一种TOPCON叠层电池及其制备方法与流程

本申请属于太阳能电池，更具体地说，是涉及一种topcon叠层电池，以及用于制备该topcon叠层电池的制备方法。

背景技术：

1、在topcon（tunnel oxide passivated contact solar cell，隧穿氧化层钝化接触太阳能电池）叠层电池的晶硅底电池上堆叠钙钛矿顶电池，可以使得晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池具有很高的光电转化效率。

2、然而，目前的topcon叠层电池的上表面掺杂有多晶硅选择层、中间隧穿层及钙钛矿吸收层，因材料特性不同，热膨胀系数有着巨大的差异。而且，钙钛矿吸收层为多晶复合结构，存在大量晶界且晶体结构大小不一。当topcon叠层电池长时间运行后温度会升高，钙钛矿吸收层的上下表面受到的应力不均衡，产生大量表面或界面缺陷，从而引起topcon叠层电池产生形变衰减，导致其稳定性能下降。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种topcon叠层电池及其制备方法，以解决相关技术中存在的：钙钛矿吸收层的上下表面受到的应力不均衡，产生大量表面或界面缺陷，引起topcon叠层电池产生形变衰减，导致其稳定性能下降的问题。

2、为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案是：

3、一方面，提供一种topcon叠层电池，包括晶硅底电池和设于所述晶硅底电池上的钙钛矿顶电池，

4、所述晶硅底电池包括晶硅电极层、设于所述晶硅电极层的表面的p型基底掺杂层、设于所述p型基底掺杂层的表面的基底底面钝化层、设于所述基底底面钝化层的表面的硅衬底、设于所述硅衬底的表面的基底表面钝化层、设于所述基底表面钝化层的表面的n型基底掺杂层、设于所述n型基底掺杂层的表面的应力缓冲层和设于所述应力缓冲层的表面的隧穿层；

5、所述钙钛矿顶电池包括设于所述隧穿层的表面的空穴传输层、设于所述空穴传输层的表面的钙钛矿吸收层、设于所述钙钛矿吸收层的表面的钙钛矿钝化层、设于所述钙钛矿钝化层的表面的电子传输层、设于所述电子传输层的表面的钙钛矿缓冲层、设于所述钙钛矿缓冲层的表面的钙钛矿电极层和设于所述钙钛矿电极层的表面的减反射层。

6、在一个实施例中，所述应力缓冲层由应力缓冲材料分散液制备形成，所述应力缓冲材料分散液由应力缓冲材料分散剂溶解于溶剂中混合形成；所述应力缓冲材料分散剂包括氧化铟锡纳米颗粒和聚甲基丙烯酸甲酯，所述溶剂包括异丙醇。

7、在一个实施例中，所述应力缓冲材料分散液的浓度范围为5-40mg/ml，所述氧化铟锡纳米颗粒与所述聚甲基丙烯酸甲酯的重量比范围在1:1至5:1之间。

8、在一个实施例中，所述应力缓冲层的厚度范围为1-20nm。

9、另一方面，提供一种topcon叠层电池的制备方法，用于制备上述任一实施例提供的topcon叠层电池，topcon叠层电池的制备方法包括以下步骤：

10、提供硅衬底；

11、在所述硅衬底的底面制备基底底面钝化层；

12、在所述硅衬底的表面制备基底表面钝化层；

13、在所述基底底面钝化层的底面制备p型基底掺杂层；

14、在所述基底表面钝化层的表面制备n型基底掺杂层；

15、在所述p型基底掺杂层的底面制备晶硅电极层；

16、在所述n型基底掺杂层的表面制备应力缓冲层；

17、在所述应力缓冲层的表面制备隧穿层；

18、在所述隧穿层的表面制备空穴传输层；

19、在所述空穴传输层的表面制备钙钛矿吸收层；

20、在所述钙钛矿吸收层的表面制备钙钛矿钝化层；

21、在所述钙钛矿钝化层的表面制备电子传输层；

22、在所述电子传输层的表面制备钙钛矿缓冲层；

23、在所述钙钛矿缓冲层的表面制备钙钛矿电极层；

24、在所述钙钛矿电极层的表面制备减反射层。

25、在一个实施例中，在所述n型基底掺杂层的表面制备应力缓冲层步骤中：采用旋涂法将应力缓冲材料分散液涂覆于所述n型基底掺杂层的表面，旋涂结束后进行退火处理以形成所述应力缓冲层。

26、在一个实施例中，在所述n型基底掺杂层的表面制备应力缓冲层步骤中：旋涂转速范围为1000-5000rpm，旋涂时间范围为10-100s；退火温度范围为50-600℃，退火时间范围为10-50min。

