括硼掺杂纳米晶氧化硅层134和硼掺杂纳米晶硅层135，衬底钝化层136和第二钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合。
需要说明的是，第二钝化层包括硼掺杂纳米晶氧化硅层134和硼掺杂纳米晶硅层135。在步骤S130中，在衬底110的另一侧依次形成衬底钝化层136、硼掺杂纳米晶硅层135、硼掺杂纳米晶氧化硅层134、第二氧化铝钝化层133、第二氮化硅钝化层132和第二透明导电层131，以形成第二电池结构130。其中，衬底钝化层136的厚度范围为5纳米至10纳米，硼掺杂纳米晶硅层135的厚度范围为5纳米至8纳米，硼掺杂纳米晶氧化硅层134的厚度范围为10纳米至20纳米，第二氧化铝钝化层133的厚度范围为10纳米至20纳米，第二氮化硅钝化层132的厚度范围为30纳米至50纳米，第二透明导电层131的厚度范围为10纳米至50纳米。
本实施例中，在衬底110的另一侧依次沉积衬底钝化层136、硼掺杂纳米晶硅层135、硼掺杂纳米晶氧化硅层134、第二氧化铝钝化层133、第二氮化硅钝化层132和第二透明导电层131，以形成第二电池结构130。但并不仅限于此，在其它实施例中，也可以通过其它方式形成第二电池结构130，对第二电池结构130的形成方式不作具体限定。
具体地，在步骤S130中，首先在单晶硅片另一侧的金字塔绒面上采用PECVD或热丝CVD的方式在200摄氏度以内的温度沉积衬底钝化层136；随后在衬底钝化层136上采用PECVD或热丝CVD的方式在200摄氏度以内的温度，通过调节氢气、硅烷的流量比沉积硼掺杂纳米晶硅层135；接着在硼掺杂纳米晶硅层135上采用PECVD或热丝CVD的方式并通入二氧化碳以沉积硼掺杂纳米晶氧化硅层134；然后在硼掺杂纳米晶氧化硅层134上采用低温ALD的方式沉积第二氧化铝钝化层133，沉积温度范围为150摄氏度至200摄氏度；接着在第二氧化铝钝化层133上采用磁控溅射的方式在200摄氏度以内的温度沉积第二氮化硅钝化层132；最后在第二氮化硅钝化层132上采用PVD或RPD的方式沉积第二透明导电层131，第二透明导电层131既可以起到透光导电的作用，又可以与第二氮化硅钝化层132结合作为底电池结构和顶电池结构之间的隧穿层。
值得注意的是，步骤S120中在衬底110一侧形成第一电池结构120的各个工序均在较高温度下（大于200摄氏度）进行，步骤S130中在衬底110另一侧形成第二电池结构130的各个工序均在较低温度下（小于或者等于200摄氏度）进行，以避免对衬底钝化层136和硼掺杂纳米晶硅层135中的非晶硅以及纳米晶硅造成损伤。
步骤S140：在第一电池结构120或者第二电池结构130远离衬底110的一侧形成钙钛矿电池结构140。
本实施例中，由于钙钛矿电池结构140设置于第二电池结构130远离衬底110的一侧，所以步骤S140为在第二电池结构130远离衬底110的一侧形成钙钛矿电池结构140。
具体地，步骤S140包括两个步骤，分别为：
步骤S141：在第一氮化硅钝化层121远离氮氧化硅钝化层122的一侧形成第一金属电极150。
本实施例中，在第一氮化硅钝化层121远离氮氧化硅钝化层122的一侧通过丝网印刷的方式印刷第一金属电极150。但并不仅限于此，在其它实施例中，也可以通过其它方式形成第一金属电极150，对第一金属电极150的形成方式不作具体限定。
步骤S142：在第二透明导电层131远离第二氮化硅钝化层132的一侧依次形成空穴传输层141、钙钛矿吸收层142、电子传输层143和第三透明导电层144，并在第三透明导电层144远离电子传输层143的一侧形成第二金属电极160。
需要说明的是，在步骤S142中，在第二透明导电层131上采用PVD的方式沉积空穴传输层141；在空穴传输层141上采用蒸镀或涂布的方式沉积钙钛矿吸收层142；在钙钛矿吸收层142上采用ALD、蒸镀或喷墨的方式沉积电子传输层143；在电子传输层143上采用PVD或RPD的方式沉积第三透明导电层144；在第三透明导电层144上采用丝网印刷方式印刷第二金属电极160。具体地，空穴传输层141的厚度范围均为10纳米至20纳米，钙钛矿吸收层142的厚度范围均为400纳米至600纳米，电子传输层143的厚度范围均为20纳米至30纳米，第三透明导电层144的厚度范围均为80纳米至100纳米。
