铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池
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铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池
来源:上海旭励钙钛新能源有限公司
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简介: 一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,属于太阳能电池板技术领域,包括正面铜电镀金属导线层、正面铜电镀用种子层、正面三明治结构透明导电保护膜层、缓冲层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层、界面导电层、异质结电池多层膜结构层、背面三明治结构透明导电保护膜层、背面铜电镀用种子层、背面铜电镀金属导线层;
权利要求

1.一种电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,包括正面铜电镀金属导线层、正面铜电镀用种子层、正面三明治结构透明导电保护膜层、缓冲层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层、界面导电层、异质结电池多层膜结构层、背面三明治结构透明导电保护膜层、背面铜电镀用种子层、背面铜电镀金属导线层;其特征在于,所述正面铜电镀金属导线层、正面铜电镀用种子层、正面三明治结构透明导电保护膜层、缓冲层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层、界面导电层、异质结电池多层膜结构层、背面三明治结构透明导电保护膜层、背面铜电镀用种子层、背面铜电镀金属导线层、从上到下依次安装在一起;所述正面铜电镀金属导线层是金属线路,正面铜电镀用种子层使用的材料是铜;所述正面三明治结构透明导电保护膜层第一层及第三层是氧化铟材料,中间层是氧化铟材料;所述缓冲层是氧化锌锡材料,电子传输层是C60膜层;所述空穴传输层是氧化材料;所述界面导电层是氧化铟锡材料;所述异质结电池多层膜结构层由N型硅片及其上端面的正面本征非晶硅层膜层、背面本征非晶硅层膜层、正面n型微晶硅膜和背面P型微晶硅层膜构成;所述背面三明治结构透明导电保护膜层的第一层及第三层是氧化铟锡材料,中间层是氧化铟锌材料;所述背面铜电镀用种子层材料是铜;所述背面铜电镀金属导线层是金属线路。

2.根据权利要求1所述的一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,其特征在于,正面铜电镀金属导线层其厚度为5~20um,宽度为10-100um,电阻率小于3×10-6Ωcm;正面铜电镀用种子层还能采用银、铜合金、银合金材料中的一种,其厚度为30-100nm,电阻率小于5×10-6Ωcm。

3.根据权利要求1所述的一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,其特征在于,正面三明治结构透明导电保护膜层第一层及第三层还能采用氧化铟钨、氧化铟铪、氧化铟镓、氧化铟锆、氧化铟钛材料中的一种;中间层还能采用氧化铟锡锌;正面三明治结构透明导电保护膜层三层总厚度为80-200nm,电阻率小于5×10-4Ωcm,折射率为1.9-2.1,三层总透光度大于90%。

4.根据权利要求1所述的一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,其特征在于,缓冲层还能采用、氧化铟钨、氧化铟铈、氧化钛、氧化、氧化锡材料中的一种,其厚度为10-80nm;电子传输层还能采用LiF膜层,其厚度为10-80nm。

5.根据权利要求1所述的一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,其特征在于,钙钛矿吸收层采用Cs、FA及MA合阳离子钙钛矿材料,其带隙范围为1.65~1.70eV,厚度为100-1000nm。

6.根据权利要求1所述的一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,其特征在于,空穴传输层还能采用氧化镍镁、氧化镍、氧化镍铜、铜铝氧化物、锶铜氧化物材料中的一种,其厚度为15~80nm;界面导电层还能采用氧化铟钨、氧化铟铪、氧化铟镓、氧化铟锆,氧化锌铝、氧化锌镓、氧化铟钛材料中的一种,其厚度为15-35nm,电阻率小于9×10-4Ωcm,折射率1.9-2.1。

7.根据权利要求1所述的一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,其特征在于,异质结电池多层膜结构层厚度为50-180um,正面本征非晶硅层膜层厚度为5-25n,背面本征非晶硅层膜层厚度为5-25nm,正面n型微晶硅膜厚度为5-25nm,背面P型微晶硅层膜厚度为5-25nm。

