本發(fā)明涉及疊層電池，具體為高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源需求的不斷增長，尋找可持續(xù)、高效的能源解決方案變得至關(guān)重要。沙漠地區(qū)具有廣闊的土地面積和豐富的太陽能資源，為太陽能發(fā)電提供了巨大的潛力。利用沙漠環(huán)境進行太陽能發(fā)電，可以充分發(fā)揮其高輻照強度、低云層遮擋等優(yōu)勢，為能源供應(yīng)提供可靠的保障。單結(jié)太陽能電池有一個效率上限，其并不能超越這個極限。鑒于此，提高光伏電池效率的策略之一是使用疊層電池。

2、鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的光電性能，如高吸光系數(shù)、可調(diào)節(jié)的帶隙、低成本制備等優(yōu)點；晶硅則是目前成熟的太陽能電池材料，具有高穩(wěn)定性和高效率。鈣鈦礦-晶硅疊層電池則是結(jié)合了兩種材料的優(yōu)勢，通過將鈣鈦礦電池與晶硅電池復(fù)合使用，可以實現(xiàn)更高的光電轉(zhuǎn)換效率，突破傳統(tǒng)單一材料電池的效率極限。但是，鈣鈦礦-晶硅疊層電池由于封裝問題，以及鈣鈦礦材料自身的穩(wěn)定性比較一般，在面對沙漠這種高溫差、高侵蝕環(huán)境時，會嚴重影響疊層電池的轉(zhuǎn)換效率?；诖?，提出高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件，使其具備良好的穩(wěn)定性和較高的轉(zhuǎn)換效率，能更好的適用沙漠等惡劣環(huán)境。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件，包括頂電池、底電池和封裝結(jié)構(gòu)；所述頂電池依次包括頂電極、減反層、第一導(dǎo)電層、緩沖層、電子傳輸層、鈣鈦礦吸收層、空穴傳輸層和第二導(dǎo)電層；所述底電池依次包括n型摻雜層、第一氧化硅層、硅基底、第二氧化硅層、p型摻雜層和底電極。

3、優(yōu)選的，所述減反層為氟化鎂層；頂電極和底電極均為銀電極；緩沖層為二氧化鈦層或二氧化錫層；第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層均為氧化銦鋅層；電子傳輸層為富勒烯層；空穴傳輸層為氧化鎳層或meo-2pacz{[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸}層。

4、優(yōu)選的，所述鈣鈦礦吸收層的制備如下：在空穴傳輸層的表面蒸鍍氯化鉛，通過狹縫涂布引入甲基碘化胺(mai)溶液(以n,n-二甲基甲酰胺為溶劑)，在300℃下快速退火6s，形成三維鈣鈦礦層，然后將5-氨基戊酸碘化物(avi)溶液(以異丙醇為溶劑)旋涂在快速退火的三維鈣鈦礦層表面，形成二維/三維鈣鈦礦層，即鈣鈦礦吸收層。

5、優(yōu)選的，所述氯化鉛、甲基碘化胺和5-氨基戊酸碘化物的摩爾比為1:1:0.5。

6、優(yōu)選的，在頂電池中，所述減反層的厚度為50-60nm、第一導(dǎo)電層的厚度為100-200nm、緩沖層的厚度為20-30nm、電子傳輸層的厚度為50-200nm、鈣鈦礦吸收層的厚度為1-2μm、空穴傳輸層的厚度為50-80nm、第二導(dǎo)電層的厚度為50-100nm。

7、優(yōu)選的，在底電池中，所述n型摻雜層的厚度為80-120nm、第一氧化硅層的厚度為1-2nm、硅基底的厚度為200-250μm、第二氧化硅層的厚度為1-2nm、p型摻雜層的厚度為80-120nm。

8、優(yōu)選的，所述封裝結(jié)構(gòu)包括玻璃層、第一有機硅膠層、氧化鋁薄膜層、第二有機硅膠層和背板層。

9、本發(fā)明還提供了一種高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件的該封裝方法，具體如下：在頂電池的表面沉積形成氧化鋁薄膜層；由下往上依次疊放背板層、第二有機硅膠層、帶有氧化鋁薄膜層的頂電池-底電池、第一有機硅膠層和玻璃層，然后進行加熱層壓處理，即得高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件。

10、本發(fā)明提供了高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件，與現(xiàn)有技術(shù)相比具備以下