本实施例中，在第二透明导电层131远离第二氮化硅钝化层132的一侧依次沉积空穴传输层141、钙钛矿吸收层142、电子传输层143和第三透明导电层144，以形成钙钛矿电池结构140，并在第三透明导电层144远离电子传输层143的一侧印刷第二金属电极160。但并不仅限于此，在其它实施例中，也可以通过其它方式形成钙钛矿电池结构140，也可以通过其它方式形成第二金属电极160，对钙钛矿电池结构140和第二金属电极160的形成方式不作具体限定。
本发明实施例提供的太阳能叠层电池100，第一电池结构120设置于衬底110一侧，第一电池结构120包括依次设置的隧穿氧化层125和第一钝化层，第一钝化层为磷掺杂多晶硅层124，隧穿氧化层125和第一钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合，第二电池结构130设置于衬底110另一侧，第二电池结构130包括依次设置的衬底钝化层136和第二钝化层，第二钝化层包括硼掺杂纳米晶氧化硅层134和硼掺杂纳米晶硅层135，衬底钝化层136和第二钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合，钙钛矿电池结构140设置于第一电池结构120或者第二电池结构130远离衬底110的一侧，其中，第一电池结构120还包括第一氮化硅钝化层121，第二电池结构130还包括第二透明导电层131，钙钛矿电池结构140包括空穴传输层141，空穴传输层141设置于第一氮化硅钝化层121或者第二透明导电层131远离衬底110的一侧。与现有技术相比，本发明提供的太阳能叠层电池100由于采用了相对设置于衬底110两侧的第一电池结构120和第二电池结构130，所以能够有效增强钝化效果，提高开路电压，提升电池效率。使得太阳能叠层电池100的制备方法步骤简单，利用不同的温度实现衬底110两侧第一电池结构120和第二电池结构130的形成，不会对其中的非晶硅以及纳米晶硅造成损伤，可靠实用。
第二实施例
请参照图4，本发明实施例提供了一种太阳能叠层电池100，与第一实施例相比，本实施例的区别在于钙钛矿电池结构140设置于第一电池结构120远离衬底110的一侧，而非设置于第二电池结构130远离衬底110的一侧。
本实施例中，太阳能叠层电池100还包括第一透明导电层170。第一透明导电层170设置于第一氮化硅钝化层121远离氮氧化硅钝化层122的一侧，且设置于第一氮化硅钝化层121和钙钛矿电池结构140的空穴传输层141之间。具体地，第二电池结构130远离衬底110的一侧设置有第一金属电极150，即第二透明导电层131远离第二氮化硅钝化层132的一侧设置有第一金属电极150；第三透明导电层144远离电子传输层143的一侧设置有第二金属电极160。
总体看来，太阳能叠层电池100从上至下依次设置为第三透明导电层144、电子传输层143、钙钛矿吸收层142、空穴传输层141、第一透明导电层170、第一氮化硅钝化层121、氮氧化硅钝化层122、第一氧化铝钝化层123、磷掺杂多晶硅层124、隧穿氧化层125、衬底110、衬底钝化层136、硼掺杂纳米晶硅层135、硼掺杂纳米晶氧化硅层134、第二氧化铝钝化层133、第二氮化硅钝化层132和第二透明导电层131，其中，第二透明导电层131远离第二氮化硅钝化层132的一侧设置有第一金属电极150，第三透明导电层144远离电子传输层143的一侧设置有第二金属电极160。具体地，在第一透明导电层170远离第一氮化硅钝化层121的一侧设置空穴传输层141，能够实现第一电池结构120和钙钛矿电池结构140的可靠连接，保证太阳能叠层电池100的电池效率。
本发明实施例还提供了一种太阳能叠层电池100的制备方法，与第一实施例相比，本实施例的区别在于步骤S140不同。
本实施例中，由于钙钛矿电池结构140设置于第一电池结构120远离衬底110的一侧，所以步骤S140为在第一电池结构120远离衬底110的一侧形成钙钛矿电池结构140。
