[发明专利]太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池包括由上到下顺序层叠的正面电极、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极，晶硅子电池与砷化镓子电池通过键合层连接，钙钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层连接。通过将钙钛矿电池、砷化镓电池、晶硅电池异质集成在一起，制备出钙钛矿/砷化镓/晶硅叠层电池，将多种不同带隙宽度的半导体材料构成多结太阳电池，用各子电池去吸收与其带隙宽度相匹配的太阳光波段，从而实现对太阳光谱最大化有效利用，最大限度提升光电转化效率；同时，钙钛矿材料来源丰富，价格便宜，制备工艺简单，进一步降低成本。

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种太阳能电池及其制备方法。

背景技术

晶硅太阳能电池技术是目前最为成熟的商用光伏发电技术，由于其在综合成本和转换效率方面的优势，其他类型太阳电池如薄膜电池、化合物电池等短时间内难以替代晶硅电池。因此，继续提高晶硅电池的性能，并不断优化工艺降低成本具有重要的意义。晶硅电池理论极限效率只有29％左右，想要大幅提升晶硅电池的效率比较困难。

砷化镓(GaAs)电池作为典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳电池，是目前光电转化效率最高的太阳电池材料体系。多结的Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳电池光电转化效率能达到33％以上，但是其有着成本过高的缺点，目前仅应用于空间太阳电池和聚光太阳电池。

因此，现有技术中亟需提供一种在实现高转换效率的同时，具有低成本的太阳能电池。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中的太阳能电池无法同时具有高转换效率和低成本的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池，包括由上到下顺序层叠的正面电极、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极，晶硅子电池与砷化镓子电池通过键合层连接，钙钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层连接。

进一步地，复合层为银纳米线/PEDOT:PSS复合层。

进一步地，复合层中银纳米线所占的质量百分比为2～10％。

进一步地，键合层为经过表面粗糙化处理的键合层。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：S1，形成晶硅子电池，并在晶硅子电池的一侧形成背面电极；S2，形成砷化镓子电池，并采用键合工艺将晶硅子电池的远离背面电极的一侧与砷化镓子电池连接，得到由键合层连接的层叠电池结构；S3，在层叠电池结构的远离背面电极的一侧顺序形成复合层和钙钛矿子电池，以使钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层连接，并在钙钛矿子电池表面形成正面电极，得到太阳能电池。

进一步地，键合工艺为压力键合，压力为2.0～3.0kN。

进一步地，压力键合的条件为：真空度为10^-6～10^-8Pa、键合的时间为0.5～3h或者使砷化镓子电池与晶硅子电池接触的表面的粗糙度＜1.0nm。

进一步地，还包括键合之后对层叠电池结构进行温度为200～500℃的退火处理。

进一步地，形成复合层的步骤包括：在砷化镓子电池的表面旋涂包含银纳米线和PEDOT:PSS的混合溶液，烘干后得到银纳米线/PEDOT:PSS复合层，优选将混合溶液在100～150℃下加热0.5～2h以进行烘干。

进一步地，混合溶液中银纳米线的质量分数为0.1～2.0％。