CN117995924A - 叠层电池以及光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本公开实施例涉及光伏领域，提供一种叠层电池以及光伏组件，叠层电池包括：底电池，底电池包括：基底，基底具有相对的正面以及背面；半导体层，半导体层位于基底的背面，且半导体层中具有掺杂离子，靠近基底的部分半导体层中掺杂离子的掺杂浓度小于远离基底的部分半导体层中掺杂离子的掺杂浓度；中间层，中间层位于半导体层远离基底的一侧表面上；顶电池，顶电池位于中间层远离基底的一侧。至少可以提高叠层电池的电池性能。

Description

叠层电池以及光伏组件
技术领域
本公开实施例涉及光伏领域，特别涉及一种叠层电池以及光伏组件。
背景技术
目前，随着化石能源的逐渐耗尽，太阳能电池作为新的能源替代方案，使用越来越广泛。太阳能电池是将太阳的光能转换为电能的装置。太阳能电池利用光生伏特原理产生载流子，然后使用电极将载流子引出，从而利于将电能有效利用。
目前的太阳能电池主要包括单结电池，例如IBC电池(交叉背电极接触电池，Interdigitated Back Contact)、TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池、PERC电池(钝化发射极和背面电池，Passivated emitter and realcell)、HIT/HJT电池(Heterojunction Technology，异质结电池)以及钙钛矿电池等。通过不同的膜层设置以及功能性限定减少光学损失以及降低硅基底表面及体内的光生载流子复合以提升太阳能电池的光电转换效率。
研究发现钙钛矿电池具有带隙可调的特性，可实现半透明的特性，这就是意味着低能量光子可以透过钙钛矿电池片，也就是说我们可以在钙钛矿电池之下还可以再加光伏电池片，从而通过“堆叠”的方式突破单结效率的极限，即叠层电池。叠层电池的原理是宽带隙顶部电池吸收高能量光子，窄带隙底部电池提高光子利用率，二者合作能突破单结电池的理论效率极限，打开转化效率天花板。然而在研究发现目前所制备的叠层电池的电池性能依然有待提高。
发明内容
本公开实施例提供一种叠层电池以及光伏组件，至少有利于提高叠层电池的电池性能。
根据本公开一些实施例，本公开实施例一方面提供一种叠层电池，包括：底电池，所述底电池包括：基底，所述基底具有相对的正面以及背面；半导体层，所述半导体层位于所述基底的背面，且所述半导体层中具有掺杂离子，靠近所述基底的部分所述半导体层中所述掺杂离子的掺杂浓度小于远离所述基底的部分所述半导体层中所述掺杂离子的掺杂浓度；中间层，所述中间层位于所述半导体层远离所述基底的一侧表面上；顶电池，所述顶电池位于所述中间层远离所述基底的一侧。
在一些实施例中，在沿垂直于所述基底背面且远离所述基底的方向上，所述半导体层中所述掺杂离子的掺杂浓度逐渐增加。
在一些实施例中，所述半导体层包括多个依次层叠的半导体膜，在沿垂直于所述基底背面且远离所述基底的方向上，相邻层的所述半导体膜中的所述掺杂离子的掺杂浓度逐渐增加。
在一些实施例中，在沿垂直于所述基底表面且远离所述基底的方向上，所述半导体层包括依次层叠的第一半导体膜以及第二半导体膜。
在一些实施例中，所述第一半导体膜的厚度为5nm至120nm；所述第二半导体膜的厚度为1nm至100nm。
在一些实施例中，所述半导体层的总厚度为10nm至120nm。
在一些实施例中，所述半导体层远离所述基底的一侧表面上所述掺杂离子的掺杂浓度为1019至1021cm3。
在一些实施例中，所述中间层的材料包括无机氧化物。
在一些实施例中，所述中间层的厚度为1nm至20nm。
在一些实施例中，所述顶电池包括钙钛矿薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池或者III族-V族薄膜太阳能电池。
在一些实施例中，所述半导体层靠近所述基底的一侧表面上所述掺杂离子的掺杂浓度为1019cm3至5×1020cm3。
在一些实施例中，在沿垂直于所述基底表面且远离所述基底的方向上，所述半导体层包括依次层叠的第三半导体膜以及第四半导体膜，所述第三半导体膜的掺杂类型与所述第四半导体膜的掺杂类型不同。
在一些实施例中，所述第四半导体膜的掺杂浓度为1018cm3至1021cm3。
在一些实施例中，所述第四半导体膜的厚度为1nm至20nm。
根据本公开一些实施例，本公开实施例另一方面还提供一种光伏组件，包括：电池串，所述电池串由多个如上述实施例所述的叠层电池连接而成；封装层，所述封装层用于覆盖所述电池串的表面；盖板，所述盖板用于覆盖所述封装层远离所述电池串的表面。
本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点：
本公开实施例提供的叠层电池中，包括：底电池、中间层以及顶电池，其中，底电池包括基底以及半导体层，基底具有相对的正面以及背面，半导体层位于基底背面，且半导体层中具有掺杂离子，靠近基底的部分半导体层中掺杂离子的掺杂浓度小于远离基底的部分半导体层中掺杂离子的掺杂浓度，中间层位于半导体层远离基底的一侧表面上，顶电池位于中间层远离基底的一侧。本公开中对位于底电池背面的半导体层设置不均匀的掺杂浓度，靠近基底的部分半导体层掺杂浓度小于远离基底的部分半导体层，半导体层可以作为底电池的背面钝化结构，远离基底的部分掺杂浓度较高的半导体层还可以满足作为叠层电池复合层的要求，替代TCO复合层作为叠层电池的复合层。当半导体层仅作为底电池的背面钝化结构时，中间层依然作为叠层电池的复合层，此时，设置了不均匀掺杂浓度的半导体层可以提升叠层电池的电学性能和钝化性能；当远离基底的部分半导体层作为叠层电池的复合层时，不需要在叠层电池中设置TCO复合层，能够有效减小电池中的寄生吸收，从而提高叠层电池的光电转换效率，提高电池性能。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制；为了更清楚地说明本公开实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本公开一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图；
