[发明专利]一种异质结太阳电池及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种异质结太阳电池及其制备方法和应用，所述制备方法包括：在设有透明导电层的硅基板上以3,4‑乙烯二氧噻吩和苯乙烯磺酸类单体的组合作为单体进行聚合，得到高分子导电膜；在所述高分子导电膜上电化学沉积锡铜合金层，形成金属栅线，得到异质结太阳电池。本发明以电化学沉积工艺制备锡铜合金栅线，显著降低制造成本，并使金属栅线具有更好的导电性和稳定性，无需再设置外层的保护层。所述制备方法采用原位聚合的方式形成PEDOT:PSS高分子导电膜，其作为透明导电层与金属栅线的结合层，能够有效提高导电性和可镀性，并防止激光刻蚀中对TCO的损伤，防止铜离子向电池迁移，有效提升了异质结太阳电池的综合性能。

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种异质结太阳电池及其制备方法和应用。

背景技术

由于传统的石化能源的不可再生性，及其使用过程带来的大气问题，使得绿色、可再生能源受到越来越多人的关注。绿色、可再生能源包括太阳能、风能、水能等，特别是太阳能，被认为是取之不尽、用之不竭的绿色能源。太阳能的收集主要通过太阳能电池来实现，通过太阳能电池将太阳的光能转化为电能，来满足人们的日常生活。太阳能电池自晶硅电池问世以来经历了快速的发展，目前的商用电池已经可以达到24%以上的转换效率，未来的效率提升技术也在不断的研发中。

异质结太阳电池通常包括单晶硅基底、分别设置在单晶硅基底的两面的本征非晶硅层、设置在本征非晶硅层上的p型非晶硅层和n型非晶硅层；p型非晶硅层和n型非晶硅层上分别设有透明导电层，透明导电层上设有栅线电极。太阳能电池在制造工艺过程中，栅线金属化过程是非常重要的制备步骤之一，栅线的大小影响着太阳能电池板的吸光面积，因此也是电池效率提升研发的重点方向。

CN110649128A公开了一种高效异质结电池片的制备方法，在制备电池片的硅片正面先进行激光预切割，形成切割槽，然后依次进行如下步骤：制绒、在正面和背面形成特定的非晶硅、镀TCO（透明导电）膜、印刷栅线电极以及固化，得到异质结电池片。CN112599645A公开了一种硅异质结太阳电池的制备工艺，包括：硅片清洗、非晶硅沉积、TCO薄膜沉积、丝网印刷前退火、丝网印刷、丝网印刷后退火；该制备工艺在丝网印刷前增加了一步退火工艺，有助于提升太阳电池的填充因子，改善组件的可靠性。

目前，工业上主要采用丝网印刷银浆的技术来制备栅线电极，然后利用快速烧结的方法使银浆中的有机物挥发，银固化形成金属电极。该工艺方法简单成熟，得到了大规模的应用；但是也存在如下不可忽视的缺陷：（1）为了烧结成型，银浆中通常需要加入玻璃相，因此，烧结后的银栅线电极为银的多孔连续结构，导致其体积电阻较大；（2）银在烧结过程中会与底层的硅之间形成一层不导电的反应层，增大接触电阻；（3）丝网印刷对线宽和线高均有一定的要求，受限于丝网模板的尺寸，无法进一步缩小栅线的线宽来提高电池的有效面积；（4）银属于贵金属，特别是在异质结电池中使用的低温银浆方面，银的纳米材料制备还受限于进口产品，导致低温银浆的价格非常昂贵，从而导致了电池成本的增加，限制了电池的规模化应用。

因此，开发一种能够降低电池的制备成本并提高电池性能的制造工艺，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种异质结太阳电池及其制备方法和应用，所述制备方法以电化学沉积工艺替代基于银浆的印刷工艺，并在透明导电层与金属栅线之间引入特定的高分子导电膜，不仅显著降低了电池的制造成本，而且有效改善了异质结太阳电池的综合性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种异质结太阳电池的制备方法，所述制备方法包括：在设有透明导电层的硅基板上以3,4-乙烯二氧噻吩和苯乙烯磺酸类单体的组合作为单体进行聚合，得到高分子导电膜；在所述高分子导电膜上电化学沉积锡铜合金层，形成金属栅线，得到所述异质结太阳电池。