8.根据权利要求1所述的一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,其特征在于,所背面三明治结构透明导电保护膜层第一层及第三层还能采用氧化铟钨、氧化铟铪、氧化铟镓、氧化铟锆、氧化铟钛材料中一种,中间层还能采用氧化铟锡锌,三层总厚度为80-200nm,电阻率小于9×10-4Ωcm,折射率为1.9-2.1,三层总透光度大于90%。

9.根据权利要求1所述的一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,其特征在于,背面铜电镀用种子层还能采用、银、铜合金、银合金中的一种,厚度为30-100nm,电阻率小于5×10-6Ωcm。

10.根据权利要求1所述的一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,其特征在于,背面铜电镀金属导线层为金属线路,其线路层厚度为5~20um,宽度为10-100um,电阻率小于3×10-6Ωcm。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域,特别是一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池。

背景技术

[0002]随着技术的发展以及市场化规模的扩大,太阳能电池板技术的产能不断扩张,为了提高效益,降低集成成本(BOS)在整个光伏发电系统生产成本结构中的比例也变得更加重要,也就是说,高效组件在降低系统成本的过程中将扮演着最重要的角色,因为它们在提供相同电量的情况下可以节约更多的BOS成本。在所有的太阳能电池技术中,基于硅基异质结(HJT)的太阳能电池板组件,因为其具备转换效率高(25.5%)、结构简单、制程温度低(<250℃)、工艺步骤少以及温度系数低等优点,所以其具有重要研究及应用价值。与传统的P型单晶/多晶太阳能电池相比,N型单晶衬底的HJT电池具有高效率、工艺简单、无照光裂化(LID free)、无电压裂化(PID free)、低温度系数、高发电量、低光衰、低发电成本和双面照光发电等特性优点,保证了光伏组件更可靠、电站建设成本更低和更长的使用寿命,非常适合分布式光伏应用,为下一代高效率电池主流技术之一,具体的,实际应用中采用双面异质结组件,在白色背景的反照下,可以多输出>20%的电力(根据实地的测试,使用双面的HJT组件比单面的HJT组件平均可多输出28.9%的电力)。

[0003]在制备HJT太阳能电池的过程中,PECVD(等离子增强化学气相沉积工艺)在决定产品的性能方面扮演着最重要的角色;具体的,入光面所沉积的钝化层为本征层(i)并在上面堆叠掺硼的(p)层,背面同样沉积本征钝化层(i)并堆叠掺磷的(n)层,表面钝化层i/p和i/n的厚度都约为15-25nm,然后在正反两面溅镀上约50-200nm的透明导电膜(TCO),现有技术中,大都采用传统的溅镀ITO(铟锡氧化物)作为透明导电膜层(TCO)或者用RPD(ReactivePlasma Deposition)技术蒸镀IWO(铟钨氧化物)做透明导电膜,然后在透明导电膜上可以用网印低温银浆的方式制造正反两面的导线,或者采用电铸铜的方式来制作正反面的导线,这样便完成一个HJT电池片的制作。

[0004]钙钛矿材料是一类有着与钛酸钙(CaTiO3)相同晶体结构的材料,是Gustav Rose在1839年发现,后来由俄罗斯矿物学家L. A. Perovski命名。钙钛矿材料结构式一般为ABX3(A和B是两种阳离子,X是阴离子),这种奇特的晶体结构让它具备了很多独特的理化性质,比如吸旋光性、电催化性等等,在化学、物理领域有不小的应用,其中A为有机阳离子,通常为脂肪族或芳香族铵类,B为二价金属阳离子,例如为Ge2+、Sn2+、Pb2+…等,X则为卤素阴离子(Cl-、Br-、I-)。现有技术通过选用有机-无机杂化的钙钛矿材料CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3取代传统DSSCs中的染料作为新型光敏化剂,制备出了钙钛矿太阳能电池,经过多年的发展此太阳能电池、相较于普通材料制备的太阳能电池其转换效率实验室已经能够达到23%以上,且具有成本较低的优势。虽然钙钛矿电池虽然近年来发电效率等得到了提升快速,但由于结构及制备工艺限制,钙钛矿材料易受温度、水气及氧气影响,仍然存在稳定性差及耐候性低的缺点,所以提供一种基于硅基异质结(HJT)工艺,能克服温度、水气及氧气影响,提高发电效率及稳定性的钙钛矿叠层太阳能电池显得非常有必要。

