[發(fā)明專利]基于金屬網(wǎng)格互聯(lián)的兩端式疊層太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210910284.2
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115312563A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高鵬;宋志成;郭永剛;劉大偉;張春福;倪玉鳳;張敏;楊超;劉建達(dá);張博
• 申請（專利權(quán)）人: 青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司;國家電投集團(tuán)黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司;青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司西寧太陽能電力分公司;青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司西安太陽能電力分公司;西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L27/30
• 分類號: H01L27/30;H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;黃進(jìn)

本發(fā)明公開了一種基于金屬網(wǎng)格互聯(lián)的兩端式疊層太陽能電池，其包括鈣鈦礦底電池、金屬網(wǎng)格互聯(lián)層和有機(jī)頂電池；所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層沉積形成在所述鈣鈦礦底電池上，所述有機(jī)頂電池鍵合結(jié)合在所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層上。其制備方法包括：分別制備獲得所述鈣鈦礦底電池和所述有機(jī)頂電池；在所述鈣鈦礦底電池上沉積形成所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層；將所述有機(jī)頂電池鍵合在所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層上并采用固化膠固化連接。本發(fā)明以機(jī)械堆疊的方式，將鈣鈦礦電池和有機(jī)電池堆疊形成兩端疊層太陽電池，頂電池和底電池之間能夠有效地進(jìn)行電學(xué)串聯(lián)和光學(xué)耦合，并且降低疊層電池的制備工藝難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于金屬網(wǎng)格互聯(lián)的兩端式疊層太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦材料由于具有優(yōu)異的光電特性、低成本的制備方法而引起廣泛關(guān)注，并得到快速發(fā)展和應(yīng)用。根據(jù)已有的報(bào)道，鈣鈦礦材料在太陽電池的應(yīng)用中，單結(jié)電池的效率已經(jīng)達(dá)到25.7％，接近了目前主流的硅基太陽電池的最高效率。有機(jī)太陽電池與鈣鈦礦太陽電池類似，帶隙與開路電壓易于控制，但是單結(jié)電池的最高效率受到肖克利-奎伊瑟極限的限制，因此，為了進(jìn)一步提升太陽電池的效率，疊層電池的探索成為了相關(guān)工作的必經(jīng)之路，其中鈣鈦礦/有機(jī)疊層電池受到了廣泛關(guān)注。

鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽能電池可分為兩端疊層和四端疊層，兩者之間各有優(yōu)勢。其中，四端疊層電池需要制備兩個完整且相互獨(dú)立的電池結(jié)構(gòu)，再將兩個電池簡單地疊加壓合在一起，彼此間兩個電池互不影響，但是增加了制備成本，另外過多過厚的疊層結(jié)構(gòu)也會帶來額外的光損失，對電池效率產(chǎn)生較大影響。兩端疊層是在以底電池為襯底的基礎(chǔ)上制備頂電池，主要的挑戰(zhàn)在于：1)如何使得頂電池和底電池之間實(shí)現(xiàn)電學(xué)串聯(lián)和光學(xué)耦合；2)以底電池為襯底制備頂電池，為了避免底電池?fù)p傷，頂電池的制備工藝受到較大限制，例如頂電池的工藝溫度不能超過底電池的最高承受溫度。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于金屬網(wǎng)格互聯(lián)的兩端式疊層太陽能電池及其制備方，使得頂電池和底電池之間能夠有效地進(jìn)行電學(xué)串聯(lián)和光學(xué)耦合，并且降低疊層電池的制備工藝難度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種基于金屬網(wǎng)格互聯(lián)的兩端式疊層太陽能電池，其包括鈣鈦礦底電池、金屬網(wǎng)格互聯(lián)層和有機(jī)頂電池；所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層沉積形成在所述鈣鈦礦底電池上，所述有機(jī)頂電池鍵合結(jié)合在所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層上。

具體地，所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層的材料選自鎳、銅、金、銀、鈦金屬以及以上金屬的氧化物中的任意一種。

具體地，所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層的厚度為10nm～300nm，所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層是由金屬絲線交叉分布形成的形狀規(guī)則的網(wǎng)格，金屬絲線的線寬為5μm～30μm。

在一個優(yōu)選的方案中，所述鈣鈦礦底電池包括依次疊層設(shè)置的第一導(dǎo)電玻璃基底、第一電子傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、第一空穴傳輸層、傳輸緩沖層、第一透明導(dǎo)電層和頂電極層，所述第一導(dǎo)電玻璃基底上連接有第一引出電極；所述有機(jī)頂電池包括依次疊層設(shè)置的第二導(dǎo)電玻璃基底、第二空穴傳輸層、有機(jī)光吸收層、第二電子傳輸層和第二透明導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電玻璃基底上連接有第二引出電極；其中，所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層沉積形成在所述頂電極層上，所述第二透明導(dǎo)電層鍵合結(jié)合在所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層上。

在另一個優(yōu)選的方案中，所述鈣鈦礦底電池包括依次疊層設(shè)置的第一導(dǎo)電玻璃基底、第一空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、第一電子傳輸層、傳輸緩沖層、第一透明導(dǎo)電層和頂電極層，所述第一導(dǎo)電玻璃基底上連接有第一引出電極；所述有機(jī)頂電池包括依次疊層設(shè)置的第二導(dǎo)電玻璃基底、第二電子傳輸層、有機(jī)光吸收層、第二空穴傳輸層和第二透明導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電玻璃基底上連接有第二引出電極；其中，所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層沉積形成在所述頂電極層上，所述第二透明導(dǎo)電層鍵合結(jié)合在所述金屬網(wǎng)格互聯(lián)層上。