一种叠层太阳电池

本发明涉及叠层太阳电池，具体而言，尤其涉及一种叠层太阳电池。

背景技术：

1、由于太阳光光谱能量分布较宽，现有的半导体材料都只能吸收其中能量比其禁带宽度高的光子。为了充分利用太阳光，将不同的材料按禁带宽度从大到小的顺序从外向内叠合起来，这种结构电池就是叠层太阳电池。硅太阳电池和铜铟镓硒太阳电池的禁带宽度均小于钙钛矿太阳电池，所以前两者均可和钙钛矿太阳电池组合形成叠层电池。

2、目前还没有成熟的产业化叠层太阳电池制备工艺，传统结构的电流收集能力弱、损耗大，很难实现大面积、高通量的叠层太阳电池的产业化转型。

技术实现思路

1、根据上述提出传统结构的金属栅线的电流收集能力弱、损耗大，难以实现大面积、高通量的叠层太阳电池产业化转型的技术问题，而提供一种叠层太阳电池。本发明主要通过改进金属栅线的分布结构，有效提升了栅线的电流收集能力，利于在产业化生产方面推广应用，尤其是在叠层太阳电池高通量、大面积组件的制备方面具有独特优势，还可节约电极的金属用量，降低生产成本和损耗。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种叠层太阳电池，所述叠层太阳电池包括若干叠层太阳电池器件，所述叠层太阳电池器件从下至上依次设置有底电池、隧穿层、顶电池、顶部透明导电薄膜层和金属栅线；

4、所述金属栅线为交叉栅线或u型栅线；

5、所述交叉栅线包括交叉布置的两组栅线结构，两组所述栅线结构为一体，每组所述栅线结构包括若干条平行布置的栅线；

6、所述u型栅线由一条呈u型盘绕的栅线构成。

7、进一步地，两组所述栅线结构分别为主栅线和辅栅线，所述主栅线和所述辅栅线的材质为金、银或铜，所述主栅线的直径为1～10mm，所述辅栅线的直径为0.05～0.5mm。

8、进一步地，两组所述栅线结构均包括若干条平行布置的栅线i，所述栅线i的材质为金、银或铜，所述栅线i的直径为0.05～2mm。

9、进一步地，所述u型栅线盘绕在所述顶部透明导电薄膜层的绝缘衬底上。

10、进一步地，所述金属栅线为所述交叉栅线时，以各个所述主栅线为连接节点，进行所述叠层太阳电池器件间的级联，形成所述叠层太阳电池。

11、进一步地，所述金属栅线为所述交叉栅线时，所述交叉栅线包括两组栅线i，两组所述栅线i分别作为负极栅线和正极栅线，所述负极栅线整体延伸至下一叠层太阳电池器件作为正极栅线，所述正极栅线整体延伸至上一叠层电池器件作为负极栅线，使所述叠层太阳电池器件串联形成叠层太阳电池。

12、进一步地，所述金属栅线为所述u型栅线时，在所述绝缘衬底区域的所述u型栅线部分与下一叠层太阳电池器件的底电池通过层压搭接的方式结合，使所述叠层太阳电池器件串联形成所述叠层太阳电池。

13、进一步地，所述主栅线、所述辅栅线和所述u型栅线的制备方法为真空沉积、机械布线或丝网印刷，所述栅线i的制备方法为层压。

14、进一步地，所述底电池为n+/p型结构硅电池、p+/n型结构硅电池、p/i/n型结构硅电池或铜铟镓硒电池；

15、所述顶电池为钙钛矿太阳电池，包括电子传输层、钙钛矿吸收层和空穴传输层；

16、所述顶电池包括正式结构和反式结构，所述正式结构由下至上依次为电子传输层、钙钛矿吸收层和空穴传输层，所述反式结构由下至上依次为空穴传输层、钙钛矿吸收层和电子传输层。

17、进一步地，所述电子传输层的材质为zno、tio2、sno2、c60、pcbm材料中的一种或几种，其中包括小量(＜10％)掺杂和表面处理过的所述材料；

18、所述空穴传输层为niox、cui、cuo、spiro-meotad、npb、ptaa中的一种或多种材料，其中包括小量(＜10％)掺杂和表面处理过的所述材料。

