[發(fā)明專利]一種晶硅鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210133852.2
• 申請(qǐng)日: 2022-02-14
• 公開（公告）號(hào): CN114520288A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁東;馬麗敏;劉榮林;杜哲仁;陳嘉;林建偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 泰州中來光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/48;H01L31/0687
• 代理公司: 北京金之橋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11137
• 代理人: 文智霞;朱黎光

本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，提供一種晶硅鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池的制備方法，其步驟為：在n型晶體的硅襯底的前表面制備P+發(fā)射極；在硅襯底的背表面依次制備隧穿氧化硅和摻雜多晶硅后，選擇性摻雜形成重?fù)诫s區(qū)域，即得選擇性背表面場(chǎng)；制備第一鈍化層和第二鈍化層后，制備第一金屬電極和第二金屬電極，即得晶硅底電池；在透明粘合層的前表面依次制備疊層的電子傳輸層和鈣鈦礦吸收層；再采用電化學(xué)法制備MoO_x空穴傳輸層；制備第三金屬電極和第四金屬電極，即得鈣鈦礦頂電池；用透明粘合層將鈣鈦礦頂電池疊于晶硅底電池的前表面。該方法能解決現(xiàn)有疊層太陽(yáng)電池中光生載流子復(fù)合損失較多的問題，提高電池的載流子收集能力，進(jìn)而提升電池效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種晶硅鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池的制備方法。

背景技術(shù)

晶硅太陽(yáng)電池的帶隙為1.12eV，能量等于或高于1.12eV的入射光子可被硅襯底吸收產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，即光生載流子，而多余能量會(huì)以熱量形式耗散掉。但是，能量低于1.12eV的入射光子則無法被硅襯底吸收，也就無法產(chǎn)生光生載流子，進(jìn)而造成光譜能量損失；其中，所有能量損失中50％以上是以光譜能量損失的形式浪費(fèi)掉的。為了減少光譜能量損失，有效方式是設(shè)計(jì)多結(jié)太陽(yáng)電池，這樣，在共用入射光的條件下，不同帶隙材料的p-n結(jié)可吸收不同能量入射光子，以拓寬光譜的吸收范圍，從而有利于提高太陽(yáng)電池的開路電壓和短路電流，進(jìn)而有利于提高太陽(yáng)電池的電池效率。

其中，疊層太陽(yáng)電池中，晶硅/鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池是最具代表性的一種。鈣鈦礦材料由于具有吸收系數(shù)高、吸收邊陡峭以及帶隙寬度可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，是非常理想的光電材料；而且，與帶隙寬度為1.12eV的晶硅相比，鈣鈦礦材料的帶隙寬度在1.5～2.3eV之間可調(diào)，有利于降低光譜能量損失，十分適合作為疊層太陽(yáng)電池的頂電池材料。另外，目前制備的鈣鈦礦電池的厚度小于1μm，基本不會(huì)吸收長(zhǎng)波段光子，從而能有效地實(shí)現(xiàn)均勻分光，具有良好的透光性，以使不被吸收的入射光進(jìn)入底電池而被充分吸收，有利于降低光譜能量損失。

現(xiàn)有晶硅/鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池的制備方法，如公開號(hào)CN110767777A提供的一種低成本的高效疊層太陽(yáng)電池的制備方法，其在電子傳輸層和鈣鈦礦薄膜沉積之后，將聚-3己基噻吩、小分子空穴傳輸材料或無機(jī)空穴傳輸材料旋涂至鈣鈦礦薄膜層表面，形成空穴傳輸層。這種旋涂法雖然便捷，但是空穴傳輸層的顆粒尺寸和膜層致密性難以控制；而且旋涂法的產(chǎn)能低，無法大批量同時(shí)旋涂；同時(shí)旋涂法對(duì)資源的浪費(fèi)很大，有80％的資源在旋涂的時(shí)候被甩出去，而無法被利用。再如公開號(hào)CN113013277A提供的一種晶硅鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池及其制備方法，其底電池為常規(guī)隧穿氧化鈍化接觸結(jié)構(gòu)，頂電池的空穴傳輸層采用熱蒸發(fā)法制備。該制備方法的缺點(diǎn)是熱蒸發(fā)法對(duì)溫度和真空度的要求較高，導(dǎo)致膜層的形貌和微觀結(jié)構(gòu)難以控制。可見，現(xiàn)有晶硅/鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池的制備方法所制得的空穴傳輸層的膜層致密性、形貌和微觀結(jié)構(gòu)難以得到控制，導(dǎo)致鈣鈦礦頂電池的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性較差，并容易導(dǎo)致鈣鈦礦頂電池與晶硅底電池的匹配性能差，進(jìn)而導(dǎo)致光生載流子在金屬電極附近的復(fù)合損失較多，限制了晶硅/鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池的電池效率的提升。

此外，近年來，非化學(xué)計(jì)量比過渡金屬氧化物由于在新型高性能光電或光催化裝置中的優(yōu)異光電學(xué)性質(zhì)而備受關(guān)注。其中，非化學(xué)計(jì)量比氧化鉬(MoO_x，2≤x≤3)由于具有無毒、大帶隙和深電子態(tài)的優(yōu)點(diǎn)，有望作為一種空穴傳輸材料候選物應(yīng)用于新型鈣鈦礦太陽(yáng)電池中。然而若采用上述現(xiàn)有的制備方法來制備MoO_x空穴傳輸層，則MoO_x形貌、組分和微觀結(jié)構(gòu)極易受到控制參數(shù)和環(huán)境條件的影響，進(jìn)而限制了其在新型鈣鈦礦太陽(yáng)電池中的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種晶硅鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池的制備方法，以解決現(xiàn)有疊層太陽(yáng)電池中光生載流子復(fù)合損失較多的問題，以提高所得的晶硅鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池的金屬電極對(duì)載流子的收集能力，進(jìn)而提升電池效率。

基于此，本發(fā)明公開了一種晶硅鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池的制備方法，其制備步驟如下：包括如下制備步驟：