[發明專利]一種鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201811222301.3
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN111081878A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 楊少飛;唐澤國
• 申請（專利權）人: 君泰創新(北京)科技有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李莎;李弘

本發明公開了一種鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池及其制備方法，具體的，鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池包括鈣鈦礦電池、硅基異質結電池以及所述鈣鈦礦電池和所述硅基異質結電池之間的隧穿結，所述鈣鈦礦電池層上設置有正極，所述硅基異質結電池層下設置有負極，所述鈣鈦礦電池為光照入射方向。本發明的疊層太陽能電池正極靠近光的入射處，有效減小空穴移動到太陽能電池正極的距離，進而提高疊層太陽能電池的載流子收集效率、提高太陽能電池的性能。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，特別是指一種鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池及其制備方法。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池由于具有光電轉換效率高、成本低、制作簡單等突出優點成為最具前景的太陽能電池并且成為研究熱點。寬帶隙的鈣鈦礦吸收層非常有利于和晶硅太陽能電池組成雙結電池，光電轉換效率高同時具有優于鈣鈦礦單結電池的穩定性。

目前研究的鈣鈦礦/硅基異質結(SHJ，Silicon Hetero-junction solar cell)疊層太陽能電池一般采用負極入光的結構，即光從鈣鈦礦/SHJ疊層太陽能電池的負極入射。具體如圖1所示，光照射到太陽電池后，進入鈣鈦礦/SHJ疊層太陽電池的次序依次為鈣鈦礦太陽能電池的電子傳輸層112、鈣鈦礦吸收層111、空穴傳輸層110、隧穿結的納米硅p層109、隧穿結的納米硅n層108、SHJ電池的非晶硅n層107(即SHJ電池的負極)、SHJ電池的第一本征非晶硅層106、SHJ吸收層硅片105、SHJ電池的第二本征非晶硅層104和SHJ電池的非晶硅p層103(即SHJ電池的正極)，疊層太陽能電池的電子向正面透明導電層113和正面導電柵線114移動且被收集，正面導線柵線114作為疊層太陽能電池的負極，疊層太陽能電池的空穴向背面透明導電層102和背面導電柵線101移動且被收集，背面導電柵線101作為疊層太陽能電池的正極。這樣的結構中，太陽電池的效率和理論效率依然有較大的差距，進一步優化電池結構，優化器件設計，是未來的提高太陽電池效率的工作重點之一。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池，提高太陽能電池的轉化效率。

基于上述目的本發明提供的一種鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池，包括鈣鈦礦電池、硅基異質結電池以及所述鈣鈦礦電池和所述硅基異質結電池之間的隧穿結，所述鈣鈦礦電池層上設置有正極，所述硅基異質結電池層下設置有負極，所述鈣鈦礦電池為光照入射方向。

進一步的，所述隧穿結為金屬氧化物層。

進一步的，所述金屬氧化物層的材料選自SnO₂、ZnO或TiO₂。

進一步的，所述鈣鈦礦電池包括依次設置在所述隧穿結上的電子傳輸層、吸收層和空穴傳輸層。

進一步的，所述硅基異質結電池包括依次設置在所述隧穿結下的非晶硅p層、第一本征非晶硅層、晶體硅片、第二本征非晶硅層和非晶硅n層。

進一步的，所述隧穿結和所述電子傳輸層為同一層且材料為金屬氧化物。

進一步的，所述隧穿結的厚度為10nm至200nm。

進一步的，還包括設置在所述空穴傳輸層上的正面透明導電層以及設置在所述非晶硅n層下的背面透明導電層。

進一步的，所述正面透明導電層上設置有所述正極，所述背面透明導電層下設置有所述負極。

本發明還提供一種前述疊層太陽能電池的制備方法，包括在硅片兩面分別沉積第一本征非晶硅層和第二本征非晶硅層，在所述第一本征非晶硅層上依次沉積非晶硅p層、金屬氧化物層、吸收層、空穴傳輸層和正面透明導電層，在所述第二本征非晶硅層上依次沉積非晶硅n層和背面透明導電層，在所述正面透明導電層和所述背面透明導電層上分別制備正面導電柵線和背面導電柵線。