叠层太阳能电池及其制造方法与流程

本发明涉及太阳能电池制造，具体涉及一种叠层太阳能电池及其制造方法。

背景技术：

1、异质结太阳电池经过多次技术迭代，最高效率已经突破26.81％，其量产效率也已突破25％，被公认为下一代主流光伏电池技术。但目前晶硅太阳电池效率已经接近其理论极限效率29.4％，进一步提升的空间有限。

2、钙钛矿电池在光学上可以与异质结电池完美匹配，利用不同带隙的半导体材料吸收不同能量的光子，制成的叠层电池理论上可以实现42％的电池效率。而从制备工艺的角度，只需在制备异质结金属化工艺之前添加四道钙钛矿工艺就可以制备钙钛矿异质结叠层电池，使得钙钛矿异质结叠层电池逐渐崭露头角。

3、钙钛矿异质结叠层电池中钙钛矿电池、异质结太阳电池之间的隧穿层，起到光学透过和电学连接的双重作用，既要保证在可见-近红外波段较高的光学透过性，又要具有较低的电阻率，对叠层太阳能电池的性能影响重大。对于常规的叠层太阳能电池，连接顶电池和底电池之间的隧穿层通常采用单层的透明导电层，短路电流较低，进而导致叠层太阳能电池的性能不理想。

4、因此想要充分发挥钙钛矿异质结叠层电池的极致效率，需要对钙钛矿异质结叠层电池的结构和制造方法进行改进，提高叠层太阳能电池的性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种叠层太阳能电池的制造方法，以提高叠层太阳能电池的性能。

2、本发明提供一种叠层太阳能电池，包括：底电池部，所述底电池部为异质结电池部；顶电池部，所述顶电池部为钙钛矿电池部；还包括：隧穿层，所述隧穿层位于所述底电池部与所述顶电池部之间，两侧表面分别接触所述底电池部和所述顶电池部，以实现所述顶电池部与所述底电池部的电学互联；所述隧穿层包括金属薄膜层和位于所述金属薄膜层一侧表面的第一隧穿透明导电层以及位于所述金属薄膜层另一侧表面的第二隧穿透明导电层。

3、可选的，所述金属薄膜层的材料小于电阻率小于1.65×10-6ω·cm；所述金属薄膜层的可见-红外波段光透过率为90％～95％；所述金属薄膜层的厚度为2nm～5nm；所述第一隧穿透明导电层的可见-红外波段光透过率为90％～95％；所述第一隧穿透明导电层的厚度为5nm～15nm；所述第二隧穿透明导电层的可见-红外波段光透过率为90％～95％；所述第二隧穿透明导电层的厚度为5nm～15nm。

4、可选的，所述金属薄膜层的材料包括银；所述第一隧穿透明导电层的材料包括氧化铟铈；所述第二隧穿透明导电层的材料包括氧化铟铈。

5、可选的，所述底电池部包括半导体衬底层、位于所述半导体衬底层两侧表面的本征非晶硅层、位于所述半导体衬底层一侧的本征非晶硅层背向所述半导体衬底层一侧表面的第一掺杂层、以及位于所述半导体衬底层另一侧的本征非晶硅层背向所述半导体衬底层一侧表面的第二掺杂层；所述钙钛矿电池部包括层叠的第一载流子传输层、钙钛矿吸收层和第二载流子传输层；所述第一掺杂层背向所述半导体衬底层一侧的表面与所述第一隧穿透明导电层接触连接；所述第一载流子传输层背向所述钙钛矿吸收层一侧的表面与所述第二隧穿透明导电层接触连接；其中：所述第一载流子传输层与所述第二载流子传输层的导电类型相反；所述第一掺杂层与所述第二掺杂层的导电类型相反；所述第一载流子传输层与所述第一掺杂层的导电类型相反；所述叠层太阳能电池还包括：位于所述底电池部背向所述隧穿层一侧表面的第一透明导电层；位于所述顶电池部背向所述隧穿层一侧表面的第二透明导电层；位于所述第一透明导电层背向所述隧穿层一侧表面的第一电极；位于所述第二透明导电层背向所述隧穿层一侧表面的第二电极。

6、本发明还提供一种叠层太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：形成底电池部，所述底电池部为晶硅电池部；形成隧穿层，在所述底电池部一侧表面形成所述隧穿层；形成顶电池部，在所述隧穿层背向所述底电池部一侧形成所述顶电池部；所述顶电池部为钙钛矿电池部；其中，所述形成隧穿层的步骤包括：形成第一隧穿透明导电层，在所述底电池部的一侧表面形成第一隧穿透明导电层；形成金属薄膜层，在所述第一隧穿透明导电层背向所述底电池部一侧表面形成金属薄膜层；形成第二隧穿透明导电层，在所述金属薄膜层背向所述底电池部一侧表面形成第二隧穿透明导电层；所述顶电池部在所述第二隧穿透明导电层背向所述底电池部一侧表面形成。

