钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池及其制备方法，其涉及光伏技术领域，该钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池包括顶部子电池和底部子电池，其中：按照入射光线顺序，所述顶部子电池包括：顶电极、窗口层、第一载流子传输层、吸收层、第二载流子传输层；按照入射光线顺序，所述底部子电池包括：上层载流子传输结构、硅衬底、下层载流子传输结构、底部钝化层、底电极。本发明专利技术通过改良的硅电池制备方法，减少了叠层电池工艺制备流程，从而满足钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的产业化应用需求。叠层太阳能电池的产业化应用需求。叠层太阳能电池的产业化应用需求。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能
，尤其涉及一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]光伏电池或太阳能电池，是推动可再生能源革命的最重要技术之一。如今人们对太阳能电池的研究已经在转换效率方面取得了重大进展。然而，提高光伏组件的效率仍然是必要的。更高的光伏组件可以使系统更加紧凑，从而降低系统的成本。
[0003]一般来说，在维持或提高光伏电池的电压的同时，减少吸收损失是必要的。此外，单结太阳能电池有一个效率上限(Shockley
‑
Queisser极限)，单结电池的效率并不能超越这个极限。鉴于此，提高光伏电池效率的策略之一是使用叠层电池。
[0004]叠层电池包括由具有不同吸收特性的材料组成的多个子电池，允许从太阳光谱中更有效的利用不同波段的光能。叠层电池将具有高效宽带隙的上层太阳能电池与具有低带隙的下层太阳能电池相结合，以提高整体效率。叠层允许高能光子在上部子电池中被吸收，这可以产生高电压以减少热化损失，并允许下部子电池吸收低能光子(已通过上部子电池传输)，允许更广泛的能量收集。
[0005]由于其带隙特性，硅太阳能电池经常被用作叠层中的底电池。目前，硅异质结(SHJ)底电池在叠层研究中占主导地位。为了开发适合商业规模生产的叠层结构，需要底电池的性能和成本，以及它与形成叠层结构的后续工艺步骤的兼容性。例如，异质结电池往往采用双面氧化铟锡作为透明导电层，而铟在地壳中的分布量比较小，又很分散，它被列入稀有金属，其会钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的使用，钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池中的晶硅底电池中会涉及对铟材料的使用，因此十分有必要采用不同的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池及其制备方法，其通过减少硅底电池铟材料的投入，从而满足钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的应用需求。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，包括顶部子电池和底部子电池，其中：
[0008]按照入射光线顺序，所述顶部子电池包括：顶电极、窗口层、第一载流子传输层、吸收层、第二载流子传输层；
[0009]按照入射光线顺序，所述底部子电池包括：
[0010]上层传输结构、硅衬底、下层传输结构、底部钝化层、底电极；
[0011]所述上传传输结构包括：上层载流子选择传输层和上层钝化层，所述上层载流子选择传输层为掺杂多晶硅，所述上层钝化层为氧化硅，所述上层传输结构为掺杂多晶硅及
氧化硅组成的POLO结构；
[0012]所述下层传输结构包括：下层钝化层和下层载流子选择传输层，所述下层传输结构为掺杂多晶硅及氧化硅组成的POLO结构或者扩散掺杂层；
[0013]所述第二载流子传输层包括氧化钛材料，所述底部钝化层包括氧化钛材料。
[0014]所述第二载流子传输层中的材料包括：SnO2、TiO2、ZnO、ZrO2、富勒烯及衍生物中的一种或几种；所述底部钝化层包括：Al2O3或者TiO2。
[0015]所述窗口层为透明导电层，材料包括掺杂氧化铟、掺杂氧化锌及氧化铟锌中的一种或几种堆砌而成，所述窗口层的厚度范围为50
‑
200nm。
[0016]所述顶部子电池还包括缓冲层，所述缓冲层位于窗口层与第一载流子传输层之间，所述缓冲层材料包括MoO3、WO3、V2O5、SnO2、TiO2、ZnO中的一种或者多种。
[0017]所述第一载流子传输层为电子传输层，所述第二载流子传输层为空穴传输层；或者
[0018]所述第二载流子传输层是电子传输层，所述第一载流子传输层是空穴传输层。
[0019]所述吸收层由钙钛矿材料组成，所述钙钛矿材料具有化学式表达为：ABX3，其中A为一价阳离子，B为二价金属阳离子，X为一价卤素或类卤素阴离子；所述吸光层的厚度为0.1um
‑
2um。
[0020]所述硅衬底为电阻率范围在0.5
‑
20ohm
·
cm的N型硅片或P型硅片，所述硅衬底的厚度范围为100um
‑
300um，所述硅衬底表面为抛光面或制绒面。
[0021]所述上层载流子选择传输层为n型掺杂层时，则所述下层载流子选择传输层为p型掺杂层；所述上层载流子选择传输层为p型掺杂层时，则所述下层载流子选择传输层为n型掺杂层。
[0022]相应的，本专利技术还提出了一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的制备方法，包括底部子电池的制备方法及在底部子电池上制备顶部子电池并完成叠层电池制备的方法，所述方法包括：
[0023]对硅基片进行湿法处理；
[0024]在硅基片正表面沉积上层钝化层，所述上层钝化层为氧化硅；
[0025]在上层钝化层正表面沉积上层载流子选择传输层，所述上层载流子选择传输层为掺杂的多晶硅，所述上层载流子选择传输层和所述上层钝化层成型为POLO结构；
[0026]在硅基片下表面沉积下层钝化层；
[0027]在下层钝化层下表面沉积下层载流子选择传输层；
[0028]利用ALD技术在所述下层载流子选择传输层下表面沉积二氧化钛，并形成底部钝化层，同时利用ALD技术在所述上层载流子选择传输层上表面沉积二氧化钛，并形成第二载流子传输层；
[0029]在底部钝化层下表面制备底电极；
[0030]在第二载流子传输层上制备钙钛矿吸收层；
[0031]在钙钛矿吸收层上制备第一载流子传输层；
[0032]在第一载流子传输层上沉积缓冲层；
[0033]在缓冲层上制备窗口层；
[0034]在窗口层上制备金属栅线顶电极。
[0035]所述下层钝化层和下层载流子选择传输层组成了POLO结构；或者由扩散掺杂层成型所述下层钝化层和下层载流子选择传输层。
[0036]本专利技术实施例中的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池及其制备方法，通过减少双面氧化铟锡作为透明导电层底部子电池中的应用，可以减少铟材料的使用，从而可以促进钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的使用，使得商业化效率提高较高提升，使得硅晶底电池的吸收能力得到增强。这种结构的晶硅底电池都是采用常规材料制备而成，可以减少贵金属铟材料的使用，降低了晶硅底电池的成本，也普及了晶硅底电池在钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池中的应用，也使得形成叠层结构的后续工艺步骤具有更强的兼容性。这里通过改良硅电池制备方法，减少了叠层电池工艺制备流程，从而满足钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的产业化应用需求。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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它的附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，包括顶部子电池和底部子电池，其中：按照入射光线顺序，所述顶部子电池包括：顶电极、窗口层、第一载流子传输层、吸收层、第二载流子传输层；按照入射光线顺序，所述底部子电池包括：上层传输结构、硅衬底、下层传输结构、底部钝化层、底电极；所述上传传输结构包括：上层载流子选择传输层和上层钝化层，所述上层载流子选择传输层为掺杂多晶硅，所述上层钝化层为氧化硅，所述上层传输结构为掺杂多晶硅及氧化硅组成的POLO结构；所述下层传输结构包括：下层钝化层和下层载流子选择传输层，所述下层传输结构为掺杂多晶硅及氧化硅组成的POLO结构或者扩散掺杂层；所述第二载流子传输层包括氧化钛材料，所述底部钝化层包括氧化钛材料。2.如权利要求1所述的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述第二载流子传输层中的材料包括：SnO2、TiO2、ZnO、ZrO2、富勒烯及衍生物中的一种或几种；所述底部钝化层包括：Al2O3或者TiO2。3.如权利要求1所述的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述窗口层为透明导电层，材料包括掺杂氧化铟、掺杂氧化锌及氧化铟锌中的一种或几种堆砌而成，所述窗口层的厚度范围为50
‑
200nm。4.如权利要求1所述的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述顶部子电池还包括缓冲层，所述缓冲层位于窗口层与第一载流子传输层之间，所述缓冲层材料包括MoO3、WO3、V2O5、SnO2、TiO2、ZnO中的一种或者多种。5.如权利要求1所述的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述第二载流子传输层是电子传输层，所述第一载流子传输层是空穴传输层。6.如权利要求1所述的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，所述吸收层由钙钛矿材料组成，所述钙钛矿材料具有化学式表达为：ABX3，其中A为一价阳离子，B为二价金属阳离子，X为一价卤素或类卤素阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：深圳黑晶光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：