一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池及其制備方法。該電池從晶硅襯底到受光面依次包括：受光面緩沖層、受光面活性層、受光面透明導(dǎo)電薄膜層，另外，受光面金屬電極位于受光面透明導(dǎo)電薄膜上；從晶硅襯底到背光面依次為背光面緩沖層、背光面活性層、背光面透明導(dǎo)電薄膜層，另外，背光面金屬電極位于背光面透明導(dǎo)電薄膜上。本發(fā)明結(jié)合常規(guī)晶硅太陽(yáng)電池和有機(jī)薄膜太陽(yáng)電池的制備方法，相對(duì)于傳統(tǒng)傳統(tǒng)晶硅太陽(yáng)電池，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，成本降低；相對(duì)于傳統(tǒng)有機(jī)太陽(yáng)電池，效率得到提高。
【專利說(shuō)明】—種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硅基電池，具體涉及一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展需求一種工藝流程簡(jiǎn)單，光電轉(zhuǎn)化效率高的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)來(lái)降低發(fā)電成本，達(dá)到與市電同價(jià)或低于市電電價(jià)的目標(biāo)。
[0003]當(dāng)前常規(guī)晶硅電池隨著產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，轉(zhuǎn)換效率提升和成本降低都有了較大的進(jìn)步，但其結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)限制了其生產(chǎn)成本的進(jìn)一步下降。常規(guī)薄膜太陽(yáng)電池由于其生產(chǎn)成本低廉、攜帶方便、弱光響應(yīng)好，一直是行業(yè)研究的熱點(diǎn)，但是其效率較低，并且衰減比較嚴(yán)重，不適合大量和長(zhǎng)期使用，一直成為制約其發(fā)展的主要因素。
[0004]日本三洋電機(jī)結(jié)合了晶硅太陽(yáng)電池的和薄膜電池的優(yōu)點(diǎn)，摒棄了他們的弱點(diǎn)，研發(fā)了 HIT電池，效率一直很高，并且成為未來(lái)高效太陽(yáng)電池發(fā)展的一個(gè)主要方向。但是HIT太陽(yáng)電池對(duì)設(shè)備和工藝的穩(wěn)定性要求很高，該類型的太陽(yáng)電池發(fā)展也比較緩慢。
[0005]有機(jī)薄膜太陽(yáng)電池已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，至今為止，可以通過(guò)調(diào)節(jié)不同成分取得不同帶隙的有機(jī)薄膜半導(dǎo)體材料，得到不同開(kāi)壓的太陽(yáng)電池。
[0006]如何結(jié)合晶硅太陽(yáng)電池和有機(jī)薄膜太陽(yáng)電池的優(yōu)點(diǎn)，制備出價(jià)格低廉，效率較高的太陽(yáng)電池是本發(fā)明考慮的要點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述存在的問(wèn)題而提供的一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池及其制備方法，本發(fā)明結(jié)合常規(guī)晶硅太陽(yáng)電池和薄膜太陽(yáng)電池的制備方法，并且相對(duì)于傳統(tǒng)HIT電池，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，成本降低；相對(duì)于傳統(tǒng)有機(jī)太陽(yáng)電池，效率得到一定提高。
[0008]本發(fā)明的一種娃基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池及其制備方法技術(shù)方案為，該娃基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池，從晶硅襯底到受光面依次包括:受光面緩沖層、受光面活性層、受光面透明導(dǎo)電薄膜層，另外，受光面金屬電極位于受光面透明導(dǎo)電薄膜上；從晶硅襯底到背光面依次為背光面緩沖層、背光面活性層、背光面透明導(dǎo)電薄膜層，另外，背光面金屬電極位于背光面透明導(dǎo)電薄膜上。
[0009]受光面緩沖層、受光面活性層、受光面透明導(dǎo)電薄膜層，以及背光面緩沖層、背光面活性層、背光面透明導(dǎo)電薄膜層的厚度范圍分別為f5000nm。
[0010]受光面緩沖層及背光面緩沖層為一層以上薄膜疊層結(jié)構(gòu)；SZnO、SiO2, ΙΤ0、PEDOT: PSS薄膜中的一種。