11、有益效果：

12、本發(fā)明對鈣鈦礦吸收層進行改進，構(gòu)建三維/二維混合結(jié)構(gòu)，使其具有良好穩(wěn)定性的同時，也能保證有著較高的轉(zhuǎn)換效率，而后將鈣鈦礦頂電池與晶硅底電池結(jié)合，并利用封裝結(jié)構(gòu)進行封裝，設(shè)置的氧化鋁薄膜層能夠有效抑制離子遷移與相分離現(xiàn)象，且能阻擋水分子和氧分子的滲透，從而提高了鈣鈦礦-晶硅疊層電池的整體性能，使其更好的適用沙漠等惡劣環(huán)境。

13、本發(fā)明在高溫退火后的三維鈣鈦礦層表面旋涂5-氨基戊酸碘化物，可以讓三維鈣鈦礦層上的pb-i骨架中的mai逸出，隨后avi分子占據(jù)mai的位置，從而在三維鈣鈦礦層表面嵌入二維鈣鈦礦，以構(gòu)建三維/二維混合結(jié)構(gòu)，保留了二維鈣鈦礦的穩(wěn)定性和三維鈣鈦礦的高轉(zhuǎn)換率，從而可改善疊層電池的質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件，其特征在于，包括頂電池、底電池和封裝結(jié)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件，其特征在于，所述減反層為氟化鎂層；頂電極和底電極均為銀電極；緩沖層為二氧化鈦層或二氧化錫層；第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層均為氧化銦鋅層；電子傳輸層為富勒烯層；空穴傳輸層為氧化鎳層或meo-2pacz層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件，其特征在于，所述鈣鈦礦吸收層的制備如下：在空穴傳輸層的表面蒸鍍氯化鉛，通過狹縫涂布引入甲基碘化胺溶液，在300℃下快速退火6s，形成三維鈣鈦礦層，然后將5-氨基戊酸碘化物溶液旋涂在快速退火的三維鈣鈦礦層表面，形成二維/三維鈣鈦礦層，即鈣鈦礦吸收層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件，其特征在于，所述氯化鉛、甲基碘化胺和5-氨基戊酸碘化物的摩爾比為1:1:0.5。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件，其特征在于，在頂電池中，所述減反層的厚度為50-60nm、第一導(dǎo)電層的厚度為100-200nm、緩沖層的厚度為20-30nm、電子傳輸層的厚度為50-200nm、鈣鈦礦吸收層的厚度為1-2μm、空穴傳輸層的厚度為50-80nm、第二導(dǎo)電層的厚度為50-100nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件，其特征在于，在底電池中，所述n型摻雜層的厚度為80-120nm、第一氧化硅層的厚度為1-2nm、硅基底的厚度為200-250μm、第二氧化硅層的厚度為1-2nm、p型摻雜層的厚度為80-120nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件，其特征在于，所述封裝結(jié)構(gòu)包括玻璃層、第一有機硅膠層、氧化鋁薄膜層、第二有機硅膠層和背板層。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件的封裝方法，其特征在于，該封裝方法具體如下：在頂電池的表面沉積形成氧化鋁薄膜層；由下往上依次疊放背板層、第二有機硅膠層、帶有氧化鋁薄膜層的頂電池-底電池、第一有機硅膠層和玻璃層，然后進行加熱層壓處理，即得高效鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及疊層電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為高效鈣鈦礦?晶硅疊層電池組件，包括頂電池、底電池和封裝結(jié)構(gòu)；頂電池包括頂電極、減反層、第一導(dǎo)電層、緩沖層、電子傳輸層、鈣鈦礦吸收層、空穴傳輸層和第二導(dǎo)電層；底電池包括n型摻雜層、第一氧化硅層、硅基底、第二氧化硅層、p型摻雜層和底電極。本發(fā)明對鈣鈦礦吸收層進行改進，構(gòu)建三維/二維混合結(jié)構(gòu)，使其具有良好穩(wěn)定性的同時，也能保證有著較高的轉(zhuǎn)換效率，而后將鈣鈦礦頂電池與晶硅底電池結(jié)合，并利用封裝結(jié)構(gòu)進行封裝，設(shè)置的氧化鋁薄膜層能夠有效抑制離子遷移與相分離現(xiàn)象，且能阻擋水分子和氧分子的滲透，從而提高了鈣鈦礦?晶硅疊層電池的整體性能，使其更好的適用沙漠等惡劣環(huán)境。

技術(shù)研發(fā)人員：付少劍,請求不公布姓名,王剛,安欣睿,宋怡瀟,方濤,戴欣欣,黃健,萬松博
受保護的技術(shù)使用者：滁州捷泰新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30