【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于太陽能電池，具體涉及一種具有雙模式端口的疊層太陽能電池以及制備方法和應用。
技術介紹
1、全球能源需求增長引發的資源枯竭與環境污染問題促使各國加速發展可再生能源，太陽能因其清潔與可持續性成為關鍵選擇。近年來，單結太陽能電池(如晶硅電池)的商業化應用已取得顯著進展，但其光電轉換效率接近理論極限。為進一步提升太陽能電池的轉換效率，疊層電池技術應運而生。鈣鈦礦太陽能電池作為疊層電池的頂層電池，憑借其可調節帶隙、優異的光電特性、低成本的制備工藝，以及在柔性和透明電池中的應用潛力，逐漸成為理想候選材料。此外，其與底層電池的光譜互補性強，可以最大化整個疊層電池對太陽光譜的利用率，進而提高器件整體的光電轉換效率。
2、目前，疊層太陽能電池的設計主要包括兩端電池結構和四端電池結構，其中，兩端電池結構制備工藝相對簡單，頂電池和底電池通過共享中間復合層進行串聯，但存在電流失配的問題，從而限制整體電池效率，解決以上問題需要精確優化其上下層材料，該過程具有較高的難度。同時，現有技術中頂電池和底電池無法同時制備，大幅度增加了器件的制備周期。相比之下，四端電池由于其頂電池和底電池的獨立性，賦予了電池更大的設計自由度及模塊化設計潛力。然而，四端電池涉及多個電極和電池層的復雜組合，使得其制造工藝變得更加繁瑣和成本更高。此外，獨立制備的頂電池疊加在底電池后，導致電池整體體積和重量的增加，這在一定程度上限制了四端電池在便攜式設備或其他對重量敏感的應用中的廣泛推廣。
3、因此，如何解決兩端電池結構存在的電流失配、器件制備周期長的
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種具有雙模式端口的疊層太陽能電池以及制備方法和應用。本專利技術以雙面導電網格薄膜作為中間連接層，提供了可選擇的端口使用方式，不僅適用于兩端疊層電池，也適用于四端疊層電池。在兩端疊層電池中，頂電池具備柔性、輕薄及良好的覆蓋性，且其和底電池均可以獨立制備，提高了電池效率，而且大大節省了兩端疊層電池的制備周期；在四端疊層電池中，頂電池具備輕量化、體積小、成本低的優點，且底電池無須額外的制備金屬電極柵線，有效解決了四端疊層電池重量大的問題，適用于多種光伏應用場景。該疊層太陽能電池具有優異的光電轉化效率和光明的發展前景。
2、為達到此專利技術目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供一種具有雙模式端口的疊層太陽能電池，所述疊層太陽能電池為兩端疊層太陽能電池或四端疊層太陽能電池。
4、所述疊層太陽能電池包括頂電池、底電池以及位于所述頂電池和底電池之間的雙面導電網格薄膜。
5、所述雙面導電網格薄膜包括金屬網格以及填充至金屬網格網眼處的柔性透明層。
6、常規的疊層太陽能電池只能采用一種端口使用方式，其中，兩端疊層電池串聯的連接方式使得頂層電池和底層電池的電流及電池結構需要進行匹配，同時需要依次制備底層電池和頂層電池。四端電池的連接方式使得頂層和底層電池可以獨立制備，對頂層電池和底層電池的選擇和制備能夠具有更大的靈活度，在不需要考慮電流匹配的情況下能夠更容易的覆蓋整個太陽光譜的能量范圍。然而，這也帶來了更繁瑣的制備工藝和器件整體重量。
7、為此，本專利技術以雙面導電網格薄膜作為中間連接層，提供了可選擇的端口使用方式，不僅適用于兩端疊層電池，也適用于四端疊層電池。在兩端疊層電池中，頂電池具備柔性、輕薄及良好的覆蓋性，且其和底電池均可以獨立制備，提高了電池效率，而且大大節省了兩端疊層電池的制備周期；在四端疊層電池中，頂電池具備輕量化、體積小、成本低的優點，且底電池無須額外的制備金屬電極柵線，有效解決了四端疊層電池重量大的問題，適用于多種光伏應用場景。該疊層太陽能電池具有優異的光電轉化效率和光明的發展前景。
8、本專利技術中，在兩端疊層電池中，頂電池和底電池可以獨立制備并進行組合和拆卸。在四端疊層電池中，頂電池的結構不需要與底電池的結構相匹配，頂電池可采用正式結構(n-i-p結構)或倒置結構(p-i-n結構)。
9、優選地，所述雙面導電網格薄膜的厚度為1-5μm，例如可以是1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm等。
10、本專利技術中，適宜厚度的雙面導電網格薄膜有助于增加薄膜的機械強度。
11、優選地，所述金屬網格的線寬為30-50μm，例如可以是30μm、35μm、40μm、45μm或50μm等。
12、本專利技術中，適宜線寬的金屬網格有助于提升電流的傳輸能力。
