本申請(qǐng)涉及太陽(yáng)能電池，尤其涉及一種電池結(jié)構(gòu)及其制備方法，該電池結(jié)構(gòu)用于表征鈣鈦礦/晶硅疊層電池。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，采用晶體硅作為底電池和鈣鈦礦作為頂電池的疊層電池發(fā)展迅速。鈣鈦礦/晶硅疊層電池通過(guò)結(jié)合鈣鈦礦材料的寬帶隙特性和晶硅的窄帶隙特性，拓寬了電池的光譜響應(yīng)范圍，從而提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率，并降低了制備成本。

2、鈣鈦礦/晶硅疊層電池包括鈣鈦礦頂電池和晶硅底電池，通常具有鈣鈦礦/n型非晶硅/硅片/p型非晶硅的典型結(jié)構(gòu)，或者是將兩個(gè)pn結(jié)進(jìn)行串聯(lián)，形成具有串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩結(jié)疊層電池，該電池在實(shí)現(xiàn)效率方面具有非常大的優(yōu)勢(shì)。但是，無(wú)法對(duì)鈣鈦礦/晶硅疊層電池中的單個(gè)電池(鈣鈦礦電池或晶硅電池)進(jìn)行i-v測(cè)試，當(dāng)鈣鈦礦/晶硅疊層電池出現(xiàn)缺陷時(shí)，無(wú)法分析出該缺陷是哪些問(wèn)題導(dǎo)致的，例如無(wú)法得知是鈣鈦礦電池與晶硅電池之間的匹配問(wèn)題導(dǎo)致的，還是晶硅電池本身缺陷問(wèn)題導(dǎo)致的。由此，限制了對(duì)單個(gè)電池的性能分析，無(wú)法精準(zhǔn)地優(yōu)化電池性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電池結(jié)構(gòu)及其制備方法，以解決或緩解上面提出的技術(shù)問(wèn)題。本申請(qǐng)技術(shù)方案中的電池結(jié)構(gòu)，可用于單獨(dú)表征頂部的鈣鈦礦電池的電性能，從而實(shí)現(xiàn)單獨(dú)分析疊層電池中的鈣鈦礦電池性能的目的。

2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種電池結(jié)構(gòu)，包括：鈣鈦礦電池、晶硅高低結(jié)電阻、以及連接所述鈣鈦礦電池和所述晶硅高低結(jié)電阻的中間復(fù)合層；

3、其中，所述晶硅高低結(jié)電阻包括：沿遠(yuǎn)離所述中間復(fù)合層方向依次層疊設(shè)置的第一摻雜微晶/非晶硅層、硅襯底、第二摻雜微晶/非晶硅層、第一透明導(dǎo)電層、第一電極；

4、所述第一摻雜微晶/非晶硅層的摻雜類型、所述第二摻雜微晶/非晶硅層的摻雜類型均與所述硅襯底的摻雜類型相同。

5、可選的，所述晶硅高低結(jié)電阻還包括：位于所述第一摻雜微晶/非晶硅層和所述硅襯底之間的第一本征非晶硅層、以及位于所述硅襯底與所述第二摻雜微晶/非晶硅層之間的第二本征非晶硅層。

6、可選的，所述第一摻雜微晶/非晶硅層為第一p型摻雜微晶/非晶硅層，所述第二摻雜微晶/非晶硅層為第二p型摻雜微晶/非晶硅層，所述硅襯底為p型硅襯底；

7、所述鈣鈦礦電池包括沿遠(yuǎn)離所述中間復(fù)合層方向依次層疊設(shè)置電子傳輸層、鈣鈦礦活性層、空穴傳輸層、第二透明導(dǎo)電層、第二電極。

