权利要求
顶电池,所述顶
电池包括第一光吸收层,所述第一光吸收层的材料包括黄
铜矿类材料和/或
锌黄
锡矿类材料;
底电池,所述底电池包括相对的第一面和第二面,所述第二面背离所述顶电池;所述底电池包括位于所述第二面的第一电极;
保护层,所述保护层全面覆盖所述第二面和所述第一电极。
2.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池,其特征在于,所述顶电池包括铜铟镓硫电池、铜铟镓硒电池、铜铟镓硒硫电池、铜锌硒硫电池或铜锌硒电池中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池,其特征在于,所述底电池的耐受温度大于500℃。
4.根据权利要求1或3所述的叠层太阳能电池,其特征在于,所述底电池包括隧穿氧化层钝化接触电池或者交叉背接触太阳能电池或者钝化发射极和背面接触太阳能电池。
5.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池,其特征在于,所述保护层不与硫和/或硒发生反应。
6.根据权利要求5所述的叠层太阳能电池,其特征在于,所述保护层的材料包括
氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化锆或
碳化硅中的至少一种;
和/或,所述保护层的厚度大于或等于50nm。
7.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池,其特征在于,所述保护层包括第一保护层和第二保护层;所述第一保护层与所述第一电极接触,所述第一保护层位于所述第二保护层和所述第二面之间;所述第一保护层的材料包括金属、含锡氧化物、含锌氧化物、含
镍氧化物或过渡金属氮化物中的至少一种;所述第二保护层的材料为金属硫化物和/或金属硒化物;
和/或,所述保护层的厚度大于或等于50nm。
8.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池,其特征在于,
所述底电池包括第一载流子传输层,所述第一载流子传输层位于靠近所述第一面的一侧;
所述顶电池包括第二载流子传输层,所述第二载流子传输层位于所述第一载流子传输层和所述第一光吸收层之间,所述第二载流子传输层与所述第一载流子传输层接触;
所述第一载流子传输层传输的载流子和所述第二载流子传输层的载流子的传输类型相反。
9.根据权利要求8所述的叠层太阳能电池,其特征在于,沿所述第一面至所述第二面的方向,所述底电池依次包括:所述第一载流子传输层、第一隧穿氧化层、第二光吸收层、第二隧穿氧化层、p型掺杂层和第一透明导电层;所述第一载流子传输层为n型掺杂层;
沿所述顶电池至所述底电池的方向,所述顶电池依次包括:第二电极、第二透明导电层、缓冲层、所述第一光吸收层和所述第二载流子传输层;所述第二载流子传输层为空穴传输层。
10.一种
光伏组件,其特征在于,所述光伏组件包括:
电池串,所述电池串包括多个互联件和多个如权利要求1至9任一项所述的叠层太阳能电池;所述互联件用于将多个所述叠层太阳能电池串联在一起形成所述电池串;
封装层,所述封装层用于覆盖所述电池串的表面。
11.一种叠层太阳能电池的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:
形成底电池;所述底电池包括相对的第一面和第二面;所述底电池包括位于所述第二面的第一电极;
在所述第一电极和所述第二面上形成保护材料层,所述保护材料层全面覆盖所述第二面和所述第一电极;
在所述底电池的第一面上形成顶电池;所述顶电池包括第一光吸收层,所述第一光吸收层的材料包括黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料。
12.根据权利要求11所述的叠层太阳能电池的制作方法,其中,所述在所述底电池的第一面上形成顶电池的步骤包括:
在所述底电池的第一面上形成金属层,所述金属层中的金属元素与黄铜矿类材料中的金属元素相同,和/或,所述金属层中的金属元素与锌黄锡矿类材料中的金属元素相同;
将所述金属层经过硫化或硒化处理得到黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料。
13.根据权利要求11所述的叠层太阳能电池的制作方法,其特征在于,在所述底电池的第一面上形成顶电池包括:
在所述底电池的第一面上同时形成空穴传输层和所述第一光吸收层;
所述空穴传输层位于所述底电池的第一面和所述第一光吸收层之间。
14.根据权利要求13所述的叠层太阳能电池的制作方法,其特征在于,所述空穴传输层的材质为金属硫化物和/或金属硒化物。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域,尤其涉及一种叠层太阳能电池及其制作方法、光伏组件。
背景技术
[0002]太阳能电池是利用太阳能的一种装置,通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能。目前,通常采用叠层太阳能电池以提高
光伏电池效率。例如,叠层太阳能电池包括铜铟镓硫/晶硅叠层太阳能电池、
钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。
[0003]对于铜铟镓硫/晶硅叠层太阳能电池,在制作该叠层太阳能电池的过程中,需要在高温高硫气氛的反应环境下,在晶硅电池的基底上沉积铜铟镓硫薄膜。但是,在此过程中,晶硅电池所包括的掺杂
多晶硅层、透明导电层层以及金属电极会与硫发生化学反应,从而导致作为底电池的晶硅电池失效,进而导致最终形成的叠层太阳能电池失效。
[0004]因此,如何降低或消除底电池失效的概率,提高叠层太阳能电池的质量,是当前行业亟待解决的技术问题。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种叠层太阳能电池及其制作方法、光伏组件,用于降低或消除底电池失效的概率,提高叠层太阳能电池的质量。
[0006]为了实现上述目的,第一方面,本发明提供了一种叠层太阳能电池。该叠层太阳能电池包括顶电池、底电池和保护层。顶电池包括第一光吸收层,第一光吸收层的材料包括黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料。底电池包括相对的第一面和第二面,第二面背离顶电池。底电池包括位于第二面的第一电极,保护层全面覆盖第二面和第一电极。
