CN117279408A - 叠层电池及其制备方法 - Google Patents
叠层电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117279408A CN117279408A CN202311518066.5A CN202311518066A CN117279408A CN 117279408 A CN117279408 A CN 117279408A CN 202311518066 A CN202311518066 A CN 202311518066A CN 117279408 A CN117279408 A CN 117279408A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- conductive
- crystalline silicon
- substrate
- away
- 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.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 4
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 81
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 79
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 23
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 4
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 36
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 433
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011529 conductive interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
- H10K39/10—Organic photovoltaic [PV] modules; Arrays of single organic PV cells
- H10K39/18—Interconnections, e.g. terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
- H10K39/10—Organic photovoltaic [PV] modules; Arrays of single organic PV cells
- H10K39/15—Organic photovoltaic [PV] modules; Arrays of single organic PV cells comprising both organic PV cells and inorganic PV cells
-
- 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
-
- 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
- H10K71/60—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本公开实施例涉及一种叠层电池及其制备方法。该叠层电池包括:晶体硅电池;导电连接层,位于晶体硅电池的表面;第一隔离层,自导电连接层背离晶体硅电池的表面延伸至贯穿导电连接层;钙钛矿电池,位于导电连接层背离晶体硅电池的表面。第一隔离层阻挡了导电连接层中载流子在第一隔离层两相侧壁之间的传输,从而增加载流子在晶体硅电池和钙钛矿电池连接方向上的传输能力,降低了钙钛矿电池中的漏电,从而增加叠层电池的电压,提高了叠层电池的性能。
Description
技术领域
本公开实施例涉及太阳能电池技术领域,特别是涉及一种叠层电池及其制备方法。
背景技术
钙钛矿太阳能电池由于具有光电转换效率高、成本低、制作简单等突出优点,成为最具前景的太阳能电池并且成为研究热点。宽带隙的钙钛矿吸收层和晶体硅(SHJ)太阳电池组成双结太能电池,可以提高太阳能电池的光电转换效率。
典型的钙钛矿/晶体硅叠层电池中的钙钛矿电池和晶体硅电池之间通过导电的中间层串联起来,如何提高层电池的性能,成为急需解决的问题。
发明内容
本公开实施例提供了一种硅叠层电池,可以优化叠层电池中载流子的纵向传输能力,提高叠层电池的性能。
一种叠层电池,包括:
晶体硅电池;
导电连接层,位于所述晶体硅电池的表面;
第一隔离层,自所述导电连接层背离所述晶体硅电池的表面延伸至贯穿所述导电连接层;
钙钛矿电池,位于所述导电连接层背离所述晶体硅电池的表面。
在其中一个实施例中,导电连接层包括主连接层和外围连接层,在平行于所述晶体硅电池的平面内,所述外围连接层至少部分环绕所述主连接层,所述第一隔离层至少位于所述外围连接层与所述主连接层之间的部分区域。
在其中一个实施例中,所述晶体硅电池包括:
基底,具有第一导电类型;
第一掺杂层,位于所述基底背离所述导电连接层的一侧,具有第二导电类型;
底部透明导电层,位于所述第一掺杂层背离所述基底的表面;
第二隔离层,自所述底部透明导电层背离所述第一掺杂层的表面延伸至贯穿所述底部透明导电层。
在其中一个实施例中,所述底部透明导电层包括主导电层和辅导电层,在平行于所述晶体硅电池的平面内,所述辅导电层至少部分环绕所述主导电层,所述第二隔离层至少位于所述辅导电层与所述主导电层之间的部分区域。
在其中一个实施例中,所述第一隔离层在所述底部透明导电层上的正投影覆盖所述第二隔离层。
在其中一个实施例中,所述晶体硅电池还包括:
第一电极层,位于所述底部透明导电层背离所述第一掺杂层的表面;
减反层,位于所述第一电极层背离所述底部透明导电层的部分表面。
在其中一个实施例中,所述晶体硅电池还包括:
第一钝化层,位于所述第一掺杂层和所述基底之间;
第二钝化层,位于所述基底背离所述第一掺杂层的表面;
第二掺杂层,位于所述第二钝化层背离所述基底的表面,且与所述导电连接层接触,具有第一导电类型。
上述叠层电池中,连接晶体硅电池和钙钛矿电池的导电连接层中设置有第一隔离层,自导电连接层背离晶体硅电池的表面延伸至贯穿导电连接层的第一隔离层阻挡了导电连接层中载流子在第一隔离层两相侧壁之间的传输,从而增加载流子在晶体硅电池和钙钛矿电池连接方向上的传输能力,降低了钙钛矿电池中的漏电,从而增加硅叠层电池的电压,提高了叠层电池的性能。
本公开还提供一种叠层电池的制备方法,包括:
提供晶体硅电池;
于所述晶体硅电池的表面形成导电连接层;
于所述导电连接层中形成第一隔离层,所述第一隔离层自所述导电连接层背离所述晶体硅电池的表面延伸至贯穿所述导电连接层;
于所述导电连接层背离所述晶体硅电池的表面形成钙钛矿电池。
在其中一个实施例中,所述导电连接层包括主连接层和外围连接层,在平行于所述晶体硅电池的平面内,所述外围连接层至少部分环绕所述主连接层,所述于所述导电连接层中形成第一隔离层,包括:
于所述导电连接层中形成贯穿所述导电连接层的第一环形槽,所述第一环形槽至少位于所述主连接层和所述外围连接层之间的部分区域;
于所述第一环型槽中填充形成所述第一隔离层。
在其中一个实施例中,所述提供晶体硅电池,包括:
提供第一导电类型的基底;
于所述基底背离所述导电连接层的一侧形成第二导电类型的第一掺杂层;
于所述第一掺杂层背离所述基底的表面形成底部透明导电层;
于所述底部透明导电层中形成第二隔离层,所述第二隔离层自所述底部透明导电层的背离所述第一掺杂层的表面延伸至贯穿所述底部透明导电层。
在其中一个实施例中,所述底部透明导电层包括主导电层和辅导电层,在平行于所述晶体硅电池的平面内,所述辅导电层至少部分环绕所述主导电层,所述于所述底部透明导电层中形成第二隔离层,包括:
于所述底部透明导电层中形成第二隔离层,所述第二隔离层至少位于所述辅导电层与所述主导电层之间的部分区域。
在其中一个实施例中,所述提供晶体硅电池,还包括:
于所述底部透明导电层背离所述第一掺杂层的表面形成第一电极层;
于所述第一电极层背离所述底部透明导电层的部分表面形成减反层。
在其中一个实施例中,所述于所述基底背离所述导电连接层的一侧形成第二导电类型的第一掺杂层之前,包括:
于所述基底背离所述导电连接层的表面形成第一钝化层;
于所述基底靠近所述导电连接层的表面形成第二钝化层;
于所述第二钝化层的表面形成第一导电类型的第二掺杂层,所述第二掺杂层与所述导电连接层接触。
在其中一个实施例中,所述提供第一导电类型的基底之后,包括:
对所述基底进行预处理,以得到预设基底;
其中,所述预设基底包括双面抛光基底、双面制绒基底和单面抛光单面制绒基底中的一种。
上述叠层电池的制备方法,在连接晶体硅电池和钙钛矿电池的导电连接层中形成第一隔离层,通过自导电连接层背离晶体硅电池的表面延伸至贯穿导电连接层的第一隔离层阻挡了导电连接层中载流子在第一隔离层两相对侧壁之间的传输,从而增加载流子在晶体硅电池和钙钛矿电池连接方向上的传输能力,降低了钙钛矿电池中的漏电,从而增加叠层电池的电压,提高了叠层电池的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或相关技术中的技术方案,下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,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的附图。
图1为一实施例中叠层电池的剖面示意图;
图2为另一实施例中叠层电池的剖面示意图;
图3为又一实施例中叠层电池的剖面示意图;
图4为一实施例中叠层电池的制备方法的流程示意图。
附图标记说明:
100、晶体硅电池;102、基底;104、第一掺杂层;106、底部透明导电层;108、第二隔离层;110、第一钝化层;112、第二钝化层;114、第二掺杂层;116、第一电极层;118、减反层;200、导电连接层;202、第一隔离层;204、主连接层;206、外围连接层;208、主导电层;210、辅导电层;300、钙钛矿电池;302、第一载流子传输层;304、钙钛矿层;306、第二载流子传输层;308、顶部透明导电层;310、第二电极层。
具体实施方式