8、可選的，所述第一摻雜微晶/非晶硅層為第一n型摻雜微晶/非晶硅層，所述第二摻雜微晶/非晶硅層為第二n型摻雜微晶/非晶硅層，所述硅襯底為n型硅襯底；

9、所述鈣鈦礦電池包括沿遠(yuǎn)離所述中間復(fù)合層方向依次層疊設(shè)置空穴傳輸層、鈣鈦礦活性層、電子傳輸層、第二透明導(dǎo)電層、第二電極。

10、可選的，所述中間復(fù)合層的材料包括透明導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電金屬中的一種或兩種。

11、可選的，所述透明導(dǎo)電氧化物包括氧化銦錫、鋁摻雜氧化鋅、銦摻雜氧化鋅、氟摻雜氧化錫中的一種或多種；和/或

12、所述導(dǎo)電金屬包括金、銀、銅、鐵、鋁、鉑中的一種或多種。

13、可選的，所述中間復(fù)合層的厚度為0.1-20nm。

14、可選的，所述第一摻雜微晶/非晶硅層的摻雜濃度為1×1014cm-3-1×1021cm-3，所述硅襯底的摻雜濃度為1×1010cm-3-1×1018cm-3，所述第二摻雜微晶/非晶硅層的摻雜濃度為1×1014cm-3-1×1021cm-3；

15、其中，第一摻雜微晶/非晶硅層的摻雜濃度大于所述硅襯底的摻雜濃度，第二摻雜微晶/非晶硅層的摻雜濃度大于所述硅襯底的摻雜濃度。

16、可選的，所述第一摻雜微晶/非晶硅層的摻雜濃度等于所述第二摻雜微晶/非晶硅層的摻雜濃度。

17、可選的，所述第一摻雜微晶/非晶硅層的電導(dǎo)率為0.1-10s/cm，所述硅襯底的電導(dǎo)率為0.01-1s/cm，所述第二摻雜微晶/非晶硅層的電導(dǎo)率為0.1-10s/cm。

18、可選的，所述第一摻雜微晶/非晶硅層的厚度為0.5-20nm，所述硅襯底的厚度為10-500μm，第二摻雜微晶/非晶硅層的厚度為0.5-20nm。

19、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的電池結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

20、提供硅襯底，所述硅襯底包括相對(duì)設(shè)置的第一面和第二面；

21、在所述硅襯底的第一面上形成第一摻雜微晶/非晶硅層，在所述硅襯底的第二面上形成第二摻雜微晶/非晶硅層；

22、在所述第一摻雜微晶/非晶硅層上依次形成中間復(fù)合層、鈣鈦礦電池；

23、在所述第二摻雜微晶/非晶硅層上依次形成第一透明導(dǎo)電層、第一電極；

24、其中，所述第一摻雜微晶/非晶硅層的摻雜類型、所述第二摻雜微晶/非晶硅層的摻雜類型均與所述硅襯底的摻雜類型相同；

25、所述第一摻雜微晶/非晶硅層與所述硅襯底形成高低結(jié)，所述第二摻雜微晶/非晶硅層與所述硅襯底形成高低結(jié)。

26、本申請(qǐng)實(shí)施例采用上述技術(shù)方案可以包括如下優(yōu)勢(shì)：

27、本申請(qǐng)實(shí)施例中的電池結(jié)構(gòu)包括鈣鈦礦電池和晶硅高低結(jié)電阻，其中的鈣鈦礦電池與待表征的鈣鈦礦/晶硅疊層電池中的鈣鈦礦頂電池結(jié)構(gòu)相同，晶硅高低結(jié)電阻的結(jié)構(gòu)為p型微晶/非晶硅-硅片-p型微晶/非晶硅或者n型微晶/非晶硅-硅片-n型微晶/非晶硅，不具有pn結(jié)的內(nèi)建電場(chǎng)，而是形成pp結(jié)或nn結(jié)，等效為一個(gè)電阻，雖然高低結(jié)具有電阻，但是其電阻值相對(duì)較小，對(duì)鈣鈦礦頂電池的影響不大。此外，晶硅高低結(jié)電阻中的第一摻雜微晶/非晶硅層和第二摻雜微晶/非晶硅層均為摻雜層，與透明導(dǎo)電層之間具有良好的功函數(shù)匹配，從而形成良好的歐姆接觸，避免整流效應(yīng)的產(chǎn)生。故，本申請(qǐng)實(shí)施例中的電池結(jié)構(gòu)，基于晶硅高低結(jié)電阻，可以更準(zhǔn)確地測(cè)量鈣鈦礦頂電池的i-v特性，從而實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦/晶硅層疊電池中子電池的性能分析，繼而可以精準(zhǔn)地優(yōu)化電池性能。