图2为本公开另一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图；
图3为本公开另一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图；
图4为本公开另一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图；
图5为本公开另一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图；
图6为本公开另一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图；
图7为本公开另一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图；
图8为本公开另一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图；
图9为本公开另一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图；
图10为本公开一实施例提供的一种光伏组件的结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，目前的叠层电池存在电池性能仍有待提高的问题。
本公开实施例提供一种叠层电池，包括底电池、顶电池以及位于顶电池与底电池之间的中间层，其中，底电池包括基底以及半导体层，基底具有相对的正面以及背面，半导体层位于基底的背面，且半导体层中具有掺杂离子，靠近基底的部分半导体层中掺杂离子的掺杂浓度小于远离基底的部分半导体层中掺杂离子的掺杂浓度，中间层位于半导体层远离基底的一侧表面上。如此，远离基底的部分掺杂浓度较高的半导体层作为底电池的钝化层时，中间层依然作为叠层电池的复合层，此时，设置不均匀掺杂浓度的半导体层可以提升叠层电池的电学性能和钝化性能；远离基底的部分掺杂浓度较高的半导体层作为叠层电池的复合层时，由于半导体层表面疏水，半导体层表面无法进行有效的顶电池沉积，中间层可以不作为叠层电池的复合层，而是作为覆盖在半导体层表面的亲水膜层，增加顶电池与底电池之间的浸润性，使得顶电池与底电池能够顺利进行叠层，此时不需要叠层电池中设置TCO复合层，能够有效减小电池中的寄生吸收，从而提高叠层电池的光电转换效率，提高电池性能。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本公开各实施例中，为了使读者更好地理解本公开而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本公开所要求保护的技术方案。
图1为本公开实施例提供的一种叠层电池的结构示意图。
本申请一实施例提供了一种叠层电池，参考图1，图1为叠层电池的结构示意图。叠层电池包括：底电池10，底电池10包括：基底100，基底100具有相对的正面101以及背面102；半导体层103，半导体层103位于基底100的背面102，且半导体层103中具有掺杂离子，靠近基底100的部分半导体层103中掺杂离子的掺杂浓度小于远离基底100的部分半导体层103中掺杂离子的掺杂浓度；中间层11，中间层11位于半导体层103远离基底100的一侧表面上；顶电池12，顶电池12位于中间层11远离基底100的一侧。
在相关技术的叠层电池中，位于底电池背面的半导体层中具有均匀的掺杂浓度，半导体层在叠层电池中仅作为底电池的钝化结构。为保证叠层电池顶电池与底电池之间的界面特性，还需要在底电池与顶电池之间设置一层透明导电氧化物镀膜玻璃(TCO，Transparent Conductive Oxides)复合层，顶底电池的电子和空穴在复合层中复合，保证顶底电池电流的一致。然而，这种由TCO材料构成的复合层存在较大的寄生吸收问题，影响叠层电池的光电转换效率。
本公开实施例中对位于底电池10背面的半导体层103设置不均匀的掺杂浓度，靠近基底100的部分半导体层103中掺杂离子的掺杂浓度小于远离基底100的部分半导体层103中掺杂离子的掺杂浓度，靠近基底100的部分掺杂浓度较低的半导体层103可以作为底电池10的钝化结构，而远离基底100的部分掺杂浓度较高的半导体层103既可以作为底电池10的背面钝化结构，又可以满足作为叠层电池复合层的要求，能够替代TCO复合层作为叠层电池的复合层。当远离基底100的部分掺杂浓度较高的半导体层103作为底电池10的背面钝化结构时，中间层11依然作为叠层电池的复合层，此时，设置了不均匀掺杂浓度的半导体层103可以提升叠层电池的电学性能和钝化性能；当远离基底100的部分掺杂浓度较高的半导体层103作为叠层电池的复合层时，由于半导体层103表面疏水，半导体层103表面无法进行有效的顶电池12沉积，中间层11此时可以不作为叠层电池的复合层，而是作为覆盖在半导体层103表面的亲水膜层，增加顶电池12与底电池10之间的浸润性，使得顶电池12与底电池10能够顺利进行叠层，此时不需要在叠层电池中设置TCO复合层，能够有效减小电池中的寄生吸收，从而提高叠层电池的光电转换效率，提高电池性能。
