特許 7547681 ラミネート電池及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-30

(45)【発行日】2024-09-09

(54)【発明の名称】ラミネート電池及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H10K 39/15 20230101AFI20240902BHJP

   H10K 30/40 20230101ALI20240902BHJP

   H10K 30/82 20230101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

H10K39/15

H10K30/40

H10K30/82

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2024106327

(22)【出願日】2024-07-01

【審査請求日】2024-07-01

(31)【優先権主張番号】202311518066.5

(32)【優先日】2023-11-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523183389

【氏名又は名称】トリナ・ソーラー・カンパニー・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＴＲＩＮＡ ＳＯＬＡＲ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ２ Ｔｒｉｎａ Ｒｏａｄ， Ｔｒｉｎａ ＰＶ Ｐａｒｋ， Ｘｉｎｂｅｉ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２１３０３１， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】丁 暁兵

(72)【発明者】

【氏名】楊 广涛

(72)【発明者】

【氏名】夏 鋭

(72)【発明者】

【氏名】陳 藝綺

(72)【発明者】

【氏名】張 学玲

(72)【発明者】

【氏名】陳 達明

【審査官】佐竹 政彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２２／１０２１２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０４８８３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２２／０２３１８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２２／２５５８０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２２／１２７６６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１９０４７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１５９９６６１７（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１５７６８１４５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｋ ３０／００－３９／３８

Ｈ０１Ｌ ３１／０４－３１／０７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

結晶シリコン電池と、
前記結晶シリコン電池の表面に位置する導電接続層と、
前記導電接続層の前記結晶シリコン電池から離れた表面から前記導電接続層を貫通するまで延在する第１隔離層であって、前記第１隔離層は、前記導電接続層の内部に位置し、導電接続層におけるキャリアの第１隔離層の両側の横方向輸送を低減するように構成された第１隔離層と、
前記導電接続層の前記結晶シリコン電池から離れた表面に位置するペロブスカイト電池と、を含み、
前記結晶シリコン電池は、
第１導電型を有する基板と、
前記基板の前記導電接続層から離れた側に位置し、第２導電型を有する第１ドープ層と、
前記第１ドープ層の前記基板から離れた表面に位置する底部透明導電層と、
前記底部透明導電層の前記第１ドープ層から離れた表面から前記底部透明導電層を貫通するまで延在し、かつ前記底部透明導電層の内部に位置する第２隔離層と、を含む、ことを特徴とするラミネート電池。

【請求項2】

前記導電接続層は、主接続層と、周辺接続層とを含み、前記結晶シリコン電池に平行な平面内において、前記周辺接続層は、少なくとも部分的に前記主接続層を取り囲み、前記第１隔離層は、少なくとも前記周辺接続層と前記主接続層との間の一部の領域に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載のラミネート電池。

【請求項3】

前記底部透明導電層は、主導電層と、補助導電層とを含み、前記結晶シリコン電池に平行な平面内において、前記補助導電層は、少なくとも部分的に前記主導電層を取り囲み、前記第２隔離層は、少なくとも前記補助導電層と前記主導電層との間の一部の領域に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載のラミネート電池。

【請求項4】

前記底部透明導電層への前記第１隔離層の正投影は、前記第２隔離層を被覆する、ことを特徴とする請求項３に記載のラミネート電池。

【請求項5】

前記結晶シリコン電池は、
前記底部透明導電層の前記第１ドープ層から離れた表面に位置する第１電極層と、
前記第１電極層の前記底部透明導電層から離れた表面の一部に位置する反射防止層と、をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載のラミネート電池。

【請求項6】

前記結晶シリコン電池は、
前記第１ドープ層と前記基板との間に位置する第１パッシベーション層と、
前記基板の前記第１ドープ層から離れた表面に位置する第２パッシベーション層と、
前記第２パッシベーション層の前記基板から離れた表面に位置し、かつ前記導電接続層に接触し、第１導電型を有する第２ドープ層と、をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載のラミネート電池。