为了便于理解本公开实施例,下面将参照相关附图对本公开实施例进行更全面的描述。附图中给出了本公开实施例的首选实施例。但是,本公开实施例可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本公开实施例的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本公开实施例的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本公开实施例。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本公开实施例的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系,仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述,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公开实施例的限制。
可以理解,本公开所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说,在不脱离本公开的范围的情况下,可以将第一隔离层称为第二隔离层,且类似地,可将第二隔离层称为第一隔离层。第一隔离层和第二隔离层两者都是隔离层,但其不是同一隔离层。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。在本公开的描述中,“若干”的含义是至少一个,例如一个,两个等,除非另有明确具体的限定。
图1为一实施例中叠层电池的剖面示意图,X方向为图1中沿叠层电池的底面至叠层电池的顶面的方向,Y方向为图1示出的平行于晶体硅电池100的平面内的行方向,Z方向可以为图1示出的平行于晶体硅电池100的平面内的列方向。
如图1所示,在本实施例中,提供一种叠层电池,包括:在第一方向X上依次层叠的晶体硅电池100、导电连接层200、第一隔离层202和钙钛矿电池300,导电连接层200位于晶体硅电池100的表面;第一隔离层202自导电连接层200背离晶体硅电池100的表面延伸至贯穿导电连接层200;钙钛矿电池300位于导电连接层200背离晶体硅电池100的表面,导电连接层200实现了晶体硅电池100和钙钛矿电池300的连接。
第一隔离层202是由绝缘材料构成的,通过第一隔离层202可以降低导电连接层200中的载流子在第一隔离层202两侧的横向(Y方向和Z方向平面内)传输,增加载流子的纵向(X方向所在平面内)传输,提高了叠层电池的性能。
导电连接层200的构成材料包括但不限于ITO,ICO,IWO,VTTO,IZO或AZO中的一种,示例性的,导电连接层200由透明材料构成,避免影响钙钛矿层304吸收的太阳光。导电连接层200的厚度为15nm-25nm,例如15nm、20nm、25nm等,控制在80-150nm,例如80nm、100nm,150nm等。
在第一方向X上,导电连接层200包括与晶体硅电池100接触的底表面、与钙钛矿电池300接触的顶表面,本公开中以导电连接层200为基础,晶体硅电池100和钙钛矿电池300中的各层背离导电连接层200的表面为顶表面,背离导电连接层200的表面为底表面进行示例性描述。
图2为另一实施例中叠层电池的剖面示意图,如图2所示,在第一方向X上,钙钛矿电池300包括自导电连接层200的顶表面依次层叠的第一载流子传输层302、钙钛矿层304、第二载流子传输层306、顶部透明导电层308和第二电极层310,其中,第一载流子和第二载流子分别为空穴和电子,钙钛矿层304吸收太阳光之后产生空穴和电子;第一载流子传输层302用于提取钙钛矿层304中的第一载流子,并将第一载流子传输到导电连接层200及晶体硅电池中,实现电流在叠层电池中的传输;第二载流子传输层306用于提取钙钛矿层304中的第二载流子,并将第二载流子传输到顶部透明导电层308和第二电极层310,实现电流在叠层电池中的传输,第二电极层310作为叠层电池的一个引出电极,以将叠层电池连接到负载的一端,给负载提供电能。
示例性的,第一载流子为空穴,第二载流子为电子,第一载流子传输层302的构成材料包括氧化镍(NiOx),第一载流子传输层302的厚度可以控制在15nm-50nm,例如15nm、20nm、45nm,50nm等,通过控制氧化镍的厚度,在保证成膜质量的同时,可以减少第一载流子传输层302的原材料的消耗量,降低生产成本,降低叠层电池中串联电阻的阻值,提高叠层电池的性能。第二载流子传输层306的构成材料包括氧化锡、氧化层或氧化锌,第二载流子传输层306的厚度可以控制在10nm-200nm,通过控制第二载流子传输层306的厚度,在保证减少磁控溅射形成顶部透明导电层308时,对钙钛矿层304的轰击,又可以减少第二载流子传输层306的原材料的消耗量,降低生产成本,确保对电子的提取效率。
钙钛矿层304的构成材料包括Cs0.25FA0.75Pb(I0.8Br0.2)3,钙钛矿层304的带隙为1.68ev,厚度为200nm-1um,通过控制钙钛矿层304的厚度,在充分吸收短波太阳光的同时,可以确保光产生的载流子可以被第一载流子传输层302和第二载流子传输层306吸收。
