本發(fā)明涉及新能源領域，特別涉及一種高效的疊層太陽能電池。

背景技術：

目前市場上的太陽能電池產品主要以晶硅電池為主，包括多晶硅電池和單晶硅電池。不論哪一類電池技術，其根本目的均是通過光生伏特效應將太陽光能量直接轉換為電能加以利用。提高電池轉換效率，最大限度的實現(xiàn)太陽光能對電能的轉換，是光伏電池制造的核心技術。根據(jù)shockley-queisser極限(sq極限)，對于單個pn結的太陽能電池所能夠達到的最高能量轉化效率是有限的，如1.34ev禁帶寬度的p-n結最高只能達到33.7％的能量轉化效率。對于單結的晶硅電池而言，考慮俄歇復合在內時，這一極限效率為29.4％。突破目前單結晶硅電池極限效率的技術路線包括了聚光電池、疊層光伏電池等。開發(fā)疊層電池對突破單結太陽能電池的sq極限，實現(xiàn)更高轉換效率的電池而言具有重要意義。

疊層電池中根據(jù)材料禁帶寬度的大小，一般將由較大禁帶寬度材料構成的子電池放在疊層電池的頂端，讓其優(yōu)先吸收太陽光中較大能量的光子，低能量光子透過，繼而被接下來較小禁帶寬度材料構成的子電池所吸收，從而達到不同能量光子分別吸收轉換的目的。為此，將對應材料吸收帶隙的光子分別控制在相應的子電池內被充分吸收，對于提高疊層光伏電池的吸收效率而言非常重要。但是，目前疊層電池制備技術中所提出的種種提高電池轉換效率的方案均是如何改善材料質量、如何改善界面接觸、如何實現(xiàn)集成串聯(lián)結構疊層電池兩個子電池之間的載流子復合，還沒有針對如何實現(xiàn)疊層電池中光管理與載流子復合兼顧的電池結構。本發(fā)明解決了高效疊層電池中各個子電池之間光子能量分布有效控制以及載流子有效復合兼顧的難題，對于制備高效的疊層太陽能電池而言具有重要意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對疊層電池中光管理以及各個子電池之間載流子有效復合的需求，提出一種能夠實現(xiàn)有效光管理與載流子復合兩種需求的疊層電池。

一種含有光學隔離層的疊層太陽能電池，其特征在于包含太陽能光電轉換單元1，由太陽能光電轉換單元2，由層3-1、……、層3-n以及貫穿層3-1、……、層3-n的通道4-1、……、通道4-n構成的光學隔離層3。

所述疊層太陽能電池中的光學隔離層3，其特征在于對于太陽光譜中波長≤600nm的光譜反射率≥40％，對于太陽光譜中波長＞600nm的光譜反射率＜60％。

所述疊層太陽能電池中的光學隔離層3，其特征在于所包含的層3-1、……、3-n分別為光學介質材料sio2、si3n4、zno、zns、znse、mgf2、caf2、lif、zro2、tio2、al2o3、aln、hfo2、mgo、moo3、ta2o5中的一種。

所述疊層太陽能電池中的光學隔離層3，其特征在于通道4-1、……、通道4-n為圓形通道、方形通道、菱形通道中的一種或多種。

所述疊層太陽能電池中的光學隔離層3，其特征在于通道4-1、……、通道4-n，各通道的尺寸在10nm到100mm之間，且所有通道與兩側太陽能光電轉換單元1、太陽能光電轉換單元2接觸總面積在光學隔離層表面的占有率在0.1％到60％之間。

所述疊層太陽能電池中的光學隔離層3，其特征在于通道4-1、……、通道4-n中充滿導電材料ag、au、cu、fe、c、m-mtdata、pedot：pss、izo、ito、igzo、bphen、alq3、bphen、cupc、c60、石墨烯、磷烯、npb、tpbi中的一種。

所述疊層太陽能電池中的光學隔離層3，其特征在于通道4-1、……、通道4-n連接太陽能光電轉換單元1中的層1-1與太陽能光電轉換單元2中的層2-n。

所述疊層太陽能電池中的太陽能光電轉換單元1、太陽能光電轉換單元2，其特征在于與光學隔離層3相鄰的電荷收集端極性相反，且通過通道4-1、……、通道4-n以串聯(lián)方式實現(xiàn)電氣連接。