[0007]由于第一光吸收层的材料包括黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料,而黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料中含有硫和/或硒。由此可知,在底电池的基础上制作顶电池的第一光吸收层时,底电池会处于高温、高硫和/或高硒的气氛中。本申请提供的叠层太阳能电池中,保护层全面覆盖第二面和第一电极,此时保护层可以保护底电池的第二面处暴露出的所有膜层(例如暴露在外的第一电极以及第一电极未遮盖的膜层),阻挡底电池的第二面处暴露出的所有膜层和第一电极与硫和/或硒反应。应注意,顶电池的第一光吸收层是由金属物质与硫和/或硒在高温条件下反应形成的,因此在形成第一光吸收层之前,底电池的第一面上会先形成金属膜层。由于该金属膜层的存在,后续在高硫和/或高硒的环境中形成第一光吸收层时,硫和/或硒会优先与该金属膜层反应。此时,该金属膜层会保护底电池的第一面处暴露出的所有膜层,降低或消除底电池的第一面处暴露出的所有膜层与硫和/或硒反应的概率。
[0008]综上所述,由于底电池的第一面和第二面处暴露的所有膜层均被保护,降低或消除了底电池的第一面和第二面处暴露出的所有膜层与硫和/或硒反应的概率。基于此,降低或消除了底电池失效的概率,从而提高了最终获得的叠层太阳能电池的质量。
[0009]在一种实现方式中,顶电池包括铜铟镓硫电池、铜铟镓硒电池、铜铟镓硒硫电池、铜锌硒硫电池或铜锌硒硒电池中的任意一种。
[0010]采用技术方案的情况下,铜铟镓硫电池、铜铟镓硒电池、铜铟镓硒硫电池、铜锌硒硫电池或铜锌硒硒电池具有制造工艺简单、成本低、吸光效果好、效率高和载流子稳定等优势,因此当顶电池为上述电池中的任意一种时,利于提高叠层太阳能电池的转换效率。进一步地,由于铜铟镓硫电池具有带隙匹配以及带隙可调的特点,以及具有良好的稳定性,因此当顶电池为铜铟镓硫电池时,不仅有利于制备叠层太阳能电池,同时还可以提高叠层太阳能电池的电池效率。
[0011]在一种实现方式中,底电池的耐受温度大于500℃。
[0012]由于第一光吸收层的材料包括黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料,而黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料在形成顶电池时的制备温度一般在400℃以上,因此后续在底电池的基础上形成顶电池时,本申请中的底电池可以耐受制作顶电池时的高温,避免底电池损坏,确保最终形成的叠层太阳能电池的质量。
[0013]在一种实现方式中,底电池包括隧穿氧化层钝化接触电池或者交叉背接触太阳能电池或者钝化发射极和背面接触太阳能电池。
[0014]采用技术方案的情况下,上述电池耐受制作顶电池时的高温,此时可以确保最终获得的叠层太阳能电池的质量。
[0015]在一种实现方式中,保护层不与硫和/或硒发生反应。
[0016]此时,保护层可以保护底电池的第二面处暴露出的所有膜层和第一电极,避免底电池的第二面处暴露出的所有膜层和第一电极与硫和/或硒发生反应,以避免底电池失效,从而提高最终获得的叠层太阳能电池的质量。
[0017]在一种实现方式中,保护层的材料包括氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化锆或碳化硅中的至少一种。
[0018]在一种实现方式中,保护层的厚度大于或等于50nm。
[0019]采用技术方案的情况下,防止保护层的厚度较小使得保护层自身的保护作用较差,以避免硫和/或硒穿透保护层与位于底电池第二面的膜层反应,进一步降低或消除底电池失效的概率。
[0020]在一种实现方式中,保护层包括第一保护层和第二保护层,第一保护层与第一电极接触,第一保护层位于第二保护层和第二面之间。第一保护层的材料包括金属、含锡氧化物、含锌氧化物、含镍氧化物或过渡金属氮化物中的至少一种,第二保护层的材料为金属硫化物和/或金属硒化物。
[0021]采用技术方案的情况下,在制作叠层太阳能电池时,形成在底电池第二面上的保护材料层并未与硫和/或硒完全反应。具体的,一部分保护材料层与硫和/或硒反应形成了第二保护层,一部分保护材料层未与硫和/或硒反应以第一保护层的状态存在,且第一保护层位于第二保护层和第二面之间。由此可知,反应深度并未到达底电池的第二面,硫和/或硒并未穿透保护材料层,因此可以避免硫和/或硒对底电池造成损伤,避免底电池失效。进一步地,第二保护层所包括的金属硫化物和/或金属硒化物为非常稳定的材料,不会对太阳能电池产生不利的影响或者可以忽略产生的影响。
[0022]在一种实现方式中,保护层的厚度大于或等于50nm。
[0023]在一种实现方式中,底电池包括第一载流子传输层,第一载流子传输层位于靠近第一面的一侧。顶电池包括第二载流子传输层,第二载流子传输层位于第一载流子传输层和第一光吸收层之间,第二载流子传输层与第一载流子传输层接触,第一载流子传输层传输的载流子和第二载流子传输层的载流子的传输类型相反。
[0024]采用技术方案的情况下,底电池的第一载流子传输层与顶电池的第二载流子传输层直接接触,底电池和顶电池之间未设置额外的复合层,此时不仅可以降低制作复合层的成本,同时还可以避免因引入复合层对底电池的光吸收造成的影响,提高叠层太阳能电池的电池效率。
[0025]在一种实现方式中,沿第一面至第二面的方向,底电池依次包括:第一载流子传输层、第一隧穿氧化层、第二光吸收层、第二隧穿氧化层、p型掺杂层和第一透明导电层;第一载流子传输层为n型掺杂层。沿顶电池至底电池的方向,顶电池依次包括:第二电极、第二透明导电层、缓冲层、第一光吸收层和第二载流子传输层;第二载流子传输层为空穴传输层。
[0026]采用技术方案的情况下,n型掺杂层的导电性与透明导电层的导电性基本一样,且n型掺杂层与硫和/或硒的反应能力较差,因此n型掺杂层既可以作为底电池的钝化层,也可以作为顶电池的中间导电复合层,即n型掺杂层与空穴传输层直接接触,无需额外设置复合层。进一步地,由于n型掺杂层与硫和/或硒的反应能力较差,因此即使硫和/或硒穿透在形成第一光吸收层之前形成在底电池上的金属膜层,硫和/或硒对n型掺杂层的破坏也较小或者可以忽略不计。基于此,可以进一步降低对底电池的损坏。
[0027]第二方面,本申请还提供了一种光伏组件。该光伏组件包括:电池串和封装层。电池串包括多个互联件和多个如上述技术方案所述的叠层太阳能电池;互联件用于将多个叠层太阳能电池串联在一起形成电池串;封装层用于覆盖电池串的表面。
[0028]本申请提供的光伏组件的有益效果与上述技术方案所述叠层太阳能电池的有益效果相同,此处不做赘述。
[0029]第三方面,本申请还提供了一种叠层太阳能电池的制作方法。该叠层太阳能电池的制作方法包括以下步骤:
