CN110649111A - 一种叠层式太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种叠层式太阳能电池，包括从上至下依次层叠设置的减反层、上电池、界面层、下电池及下电极，所述减反层的上表面等间距地开设有至少3个槽体，每个所述槽体中均电连接有前电极，所述上电池中含有钛矿结构材料。根据本发明，其通过叠层式结构设计，能够突破晶体硅电池的理论效率极限，即能够进一步提高晶体硅太阳能电池的效率。
Description
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池领域，特别涉及一种叠层式太阳能电池。
背景技术
在光伏领域中，高效太阳能电池是广大光伏厂商研究的热点方向。在研究和实现进一步提高太阳能电池效率的过程中，发明人发现现有技术中的晶体硅太阳能电池至少存在如下问题：
目前晶体硅电池在实验室中的最高效率在25.8％左右，已经快接近晶体硅电池的理论效率极限，再往上提升效率将会变得非常困难。
有鉴于此，实有必要开发一种叠层式太阳能电池，用以进一步提升太阳能电池的效率。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的主要目的是，提供一种叠层式太阳能电池，其通过叠层式结构设计，能够突破晶体硅电池的理论效率极限，即能够进一步提高晶体硅太阳能电池的效率。
为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种叠层式太阳能电池，包括从上至下依次层叠设置的减反层、上电池、界面层、下电池及下电极，所述减反层的上表面等间距地开设有至少3个槽体，每个所述槽体中均电连接有前电极，所述上电池中含有钛矿结构材料。
可选的，所述上电池包括从上至下依次层叠设置的上透明导电层、空穴传输层、钙钛矿基底层及电子传输层。
可选的，所述下电池为TOPcon结构，所述下电池包括从上至下依次层叠设置的P发射极、N型硅片基底、二氧化硅钝化层、掺杂多晶硅薄膜层及下透明导电层。
可选的，所述前电极为铜锡电极，所述前电极的宽度尺寸为20～40μm，高度尺寸为10～30μm。
可选的，所述减反层为氟化镁薄膜，其厚度尺寸为80～120nm。
可选的，所述界面层为SiN薄膜，其厚度为0.1～2nm。
可选的，所述下电极为采用磁控溅射方式形成的铜银金属叠层。
可选的，所述前电极采用电镀方式制成。
可选的，所述槽体采用激光开设。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：由于其层叠式结构设计可以获得更高的开路电压，并且上、下电池分别吸收不同波长范围的太阳光，能够最大程度地提高太阳光的利用率，提升短路电池，因此可以获得更高的光电转换效率。
附图说明
图1为根据本发明一个实施方式提出的叠层式太阳能电池的侧视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。
在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词是相对于各附图中所示的构造进行定义的，特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化，所以，也不应当将这些或者其他的方位用于解释为限制性用语。
涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
根据本发明的一实施方式结合图1的示出，可以看出，叠层式太阳能电池包括从上至下依次层叠设置的减反层2、上电池3、界面层4、下电池5及下电极6，所述减反层2的上表面等间距地开设有至少3个槽体7，每个所述槽体7中均电连接有前电极1，所述上电池3中含有钛矿结构材料。
进一步地，所述上电池3包括从上至下依次层叠设置的上透明导电层31、空穴传输层32、钙钛矿基底层33及电子传输层34。
进一步地，所述下电池5为TOPcon结构，所述下电池5包括从上至下依次层叠设置的P发射极51、N型硅片基底52、二氧化硅钝化层53、掺杂多晶硅薄膜层54及下透明导电层55。
进一步地，所述前电极1为铜锡电极，所述前电极1的宽度尺寸为20～40μm，高度尺寸为10～30μm。
进一步地，所述减反层2为氟化镁薄膜，其厚度尺寸为80～120nm。
进一步地，所述界面层4为SiN薄膜，其厚度为0.1～2nm。
进一步地，所述下电极6为采用磁控溅射方式形成的铜银金属叠层。
进一步地，所述前电极1采用电镀方式制成。
进一步地，所述槽体7采用激光开设。
下面通过具体的实施例来对本发明作进一步的阐述。
实施例一
一种新型叠层太阳能电池，所述叠层太阳能电池包括从上至下依次层叠设置的减反层2、上电池3、界面层4、下电池5、背电极6，所述减反层2上使用激光开设有等间距的槽体7，每个槽体7上电连接有采用电镀方式制作前电极1，所述上电池3为钙钛矿结构，所述界面层4设于上电池3和下电池5之间，所述上电池3从上往下依次为上TCO透明导电层31、空穴传输层32、钙钛矿基底层33、电子传输层34，所述下电池5为钝化接触Topcon结构，所述下电池5从上往下依次为P发射极51、N型硅片基底52、二氧化硅钝化层53、掺杂多晶硅薄膜层54、下TCO透明导电层55，