27、在一个实施例中，所述晶硅电极层包括第一透明电极层和第一金属电极层；在所述p型基底掺杂层的底面制备晶硅电极层步骤中，包括：

28、在所述p型基底掺杂层的底面制备所述第一透明电极层；

29、在所述第一透明电极层的底面制备所述第一金属电极层。

30、在一个实施例中，所述钙钛矿电极层包括第二透明电极层和第二金属电极层；在所述钙钛矿缓冲层的表面制备钙钛矿电极层步骤中，包括：

31、在所述钙钛矿缓冲层的表面制备所述第二透明电极层；

32、在所述第二透明电极层的表面制备所述第二金属电极层。

33、在一个实施例中，所述减反射层为由氟化镁、氟化锂、氟化钠、氧化硅中的至少一种材料制备形成。

34、本申请实施例提供的topcon叠层电池及topcon叠层电池的制备方法至少具有以下有益效果：本申请通过在晶硅底电池的n型基底掺杂层与隧穿层之间增设应力缓冲层，该应力缓冲层可以减少钙钛矿吸收层所收到的热膨胀应力，使得钙钛矿吸收层的上下表面受到的应力均衡，避免产生大量表面和界面缺陷，改善钙钛矿薄膜内部的应力分布，减少了钙钛矿薄膜下部的压缩应力，进而减少了topcon叠层电池在长期运行中的形变衰减，有助于提高topcon叠层电池的稳定性。

技术特征：

1.一种topcon叠层电池，包括晶硅底电池和设于所述晶硅底电池上的钙钛矿顶电池，其特征在于：

2.如权利要求1所述的topcon叠层电池，其特征在于：所述应力缓冲层由应力缓冲材料分散液制备形成，所述应力缓冲材料分散液由应力缓冲材料分散剂溶解于溶剂中混合形成；所述应力缓冲材料分散剂包括氧化铟锡纳米颗粒和聚甲基丙烯酸甲酯，所述溶剂包括异丙醇。

3.如权利要求2所述的topcon叠层电池，其特征在于：所述应力缓冲材料分散液的浓度范围为5-40mg/ml，所述氧化铟锡纳米颗粒与所述聚甲基丙烯酸甲酯的重量比范围在1:1至5:1之间。

4.如权利要求1所述的topcon叠层电池，其特征在于：所述应力缓冲层的厚度范围为1-20nm。

5.一种topcon叠层电池的制备方法，其特征在于：用于制备如权利要求1-4任一项所述的topcon叠层电池，所述topcon叠层电池的制备方法包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的topcon叠层电池的制备方法，其特征在于，在所述n型基底掺杂层的表面制备应力缓冲层步骤中：采用旋涂法将应力缓冲材料分散液涂覆于所述n型基底掺杂层的表面，旋涂结束后进行退火处理以形成所述应力缓冲层。

7.如权利要求6所述的topcon叠层电池的制备方法，其特征在于，在所述n型基底掺杂层的表面制备应力缓冲层步骤中：旋涂转速范围为1000-5000rpm，旋涂时间范围为10-100s；退火温度范围为50-600℃，退火时间范围为10-50min。

8.如权利要求5所述的topcon叠层电池的制备方法，其特征在于：所述晶硅电极层包括第一透明电极层和第一金属电极层；在所述p型基底掺杂层的底面制备晶硅电极层步骤中，包括：

9.如权利要求5所述的topcon叠层电池的制备方法，其特征在于：所述钙钛矿电极层包括第二透明电极层和第二金属电极层；在所述钙钛矿缓冲层的表面制备钙钛矿电极层步骤中，包括：

10.如权利要求5所述的topcon叠层电池的制备方法，其特征在于：所述减反射层为由氟化镁、氟化锂、氟化钠、氧化硅中的至少一种材料制备形成。

技术总结本申请提供了一种TOPCON叠层电池及其制备方法，晶硅底电池包括晶硅电极层、P型基底掺杂层、基底底面钝化层、硅衬底、基底表面钝化层、N型基底掺杂层、应力缓冲层和隧穿层；钙钛矿顶电池包括空穴传输层、钙钛矿吸收层、钙钛矿钝化层、电子传输层、钙钛矿缓冲层、钙钛矿电极层和减反射层。通过在N型基底掺杂层与隧穿层之间增设应力缓冲层，应力缓冲层可减少钙钛矿吸收层所收到的热膨胀应力，使得钙钛矿吸收层的上下表面受到的应力均衡，避免产生大量表面和界面缺陷，改善钙钛矿薄膜内部的应力分布，减少了钙钛矿薄膜下部的压缩应力，进而减少了TOPCON叠层电池在长期运行中的形变衰减，有助于提高TOPCON叠层电池的稳定性。技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名受保护的技术使用者：深圳黑晶光电技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18