形成底电池;底电池包括相对的第一面和第二面;底电池包括位于第二面的第一电极;
在第一电极和第二面上形成保护材料层,保护材料层全面覆盖第二面和第一电极;
在底电池的第一面上形成顶电池;顶电池包括第一光吸收层,第一光吸收层的材料包括黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料。
[0030]本申请提供的叠层太阳能电池的制作方法的有益效果与上述技术方案所述叠层太阳能电池的有益效果相同,此处不做赘述。
[0031]在一种实现方式中,在底电池的第一面上形成顶电池的步骤包括:
在底电池的第一面上形成金属层,金属层中的金属元素与黄铜矿类材料中的金属元素相同,和/或,金属层中的金属元素与锌黄锡矿类材料中的金属元素相同;
将金属层经过硫化或硒化处理得到黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料。
[0032]在一种实现方式中,在底电池的第一面上形成顶电池包括:
在底电池的第一面上同时形成空穴传输层和第一光吸收层;空穴传输层位于底电池的第一面和第一光吸收层之间。
[0033]采用技术方案的情况下,相比于空穴传输层和第一光吸收层分步形成,在底电池的第一面上同时形成空穴传输层和第一光吸收层不仅可以减少杂质的引入,降低或消除晶格失配或孔洞缺陷的概率,进而降低或消除形成载流子复合中心的概率。同时,同步形成两个膜层还可以使空穴传输层和第一光吸收层在成膜过程中实现原子级或分子级的紧密接触,界面过渡区更平滑,缺陷密度大幅降低,减少载流子的非辐射复合损耗。进一步地,还可以降低空穴传输层和第一光吸收层的形成周期,降低制作成本。
[0034]在一种实现方式中,空穴传输层的材质为金属硫化物和/或金属硒化物。
[0035]在一种实现方式中,保护材料层的材料包括氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化锆或碳化硅中的至少一种。保护材料层的厚度大于或等于50nm。
[0036]采用技术方案的情况下,防止保护材料层的厚度较小使得保护材料层自身的保护作用较差,以避免硫和/或硒穿透保护材料层与位于底电池第二面的膜层反应,进一步降低或消除底电池失效的概率。
[0037]在一种实现方式中,保护材料层的材料包括金属、含锡氧化物、含锌氧化物、含镍氧化物或过渡金属氮化物中的至少一种;保护材料层的厚度大于或等于50nm。
[0038]采用技术方案的情况下,当保护材料层的材料为上述材料时,保护材料层与硫和/或硒反应,且生成的反应物为非常稳定的材料,不会对太阳能电池产生不利的影响或者可以忽略产生的影响。进一步地,由于保护材料层的厚度大于或等于50nm,因此保护材料层不会全部反应完,反应深度无法达到底电池的第二面,进而硫和/或硒不会穿透保护材料层,因此可以避免硫和/或硒对底电池造成损伤,避免底电池失效。
附图说明
[0039]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例中叠层太阳能电池的结构示意图。
[0040]附图标记:
1-顶电池,10-第二电极,11-第二透明导电层,12-缓冲层,13-第一光吸收层,14-第二载流子传输层,15-窗口层;2-底电池,20-第一载流子传输层,21-第一隧穿氧化层,22-第二光吸收层,23-第二隧穿氧化层,24-p型掺杂层,25-第一透明导电层,26-第一电极;3-保护层。
具体实施方式
[0041]为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案,在本发明的实施例中,采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如,第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值,并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定,并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
[0042]需要说明的是,本发明中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
[0043]本发明中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,a和b的结合,a和c的结合,b和c的结合,或a、b和c的结合,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
[0044]结合背景技术,晶硅单结电池的理论极限效率约为29%,采用宽带隙太阳电池与晶硅电池形成叠层太阳能电池可有效减少热损失,并将太阳电池的极限效率提高至40%以上。因此,目前通常采用叠层太阳能电池以提高光伏电池效率。例如,叠层太阳能电池包括铜铟镓硫/晶硅叠层太阳能电池、钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。
[0045]对于铜铟镓硫/晶硅叠层太阳能电池,在制作该叠层太阳能电池的过程中,一般是在晶硅电池上直接沉积铜铟镓硫薄膜,沉积方案包括共蒸发方案和金属薄膜后硫化方案,两种方案均使用高温高硫气氛的反应环境。但是,在此过程中,晶硅电池所包括的掺杂多晶硅层、透明导电层层以及金属电极会与硫发生化学反应,从而导致作为底电池的晶硅电池失效,进而导致最终形成的叠层太阳能电池失效。
[0046]除了上述制作方式以外,现有技术还通过单独制作铜铟镓硫电池和晶硅电池,之后将这两个电池通过PEDOT:PSS聚合物连接的方式制作形成铜铟镓硫/晶硅叠层太阳能电池,在上述制作过程中,由于铜铟镓硫电池和晶硅电池是分开制作的,因此可以避免晶硅电池经受高温高硫气氛的恶劣环境。
[0047]但是,PEDOT:PSS聚合物会影响底电池的光吸收,降低底电池的电池效率,进而影响叠层太阳能电池的电池效率。进一步地,在制作顶电池时,顶电池是在透明导电基底玻璃上制作的,在高硫和/或高硒的气氛中顶电池的电极会失效,导致顶电池质量不合格,进而影响叠层太阳能电池的质量。
[0048]为了解决上述至少一个技术问题,第一方面,本发明提供了一种叠层太阳能电池。参见图1,该叠层太阳能电池包括顶电池1、底电池2和保护层3。顶电池1包括第一光吸收层13,第一光吸收层13的材料包括黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料。底电池2包括相对的第一面和第二面,第二面背离顶电池1。底电池2包括位于第二面的第一电极26,保护层3全面覆盖第二面和第一电极26。
