[發明專利]一種柔性鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池組件及其制備方法

在審

• 申請號: 202310258455.2
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN116390604A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 黃海冰;虞旺;馬晨
• 申請（專利權）人: 大正（江蘇）微納科技有限公司
• 主分類號: H10K71/00
• 分類號: H10K71/00;H10K39/15;H10K85/50;H01L31/028;H01L31/04
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務所 32332
• 代理人: 向妮

本發明給出一種柔性鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池組件的制備方法，主要包括：先制備若干半成品晶硅電池，然后進行背面封裝得到底層柔性晶硅電池模組，再在所述底層柔性晶硅電池模組上制備一中間連接層和頂層半成品鈣鈦礦電池，自上而下刻蝕切割，得到若干在縱向上各自獨立而分離的鈣鈦礦/晶硅疊層電池，最后進行組件封裝，得到所述柔性鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池組件。本發明將底層電池、頂層電池以及整個組件的制備工藝融合到一起，制備工藝簡潔，大大降低了柔性疊層組件的生產成本，適合于產業化。進一步，本發明還公開了采用上述方法制備得到的柔性鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池組件。

技術領域

本發明屬于疊層太陽能電池組件技術領域，具體涉及一種柔性鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池組件及其制備方法。

背景技術

隨著人類在太陽能電池領域研究的不斷深入，單結太陽能電池(比如晶硅電池，以及碲化鎘、銅銦鎵硒、鈣鈦礦等薄膜電池)的光電轉換效率不斷提升、并逼近Shockley-Queisser理論極限。通過采用不同光學禁帶寬度的材料構成的疊層太陽能電池結構設計，可以全面拓寬電池對太陽光譜吸收利用的波段范圍，從而可以使電池效率突破Shockley-Queisser理論極限。近年來，隨著鈣鈦礦太陽能電池產業化的快速發展，晶硅和鈣鈦礦作為單結電池中實現高效率的最具性價比的兩種材料，由兩者構成的疊層電池其理論效率可超過45％。因此鈣鈦礦/晶硅電池是下一代工業化光伏電池的最具潛力的技術路線。但鈣鈦礦/晶硅疊層電池目前的制備工藝流程仍然比較復雜，制備成本高，仍無法滿足產業化的生產成本需求，需要進一步簡化其制備工藝以降其制備成本。

柔性太陽能電池是制備在柔性材料基板上的太陽能電池，其特點是可彎曲折疊，應用輕質化，柔性太陽能電池用途靈活廣泛。但現有的柔性太陽能電池主要仍是以單結電池為主，比如銅銦鎵硒太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池以及有機太陽能電池等，光電轉換效率不夠高，限制其進一步應用。

發明內容

為解決上述問題，本發明給出一種柔性鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池組件及其制備方法。柔性鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池組件(簡稱“柔性鈣鈦礦/晶硅疊層電池組件”或“柔性疊層組件”)的頂層是光學禁帶寬度(E_g)較寬的鈣鈦礦電池，主要是利用太陽光譜中的高能量(短波長)和中等能量(中波長)的光子；底層是禁帶寬度較窄的晶硅電池(E_g＝1.12eV)，主要利用太陽光譜的中低能量的中等波段和長波段的光子。由此，可以更加全面高效地利用太陽光譜中的短波、中波和長波波長范圍的光子，使得電池效率突破Shockley-Queisser理論極限，組件發電量更高。所述疊層電池組件是柔性太陽能電池，拓展了高效疊層太陽能電池的應用場景。

本發明所公開的柔性鈣鈦礦/晶硅疊層電池組件的制備工藝是將晶硅電池、鈣鈦礦電池、以及組件的制備工藝靈活地融合起來，概述如下：①首先制備半成品晶硅電池(也稱“底層晶硅子電池”)；然后將所述半成品晶硅電池的四周進行激光邊緣隔離，使得電池的四周成為電絕緣性質；再結合晶硅組件的制備工藝，對半成品晶硅電池的背面進行封裝，包括制備電極引線和背面柔性基底層，由此形成由若干半成品晶硅電池構成的“底層柔性晶硅電池模組”。可以理解的，本發明中電池的四周包括了電池正面邊緣一圈、電池背面邊緣一圈及各側壁。②基于制備好的底層柔性晶硅電池模組，制備大面積的中間連接層和頂層半成品鈣鈦礦電池(也稱“頂層鈣鈦礦子電池”)，其面積能完全覆蓋底層柔性晶硅電池模組。③對大面積的頂層半成品鈣鈦礦電池和中間連接層進行刻蝕切割，在縱向上形成一個一個的各自獨立而分離的小面積的鈣鈦礦/晶硅疊層電池。④最后，對疊層電池進行互聯和封裝，完成柔性鈣鈦礦/晶硅疊層電池組件制備。

可以理解的，本發明所述的半成品晶硅電池是指未制作前表面(即正面)電極的晶硅電池，換句話說就是，該電池除正面電極未制作外，電荷傳輸層、后表面(即背面)電極等晶硅電池的基本結構均已完成。同樣的，本發明所述的半成品鈣鈦礦電池的背面電極未進行制作。