【請求項7】

結晶シリコン電池を提供するステップと、
前記結晶シリコン電池の表面に導電接続層を形成するステップと、
前記導電接続層の前記結晶シリコン電池から離れた表面から前記導電接続層を貫通するまで延在する第１隔離層を、前記導電接続層に形成するステップであって、前記第１隔離層は、前記導電接続層の内部に位置し、導電接続層におけるキャリアの第１隔離層の両側の横方向輸送を低減するように構成されるステップと、
前記導電接続層の前記結晶シリコン電池から離れた表面にペロブスカイト電池を形成するステップと、を含み、
結晶シリコン電池を提供するステップは、
第１導電型の基板を提供するステップと、
前記基板の前記導電接続層から離れた側に第２導電型の第１ドープ層を形成するステップと、
前記第１ドープ層の前記基板から離れた表面に底部透明導電層を形成するステップと、
前記底部透明導電層の前記第１ドープ層から離れた表面から前記底部透明導電層を貫通するまで延在し、かつ前記底部透明導電層の内部に位置する第２隔離層を、前記底部透明導電層に形成するステップと、を含む、ことを特徴とするラミネート電池の製造方法。

【請求項8】

前記導電接続層は、主接続層と、周辺接続層とを含み、前記結晶シリコン電池に平行な平面内において、前記周辺接続層は、少なくとも部分的に前記主接続層を取り囲み、第１隔離層を前記導電接続層に形成するステップは、
前記導電接続層には、前記導電接続層を貫通する第１環状溝を形成するステップであって、前記第１環状溝は、少なくとも前記主接続層と前記周辺接続層との間の一部の領域に位置するステップと、
前記第１環状溝に前記第１隔離層を充填して形成するステップと、を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。

【請求項9】

前記底部透明導電層は、主導電層及び補助導電層を含み、前記結晶シリコン電池に平行な平面内において、前記補助導電層は、少なくとも部分的に前記主導電層を取り囲み、第２隔離層を前記底部透明導電層に形成するステップは、
少なくとも前記補助導電層と前記主導電層との間の一部の領域に位置する第２隔離層を前記底部透明導電層に形成するステップを含む、ことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。

【請求項10】

結晶シリコン電池を提供するステップは、
前記底部透明導電層の前記第１ドープ層から離れた表面に第１電極層を形成するステップと、
前記第１電極層の前記底部透明導電層から離れた表面の一部に反射防止層を形成するステップと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。

【請求項11】

前記基板の前記導電接続層から離れた側に第２導電型の第１ドープ層を形成する前に、前記製造方法は、
前記基板の前記導電接続層から離れた表面に第１パッシベーション層を形成するステップと、
前記基板の前記導電接続層に近接する表面に第２パッシベーション層を形成するステップと、
前記第２パッシベーション層の表面に前記導電接続層に接触する第１導電型の第２ドープ層を形成するステップと、を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。

【請求項12】

第１導電型の基板を提供した後に、前記製造方法は、
前記基板に対して前処理を行って、所定の基板を得るステップを含み、
前記所定の基板は、両面研磨基板、両面テクスチャリング基板、及び片面研磨片面テクスチャリング基板のうちの１種を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、太陽電池の技術分野に関し、特にラミネート電池及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ペロブスカイト太陽電池は、光電変換効率が高く、コストが低く、製造が簡単であるなどの優れた利点を有するため、最も有望な太陽電池となり、研究の焦点となっている。ワイドバンドギャップのペロブスカイト吸収層と結晶シリコン（ＳＨＪ）太陽電池は、二重接合太陽電池を構成し、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。

【0003】

典型的なペロブスカイト／結晶シリコンラミネート電池におけるペロブスカイト電池と結晶シリコン電池との間が導電性の中間層を介して直列に接続されるため、ラミネート電池の性能をどのように向上させるかは、解決すべき問題となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の実施例は、ラミネート電池におけるキャリアの縦方向輸送能力を最適化し、ラミネート電池の性能を向上させることができるシリコンラミネート電池を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