顶部透明导电层308的构成材料包括ITO,ICO,IWO,VTTO,IZO或AZO中的一种,顶部透明导电层308的厚度可以控制在80-150nm,例如80nm、100nm,150nm等,这样既可以节约成本,保证好的导电性,又可以确保好的减反效果。第二电极层310的构成材料包括金属银。
上述叠层电池中,连接晶体硅电池100和钙钛矿电池300的导电连接层200中设置有第一隔离层202,自导电连接层200背离晶体硅电池100的表面延伸至贯穿导电连接层200的第一隔离层202阻挡了导电连接层200中载流子在第一隔离层202两相对侧壁之间的传输,从而增加载流子在晶体硅电池100和钙钛矿电池300连接方向上的传输能力,降低了钙钛矿电池300中的漏电,从而增加叠层电池的电压,提高了叠层电池的性能。
如图2所示,在其中一个实施例中,导电连接层200包括主连接层204和外围连接层206,主连接层204为导电连接层200中纵向传输的载流子影响叠层电池中的电流的区域,外围连接层206为导电连接层200中纵向传输的载流子不影响叠层电池中的电流的区域,在平行于晶体硅电池100的平面(Y方向和Z方向所在的平面)内,外围连接层206至少部分环绕主连接层204,第一隔离层202至少位于外围连接层206与主连接层204之间的部分区域,通过改变第一隔离层202环绕主连接层204的区域的大小,可以改变主连接层204中的载流子向外围连接层206的横向移动,进而改变主连接层204中载流子的纵向传输能力,调整叠层电池的性能。
进一步的,外围连接层206与主连接层204之间通过第一隔离层202隔开,第一隔离层202将主连接层204中载流子的横向传输限制在主连接层204中,避免主连接层204的载流子横向传输到外围连接层206,在载流子总量不变的情况下,增加了主连接层204中载流子的纵向移动,最大程度上提高了叠层电池的性能。示例性的,外围连接层206全环绕主连接层204,此时,第一隔离层202全环绕主连接层204。
示例性的,在平行于晶体硅电池100的平面(Y方向和Z方向所在的平面)内,第一隔离层202的形状包括但不限于多边形(例如长方形、正方形)、圆形、椭圆形、半圆形等,在实际应用中可以根据叠层电池的有用区域设置第一隔离层202的形状。
如图2所示,在其中一个实施例中,在第一方向X上,所述晶体硅电池100包括基底102、第一掺杂层104、底部透明导电层106和第二隔离层108,基底102具有第一导电类型,第一掺杂层104位于基底102背离所述导电连接层200的一侧,即第一掺杂层104位于基底102的顶表面上,具有第二导电类型;底部透明导电层106位于所述第一掺杂层104背离所述基底102的表面,即底部透明导电层106位于第一掺杂层104的顶表面,第一导电类型的基底102和第二导电类型的第一掺杂层104之间形成PN结;第二隔离层108自所述底部透明导电层106背离所述第一掺杂层104的表面延伸至贯穿所述底部透明导电层106。
第一导电类型的基底102中的多数载流子为第二载流子,第二导电类型的第一掺杂层104中的多数载流子为第一载流子,即基底为N型基底时,第一载流子传输层302为空穴传输层,第二载流子传输层306为电子传输层,反之亦然。第二导电类型和第一导电类型相反;当第一导电类型为P型时,第二导电类型为N型,当第一导电类型为N型时,第二导电类型为P型。在本实施例中,第一导电类型为P型,第二导电类型为N型。
第二隔离层108是由绝缘材料构成的,通过第二隔离层108可以有效收集底部透明导电层106中的多数载流子(第一载流子),提高了叠层电池的性能。
示例性的,基底102的构成材料包括第一导电类型的单晶硅,其厚度在50um-500μm,例如50um、100um、150um、300um、500um等,通过调整基底102的厚度,可以达到有足够的太阳光被电池吸收的同时,提高原材料的利用率。
示例性的,第一掺杂层104的构成材料包括第二导电类型的掺杂非晶硅,通过调整基底102的厚度,可以达到具有足够的第一载流子提取效率的同时,避免过多的寄生吸收。
示例性的,底部透明导电层106的厚度为110nm,底部透明导电层106的构成材料包括但不限于ITO,ICO,IWO,VTTO,IZO或AZO中的一种,导电连接层200由透明材料构成,避免影响太阳光的吸收。
继续参考图2,在其中一个实施例中,所述底部透明导电层106包括主导电层208和辅导电层210,主导电层208与主连接层204在底部透明导电层106上的正投影重合,底部透明导电层106中主导电层208以外的区域为辅导电层210;在平行于所述晶体硅电池100的平面内,所述辅导电层210至少部分环绕所述主导电层208,所述第二隔离层108至少位于所述辅导电层210与所述主导电层208之间的部分区域。通过改变第二隔离层108环绕主导电层208的区域的大小,可以改变主导电层208中多数载流子(第一载流子)向辅导电层210的横向移动,进而改变底部透明导电层106中的多数载流子(第一载流子)的有效收集,达到调整叠层电池的性能的目的。
在其中一个实施例中,所述第一隔离层202在所述底部透明导电层106上的正投影覆盖所述第二隔离层108,此时,导电连接层200中的载流子横向传输的边界和底部透明导电层106中的多数载流子(第一载流子)的有效收集的边界存在重合区域,可以同时提高导电连接层200中的载流子的纵向传输和底部透明导电层106中的多数载流子(第一载流子)的有效收集,进一步改善叠层电池的性能。进一步的,所述第一隔离层202在所述底部透明导电层106上的正投影与所述第二隔离层108重合,最大程度的改善叠层电池的性能。