发明内容

[0005]为了克服现有的钙钛矿太阳能电池由于结构及制备工艺所限,存在稳定性差及耐候性低的弊端,本发明提高了在相关结构及制备工艺共同作用下,制备得到的成品具有高阻水气性及长波长高透光的优点,能阻止水气或是电镀药水透过膜层进入钙钛矿吸光层造成材料裂解及效率的降低,能提高入光量及栅线的收电的能力,提高输出电流及FF(最大输出功率),大幅增加光电转换效率,降低了整体生产成本,延长了使用寿命,有利于市场推广及产品普及的一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池。

[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,包括正面铜电镀金属导线层、正面铜电镀用种子层、正面三明治结构透明导电保护膜层、缓冲层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层、界面导电层、异质结电池多层膜结构层、背面三明治结构透明导电保护膜层、背面铜电镀用种子层、背面铜电镀金属导线层;所述正面铜电镀金属导线层、正面铜电镀用种子层、正面三明治结构透明导电保护膜层、缓冲层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层、界面导电层、异质结电池多层膜结构层、背面三明治结构透明导电保护膜层、背面铜电镀用种子层、背面铜电镀金属导线层从上到下依次安装在一起;所述正面铜电镀金属导线层是金属线路,正面铜电镀用种子层使用的材料是铜;所述正面三明治结构透明导电保护膜层第一层及第三层是氧化铟锡材料,中间层是氧化铟锌材料;所述缓冲层是氧化锌锡材料,电子传输层是C60膜层;所述空穴传输层是氧化镍材料;所述界面导电层是氧化铟锡材料;所述异质结电池多层膜结构层由N型硅片及其上端面的正面本征非晶硅层膜层、背面本征非晶硅层膜层、正面n型微晶硅膜和背面P型微晶硅层膜构成;所述背面三明治结构透明导电保护膜层的第一层及第三层是氧化铟锡材料,中间层是氧化铟锌材料;所述背面铜电镀用种子层材料是铜;所述背面铜电镀金属导线层是金属线路。

[0007]进一步地,所述正面铜电镀金属导线层其厚度为5~20um,宽度为10-100um,电阻率小于3×10-6Ωcm;正面铜电镀用种子层还能采用银、铜合金、银合金材料中的一种,其厚度为30-100nm,电阻率小于5×10-6Ωcm。

[0008]进一步地,所述正面三明治结构透明导电保护膜层第一层及第三层还能采用氧化铟钨、氧化铟铪、氧化铟镓、氧化铟锆、氧化铟钛材料中的一种;中间层还能采用氧化铟锡锌;正面三明治结构透明导电保护膜层三层总厚度为80-200nm,电阻率小于5×10-4Ωcm,折射率为1.9-2.1,三层总透光度大于90%。

[0009]进一步地,所述缓冲层还能采用、氧化铟钨、氧化铟铈、氧化钛、氧化铝、氧化锡材料中的一种,其厚度为10-80nm;电子传输层还能采用LiF膜层,其厚度为10-80nm。

[0010]进一步地,所述钙钛矿吸收层采用Cs、FA及MA合阳离子钙钛矿材料,其带隙范围为1.65~1.70eV,厚度为100-1000nm。

[0011]进一步地,所述空穴传输层还能采用氧化镍镁、氧化镍锂、氧化镍铜、铜铝氧化物、锶铜氧化物材料中的一种,其厚度为15~80nm;界面导电层还能采用氧化铟钨、氧化铟铪、氧化铟镓、氧化铟锆,氧化锌铝、氧化锌镓、氧化铟钛材料中的一种,其厚度为15-35nm,电阻率小于9×10-4Ωcm,折射率1.9-2.1。