在一些实施例中，底电池10可以为隧穿氧化钝化接触(TOPCon，Thin OxidePassivated Contact)电池。
在一些实施例中，基底100的材料可以为元素半导体材料。具体地，元素半导体材料由单一元素组成，例如可以是硅或者锗。其中，元素半导体材料可以为单晶态、多晶态、非晶态或者微晶态(同时具有单晶态和非晶态的状态，称为微晶态)，例如，硅可以是单晶硅、多晶硅、非晶硅或者微晶硅中的至少一种。
在一些实施例中，基底100的材料也可以是化合物半导体材料。常见的化合物半导体材料包括但不限于锗化硅、碳化硅、砷化镓、镓化铟、钙钛矿、碲化镉、铜铟硒等材料。基底100也可以为蓝宝石基底、绝缘体上的硅基底或者绝缘体上的锗基底。
在一些实施例中，基底100可以为N型半导体基底100或者P型半导体基底100。N型半导体基底100内掺杂有N型掺杂元素，N型掺杂元素可以为磷(P)元素、铋(Bi)元素、锑(Sb)元素或砷(As)元素等Ⅴ族元素中的任意一者。P型半导体基底100内掺杂有P型元素，P型掺杂元素可以为硼(B)元素、铝(Al)元素、镓(Ga)元素或铟(In)元素等Ⅲ族元素中的任意一者。
图2为本公开一实施例提供的叠层电池的结构示意图。
参考图2，在一些实施例中，基底100正面可以进行制绒处理。使得基底100表面呈现为粗糙不平的绒面结构。能够有效降低硅片表面对太阳光的反射，提高硅片表面对太阳光的吸收率，从而提高电池的光电转换效率。
图3为本公开一实施例提供的叠层电池的结构示意图。
参考图3，在一些实施例中，基底100正面还可以具有发射极104以及位于发射极104远离基底100一侧表面上的钝化层105。发射极104以及钝化层105的形貌可以随基底100正面101的形貌，若基底100正面101具有绒面结构，则发射极104与钝化层105中也可以具有绒面结构。需要说明的是，发射极104中具有掺杂元素，且发射极104中的掺杂类型与基底100中的掺杂类型不同，若基底100为N型基底100，则发射极104中的掺杂元素的类型可以为P型，若基底100为P型基底，则发射极104中的掺杂元素的类型可以为N型。
在一些实施例中，钝化层105的材料可以包括氮化硅或氧化铝。在基底100正面101设置钝化层105可以进一步提升太阳能电池的钝化效果。
继续参考图3，在一些实施例中，基底100背面102还可以具有隧穿介质层106。隧穿介质层106可以位于基底100背面102与半导体层103之间。隧穿介质层106起到化学钝化的效果。由于基底100与隧穿介质层106的界面处存在界面态缺陷，使得基底100背面102的界面态密度较大，界面态密度的增大会促进光生载流子的复合，增大太阳能电池的填充因子、短路电流以及开路电压，以提高太阳能电池的光电转换效率。设置隧穿介质层106位于基底100的表面，使得隧穿介质层106对基底100的表面起到化学钝化的效果，具体为：通过饱和基底的悬挂键，降低基底100的缺陷态密度，减少基底100的复合中心来降低载流子复合速率。
在一些实施例中，隧穿介质层106的材料可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或者氟化镁中的至少一者。
需要说明的是，半导体层103中的掺杂元素类型与基底100中的掺杂元素类型相同。例如，基底100的掺杂元素类型为P型，则半导体层103内的掺杂元素类型也可以为P型；基底100的掺杂元素类型为N型，则半导体层103内的掺杂元素类型也可以为N型。
半导体层103内的掺杂元素浓度大于基底100的掺杂元素浓度，以在基底100的背面102形成足够高的势垒，使基底100中的多子能够穿越隧穿介质层106至半导体层103中。
在一些实施例中，靠近基底100的部分掺杂浓度较小的半导体层103在底电池10中可以作为掺杂导电结构。在另一些实施例中，远离基底100的部分掺杂浓度较大的半导体层103在底电池10中也可以起到掺杂导电作用，作为掺杂导电结构。
在一些实施例中，半导体层103能够在基底100表面形成能带弯曲，隧穿介质层106使基底100表面的能带出现非对称性偏移，使得对载流子中的多子(又称为多数载流子)的势垒低于对载流子中的少子(又称为少数载流子)的势垒，因此，多子可以较容易地通过隧穿介质层106进行量子隧穿，而少子则很难通过隧穿介质层106，以实现载流子的选择性传输。
半导体层103起到场钝化效果。具体地，在基底100的表面形成一个指向基底100内部的静电场，使少数载流子逃离界面，从而降低少数载流子浓度，使得基底100界面处的载流子复合速率降低，从而使太阳能电池的开路电压、短路电流以及填充因子增大，提升太阳能电池的光电转换效率。
半导体层103的材料可以包括非晶硅、多晶硅或者碳化硅中的至少一者。
在一些实施例中，在沿垂直于基底100背面102且远离基底100的方向上，半导体层103中掺杂离子的掺杂浓度可以逐渐增加。
也就是说，对半导体层103任一位置而言，距基底100背面102距离大于此位置距基底100背面102距离处的半导体层103中，掺杂离子的掺杂浓度均大于此位置处半导体层103掺杂离子的掺杂浓度；距基底100背面102距离小于此位置距基底100背面102距离处的半导体层103中，掺杂离子的掺杂浓度均小于此位置处半导体层103掺杂离子的掺杂浓度。
