一种三结叠层光伏电池的制作方法

本申请涉及太阳能电池领域，尤其是涉及一种三结叠层光伏电池。

背景技术：

1、众所周知，仅采用单一光捕获材料的太阳能电池即单结光伏电池，它的效率提升空间十分有限，主要取决于吸光材料的带隙，理论效率上限约为33%。考虑到光伏电池中不可避免的光学损耗、电阻损耗、热力学损耗以及俄歇复合损失等，它的实际转化效率要低于33%。因此，组合不同带隙的吸光材料组成的多结叠层光伏电池可以实现光能利用最大化，突破33%的单结电池效率限制。

2、两结叠层电池的研究较为广泛，其中钙钛矿/晶硅双结叠层电池的发展尤为引人注目。目前钙钛矿/晶硅双结叠层电池的最高效率仅为32.5%，距离45%的理论效率上限相距甚远。因此，发展三结叠层电池有望进一步提高太阳能光谱的利用，使叠层光伏电池的效率实现大幅提升。

技术实现思路

1、为了提升太阳能电池对于太阳光的转化效率，本申请提供一种三结叠层光伏电池。

2、本申请提供的一种三结叠层光伏电池采用如下的技术方案：

3、一种三结叠层光伏电池，包括自上而下设置的宽带隙钙钛矿电池、中间带隙碲化镉电池、窄带隙晶硅电池，所述窄带隙晶硅电池作为衬底且窄带隙晶硅电池与中间带隙碲化镉电池之间设有第一隧穿结层、宽带隙钙钛矿电池与中间带隙碲化镉电池之间均设置有第二隧穿结。

4、通过采用上述技术方案，光伏电池采用三叠层进行设置，此三结叠层是以窄带隙晶硅电池片作为衬底，因此，太阳光只能先从宽带隙钙钛矿电池入射，而后通过中间带隙碲化镉电池，最终到达窄带隙硅电池，这样设计目的是宽带隙吸收短波区，中间带隙吸收中波段，窄带隙吸收长波段，对太阳光不同频率的波长的吸收范围增加，从而提升了光伏电池对于太阳光的吸收转化效率，并且可实现更有效的宽光谱响应。

5、可选的，所述宽带隙钙钛矿电池的吸光层能带宽度为1.9-2.0ev。

6、通过采用上述技术方案，钙钛矿的带隙可在1.2-2.3 ev之间大幅调节，满足了三结叠层电池中不同子电池之间的电流匹配，提高太阳能光谱利用率，提高电池的能量转化效率。

7、可选的，所述中间带隙碲化镉电池的吸光层能带宽度为1.4-1.5ev。

8、通过采用上述技术方案，中间带隙碲化镉电池选择居中的吸光层能带宽度能够有效阻碍由于吸光层能带宽度过大或过小而导致的吸光层对太阳光的吸收效率降低的可能，对于太阳光的吸收更为稳定。

9、可选的，所述窄带隙晶硅电池的吸光层能带宽度为1.1ev。

10、通过采用上述技术方案，吸光层能带宽度为1.1ev的晶硅电池可对波长范围为400-1100nm的太阳光进行吸收。

11、可选的，所述第一隧穿结包括但不限于氧化铟及掺杂氧化铟、n型掺杂纳米晶硅/p型掺杂纳米晶硅、n型掺杂微晶硅/p型掺杂微晶硅、n型掺杂siox/p型掺杂微晶硅、n型掺杂sicx/p型掺杂微晶硅等。

12、通过采用上述技术方案，第一隧穿结将窄带隙晶硅电池与中间带隙碲化镉电池串联，便于电子的运输，提升了电子的传输效率，从而提升了光伏电池对太阳光的转化效率。

13、可选的，所述第二隧穿结包括但不限于氧化铟及掺杂氧化铟、缺氧snox等。

14、通过采用上述技术方案，第二隧穿结将宽带隙钙钛矿电池与中间带隙碲化镉电池串联，并便于电子的传输，从而提升了光伏电池对于太阳光的转化效率。

15、可选的，所述吸光层为abx3型钙钛矿材料（a=dma+、gua+、ma+、fa+、cs+、rb+、k+等，b=pb2+等，x=i-、br-、cl-等）。

16、通过采用上述技术方案，钙钛矿组分的选择主要是要满足带隙要求，从而使钙钛矿电池对太阳光进行更好的吸收，提高了电池的能量转化效率。

17、可选的，所述吸光层的结构式为cdsexte1-x。

18、通过采用上述技术方案，碲化镉的带隙可以通过调节se的比例进行改变，进而满足带隙要求，将碲化镉的带隙调节至合适的范围，从而提升了对太阳能光谱的利用效率。

19、可选的，所述晶硅电池包括但不限于perc、pert、perl、topcon、hjt、ibc。

20、通过采用上述技术方案，以晶硅电池作为衬底，碲化镉薄膜沉积温度较高，因此晶硅衬底要能耐得住非常高的温度才行，因此hjt不是一个非常好的选择，非晶硅在高温作用下会发生变质。