[0012]进一步地,所述异质结电池多层膜结构层厚度为50-180um,正面本征非晶硅层膜层厚度为5-25n,背面本征非晶硅层膜层厚度为5-25nm,正面n型微晶硅膜厚度为5-25nm,背面P型微晶硅层膜厚度为5-25nm。

[0013]进一步地,所述所背面三明治结构透明导电保护膜层第一层及第三层还能采用氧化铟钨、氧化铟铪、氧化铟镓、氧化铟锆、氧化铟钛材料中一种,中间层还能采用氧化铟锡锌,三层总厚度为80-200nm,电阻率小于9×10-4Ωcm,折射率为1.9-2.1,三层总透光度大于90%。

[0014]进一步地,所述背面铜电镀用种子层还能采用、银、铜合金、银合金中的一种,厚度为30-100nm,电阻率小于5×10-6Ωcm。

[0015]进一步地,所述背面铜电镀金属导线层为金属线路,其线路层厚度为5~20um,宽度为10-100um,电阻率小于3×10-6Ωcm。

[0016]与现有技术相比本发明的有益效果是:本发明正背面采用三明治的透明导电膜层设计,兼顾降低接口阻抗,提高了成品阻水气性及长波长高透光的优点;用线性气流等离子体溅射(Linear gas plasma sputtering,LGPS)来制作三明治的透明导电膜层,第一层及第三层使用低参杂高载子迁移率的透明导电氧化物材料,中间使用非晶态且具备阻水气性高的透明导电氧化物,基于HJT的钙钛矿叠层电池同时采用高阻水气及高耐候性的缓冲层,能阻止水气或是电镀药水透过膜层进入钙钛矿吸光层造成材料的裂解及效率的降低;采用高导电性的铜电镀金属化工艺可以降低栅线宽度及增加栅线的数量,有助于提高入光量及栅线的收电的能力,提高电流及FF,大幅增加了光电转换效率,且双玻封装时双面都可以吸光发电。本发明发电效率大幅提高,降低了整体生产成本,且因为可靠性的提高,延长了使用寿命,有利于市场的推广及产品的普及。

附图说明

[0017]图1为本发明的结构示意图。

[0018]图中,1是正面铜电镀金属导线层;2是正面铜电镀用种子层;3是正面三明治结构透明导电保护膜层;4是缓冲层;5是电子传输层;6是钙钛矿吸收层;7是空穴传输层;8是界面导电层;9是异质结(HJT)电池多层膜结构层;10是背面三明治结构透明导电保护膜层;11是背面铜电镀用种子层;12是背面铜电镀金属导线层。

具体实施方式

[0019]图1所示,一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池,包括正面铜电镀金属导线层(1)、正面铜电镀用种子层(2)、正面三明治结构透明导电保护膜层(3)、缓冲层(4)、电子传输层(5)、钙钛矿吸收层(6)、空穴传输层(7)、界面导电层(8)、异质结(HJT)电池多层膜结构层(9)、背面三明治结构透明导电保护膜层(10)、背面铜电镀用种子层(11)、背面铜电镀金属导线层(12);所述正面铜电镀金属导线层(1)、正面铜电镀用种子层(2)、正面三明治结构透明导电保护膜层(3)、缓冲层(4)、电子传输层(5)、钙钛矿吸收层(6)、空穴传输层(7)、界面导电层(8)、异质结(HJT)电池多层膜结构层(9)、背面三明治结构透明导电保护膜层(10)、背面铜电镀用种子层(11)、背面铜电镀金属导线层(12)从上到下依次安装在一起。