ラミネート電池は、
結晶シリコン電池と、
前記結晶シリコン電池の表面に位置する導電接続層と、
前記導電接続層の前記結晶シリコン電池から離れた表面から前記導電接続層を貫通するまで延在する第１隔離層と、
前記導電接続層の前記結晶シリコン電池から離れた表面に位置するペロブスカイト電池と、を含む。

【0006】

一実施例において、導電接続層は、主接続層と、周辺接続層とを含み、前記結晶シリコン電池に平行な平面内において、前記周辺接続層は、少なくとも部分的に前記主接続層を取り囲み、前記第１隔離層は、少なくとも前記周辺接続層と前記主接続層との間の一部の領域に位置する。

【0007】

一実施例において、前記結晶シリコン電池は、
第１導電型を有する基板と、
前記基板の前記導電接続層から離れた側に位置し、第２導電型を有する第１ドープ層と、
前記第１ドープ層の前記基板から離れた表面に位置する底部透明導電層と、
前記底部透明導電層の前記第１ドープ層から離れた表面から、前記底部透明導電層を貫通するまで延在する第２隔離層と、を含む。

【0008】

一実施例において、前記底部透明導電層は、主導電層と、補助導電層とを含み、前記結晶シリコン電池に平行な平面内において、前記補助導電層は、少なくとも部分的に前記主導電層を取り囲み、前記第２隔離層は、少なくとも前記補助導電層と前記主導電層との間の一部の領域に位置する。

【0009】

一実施例において、前記底部透明導電層への前記第１隔離層の正投影は、前記第２隔離層を被覆する。

【0010】

一実施例において、前記結晶シリコン電池は、
前記底部透明導電層の前記第１ドープ層から離れた表面に位置する第１電極層と、
前記第１電極層の前記底部透明導電層から離れた表面の一部に位置する反射防止層と、をさらに含む。

【0011】

一実施例において、前記結晶シリコン電池は、
前記第１ドープ層と前記基板との間に位置する第１パッシベーション層と、
前記基板の前記第１ドープ層から離れた表面に位置する第２パッシベーション層と、
前記第２パッシベーション層の前記基板から離れた表面に位置し、かつ前記導電接続層に接触し、第１導電型を有する第２ドープ層と、をさらに含む。

【0012】

上記ラミネート電池において、結晶シリコン電池とペロブスカイト電池とを接続する導電接続層には、第１隔離層が設けられ、導電接続層の結晶シリコン電池から離れた表面から、導電接続層を貫通するまで延在する第１隔離層は、導電接続層におけるキャリアの第１隔離層の対向する２つの側壁間の輸送を阻止することで、結晶シリコン電池とペロブスカイト電池との接続方向におけるキャリアの輸送能力を向上させ、ペロブスカイト電池の漏電を低減し、シリコンラミネート電池の電圧を増加させ、ラミネート電池の性能を向上させる。

【0013】

本開示は、
結晶シリコン電池を提供するステップと、
前記結晶シリコン電池の表面に導電接続層を形成するステップと、
前記導電接続層の前記結晶シリコン電池から離れた表面から前記導電接続層を貫通するまで延在する第１隔離層を前記導電接続層に形成するステップと、
前記導電接続層の前記結晶シリコン電池から離れた表面にペロブスカイト電池を形成するステップと、を含むラミネート電池の製造方法をさらに提供する。

【0014】

一実施例において、前記導電接続層は、主接続層と、周辺接続層とを含み、前記結晶シリコン電池に平行な平面内において、前記周辺接続層は、少なくとも部分的に前記主接続層を取り囲み、第１隔離層を前記導電接続層に形成するステップは、
前記導電接続層には、前記導電接続層を貫通する第１環状溝を形成するステップであって、前記第１環状溝は、少なくとも前記主接続層と前記周辺接続層との間の一部の領域に位置するステップと、
前記第１環状溝に前記第１隔離層を充填して形成するステップと、を含む。