21、可选的，所述窄带隙晶硅电池的背板端面复合有第一玻璃衬底，所述第一玻璃衬底面积大于窄带隙晶硅电池面积，光伏电池嵌设在第一玻璃衬底中且第一玻璃衬底厚度大于光伏电池厚度，所述第一玻璃衬底内部设置有第一反射镜、第二反射镜与第三反射镜，所述第一反射镜、第二反射镜与所述第三反射镜沿窄带隙晶硅电池边缘均匀分布，所述第二反射镜呈竖直设置，所述第一反射镜与所述第三反射镜均呈倾斜设置，第一反射镜远离窄带隙晶硅电池的侧壁高于第一反射镜靠近窄带隙晶硅电池的侧壁，第三反射镜远离窄带隙晶硅电池的侧壁低于第三反射镜靠近窄带隙晶硅电池的侧壁。

22、通过采用上述技术方案，第一玻璃衬底内部设置第一反射镜、第二反射镜与第三反射镜，将照射至宽带隙钙钛矿电池边缘的太阳光反射回到宽带隙钙钛矿电池端面，进一步提升光伏电池对于太阳光的吸收转化效率。

23、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

24、1.本发明提出的三结叠层光伏电池可实现更有效的宽光谱响应，提高光子利用率，降低热力学损耗；

25、2. 本发明提出的三结叠层光伏电池的理论转换效率可超过50%，因而具有更大的发展潜力；

26、3.本发明提出的三结叠层光伏电池制备流程简单，工艺兼容性强，有利于实现大规模量产

技术特征：

1.一种三结叠层光伏电池，其特征在于：包括自上而下设置的宽带隙钙钛矿电池（1）、中间带隙碲化镉电池（2）、窄带隙晶硅电池（3），所述窄带隙晶硅电池（3）作为衬底且窄带隙晶硅电池（3）与中间带隙碲化镉电池（2）之间设有第一隧穿结（4）、宽带隙钙钛矿电池（1）与中间带隙碲化镉电池（2）之间设置有第二隧穿结（5）。

2.根据权利要求1所述的一种三结叠层光伏电池，其特征在于：所述宽带隙钙钛矿电池（1）的吸光层能带宽度为1.9-2.0ev。

3.根据权利要求1所述的一种三结叠层光伏电池，其特征在于：所述中间带隙碲化镉电池（2）的吸光层能带宽度为1.4-1.5ev。

4.根据权利要求1所述的一种三结叠层光伏电池，其特征在于：所述窄带隙晶硅电池（3）的吸光层能带宽度为1.1ev。

5.根据权利要求1所述的一种三结叠层光伏电池，其特征在于：所述第一隧穿结（4）包括但不限于氧化铟及掺杂氧化铟、n型掺杂纳米晶硅/p型掺杂纳米晶硅、n型掺杂微晶硅/p型掺杂微晶硅、n型掺杂siox/p型掺杂微晶硅、n型掺杂sicx/p型掺杂微晶硅等。

6.根据权利要求1所述的一种三结叠层光伏电池，其特征在于：所述第二隧穿结（5）包括但不限于氧化铟及掺杂氧化铟、缺氧snox等。

7.根据权利要求2所述的一种三结叠层光伏电池，其特征在于：所述宽带隙钙钛矿电池（1）吸光层为abx3型钙钛矿材料（a=dma+、gua+、ma+、fa+、cs+、rb+、k+等，b=pb2+等，x=i-、br-、cl-等）。

8.根据权利要求3所述的一种三结叠层光伏电池，其特征在于：所述中间带隙碲化镉电池（2）吸光层的结构式为cdsexte1-x。

9.根据权利要求4所述的一种三结叠层光伏电池，其特征在于：所述窄带隙晶硅电池（3）晶硅电池包括但不限于perc、pert、perl、topcon、hjt、ibc。

10.根据权利要求1所述的一种三结叠层光伏电池，其特征在于：所述窄带隙晶硅电池(3)的背板端面复合有第一玻璃衬底(6)，所述第一玻璃衬底(6)面积大于窄带隙晶硅电池(3)面积，光伏电池嵌设在第一玻璃衬底(6)中且第一玻璃衬底(6)厚度大于光伏电池厚度，所述第一玻璃衬底(6)内部设置有第一反射镜(7)、第二反射镜(8)与第三反射镜(9)，所述第一反射镜(7)、第二反射镜(8)与所述第三反射镜(9)沿窄带隙晶硅电池(3)边缘均匀分布，所述第二反射镜(8)呈竖直设置，所述第一反射镜(7)与所述第三反射镜(9)均呈倾斜设置，第一反射镜(7)远离窄带隙晶硅电池(3)的侧壁高于第一反射镜(7)靠近窄带隙晶硅电池(3)的侧壁，第三反射镜(9)远离窄带隙晶硅电池(3)的侧壁低于第三反射镜(9)靠近窄带隙晶硅电池(3)的侧壁。

技术总结
本申请公开了一种三结叠层光伏电池,涉及太阳能电池领域，其包括自上而下设置的宽带隙钙钛矿电池、第一隧穿结、中间带隙碲化镉电池、第二隧穿结、窄带隙晶硅电池，其中宽带隙钙钛矿电池的吸光层能带宽度为1.9‑2.0 eV，中间带隙碲化镉电池的吸光层能带宽度为1.4‑1.5 eV，窄带隙晶硅电池的吸光层能带宽度为1.1 eV。本申请具有提升太阳能电池对于太阳光的转化效率的效果。

技术研发人员：张群芳,陶利松,任建强
受保护的技术使用者：浙江合特光电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13