[0049]本申请中黄铜矿类材料为I-III-VI2族黄铜矿化合物,由Ib族元素、III族元素和VI族元素构成,其中Ib元素包括Cu、Ag或Au,III元素包括B、Al、Ga或In,VI元素包括S、Se或Te。对黄铜矿类材料没有特别的限制,例如,可以为Cu(In1-xGax)(SeyS1-y)2[0≦x≦1,0≦y≦1]、CuAlS2、CuAlSe2、CuAlTe2、CuGaS2、CuGaSe2、CuGaTe2、CuInS2、CuInSe2、CuInTe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgAlTe2、AgGaS2、AgGaSe2、AgGaTe2、AgInS2、AgInSe2、AgInTe2以及它们的组合。“它们的组合”没有特别限定,例如,CuGaS2和CuInSe2组合时的Cu(In1-xGax)(SeyS1-y)2[0≦x≦1,0≦y≦1]。
[0050]本申请的锌黄锡矿类材料为I2-II-IV-VI4族锌黄锡矿化合物,由Ib族元素、IIb族元素、IV族元素和VI族元素构成。对锌黄锡矿类材料没有特别的限制,例如,Cu2ZnSnS4、Cu2ZnSnSe4、Cu2ZnGeS4、Cu2ZnGeSe4、Cu2MnSnS4、Cu2MnSnSe4、Cu2MnGeS4、Cu2MnGeSe4、Ag2ZnSnS4、Ag2ZnSnSe4、Ag2ZnGeS4、Ag2ZnGeSe4、Ag2MnSnS4、Ag2MnSnSe4、Ag2MnGeS4、Ag2MnGeSe4,以及它们的组合。“它们的组合”没有特别限定,例如,Cu2ZnSnS4和Ag2ZnSnSe4组合时的(CuxAg1-x)2ZnSn(SySe1-y)4(0≦x≦1、0≦y≦1)、Cu2ZnSn(SxSe1-x)4(0≦x≦1、0≦y≦1)。
[0051]由于第一光吸收层13的材料包括黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料,而黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料中含有硫和/或硒。由此可知,在底电池2的基础上制作顶电池1的第一光吸收层13时,底电池2会处于高温、高硫和/或高硒的气氛中。本发明提供的叠层太阳能电池中,保护层3全面覆盖第二面和第一电极26,此时保护层3可以保护底电池2的第二面处暴露出的所有膜层(例如暴露在外的第一电极26以及第一电极26未遮盖的膜层),阻挡底电池2的第二面处暴露出的所有膜层和第一电极与硫和/或硒反应。应注意,顶电池1的第一光吸收层13是由金属物质与硫和/或硒在高温条件下反应形成的,因此在形成第一光吸收层13之前,底电池2的第一面上会先形成金属膜层。由于该金属膜层的存在,后续在高硫和/或高硒的环境中形成第一光吸收层13时,硫和/或硒会优先与该金属膜层反应。此时,该金属膜层会保护底电池2的第一面处暴露出的所有膜层,降低或消除底电池2的第一面处暴露出的所有膜层与硫和/或硒反应的概率。
[0052]综上所述,由于底电池2的第一面和第二面处暴露的所有膜层均被保护,降低或消除了底电池2的第一面和第二面处暴露出的所有膜层与硫和/或硒反应的概率。基于此,降低或消除了底电池2失效的概率,从而提高了最终获得的叠层太阳能电池的质量。
[0053]上述第一电极26可以整面形成在底电池2的第二面上,也可以多个第一电极26间隔分布在第二面上。
[0054]当第一电极26整面形成在底电池2的第二面上时,保护层3完全形成在第一电极26上。
[0055]当多个第一电极26间隔分布在第二面上时,保护层3不仅形成在第一电极26上,还形成在位于第二面且第一电极26未遮盖的其他膜层上。
[0056]制作第一电极26的浆料可以是银浆料、银铜浆料、铜浆料、镍浆料等。
[0057]下面以两种可能的情况为例描述保护层3,应注意,以下描述仅用于理解,不用于具体限定。
[0058]第一种:保护层3不与硫和/或硒发生反应。应注意,上述用于形成保护层3的材料可以耐受高温,以确保叠层太阳能电池的正常制作。
[0059]上述保护层3可以保护底电池2的第二面处暴露出的所有膜层(例如暴露在外的第一电极26以及第一电极26未遮盖的膜层),避免底电池2的第二面处暴露出的所有膜层和第一电极26与硫和/或硒发生反应,以避免底电池2失效,从而提高最终获得的叠层太阳能电池的质量。
[0060]示例性的,保护层3的材料包括氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化锆或碳化硅中的至少一种。
[0061]上述保护层3的厚度大于或等于50nm,防止保护层3的厚度较小使得保护层3自身的保护作用较差,以避免硫和/或硒穿透保护层3与位于底电池2第二面的膜层反应,进一步降低或消除底电池2失效的概率。例如,保护层3的厚度可以是50nm、53nm、55nm、58nm、60nm、63nm、65nm、68nm或70nm等。
[0062]第二种:在制作叠层太阳能电池的过程中,形成在底电池2第二面上的保护材料层与硫和/或硒发生反应,但是保护材料层与硫和/或硒的反应深度可控。此时,叠层太阳能电池制作完成后由保护材料层形成的保护层3包括第一保护层和第二保护层。第一保护层与第一电极26接触,第一保护层位于第二保护层和第二面之间。第一保护层的材料包括金属、含锡氧化物、含锌氧化物、含镍氧化物或过渡金属氮化物中的至少一种,第二保护层的材料为金属硫化物和/或金属硒化物。
[0063]在制作叠层太阳能电池时,形成在底电池2第二面上的保护材料层并未与硫和/或硒完全反应。具体的,一部分保护材料层与硫和/或硒反应形成了第二保护层,一部分保护材料层未与硫和/或硒反应以第一保护层的状态存在,且第一保护层位于第二保护层和第二面之间。由此可知,反应深度并未到达底电池2的第二面,硫和/或硒并未穿透保护材料层,因此可以避免硫和/或硒对底电池2造成损伤,避免底电池2失效。进一步地,第二保护层所包括的金属硫化物和/或金属硒化物为非常稳定的材料,不会对太阳能电池产生不利的影响或者可以忽略产生的影响。
[0064]结合上文描述,第一保护层的材料包括金属、含锡氧化物、含锌氧化物、含镍氧化物或过渡金属氮化物中的至少一种。
[0065]在一些实施例中,金属可以包括铜、银、铝或钼等。含锡氧化物、含锌氧化物、含镍氧化物可以包括铟锡氧化物(Indium Tin Oxide,缩写为ITO)、铟锌氧化物(Indium ZincOxide,缩写为IZO)、氟掺杂氧化锡(Fluorine-Doped Tin Oxide,缩写为FTO)等。过渡金属氮化物可以包括氮化镍或氮化锌。