[0020]图1所示,正面铜电镀金属导线层(1)是使用油墨掩膜、黄光制程及电镀铜工艺中的一种制备的金属线路(作用是形成电极传导电流)。正面铜电镀用种子层(2)是使用铜、银、铜合金或是银合金中的一种经真空溅镀工艺制备而得(正面铜电镀用种子层具有高导电性)。正面三明治结构透明导电保护膜层(3)第一层及第三层具体是采用氧化铟锡(ITO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟铪(IHO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟锆(IZrO)或氧化铟钛(ITiO)等材料中的一种经线性气流等离子体溅射工艺制备而得,其作为高迁移率的透明导电层;中间层是采用氧化铟锌(IZO)或氧化铟锡锌(IZTO)等材料中的一种经线性气流等离子体溅射工艺制备而得的非晶态透明导电膜层(透明导电保护膜层作用是,起到高透光、收集電流及保護內部膜層結構的用途)。缓冲层(4)是采用氧化铟钨(IWO)、氧化铟铈(ICO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)或氧化锡(SnO2)等材料中的一种经线性气流等离子体溅射工艺制备而得的薄膜层(薄膜层具有高化学稳定性,能起到电子传输及保护内部膜层的目的地)。电子传输层(5)是使用线性热蒸发的方式制作的C60膜层或LiF膜层(作用是起到電子傳輸的目的)。钙钛矿吸收层(6)具体是使用线性热蒸发的方式制作的钙钛矿吸收层(作用是起到光线吸收及转换成电子与空穴的目的)。空穴传输层(7)是采用氧化镍(NiO)、氧化镍镁(NiMgO)、氧化镍锂(NiLiO)、氧化镍铜(NiCuO)、铜铝氧化物(CuAlO)或锶铜氧化物(SrCuO)等材料中的一种经真空磁控溅镀工艺制备而得的薄膜层(起到空穴传输的目的)。界面导电层(8)是采用氧化铟锡(ITO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟铪(IHO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟锆(IZrO),氧化锌铝(AZO)、氧化锌镓(GZO)或是氧化铟钛(ITiO)等材料中的一种经真空溅射工艺制备而得(起到连接HJT底电池及钙钛矿上电池的目的)。异质结(HJT)电池多层膜结构层(9)为N型硅片上面使用物理化学气相沉积(PECVD)制作正面本征非晶硅层膜层、背面本征非晶硅层膜层、正面n型微晶硅膜和背面P型微晶硅层膜构成(具体是一种HJT电池基础结构)。背面三明治结构透明导电保护膜层(10)第一层及第三层是采用氧化铟锡(ITO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟铪(IHO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟锆(IZrO)或氧化铟钛(ITiO)等材料中的一种经线性气流等离子体溅射工艺制备而得,作为高迁移率的透明导电层;中间层是采用氧化铟锌(IZO)或氧化铟锡锌(IZTO)等材料中的一种经线性气流等离子体溅射工艺制备而得、作为非晶态透明导电膜层(透明导电保护膜层能起到高透光、收集电流及保护内部膜层结构的作用)。背面铜电镀用种子层(11)是使用铜、银、铜合金或银合金材料中的一种经真空溅镀工艺制备而得(种子层具有高导电性)。背面铜电镀金属导线层(12)为使用油墨掩膜、黄光制程及电镀铜工艺中的一种制备的金属线路。

[0021]图1所示,正面铜电镀金属导线层(1)其线路层厚度为5~20um,宽度10-100um,电阻率小于3×10-6Ωcm。正面铜电镀用种子层(2)厚度30-100nm,电阻率小于5×10-6Ωcm。正面三明治结构透明导电保护膜层(3)三层总厚度为80-200nm,电阻率小于5×10-4Ωcm,折射率为1.9-2.1,三层总透光度大于90%。缓冲层(4)其厚度为10-80nm。电子传输层(5)厚度为10-80nm。钙钛矿吸收层(6)采用Cs、Fa及MA混合阳离子钙钛矿材料,其带隙范围1.65~1.70eV,其厚度为100-1000nm。空穴传输层(7)厚度为15~80nm。界面导电层(8)厚度15-35nm,电阻率小于9×10-4Ωcm,折射率1.9-2.1。异质结(HJT)电池多层膜结构层(9)本体中央为厚度50-180um的N型单晶硅片,在N型硅片上面使用物理化学气相沉积(PECVD)制作正面本征非晶硅层膜层,其膜层厚度为5-25nm;背面本征非晶硅层膜层,其膜层厚度为5-25nm;正面n型微晶硅膜,其膜层厚度为5-25nm;和背面P型微晶硅层膜,其膜层厚度为5-25nm。背面三明治结构透明导电保护膜层(10)三层总厚度为80-200nm,电阻率小于5×10-4Ωcm,折射率为1.9-2.1,三层总透光度大于90%。背面铜电镀用种子层(11)厚度30-100nm,电阻率小于5×10-6Ωcm。背面铜电镀金属导线层(12)厚度为5~20um,宽度10-100um,电阻率小于3×10-6Ωcm。