形成这种在垂直于基底100背面102且远离基底100方向上，掺杂离子的掺杂浓度逐渐增加的半导体层103的方法可以为：先形成一层未进行掺杂的本征半导体层，再在本征半导体层远离基底100的一侧，沿垂直于基底100背面102的方向上，向本征半导体层中进行离子注入处理，离子注入可以使形成的半导体层103中靠外侧远离基底100的区域掺杂浓度更高，靠内侧靠近基底100的区域掺杂浓度更低。如此，能够提升叠层电池的钝化性能以及电学性能。
图4为本公开一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图。
参考图4，在一些实施例中，半导体层103可以包括多个依次层叠的半导体膜1031，在沿垂直于基底100背面102且远离基底100的方向上，相邻层的半导体膜1031中的掺杂离子的掺杂浓度可以逐渐增加。
也就是说，对半导体层103中任一半导体膜1031而言，该半导体膜1031的掺杂浓度小于任一位于该半导体膜1031远离基底100一侧的另一半导体膜1031；该半导体膜1031的掺杂浓度大于任一位于该半导体膜1031靠近基底100一侧的另一半导体膜1031。
形成这种在基底100背面102依次层叠多个掺杂浓度不同的半导体层103的方法可以为：先形成一层本征半导体膜，对该本征半导体膜进行掺杂处理形成半导体膜1031，再形成位于上一半导体膜1031远离基底100一侧的下一本征半导体膜，对下一本征半导体膜进行掺杂处理，掺杂浓度大于前一次掺杂的掺杂浓度，直至形成整个半导体层103。或者，还可以在形成半导体膜1031时直接进行原位掺杂处理，使得半导体膜1031中具有掺杂离子。如此，多个依次层叠的半导体膜1031构成半导体层103，且远离基底100的半导体膜103的掺杂浓度大于靠近基底100的半导体膜1031的掺杂浓度，能够使得半导体层103在能够实现底电池10背面102掺杂导电结构功能的同时，靠近顶电池12一侧的半导体层103还能够达到简并半导体的掺杂浓度级别，使得靠近顶电池12一侧的半导体层103能够满足叠层电池复合层的要求，可以省去传统的TCO复合层，从而有效减小电池的寄生吸收，提高叠层电池的光电转换效率。
图5为本公开另一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图。
参考图4至图5，在一些实施例中，在沿垂直于基底100背面102且远离基底100的方向上，相邻层的半导体膜1031的厚度可以相同或者递增。
参考图4，在沿垂直于基底100背面102且远离基底100的方向上，相邻层的半导体膜1031的厚度相同。参考图5，在沿垂直于基底100背面102且远离基底100的方向上，相邻层半导体膜1031的厚度递增。
也就是说，对任一半导体膜1031而言，位于远离基底100一侧的相邻另一半导体膜1031的厚度可以大于或等于这一半导体膜1031的厚度。如此设置的半导体膜1031中，位于远离基底100位置处的具有较大掺杂浓度的半导体膜1031厚度较大，位于靠近基底100位置处的具有较小掺杂浓度的半导体膜1031厚度较小。无论半导体膜1031中掺杂浓度较小或较大，半导体膜1031均能起到底电池10背面102掺杂导电结构的作用，而半导体膜1031具有较大掺杂浓度时才能够起到底电池10与顶电池12之间复合层的作用。
因此，位于远离基底100一侧具有较大掺杂浓度的半导体膜1031厚度较大能够在保证底电池具有能够正常使用的掺杂导电结构的同时，确保半导体层1031能够较好地替代TCO复合层起到保证底电池10与顶电池12之间界面特性的作用，从而能够取消叠层电池中的TCO复合层，减小电池的寄生吸收，提升电池效率。
图6为本公开实施例提供的一种叠层电池的结构示意图。
参考图6，在一些实施例中，在沿垂直于基底100表面且远离基底100的方向上，半导体层103可以包括依次层叠的第一半导体膜1032以及第二半导体膜1033。
在一些实施例中，第二半导体膜1033的厚度可以大于或等于第一半导体膜1032的厚度，图6中所示的第二半导体膜1033的厚度大于第一半导体膜1032的厚度。
第一半导体膜1032中具有的掺杂浓度较小，第一半导体膜1032在叠层电池中可以起到底电池10掺杂导电结构的作用；第二半导体膜1033中具有的掺杂浓度较大，第二半导体膜1033能够达到简并半导体掺杂浓度级别时，第二半导体层1033能够满足作为叠层电池复合层的要求，可以省去传统TCO复合层，从而能够减小电池中的寄生吸收，提高电池的光电转换效率。
另外，第二半导体膜1033同样可以起到作为底电池10背面掺杂导电结构的作用，而第一半导体层1032却不能作为底电池10与顶电池12之间的复合层，因此，第二半导体层1033的厚度大于第一半导体层1032的厚度可以在保证底电池10具有能够正常使用的掺杂导电结构的同时，确保半导体层1031能够较好地替代TCO复合层。而半导体层103中仅包括第一半导体膜1032与第二半导体膜1033的方案相比于半导体层103中包括多个层叠的半导体膜1031的方案以及半导体层1031中掺杂浓度逐渐变化的方案而言，能够在保证半导体层103能够具有较强的替代复合层的功能的同时简化工艺步骤，简化叠层电池的结构，提高生产效率。
在一些实施例中，第一半导体膜1032的厚度可以为5nm至120nm；第二半导体膜1033的厚度可以为1nm至100nm。
若第一半导体膜1032的厚度过小，则半导体层103中具有较大掺杂浓度的区域占比过高，会造成一定的浪费；若第一半导体膜1032的厚度过大，则第二半导体膜1033在半导体层103中所占的厚度过小，可能会导致第二半导体膜1033替代复合层的效果不佳。
