[发明专利]一种叠层电池及其制作方法在审

专利信息
申请号: 202011073513.7 申请日: 2020-10-09
公开(公告)号: CN112259686A 公开(公告)日: 2021-01-22
发明(设计)人: 徐琛 申请(专利权)人: 隆基绿能科技股份有限公司
主分类号: H01L51/42 分类号: H01L51/42;H01L31/20;H01L31/0747;H01L31/0725;H01L51/48
代理公司: 北京知迪知识产权代理有限公司 11628 代理人: 付珍;王胜利
地址: 710100 陕西*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 电池 及其 制作方法
【说明书】:

发明公开一种叠层电池及其制作方法,涉及光伏技术领域,以提高叠层电池的空穴传输性能。该叠层电池包括底电池、形成在底电池上的空穴传输层、形成在空穴传输层上的钙钛矿吸收层以及形成在钙钛矿吸收层上方的透明导电层。空穴传输层的材料包括p型铜铁矿结构的半导体材料,在背离底电池的方向上,空穴传输层的价带顶能级逐渐降低,兼具载流子传输和载流子复合双重功能,以实现简化的电池结构和优化光电转换效率的功能。本发明提供的叠层电池及其制作方法用于叠层电池的生产制造。

技术领域

本发明涉及光伏技术领域,尤其涉及一种叠层电池及其制作方法。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型高效率、低成本太阳能电池在全世界范围内被广泛关注。短短几年时间里,钙钛矿电池的光电转换效率从2009年的3.8%迅速攀升到超过25%以上,已接近商业化硅基太阳能电池的效率。

为了进一步提高光伏电池转换效率,可以将多个不同带隙的太阳能电池通过隧穿复合层串联起来。钙钛矿太阳能电池具有较宽的带隙,可以作为叠层电池的顶电池。当钙钛矿太阳能电池与具有绒面结构的底电池层叠在一起时,如何提高空穴传输层的空穴传输性能,进而提高叠层电池的填充因子和转换效率,成为叠层电池的一个重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叠层电池,以提高叠层电池的空穴传输性能。

第一方面,本发明提供一种叠层电池。该叠层电池包括底电池、形成在底电池上的空穴传输层、形成在空穴传输层上的钙钛矿吸收层以及形成在钙钛矿吸收层上方的透明导电层。该空穴传输层的材料包括p型铜铁矿结构的半导体材料,在背离底电池的方向上,空穴传输层的价带顶能级逐渐降低。

采用上述技术方案时,形成在底电池上的空穴传输层,其材料包括p型铜铁矿结构的半导体材料。与此同时,在背离底电池的方向上,空穴传输层的价带顶能级逐渐降低,此时,空穴传输层靠近底电池的表面价带顶能级与底电池表面导带能级较接近,可以替代隧穿复合层的p型重掺杂层与底电池上的n型重掺杂层构成隧穿复合界面,从而省略叠层电池的隧穿复合层,简化叠层电池的工艺,降低工艺难度,且和隧穿复合层的结构相比,减少了空穴传输层和隧穿复合层的接触界面,减少了载流子的界面复合。此外,空穴传输层的梯度能级有利于空穴载流子的传输,从而提高了太阳能电池的光电转换效率。

在一些可能的实现方式中,上述p型铜铁矿结构的半导体材料的化学通式为ABCx,包括Cu+、Ag+、Pd+、Sr+、Pt+中的一种或多种,B包括B3+、Al3+、Ga3+、In3+、Cr3+、Fe3+、Sc3+及三价稀土阳离子中的一种或多种,C为氧族元素,包括O、S、Se、Te中的一种或多种,x在1.95-2.6之间。

采用上述技术方案时,上述A离子的可极化程度与形成钙钛矿吸收层的钙钛矿材料中的卤素离子的可极化性较接近,从而具有较强的配位作用力,能够降低空穴传输层与钙钛矿吸收层之间的界面接触缺陷,提高界面接触性能,进而提高叠层电池的空穴传输能力和光电转换效率。

在一些可能的实现方式中,上述空穴传输层在厚度方向上具有变化的元素分布或化学配比,使得在背离底电池的方向上,空穴传输层的价带顶能级逐渐降低。在实际应用中,可以通过对空穴传输层含有的元素以及元素分布情况、化学配比进行调控,从而制作价带顶能级逐渐降低的空穴传输层。

在一些可能的实现方式中,上述空穴传输层的厚度为5nm~100nm。

在一些可能的实现方式中,上述空穴传输层的价带顶能级变化范围为-4.5eV~-5.4eV。

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