【0015】

一実施例において、結晶シリコン電池を提供するステップは、
第１導電型の基板を提供するステップと、
前記基板の前記導電接続層から離れた側に第２導電型の第１ドープ層を形成するステップと、
前記第１ドープ層の前記基板から離れた表面に底部透明導電層を形成するステップと、
前記底部透明導電層の前記第１ドープ層から離れた表面から前記底部透明導電層を貫通するまで延在する第２隔離層を前記底部透明導電層に形成するステップと、を含む。

【0016】

一実施例において、前記底部透明導電層は、主導電層及び補助導電層を含み、前記結晶シリコン電池に平行な平面内において、前記補助導電層は、少なくとも部分的に前記主導電層を取り囲み、第２隔離層を前記底部透明導電層に形成するステップは、
少なくとも前記補助導電層と前記主導電層との間の一部の領域に位置する第２隔離層を前記底部透明導電層に形成するステップを含む。

【0017】

一実施例において、結晶シリコン電池を提供するステップは、
前記底部透明導電層の前記第１ドープ層から離れた表面に第１電極層を形成するステップと、
前記第１電極層の前記底部透明導電層から離れた表面の一部に反射防止層を形成するステップと、をさらに含む。

【0018】

一実施例において、前記基板の前記導電接続層から離れた側に第２導電型の第１ドープ層を形成する前に、前記製造方法は、
前記基板の前記導電接続層から離れた表面に第１パッシベーション層を形成するステップと、
前記基板の前記導電接続層に近接する表面に第２パッシベーション層を形成するステップと、
前記第２パッシベーション層の表面に、前記導電接続層に接触する第１導電型の第２ドープ層を形成するステップと、を含む。

【0019】

一実施例において、第１導電型の基板を提供した後に、前記製造方法は、
前記基板に対して前処理を行って、所定の基板を得るステップを含み、
前記所定の基板は、両面研磨基板、両面テクスチャリング基板、及び片面研磨片面テクスチャリング基板のうちの１種を含む。

【発明の効果】

【0020】

上記ラミネート電池の製造方法は、結晶シリコン電池とペロブスカイト電池とを接続する導電接続層に第１隔離層を形成し、導電接続層の結晶シリコン電池から離れた表面から導電接続層を貫通するまで延在する第１隔離層により、導電接続層におけるキャリアの第１隔離層の対向する２つの側壁間の輸送を阻止することで、結晶シリコン電池とペロブスカイト太陽電池との接続方向におけるキャリアの輸送能力を向上させ、ペロブスカイト太陽電池の漏電を低減し、ラミネート電池の電圧を増加させ、ラミネート電池の性能を向上させる。

【0021】

本開示の実施例における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下では、実施例の説明に必要な図面を簡単に紹介する。明らかに、以下の説明における図面は、本開示のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとっては、創造的な労働をしない前提で、さらにこれらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施例に係るラミネート電池の概略断面図である。

【図2】他の実施例に係るラミネート電池の概略断面図である。

【図3】また他の実施例に係るラミネート電池の概略断面図である。

【図4】一実施例に係るラミネート電池の製造方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本開示の実施例の理解を容易にするために、以下、関連する図面を参照して本開示の実施例をより全面的に説明する。図面には、本開示の実施例の好ましい実施例が示されている。しかし、本開示の実施例は、多くの異なる形式で実現することができ、本明細書に記載の実施例に限定されるものではない。逆に、これらの実施例を提供する目的は、本開示の実施例の開示内容に対する理解をより完全かつ全面的にすることである。

【0024】

別段の定義がない限り、本明細書で用いられる全ての技術用語及び科学用語は、本開示の実施例が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本開示の実施例の説明において本明細書で用いられる用語は、具体的な実施例を説明することのみを目的としており、本開示の実施例を限定することを意図したものではない。本明細書で使用される用語「及び／又は」は、１つ又は複数の関連する項目の任意の及び全ての組み合わせを含む。

