[发明专利]一种钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池结构，包括上下设置的顶电池层和底电池层，顶电池层和底电池层之间设置有隧穿层，顶电池层包括从正面到背面依次设置的上透明导电薄膜、电子或空穴传输层、混合阳离子混合卤素钙钛矿层和空穴或电子传输层，底电池层包括从正面到背面依次设置的n或p型非晶硅薄膜和上本征非晶硅薄膜、单晶硅层、下本征非晶硅薄膜、p型或n型非晶硅薄膜和下透明导电薄膜。本发明还公开了一种钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池结构制作方法。本发明的一种钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池结构及其制作方法,在制备底电池非晶硅薄膜后无需使用高温工艺，也无需使用单独的钙钛矿保护层。在缩减了工艺流程，避免了额外成本的同时提升了电池稳定性。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池结构及其制作方法，属于太阳能电池制造领域。

背景技术

高效异质结电池(HJT)以其结构简单，光致衰减低，温度系数低，开路电压和转化效率高等优点使其在未来几年有潜力挑战PERC电池的商业化地位。然而其非晶硅层造成的短波损失会减少其短路电流。使用禁带宽度较大的电池作为顶电池和HJT电池形成叠层结构可以提升电池的短波响应和其理论转化效率极限。近几年钙钛矿电池的迅猛发展有目共睹，其转化效率从2009年的不足4％一路飙升至2017年的22.7％。钙钛矿电池有着吸收范围内量子效率高，工艺简单，材料成本低和禁带宽度可调等特点。这些特点使其能完美适配其与HJT电池的串联叠层结构。然而HJT非晶薄膜制成后无法承受高温工艺，在类似的电池结构中，无需高温处理的溅射法常用于制备顶电池的透明导电薄膜(TCO)。然而为了防止钙钛矿层在溅射过程中不被破坏，往往需要在TCO和载子流选择性传输层中间制备一层保护层。而以往工艺中常用的MoOx保护层被发现可与钙钛矿层中的碘离子发生反应，影响电池的长期稳定性。

另外，传统顶底电池的金属化工艺(热蒸、丝网印刷的金/银电极)成本昂贵，工艺温度高等特点使也其叠层电池的量产化困难重重。虽然使用电镀铜来替代银浆金属化工艺的可能性已有探讨，但是传统的电镀铜工艺有着吸附力差，栅线易脱落的问题。而解决这种问题往往需要复杂且高成本的工艺，使其难以应用于太阳能电池的量产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够在制备底电池非晶硅薄膜后无需使用高温或者高成本金属化工艺，也无需使用单独的钙钛矿保护层，在缩减了工艺流程，避免额外成本的同时提升了电池稳定性的钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池结构及其制作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池结构，包括上下设置的顶电池层和底电池层，所述顶电池层和底电池层之间设置有隧穿层，所述顶电池层包括从正面到背面依次设置的上透明导电薄膜、电子或空穴传输层、混合阳离子混合卤素钙钛矿层和空穴或电子传输层，所述透明导电薄膜上面设置有电镀铜栅线正面电极，所述底电池层包括从正面到背面依次设置的n或p型非晶硅薄膜和上本征非晶硅薄膜、单晶硅层、下本征非晶硅薄膜、p型或n型非晶硅薄膜和下透明导电薄膜，所述下透明导电薄膜下面设置有电镀铜栅线背面电极或者非结构化电镀铜背电极。

所述单晶硅层为n型单晶硅衬底，厚度为70～250μm。

所述p型或n型非晶硅薄膜为p型非晶硅薄膜，所述n或p型非晶硅薄膜为n型非晶硅薄膜。

所述p型或n型非晶硅薄膜为n型非晶硅薄膜，所述n或p型非晶硅薄膜为p型非晶硅薄膜。

所述隧穿层的材质包括ITO或者SiO₂，厚度为3～20nm。

所述顶电池层正面覆盖有一层PDMS薄膜。

一种钙钛矿/硅异质结太阳能叠层电池结构制作方法，包括以下步骤：

S01，制作单晶硅层；