[发明专利]一种双结叠层太阳电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双结叠层太阳电池及其制备方法。本发明采用宽带隙的CBTS薄膜太阳电池作为顶电池，窄带隙的CIGS薄膜太阳电池作为底电池，以金属电极以及CIGS薄膜太阳电池中的CIGS钼层作为双节叠层的两端，形成双结叠层太阳电池。本发明所提供的双结叠层太阳电池制备方法工艺简单，制备的双结叠层太阳电池能突破单结SQ理论效率限制，实现宽光谱吸收优势。

技术领域

本发明涉及太阳电池领域，特别是涉及一种双结叠层太阳电池及其制备方法。

背景技术

近些年来，随着世界对能源需求的不断提高和严重的环境污染问题，光伏发电技术因其独特的优势越来越受到大家的重视。

铜铟镓硒CIGS薄膜太阳电池因其独特的优势得到迅速发展并将逐步实现产业化。此电池有以下特点：1)铜铟镓硒的禁带宽度可以在1.04eV-1.67eV范围内调整，最优带隙为1.15eV，在叠层太阳电池中是一种很好的底电池；2)铜铟镓硒具有高效率，最高效率已经超过23％；3)CIGS可以制备在柔性衬底上，获得一种柔性电池，4)铜铟镓硒是一种直接带隙半导体，对可见光的吸收系数高达10⁵cm^-1，铜铟镓硒吸收层厚度只需1.5-2.5μm，整个电池的厚度为3-4μm；5)抗辐照能力强，比较适合作为空间电源；6)弱光特性好。目前，铜铟镓硒薄膜电池已经实现产业化生产，得到广泛应用。

铜钡锡硫(Cu₂BaSnS₄，CBTS)薄膜太阳电池因为其突出的特点成为近年来大家研究的热点。CBTS和CIGS一样都是直接带隙半导体，带隙范围在1.5eV-2.0eV，在叠层太阳电池中是一种理想的顶电池，吸收系数大，所需电池厚度薄，有利于降低原料消耗；最重要的优势是CBTS的组成成分都是地球上比较丰富的元素，为未来大规模的发展提供了可能，而且通过理论计算和模拟，发现CBTS无深能级缺陷，为进一步的效率提升提供了坚实的理论基础。

虽然CIGS薄膜太阳电池以及CBTS薄膜太阳电池具有以上优势，但是现有CIGS薄膜太阳电池以及CBTS薄膜太阳电池均为单结电池，而单结电池的效率提升受到单结肖克利-奎伊瑟极限(Shockley–Queisserlimit，SQ)理论效率限制，电池效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种双结叠层太阳电池及其制备方法，以解决现有的单结电池效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种双结叠层太阳电池，包括：玻璃衬体、铜铟镓硒CIGS薄膜太阳电池、第一减反层、铜钡锡硫CBTS薄膜太阳电池、金属电极以及第二减反层；

所述CIGS薄膜太阳电池为底电池，所述玻璃衬体设于所述所述CIGS薄膜太阳电池的底部，所述CIGS薄膜太阳电池包括CIGS钼层、CIGS吸收层、CIGS缓冲层、CIGS高阻层以及CIGS透明导电玻璃层；所述CIGS钼层、所述CIGS吸收层、所述CIGS缓冲层、所述CIGS高阻层以及所述CIGS透明导电玻璃层从下至上依次层叠设置；

所述第一减反层设于所述CIGS薄膜太阳电池以及所述CBTS薄膜太阳电池之间；

所述CBTS薄膜太阳电池为顶电池，所述CBTS薄膜太阳电池包括CBTS吸收层、CBTS缓冲层、CBTS高阻层以及CBTS透明导电玻璃层；所述CBTS吸收层、所述CBTS缓冲层、所述CBTS高阻层以及所述CBTS透明导电玻璃层从下至上依次层叠设置；

所述金属电极设于所述CBTS透明导电玻璃层以及所述第二减反层之间，形成双结叠层太阳电池。

可选的，所述CIGS缓冲层以及所述CBTS缓冲层的成分均为硫化镉或硫化锌。

可选的，所述CIGS高阻层以及所述CBTS高阻层的成分均为锌镁氧化物或氧化锌。