[0066]作为一种可能的实现方式,参见图1,上述保护层3的厚度大于或等于50nm。例如,保护层3的厚度可以是50nm、53nm、55nm、58nm、60nm、63nm、65nm、68nm或70nm等。
[0067]作为一种可能的实现方式,参见图1,顶电池1包括铜铟镓硫电池、铜铟镓硒电池、铜铟镓硒硫电池、铜锌硒硫电池或铜锌硒硒电池中的任意一种。
[0068]铜铟镓硫电池、铜铟镓硒电池、铜铟镓硒硫电池、铜锌硒硫电池或铜锌硒硒电池具有制造工艺简单、成本低、吸光效果好、效率高和载流子稳定等优势,因此当顶电池1为上述电池中的任意一种时,利于提高叠层太阳能电池的转换效率。进一步地,由于铜铟镓硫电池具有带隙匹配以及带隙可调的特点,以及具有良好的稳定性,因此当顶电池1为铜铟镓硫电池时,不仅有利于制备叠层太阳能电池,同时还可以提高叠层太阳能电池的电池效率。
[0069]底电池2的耐受温度大于顶电池1的最大制作温度,在一些实施例中,底电池2的耐受温度大于500℃。
[0070]本申请中耐受温度是指使用具备该底电池制作的叠层太阳能电池的特性不可逆降低的温度。例如,在制备叠层太阳能电池时,底电池2被加热到500℃以上的高温时,难以发生特性变化。
[0071]由于第一光吸收层13的材料包括黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料,而黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料在形成顶电池1时的制备温度一般在400℃以上,因此后续在底电池2的基础上形成顶电池1时,本申请中的底电池2可以耐受制作顶电池1时的高温,避免底电池2损坏,确保最终形成的叠层太阳能电池的质量。
[0072]在一种可选方式中,参见图1,底电池2包括隧穿氧化层钝化接触电池或者交叉背接触太阳能电池(Interdigitated Back Contact Solar Cell,缩写为IBC)或者钝化发射极和背面接触太阳能电池(Passivated Emitter and Rear Cell,缩写为PERC)。
[0073]上述电池耐受制作顶电池时的高温,此时可以确保最终获得的叠层太阳能电池的质量。
[0074]上述顶电池1和底电池2所包括的具体膜层、膜层的厚度可以根据实际情况选择,在此不做具体限定。
[0075]作为一种可能的实现方式,参见图1,底电池2包括第一载流子传输层20,第一载流子传输层20位于靠近第一面的一侧。顶电池1包括第二载流子传输层14,第二载流子传输层14位于第一载流子传输层20和第一光吸收层13之间,第二载流子传输层14与第一载流子传输层20接触,第一载流子传输层20传输的载流子和第二载流子传输层14的载流子的传输类型相反。
[0076]底电池2的第一载流子传输层20与顶电池1的第二载流子传输层14直接接触,底电池2和顶电池1之间未设置额外的复合层,此时不仅可以降低制作复合层的成本,同时还可以避免因引入复合层对底电池2的光吸收造成的影响,提高叠层太阳能电池的电池效率。
[0077]示例性的,上述第一载流子传输层20为空穴传输层时,第二载流子传输层14为电子传输层。或者,上述第一载流子传输层20为电子传输层时,第二载流子传输层14为空穴传输层。
[0078]在一些实施例中,参见图1,沿第一面至第二面的方向A,底电池2依次包括:第一载流子传输层20、第一隧穿氧化层21、第二光吸收层22、第二隧穿氧化层23、p型掺杂层24和第一透明导电层25,第一载流子传输层20为n型掺杂层。沿顶电池1至底电池2的方向,顶电池1依次包括:第二电极10、第二透明导电层11、缓冲层12、第一光吸收层13和第二载流子传输层14,第二载流子传输层14为空穴传输层。上述第一面至第二面的方向A与顶电池1至底电池2的方向一致。
[0079]上述n型掺杂层的导电性与透明导电层的导电性基本一样,且n型掺杂层与硫和/或硒的反应能力较差,因此n型掺杂层既可以作为底电池2的钝化层,也可以作为顶电池1的中间导电复合层,即n型掺杂层与空穴传输层直接接触,无需额外设置复合层。进一步地,由于n型掺杂层与硫和/或硒的反应能力较差,因此即使硫和/或硒穿透在形成第一光吸收层13之前形成在底电池2上的金属膜层,硫和/或硒对n型掺杂层的破坏也较小或者可以忽略不计。基于此,可以进一步降低对底电池2的损坏。
[0080]在一些实施例中,第一隧穿氧化层21和第二隧穿氧化层23可以是超薄二氧化硅层。n型掺杂层与第一隧穿氧化层21构成完整的钝化接触结构,p型掺杂层24与第二隧穿氧化层23构成完整的钝化接触结构。
[0081]第一隧穿氧化层21的化学钝化和n型掺杂层的场钝化作用,可以显著降低第二光吸收层22表面的复合程度。同时,第一隧穿氧化层21还可以保证多子的有效隧穿,n型掺杂层可显著改善光生载流子的传导性能,进而可以提高太阳能电池的开路电压和填充因子。当底电池2的第一面层叠有n型掺杂层与第一隧穿氧化层21时,n型掺杂层与第一隧穿氧化层21形成钝化接触结构。第一隧穿氧化层21使多子隧穿进入n型掺杂层的同时,可以阻挡少子的复合,进而使多子在n型掺杂层横向传输被金属收集,极大降低了金属接触复合电流,提升了电池的开路电压和短路电流,从而提升了电池效率。p型掺杂层24与第二隧穿氧化层23同理,在此不做赘述。
[0082]在一些实施例中,上述p型掺杂层24可以是p型掺杂多晶硅层或者p型掺杂微晶硅层。在一些实施例中,n型掺杂层可以是n型掺杂多晶硅层或者n型掺杂微晶硅层。
[0083]第一透明导电层25的材料可以包括掺氟氧化锡、掺铝
氧化锌、掺锡氧化铟、掺钨氧化铟、掺钼氧化铟、掺铈氧化铟和氢氧化铟等任一种透光的导电材料,只要能够应用至本发明实施例提供的底电池2中均可。
[0084]在一些实施例中,p型掺杂层24整面形成在第二隧穿氧化层23上,第二隧穿氧化层23整面形成在第二光吸收层22上。第一透明导电层25的面积小于p型掺杂层24的面积,即,在p型掺杂层24的部分区域上形成有第一透明导电层25。进一步地,在第一透明导电层25上形成有多个间隔分布的第一电极26。
[0085]此时,保护层3形成在第一电极26、第一电极26未遮盖的第一透明导电层25上以及第一透明导电层25未遮盖的p型掺杂层24上,保护层3整面覆盖底电池2的第二面。
[0086]在另一些实施例中,第一透明导电层25整面形成在p型掺杂层24上,p型掺杂层24整面形成在第二隧穿氧化层23上,第二隧穿氧化层23整面形成在第二光吸收层22上,多个间隔分布的第一电极26形成在第一透明导电层25上。
