太阳能电池及其制备方法、太阳能电池组件与流程

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种太阳能电池及其制备方法、太阳能电池组件。

背景技术：

1、有机-无机杂化钙钛矿具有吸收系数大、激子结合能小、载流子扩散长度长、载流子迁移率高等优异特性，其作为理想的光伏吸收材料受到了人们的广泛关注。自2009年钙钛矿太阳能电池第一次被报道至今，钙钛矿太阳能电池功率转换效率从最初的3.8%飞速提升到25.7%，与商业化的单晶硅太阳能电池相当。

2、太阳能电池一般采用金属电极，但对于钙钛矿太阳能电池，钙钛矿吸光层中的卤素可能扩散到金属电极处，金属电极会被卤素氧化，导致电极的接触电阻升高；同时金属电极的金属元素迁移到钙钛矿吸光层，也会影响钙钛矿吸光层的稳定性。

3、如果金属电极替换为ito(氧化铟锡，一种常用的透明导电材料）可以增强电池稳定性，但一般需要较大的膜厚才能满足导电性要求，较厚的ito膜会消耗大量的铟，这对太阳能电池而言，成本太高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种太阳能电池及其制备方法、组件，可以至少部分地解决因金属电极与吸光层材料发生化学反应导致的电池效率退化问题，同时成本也比较低。

2、本发明的实施例采用如下技术方案：

3、一种太阳能电池，包括：光电转换层和位于所述光电转换层背光一侧的背电极，所述背电极为导电陶瓷电极，或者，所述背电极的靠近所述光电转换层的部分形成有导电陶瓷层。

4、可选地，所述背电极包括导电陶瓷层和金属电极层，且所述金属电极层设置于所述导电陶瓷层的远离所述光电转换层的一侧。

5、可选地，所述金属电极层的分布区域与所述导电陶瓷层的分布区域一一对应，且均不超出所述导电陶瓷层的分布范围。

6、可选地，所述太阳能电池还包括：基板和覆盖在所述基板上的透明导电层；所述透明导电层上设有将其分割的p1线槽；

7、所述光电转换层位于所述透明导电层上，且所述光电转换层上设有将其分割的p2线槽，所述p2线槽位于所述p1线槽的一侧；

8、所述背电极位于所述光电转换层上，所述背电极还具有一电极延伸部，所述电极延伸部通过所述p2线槽连接至所述透明导电层，所述电极延伸部为所述导电陶瓷电极的一部分，或者，所述电极延伸部靠近所述光电转换层的部分形成有导电陶瓷层；

9、所述背电极上设有p3线槽，所述p3线槽位于所述p2线槽的远离所述p1线槽的一侧，所述p3线槽分割所述背电极。

10、可选地，所述导电陶瓷电极和所述导电陶瓷层的材料均包括下述中的至少一项：tin、tic、ticn、tisin、altin、zrn、tan和hfn。

11、所述光电转换层还包括：空穴传输层，和/或，电子传输层，所述p2线槽和所述p3线槽同时也分割所述空穴传输层和/或所述电子传输层。

12、可选地，所述导电陶瓷电极的厚度大于0.5μm。优选地，所述导电陶瓷电极的厚度0.8~2.5μm。

13、优选地，所述导电陶瓷层的厚度为0.1~0.5μm。所述导电陶瓷层的厚度进一步优选为0.1~0.3μm。

14、可选地，所述基板为玻璃基板或柔性透明基板；所述光电转换层包括钙钛矿吸光层。

15、可选地，光电转换层包括多个吸光层，和位于任意两个相邻的所述吸光层之间的隧穿层。

16、可选地，所述光电转换层包括：带隙大于1.6ev的宽带隙钙钛矿吸光层，带隙小于1.6ev的窄带隙吸光层，以及位于所述宽带隙钙钛矿吸光层与所述窄带隙吸光层之间的隧穿层。

