[发明专利]一种钙钛矿/n型晶体硅叠层太阳电池及其制造方法

说明书

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿/n型晶体硅叠层太阳电池及其制造方法。采用双结叠层电池结构，底电池为n型晶体硅太阳电池，顶电池为钙钛矿太阳电池；所述n型晶体硅太阳电池为背结结构，包括从下到上依次层叠的背电极、p+发射极，n型晶体硅基底，n+前表面场以及前表面钝化层；所述钙钛矿太阳电池制备在n型晶体硅太阳电池的前表面上。这种电池结构还保留了硅片背面的减反射结构，可以增加电池的内反射，减小光学损失。该方法制备工艺简单，可以有效控制太阳电池的制作成本，适用于大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，涉及一种叠层太阳电池及其制造方法，具体涉及一种钙钛矿/n型晶体硅叠层太阳电池及其制造方法。

背景技术

太阳能是一种干净的、分布广泛并且取之不尽的能源，充分利用地球上的太阳能资源可以有效解决传统能源大量使用带来的温室效应、空气污染等问题。太阳电池是一种可以将入射的太阳光直接转换成电能的器件，转换过程不产生任何的污染。随着技术进步，过去几十年间太阳电池的成本不断降低，但目前太阳电池的发电成本依然高于传统能源，只有继续降低太阳电池发电成本才能使之与传统能源竞争，成为主导能源。降低太阳电池成本最有效的方法就是提高太阳电池的效率。

目前太阳电池所有种类中，晶体硅太阳电池依然还处于主导地位。硅材料由于禁带宽度以及材料自身的原因，极限效率也只有29％，并且多年发展后发现硅电池的效率很难再有大幅度的提高。近年来，钙钛矿材料得到人们的强烈关注。自2009年报道这种钙钛矿电池以来，短短几年时间，钙钛矿电池的效率已经得到了大幅提高，目前效率已经超过了22％。但是，钙钛矿材料的禁带宽度较大，这会导致有很大一部分的入射光不能贡献形成电子空穴对，导致钙钛矿电池的短路电流过低。

为了充分利用入射太阳光，提高太阳电池的转换效率，采用叠层结构将禁带宽度较大的钙钛矿太阳电池作为顶电池吸收波长较短的光子，将禁带宽度较小的硅太阳电池作为底电池吸收长波长的光子是一种有效的方法。目前，已报道的钙钛矿/硅叠层太阳电池中，主要存在两种结构：一种是将钙钛矿电池直接与制备完成的传统结构的硅电池进行机械串联；另外一种是将钙钛矿电池与本征异质结太阳电池串联形成叠层电池。直接与传统结构太阳电池机械串联形成的叠层电池受限于硅电池发射极掺杂浓度的问题，导致钙钛矿与硅界面处缺陷态密度过高，导致短路电池下降，电池效率低；而本征异质结太阳电池存在最大的问题是工艺窗口较小，成本高昂。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种钙钛矿/n型晶体硅叠层太阳电池。本发明可以克服目前传统同质结硅太阳电池与钙钛矿太阳电池所存在的缺点，结合它们的优点，同时提高太阳电池的开路电压和短路电流，大幅提高电池的效率。

本发明的另外一个目的是提供一种方法简单、低成本的制备钙钛矿/n型晶体硅叠层太阳电池的方法。

本发明是这样实现的：

本发明首先提供了一种钙钛矿/n型晶体硅叠层太阳电池，采用双结叠层电池结构，底电池为n型晶体硅太阳电池，顶电池为钙钛矿太阳电池；所述 n型晶体硅太阳电池为背结结构，包括从下到上依次层叠的背电极、p+发射极，n型晶体硅基底，n+前表面场以及前表面钝化层；所述钙钛矿太阳电池制备在n型晶体硅太阳电池的前表面上。

更进一步地：

所述的n型晶体硅太阳电池，在其前表面覆盖有n型掺杂层，利用钝化薄膜对前表面进行钝化，使所述n型掺杂层外覆盖钝化层；背表面单面制绒，通过在背表面丝网印刷铝浆料烧结形成Al-p+发射极以及背电极。

所述的钙钛矿太阳电池包括从下到上依次层叠的透明导电薄膜、NiO空穴传输层、钙钛矿吸光层、缓冲层、电子传输层、透明导电薄膜以及顶电极。

所述n型晶体硅为单晶硅片，或多晶硅片。

所述的钝化薄膜包括SiO2、TiO2薄膜，薄膜厚度小于2nm。