[发明专利]新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池及其制造方法

说明书

本发明属于太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池及其制造方法。本发明，包括底层电池和顶层电池，上电极固定连接在顶层电池上，所述底层电池和顶层电池之间设有中间层，所述底层电池为晶硅背钝化电池，所述中间层为透明导电薄膜，所述顶层电池为钙钛矿电池。本发明以硅电池为底层电池，钙钛矿电池为顶层电池，硅电池的带隙是1.12eV，钙钛矿电池的带隙为1.65‑1.7eV，在具有这样带隙的底层电池和顶层电池的配合下，叠层太阳电池整体具有更高的光电转换效率，此外，钙钛矿具有高吸收系数和陡峭吸收边，这些特性更使其适用于晶硅叠层电池的顶层电池。

技术领域

本发明属于太阳能电池制造技术领域，尤其涉及一种新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池及其制造方法。

背景技术

太阳能技术是当前最炙手可热、最前沿的研究之一，但要替代传统能源，真正实现清洁、可再生能源经济，其价格还需进一步降低，而降低成本的最有效方式之一便是提高电池的光电转换效率。提高光电效率的一种最有效的办法是构建叠层太阳能电池体系，即将几种具有不同禁带宽度的光伏材料叠加形成多结电池，通常将高禁带宽度电池置于顶部，而低禁带宽度电池置于底部。太阳光入射到多结电池上，就会被其中每一个分电池充分吸收。理论上，可以使用无限多个单电池构建叠层电池，其理论效率可高达86.8％，但实际上比较容易实现的是两结叠层电池，实际效率可以超过40％，相比于单结电池的30％左右有明显提高。在过去的研究中，高效率叠层电池主要由III-V族半导体材料构成，光伏效率达到了32.8％，但其材料成本以及制造成本都极高，不适合大规模产业化。

晶硅电池作为目前光伏市场的主流产品，非常适合用于叠层电池的底电池。随着近几年光伏技术的发展，背面钝化、SE、多主栅等技术的引入，电池效率已经得到了较大的提升。为进一步提升效率，降低硅片表面复合速率实现整体钝化，钝化接触技术成为了必然的选择。TOPCon技术作为钝化接触的一种，已经成为了下一代产业化高效电池的切入点。目前该种结构的电池最高效率是由德国弗朗禾费太阳能系统研究所创造的N型电池，效率为25.8％，但电池效率仍具有较大的提升空间。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池。

本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池的制造方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池，包括底层电池和顶层电池，上电极固定连接在顶层电池上，所述底层电池和顶层电池之间设有中间层，所述底层电池为晶硅电池背钝化电池，所述中间层为透明导电薄膜，所述顶层电池为钙钛矿电池。

在上述的新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池中，所述钙钛矿电池包括依次连接的减反射层、电子传输层、钙钛矿薄膜层和空穴传输层，所述空穴传输层与中间层相连接，所述上电极连接在减反射层上。

在上述的新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池中，所述中间层和减反射层为ITO薄膜、TCO薄膜、FTO薄膜或AZO薄膜。

在上述的新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池中，所述电子传输层由TiO₂、SnO₂或ZnO制得。

在上述的新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池中，所述空穴传输层由Spiro-OMeTAD、Spiro-TTB或PEDOT制得，所述钙钛矿薄膜层由ABX₃型钙钛矿材料制得。

在上述的新型基于钙钛矿和晶硅背钝化叠层太阳电池中，所述ABX₃型钙钛矿材料为碘化甲胺、碘化甲脒、溴化甲胺、溴化铅、碘化铅或氯化甲胺。