【0025】

本開示の実施例の説明において、「上」、「下」、「垂直」、「水平」、「内」、「外」なの用語で示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係であり、本開示の実施例を説明しやすい、又は説明を簡単にするだけに用いられ、示している装置又は部品が必ず特定の方位を有し、特定の方位構造と操作を有することを表す又は暗示することではないことを理解されるべきであり、そのため本開示の実施例を限定するものと解釈されるべきではない。

【0026】

なお、本開示で使用される用語「第１」、「第２」などは、本明細書において様々な要素を説明するものであるが、これらの要素は、これらの用語に限定されない。これらの用語は、第１要素を他の要素と区別するために使用するものである。例えば、本開示の範囲を逸脱することなく、第１隔離層を第２隔離層と呼ぶことができ、同様に、第２隔離層を第１隔離層と呼ぶことができる。第１隔離層及び第２隔離層は、いずれも隔離層であるが、同一の隔離層ではない。

【0027】

また、用語「第１」、「第２」は、説明するためだけに用いられるものであり、比較的な重要性を指示又は暗示するか、或いは示された技術的特徴の数を黙示的に指示すると理解してはいけない。これにより、「第１」、「第２」に限定されている特徴は、少なくとも１つの該特徴を明示的又は暗示的に含んでもよい。本開示の説明において、明確かつ具体的な限定がない限り、「複数」は、少なくとも２つ、例えば、２つ、３つなどを意味する。本開示の説明において、明確かつ具体的な限定がない限り、「いくつか」は、少なくとも１つ、例えば、１つ、２つなどを意味する。

【0028】

図１は、一実施例に係るラミネート電池の概略断面図であり、Ｘ方向は、図１におけるラミネート電池の底面からラミネート電池の頂面への方向であり、Ｙ方向は、図１に示す結晶シリコン電池１００に平行な平面内の行方向であり、Ｚ方向は、図１に示す結晶シリコン電池１００に平行な平面内の列方向であってもよい。

【0029】

図１に示すように、本実施例において、第１方向Ｘに順に積層された結晶シリコン電池１００、導電接続層２００、第１隔離層２０２及びペロブスカイト電池３００を含むラミネート電池を提供し、導電接続層２００は、結晶シリコン電池１００の表面に位置し、第１隔離層２０２は、導電接続層２００の結晶シリコン電池１００から離れた表面から、導電接続層２００を貫通するまで延在し、ペロブスカイト電池３００は、導電接続層２００の結晶シリコン電池１００から離れた表面に位置し、導電接続層２００は、結晶シリコン電池１００とペロブスカイト電池３００との接続を実現する。

【0030】

第１隔離層２０２は、絶縁材料からなり、第１隔離層２０２により、導電接続層２００におけるキャリアの第１隔離層２０２の両側の横方向（Ｙ方向及びＺ方向の平面内）の輸送を低減し、キャリアの縦方向（Ｘ方向が位置する平面内）の輸送を増加させ、ラミネート電池の性能を向上させることができる。

【0031】

導電接続層２００の構成材料は、ＩＴＯ、ＩＣＯ、ＩＷＯ、ＶＴＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯのうちの１種を含むが、これらに限定されず、例示的には、導電接続層２００は、透明材料からなり、ペロブスカイト層３０４の太陽光に対する吸収への影響を避ける。導電接続層２００の厚さは、１５ｎｍ～２５ｎｍであり、例えば、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍなどである。或いは、導電接続層２００の厚さは、８０～１５０ｎｍ、例えば、８０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍなどに制御される。

【0032】

第１方向Ｘにおいて、導電接続層２００は、結晶シリコン電池１００に接触する底面と、ペロブスカイト電池３００に接触する頂面とを含む。本開示において、導電接続層２００をベースにして、結晶シリコン電池１００及びペロブスカイト電池３００における各層の導電接続層２００から離れた表面を頂面とし、導電接続層２００に面する表面を底面として例示的に説明する。