因此，第一半导体膜1032的厚度需要选择合适的范围，第一半导体膜1032的厚度为5nm至120nm时，例如，第一半导体膜1032的厚度可以为5nm、10nm、50nm、100nm、120nm等；既能够使得第二半导体膜1033有效地实现复合层的功能，又能够避免多余的浪费。
若第二半导体膜1033的厚度过小，则第二半导体膜1033替代复合层的效果可能不佳；若第二半导体膜1033的厚度过大，则半导体膜103中第一半导体膜1032的占比可能过小，会造成一定的浪费。
因此，第二半导体膜1033的厚度需要选择合适的范围，第二半导体膜1033的厚度为1nm至100nm时，第二半导体膜1033的厚度可以为1nm、5nm、10nm、30nm、50nm、80nm、100nm等，既能够使得第二半导体膜1033有效地实现复合层的功能，又能够避免多余的浪费。
在一些实施例中，半导体层103的总厚度可以为10nm至120nm。
若半导体层103的总厚度过大，则半导体层103在以实现作为底电池10掺杂导电结构以及作为底电池10与顶电池12之间的复合层的功能的同时会造成一定的厚度冗余，使得叠层电池的厚度增加，且会造成一定浪费；若半导体层103的总厚度过小，则半导体层103可能难以同时实现作为底电池10的掺杂导电结构以及作为底电池10与顶电池12之间的复合层的功能。
因此，半导体层103的总厚度需要选择合适的范围，半导体层103的总厚度为10nm至120nm时，例如，半导体层103的总厚度可以为10nm、20nm、40nm、60nm、70nm、91nm、112nm、120nm等，既使得半导体层103能够同时实现作为底电池10的掺杂导电结构以及作为顶电池12与底电池10之间复合层的功能，又能够避免半导体层103出现厚度冗余，减小叠层电池的厚度，减小浪费。
在一些实施例中，半导体层103远离基底100的一侧表面上掺杂离子的掺杂浓度可以为1019至1021cm3。
若半导体层103远离基底100的一侧表面上的掺杂离子的掺杂浓度过低，则半导体层103可能难以达到简并半导体级别，半导体层103可能难以作为叠层电池的复合层，此时中间层11需要作为叠层电池的复合层，这会增加电池的寄生吸收，影响电池的光电转换效率；若半导体层103远离基底100的一侧表面上的掺杂离子的掺杂浓度过高，则会造成一定的浪费。
因此，半导体层103远离基底100的一侧表面上掺杂离子的掺杂浓度需要选择合适的范围，半导体层103远离基底100的一侧表面上掺杂离子的掺杂浓度为1019至1021cm3时，例如，半导体层103远离基底100的一侧表面上，掺杂离子的掺杂浓度可以为1019cm3、1020cm3、1021cm3等。既能够使得半导体层103能够替代叠层电池的复合层，不需要将中间层设置为复合层，也就不需要在顶电池12与底电池10之间设置TCO层，能够减小叠层电池的寄生吸收，提高电池的光电转换效率，又不会造成浪费。
在一些实施例中，半导体层靠近基底的一侧表面上掺杂离子的掺杂浓度可以为1019cm3至5×1020cm3。
若半导体层103靠近基底100的一侧表面上的掺杂离子的掺杂浓度过低，则半导体层103作为底电池背面掺杂导电层的效果可能较弱，会影响电池的钝化性能以及电学性能；若半导体层103靠近基底100的一侧表面上的掺杂离子的掺杂浓度过高，则会造成一定的浪费。
因此，半导体层103靠近基底100的一侧表面上掺杂离子的掺杂浓度需要选择合适的范围，半导体层103靠近基底100的一侧表面上掺杂离子的掺杂浓度为1019cm3至5×1020cm3时，例如，半导体层103远离基底100的一侧表面上，掺杂离子的掺杂浓度可以为1019cm3、5×1019cm3、1020cm3、5×1020cm3等。既能够半导体层103靠近基底100的一侧表面能够具有较佳的掺杂导电功能，提高电池的钝化性能以及电学性能，又不会造成浪费。
图7为本公开实施例提供的一种叠层电池的结构示意图。
参考图7，在一些实施例中，在沿垂直于基底100表面且远离基底100的方向上，半导体层103可以包括依次层叠的第三半导体膜1034以及第四半导体膜1035，第三半导体膜1034的掺杂类型与第四半导体膜1035掺杂类型不同。
在一些实施例中，第三半导体膜1034的掺杂类型可以与基底100的掺杂类型相同，第四半导体膜1035的掺杂类型可以与基底100的掺杂类型不同。第三半导体膜1034的掺杂类型为N型时，第四半导体膜1035的掺杂类型可以为P型；第三半导体膜1034的掺杂类型为P型时，第四半导体膜1035的掺杂类型可以为N型。
如此设置的第三半导体膜1034与第四半导体膜1035能够提升叠层电池的性能，进一步增强叠层电池的载流子传输以及提取能力。掺杂类型不同的第三半导体膜1034以及第四半导体膜1035能够形成陷阱辅助复合隧穿以及带带隧穿，从而能够提升叠层电池性能以及获得更高的填充因子和电池效率。具体的，当半导体层103中掺杂浓度较低时，第三半导体膜1034以及第四半导体膜1035的导带不发生交叠，因此不会出发带带隧穿，此时陷阱辅助复合隧穿为主导，较高的缺陷浓度有助于陷阱辅助复合隧穿效应，从而能够提升电池性能；当半导体层103中掺杂浓度较高时，第三半导体膜1034以及第四半导体膜1035的导带发生交叠，出发带带隧穿，此时带带隧穿占主导，相比于陷阱辅助复合隧穿，能够获得更高的填充因子以及电池效率。
在一些实施例中，第四半导体膜1035的掺杂浓度可以为1018cm3至1021cm3。例如，第四半导体膜1035的掺杂浓度可以为1018cm3、1019cm3、1020cm3、1021cm3等。
若第四半导体膜1035的掺杂浓度过低，则第四半导体膜1035可能难以达到简并半导体级别，第四半导体膜1035可能难以作为叠层电池的复合层，此时中间层11需要作为叠层电池的复合层，这会增加电池的寄生吸收，影响电池的光电转换效率；若第四半导体膜1035的掺杂浓度过高，则会造成一定的浪费。
因此，第四半导体膜1035的掺杂浓度需要选择合适的范围，第四半导体膜1035的掺杂浓度为1018cm3至1021cm3时，既能够使得第四半导体膜1035能够替代叠层电池的复合层，不需要将中间层设置为复合层，也就不需要在顶电池12与底电池10之间设置TCO层，能够减小叠层电池的寄生吸收，提高电池的光电转换效率，又不会造成浪费。
在一些实施例中，第四半导体膜1035的厚度可以为1nm至20nm。例如，第四半导体膜1035的厚度可以为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm等。
若第四半导体膜1035的厚度过小，则第四半导体膜1035替代复合层的效果可能不佳；若第四半导体膜1035的厚度过大，则第三半导体膜1034的占比可能过小，会造成一定的浪费。
因此，第四半导体膜1035的厚度需要选择合适的范围，第四半导体膜1035的厚度为1nm至20nm时，既能够使得第四半导体膜1035有效地实现复合层的功能，又能够避免多余的浪费。
若半导体层103的掺杂浓度难以满足简并半导体级别，半导体层103不能作为叠层电池20的复合层，则中间层11仍需要设置为叠层电池中的复合层，以保证底电池10与顶电池12之间的界面效果。在一些实施例中，中间层11的材料可以包括TCO(TransparentConductive Oxide，透明导电氧化物)、薄金属层以及聚合物导电层。TCO可以为氧化铟锡、掺铝的氧化锌、掺氟的氧化锡或者掺锑的氧化锡。此时，虽然叠层电池中依然设置有复合层结构，但具有不同掺杂浓度且远离基底100位置处掺杂浓度更高的半导体层103依然能够提升电池的钝化性能以及电学性能。
若半导体层103远离基底100一侧表面的掺杂浓度能够符合简并半导体的掺杂浓度级别，则远离基底100的部分半导体层103可以满足叠层电池复合层的要求，中间层11可以不设置为复合层，此时半导体层103即可替代复合层保证底电池10与顶电池12之间的界面特性。
参考图6，在一些实施例中，中间层11的材料可以包括无机氧化物。
由于掺杂有掺杂离子的半导体层103表面具有疏水性，半导体层103表面难以有效地进行顶电池12膜层的沉积，需要首先调节半导体层103表面的浸润性后再形成顶电池12膜层。因此，在远离基底100的部分半导体层103替代复合层起到保证底电池10与顶电池12之间界面特性的作用时，中间层11可以选用亲水材料作为亲水结构，以使得底电池10与顶电池12之间具有较高的浸润性，便于顶电池12与底电池10的结合。
因此，中间层11的材料可以选用具有亲水性的无机氧化物材料，能够调节半导体层103远离基底100的一侧表面的亲水性，提高底电池10与顶电池12之间界面的浸润性，从而更加有利于顶电池10与底电池12之间的结合。
在一些实施例中，形成中间层11的工艺可以为物理气相沉积(PVD，PhysicalVapor Deposition)工艺。
在一些实施例中，中间层11的厚度可以为1nm至20nm。
若中间层11的厚度过小，则中间层11改善半导体层103远离基底100一侧表面的亲水性的效果可能较差，底电池10与顶电池12之间界面的浸润性依然可能较低，顶电池12与底电池之间的结合效果可能较差；若中间层11的厚度过大，则会使得叠层电池的厚度过大，造成一定的浪费。
因此，中间层11的厚度需要选择合适的范围，中间层11的厚度为1nm至20nm时，例如，中间层11的厚度可以为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm等。既能够较好地改善半导体层103远离基底100一侧表面的亲水性，提高底电池10与顶电池12之间界面的浸润效果，更加有利于底电池10与顶电池12之间的结合，又不会造成叠层电池厚度的增大，不会造成多余的浪费。
在一些实施例中，顶电池12可以包括钙钛矿薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池或者III族-V族薄膜太阳能电池。
本实施例以底电池10为TOPCon电池以及顶电池12为钙钛矿太阳能电池作为示例。
图8为本公开一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图。
参考图8，顶电池12位于中间层11远离半导体层103的一侧，顶电池12可以包括层叠的第一传输层121、钙钛矿基底122、第二传输层123、透明导电层124以及减反层125，第一传输层121位于中间层11与钙钛矿基底122之间。
在一些实施例中，第一传输层121可以为电子传输层或者空穴传输层的一者，第二传输层123可以为电子传输层或者空穴传输层的另一者。
在一些实施例中，电子传输层可以由氧化锡SnOx、二氧化钛TiO2、C60及PCBM在内的富勒烯及其衍生物等材料构成，空穴传输层可以由聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴(spiro-OMeTAD)、氧化镍(NiOx)或者硫氰化亚铜(CuSCN)等材料构成。
在一些实施例中，在沿垂直于中间层11表面的方向上，第一传输层121的厚度可以包括1nm至1μm。
第一传输层121的核心作用在于提高对一种载流子的汇集和传输能力，同时隔绝另一种载流子与中间层11的接触。因此，在第一传输层121厚度过大的情况下，载流子传输到中间层11过程中的迁移距离过大，可能会发生载流子复合，进而带来较大的载流子损失，导致太阳能电池光电转换效率下降。在第一传输层121的厚度过小的情况下，第一传输层121对载流子的汇集和传输能力有限，可能无法及时汇集并传输钙钛矿基底122产生的所有某一类型的载流子，带来较大的载流子损失，影响太阳能电池的光电转换效率，同时厚度过小的情况下，对另一类型载流子的隔绝能力也会存在一定的下降，可能导致不同类型的载流子复合，进而进一步影响太阳能电池的光电转换效率。
因此，在进行第一传输层121构建的过程中，将第一传输层121的在沿垂直于中间层11表面方向上的厚度设置在1nm至1μm之间，例如，设置为1nm、5nm、10nm、50nm、100nm、200nm、250nm、400nm、500nm、650nm、750nm、800nm或者950nm等。保证第一传输层121对一种载流子具有足够大的汇集和传输能力，并且对另一种载流子具有足够大的隔绝能力，降低载流子复合和迁移带来的载流子损失，保证太阳能电池的光电转换效率。
第二传输层123类似于第一传输层121，作用是对钙钛矿基底中产生的一种载流子进行收集和传输。在第二传输层123电子传输层的情况下，第二传输层123的功能包括从对电子进行汇集，并将汇集的电子传输至对应的透明导电层124，供电极进行电能输出，同时还可以阻绝的空穴使之不直接流至透明导电层124。在第二传输层123为空穴传输层的情况下，第二传输层123的功能包括阻挡电子进入透明导电层124，并且增强空穴的传输，防止钙钛矿基底122与透明导电层124直接接触。保证太阳能电池的光电转换能力和电能输出。
在一些实施例中，在沿垂直于中间层11表面的方向上，第二传输层123的厚度包括1nm至1μm。
第二传输层123的核心作用在于提高对一种载流子的汇集和传输能力，同时隔绝另一种载流子与透明导电层124的接触。因此，在第二传输层123在沿垂直于中间层11表面的方向上的厚度过大的情况下，载流子传输到透明导电层124的过程中的迁移距离过大，可能会发生载流子复合，进而带来较大的载流子损失，导致太阳能电池光电转换效率下降。在第二传输层123厚度过小的情况下，第二传输层123对载流子的汇集和传输能力有限，可能无法及时汇集并传输钙钛矿基底122产生的所有某一类型的载流子，带来较大的载流子损失，影响太阳能电池的光电转换效率，同时厚度过小的情况下，对另一类型载流子的隔绝能力也会存在一定的下降，可能导致不同类型的载流子复合，进而进一步影响太阳能电池的光电转换效率。
因此，在进行第二传输层123构建的过程中，将第二传输层123的在沿垂直于中间层11方向上的厚度设置在1nm至1μm之间，例如，设置为1nm、5nm、10nm、50nm、100nm、200nm、250nm、400nm、500nm、650nm、750nm、800nm或者950nm等。保证第二传输层123对一种载流子具有足够大的汇集和传输能力，并且对另一种载流子具有足够大的隔绝能力，降低载流子复合和迁移带来的载流子损失，保证太阳能电池的光电转换效率。
在一些实施例中，透明导电层124可以为ITO、AZO、FTO或者ATO。
在一些实施例中，透明导电层124的材料可以为PDMS、PMMA等高分子透明材料。
在一些实施例中，减反层125能够减小入射光的反射，能够提升电池对光的利用率，提高叠层电池的光电转换效率。减反层125的折射率大于晶硅电池的折射率且小于空气的折射率，减反层125的折射率可以为1至1.5。
图9为本公开另一实施例提供的一种叠层电池的结构示意图。
参考图9，在一些实施例中，叠层电池中还可以包括底电极112以及顶电极111，底电极112位于底电池112靠近基底100正面101的一侧，顶电极111位于顶电池12远离基底100的一侧。其中，底电极112贯穿钝化层105与发射极104电接触，顶电极111贯穿减反层125与透明导电层124电接触。
在一些实施例中，顶电极111以及底电极112可以由烧穿型浆料烧结而成。形成顶电极111以及底电极112的方法可以包括：采用丝网印刷工艺在部分钝化层105或者减反层125表面印刷金属浆料。金属浆料可以包括银、铝、铜、锡、金、铅或者镍中的至少一者。对金属浆料进行烧结工艺，
在一些实施例中，金属浆料中具有玻璃等高腐蚀性成分的材料，如此，在烧结过程中，腐蚀性成分将会对钝化层105或者减反层125进行腐蚀，从而使得金属浆料在钝化层105或者减反层125中渗透。
当钝化层105包括氧化铝层时，可以先进行激光开槽工艺，然后再进行丝网印刷工艺以保证底电极112与发射极104电接触。
本公开实施例提供一种叠层电池，包括底电池、顶电池以及位于二者中间的中间层，其中，所述底电池包括基底以及半导体层，所述基底具有相对的正面以及背面，半导体层位于基底的背面，且半导体层中具有掺杂离子，靠近基底的部分半导体层中掺杂离子的掺杂浓度小于远离基底的部分半导体层中掺杂离子的掺杂浓度，中间层位于半导体层远离基底的一侧表面上。如此，当半导体层仅作为底电池的钝化结构时，中间层依然作为叠层电池的复合层，此时设置不均匀掺杂浓度的半导体层可以提升叠层电池的电学性能以及钝化性能；当远离基底的部分半导体层作为叠层电池的复合层时，不需要在叠层电池中设置TCO复合层，能够有效减小电池中的寄生吸收，从而提高叠层电池的光电转换效率，提高电池性能。
相应的，本公开另一实施例还提供一种光伏组件。以下将结合附图对本公开另一实施例提供的光伏组件进行详细说明，与前一实施例相同或者相应的部分，可参考前述实施例的相应说明，以下将不做详细赘述。
图10为本公开一实施例提供的光伏组件的结构示意图。
参考图10，光伏组件包括：电池串，电池串由多个实施例所述的叠层电池20连接而成；封装层21，封装层21用于覆盖电池串的表面；盖板22，盖板22用于覆盖封装层21远离电池串的表面。叠层电池20以整片或者多分片的形式电连接形成多个电池串，多个电池串以串联和/或并联的方式进行电连接。
具体地，在一些实施例中，多个电池片之间可以通过导电带23电连接。图9仅示意出一种太阳能电池之间的位置关系，即电池片具有相同极性的电极的排布方向相同或者说具有每个电池片具有正极极性的电极均朝同一侧排布，从而导电带23分别连接两个相邻的电池片的不同侧。在一些实施例中，电池片也可以按照不同极性的电极朝向同一侧，即相邻的多个电池片的电极分别为第一极性、第二极性、第一极性的顺序依次排序，则导电带连接同一侧的两个相邻的电池片。
在一些实施例中，电池片之间并未设置间隔，即电池片之间可以相互交叠。
在一些实施例中，封装层21可以包括第一封装层以及第二封装层，第一封装层覆盖电池串的正面或者背面的其中一者，第二封装层覆盖电池串的正面或者背面的另一者，具体地，第一封装层或第二封装层的至少一者可以为聚乙烯醇缩丁醛(PolyvinylButyral，简称PVB)胶膜、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)胶膜、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)胶膜或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)胶膜等有机封装胶膜。
可以理解的是，第一封装层以及第二封装层在层压前还有分界线，在层压处理之后形成光伏组件并不会再有第一封装层以及第二封装层的概念，即第一封装层与第二封装层已经形成整体的封装层21。
在一些实施例中，盖板22可以为玻璃盖板、塑料盖板等具有透光功能的盖板。具体地，盖板22朝向封装层21的表面可以为凹凸表面，从而增加入射光线的利用率。盖板22包括第一盖板以及第二盖板，第一盖板与第一封装层相对，第二盖板与第二封装层相对。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本公开的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种叠层电池，其特征在于，包括：
底电池，所述底电池包括：
基底，所述基底具有相对的正面以及背面；
半导体层，所述半导体层位于所述基底的背面，且所述半导体层中具有掺杂离子，靠近所述基底的部分所述半导体层中所述掺杂离子的掺杂浓度小于远离所述基底的部分所述半导体层中所述掺杂离子的掺杂浓度；
中间层，所述中间层位于所述半导体层远离所述基底的一侧表面上；
顶电池，所述顶电池位于所述中间层远离所述基底的一侧。
2.根据权利要求1所述的叠层电池，其特征在于，在沿垂直于所述基底背面且远离所述基底的方向上，所述半导体层中所述掺杂离子的掺杂浓度逐渐增加。
3.根据权利要求1所述的叠层电池，其特征在于，所述半导体层包括多个依次层叠的半导体膜，在沿垂直于所述基底背面且远离所述基底的方向上，相邻层的所述半导体膜中的所述掺杂离子的掺杂浓度逐渐增加。
4.根据权利要求1所述的叠层电池，其特征在于，在沿垂直于所述基底表面且远离所述基底的方向上，所述半导体层包括依次层叠的第一半导体膜以及第二半导体膜。
5.根据权利要求4所述的叠层电池，其特征在于，所述第一半导体膜的厚度为5nm至120nm；
所述第二半导体膜的厚度为1nm至100nm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的叠层电池，其特征在于，所述半导体层的总厚度为10nm至120nm。
7.根据权利要求1所述的叠层电池，其特征在于，所述半导体层远离所述基底的一侧表面上所述掺杂离子的掺杂浓度为1019至1021cm3。
8.根据权利要求1所述的叠层电池，其特征在于，所述中间层的材料包括无机氧化物。
9.根据权利要求8所述的叠层电池，其特征在于，所述中间层的厚度为1nm至20nm。
10.根据权利要求1所述的叠层电池，其特征在于，所述顶电池包括钙钛矿薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池或者III族-V族薄膜太阳能电池。
11.根据权利要求1所述的叠层电池，其特征在于，所述半导体层靠近所述基底的一侧表面上所述掺杂离子的掺杂浓度为1019cm3至5×1020cm3。
12.根据权利要求1所述的叠层电池，其特征在于，在沿垂直于所述基底表面且远离所述基底的方向上，所述半导体层包括依次层叠的第三半导体膜以及第四半导体膜，所述第三半导体膜的掺杂类型与所述第四半导体膜的掺杂类型不同。
13.根据权利要求12所述的叠层电池，其特征在于，所述第四半导体膜的掺杂浓度为1018cm3至1021cm3。
14.根据权利要求12所述的叠层电池，其特征在于，所述第四半导体膜的厚度为1nm至20nm。
15.一种光伏组件，其特征在于，包括：
电池串，所述电池串由多个如权利要求1～14任一项所述的叠层电池连接而成；
封装层，所述封装层用于覆盖所述电池串的表面；
盖板，所述盖板用于覆盖所述封装层远离所述电池串的表面。
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