[发明专利]一种IBC结构的钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明公布了一种IBC结构的钙钛矿太阳能电池，所述电池自上而下依次包括：正面高透玻璃、正面TCO层、钝化层、钙钛矿吸光层，在所述钙钛矿吸光层下方，为交替设置的电子传输层和空穴传输层，形成载流子传输层；在所述载流子传输层下方依次为电极缓冲层、背面TCO层；在所述背面TCO层下方对应载流子传输层为金属电极层；其中，所述载流子传输层呈叉指状分布且相互绝缘隔离，所述载流子传输层通过A、B两套掩膜版实现叉指状分布。本发明提出的这种结构设计将IBC技术和钙钛矿太阳能电池相结合，进一步提升钙钛矿太阳能电池的效率极限。

技术领域

本专利涉及一种IBC结构的钙钛矿太阳能电池设计与制备方法，属于太阳能组件生产技术领域。

背景技术

IBC电池技术，作为在太阳能电池发展长河中被开发出来时间最悠久的技术之一，自成体系，一直是科研机构等前沿院所追捧的对象，在晶体硅太阳能电池效率记录榜上经常能看到它的身影，但受限于复杂的生产工艺和较高的量产成本，一直处于叫好不叫座的状态。IBC电池区别于其他晶体硅电池之处在于，电池正面没有任何金属电极遮挡，它的发射极和正负电极都在电池的背面，且呈叉指状分布。以上特点使得电池正面受光面积达到最大。

IBC电池技术在被开发几十年后仍能保持竞争力，并越来越受关注，除了它具有高转换效率的结构外，还在于它能和其他晶体硅技术路线的优点和钝化技术相结合。比如和Topcon技术相结合，成为TBC；和HJT技术相结合，成为HBC。

钙钛矿型太阳能电池是一种利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的电池。从吸收原理上来说，由于钙钛矿材料的带隙比硅材料的高，且高度可调，能更有效地利用高能量的紫外和蓝绿可见光。其吸收系数高，载流子寿命长，载流子迁移率高。

传统钙钛矿太阳能电池的电子传输层和空穴传输层以及对应的电极分布在电池正反两面，由于电子传输层和空穴传输层的存在，致使太阳光在到达钙钛矿吸收层时必须先穿过电子传输层(正式结构)或者空穴传输层(反式结构)，这就会引起寄生吸收，降低对太阳光的利用率。

IBC电池中由于光生载流子需要穿透整个电池，才能被电池背表面的PN结收集，所以制作IBC电池必须选取载流子寿命较高的衬底。而这与钙钛矿太阳能电池能够高效的分离、输运和收集载流子的特点很契合。

晶体硅IBC电池前表面离背面PN结较远，为了降低前表面的复合，需要更好的表面钝化。由于它的正负电极均在电池背面，载流子的传输方向变得更为复杂，较上下电极的纵向传输，IBC结构下N区上方的空穴需要经过一段横向传输，再经过一段纵向传输才能被P区的正电极导出；P区上方的电子也需要经过一段横向传输，再经过一段纵向传输才能被N区的负电极导出。以上IBC电池载流子传输特点，使得在制作IBC电池时需要具有长扩散长度的高质量硅片，以降低载流子在到达背结前的复合，这也导致了晶硅IBC电池量产成本的高居不下。

发明内容

为了解决上述背景技术中的问题，本发明将IBC技术和钙钛矿太阳能电池技术结合，钙钛矿电池制作工艺简单，且不使用稀土金属，与传统晶硅太阳能电池相比，制造过程的能源密集程度要低得多。

本发明为一种IBC结构的钙钛矿太阳能电池，所述电池自上而下依次包括：正面高透玻璃、正面TCO层、钝化层、钙钛矿吸光层，在所述钙钛矿吸光层下方，为交替设置的电子传输层和空穴传输层，形成载流子传输层；在所述载流子传输层下方依次为电极缓冲层、背面TCO层；在所述背面TCO层下方对应载流子传输层为金属电极层；其中，所述载流子传输层呈叉指状分布且相互绝缘隔离，所述载流子传输层通过第一和第二两套掩膜版实现叉指状分布。

进一步的，第一掩膜版包含A区，A区为电子传输层区，每个A区宽度相同；第二掩膜版包含B区，B区为空穴传输层区，每个B区宽度相同；

第一掩膜版与第二掩膜版结构相同，位置相对，在第一掩膜版上，B区的位置为镂空，在第二掩膜版上，A区的位置为镂空，形成A区与B区相交替设置的结构；