[發明專利]一種透明光伏器件及其制造方法

在審

• 申請號: 202080059901.1
• 申請日: 2020-08-23
• 公開（公告）號: CN114303244A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 維韋克·巴布;大衛·福加奇
• 申請（專利權）人: 索勒·斯波克·阿克西納
• 主分類號: H01L27/30
• 分類號: H01L27/30;H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣東南越商專知識產權代理有限公司 44809
• 代理人: 田孝謙;許春蘭

一種透明光伏(PV)器件包括半透明基板120和至少一個透明光伏(PV)電池100，所述PV電池100包括設置在所述基板120上的疊層110，所述疊層110包括：正面電極層112、背面電極層113以及位于所述陽極層與所述陰極層之間的鈣鈦礦光活性層111。所述背面電極層113包括碳，其中所述疊層110包括激光制造的透光孔130，所述激光制造的透光孔130至少延伸穿過所述背面電極層113和所述鈣鈦礦光活性層111，其中所述透光孔130被促進功率轉換的所述疊層110完全包圍，使得所述單個PV電池的所述疊層110是電連續的。

技術領域

本公開涉及一種透明光伏器件及其制造方法。

背景技術

薄膜鈣鈦礦光伏(PV)器件具有高吸收系數、高功率轉換效率、低重量和高速生產能力，因此很有吸引力。

這種器件的理想特征是半透明性或透明性，這涉及能耗的不斷增加。半透明和透明PV器件，尤其是那些輕型、優選地柔性PV器件，適合應用于窗戶和其它透視表面上。因此，這類PV器件不僅可以覆蓋不透明的表面(例如屋頂或墻壁)，而且還可以表現為建筑物的玻璃墻壁、車窗貼膜和車體貼膜的形式，以及蜂窩電話、平板電腦、筆記本電腦以及其它電子設備的外殼形式。

已知鈣鈦礦PV器件的半透明性/透明性通過三種不同的方法獲得。第一種方法涉及使用半透明材料，從而實現器件的半透明性。第二種方法包括為PV器件的各個層使用金屬等不透明材料，隨后部分去除不透明材料，從而形成使光能夠穿過設備的透視孔。去除通常通過機械擦洗或激光燒蝕來完成。第三種方法是在實現透明性的導電聚合物層上沉積金屬柵。沉積通過不同的印刷技術(例如噴墨、絲網等)實現。

通過第一種方法獲得的PV器件通常稱為半透明PV器件，而通過第二種方法和第三種方法獲得的PV器件稱為透明PV器件。

盡管激光燒蝕可實現PV器件所需的透明性，但會去除PV電池的工作材料的一部分，從而降低整個PV器件的效率。盡管如此，就基本上高效的PV器件(例如，具有鈣鈦礦光活性層的那些PV器件)而言，該缺陷變得可忽略不計。此外，所獲得的透明器件的效率可以通過增大或減小燒蝕區域的大小來控制，而根據各個應用的需要，在所需透明性與燒蝕材料體積之間進行適當平衡可以實現PV器件的所需特性。

然而，在透明PV器件領域中仍然存在重大缺點，這與燒蝕方法本身相關，因此形成的透視孔的特性可實現透明性。此外，根據所使用的材料，一些透明PV器件還顯示出紅色高透明度，這限制了其應用范圍。

與后者不同，透明鈣鈦礦PV器件的特征在于中性色光透射。此外，這種鈣鈦礦PV器件顯示出高功率轉換效率，因此可用于形成有透視孔的透明PV器件領域。

科學出版物“透明、中性色、高效鈣鈦礦薄膜太陽能電池組件”，L.Rakocevic等人著，《材料化學學報C》(2018年，DOI:10.1039/C7TC05863B)描述了一種透明鈣鈦礦PV器件，其中透光孔通過激光燒蝕和機械擦洗獲得。該器件構成具有平面n-i-p結構的鈣鈦礦太陽能PV電池組件。該組件由單塊互連PV電池組成。用于制造PV器件的方法包括形成不透明器件，并且隨后在條帶設計中再應用圖案化(稱為P4)。P4圖案化方法涉及去除四個層：底部(背面)接觸層、空穴傳輸層、鈣鈦礦光活性層和電子傳輸層。盡管如此，圖案化P4不會去除正面接觸層，即直接設置在半透明基板上的電極。在一個實施例中通過使用皮秒激光燒蝕執行并且在第二實施例中使用機械擦洗方法執行圖案化P4。所獲得的條帶彼此平行，一起形成交替的不透明和透明條帶設計，其中每個不透明條帶充當單個組件。因此，所形成的透明孔在某種程度上將一個PV電池劃分為設置在半透明正面電極層上的多個電連接的較小條帶狀結構。因此，該器件的透光孔未被促進功率轉換的疊層中的各層完全包圍(特別是，考慮到頂部金屬電極在激光燒蝕期間的分層，P4包圍是非活性的)。假如激光圖案化會引起損壞，即PV器件的功能層分層，該出版物還會描述這兩種方法的缺點。