[實(shí)用新型]一種雙TCO異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦疊層光伏電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821588614.6
• 申請(qǐng)日: 2018-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN208986026U
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃信二;鄭佳毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 研創(chuàng)應(yīng)用材料（贛州）股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/44
• 代理公司: 南昌華成聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36126
• 代理人: 黃晶

一種雙TCO異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦疊層光伏電池，包括從上往下依次連接的正面金屬導(dǎo)線層、正面非晶結(jié)構(gòu)透明導(dǎo)電保護(hù)膜層、透明導(dǎo)電窗口層、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層、異質(zhì)結(jié)(HJT)電池多層膜結(jié)構(gòu)層以及背面金屬導(dǎo)線層。本新型電池結(jié)構(gòu)采用雙吸光層及雙層上透明導(dǎo)電膜的設(shè)計(jì)，本新型使用氧化銦鋅(IZO)或是氧化銦錫鋅(IZTO)材料來做非晶結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電保護(hù)膜層，具有室溫成膜、高透光的優(yōu)點(diǎn)及高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，且非晶結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電膜有助于阻隔水氣及氧氣進(jìn)入組件內(nèi)部，雙層TCO設(shè)計(jì)具有提高短路電流及提高轉(zhuǎn)換效率的效果，并有助于提高電池的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種太陽能電池，尤其涉及一種雙TCO異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦疊層光伏電池。

背景技術(shù)

近幾年，由于硅片、電池片和組件的產(chǎn)能不斷擴(kuò)張，光伏發(fā)電成本也出現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性的下降。因此，降低集成成本(BOS)在整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)成本結(jié)構(gòu)中的比例也變得更加重要，這同時(shí)也意味著高效組件在降低系統(tǒng)成本的過程中將扮演著最重要的角色，因?yàn)樗鼈冊(cè)谔峁┫嗤娏康那闆r下可以節(jié)約更多的BOS成本。在所有的太陽能電池技術(shù)中，研究硅基異質(zhì)結(jié)(HJT)太陽能電池具有重要的意義，因?yàn)槠渚邆滢D(zhuǎn)換效率高(可達(dá)到25.5％)、結(jié)構(gòu)簡單、制程溫度低(<250℃)、工藝步驟少以及溫度系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。

與傳統(tǒng)的P型單晶/多晶太陽能電池相比，N型單晶襯底的HJT電池具有高效率、工藝簡單、無照光裂化(LID free)、無電壓裂化(PID free)、低溫度系數(shù)、高發(fā)電量、低光衰、低發(fā)電成本和雙面照光發(fā)電等特性，保證了光伏組件的可靠性、電站建設(shè)的低成本性和使用壽命的長期性，非常適合分布式光伏應(yīng)用，為時(shí)下高效率電池主流技術(shù)之一。采用雙面異質(zhì)結(jié)組件，在白色背景的反照下，可以多輸出至少20％的電力，根據(jù)實(shí)地的測(cè)試，使用雙面的 HJT組件比單面的HJT組件平均可多輸出28.9％的電力。

在制備HJT太陽能電池的過程中，PECVD在決定產(chǎn)品的性能方面扮演著最重要的角色。入光面所沉積的鈍化層為本征層(i)并在上面堆疊摻硼的(p)層，背面同樣沉積本征鈍化層(i)并堆疊摻磷的(n)層，表面鈍化層i/p和i/n的厚度都約為15～25nm。然后在正反兩面濺鍍上約60～150nm的透明導(dǎo)電膜(TCO)，目前大都采用傳統(tǒng)的濺鍍ITO(銦錫氧化物) 作為透明導(dǎo)電膜層(TCO)或者用RPD(Reactive Plasma Deposition)技術(shù)蒸鍍IWO(銦鎢氧化物) 做透明導(dǎo)電膜，然后在透明導(dǎo)電膜上可以用絲印低溫銀漿的方式制造正反兩面的導(dǎo)線，或者采用電鑄銅的方式來制作正反面的導(dǎo)線，這樣便完成一個(gè)HJT電池片的制作。

鈣鈦礦材料是一類有著與鈦酸鈣(CaTiO3)相同晶體結(jié)構(gòu)的材料，是Gustav Rose在 1839年發(fā)現(xiàn)，后來由俄羅斯礦物學(xué)家L.A.Perovski命名。鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)式一般為ABX₃，其中A和B是兩種陽離子，X是陰離子。這種奇特的晶體結(jié)構(gòu)讓它具備了很多獨(dú)特的理化性質(zhì)，比如吸旋光性、電催化性等等，在化學(xué)、物理領(lǐng)域有不小的應(yīng)用，其中A為有機(jī)陽離子，通常為脂肪族或芳香族銨類，B為二價(jià)金屬陽離子，例如為Ge²⁺、Sn²⁺、Pb²⁺…等，X則為鹵素陰離子(Cl^-、Br^-、I^-)。2009年，Tsutomu Miyasaka首次選用有機(jī)-無機(jī)雜化的鈣鈦礦材料CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃PbBr₃取代傳統(tǒng)DSSCs中的染料作為新型光敏化劑，制備出首個(gè)真正意義的鈣鈦礦太陽能電池，經(jīng)過近十年的發(fā)展此太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能夠達(dá)到22％以上，成本較低是其優(yōu)勢(shì)。

目前HJT異質(zhì)結(jié)電池已經(jīng)能夠量產(chǎn)超過23％的轉(zhuǎn)換效率，是未來高效光伏電池的主流方向，但量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率如何超過25％以上，是業(yè)界目前努力的課題。而鈣鈦礦電池雖然近幾年效率提升快速，但仍然有穩(wěn)定性差及耐候性低的缺點(diǎn)，主要是鈣鈦礦材料易受溫度、水氣及氧氣影響，所以尚無法單獨(dú)挑戰(zhàn)主流硅基光伏電池的市場(chǎng)。