【0033】

図２は、他の実施例に係るラミネート電池の概略断面図であり、図２に示すように、第１方向Ｘにおいて、ペロブスカイト電池３００は、導電接続層２００の頂面から順に積層された第１キャリア輸送層３０２、ペロブスカイト層３０４、第２キャリア輸送層３０６、頂部透明導電層３０８及び第２電極層３１０を含み、第１キャリア及び第２キャリアは、それぞれ正孔及び電子であり、ペロブスカイト層３０４は、太陽光を吸収した後に正孔及び電子を発生し、第１キャリア輸送層３０２は、ペロブスカイト層３０４における第１キャリアを取り出し、第１キャリアを導電接続層２００及び結晶シリコン電池に輸送して、ラミネート電池における電流の輸送を実現し、第２キャリア輸送層３０６は、ペロブスカイト層３０４における第２キャリアを取り出し、第２キャリアを頂部透明導電層３０８及び第２電極層３１０に輸送して、ラミネート電池における電流の輸送を実現し、第２電極層３１０は、ラミネート電池の1つの引き出し電極として、ラミネート電池を負荷の一端に接続して、負荷に電気エネルギーを提供する。

【0034】

例示的には、第１キャリアは、正孔であり、第２キャリアは、電子であり、第１キャリア輸送層３０２の構成材料は、酸化ニッケル（ＮｉＯｘ）を含み、第１キャリア輸送層３０２の厚さは、１５ｎｍ～５０ｎｍ、例えば、１５ｎｍ、２０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍなどに制御されてもよい。酸化ニッケルの厚さを制御することにより、成膜品質を保証するとともに、第１キャリア輸送層３０２の原材料の消費量を低減し、生産コストを低減し、ラミネート電池における直列抵抗の抵抗値を低減し、ラミネート電池の性能を向上させることができる。第２キャリア輸送層３０６の構成材料は、酸化スズ、酸化層又は酸化亜鉛を含み、第２キャリア輸送層３０６の厚さは、１０ｎｍ～２００ｎｍに制御されてもよい。第２キャリア輸送層３０６の厚さを制御することにより、マグネトロンスパッタリングによる頂部透明導電層３０８の形成時のペロブスカイト層３０４への衝撃を低減することを保証するとともに、第２キャリア輸送層３０６の原材料の消費量を低減し、生産コストを低減し、電子の取り出し効率を保証することができる。

【0035】

ペロブスカイト層３０４の構成材料は、Ｃｓ_０．２５ＦＡ_０．７５Ｐｂ（Ｉ_０．８Ｂｒ_０．２）_３を含み、ペロブスカイト層３０４は、バンドギャップが１．６８ｅｖであり、厚さが２００ｎｍ～１μｍである。ペロブスカイト層３０４の厚さを制御することにより、太陽光の短波を十分に吸収するとともに、光により発生したキャリアが第１キャリア輸送層３０２及び第２キャリア輸送層３０６に吸収されることを保証することができる。

【0036】

頂部透明導電層３０８の構成材料は、ＩＴＯ、ＩＣＯ、ＩＷＯ、ＶＴＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯのうちの１種を含み、頂部透明導電層３０８の厚さは、８０～１５０ｎｍ、例えば、８０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍなどに制御されてもよい。このように、コストを節約し、良好な導電性を保証するとともに、良好な反射防止効果を保証することができる。第２電極層３１０の構成材料は、金属銀を含む。

【0037】

上記ラミネート電池において、結晶シリコン電池１００とペロブスカイト電池３００とを接続する導電接続層２００には、第１隔離層２０２が設けられ、導電接続層２００の結晶シリコン電池１００から離れた表面から、導電接続層２００を貫通するまで延在する第１隔離層２０２は、導電接続層２００におけるキャリアの第１隔離層２０２の対向する２つの側壁間の輸送を阻止することで、結晶シリコン電池１００とペロブスカイト電池３００との接続方向におけるキャリアの輸送能力を向上させ、ペロブスカイト電池３００の漏電を低減し、ラミネート電池の電圧を増加させ、ラミネート電池の性能を向上させる。

