[发明专利]叠层太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种叠层太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳光谱的能量分布较宽，一种半导体材料只能吸收能量比其能隙值高的光子。太阳光中能量较小的光子将透过电池而不能被利用；高能光子超出能隙宽度的多余能量，则通过光生载流子的能量热释作用传给电池材料本身的点阵原子使材料本身发热。这些能量都不能通过光生载流子传给负载，变成有效的电能。因此单结太阳能电池的理论转换效率的一般较低。

于是出现了叠层太阳能电池，其一般由宽禁带带隙的顶电池单元、中间层和窄带带隙的底电池三部分依次层叠而成。叠层太阳能电池可以让短波长的光被顶电池单元利用，波长较长的光透过顶电池单元被底电池单元利用，这样就有可能最大限度地将光能变成电能，提高太阳能电池的理论转换效率。

将成本较低的钙钛矿电池和技术最成熟的硅电池结合制备叠层电池，被认为是一种很有潜力的高效电池新技术。目前叠层太阳能电池的制备方法，大致有两种，一种是机械叠层法，只是简单的机械堆叠，不能充分发挥叠层太阳能电池的性能。于是出现了另一种方法，即一体化制作方法，具体地为先制作硅电池，然后以硅电池作为衬底沉积钙钛矿电池的各功能层。但是这种方法，最后形成钙钛矿电池，在形成钙钛矿电池时，其材料及其制备工艺的选择均会受到硅底电池的限制，选择不当可使硅电池或钙钛矿电池造成损伤，从而影响叠层太阳能电池的性能，甚至无法制备出合格的叠层太阳能电池。例如，选择异质结太阳能电池作为底电池，选择二氧化钛致密层作为顶电池的电子传输层，由于异质结太阳能电池不能兼容高温烧结工艺，而此时二氧化钛致密层又需要高温烧结得到，这样顶电池的制备势必对异质结太阳能电池造成严重损害。

发明内容

基于此，有必要针对现有的叠层太阳电池中顶电池制备受到底电池的限制的问题，提供一种顶电池和底电池分开制备的叠层太阳能电池的制备方法。

一种叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供衬底，所述衬底具有牺牲层；

在所述衬底的牺牲层上形成中间层以及钙钛矿电池模块；

通过水解将所述中间层及钙钛矿电池模块从所述衬底上剥离，并转移到硅电池模块上；

在所述钙钛矿电池模块上形成外接电极。

上述叠层太阳能电池的制备方法，采用先在衬底上制备钙钛矿电池模块，然后将钙钛矿电池模块剥离出来，并转移到硅电池模块上，形成一体化的叠层太阳能电池。顶底电池的制备分开，相互不受影响，从而增加了电池中各功能层的材料选择性以及制作工艺的选择性，并且还可以兼容硅电池的绒面结构。若在绒面结构上直接制备钙钛矿电池，会使得钙钛矿光敏层的薄膜质量严重下降而对钙钛矿电池造成严重损害。

在其中一个实施例中，所述衬底通过如下方式制备：

在硅片上生长二氧化硅层，然后电子束蒸发或热蒸发沉积金属以形成所述牺牲层；所述金属选自Ni、Cu、或Ti。

在其中一个实施例中，在水解之前，还包括在所述钙钛矿电池模块外形成透明防水保护层。

在其中一个实施例中，所述转移以热释放胶带作为转移载体。

在其中一个实施例中，在转移之前，还包括在硅电池模块的顶面上喷涂透明导电粘结剂。

在其中一个实施例中，所述透明导电粘结剂为聚乙撑二氧噻吩。

在其中一个实施例中，所述外接电极通过丝网印刷工艺形成。

在其中一个实施例中，所述形成外接电极的步骤在转移的步骤之后进行。

在其中一个实施例中，所述中间层为透明导电薄膜层。

本发明还提供了一种叠层太阳能电池。

一种叠层太阳能电池，其通过本发明所提供的叠层太阳能电池的制备方法制备。

上述叠层太阳能电池，由于采用本发明所提供的制备方法，其各功能层的材料选择性以及制作工艺的选择性大大增加，并且还可以兼容硅电池的绒面结构。

附图说明

图1为本发明一实施例在衬底上形成钙钛矿电池模块后的结构示意图。

图2为本发明一实施例的硅电池模块的结构示意图。

图3为本发明一实施例的叠层太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种叠层太阳能电池的制备方法，其包括如下步骤：

S1、提供衬底，衬底具有牺牲层。