19、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

20、1、本发明提供的一种叠层太阳电池，通过改进金属栅线的分布结构，有效提升了栅线的电流收集能力，利于在产业化生产方面推广应用，尤其是在叠层太阳电池高通量、大面积组件的制备方面具有独特优势。

21、2、本发明提供的一种叠层太阳电池，使用栅线i的交叉栅线还可节约栅线i的用量，降低生产成本和损耗，而且u型栅线更具有在柔性太阳电池应用的适配性。

22、综上，应用本发明的技术方案通过改进金属栅线的分布结构，有效提升了栅线的电流收集能力，利于在产业化生产方面推广应用，尤其是在叠层太阳电池高通量、大面积组件的制备方面具有独特优势，还可节约电极的金属用量，降低生产成本和损耗。因此，本发明的技术方案解决了现有技术中的传统结构的金属栅线的电流收集能力弱、损耗大，难以实现大面积、高通量的叠层太阳电池产业化转型的问题。

23、基于上述理由本发明可在叠层太阳电池等领域广泛推广。

技术特征：

1.一种叠层太阳电池，其特征在于，所述叠层太阳电池包括若干叠层太阳电池器件，所述叠层太阳电池器件从下至上依次设置有底电池、隧穿层、顶电池、顶部透明导电薄膜层和金属栅线；

2.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，两组所述栅线结构分别为主栅线和辅栅线，所述主栅线和所述辅栅线的材质为金、银或铜，所述主栅线的直径为1～10mm，所述辅栅线的直径为0.05～0.5mm。

3.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，两组所述栅线结构均包括若干条平行布置的栅线i，所述栅线i的材质为金、银或铜，所述栅线i的直径为0.05～2mm。

4.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述u型栅线盘绕在所述顶部透明导电薄膜层的绝缘衬底上。

5.根据权利要求2所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述金属栅线为所述交叉栅线时，以各个所述主栅线为连接节点，进行所述叠层太阳电池器件间的级联，形成所述叠层太阳电池。

6.根据权利要求3所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述金属栅线为所述交叉栅线时，所述交叉栅线包括两组栅线i，两组所述栅线i分别作为负极栅线和正极栅线，所述负极栅线整体延伸至下一叠层太阳电池器件作为正极栅线，所述正极栅线整体延伸至上一叠层电池器件作为负极栅线，使所述叠层太阳电池器件串联形成叠层太阳电池。

7.根据权利要求4所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述金属栅线为所述u型栅线时，在所述绝缘衬底区域的所述u型栅线部分与下一叠层太阳电池器件的底电池通过层压搭接的方式结合，使所述叠层太阳电池器件串联形成所述叠层太阳电池。

8.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述主栅线、所述辅栅线和所述u型栅线的制备方法为真空沉积、机械布线或丝网印刷，所述栅线i的制备方法为层压。

9.根据权利要求1所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述底电池为n+/p型结构硅电池、p+/n型结构硅电池、p/i/n型结构硅电池或铜铟镓硒电池；

10.根据权利要求2所述的叠层太阳电池，其特征在于，所述电子传输层的材质为zno、tio2、sno2、c60、pcbm材料中的一种或几种，其中包括小量(＜10％)掺杂和表面处理过的所述材料；

技术总结
本发明提供一种叠层太阳电池，所述叠层太阳电池包括若干叠层太阳电池器件，所述叠层太阳电池器件从下至上依次设置有底电池、隧穿层、顶电池、顶部透明导电薄膜层和金属栅线，所述金属栅线为交叉栅线或U型栅线，所述交叉栅线包括交叉布置的两组栅线结构，两组所述栅线结构为一体，每组所述栅线结构包括若干条平行布置的栅线，所述U型栅线由一条呈U型盘绕的栅线构成。本发明的技术方案解决了现有技术中传统结构的金属栅线的电流收集能力弱、损耗大，难以实现大面积、高通量的叠层太阳电池产业化转型的问题。

技术研发人员：曹越先,郑德旭,杜敏永,彭磊,段连杰,王世震,王辉,吴飒建,焦玉骁,刘吉双,于凤阳,李智鹏,姜箫,周家驹,王立坤,杨琦,王开,孙友名,杨少安,刘生忠
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14