[0022]图1所示,具体生产中,异质结(HJT)电池多层膜结构层(9)在镀膜前,N型单晶硅片衬底需要进行预处理,包括清洗、除静电、制绒面等处理;正面本征非晶硅膜层、背面本征非晶硅膜层、正面n型微晶硅膜层、背面p型微晶硅层膜层在等离子体增强化学气象沉积设备中(PECVD),分别通入硅烷(SiH4)、磷烷(PH3)、三甲基硼烷TMB(CH3)及H2(Ar)等气体,在N型单晶硅片衬底上面依序先后完成膜层镀膜,衬底温度为150~500℃,正面本征非晶硅膜层5-25nm厚、背面本征非晶硅膜层5-25nm厚、正面n型微晶硅膜层5-25nm厚、背面p型微晶硅层膜层(5-25nm厚),在等离子体增强化学气象沉积设备中(PECVD),依序先后完成膜层镀膜,从而完成异质结(HJT)电池多层膜结构层(9)的镀制。界面导电层(8)的镀制,以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5~0.9×10-5torr后,利用氩气当作工作气体,透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为3×10-3torr,真空溅射氧化铟锡(ITO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟铪(IHO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟锆(IZrO),氧化锌铝(AZO)、氧化锌镓(GZO)或是氧化铟钛(ITiO)等材料为靶材;溅镀一层15~35nm厚的膜层在n型微晶硅膜层上面,电阻率小于9×10-4Ωcm,从而完成界面导电层(8)的镀制,厚度15-35nm,折射率1.9-2.1。针对背面三明治结构透明导电保护膜层(10)的镀制,具体以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5~0.9×10-5torr后,利用氩气当作工作气体,透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为3×10-3torr,使用相关材料的靶材,第一层及第三层为采用线性气流等离子体阴极来溅射氧化铟锡(ITO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟铪(IHO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟锆(IZrO)或是氧化铟钛(ITiO)等材料作为高迁移率的透明导电层;中间层为采用线性气流等离子体阴极来溅射氧化铟锌材料(IZO)或是氧化铟锡锌(IZTO)等非晶态透明导电膜层;三层总厚度为80-200nm,电阻率小于5×10-4Ωcm,折射率为1.9-2.1,三层总透光度大于90%;从而在p型微晶硅膜层上面,从而完成背面三明治结构透明导电保护膜层(10)的镀制。针对空穴传输层(7)的制作,以真空抽气系统将真空磁控溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5~0.9×10-5torr后,使用氧化镍(NiO)、氧化镍锂(NiLiO)、氧化镍镁(NiMgO)氧化镍铜(NiCuO)、铜铝氧化物(CuAlO)或是锶铜氧化物(SrCuO)等靶材,在界面导电层(8)的上面,溅镀沉积氧化镍(NiO)、氧化镍镁(NiMgO)氧化镍铜(NiCuO)、铜铝氧化物(CuAlO)或是锶铜氧化物(SrCuO)等薄膜,其厚度为15-80nm,从而完成空穴传输层(7)的制作。针对钙钛矿吸光层(6)的制作,先将钙钛矿的材料放在线性热蒸发设备的金属坩埚中,钙钛矿吸收层采用Cs、FA及MA混合阳离子钙钛矿材料,其带隙范围1.65~1.70eV,以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5~0.9×10-5torr后,将线性金属坩埚加热至250℃左右,使材料热蒸发贴在空穴传输层(7)的上面,从而完成钙钛矿吸光层(6)的制备,其厚度为100-1000nm。针对电子传输层(5)的制作,将C60或是LiF的材料放在线性热蒸发设备的金属坩埚中,以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5~0.9×10-5torr后,将线性金属坩埚加热至300℃左右,使材料热蒸发贴在钙钛矿吸光层(6)的上面,从而完成电子传输层(5)的制备,其厚度为15-80nm。