【0038】

図２に示すように、一実施例において、導電接続層２００は、主接続層２０４及び周辺接続層２０６を含み、主接続層２０４は、導電接続層２００における、縦方向に輸送されるキャリアがラミネート電池における電流に影響を与える領域であり、周辺接続層２０６は、導電接続層２００における、縦方向に輸送されるキャリアがラミネート電池における電流に影響を与えない領域であり、結晶シリコン電池１００に平行な平面（Ｙ方向及びＺ方向が位置する平面）内において、周辺接続層２０６は、少なくとも部分的に主接続層２０４を取り囲み、第１隔離層２０２は、少なくとも周辺接続層２０６と主接続層２０４との間の一部の領域に位置し、第１隔離層２０２によって取り囲まれた主接続層２０４の領域の大きさを変更することにより、主接続層２０４におけるキャリアの周辺接続層２０６への横方向輸送を変更し、さらに、主接続層２０４におけるキャリアの縦方向輸送能力を変更し、ラミネート電池の性能を調整することができる。

【0039】

さらに、周辺接続層２０６と主接続層２０４との間は、第１隔離層２０２によって隔離され、第１隔離層２０２は、主接続層２０４におけるキャリアの横方向輸送を主接続層２０４内に制限して、主接続層２０４におけるキャリアが周辺接続層２０６に横方向に輸送されることを避け、キャリアの総量が変化しない場合、主接続層２０４におけるキャリアの縦方向輸送を増加させ、ラミネート電池の性能を最大限に向上させる。例示的には、周辺接続層２０６は、主接続層２０４を完全に取り囲んでおり、この場合、第１隔離層２０２は、主接続層２０４を完全に取り囲んでいる。

【0040】

例示的には、結晶シリコン電池１００に平行な平面（Ｙ方向及びＺ方向が位置する平面）内において、第１隔離層２０２の形状は、多角形（例えば、長方形、正方形）、円形、楕円形、半円形などを含むが、これらに限定されず、実際の応用において、ラミネート電池の有用な領域に応じて第１隔離層２０２の形状を設定することができる。

【0041】

図２に示すように、一実施例において、第１方向Ｘにおいて、前記結晶シリコン電池１００は、基板１０２と、第１ドープ層１０４と、底部透明導電層１０６と、第２隔離層１０８とを含み、基板１０２は、第１導電型を有し、第１ドープ層１０４は、基板１０２の前記導電接続層２００から離れた側に位置し、即ち、第１ドープ層１０４は、基板１０２の頂面に位置し、第２導電型を有し、底部透明導電層１０６は、前記第１ドープ層１０４の前記基板１０２から離れた表面に位置し、即ち、底部透明導電層１０６は、第１ドープ層１０４の頂面に位置し、第１導電型の基板１０２と第２導電型の第１ドープ層１０４との間にＰＮ接合が形成され、第２隔離層１０８は、前記底部透明導電層１０６の前記第１ドープ層１０４から離れた表面から、前記底部透明導電層１０６を貫通するまで延在する。

【0042】

第１導電型の基板１０２における多数キャリアは、第２キャリアであり、第２導電型の第１ドープ層１０４における多数キャリアは、第１キャリアであり、即ち、基板がＮ型基板である場合、第１キャリア輸送層３０２は、正孔輸送層であり、第２キャリア輸送層３０６は、電子輸送層であり、その逆も同様である。第２導電型は、第１導電型と逆であり、第１導電型がＰ型である場合、第２導電型は、Ｎ型であり、第１導電型がＮ型である場合、第２導電型は、Ｐ型である。本実施例において、第１導電型は、Ｐ型であり、第２導電型は、Ｎ型である。

【0043】

第２隔離層１０８は、絶縁材料からなり、第２隔離層１０８により底部透明導電層１０６における多数キャリア（第１キャリア）を効果的に収集することができ、ラミネート電池の性能を向上させる。