[0087]此时,保护层3形成在第一电极26以及第一电极26未遮盖的第一透明导电层25上,保护层3整面覆盖底电池2的第二面。
[0088]在一些实施例中,制作第二电极10的浆料可以是银浆料、银铜浆料、铜浆料、镍浆料等。
[0089]第二透明导电层11的材料可以包括铟锌氧(IZO)、铟锡氧(ITO)、铟钨氧(IWO)、铟铈氧(ICO)、锌铝氧(AZO)或锌铝镓氧(AGZO)等。第二透明导电层11的厚度范围为10nm至500nm。例如,第二透明导电层11的厚度可以是10nm、25nm、50nm、80nm、100nm、120nm、180nm、200nm、250nm、280nm、300nm、350nm、400nm、480nm或500nm等。第二透明导电层11主要用于收集光生载流子,并将载流子通过横向传输导出到第二电极10中,接着通过第二电极10导出到外电路。
[0090]缓冲层12的材料可以包括硫化镉(CdS)、锌锡氧(ZnSnO)、锌镁氧(ZnMgO)、锌氧硫(Zn(O,S))或锌铝氧(AlZnO)等。缓冲层12的厚度范围为0nm至100nm。例如,缓冲层12的厚度可以是1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm等。缓冲层12具有高透光性和n型特性,缓冲层12与第一光吸收层13构成p-n异质结,并在界面形成内建电场将第一光吸收层13中的光生电子快速导出。
[0091]结合前文描述,第一光吸收层13的材料包括黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料。在一些实施例中,第一光吸收层13的材料可以包括:铜铟镓硒硫(CIGSSu)、铜铟镓硫(CIGSu)、铜铟镓硒、铜锌硒硫或铜锌硒硒等。
[0092]示例性的,当第一光吸收层13的材料为铜铟镓硒硫或铜铟镓硫时,上述两种材料中,铜与“铟和镓的总和”的比例可控制在0.7至1.1之间,即CGI比值的取值范围为0.7至1。例如,0.7、0.75、0.8、0.85、09、0.95、1或1.1等。镓/(铟加镓)的比例可控制在0至1之间,即GGI比值的取值范围为0至1。例如,0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、09、0.95或1等。
[0093]第一光吸收层13的厚度取值范围为0µm至5µm。例如,第一光吸收层13的厚度可以是0.1µm、0.5µm、1µm、1.5µm、2µm、2.5µm、3µm、3.5µm、4µm或5µm等。
[0094]第一光吸收层13的光学带隙的范围为1.05eV至2.4eV。例如,第一光吸收层13的光学带隙可以是1.05eV、1.1eV、1.2eV、1.3eV、1.4eV、1.5eV、1.6eV、1.7eV、1.8eV、1.9eV、2eV、2.1eV、2.2eV、2.3eV或2.4eV等。
[0095]在一种可选的方式中,空穴传输层的材质为金属硫化物和/或金属硒化物。
[0096]示例性的,空穴传输层的材料可以包括MoSe2、MoS2、CuGaS2、CuAlS2或CuAlO2等。
[0097]空穴传输层的厚度的取值范围为0nm至100nm。例如,空穴传输层的厚度可以是1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm等。
[0098]在一种可选方式中,参见图1,上述顶电池1还可以包括窗口层15,窗口层15形成在缓冲层12上,位于缓冲层12和第二透明导电层11之间。
[0099]窗口层15的材料可以包括氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、氧化钛(TiO2)或氧化镁(ZnO)等。
[0100]窗口层15的厚度取值范围为0nm至200nm。例如,窗口层15的厚度可以是1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm、100nm、120nm、130nm 140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或200nm等。
[0101]窗口层15具有高透光性和高电阻,窗口层15可以用于抑制漏电,确保顶电池1的性能。
[0102]第二方面,本申请还提供了一种光伏组件。该光伏组件包括:电池串和封装层。电池串包括多个互联件和多个如上述技术方案所述的叠层太阳能电池,互联件用于将多个叠层太阳能电池串联在一起形成电池串,封装层用于覆盖电池串的表面。
[0103]本申请提供的光伏组件的有益效果与上述技术方案所述叠层太阳能电池的有益效果相同,此处不做赘述。
[0104]第三方面,本申请还提供了一种叠层太阳能电池的制作方法。结合图1,该叠层太阳能电池的制作方法包括以下步骤:
步骤101:形成底电池2。底电池2包括相对的第一面和第二面,底电池2包括位于第二面的第一电极26。
[0105]下面以一种可能的制作方法为例描述底电池2的制作过程,应注意,以下描述仅用于理解,不用于具体限定。
[0106]步骤101.1:提供一半导体基底,半导体基底具有相对的第一面和第二面。
[0107]步骤101.2:对半导体基底进行清洗,对半导体基底的双面进行化学机械抛光。
[0108]例如,以N型单晶硅片作为半导体基底,先进行碱和双氧水预清洗,再对预清洗后硅片进行双面抛光处理。上述半导体基底可以理解为底电池2中的第二光吸收层22。
[0109]步骤101.3:在半导体基底的第一面和第二面上分别形成第一面隧穿氧化层和第二隧穿氧化层23。
[0110]示例性的,在管式LPCVD(低压力化学气相沉积法)炉中用化学氧化法,在半导体基底的第一面和第二面上分别生长一层1.5nm厚的SiO2层。
[0111]步骤101.4:在第二隧穿氧化层23和第一面隧穿氧化层上分别形成一层本征非晶硅层。
[0112]示例性的,在管式LPCVD(低压力化学气相沉积法)炉中,通入
硅烷(),在约600℃的温度下,在第二隧穿氧化层23和第一面隧穿氧化层上分别沉积一层本征(未掺杂)的非晶硅层,本征非晶硅层的厚度范围为100nm至200nm。
[0113]步骤101.5:对形成在第一面隧穿氧化层和第二隧穿氧化层23上的本征非晶硅层进行扩散掺杂处理,以在双面形成p型掺杂多晶硅层。
[0114]示例性的,扩散掺杂处理采用的掺杂源包括Ⅲ族源,例如,Ⅲ族源可以是硼源,镓源,铟源等。在一种可选的方式,上述Ⅲ族源为硼源。