7、可选的，所述金属薄膜层的材料包括银；所述金属薄膜层的材料的电阻率小于1.65×10-6ω·cm；所述金属薄膜层的可见-红外波段光透过率为90％～95％；所述金属薄膜层的厚度为2nm～5nm；所述第一隧穿透明导电层的材料包括氧化铟铈；所述第一隧穿透明导电层的可见-红外波段光透过率为90％～95％；所述第一隧穿透明导电层的厚度为5nm～15nm。所述第二隧穿透明导电层的材料包括氧化铟铈；所述第二隧穿透明导电层的可见-红外波段光透过率为90％～95％；所述第二隧穿透明导电层的厚度为5nm～15nm。

8、可选的，采用磁控溅射的方法形成所述第一隧穿透明导电层；采用蒸镀的方法形成所述金属薄膜层；采用磁控溅射的方法形成所述第二隧穿透明导电层。

9、可选的，对所述底电池部形成所述隧穿层之后的结构进行电注入处理。所述电注入处理的温度为80℃～100℃；所述电注入处理的电流强度为2a～10a；所述电注入处理的时间为10min～40min。

10、可选的，对所述底电池部形成所述隧穿层之后的结构，进行光注入处理；其中，所述光注入处理的温度210℃～220℃；所述光注入处理的光照强度80suns～90suns；所述光注入处理的时间1min～2min。

11、可选的，所述形成底电池部的步骤包括：提供半导体衬底层；对所述半导体衬底层做制绒处理；在所述半导体衬底层相对的两侧表面分别形成本征非晶硅层；在所述本征非晶硅层背向所述半导体衬底层一侧表面形成掺杂层；所述掺杂层包括第一掺杂层和第二掺杂层，所述第一掺杂层形成于所述半导体衬底层的一侧，所述第二掺杂层形成于所述半导体衬底层的另一侧；所述第一掺杂层与所述第二掺杂层的导电类型相反；在所述第一掺杂层背向所述半导体衬底一侧形成所述隧穿层；所述形成顶电池部的步骤包括：形成第一载流子传输层；在所述第二隧穿透明导电层背向所述底电池一侧表面形成所述第一载流子传输层；形成钙钛矿吸收层；在所述第一载流子传输层背向所述底电池一侧表面形成所述钙钛矿吸收层；形成第二载流子传输层。在所述钙钛矿吸收层背向所述底电池一侧表面形成所述第二载流子传输层；所述第一载流子传输层与所述第二载流子传输层的导电类型相反；所述第一载流子传输层与所述第一掺杂层的导电类型相反；叠层太阳能电池的制造方法还包括以下步骤：形成透明导电层；包括：在所述底电池部背向所述隧穿层一侧表面形成第一透明导电层；在所述顶电池部背向所述隧穿层一侧表面形成第二透明导电层；形成电极；包括：在所述第一透明导电层背向所述隧穿层一侧表面形成第一电极；在所述第二透明导电层背向所述隧穿层一侧表面形成第二电极。

12、本发明的有益效果在于：

13、本发明提供的叠层太阳能电池，遂穿层包括金属薄膜层及两侧的透明导电层。隧穿层采用这样的多层复合结构，一方面通过金属薄膜层的加入，降低了电阻率，提高了隧穿层的电学性能，提高了电池的短路电流，从而提高了电池效率。具体的，常规的单层的透明导电膜的隧穿层电阻率约为6×10-4ω·cm，本发明提供的叠层太阳能电池，可降低到2.94×10-4ω·cm，短路电流密度可以提升约1ma/cm2。另一方面金属薄膜层两侧的透明导电层为载流子提供了横向传输的途径，降低了由于非晶/微晶与金属直接接触产生的接触电阻，从而提高了电池效率；同时透明导电层可以选用见-近红外波段具有高光学透过的材料，增加此波段的透过率，增加底电池对光的吸收，提高电池效率。在一些实施例中，电池效率可以达到约0.2％的提升。

14、本发明提供的叠层太阳能电池的制造方法，可制造本发明提供的叠层太阳能电池。遂穿层包括金属薄膜层及两侧的透明导电层。隧穿层采用这样的多层复合结构，一方面通过金属薄膜层的加入，降低了电阻，提高了隧穿层的电学性能，提高了电池的短路电流，从而提高了电池效率。另一方面金属薄膜层两侧的透明导电层为载流子提供了横向传输的途径，降低了由于非晶/微晶与金属直接接触产生的接触电阻，从而提高了电池效率；同时透明导电层可以选用见-近红外波段具有高光学透过的材料，增加此波段的透过率，增加底电池对光的吸收，提高电池效率。在一些实施例中，电池效率可以达到约0.2％的提升。

15、进一步的，本发明提供的叠层太阳能电池的制造方法，以所述底电池部形成所述隧穿层之后的结构为中间电池结构；对所述中间电池结构进行光注入或电注入处理。由于叠层电池中薄膜层数的增加，隧穿层与底电池部的掺杂层的界面处引入的缺陷也随之增加，为进一步提升电池效率，采用光注入处理/电注入处理,可激发非平衡载流子，从而促使界面处氢的电荷态变化，氢离子通过扩散与杂质和缺陷相互作用，从而使界面上复合中心的钝化增强，从而导致开路电压的改善，进而提高电池效率。具体的，开路电压可以提升2mv左右，相应的，电池效率可达到约0.2％的提升。