如图2所示,在其中一个实施例中,晶体硅电池100还包括:第一钝化层110、第二钝化层112和第一导电类型的第二掺杂层114,第一钝化层110位第一掺杂层104和所述基底102之间,第二钝化层112位于所述基底102背离所述第一掺杂层104的表面,通过第一钝化层110和第二钝化层112可以减少基底102表面的缺陷,第二掺杂层114位于所述第二钝化层112背离所述基底102的表面,且与所述导电连接层200接触,用来传输第一导电类型的第二载流子。
进一步的,第一钝化层110和/或第二钝化层112的构成材料为本征非晶硅层或二氧化硅,第一钝化层110和第二钝化层112的厚度在1nm-20nm之间,例如1nm、20nm等,保证足够的钝化效果,提高原材料的利用率的同时,又可以避免叠层电池电阻过大的问题。示例性的,第一钝化层110和第二钝化层112的构成材料均为本征非晶硅。
进一步的,所述第二掺杂层114的构成材料包括第一导电类型的掺杂非晶硅,所述第二掺杂层114的厚度在1nm-100nm之间,保证足够的第一导电类型的第二载流子的提取效率,又可以避免过多的寄生吸收。
图3为又一实施例中叠层电池的剖面示意图,如图3所示,在其中一个实施例中,所述晶体硅电池100还包括:第一电极层116和减反层118,第一电极层116位于所述底部透明导电层106背离所述第一掺杂层104的表面,即第一电极层116位于底部透明导电层106的顶表面。减反层118位于所述第一电极层116背离所述底部透明导电层106的部分表面,即减反层118位于第一电极层116的部分顶表面,未被减反层118覆盖的第一电极层116作为叠层电池的另一个引出电极,以将叠层电池连接到负载的另一端,给负载提供电能,其中,第一电极层116作为叠层电池的第二导电类型的电极,第二电极层310作为叠层电池的第一导电类型的电极;通过减反层118可以减少晶体硅电池100表面光的反射,提高光的利用率,进而提升叠层电池的电流和填充因子。
示例性的,主导电层208在减反层118上的正投影和减反层118重合,在减少晶体硅电池100表面光的反射的同时,提高原材料的利用率。
示例性的,减反层118的构成材料包括MgF2,第一电极层116的构成材料包括金属银。
本公开提供一种叠层电池的制备方法,与上述叠层电池中的实施例相同或相应的部分,以下将不做赘述。图4为一实施例中叠层电池的制备方法的流程示意图,如图3、图4所示,在本实施例中,提供一种叠层电池的制备方法,包括:
S102,提供晶体硅电池。
S104,于所述晶体硅电池的表面形成导电连接层。
S106,于所述导电连接层中形成第一隔离层,第一隔离层自所述导电连接层背离所述晶体硅电池的表面延伸至贯穿所述导电连接层。
S108,于所述导电连接层背离所述晶体硅电池的表面形成钙钛矿电池。
上述叠层电池的制备方法,在连接晶体硅电池100和钙钛矿电池300的导电连接层200中形成第一隔离层202,通过自导电连接层200背离晶体硅电池100的表面延伸至贯穿导电连接层200的第一隔离层202阻挡了导电连接层200中载流子在第一隔离层202两相对侧壁之间的传输,从而增加载流子在晶体硅电池100和钙钛矿电池300连接方向上的传输能力,降低了钙钛矿电池300中的漏电,从而增加硅叠层电池的电压,提高了叠层电池的性能。
在其中一个实施例中,所述提供晶体硅电池100,包括步骤S202-步骤S208。
S202,提供第一导电类型的基底102。
在其中一个实施例中,所述提供第一导电类型的基底102包括:对所述基底102处理,以得到预设基底;其中,所述预设基底包括双面抛光基底、双面制绒基底和单面抛光单面制绒基底中的一种。具体的,提供第一导电类型的硅基底102之后,对基底102的至少一个表面进行抛光和/或制绒工艺去除基底102表面的损伤层,并进行RCA清洗去除表面杂质,得到预设基底,预设基底具有抛光面或者小绒面的表面,后续可以采用旋涂法制备钙钛矿层304,预设基底具有大绒面的表面,后续采用两步法制备钙钛矿层304。示例性的,制绒基底102表面绒面尺寸包括0.1um-10μm。
S204,于所述基底102背离所述导电连接层200的一侧形成第二导电类型的第一掺杂层104。
在其中一个实施例中,所述于所述基底102背离所述导电连接层200的一侧(第一方向X上,基底102背离钙钛矿电池300的一侧)形成第二导电类型的第一掺杂层104,还包括步骤S302-步骤S306。
S302,于所述基底102背离所述导电连接层200的表面形成第一钝化层110。
S304,于所述基底102靠近所述导电连接层200的表面形成第二钝化层112。
S306,于所述第二钝化层112的表面形成第一导电类型的第二掺杂层114,所述第二掺杂层114与所述导电连接层200接触。
具体的,采用等离子体增强化学气相沉积工艺(PECVD),分别在基底102背离导电连接层200的表面沉积第一钝化层110,在基底102靠近导电连接层200的表面沉积第二钝化层112,即在基底102的底表面和顶表面分别形成第一钝化层110和第二钝化层112。采用等离子体增强化学气相沉积工艺(PECVD),分别在第一钝化层110的顶表面沉积第二导电类型的第一掺杂层104,在第二钝化层112的顶表面沉积第一导电类型的第二掺杂层114。其次,采用物理气相沉积工艺(PVD)或RPD工艺,在第二掺杂层114的顶表面沉积导电连接层200。