具体地，步骤S140包括三个步骤，分别为：
步骤S141：在第二透明导电层131远离第二氮化硅钝化层132的一侧形成第一金属电极150。
本实施例中，在第二透明导电层131远离第二氮化硅钝化层132的一侧通过丝网印刷的方式印刷第一金属电极150。但并不仅限于此，在其它实施例中，也可以通过其它方式形成第一金属电极150，对第一金属电极150的形成方式不作具体限定。
步骤S142：在第一氮化硅钝化层121远离氮氧化硅钝化层122的一侧形成第一透明导电层170。
本实施例中，在第一氮化硅钝化层121远离氮氧化硅钝化层122的一侧采用PVD或RPD的方式沉积第一透明导电层170。具体地，第一透明导电层170的厚度范围均为10纳米至50纳米。但并不仅限于此，在其它实施例中，也可以通过其它方式形成第一透明导电层170，对第一透明导电层170的形成方式不作具体限定。
步骤S143：第一透明导电层170远离第一氮化硅钝化层121的一侧依次形成空穴传输层141、钙钛矿吸收层142、电子传输层143和第三透明导电层144，并在第三透明导电层144远离电子传输层143的一侧形成第二金属电极160。
需要说明的是，在步骤S143中，在第一透明导电层170上采用PVD的方式沉积空穴传输层141；在空穴传输层141上采用蒸镀或涂布的方式沉积钙钛矿吸收层142；在钙钛矿吸收层142上采用ALD、蒸镀或喷墨的方式沉积电子传输层143；在电子传输层143上采用PVD或RPD的方式沉积第三透明导电层144；在第三透明导电层144上采用丝网印刷方式印刷第二金属电极160。具体地，空穴传输层141的厚度范围均为10纳米至20纳米，钙钛矿吸收层142的厚度范围均为400纳米至600纳米，电子传输层143的厚度范围均为20纳米至30纳米，第三透明导电层144的厚度范围均为80纳米至100纳米。
本实施例中，在第一透明导电层170远离第一氮化硅钝化层121的一侧依次形成空穴传输层141、钙钛矿吸收层142、电子传输层143和第三透明导电层144，以形成钙钛矿电池结构140，并在第三透明导电层144远离电子传输层143的一侧形成第二金属电极160。但并不仅限于此，在其它实施例中，也可以通过其它方式形成钙钛矿电池结构140，也可以通过其它方式形成第二金属电极160，对钙钛矿电池结构140和第二金属电极160的形成方式不作具体限定。
本发明实施例提供的太阳能叠层电池100的有益效果与第一实施例的有益效果相同，在此不再赘述。
经测试，实施例与对比例性能参数比较如下表所示：
其中，对比例为现有技术的叠层电池，实施例1为本申请第一实施例提供的太阳能叠层电池100，实施例2为本申请第二实施例提供的太阳能叠层电池100。具体地，Jsc为短路电流密度，Voc为开路电压，FF为填充因子，Eff为电池效率。
通过上表可知，实施例1、实施例2的短路电流密度比对比例分别高0.32 mA/cm2、0.41mA/cm2；实施例1、实施例2的开路电压比对比例分别高0.106V、0.096V；实施例1、实施例2的填充因子比对比例分别高0.048、0.042；实施例1、实施例2的电池效率比对比例分别高 3.743%、3.497%。可以明显看出，本申请的太阳能叠层电池100相比现有技术的叠层电池而言，短路电流密度、开路电压、填充因子和电池效率均具有明显提升。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不能用于限制本发明，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)
1.一种太阳能叠层电池，其特征在于，包括：
衬底；
设置于所述衬底一侧的第一电池结构，所述第一电池结构包括依次设置的隧穿氧化层和第一钝化层，所述第一钝化层为磷掺杂多晶硅层，所述隧穿氧化层和所述第一钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合；
设置于所述衬底另一侧的第二电池结构，所述第二电池结构包括依次设置的衬底钝化层和第二钝化层，所述第二钝化层包括硼掺杂纳米晶氧化硅层和硼掺杂纳米晶硅层，所述衬底钝化层和所述第二钝化层用于实现多层钝化，以减少载流子的复合；
