[发明专利]一种基于机械压合的钙钛矿-硅两端串联电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于机械压合的钙钛矿‑硅两端串联电池及制备方法；该钙钛矿‑硅两端串联电池包括：钙钛矿电池和硅电池；其中，所述钙钛矿电池的第一端面形成有第一镂空电极层；所述硅电池的第二端面形成有第二镂空电极层；所述钙钛矿电池和所述硅电池被机械压合在一起实现串联，串联部分为所述第一镂空电极层和所述第二镂空电极层对接形成的透光导电层：本发明实现了一种高性能、低成本的钙钛矿‑硅两端串联太阳能电池。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种基于机械压合的钙钛矿-硅两端串联电池及制备方法。

背景技术

在化石资源有限、能源危机的背景下，太阳能因其储量丰富，利用成本低，被认为是很有潜力的一种新型能源，并得到了广泛的使用。其中，采用光伏发电对光能进行利用的份额逐年上升提升。光伏发电的核心组件是光伏电池，其已在上世纪实现了商业化。目前，主流市场的光伏电池仍为硅电池，但由于硅电池的成本较高，低成本的光伏电池的研究一直在进行中；其中，薄膜电池就是一个重要的研究方向。

在众多薄膜电池中，钙钛矿太阳能电池发展尤为迅速，从2009年仅有3.8％单结电池效率的钙钛矿太阳能电池，发展到目前突破25％的单结电池效率只用了短短几年时间。此外，钙钛矿材料具有吸光系数高、激子分离能低以及带隙可调等优势，进一步拓宽了钙钛矿光伏器件的应用，因此被视为最有潜力的一种新型光伏器件。但是，由于肖特基-莫特极限的存在，钙钛矿太阳能电池的单结电池效率目前最高仅能做到33％。由于光伏电池效率的每一点提升都可以创造更大的经济效益，因此，如何在低成本条件下进一步提升钙钛矿太阳能电池的单结电池效率一直是研究的热点。

现有技术中，两端钙钛矿-硅串联太阳能电池和四端钙钛矿-硅串联太阳能电池具有远高于全钙钛矿串联电池的光电转化率。此外，通过理论计算可知，钙钛矿硅串联电池理论极限效率为43％，高于全钙钛矿串联电池39％。

然而，四端钙钛矿-硅串联太阳能电池对于上下两端的部件需要外引线实现键合，且引线键合需要较多的导线才能降低电阻，从而增加了材料成本和工艺成本、无法满足低成本、高性能的需求。而两端钙钛矿-硅串联太阳能电池理论上虽然极限性能更高，但是对两种电池之间的光学设计和电流匹配也提出了更高的要求，且两端钙钛矿-硅串联太阳能电池中的复合层和钙钛矿顶部电池的制作不能损坏底部电池，制作难度和设计复杂度均远高于四端子串联设备，仍然无法满足低成本、高性能的需求。

发明内容

为了获得高性能、低成本的钙钛矿-硅串联太阳能电池，本发明提供了一种基于机械压合的钙钛矿-硅两端串联电池及制备方法。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种基于机械压合的钙钛矿-硅两端串联电池，包括：钙钛矿电池和硅电池；其中，

所述钙钛矿电池的第一端面形成有第一镂空电极层；

所述硅电池的第二端面形成有第二镂空电极层；

所述钙钛矿电池和所述硅电池被机械压合在一起实现串联，串联部分为所述第一镂空电极层和所述第二镂空电极层对接形成的透光导电层。

优选地，其特征在于，所述第一镂空电极层和所述第二镂空电极层均为一层金属栅线。

优选地，所述第一端面为所述钙钛矿电池的下端面；

所述钙钛矿电池自上而下包括：玻璃层、透明导电氧化物层、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层以及一层所述金属栅线。

优选地，所述第二端面为所述硅电池的上端面；

所述硅电池自下而上包括：底部电极、P型硅衬底、N型硅发射层、制绒层以及一层所述金属栅线。

优选地，所述硅电池中的所述金属栅线是印刷在所述制绒层上表面的；所述钙钛矿电池中的所述金属栅线是印刷在所述空穴传输层下表面的。