技術(shù)特征：

1.一種電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：鈣鈦礦電池、晶硅高低結(jié)電阻、以及連接所述鈣鈦礦電池和所述晶硅高低結(jié)電阻的中間復(fù)合層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶硅高低結(jié)電阻還包括：位于所述第一摻雜微晶/非晶硅層和所述硅襯底之間的第一本征非晶硅層、以及位于所述硅襯底與所述第二摻雜微晶/非晶硅層之間的第二本征非晶硅層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一摻雜微晶/非晶硅層為第一p型摻雜微晶/非晶硅層，所述第二摻雜微晶/非晶硅層為第二p型摻雜微晶/非晶硅層，所述硅襯底為p型硅襯底；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一摻雜微晶/非晶硅層為第一n型摻雜微晶/非晶硅層，所述第二摻雜微晶/非晶硅層為第二n型摻雜微晶/非晶硅層，所述硅襯底為n型硅襯底；

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述中間復(fù)合層的材料包括透明導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電金屬中的一種或兩種。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明導(dǎo)電氧化物包括氧化銦錫、鋁摻雜氧化鋅、銦摻雜氧化鋅、氟摻雜氧化錫中的一種或多種；和/或

7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述中間復(fù)合層的厚度為0.1-20nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一摻雜微晶/非晶硅層的摻雜濃度為1×1014cm-3-1×1021cm-3，所述硅襯底的摻雜濃度為1×1010cm-3-1×1018cm-3，第二摻雜微晶/非晶硅層的摻雜濃度為1×1014cm-3-1×1021cm-3；

9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一摻雜微晶/非晶硅層的摻雜濃度等于所述第二摻雜微晶/非晶硅層的摻雜濃度。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一摻雜微晶/非晶硅層的電導(dǎo)率為0.1-10s/cm，所述硅襯底的電導(dǎo)率為0.01-1s/cm，所述第二摻雜微晶/非晶硅層的電導(dǎo)率為0.1-10s/cm。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一摻雜微晶/非晶硅層的厚度為0.5-20nm，所述硅襯底的厚度為10-500μm，所述第二摻雜微晶/非晶硅層的厚度為0.5-20nm。

12.一種電池結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，主要提供一種電池結(jié)構(gòu)及其制備方法。該電池結(jié)構(gòu)，包括：鈣鈦礦電池、晶硅高低結(jié)電阻、以及中間復(fù)合層；其中，所述晶硅高低結(jié)電阻包括：沿遠(yuǎn)離所述中間復(fù)合層方向依次層疊設(shè)置的第一摻雜微晶/非晶硅層、硅襯底、第二摻雜微晶/非晶硅層、第一透明導(dǎo)電層、第一電極；所述第一摻雜微晶/非晶硅層的摻雜類型、所述第二摻雜微晶/非晶硅層的摻雜類型均與所述硅襯底的摻雜類型相同。本申請(qǐng)技術(shù)方案中的電池結(jié)構(gòu)可用于單獨(dú)表征頂部的鈣鈦礦電池的電性能，從而實(shí)現(xiàn)單獨(dú)分析疊層電池中的鈣鈦礦電池性能的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：徐業(yè),張學(xué)玲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天合光能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19