[發明專利]一種雙面受光的太陽能電池及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011543209.4
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112670419A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 譚海仁;張美;王玉瑞
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42;H01L27/30;H01L51/48
• 代理公司: 廣州市律帆知識產權代理事務所(普通合伙) 44614
• 代理人: 王園園

本發明適用于光伏技術領域，提供了一種雙面受光的太陽能電池及其制備方法和應用，該太陽能電池從受光正面至受光背面依次包括透明導電襯底、第一傳輸層、寬帶隙鈣鈦礦層、第二傳輸層、隧穿復合層、第三傳輸層、窄帶隙鈣鈦礦層、第四傳輸層、緩沖層、透明導電層和背面柵線電極。本發明有效結合了鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層太陽能電池和雙面電池的優勢，可顯著提高電池的短路電流密度，進而實現更高的光電轉換效率。

技術領域

本發明屬于光伏技術領域，尤其涉及一種雙面受光的太陽能電池及其制備方法和應用。

背景技術

有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池因具有低成本、易制備和帶隙可調節等優異的光電性能在國際上備受關注，并且發展迅速，單結鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已從2009年的3.8％提升到2020年的25.5％，鈣鈦礦材料也被認為是最具潛力的下一代低成本太陽能電池的光吸收材料。

當前，鈣鈦礦/鈣鈦礦兩端疊層太陽能電池是突破單結鈣鈦礦太陽能電池的Shockley-Queisser極限的有效途徑。在鈣鈦礦/鈣鈦礦兩端疊層太陽能電池中，通過使用寬帶隙的鈣鈦礦作為頂電池吸收短波長部分的太陽光，使用窄帶隙的鈣鈦礦作為底電池吸收長波長部分的太陽光，可提高太陽光譜的利用率，降低單結電池中載流子的熱弛豫損失，從而提高光電轉換效率。

目前，現有的太陽能電池最主要、最關鍵的技術問題為：單面受光疊層電池的效率固定，在實際應用中由于無法充分利用來自地面的反射光，使得實際效率較低；其次要問題包括：1)單面受光疊層電池需要全面覆蓋的金屬背電極導致成本較高；2)單面受光疊層電池無法獲得更大的短路電流密度；3)單面受光疊層電池的全覆蓋金屬在大面積制備中容易出現金屬剝落的現象。

因此，目前亟待設計一種雙面受光鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層太陽能電池的制作方法，獲得更高的短路電流，進而得到更高的太陽能電池光電轉化效率。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種雙面受光的太陽能電池，旨在解決背景技術中提出的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種雙面受光的太陽能電池，從受光正面至受光背面依次包括透明導電襯底、第一傳輸層、寬帶隙鈣鈦礦層、第二傳輸層、隧穿復合層、第三傳輸層、窄帶隙鈣鈦礦層、第四傳輸層、緩沖層、透明導電層和背面柵線電極。

作為本發明實施例的一個優選方案，所述透明導電襯底為氧化銦錫襯底、氧化銦鎢襯底、摻氟氧化錫襯底、氧化銦鋅襯底、摻鋁氧化鋅襯底中的任一種，但不限于此。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述第一傳輸層為空穴傳輸層，所述第二傳輸層為電子傳輸層，所述第三傳輸層為空穴傳輸層，所述第四傳輸層為電子傳輸層；

或者所述第一傳輸層為電子傳輸層，所述第二傳輸層為空穴傳輸層，所述第三傳輸層為電子傳輸層，所述第四傳輸層為空穴傳輸層；

其中，空穴傳輸層包含p型半導體材料；電子傳輸層包含n型半導體材料。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述隧穿復合層包含金屬層和致密層；

其中，所述金屬層包含金、鈀、銀、鈦、鉻、鎳、鋁、銅中的至少一種，但不限于此；所述致密層包含n型半導體材料或p型半導體材料。

金屬層可以是連續的金屬薄膜，也可以是金屬納米顆粒薄膜或非致密的金屬島狀結構。金屬層可以通過電子束蒸發、熱蒸發、磁控濺射、原子層沉積、旋涂、刮涂等沉積方法制得。致密層可通過物理沉積方法或化學沉積方法制備。物理沉積方法包括但不僅限于真空蒸發法、濺射、離子束沉積、脈沖激光沉積等；化學沉積方法包括但不僅限于化學氣相沉積、原子層沉積、溶膠-凝膠旋涂法等。