[實用新型]一種基于石墨炔電子傳輸層的太陽能疊層電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920413794.2
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN209515667U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇榮;王璞;謝毅;劉漢元
• 申請（專利權(quán)）人: 通威太陽能（成都）有限公司
• 主分類號: H01L27/30
• 分類號: H01L27/30;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 湯春微

本實用新型公開了一種基于石墨炔電子傳輸層的太陽能疊層電池，涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，本實用新型包括自下而上依次連接的氮化硅減反射膜、第一氧化鋁鈍化膜、磷擴散層、P型晶體硅、第二氧化鋁鈍化膜、氮化硅鈍化保護膜、TCO復(fù)合層、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層、空穴緩沖層和TCO減反射層，電子傳輸層的材料為石墨炔或石墨炔?TiO2復(fù)合物或石墨炔?PCBM復(fù)合物，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、光電轉(zhuǎn)換效率高、提高疊層電池的水穩(wěn)定性的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是涉及一種基于石墨炔電子傳輸層的太陽能疊層電池。

背景技術(shù)

國家光伏電站“領(lǐng)跑者計劃”的推出，從國家層面對組件單位功率輸出提出了更高的技術(shù)研發(fā)要求，也對電池的單片轉(zhuǎn)換效率提出新的高要求，光伏產(chǎn)業(yè)各電池制造商都在加大電池研究開發(fā)和設(shè)計制造力度以期達到效率提升要求，從而提高自身產(chǎn)品競爭力。PERC電池已經(jīng)逐步成為單晶電池的標(biāo)準(zhǔn)制造工藝技術(shù)路線，主流的電池廠商都有基于PERC的電池工藝，目前一線電池廠的PERC電池轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過22％，而新出現(xiàn)的鈣鈦礦-晶體硅疊層電池是近幾年新型太陽電池的一個熱門研究方向。從理論上講，這種電池的轉(zhuǎn)換效率可以達到30％以上，而PERC電池是目前晶體硅電池中性價比最優(yōu)的產(chǎn)品，晶體硅電池與鈣鈦礦電池的疊層電池將會帶來更高的轉(zhuǎn)換效率。疊層電池一般由頂電池和底電池構(gòu)成，在頂?shù)纂姵刂g添加一層透明導(dǎo)電氧化物，可以激發(fā)頂電池內(nèi)部的折射率引導(dǎo)的導(dǎo)模共振陷光，有效阻隔頂層電池導(dǎo)波光耦合到底層電池，例如用ITO作為隧穿結(jié)，可以分離空穴電子對，另外在鈣鈦礦電池中的一個重要結(jié)構(gòu)是電子傳輸層，可以允許電子通過，有效阻擋空穴通過，例如TiO2可以作為電子傳輸層。

南京大學(xué)申請的專利(CN201510382778.8)，電子傳輸層可以采用ZnO、TiO2、PCBM，武漢大學(xué)申請的專利(CN201520035816.8)，用SnO2作為電子傳輸層，主要是因為SnO2對鈣鈦礦吸光層的分解作用比TiO2弱，中國科學(xué)院廣州能源研究所申請的專利(CN201410281030.4)，用TiO2納米管陣列作為電子傳輸層，主要用于光催化領(lǐng)域。用傳統(tǒng)的金屬氧化物作為電子傳輸層，制備方法是磁控濺射或旋涂，使得鈣鈦礦疊層電池總制備工藝步驟繁多復(fù)雜，且鈣鈦礦電池的水穩(wěn)定性差，因此研發(fā)出本實用新型一種基于石墨炔電子傳輸層的太陽能疊層電池，基于石墨炔作為電子傳輸層，可以提高鈣鈦礦疊層電池的能量轉(zhuǎn)換效率，提高鈣鈦礦電池的水穩(wěn)定性，簡化電池制備工藝步驟，中國科學(xué)院物理研究所申請的專利(CN201410610637.2)，將石墨炔材料作為鈣鈦礦電池的空穴傳輸層，但沒有將其用于鈣鈦礦-晶體硅PERC疊層電池的電子傳輸層。

故如何解決上述技術(shù)問題，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很有現(xiàn)實意義。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于：為了解決現(xiàn)有PERC疊層電池用傳統(tǒng)的金屬氧化物作為電子傳輸層，制備工藝步驟繁多復(fù)雜，且電池的水穩(wěn)定性差的技術(shù)問題，本實用新型提供一種基于石墨炔電子傳輸層的太陽能疊層電池。

本實用新型為了實現(xiàn)上述目的具體采用以下技術(shù)方案：

一種基于石墨炔電子傳輸層的太陽能疊層電池，包括自下而上依次連接的氮化硅減反射膜、第一氧化鋁鈍化膜、磷擴散層、P型晶體硅、第二氧化鋁鈍化膜、氮化硅鈍化保護膜、TCO復(fù)合層、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層、空穴緩沖層和TCO減反射層，電子傳輸層的材料為石墨炔或石墨炔-TiO2復(fù)合物或石墨炔-PCBM復(fù)合物。

進一步地，TCO復(fù)合層和TCO減反射層均為ITO薄膜、IWO薄膜、FTO薄膜、AZO薄膜中的任一種。

進一步地，鈣鈦礦層材料的分子通式為ABX3，A為有機陽離子，B為金屬陽離子，X為鹵族陰離子，有機陽離子為CH3NH3+、NH2CH＝NH2+、CH3CH2NH3+中的任一種，金屬陽離子為Pb2+，鹵族陰離子為I_-、Cl_-、Br_-中的任一種。