17、一种电池组件，包括上述任一项所述的太阳能电池。

18、一种太阳能电池制备方法，包括以下步骤：

19、提供基板：所述基板具有透明导电层；

20、p1划线：通过电池划线工艺分割所述透明导电层，形成露出所述基板的p1线槽；

21、制作光电转换层：在所述透明导电层表面上制作所述光电转换层；

22、p2划线：在所述p1线槽的一侧通过电池划线工艺分割所述光电转换层，形成露出所述透明导电层的p2线槽；

23、背电极沉积：在所述光电转换层表面上沉积电极材料得到所述背电极；

24、p3划线：通过电池划线工艺，在所述p2线槽的远离所述p1线槽的一侧形成p3线槽，所述p3线槽至少分割所述背电极；其中，

25、所述背电极为导电陶瓷电极，或者，所述背电极的靠近所述光电转换层的部分形成有导电陶瓷层。

26、可选地，所述在所述光电转换层表面上沉积电极材料得到所述背电极，包括:

27、使用图形化的掩膜板，通过反应磁控溅射或者阴极电弧沉积法，生成图形化的导电陶瓷层，所述导电陶瓷层还分布在所述p2线槽，且与所述透明导电层电连接。

28、可选地，所述生成图形化的导电陶瓷层时，还同步在电池表面形成有对位标记；所述生成图形化的导电陶瓷层之后，还包括：

29、采用丝印机，通过上一步预留的对位标记，将金属电极层印刷在所述导电陶瓷层上，且所述金属电极层不超出对应的所述导电陶瓷层的分布范围。

30、本申请提供的太阳能电池及其制备方法、组件，其背电极为导电陶瓷电极，或者，背电极的靠近光电转换层的部分形成有导电陶瓷层，与金属相比，导电陶瓷的化学性质更稳定，不容易与光电转换层的吸光材料（例如钙钛矿吸光层的卤素单质或离子）反应，且其膜层致密，可以阻挡光电转换层的离子向外迁移，同时也能阻挡外部金属及其离子向光电转换层迁移，从而可解决金属电极与光电转换层材料发生化学反应导致的电池效率退化问题。

技术特征：

1.一种太阳能电池，包括：光电转换层和位于所述光电转换层背光一侧的背电极，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述背电极包括导电陶瓷层和金属电极层，且所述金属电极层设置于所述导电陶瓷层的远离所述光电转换层的一侧。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，还包括：基板和覆盖在所述基板上的透明导电层；所述透明导电层上设有将其分割的p1线槽；

4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述导电陶瓷电极和所述导电陶瓷层的材料均包括下述中的至少一项：

5.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述光电转换层还包括：空穴传输层，和/或，电子传输层，所述p2线槽和所述p3线槽均分割所述空穴传输层和/或所述电子传输层。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述导电陶瓷电极的厚度大于0.5μm。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述导电陶瓷层的厚度为0.1~0.5μm。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述导电陶瓷电极的厚度为0.8~2.5μm；所述导电陶瓷层的厚度为0.1~0.3μm。

9.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述基板为玻璃基板或柔性透明基板；所述光电转换层包括钙钛矿吸光层。

10.根据权利要求1的太阳能电池，其特征在于，所述光电转换层包括多个吸光层，和位于任意两个相邻的所述吸光层之间的隧穿层。

11.根据权利要求1的太阳能电池，其特征在于，所述光电转换层包括：带隙大于1.6ev的宽带隙吸光层，带隙小于1.6ev的窄带隙吸光层，以及位于所述宽带隙吸光层与所述窄带隙吸光层之间的隧穿层。

12.一种电池组件，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的太阳能电池。

13.一种电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

14.根据权利要求13的制备方法，其特征在于，所述在所述光电转换层表面上沉积电极材料得到所述背电极，包括:

15.根据权利要求14的制备方法，其特征在于，所述生成图形化的导电陶瓷层时，还同步在电池表面形成有对位标记；所述生成图形化的导电陶瓷层之后，还包括：

技术总结
本发明提供一种太阳能电池及其制备方法、太阳能电池组件，涉及太阳能电池技术领域，可以解决因金属电极的金属与光电转层的材料发生化学反应所导致的电池效率退化问题。本申请提供的太阳能电池包括光电转换层和位于所述光电转换层背光一侧的背电极，所述光电转换层包括至少一个吸光层，所述背电极为导电陶瓷电极，或者，所述背电极的靠近所述吸光层的部分形成有导电陶瓷层。

技术研发人员：段野,吴颐良,郭清秀
受保护的技术使用者：北京曜能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14