[發明專利]全印刷鈣鈦礦-碳硅異質結疊層電池及其疊瓦組件

在審

• 申請號: 202210803578.5
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115172603A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 陳劍輝;陳兵兵;高青;張旭寧;陳靜偉;郭建新;王淑芳;閆小兵;許穎
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42;H01L27/28;H01L27/30;H01L31/02;H01L31/0216;H01L31/109
• 代理公司: 石家莊領皓專利代理有限公司 13130
• 代理人: 薛琳

本發明涉及光伏發電技術領域，提出了全印刷鈣鈦礦?碳硅異質結疊層電池及其疊瓦組件，全印刷鈣鈦礦?碳硅異質結疊層電池包括多層結構，所述多層結構自下而上依次包括背面金屬電極、空穴傳輸/鈍化層、硅片、電子傳輸/鈍化層、復合結、鈣鈦礦空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、鈣鈦礦電子傳輸層、緩沖層、透明導電電極和和金屬柵線電極，所述多層結構均采用溶液印刷法制備，所述空穴傳輸/鈍化層和電子傳輸/鈍化層均選用導電鈍化材料。通過上述技術方案，解決了現有技術中疊層電池制作成本高及其組件功率損失大的問題。

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，具體的，涉及全印刷鈣鈦礦-碳硅異質結疊層電池及其疊瓦組件。

背景技術

鈣鈦礦/晶體硅疊層電池已獲得了29.8％的光電轉換效率，成為光伏領域的研究熱點和重點。目前，已報道的高效疊層電池均采用硅異質結(HJT)電池作為底部子電池，但HJT電池的制備需用到昂貴的等離子體增強化學汽相沉積(PECVD)設備，與頂部鈣鈦礦電池的低成本、低溫、可簡單溶液法制備的技術相悖，最終不利于疊層電池的高效、低成本制作。此外，目前報道的傳統晶硅組件或鈣鈦礦/晶體硅疊層電池的組件技術，電池片基本均采用焊帶連接方式，如圖1所示，此技術具有3個比較明顯的問題：首先焊帶和電池片間隙會占用組件正面的受光面積；其次焊帶存在線損；最后焊帶受溫度變化會周期性的熱脹冷縮，極易發生斷裂和腐蝕，這些問題均會對組件的轉換效率和穩定性產生較大影響。另外，傳統的晶體硅電池組件通常由整片(面積156×156mm或更大)或半片(面積78×156mm或更大)的大面積電池片組成。但對于鈣鈦礦-晶體硅疊層電池來講，由于頂部鈣鈦礦電池在大面積制備過程中會因載流子的擴散長度增加，增大傳輸過程中載流子的復合幾率，影響電池性能，造成較大的組件功率損失。

發明內容

本發明提出全印刷鈣鈦礦-碳硅異質結疊層電池及其疊瓦組件，解決了相關技術中疊層電池制作成本高的問題。

本發明的技術方案如下：

第一方面，全印刷鈣鈦礦-碳硅異質結疊層電池包括多層結構，所述多層結構自下而上依次包括背面金屬電極、空穴傳輸/鈍化層、硅片、電子傳輸/鈍化層、復合結、鈣鈦礦空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、鈣鈦礦電子傳輸層、緩沖層、透明導電電極和和金屬柵線電極，所述多層結構均采用溶液印刷法制備，所述空穴傳輸/鈍化層和電子傳輸/鈍化層均選用導電鈍化材料。

進一步，所述硅片為N型硅片或P型硅片。

進一步，所述硅片的底部雙面拋光。

進一步，所述硅片的底部單面拋光、單面制絨。

進一步，所述硅片的底部雙面制絨。

第二方面，全印刷鈣鈦礦-碳硅異質結疊層電池的疊瓦組件，由多個全印刷鈣鈦礦-碳硅異質結疊層電池組成，所述全印刷鈣鈦礦-碳硅異質結疊層電池之間采用前后疊片的方式連接，具體為：前一個全印刷鈣鈦礦-碳硅異質結疊層電池表面的金屬柵線電極與后一個全印刷鈣鈦礦-碳硅異質結疊層電池背面的背面金屬電極通過導電膠連接。

本發明的工作原理及有益效果為：

本發明中全印刷工藝制備的鈣鈦礦-碳硅異質結疊層電池，其中用導電鈍化材料制作的空穴傳輸/鈍化層同時具備導電和鈍化功能，能夠代替傳統異質結電池中的本征鈍化和非晶摻雜兩層結構(需要PECVD設備完成)，電子傳輸/鈍化層也可以用印刷法實現。本發明的全印刷工藝制備方法可以完全舍去PECVD設備，將頂、底電池的制備工藝統一為簡單的化學法制備，簡化疊層電池制備工藝的同時，實現低成本。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為現有技術中電池組件的連接方式示意圖；

圖2為本發明中PIN疊層電池結構示意圖(雙面拋光)；