13、優選地，所述金屬網格的線間距為0.2-0.8mm，例如可以是0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm或0.8mm等。
14、本專利技術中，適宜線間距的金屬網格有助于平衡導電性和透光性。
15、優選地，所述金屬網格為矩形網格。示例性的，例如可以是正方形網格等。
16、優選地，所述金屬網格的材質包括鎳、銅或鋅中的任意一種或至少兩種的組合。
17、優選地，所述柔性透明層包括聚對苯二甲酸乙二醇酯層、聚碳酸酯層或派瑞林層中的任意一種或至少兩種的組合。
18、需要說明的是，派瑞林(parylene)是一種保護性高分子材料，是獨特的聚對二甲苯聚合物系列的通用名稱。
19、優選地，所述雙面導電網格薄膜中，金屬網格的占空比為5-8％，例如可以是5％、6％、7％或8％等。
20、本專利技術中，適宜質量含量的金屬網格在雙面導電網格薄膜中，有助于兼顧電流的高效傳輸及較高的光透過率。
21、優選地，所述金屬網格的厚度等于所述柔性透明層的厚度。
22、優選地，所述柔性透明層為單層柔性透明層或復合柔性透明層。
23、優選地，所述復合柔性透明層包括層疊設置的底柔性透明層、粘結層和頂柔性透明層。
24、本專利技術中，設置粘結層在底柔性透明層和頂柔性透明層之間，有助于增強金屬網格和柔性透明層之間的結合力。
25、優選地，所述底柔性透明層和頂柔性透明層的厚度比為1:(0.5-2)，示例性的，例如1:0.5、1:1、1:1.5或1:2等。
26、優選地，所述粘結層的厚度為1-5μm，例如可以是1μm、2μm、3μm、4μm或5μm等。
27、本專利技術中，適宜厚度的粘結層有助于增強金屬網格和柔性透明層之間的結合力。若厚度過大，則不利于得到高的光透過率。
28、優選地，所述粘結層的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氨酯中的任意一種或至少兩種的組合。
29、優選地，所述頂電池包括鈣鈦礦太陽能電池。
30、優選地，所述鈣鈦礦太陽能電池沿著遠離所述雙面導電網格薄膜的方向包括層疊設置的透明電極層、第一電荷傳輸層、鈣鈦礦吸收層、第二電荷傳輸層和電極。
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1.一種具有雙模式端口的疊層太陽能電池，其特征在于，所述疊層太陽能電池為兩端疊層太陽能電池或四端疊層太陽能電池；
2.根據權利要求1所述的疊層太陽能電池，其特征在于，所述雙面導電網格薄膜的厚度為1-5μm；
3.根據權利要求1所述的疊層太陽能電池，其特征在于，所述金屬網格的材質包括鎳、銅或鋅中的任意一種或至少兩種的組合；
4.根據權利要求1所述的疊層太陽能電池，其特征在于，所述柔性透明層為單層柔性透明層或復合柔性透明層；
5.根據權利要求1所述的疊層太陽能電池，其特征在于，所述頂電池包括鈣鈦礦太陽能電池；
6.一種如權利要求1-5任一項所述的具有雙模式端口的疊層太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述雙面導電網格薄膜的制備方法包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述剛性基底包括導電硅片、ITO玻璃或FTO玻璃中的任意一種；
9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述柔性透明薄膜為單
10.一種如權利要求1-5任一項所述的具有雙模式端口的疊層太陽能電池在光伏領域中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種具有雙模式端口的疊層太陽能電池，其特征在于，所述疊層太陽能電池為兩端疊層太陽能電池或四端疊層太陽能電池；
2.根據權利要求1所述的疊層太陽能電池，其特征在于，所述雙面導電網格薄膜的厚度為1-5μm；
3.根據權利要求1所述的疊層太陽能電池，其特征在于，所述金屬網格的材質包括鎳、銅或鋅中的任意一種或至少兩種的組合；
4.根據權利要求1所述的疊層太陽能電池，其特征在于，所述柔性透明層為單層柔性透明層或復合柔性透明層；
5.根據權利要求1所述的疊層太陽能電池，其特征在于，所述頂電池包括鈣鈦礦太陽能電池；
...【專利技術屬性】
技術研發人員：朱瑞，王培雄，吳疆，
申請(專利權)人：北京大學長三角光電科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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