[發(fā)明專利]一種背接觸式鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)疊層電池組件及其制備方法和太陽(yáng)能電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010881189.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114203843A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉祖輝;陳龍;蔣方丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興阿特斯技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/043
• 分類號(hào): H01L31/043;H01L31/074;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供一種背接觸式鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)疊層電池組件及其制備方法和太陽(yáng)能電池，所述背接觸式鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)疊層電池組件通過(guò)在硅異質(zhì)結(jié)電池組件前表面設(shè)置透明導(dǎo)電層，并在所述透明導(dǎo)電層的前表面設(shè)置有呈叉指式交錯(cuò)分布的鈣鈦礦電子傳輸層和鈣鈦礦空穴傳輸層，實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦電子傳輸層和鈣鈦礦空穴傳輸層的背接觸設(shè)計(jì)，既可以避免正面電極的遮光損失，又能盡量消除頂部透明導(dǎo)電層對(duì)光的寄生吸收，提高了太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種背接觸式鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)疊層電池組件及其制備方法和太陽(yáng)能電池。

背景技術(shù)

近年來(lái)在光伏行業(yè)中，鈍化發(fā)射極和背面電池(PERC)技術(shù)是主流的商業(yè)化技術(shù)，在優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)的同時(shí)，隨著對(duì)高效太陽(yáng)能電池和組件的需求，高效異質(zhì)結(jié)(HJT)電池以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光致衰減和溫度系數(shù)低、開(kāi)路電壓和轉(zhuǎn)化效率高、工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，使其成為未來(lái)電池技術(shù)最具發(fā)展?jié)摿Φ姆桨钢弧?/p>

同時(shí)，疊層結(jié)構(gòu)電池已被普遍認(rèn)可為提高電池效率的有效途徑，其基本原理是將太陽(yáng)光譜視為不同部分，用禁帶寬度與不同光譜段匹配的太陽(yáng)能電池材料做成疊層電池結(jié)構(gòu)，最大限度地將光能轉(zhuǎn)化為電能。特別地，由于鈣鈦礦材料對(duì)短波長(zhǎng)光的吸收強(qiáng)，帶隙可調(diào)節(jié)性等優(yōu)點(diǎn)，近年鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池的迅速發(fā)展有目共睹，尤其是鈣鈦礦-硅異質(zhì)結(jié)疊層電池，目前最高的轉(zhuǎn)換效率達(dá)29.1％。

CN110491998A公開(kāi)了一種平面無(wú)摻雜異質(zhì)結(jié)-鈣鈦礦疊層電池，所述電池包括連接在一起的鈣鈦礦頂層太陽(yáng)能電池和異質(zhì)結(jié)底層太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦頂層太陽(yáng)能電池包括從上到下依次設(shè)置的前金屬電極層、第一透明導(dǎo)電氧化物層、空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層和電子傳輸層，鈣鈦礦光吸收層包括從上到下依次設(shè)置的鈣鈦礦層A、鈣鈦礦層B和鈣鈦礦層C，鈣鈦礦層A的禁帶寬度為2.4～3.0ev，鈣鈦礦層B的禁帶寬度為2.0～2.6ev，鈣鈦礦層C的禁帶寬度為1.9～2.2ev，且鈣鈦礦層A、鈣鈦礦層B和鈣鈦礦層C的禁帶寬度依次減小，但該結(jié)構(gòu)無(wú)法避免第一透明導(dǎo)電氧化物層寄生光吸收的問(wèn)題。

CN109935690A公開(kāi)了一種基于硅異質(zhì)結(jié)/鈣鈦礦二電極的疊層太陽(yáng)能電池，所述的硅異質(zhì)結(jié)/鈣鈦礦二電極的疊層太陽(yáng)能電池包括寬帶隙的頂部鈣鈦礦太陽(yáng)能電池和窄帶隙的硅電池，自上而下依次包括減反層、透明頂電極、保護(hù)層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層、中間層、Si異質(zhì)結(jié)電池、金屬電極。該疊層太陽(yáng)能電池同樣無(wú)法避免透明頂電極的寄生光吸收問(wèn)題。

因此，使用鈣鈦礦作為頂層電池和硅異質(zhì)結(jié)電池形成疊層電池，在提高電池的短波響應(yīng)和開(kāi)路電壓具有很大的潛力。

此外，背接觸硅太陽(yáng)能電池，簡(jiǎn)稱IBC電池，是一種將n+型摻雜區(qū)和p+型摻雜區(qū)都設(shè)置在電池背面的電池。受光面無(wú)任何金屬柵線、電極的遮擋，提高正面受光面積，進(jìn)而達(dá)到更高短路電流，提高電池效率。

以上三種技術(shù)的結(jié)合，現(xiàn)在已出現(xiàn)了背接觸的鈣鈦礦-硅疊層的結(jié)構(gòu)，但其實(shí)現(xiàn)方式仍存在很多問(wèn)題。

CN210403774U公開(kāi)了一種背接觸無(wú)摻雜異質(zhì)結(jié)-鈣鈦礦疊層電池，分為了頂部電池和底部電池，將電極設(shè)置在底部無(wú)摻雜異質(zhì)結(jié)電池。避免了電極對(duì)正面的遮擋，由于不需要摻雜也簡(jiǎn)化了步驟，但是鈣鈦礦電池頂部的透明導(dǎo)電氧化物層，仍具有一定的寄生吸光性，會(huì)限制對(duì)電池效率的進(jìn)一步提升。

因此，為解決和優(yōu)化現(xiàn)有的背接觸鈣鈦礦-硅疊層技術(shù)問(wèn)題，需要開(kāi)發(fā)一種背接觸式鈣鈦礦-異質(zhì)結(jié)疊層的電池組件。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種背接觸式鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)疊層電池組件及其制備方法和太陽(yáng)能電池，所述接觸式鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)疊層電池組件既擁有IBC異質(zhì)結(jié)電池高短路電流的優(yōu)勢(shì)又結(jié)合疊層結(jié)構(gòu)的高開(kāi)路電壓，真正充分利用鈣鈦礦層吸收短波長(zhǎng)的光，硅層來(lái)吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，提升短路電流和開(kāi)路電壓，進(jìn)一步提高電池效率，而且所述鈣鈦礦層創(chuàng)新地采用的類似背接觸式的設(shè)計(jì)，與底部硅異質(zhì)結(jié)電池組件相配合，真正發(fā)揮了此結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。