[0011]受光面活性層及背光面活性層為一層以上薄膜疊層結(jié)構(gòu)；為給體-受體聚合物或染料敏化材料。
[0012]受光面活性層及背光面活性層為P3HT = PCBM給體-受體薄膜疊層結(jié)構(gòu)。
[0013]受光面透明導(dǎo)電薄膜和背光面透明導(dǎo)電薄膜為一層或多層薄膜的疊層結(jié)構(gòu)，為ITO、IZO、ZnO薄膜中的一種。
[0014]所述的一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池的制備方法，包括以下步驟:
(1)晶娃襯底制續(xù)；
(2)受光面緩沖層制備；
(3)受光面活性層制備；
(4)受光面透明導(dǎo)電薄膜制備；
(5)背光面緩沖層制備；
(6)背光面活性層制備；
(7)背光面透明導(dǎo)電薄膜制備；
(8)背光面金屬電極制備；
(9)受光面電極制備；
(10)低溫?zé)Y(jié)。
[0015]受光面金屬電極、受光面透明導(dǎo)電薄膜層，背光面金屬電極、背光面透明導(dǎo)電薄膜層的制備采用印刷、濺射或噴墨的方法。金屬電極材料可以采用金屬、金屬合金、無(wú)機(jī)金屬、半導(dǎo)體等。
[0016]受光面緩沖層、受光面活性層、背光面緩沖層、背光面活性層制備采用印刷、濺射、噴墨或旋涂的方法。
[0017]低溫?zé)Y(jié)的溫度為200_400°C，時(shí)間1-10分鐘。
[0018]在不影響太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的情況下，制備步驟可以做一定的調(diào)整，例如先把受光面結(jié)構(gòu)制備完畢后再制備背光面結(jié)構(gòu)，或者受光面制備一步或多步后然后進(jìn)行背光面一步或多步的制備；
本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明結(jié)合常規(guī)晶硅太陽(yáng)電池和薄膜太陽(yáng)電池的制備方法，并且相對(duì)于傳統(tǒng)HIT電池,制備過(guò)程簡(jiǎn)單,成本降低；相對(duì)于傳統(tǒng)有機(jī)太陽(yáng)電池，效率得到一定提聞。
[0019]用軟件silvaco-tcad模擬結(jié)果顯示:該結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池的效率可以達(dá)到30.2% ;并且已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室做出該結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池，其開(kāi)路電壓可以達(dá)到785mV，高于傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池729mV左右的開(kāi)路電壓，更高于傳統(tǒng)同質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池640mV左右的開(kāi)路電壓；預(yù)計(jì)太陽(yáng)電池的效率可以達(dá)到26%以上；相對(duì)于該類型單面受光太陽(yáng)電池開(kāi)路電壓達(dá)到很大程度的提高，效率可以提升2%以上；該太陽(yáng)電池的主要薄膜沉積部分可以用旋涂的方法進(jìn)行制備，可以減少異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池在制備工藝中使用的真空設(shè)備，降低了設(shè)備成本和工藝難度。
[0020]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中，1.晶硅襯底；2.受光面緩沖層；3.受光面活性層；4.受光面透明導(dǎo)電薄膜層；5.背光面緩沖層；6.背光面活性層；7.背光面透明導(dǎo)電薄膜層；8.受光面金屬電極；
9.背光面金屬電極；。
[0022]【具體實(shí)施方式】:
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明并不局限于此。
[0023]實(shí)施例1 參照說(shuō)明書(shū)附圖圖1，晶硅襯底I受光面依次為緩沖層2、活性層3、透明導(dǎo)電薄膜層4，金屬電極9位于透明導(dǎo)電薄膜4上；晶硅襯底背光面依次為緩沖層5、活性層6、透明導(dǎo)電薄膜層7，金屬電極位8于透明導(dǎo)電薄膜7上；
主要工藝步驟為:
(1)晶娃襯底制續(xù)；
(2)受光面緩沖層制備；
(3)受光面活性層制備；
(4)受光面透明導(dǎo)電薄膜制備；
(5)背光面緩沖層制備；
(6)背光面活性層制備；
(7)背光面透明導(dǎo)電薄膜制備；
(8)背光面金屬電極制備；
(9)受光面電極制備；
