[发明专利]一种叠层电池

说明书

本申请公开了一种叠层电池，包括：底电池，形成在所述底电池上方的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层以及第二载流子传输层，所述钙钛矿吸收层一侧表面上具有至少一组菲涅尔波带聚光结构。本申请提出了一种用于提高能量转换效率的叠层电池，通过所述钙钛矿吸收层上引入的菲涅尔波带聚光结构，在不影响钙钛矿电池发电效率的同时，可以将钙钛矿电池无法利用(或利用率不高)的太阳光谱部分通过菲涅尔波带聚光结构汇聚后再射入底电池中，提升底电池效率的同时，提升叠层电池的整体能量转换效率。

技术领域

本申请涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种叠层电池。

背景技术

太阳能电池是一种通过光电效应或者光化学反应直接把光能转化成电能的装置。由于受到S-Q(Shockley–Queisser)理论极限的限制，单结太阳能电池的效率上限为33.7％。为了实现更高的能量转换效率，设计多结叠层电池理论上可以突破S-Q极限，得到效率更高的太阳能电池。

在叠层电池中，虽然上下电池协同工作下可能将更宽光谱范围内的太阳光转化为电能，但是，由于上层电池已经吸收了较多的太阳光，下层电池吸收不足，导致下层电池的转换效率不能更好的发挥作用。例如，在钙钛矿-晶硅的叠层电池体系中，上层钙钛矿电池和下层晶硅电池在单独工作时，分别都能达到20％甚至25％的转换效率，而二者的叠层电池目前最高效率仅29.5％。叠层之后具有较大的效率损失，主要的损失之一源于下层电池吸光不足。

发明内容

针对上述问题，本申请提出了一种用于提高能量转换效率的叠层电池，通过所述钙钛矿吸收层上引入的菲涅尔波带聚光结构，在不影响钙钛矿电池发电效率的同时，可以将钙钛矿电池无法利用(或利用率不高)的太阳光谱部分通过菲涅尔波带聚光结构汇聚后再射入底电池中，提升底电池效率的同时，提升叠层电池的整体能量转换效率。

本申请提供如下技术方案。

1、一种叠层电池，包括：

底电池，

形成在所述底电池上方的串联层、第一载流子传输层、钙钛矿吸收层以及第二载流子传输层；

所述钙钛矿吸收层一侧表面上具有至少一组菲涅尔波带聚光结构。

2、根据项1所述的叠层电池，其特征在于，所述菲涅尔波带聚光结构朝向所述第一载流子传输层或第二载流子传输层。

3、根据项1所述的叠层电池，其特征在于，在所述钙钛矿吸收层上，当所述菲涅尔波带聚光结构的数量为多组时，多组所述菲涅尔波带聚光结构按照圆心矩阵排列或圆心六边形排列；

多组所述菲涅尔波带聚光结构的面积占所述钙钛矿吸收层一侧表面积的70％以上。

4、根据项1所述的叠层电池，其特征在于，每组所述菲涅尔波带聚光结构中具有至少两个圆环凹槽，且所述圆环凹槽的深度不超过所述钙钛矿吸收层厚度的25％；

所述钙钛矿吸收层厚度不超过1200nm；

所述圆环凹槽的上轮廓为矩形直角或倒圆角。

5、根据项4所述的叠层电池，其特征在于，每组所述菲涅尔波带聚光结构满足如下公式：

其中，每个圆环凹槽均有一个内圆环和一个外圆环，r_i为从靠近圆心处数第i个圆环的半径，i不超过23；

f为每组菲涅尔波带聚光结构的焦距；

λ为入射光的波长。

6、根据项1所述的叠层电池，其特征在于，所述钙钛矿吸收层的折射率不小于2.0，所述所述钙钛矿吸收层为CsPbI₃层、MAPbI₃层或FAPbI₃层。