以及设置于所述第一电池结构或者所述第二电池结构远离所述衬底的一侧的钙钛矿电池结构，其中，所述第一电池结构还包括第一氮化硅钝化层，所述第二电池结构还包括第二透明导电层，所述钙钛矿电池结构包括空穴传输层，所述空穴传输层设置于所述第一氮化硅钝化层或者所述第二透明导电层远离所述衬底的一侧。
2.根据权利要求1所述的太阳能叠层电池，其特征在于，所述第一电池结构还包括氮氧化硅钝化层和第一氧化铝钝化层，所述第一氮化硅钝化层、所述氮氧化硅钝化层、所述第一氧化铝钝化层、所述磷掺杂多晶硅层和所述隧穿氧化层依次设置，所述隧穿氧化层设置于所述衬底远离所述第二电池结构的一侧。
3.根据权利要求2所述的太阳能叠层电池，其特征在于，所述太阳能叠层电池还包括第一透明导电层，所述第一透明导电层设置于所述第一氮化硅钝化层远离所述氮氧化硅钝化层的一侧，且设置于所述第一氮化硅钝化层和所述空穴传输层之间，所述第二电池结构远离所述衬底的一侧设置有第一金属电极。
4.根据权利要求2所述的太阳能叠层电池，其特征在于，所述第二电池结构还包括第二氮化硅钝化层和第二氧化铝钝化层，所述第二透明导电层、所述第二氮化硅钝化层、所述第二氧化铝钝化层、所述硼掺杂纳米晶氧化硅层、所述硼掺杂纳米晶硅层和所述衬底钝化层依次设置，所述衬底钝化层设置于所述衬底远离所述隧穿氧化层的一侧，所述空穴传输层设置于所述第二透明导电层远离所述第二氮化硅钝化层的一侧，所述第一氮化硅钝化层远离所述氮氧化硅钝化层的一侧设置有第一金属电极。
5.根据权利要求1至4任一项所述的太阳能叠层电池，其特征在于，所述钙钛矿电池结构还包括依次设置的钙钛矿吸收层、电子传输层和第三透明导电层，所述空穴传输层设置于所述钙钛矿吸收层远离所述电子传输层的一侧，所述第三透明导电层远离所述电子传输层的一侧设置有第二金属电极。
6.一种太阳能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任一项所述的太阳能叠层电池，所述太阳能叠层电池的制备方法包括：
在衬底的一侧形成第一电池结构；
在所述衬底的另一侧形成第二电池结构；
在所述第一电池结构或者所述第二电池结构远离所述衬底的一侧形成钙钛矿电池结构。
7.根据权利要求6所述的太阳能叠层电池的制备方法，其特征在于，所述在衬底的一侧形成第一电池结构的步骤包括：
在所述衬底的一侧依次形成隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层、第一氧化铝钝化层、氮氧化硅钝化层和第一氮化硅钝化层。
8.根据权利要求7所述的太阳能叠层电池的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底的另一侧形成第二电池结构的步骤包括：
在所述衬底的另一侧依次形成衬底钝化层、硼掺杂纳米晶硅层、硼掺杂纳米晶氧化硅层、第二氧化铝钝化层、第二氮化硅钝化层和第二透明导电层。
9.根据权利要求8所述的太阳能叠层电池的制备方法，其特征在于，所述在所述第一电池结构远离所述衬底的一侧形成钙钛矿电池结构的步骤包括：
在所述第二透明导电层远离所述第二氮化硅钝化层的一侧形成第一金属电极；
在所述第一氮化硅钝化层远离所述氮氧化硅钝化层的一侧形成第一透明导电层；
在所述第一透明导电层远离所述第一氮化硅钝化层的一侧依次形成空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和第三透明导电层，并在所述第三透明导电层远离所述电子传输层的一侧形成第二金属电极。
10.根据权利要求8所述的太阳能叠层电池的制备方法，其特征在于，所述在所述第二电池结构远离所述衬底的一侧形成钙钛矿电池结构的步骤包括：
在所述第一氮化硅钝化层远离所述氮氧化硅钝化层的一侧形成第一金属电极；
在所述第二透明导电层远离所述第二氮化硅钝化层的一侧依次形成空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和第三透明导电层，并在所述第三透明导电层远离所述电子传输层的一侧形成第二金属电极。
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