(10)低溫?zé)Y(jié) 主要工藝步驟為:
(O晶硅襯底I用傳統(tǒng)堿式制絨工藝進(jìn)行制絨；
(2)受光面緩沖層2制備，用PECVD的方法在襯底I上制備一層IOnm的SiO2薄膜；
(3)受光面活性層3制備，用旋涂的方法制備一層40nm的P3HT:PCBM給體-受體結(jié)構(gòu)；
(4)受光面透明導(dǎo)電薄膜4制備，透明導(dǎo)電薄膜層4采用磁控濺射的方法制備ITO薄膜，其厚度為IOnm;
(5)背光面緩沖層5制備，用PECVD的方法在襯底I上制備一層IOnm的SiO2薄膜；
(6)背光面活性層6制備，用旋涂的方法制備一層40nm的P3HT:PCBM給體-受體結(jié)構(gòu)；
(7)背光面透明導(dǎo)電薄膜7制備，透明導(dǎo)電薄膜層7采用磁控濺射的方法制備ITO薄膜，其厚度為IOnm;
(8)背面金屬電極9制備，背面金屬電極9采用絲網(wǎng)印刷Ag金屬電極；
(9)正面電極制備8,正面電極制備8采用絲網(wǎng)印刷Ag金屬電極。
[0024](10)低溫?zé)Y(jié)，其溫度為350°C，時(shí)間2分鐘。
[0025]在不影響太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的情況下，制備步驟可以做一定的調(diào)整，例如先把受光面結(jié)構(gòu)制備完畢后再制備背光面結(jié)構(gòu)，或者受光面制備一步或多步后然后進(jìn)行背光面一步或多步的制備。
[0026]用軟件silvaco-tcad模擬結(jié)果顯示:該結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池的效率可以達(dá)到30.2% ;并且已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室做出該結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池，其開(kāi)路電壓可以達(dá)到785mV，高于傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池729mV左右的開(kāi)路電壓，更高于傳統(tǒng)同質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池640mV左右的開(kāi)路電壓；預(yù)計(jì)太陽(yáng)電池的效率可以達(dá)到26%以上；相對(duì)于該類型單面受光太陽(yáng)電池開(kāi)路電壓達(dá)到很大程度的提高，效率可以提升2%以上；該太陽(yáng)電池的主要薄膜沉積部分可以用旋涂的方法進(jìn)行制備，可以減少異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池在制備工藝中使用的真空設(shè)備，降低了設(shè)備成本和工藝難度。
[0027]實(shí)施例2
參照說(shuō)明書(shū)附圖圖1，晶硅襯底I受光面依次為緩沖層2、活性層3、透明導(dǎo)電薄膜層4，金屬電極9位于透明導(dǎo)電薄膜4上；晶硅襯底背光面依次為緩沖層5、活性層6、透明導(dǎo)電薄膜層7，金屬電極位8于透明導(dǎo)電薄膜7上；
主要工藝步驟為:
(O晶硅襯底I用傳統(tǒng)堿式制絨工藝進(jìn)行制絨；
(2)受光面緩沖層2制備，用磁控濺射的方法方法在襯底I上制備一層50nm的ITO薄
膜；
(3)受光面活性層3制備，用旋涂的方法制備一層80nm的P3HT:PCBM給體-受體結(jié)構(gòu)；
(4)受光面透明導(dǎo)電薄膜4制備，透明導(dǎo)電薄膜層4采用磁控濺射的方法制備ITO薄膜，其厚度為120nm;
(5)背光面緩沖層5制備，用PECVD的方法在襯底I上制備一層80nm的SiO2薄膜；
(6)背光面活性層6制備，用旋涂的方法制備一層200nm的P3HT:PCBM給體-受體結(jié)
構(gòu)；
(7)背光面透明導(dǎo)電薄膜7制備，透明導(dǎo)電薄膜層7采用磁控濺射的方法制備ITO薄膜，其厚度為80nm;
(8)背面金屬電極9制備，背面金屬電極9采用絲網(wǎng)印刷Ag金屬電極；
(9)正面電極制備8,正面電極制備8采用絲網(wǎng)印刷Ag金屬電極。
[0028](10)低溫?zé)Y(jié)，其溫度為250°C，時(shí)間5分鐘。
[0029]在不影響太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的情況下，制備步驟可以做一定的調(diào)整，例如先把受光面結(jié)構(gòu)制備完畢后再制備背光面結(jié)構(gòu)，或者受光面制備一步或多步后然后進(jìn)行背光面一步或多步的制備。
