[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

本發明屬于太陽能電池制備技術領域，尤其涉及一種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。本發明，包括底層電池和頂層電池，上電極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，所述底層電池為晶硅背鈍化電池，所述中間層為透明導電薄膜，所述頂層電池為鈣鈦礦電池。本發明以硅電池為底層電池，鈣鈦礦電池為頂層電池，硅電池的帶隙是1.12eV，鈣鈦礦電池的帶隙為1.65?1.7eV，在具有這樣帶隙的底層電池和頂層電池的配合下，疊層太陽電池整體具有更高的光電轉換效率，此外，鈣鈦礦具有高吸收系數和陡峭吸收邊，這些特性更使其適用于晶硅疊層電池的頂層電池。

技術領域

本發明屬于太陽能電池制造技術領域，尤其涉及一種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。

背景技術

太陽能技術是當前最炙手可熱、最前沿的研究之一，但要替代傳統能源，真正實現清潔、可再生能源經濟，其價格還需進一步降低，而降低成本的最有效方式之一便是提高電池的光電轉換效率。提高光電效率的一種最有效的辦法是構建疊層太陽能電池體系，即將幾種具有不同禁帶寬度的光伏材料疊加形成多結電池，通常將高禁帶寬度電池置于頂部，而低禁帶寬度電池置于底部。太陽光入射到多結電池上，就會被其中每一個分電池充分吸收。理論上，可以使用無限多個單電池構建疊層電池，其理論效率可高達86.8％，但實際上比較容易實現的是兩結疊層電池，實際效率可以超過40％，相比于單結電池的30％左右有明顯提高。在過去的研究中，高效率疊層電池主要由III-V族半導體材料構成，光伏效率達到了32.8％，但其材料成本以及制造成本都極高，不適合大規模產業化。

晶硅電池作為目前光伏市場的主流產品，非常適合用于疊層電池的底電池。隨著近幾年光伏技術的發展，背面鈍化、SE、多主柵等技術的引入，電池效率已經得到了較大的提升。為進一步提升效率，降低硅片表面復合速率實現整體鈍化，鈍化接觸技術成為了必然的選擇。TOPCon技術作為鈍化接觸的一種，已經成為了下一代產業化高效電池的切入點。目前該種結構的電池最高效率是由德國弗朗禾費太陽能系統研究所創造的N型電池，效率為25.8％，但電池效率仍具有較大的提升空間。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，提供一種新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池。

本發明的另一目的是針對上述問題，提供一種新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池的制造方法。

為達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

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，所述底層電池為晶硅電池背鈍化電池，所述中間層為透明導電薄膜，所述頂層電池為鈣鈦礦電池。

在上述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池中，所述鈣鈦礦電池包括依次連接的減反射層、電子傳輸層、鈣鈦礦薄膜層和空穴傳輸層，所述空穴傳輸層與中間層相連接，所述上電極連接在減反射層上。

在上述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池中，所述中間層和減反射層為ITO薄膜、TCO薄膜、FTO薄膜或AZO薄膜。

在上述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池中，所述電子傳輸層由TiO₂、SnO₂或ZnO制得。

在上述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池中，所述空穴傳輸層由Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB或PEDOT制得，所述鈣鈦礦薄膜層由ABX₃型鈣鈦礦材料制得。

在上述的新型基于鈣鈦礦和晶硅背鈍化疊層太陽電池中，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。