[0115]在一些实施例中,将半导体基底放置在管式扩散炉中,在氮气及氧气氛围下扩散硼源BCl3或BBr3,至于扩散的时间和温度可以根据实际需要进行设置,例如可以为800℃左右。此时,形成掺杂导电层(例如掺杂P+层)和掺杂氧化层(例如硼硅玻璃层)。即,在管式扩散炉中对半导体基底进行高温硼扩散,将本征非晶硅转化为p+型(即p型掺杂多晶硅层)。
[0116]步骤101.6:去除半导体基底的第一面隧穿氧化层上的硼硅玻璃层(BSG层),保留第二面(即背面)的硼硅玻璃层。
[0117]示例性的,采用湿法工艺去除位于半导体基底第一面隧穿氧化层上的硼硅玻璃层。
[0118]在一些实施例中,将第一面接触HF溶液,进行单面刻蚀,去除第一面上的硼硅玻璃层,保留第二面上的硼硅玻璃层。
[0119]步骤101.7:进行湿法碱刻蚀,去除第一面的p型掺杂多晶硅层,并在第一面上形成纹理结构(例如金字塔绒面结构)。至于湿法碱刻蚀所用到的碱性溶液以及湿法碱刻蚀的具体过程,在此不做具体限定。上述纹理结构可以起到陷光的作用,减少太阳能电池对太阳光的反射,以提高太阳能电池的性能。
[0120]步骤101.8:在半导体基底的第一面和第二面上分别形成第一隧穿氧化层21和第二面隧穿氧化层。
[0121]示例性的,在管式LPCVD(低压力化学气相沉积法)炉中用化学氧化法,在半导体基底的第一面和第二面上分别生长一层1.5nm厚的SiO2层。
[0122]步骤101.9:在半导体基底双面分别形成一层本征非晶硅层。
[0123]示例性的,在管式LPCVD炉中,通入硅烷(),在约600℃的温度下,在双面同时沉积一层本征(未掺杂)的非晶硅层,本征非晶硅层的厚度范围为100nm至200nm。
[0124]步骤101.10:对半导体基底双面的本征非晶硅层进行扩散掺杂处理,以在双面形成n型掺杂多晶硅层。
[0125]示例性的,在管式扩散炉中对半导体基底进行高温磷扩散,将本征非晶硅转化为n+型(即n型掺杂多晶硅层)。应注意,与此同时在n型掺杂多晶硅层上形成有磷硅玻璃层(PSG层)。
[0126]步骤101.11:去除半导体基底的第二面上的磷硅玻璃层(PSG层),保留第一面上的磷硅玻璃层(PSG层)。
[0127]示例性的,采用湿法工艺去除位于半导体基底第二面上的磷硅玻璃层,保留第一面上的磷硅玻璃层,即保留第一面纹理结构上的n型掺杂多晶硅层和磷硅玻璃层。
[0128]在一些实施例中,将第二面接触HF溶液,进行单面刻蚀,去除第二面上的磷硅玻璃层,保留第一面上的磷硅玻璃层。
[0129]步骤101.12:进行湿法碱刻蚀,去除第二面上的n型掺杂多晶硅层。
[0130]在进行湿法碱刻蚀过程中,通过控制碱液浓度,避免第二面表面形成纹理结构。
[0131]步骤101.13:采用湿法工艺去除第一面表层的磷硅玻璃层和第二面表层的硼硅玻璃层。
[0132]示例性地,对双面采用HF溶液刻蚀,去除第一面表层的磷硅玻璃层和第二面表层的硼硅玻璃层。
[0133]步骤101.14:在第二面的p型掺杂层24上形成第一透明导电层25。
[0134]示例性的,采用磁控溅射方法在p型掺杂多晶硅层上制备一层TCO作为第一透明导电层25。
[0135]步骤101.15:在第一透明导电层25上形成第一电极26。
[0136]示例性的,采用丝网印刷或电镀等方式形成第一电极26。制作第一电极26的浆料可以是银浆料、银铜浆料、铜浆料、镍浆料等,通过低温烧结工艺使浆料固化,再通过光注入提升氢钝化效果,最后使用激光辅助烧结接触技术(Laser-enhanced contactoptimization,缩写为LECO)形成良好欧姆接触,完成太阳能电池的生产制作。
[0137]在一些实施例中,在第一透明导电层25上使用银浆料丝网印刷形成银电极,并进行200℃退火去除有机物残留。
[0138]步骤102:在第一电极26和第二面上形成保护材料层,保护材料层全面覆盖第二面和第一电极26;
上述保护材料层的材料分为两类,一类是不与硫和/或硒发生反应,另一类是与硫和/或硒发生反应,但是保护材料层与硫和/或硒的反应深度可控。
[0139]第一类:保护材料层不与硫和/或硒发生反应。
[0140]在底电池2的第二面上沉积保护材料层后,经过高温退火促进其结晶并形成致密膜层。示例性的,上述沉积形成保护材料层的方式可以是原子层沉积法、磁控溅射法、热蒸发法等。
[0141]在一些实施例中,保护材料层的材料包括氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化锆或碳化硅中的至少一种。
[0142]上述保护材料层的厚度大于或等于50nm,防止保护材料层的厚度较小使得保护材料层自身的保护作用较差,以避免硫和/或硒穿透保护材料层与位于底电池2第二面的膜层反应,进一步降低或消除底电池2失效的概率。例如,保护材料层的厚度可以是50nm、53nm、55nm、58nm、60nm、63nm、65nm、68nm或70nm等。
[0143]第二类:保护材料层与硫和/或硒发生反应,但是保护材料层与硫和/或硒的反应深度可控。
[0144]在一些实施例中,保护材料层的材料包括金属、含锡氧化物、含锌氧化物、含镍氧化物或过渡金属氮化物中的至少一种,保护材料层的厚度大于或等于50nm。例如,保护材料层的厚度可以是50nm、53nm、55nm、58nm、60nm、63nm、65nm、68nm或70nm等。
[0145]当保护材料层的材料为上述材料时,保护材料层与硫和/或硒反应,且生成的反应物为非常稳定的材料,不会对太阳能电池产生不利的影响或者可以忽略产生的影响。进一步地,由于保护材料层的厚度大于或等于50nm,因此保护材料层不会全部反应完,反应深度无法达到底电池2的第二面,进而硫和/或硒不会穿透保护材料层,因此可以避免硫和/或硒对底电池2造成损伤,避免底电池2失效。
[0146]上述沉积形成第二类保护材料层的方式可以是原子层沉积法、磁控溅射法、热蒸发法等。
[0147]对于步骤102,示例性的,在底电池2中,p型掺杂层24整面形成在第二隧穿氧化层23上,第二隧穿氧化层23整面形成在第二光吸收层22上。第一透明导电层25的面积小于p型掺杂层24的面积,即,在p型掺杂层24的部分区域上形成有第一透明导电层25。多个间隔分布的第一电极26形成在第一透明导电层25上。
[0148]在第一电极26、第一电极26未遮盖的第一透明导电层25上以及第一透明导电层25未遮盖的p型掺杂层24上形成保护材料层,保护材料层全面覆盖第二面。
[0149]在一些实施例中,采用磁控溅射方法,在底电池2的第二面上整面沉积形成Mo金属层。后续Mo金属层与硫的反应深度不到1微米,且无孔洞产生,隔绝底电池2第二面的膜层在硫化反应时被损坏。
[0150]步骤103:在底电池2的第一面上形成顶电池1。顶电池1包括第一光吸收层13,第一光吸收层13的材料包括黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料。至于第一光吸收层13的相关描述请参见第一方面,在此不做赘述。