所述疊層太陽能電池中太陽能光電轉換單元1，其特征在于太陽光譜中波長≤600nm的太陽光譜其透過率≤30％，波長＞600nm的光譜其透過率＞60％。

作為優(yōu)選，所述疊層太陽能電池中太陽能光電轉換單元1為鈣鈦礦太陽能電池、非晶硅太陽能電池、微晶硅太陽能電池、iii-v族化合物太陽能電池、ii-vi族化合物太陽能電池、cigs太陽能電池中的一種。。

作為優(yōu)選，所述疊層太陽能電池中太陽能光電轉換單元2的源層為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池、非晶硅太陽能電池、微晶硅太陽能電池、iii-v族化合物太陽能電池、ii-vi族化合物太陽能電池、cigs太陽能電池中的一種。

本發(fā)明益處在于能夠對入射到疊層電池內部的光通過光學隔離層進行有效管理，使相應波段的光能夠在能帶匹配太陽能光電轉換子單元中進行充分吸收利用，同時兼顧了各個太陽能光電轉換子單元內載流子的復合，有助于實現(xiàn)較高效率的疊層結構太陽能電池。

附圖說明

圖1含有光學隔離層的疊層電池結構示意圖；

圖2光學隔離層的結構示意圖；

圖3實施例1含有光學隔離層的疊層電池結構示意圖

圖4實施例1光學隔離層結構示意圖

圖5實施例1中光學隔離層所產生有益反射透射效果示意圖

具體實施方式

在下文描述中，出于解釋目的，闡明了許多特定細節(jié)以提供對所揭示實施例的全面了解。然而，顯而易見可在沒有這些特定細節(jié)的其他情況下實施一或多個實施例。

圖3為含有光學隔離層的實施例1疊層電池結構的示意圖。實施例1中鈣鈦礦太陽能電池為太陽能光電轉換單元器件1，p型襯底的單晶硅太陽能電池為太陽能光電轉換單元器件2。鈣鈦礦太陽能電池與單晶硅太陽能電池之間為由多層光學介質層以及復合通道構成的光學隔離層3。如圖4所示，實施例1光學隔離層3中由6層光學介質材料構成，其中層1為30nmtio2，層2為100nmmgf2，層3為60nmtio2，層4為100nmal2o3，層5為100nmmgf2，層6為140nmtio2。光學隔離層3上含有30個500nm×500nm的正方形通道，分別為通道4-1，通道4-2，……，通道4-30。通道中填充了導電材料au，保證了光學隔離層3表面仍然為平整的平面。

太陽光從頂端入射進入太陽能光電轉換單元器件1鈣鈦礦太陽能電池，太陽光譜波長≤550nm的波段中10％透過太陽能光電轉換單元器件1鈣鈦礦太陽能電池，太陽光譜波長＞550nm的波段中80％透過太陽能光電轉換單元器件1鈣鈦礦太陽能電池。由于由多層光學介質材料并且含有填充了au微納通道構成的光學隔離層3具有如圖5所示對不同波段光譜的透光特性，從而將到達光學隔離層3表面的波長≤550nm的光重新反射到鈣鈦礦電池中，而波長＞550nm的光則透射過光學隔離層被太陽能光電轉換單元器件2單晶硅太陽能電池吸收。

太陽能光電轉換單元器件1鈣鈦礦太陽能電池與太陽能光電轉換單元器件2單晶硅太陽能電池將吸收的太陽光轉換為電子和空穴。鈣鈦礦太陽能電池將轉換得到的電子空穴在電池的頂端和緊鄰光學隔離層3的底端進行收集，分別形成負極和正極。單晶硅太陽能電池將轉換得到的電子、空穴在臨近光學隔離層3的頂端和電池底端進行收集，分別形成負極和正極。鈣鈦礦太陽能電池的正極通過光學隔離層3上的納米通道4-1、納米通道4-2、……、納米通道4-30與單晶硅太陽能電池的負極連接，作為兩個太陽能光電轉換單元中空穴與電子的復合通道，形成電氣結構上的串聯(lián)。

以上所述的具體實施方式對本發(fā)明的技術方案和有益效果進行了詳細說明，應理解的是以上所述僅為本發(fā)明的最優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內所做的任何修改、補充和等同替換等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。