[0030]用軟件silvaco-tcad模擬結(jié)果顯示:該結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池的效率可以達(dá)到29.8% ;并且已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室做出該結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池，其開(kāi)路電壓可以達(dá)到783mV，高于傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池729mV左右的開(kāi)路電壓，更高于傳統(tǒng)同質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池640mV左右的開(kāi)路電壓；預(yù)計(jì)太陽(yáng)電池的效率可以達(dá)到26%以上；相對(duì)于該類型單面受光太陽(yáng)電池開(kāi)路電壓達(dá)到很大程度的提高，效率可以提升2%以上；該太陽(yáng)電池的主要薄膜沉積部分可以用旋涂的方法進(jìn)行制備，可以減少異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池在制備工藝中使用的真空設(shè)備，降低了設(shè)備成本和工藝難度。
【權(quán)利要求】
1.一種娃基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池，其特征在于，從晶娃襯底到受光面依次包括:受光面緩沖層、受光面活性層、受光面透明導(dǎo)電薄膜層，另外，受光面金屬電極位于受光面透明導(dǎo)電薄膜上；從晶硅襯底到背光面依次為背光面緩沖層、背光面活性層、背光面透明導(dǎo)電薄膜層，另外，背光面金屬電極位于背光面透明導(dǎo)電薄膜上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池，其特征在于，受光面緩沖層、受光面活性層、受光面透明導(dǎo)電薄膜層，以及背光面緩沖層、背光面活性層、背光面透明導(dǎo)電薄膜層的厚度范圍分別為f5000nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池，其特征在于，受光面緩沖層及背光面緩沖層為一層以上薄膜疊層結(jié)構(gòu) '為Zn0、Si02、ITO, PEDOT:PSS薄膜中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池，其特征在于，受光面活性層及背光面活性層為一層以上薄膜疊層結(jié)構(gòu)；為給體-受體聚合物或染料敏化材料薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池，其特征在于，受光面活性層及背光面活性層為P3HT = PCBM給體-受體薄膜疊層結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池，其特征在于，受光面透明導(dǎo)電薄膜和背光面透明導(dǎo)電薄膜為一層或多層薄膜的疊層結(jié)構(gòu)，為IT0、IZ0、ZnO薄膜中的一種。
7.如權(quán)利要求1-6任一所述的一種娃基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池的制備方法,其特征在于，包括以下步驟: (1)晶娃襯底 制續(xù)； (2)受光面緩沖層制備； (3)受光面活性層制備； (4)受光面透明導(dǎo)電薄膜制備； (5)背光面緩沖層制備； (6)背光面活性層制備； (7)背光面透明導(dǎo)電薄膜制備； (8)背光面金屬電極制備； (9)受光面電極制備； (10)低溫?zé)Y(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池的制備方法，其特征在于，受光面金屬電極、受光面透明導(dǎo)電薄膜層，背光面金屬電極、背光面透明導(dǎo)電薄膜層的制備采用印刷、濺射或噴墨的方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池的制備方法，其特征在于，受光面緩沖層、受光面活性層、背光面緩沖層、背光面活性層制備采用印刷、濺射、噴墨或旋涂的方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種硅基有機(jī)雙面受光太陽(yáng)電池的制備方法，其特征在于，低溫?zé)Y(jié)的溫度為200-400°C，時(shí)間1-10分鐘。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103606567SQ201310649747
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】賈河順, 姜言森, 任現(xiàn)坤, 徐振華, 馬繼磊, 張春艷, 方亮 申請(qǐng)人:山東力諾太陽(yáng)能電力股份有限公司