S206,于所述第一掺杂层104背离所述基底102的表面形成底部透明导电层106。
采用物理气相沉积工艺(PVD)或RPD工艺,在第一掺杂层104的表面沉积底部透明导电层106。
S208,于所述底部透明导电层106中形成第二隔离层108,所述第二隔离层108自所述底部透明导电层106的背离所述第一掺杂层104的表面延伸至贯穿所述底部透明导电层106。
在其中一个实施例中,所述底部透明导电层106包括主导电层208和辅导电层210,在平行于所述晶体硅电池100的平面内,所述辅导电层210至少部分环绕所述主导电层208,所述于所述底部透明导电层106中形成第二隔离层108,包括:于所述底部透明导电层106中形成第二隔离层108,所述第二隔离层108至少位于所述辅导电层210与所述主导电层208之间的部分区域。
在其中一个实施例中,所述导电连接层200包括主连接层204和外围连接层206,在平行于所述晶体硅电池100的平面内,所述外围连接层206至少部分环绕所述主连接层204,所述于所述导电连接层200中形成第一隔离层202包括:S402-S404。
S402,于所述导电连接层200中形成贯穿所述导电连接层200的第一环形槽,所述第一环形槽至少位于所述主连接层204和所述外围连接层206之间的部分区域;
S404,于所述第一环型槽中填充形成所述第一隔离层202。
具体的,通过激光在导电连接层200中形成贯穿所述导电连接层200的第一环形槽,来限定载流子在主连接层204和外围连接层206之间的横向传输,提高载流子在主连接层204中的纵向传输;然后在第一环形槽中填充形成第一隔离层202。
在其中一个实施例中,所述提供晶体硅电池100,还包括:于所述底部透明导电层106背离所述第一掺杂层104的表面形成第一电极层116;于所述第一电极层116背离所述底部透明导电层106的部分表面形成减反层118。
具体的,采用丝网印刷工艺,在底部透明导电层106背离所述第一掺杂层104的表面形成第一电极层116;采用电子束蒸镀在第一电极层116背离所述底部透明导电层106沉积减反层118;去除第一电极层116表面部分区域上的减反层118,以露出第一电极层116。
示例性的,叠层电池的制备方法还包括:采用磁控溅射工艺,在导电连接层200的顶表面沉积第一载流子传输层302;采用旋涂工艺,在第一载流子传输层302的表面沉积钙钛矿层304;采用旋涂工艺,在钙钛矿层304的表面沉积第二载流子传输层306;采用磁控溅射工艺,在第二载流子传输层306的顶表面沉积顶部透明导电层308;采用热蒸发设备在顶部透明导电层308的表面沉积第二电极层310。
应该理解的是,虽然图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本公开实施例的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本公开实施例构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本公开实施例的保护范围。
Claims (14)
1.一种叠层电池,其特征在于,包括:
晶体硅电池;
导电连接层,位于所述晶体硅电池的表面;
第一隔离层,自所述导电连接层背离所述晶体硅电池的表面延伸至贯穿所述导电连接层;
钙钛矿电池,位于所述导电连接层背离所述晶体硅电池的表面。
2.根据权利要求1所述的叠层电池,其特征在于,所述导电连接层包括主连接层和外围连接层,在平行于所述晶体硅电池的平面内,所述外围连接层至少部分环绕所述主连接层,所述第一隔离层至少位于所述外围连接层与所述主连接层之间的部分区域。
3.根据权利要求1所述的叠层电池,其特征在于,所述晶体硅电池包括:
基底,具有第一导电类型;
第一掺杂层,位于所述基底背离所述导电连接层的一侧,具有第二导电类型;
底部透明导电层,位于所述第一掺杂层背离所述基底的表面;
第二隔离层,自所述底部透明导电层背离所述第一掺杂层的表面延伸至贯穿所述底部透明导电层。
4.根据权利要求3所述的叠层电池,其特征在于,所述底部透明导电层包括主导电层和辅导电层,在平行于所述晶体硅电池的平面内,所述辅导电层至少部分环绕所述主导电层,所述第二隔离层至少位于所述辅导电层与所述主导电层之间的部分区域。
5.根据权利要求4所述的叠层电池,其特征在于,所述第一隔离层在所述底部透明导电层上的正投影覆盖所述第二隔离层。
6.根据权利要求3所述的叠层电池,其特征在于,所述晶体硅电池还包括:
第一电极层,位于所述底部透明导电层背离所述第一掺杂层的表面;
减反层,位于所述第一电极层背离所述底部透明导电层的部分表面。
7.根据权利要求3所述的叠层电池,其特征在于,所述晶体硅电池还包括:
第一钝化层,位于所述第一掺杂层和所述基底之间;
第二钝化层,位于所述基底背离所述第一掺杂层的表面;
第二掺杂层,位于所述第二钝化层背离所述基底的表面,且与所述导电连接层接触,具有第一导电类型。
8.一种叠层电池的制备方法,其特征在于,包括:
提供晶体硅电池;
于所述晶体硅电池的表面形成导电连接层;
于所述导电连接层中形成第一隔离层,所述第一隔离层自所述导电连接层背离所述晶体硅电池的表面延伸至贯穿所述导电连接层;