[0151]本申请提供的叠层太阳能电池的制作方法的有益效果与上述技术方案所述叠层太阳能电池的有益效果相同,此处不做赘述。进一步地,相比于顶电池1在透明导电基底玻璃上制作形成,本申请中的顶电池1是在底电池2的基础上制作形成的,因此可以降低或消除在高硫和/或高硒的气氛中顶电池1的电极失效的概率,确保顶电池1的性能。
[0152]作为一种可能的实现方式,步骤103,在底电池2的第一面上形成顶电池1包括:
在底电池的第一面上形成金属层,金属层中的金属元素与黄铜矿类材料中的金属元素相同,和/或,金属层中的金属元素与锌黄锡矿类材料中的金属元素相同。
[0153]将金属层经过硫化或硒化处理得到黄铜矿类材料和/或锌黄锡矿类材料。
[0154]在一种可选的方式中,上述硫化或硒化时的温度为500℃至800℃,例如,500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、780℃或800℃等。
[0155]在一些实施例中,硫化或硒化时的温度为500℃至650℃,例如,500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃、610℃、620℃、630℃、640℃等或650℃等。
[0156]作为一种可能的实现方式,步骤103具体可以包括以下步骤:
步骤103.1:在底电池2的第一面上同时形成空穴传输层和第一光吸收层13,空穴传输层位于底电池2的第一面和第一光吸收层13之间。
[0157]相比于空穴传输层和第一光吸收层13分步形成,在底电池2的第一面上同时形成空穴传输层和第一光吸收层13不仅可以减少杂质的引入,降低或消除晶格失配或孔洞缺陷的概率,进而降低或消除形成载流子复合中心的概率。同时,同步形成两个膜层还可以使空穴传输层和第一光吸收层13在成膜过程中实现原子级或分子级的紧密接触,界面过渡区更平滑,缺陷密度大幅降低,减少载流子的非辐射复合损耗。进一步地,还可以降低空穴传输层和第一光吸收层13的形成周期,降低制作成本。
[0158]在一些实施例中,空穴传输层的材质可以为金属硫化物和/或金属硒化物。
[0159]在一种可选的方式中,步骤103.1:在底电池2的第一面上同时形成空穴传输层和第一光吸收层13包括:
步骤103.1.1:在底电池2的第一面上形成第一金属层;
在一些实施例中,在底电池2的第一面上形成第一金属层的方式可以是真空热蒸发、磁控溅射、电子束蒸发等。
[0160]示例性的,采用磁控溅射方法,在底电池2的第一面上形成Mo金属层。
[0161]步骤103.1.2:在第一金属层上形成第二金属层。
[0162]在一些实施例中,在第一金属层上形成第二金属层的方式可以是真空热蒸发、磁控溅射、电子束蒸发等。
[0163]示例性的,采用磁控溅射方法,在Mo金属层上制备Cu、In、Ga三种材料混合的金属薄膜。
[0164]步骤103.1.3:将形成有第一金属层和第二金属层的底电池2经过硫化处理,以形成空穴传输层和第一光吸收层13。
[0165]示例性的,将形成有第一金属层和第二金属层的底电池2转移到含有硫气氛的处理炉中进行高温退火反应,使Mo和Cu、In、Ga发生反应得到MoS2(即空穴传输层)和CIGS(即第一光吸收层13)。
[0166]在底电池2上制作顶电池1所包括的膜层的过程中,在形成空穴传输层和第一光吸收层13前,底电池2并未处于高硫气氛中,因此在底电池2上形成第一金属层和第二金属层时,因未引入硫,底电池2不会被硫损伤。进一步地,在底电池2上形成第一金属层和第二金属层后,才在含有硫气氛的处理炉中形成空穴传输层和第一光吸收层13。由于第一金属层和第二金属层的存在,硫会优先与第一金属层和第二金属层反应。此时,第一金属层和第二金属层会保护底电池2的第一面处暴露出的所有膜层,降低或消除底电池2的第一面处暴露出的所有膜层与硫反应的概率。
[0167]在实际制作空穴传输层和第一光吸收层13时,通过对制作工艺的控制,一般硫不会穿透第一金属层和第二金属层与底电池2所包括的膜层反应,因此底电池2不会被损伤。
[0168]步骤103.2:在第一光吸收层13上形成缓冲层12。
[0169]在一些实施例中,在第一光吸收层13上形成缓冲层12的方式可以是真空热蒸发、磁控溅射或原子层沉积技术等。
[0170]示例性的,采用原子层沉积技术,在CIGS的表面制备ZnSnO作为缓冲层12。
[0171]步骤103.3:在缓冲层12上形成窗口层15。
[0172]在一些实施例中,在缓冲层12上形成窗口层15的方式可以是真空热蒸发、磁控溅射或原子层沉积技术等。
[0173]示例性的,采用磁控溅射技术,在ZnSnO的表面制备本征ZnO薄膜,以获得窗口层15。
[0174]步骤103.4:在窗口层15上形成第二透明导电层11。
[0175]在一些实施例中,在窗口层15上形成第二透明导电层11的方式可以是真空热蒸发、磁控溅射或原子层沉积技术等。
[0176]示例性的,采用磁控溅射技术,在本征ZnO薄膜的表面制备TCO薄膜,以获得第二透明导电层11。
[0177]步骤103.5:在第二透明导电层11上形成第二电极10。
[0178]示例性的,制作第二电极10的浆料可以是银浆料、银铜浆料、铜浆料、镍浆料等。
[0179]在一些实施例中,采用蒸镀法,在第二透明导电层11上使用银浆料形成银电极。
[0180]步骤104:去除部分保护材料层,引出第一电极26。
[0181]示例性的,使用激光在底电池2的第二面,根据要求刻蚀去除局部被反应的Mo金属层(即保护材料层),引出第一电极26。
[0182]尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述,显而易见的,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可对其进行各种修改和组合。相应地,本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明,且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
15.根据权利要求11所述的叠层太阳能电池的制作方法,所述保护材料层的材料包括氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化锆、碳化硅、金属、含锡氧化物、含锌氧化物、含镍氧化物或过渡金属氮化物中的至少一种;
和/或,所述保护材料层的厚度大于或等于50nm。
说明书附图(1)