针对缓冲层(4)的制作,以线性气流等离子体溅射,真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5-0.9×10-5torr后,利用氩气当作工作气体,透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为3×10-3torr,使用氧化铟钨(IWO)、氧化铟铈(ICO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)或是氧化锡(SnO2)等材料,在电子传输层(5)上面,溅镀氧化锌锡(ZTO)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)或是氧化锡(SnO2)等薄膜层,其厚度为15~80nm,从而完成缓冲层(4)的制作。针对正面三明治结构透明导电保护膜层(3)的镀制,以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5~0.9×10-5torr后,利用氩气当作工作气体,透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为3×10-3torr,使用相关材料的靶材,第一层及第三层为采用线性气流等离子体阴极来溅射氧化铟锡(ITO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟铪(IHO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟锆(IZrO)或是氧化铟钛(ITiO)等材料作为高迁移率的透明导电层;中间层为采用线性气流等离子体阴极来溅射氧化铟锌材料(IZO)或是氧化铟锡锌(IZTO)等非晶态透明导电膜层;三层总厚度为80-200nm,电阻率小于5×10-4Ωcm,折射率为1.9-2.1,三层总透光度大于90%。从而在p型微晶硅膜层上面,从而完成正面三明治结构透明导电保护膜层(10)的镀制。针对正背面铜电镀种子层(2)、(11)的制作,以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5~0.9×10-5torr后,利用氩气当作工作气体,透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为3×10-3torr,采用银、铜合金或是银合金为靶材真空溅镀铜、银、铜合金或是银合金薄膜层;种子层薄膜厚度30-100nm,电阻率小于5×10-6Ωcm,从而完成正背面铜电镀种子层(2)、(11)的制作。针对正背面铜电镀金属导线层(1)、(12)的制作,先使用印刷机印刷油墨掩膜、然后经嚗光显影的黄光制程完成图形化线路,最后经水平式电镀机完成双面电镀铜的金属线路,以硫酸铜水溶液为电镀液,电流密度5-40ASD;其电镀铜线路层厚度为5~20um,宽度10-100um,电阻率小于3×10-6Ωcm。从而完成正背面铜电镀金属导线层(1)、(12)的制作。完成以上的所有制程,即完成一种铜电镀金属化异质结钙钛矿叠层太阳能电池的制作。

[0023]图1所述,本发明制备得到的成品,正背面采用三明治的透明导电膜层设计,兼顾降低接口阻抗,提高阻水气性及长波长高透光的优点,用线性气流等离子体溅射(Lineargas plasma sputtering,LGPS)来制作三明治的透明导电膜层,第一层及的三层使用低参杂高载子迁移率的透明导电氧化物材料,中间使用非晶态且具备阻水气性高的透明导电氧化物;基于HJT钙钛矿的叠层电池同时采用高阻水气及高耐候性的缓冲层,能阻止水气或是电镀药水透过膜层进入钙钛矿吸光层造成材料的裂解及效率的降低。采用高导电性的铜电镀金属化工艺可以降低栅线宽度及增加栅线的数量,有助于提高入光量及栅线的收电的能力,提高电流及FF,大幅增加转换效率,双玻封装时双面都可以吸光发电,由于效率的大幅提高,降低了整体生产成本,由于可靠性的提高,延长了使用寿命,有利于市场的推广及产品的普及。

[0024]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点,对于本领域技术人员而言,显然本发明限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

[0025]此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

说明书附图(1)

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标签:异质结钙钛矿叠层太阳能电池,太阳能电池
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