于所述导电连接层背离所述晶体硅电池的表面形成钙钛矿电池。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述导电连接层包括主连接层和外围连接层,在平行于所述晶体硅电池的平面内,所述外围连接层至少部分环绕所述主连接层,所述于所述导电连接层中形成第一隔离层,包括:
于所述导电连接层中形成贯穿所述导电连接层的第一环形槽,所述第一环形槽至少位于所述主连接层和所述外围连接层之间的部分区域;
于所述第一环型槽中填充形成所述第一隔离层。
10.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述提供晶体硅电池,包括:
提供第一导电类型的基底;
于所述基底背离所述导电连接层的一侧形成第二导电类型的第一掺杂层;
于所述第一掺杂层背离所述基底的表面形成底部透明导电层;
于所述底部透明导电层中形成第二隔离层,所述第二隔离层自所述底部透明导电层的背离所述第一掺杂层的表面延伸至贯穿所述底部透明导电层。
11.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述底部透明导电层包括主导电层和辅导电层,在平行于所述晶体硅电池的平面内,所述辅导电层至少部分环绕所述主导电层,所述于所述底部透明导电层中形成第二隔离层,包括:
于所述底部透明导电层中形成第二隔离层,所述第二隔离层至少位于所述辅导电层与所述主导电层之间的部分区域。
12.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述提供晶体硅电池,还包括:
于所述底部透明导电层背离所述第一掺杂层的表面形成第一电极层;
于所述第一电极层背离所述底部透明导电层的部分表面形成减反层。
13.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述于所述基底背离所述导电连接层的一侧形成第二导电类型的第一掺杂层之前,包括:
于所述基底背离所述导电连接层的表面形成第一钝化层;
于所述基底靠近所述导电连接层的表面形成第二钝化层;
于所述第二钝化层的表面形成第一导电类型的第二掺杂层,所述第二掺杂层与所述导电连接层接触。
14.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述提供第一导电类型的基底之后,包括:
对所述基底进行预处理,以得到预设基底;
其中,所述预设基底包括双面抛光基底、双面制绒基底和单面抛光单面制绒基底中的一种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311518066.5A CN117279408B (zh) | 2023-11-15 | 2023-11-15 | 叠层电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311518066.5A CN117279408B (zh) | 2023-11-15 | 2023-11-15 | 叠层电池及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117279408A true CN117279408A (zh) | 2023-12-22 |
CN117279408B CN117279408B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=89204843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311518066.5A Active CN117279408B (zh) | 2023-11-15 | 2023-11-15 | 叠层电池及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117279408B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109860221A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-07 | 通威太阳能(成都)有限公司 | 一种基于石墨炔电子传输层的太阳能叠层电池及制备方法 |
CN110649111A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-01-03 | 苏州拓升智能装备有限公司 | 一种叠层式太阳能电池 |
CN114256387A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-03-29 | 南京日托光伏新能源有限公司 | 一种钙钛矿-异质结三端mwt结构叠层太阳能电池的制备方法 |
CN114927622A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-19 | 旗滨新能源发展(深圳)有限责任公司 | 一种钙钛矿电池及其内部串联方法和内部串联结构 |
CN115996617A (zh) * | 2022-09-16 | 2023-04-21 | 天合光能股份有限公司 | 太阳能电池及其制备方法 |
