[發明專利]新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池及其制造方法

在審

• 申請號: 201911122940.7
• 申請日: 2019-11-16
• 公開（公告）號: CN110867516A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 萬義茂;胡玉婷;崔艷峰;袁聲召;莊宇峰;黃強;林海峰
• 申請（專利權）人: 東方日升（常州）新能源有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48;H01L31/0687;H01L31/18
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 郭小麗

1.一種新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池，包括底層電池和頂層電池，上電極(12)固定連接在頂層電池上，所述底層電池和頂層電池之間設有中間層(7)，其特征在于：所述底層電池為晶硅電池背鈍化電池，所述中間層(7)為透明導電薄膜，所述頂層電池為鈣鈦礦電池。

2.如權利要求1所述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池，其特征在于：所述晶硅電池背鈍化電池依次包括依次連接的n型多晶硅薄膜(3)、隧穿氧化硅薄膜(2)、P型硅基體(1)、背鈍化層和金屬下電極(6)，所述n型多晶硅薄膜(3)與中間層(7)相連接。

3.如權利要求2所述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池，其特征在于：所述背鈍化層包括相互連接的第一鈍化層(4)和第二鈍化層(5)，第一鈍化層(4)與P型硅基體(1)相連接，第二鈍化層(5)與金屬下電極(6)相連接，所述第一鈍化層(4)由AlO_x、SiO_x或SiON制得，所述第二鈍化層(5)由SiN_x制得，所述金屬下電極(6)由Al制得。

4.如權利要求3所述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池，其特征在于：所述金屬下電極(6)貫穿依次通過第二鈍化層(5)和第一鈍化層(4)，并延伸至P型硅基體(1)底面與P型硅基體(1)相接觸。

5.如權利要求1所述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池，其特征在于：所述鈣鈦礦電池包括依次連接的減反射層(11)、電子傳輸層(10)、鈣鈦礦薄膜層(9)和空穴傳輸層(8)，所述空穴傳輸層(8)與中間層(7)相連接，所述上電極(12)連接在減反射層(11)上。

6.如權利要求5所述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池，其特征在于：所述中間層(7)和減反射層(11)為ITO薄膜、TCO薄膜、FTO薄膜或AZO薄膜。

7.如權利要求5所述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池，其特征在于：所述電子傳輸層(10)由TiO₂、SnO₂或ZnO制得。

8.如權利要求5所述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池，其特征在于：所述空穴傳輸層(8)由Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB或PEDOT制得，所述鈣鈦礦薄膜層(9)由ABX₃型鈣鈦礦材料制得。

9.如權利要求5所述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池，其特征在于：所述ABX₃型鈣鈦礦材料為碘化甲胺、碘化甲脒、溴化甲胺、溴化鉛、碘化鉛或氯化甲胺。

10.一種新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：制絨，以P型單晶硅片作為硅襯底，放置在制絨液中進行制絨處理，所用制絨溶液按照質量比KOH：制絨添加劑：H₂O＝20:3:160的比例配制，溫度為80℃，然后在質量分數為2-5％的氫氟酸中進行清洗，清洗干凈硅片表面，得到P型硅基體(1)；

步驟二：薄膜沉積，采用LPCVD設備或PECVD設備在P型硅基體(1)一側沉積一層二氧化硅，得到隧穿氧化硅薄膜(2)，隧穿氧化硅薄膜(2)的厚度為2nm以下，再在隧穿氧化硅薄膜(2)表面沉積一層微晶硅薄膜，采用熱擴散的方法，對微晶硅薄膜進行摻雜，形成n型多晶硅薄膜(3)，然后用HF溶液去除表面的磷硅酸玻璃，所述HF溶液的質量分數為5％-10％；

步驟三：鈍化層生長，利用PECVD方式在P型硅基體(1)遠離隧穿氧化硅薄膜(2)的一側生長形成第一鈍化層(4)，再采用ALD或者PECVD的方式在第一鈍化層(4)表面生長形成第二鈍化層(5)；

步驟四：下電極制備，在第一鈍化層(4)和第二鈍化層(5)上激光開槽，裸露出P型硅基體(1)，印刷鋁漿形成金屬下電極(6)，從而得到底層電池；

步驟五：中間層沉積，在n型多晶硅薄膜(3)表面出沉積一層用于連接底層電池和頂層電池的透明導電薄膜，得到中間層(7)；

步驟六：空穴傳輸層形成，在中間層(7)表面旋涂Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB或PEDOT，并在手套箱中固化，形成空穴傳輸層(8)；

步驟七：鈣鈦礦薄膜層形成，將ABX3型鈣鈦礦材料溶于二甲基亞砜和N，N-二甲基甲酰胺的混合液中，進行攪拌，得到鈣鈦礦前驅體溶液，將鈣鈦礦前驅體溶液旋涂到空穴傳輸層(8)上，進行退火處理，形成鈣鈦礦薄膜層(9)；

步驟八：電子傳輸層形成，將二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦加入無水正丁醇中，搖勻后旋涂到鈣鈦礦薄膜層(9)上，在450℃-500℃條件下煅燒，形成電子傳輸層(10)；

步驟九：減反射層及上電極形成，在電子傳輸層(10)表面沉積一層減反射層(11)，再在減反射層(11)上采用真空蒸鍍設備蒸鍍金電極，形成上電極(12)，得到疊層太陽電池。