其中，所述N型硅片52可以采用碱性制绒形成金字塔绒面结构，所述碱性溶液为KOH溶液。
进一步地，所述二氧化硅钝化层53和掺杂多晶硅薄膜层54是采用PECVD方式低温沉积而成，二氧化硅非晶硅钝化层53厚度为2nm，掺杂多晶硅薄膜层54厚度为25nm。
进一步地，所述透明导电薄膜层为氧化铟锡ITO，厚度为100nm；所述背电极6为采用磁控溅射方式形成的铜银叠层。所述P发射极51是采用扩散硼元素到硅片表面形成的P+层，作为下电池的PN结。所述界面层4为SiN薄膜，厚度为1nm。
进一步地，所述空穴传输层32为NiOX纳米颗粒，所述电子传输层34为TiO2纳米颗粒，所述钙钛矿基底层为碘化铅甲胺。
进一步地，所述减反层2为氟化镁薄膜，厚度为100nm。
进一步地，所述前电极1为镍铜银金属叠层，宽度为30um，高度为15um。
实施例二
一种新型叠层太阳能电池，所述叠层太阳能电池包括从上至下依次层叠设置的减反层2、上电池3、界面层4、下电池5、背电极6，所述减反层2上使用激光开设有等间距的槽体7，每个槽体7上电连接有采用电镀方式制作前电极1，所述上电池3为钙钛矿结构，所述界面层4设于上电池3和下电池5之间，所述上电池3从上往下依次为上TCO透明导电层31、空穴传输层32、钙钛矿基底层33、电子传输层34，所述下电池5为钝化接触Topcon结构，所述下电池5从上往下依次为P发射极51、N型硅片基底52、二氧化硅钝化层53、掺杂多晶硅薄膜层54、下TCO透明导电层55，
其中，所述N型硅片52可以采用碱性制绒形成金字塔绒面结构，所述碱性溶液为KOH溶液。
进一步地，所述二氧化硅钝化层53和掺杂多晶硅薄膜层54是采用PECVD方式低温沉积而成，二氧化硅非晶硅钝化层53厚度为1nm，掺杂多晶硅薄膜层54厚度为20nm。
进一步地，所述透明导电薄膜层55为氧化铟锡ITO，厚度为90nm；所述背电极6为采用磁控溅射方式形成的铜银叠层。所述P发射极51是采用扩散硼元素到硅片表面形成的P+层，作为下电池的PN结。所述界面层4为SiN薄膜，厚度为2nm。
进一步地，所述空穴传输层32为NiOX纳米颗粒，所述电子传输层34为TiO2纳米颗粒，所述钙钛矿基底层为碘化铅甲胺。
进一步地，所述减反层2为氟化镁薄膜，厚度为120nm。
进一步地，所述前电极1为镍铜银金属叠层，宽度为40um，高度为30um。
本发明采用N型硅片作为下电池的基底材料，在背光面依次形成P型发射极、二氧化硅钝化层、掺杂多晶硅薄膜层、下TCO薄膜及下金属电极；在受光面依次形成上下电池间的界面层、电子传输层ETL、钙钛矿基底层、空穴传输层HTL、上TCO透明导电层、减反层、以及金属前电极；叠层电池具有上、下两个子电池，上、下电池内部串联可以提升开路电压；上、下两个电池分别吸收不同波长范围的太阳光，增加了电池内部太阳光的有效吸收，使短路电流密度有较大的提升；使用氟化镁薄膜作为减反层，叠加TCO膜形成双层减反膜，减低反射率，增加光吸收；使用激光开槽技术，有效控制正面电极的宽度，使正面电极细线化，减少了金属遮挡面积，提升了短路电流密度，从而提升了电池的转换效率，使新型叠层电池更具有竞争力。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种叠层式太阳能电池，其特征在于，包括从上至下依次层叠设置的减反层(2)、上电池(3)、界面层(4)、下电池(5)及下电极(6)，所述减反层(2)的上表面等间距地开设有至少3个槽体(7)，每个所述槽体(7)中均电连接有前电极(1)，所述上电池(3)中含有钛矿结构材料。
2.如权利要求1所述的叠层式太阳能电池，其特征在于，所述上电池(3)包括从上至下依次层叠设置的上透明导电层(31)、空穴传输层(32)、钙钛矿基底层(33)及电子传输层(34)。
3.如权利要求1所述的叠层式太阳能电池，其特征在于，所述下电池(5)为TOPcon结构，所述下电池(5)包括从上至下依次层叠设置的P发射极(51)、N型硅片基底(52)、二氧化硅钝化层(53)、掺杂多晶硅薄膜层(54)及下透明导电层(55)。
4.如权利要求1所述的叠层式太阳能电池，其特征在于，所述前电极(1)为铜锡电极，所述前电极(1)的宽度尺寸为20～40μm，高度尺寸为10～30μm。
5.如权利要求1所述的叠层式太阳能电池，其特征在于，所述减反层(2)为氟化镁薄膜，其厚度尺寸为80～120nm。
6.如权利要求1所述的叠层式太阳能电池，其特征在于，所述界面层(4)为SiN薄膜，其厚度为0.1～2nm。
7.如权利要求1所述的叠层式太阳能电池，其特征在于，所述下电极(6)为采用磁控溅射方式形成的铜银金属叠层。
8.如权利要求1所述的叠层式太阳能电池，其特征在于，所述前电极(1)采用电镀方式制成。
9.如权利要求1所述的叠层式太阳能电池，其特征在于，所述槽体(7)采用激光开设。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200103 |
|
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