CN219019438U (zh) * | 2022-12-23 | 2023-05-12 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 钙钛矿太阳能叠层电池、电池组件和光伏系统 |
-
2023
- 2023-11-15 CN CN202311518066.5A patent/CN117279408B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109860221A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-07 | 通威太阳能(成都)有限公司 | 一种基于石墨炔电子传输层的太阳能叠层电池及制备方法 |
CN110649111A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-01-03 | 苏州拓升智能装备有限公司 | 一种叠层式太阳能电池 |
CN114256387A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-03-29 | 南京日托光伏新能源有限公司 | 一种钙钛矿-异质结三端mwt结构叠层太阳能电池的制备方法 |
CN114927622A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-19 | 旗滨新能源发展(深圳)有限责任公司 | 一种钙钛矿电池及其内部串联方法和内部串联结构 |
CN115996617A (zh) * | 2022-09-16 | 2023-04-21 | 天合光能股份有限公司 | 太阳能电池及其制备方法 |
CN219019438U (zh) * | 2022-12-23 | 2023-05-12 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 钙钛矿太阳能叠层电池、电池组件和光伏系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117279408B (zh) | 2024-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11329172B2 (en) | Solar cell | |
US20140311567A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
JP6235536B2 (ja) | 太陽電池 | |
JP2016046525A (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
CN114038921B (zh) | 太阳能电池及光伏组件 | |
CN116230783B (zh) | 太阳能电池、太阳能电池片和光伏组件 | |
US20170213921A1 (en) | Solar cell | |
US20240006544A1 (en) | Solar cell and photovoltaic module | |
CN117059690A (zh) | 太阳能电池及光伏组件 | |
CN115172602B (zh) | 一种掺杂金属氧化物复合层结构 | |
CN116913989A (zh) | 太阳能电池及光伏组件 | |
CN117279408B (zh) | 叠层电池及其制备方法 | |
KR102132741B1 (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
KR101823599B1 (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
KR102667799B1 (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
CN116828879A (zh) | 叠层电池及其制备方法、光伏组件 | |
CN116759484A (zh) | 太阳能电池及其制作方法 | |
CN117337065A (zh) | 一种TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构及其制备方法 | |
CN117727806A (zh) | 太阳能电池及其制备方法和光伏组件 | |
CN117995924A (zh) | 叠层电池以及光伏组件 | |
KR20160063010A (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
CN117690983A (zh) | 太阳能电池及光伏组件 | |
KR20230027628A (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
CN117766613A (zh) | 太阳能电池及其制备方法 | |
CN117317041A (zh) | 太阳能电池及光伏组件 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |