太阳能电池及其制备方法技术

技术编号：42828480 阅读：3 留言：0更新日期：2024-09-24 21:03

本发明专利技术提供了一种太阳能电池及其制备方法，制备方法包括：制备底电池、复合层和顶电池，形成叠层太阳能电池，其中顶电池为钙钛矿电池；在制备叠层太阳能电池的金属电极时，先制备金属电极的栅线，再采用脉冲光对金属电极的栅线进行烧结，其中脉冲光的光子能量小于钙钛矿电池中钙钛矿的禁带宽度。本发明专利技术保证了低接触电阻和线电阻金属栅线烧结所需温度，同时使钙钛矿处于较低温度，避免钙钛矿性能衰减。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及太阳能电池，尤其涉及一种太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

1、太阳能电池又称光电池，它是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，基于光电效应或光化学效应工作，可以直接将光能转化为电能。近年来，随着全球对碳中和、气候变化和可持续发展的重视程度不断提高，太阳能电池市场得到了快速发展。晶体硅太阳电池技术作为光伏市场的主力军，其理论光电转换效率已接近极限。以晶体硅太阳电池为基底，制备两端叠层太阳电池，是提高光伏器件效率，降低光伏系统成本的有效途径。钙钛矿太阳电池凭借吸光系数高、载流子迁移率高、带隙可调、制备简易和成本低等优点，在近十年来取得了突破性的进展。

2、目前，钙钛矿/晶体硅叠层电池效率最高已达到33.9％，远超市场主流晶体硅单结电池的27.09％。此外，钙钛矿/晶体硅叠层可基于现有晶硅电池的产业优势，能够较好地对产业进行迭代，加之钙钛矿原料丰富，制备简单及成本更低，被认为是下一代颠覆性光伏技术。

3、在制备钙钛矿/晶体硅叠层电池过程中，叠层电池的金属栅线是制备高效稳定叠层电池的关键技术，例如，采用丝网印刷低温银浆然后烧结形成金属栅线。现有工艺中钙钛矿/晶体硅叠层电池用浆料烧结的工艺通常采用热板或退火炉加热烧结，热板或退火炉烧结金属栅线的过程中，钙钛矿材料本身也被加热到相应温度。虽然金属浆料的电学特性随温度升高而升，但钙钛矿的稳定性随温度提升反而降低。因此，常规的退火炉烧结金属栅线的方法较难平衡钙钛矿的稳定性和金属栅线电学性能。

技术实现思路

<p>1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种太阳能电池及其制备方法，保证低接触电阻和线电阻金属栅线烧结所需温度，同时使钙钛矿处于较低温度，避免烧结过程导致钙钛矿性能衰减。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本专利技术提供了一种太阳能电池制备方法，包括：制备底电池、复合层和顶电池，形成叠层太阳能电池，其中所述顶电池为钙钛矿电池；在制备所述叠层太阳能电池的金属电极时，先制备所述金属电极的栅线，再采用脉冲光对所述金属电极的栅线进行烧结，其中所述脉冲光的光子能量小于所述钙钛矿电池中钙钛矿的禁带宽度。

3、可选地，所述脉冲光的能量密度大于1j/cm2。

4、可选地，所述脉冲光为红外光。

5、可选地，所述底电池为以下之一：perc电池、hjt电池、topcon电池和ibc电池。

6、可选地，所述底电池为hjt电池，包括：提供一晶体硅基，所述晶体硅基具有相对的第一面和第二面；在所述晶体硅基的第一面依次叠层制备第一本征非晶硅层、第一掺杂层、复合层、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、第一导电层和第一金属电极；在所述晶体硅基的第二面依次层叠制备第二本征非晶硅、第二掺杂层、第二导电层和第二金属电极；其中，制备所述第一金属电极和/或所述第二金属电极包括：采用丝网印刷方式制备所述第一金属电极和/或所述第二金属电极的栅线，再采用脉冲光对所述第一金属电极和/或所述第二金属电极的栅线进行烧结，所述脉冲光的光子能量小于所述钙钛矿层中钙钛矿的禁带宽度。

7、可选地，所述第一掺杂层和所述复合层之间制备第三掺杂层，所述第三掺杂层的掺杂类型与所述第一掺杂层的掺杂类型相反。

8、可选地，所述第一金属电极和/或所述第二金属电极采用以下金属物质之一：ag、cu、al、ag包cu和ag包al。

9、可选地，采用以下方式之一制备所述第一金属电极和/或第二金属电极：丝网印刷、喷墨打印和激光转印。

10、可选地，所述钙钛矿层的厚度为10nm～100μm，带隙宽度为0.9ev～3.0ev。

11、可选地，所述第一本征非晶硅层、所述第二本征非晶硅层、所述第一掺杂层、所述第二掺杂层和所述第三掺杂层采用pecvd工艺制备。

12、可选地，所述第一导电层、所述第二导电层、所述复合层和所述空穴传输层采用磁控溅射工艺制备。

13、可选地，所述钙钛矿层采用旋涂、刮涂、蒸镀、印刷、喷涂、喷雾热解和狭缝涂布中的一种或多种工艺制备。

14、可选地，所述电子传输层包括：与所述钙钛矿层相接触的c60层以及在c60层之上的sno2层，其中所述c60层采用热蒸发工艺制备，所述sno2层采用原子层沉积或反应等离子体沉积工艺制备。

15、第二方面，本专利技术提供了一种太阳能电池，采用如第一方面所述的太阳能电池制备方法制备而成。

16、可选地，太阳能电池包括从正面到背面依次层叠的第一金属电极、第一导电层、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、复合层、第一掺杂层、第一本征非晶硅层、晶体硅基、第二本征非晶硅层、第二掺杂层、第二导电层和第二金属电极。

17、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：制备金属电极包括两个主要步骤，先制备金属电极的栅线，再采用脉冲光对金属电极的栅线进行烧结，其中脉冲光的光子能量小于钙钛矿层中钙钛矿的禁带宽度，进而可以保证低接触电阻和线电阻金属栅线烧结所需温度，同时使钙钛矿处于较低温度，避免烧结过程导致钙钛矿性能衰减，提高钙钛矿/晶体硅叠层电池性能。

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【技术保护点】

1.一种太阳能电池制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述脉冲光的能量密度大于1J/cm2。

3.如权利要求2所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述脉冲光为红外光。

4.如权利要求1～3任一项所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述底电池为以下之一：PERC电池、HJT电池、TOPCon电池和IBC电池。

5.如权利要求4所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述底电池为HJT电池，包括：

6.如权利要求5所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述第一掺杂层和所述复合层之间制备第三掺杂层，所述第三掺杂层的掺杂类型与所述第一掺杂层的掺杂类型相反。

7.如权利要求5所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述第一金属电极和/或所述第二金属电极采用以下金属物质之一：Ag、Cu、Al、Ag包Cu和Ag包Al。

8.如权利要求5所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，采用以下方式之一制备所述第一金属电极和/或第二金属电极：丝网印刷、喷墨打印和激光转印。>

9.如权利要求5所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述钙钛矿层的厚度为10nm～100μm，带隙宽度为0.9eV～3.0eV。

10.如权利要求6任一项所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述第一本征非晶硅层、所述第二本征非晶硅层、所述第一掺杂层、所述第二掺杂层和所述第三掺杂层采用PECVD工艺制备。

11.如权利要求5任一项所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述第一导电层、所述第二导电层、所述复合层和所述空穴传输层采用磁控溅射工艺制备。

12.如权利要求5任一项所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述钙钛矿层采用旋涂、刮涂、蒸镀、印刷、喷涂、喷雾热解和狭缝涂布中的一种或多种工艺制备。

13.如权利要求5任一项所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述电子传输层包括：与所述钙钛矿层相接触的C60层以及在C60层之上的SnO2层，其中所述C60层采用热蒸发工艺制备，所述SnO2层采用原子层沉积或反应等离子体沉积工艺制备。

14.一种太阳能电池，其特征在于，采用如权利要求1～13任一项所述的太阳能电池制备方法制备而成。

15.如权利要求14所述的太阳能电池，其特征在于，包括：从正面到背面依次层叠的第一金属电极、第一导电层、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、复合层、第一掺杂层、第一本征非晶硅层、晶体硅基、第二本征非晶硅层、第二掺杂层、第二导电层和第二金属电极。

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【技术特征摘要】

1.一种太阳能电池制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述脉冲光的能量密度大于1j/cm2。

3.如权利要求2所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述脉冲光为红外光。

4.如权利要求1～3任一项所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述底电池为以下之一：perc电池、hjt电池、topcon电池和ibc电池。

5.如权利要求4所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述底电池为hjt电池，包括：

7.如权利要求5所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述第一金属电极和/或所述第二金属电极采用以下金属物质之一：ag、cu、al、ag包cu和ag包al。

8.如权利要求5所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，采用以下方式之一制备所述第一金属电极和/或第二金属电极：丝网印刷、喷墨打印和激光转印。

9.如权利要求5所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述钙钛矿层的厚度为10nm～100μm，带隙宽度为0.9ev～3.0ev...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红江，张雪聪，陈艺绮，夏锐，张学玲，
申请(专利权)人：天合光能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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