【0044】

例示的には、基板１０２の構成材料は、第１導電型の単結晶シリコンを含み、その厚さは、５０μｍ～５００μｍであり、例えば、５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、３００μｍ、５００μｍなどである。基板１０２の厚さを調整することにより、十分な太陽光が電池に吸収されるとともに、原材料の利用率を向上させることができる。

【0045】

例示的には、第１ドープ層１０４の構成材料は、第２導電型のドープアモルファスシリコンを含み、基板１０２の厚さを調整することにより、十分な第１キャリアの取り出し効率を有するとともに、過剰な寄生吸収を避けることができる。

【0046】

例示的には、底部透明導電層１０６の厚さは、１１０ｎｍであり、底部透明導電層１０６の構成材料は、ＩＴＯ、ＩＣＯ、ＩＷＯ、ＶＴＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯのうちの１種を含むが、これらに限定されず、導電接続層２００は、透明材料からなり、太陽光に対する吸収への影響を避ける。

【0047】

引き続き図２に示すように、一実施例において、前記底部透明導電層１０６は、主導電層２０８と、補助導電層２１０とを含み、主導電層２０８は、主接続層２０４の底部透明導電層１０６への正投影と重なり、底部透明導電層１０６における主導電層２０８以外の領域は、補助導電層２１０であり、前記結晶シリコン電池１００に平行な平面内において、前記補助導電層２１０は、少なくとも部分的に前記主導電層２０８を取り囲み、前記第２隔離層１０８は、少なくとも前記補助導電層２１０と前記主導電層２０８との間の一部の領域に位置する。第２隔離層１０８によって取り囲まれた主導電層２０８の領域の大きさを変更することにより、主導電層２０８における多数キャリア（第１キャリア）の補助導電層２１０への横方向移動を変更し、さらに底部透明導電層１０６における多数キャリア（第１キャリア）の効果的な収集を変更し、ラミネート電池の性能を調整する目的を達成することができる。

【0048】

一実施例において、前記第１隔離層２０２の前記底部透明導電層１０６への正投影は、前記第２隔離層１０８を被覆し、この場合、導電接続層２００におけるキャリアの横方向輸送の境界と、底部透明導電層１０６における多数キャリア（第１キャリア）の効果的な収集の境界とは、重なり領域を有し、導電接続層２００におけるキャリアの縦方向輸送、及び底部透明導電層１０６における多数キャリア（第１キャリア）の効果的な収集を同時に向上させ、ラミネート電池の性能をさらに改善することができる。さらに、前記底部透明導電層１０６への前記第１隔離層２０２の正投影は、前記第２隔離層１０８と重なり、ラミネート電池の性能を最大限に改善する。

【0049】

図２に示すように、一実施例において、結晶シリコン電池１００は、第１パッシベーション層１１０と、第２パッシベーション層１１２と、第１導電型の第２ドープ層１１４とをさらに含み、第１パッシベーション層１１０は、第１ドープ層１０４と前記基板１０２との間に位置し、第２パッシベーション層１１２は、前記基板１０２の前記第１ドープ層１０４から離れた表面に位置し、第１パッシベーション層１１０及び第２パッシベーション層１１２により、基板１０２の表面の欠陥を減少させることができ、第２ドープ層１１４は、前記第２パッシベーション層１１２の前記基板１０２から離れた表面に位置し、かつ前記導電接続層２００に接触して、第１導電型の第２キャリアを輸送する。

【0050】

さらに、第１パッシベーション層１１０及び／又は第２パッシベーション層１１２の構成材料は、真性アモルファスシリコン層又は二酸化ケイ素であり、第１パッシベーション層１１０及び第２パッシベーション層１１２の厚さは、１ｎｍ～２０ｎｍであり、例えば、１ｎｍ、２０ｎｍなどであり、十分なパッシベーション効果を保証し、原材料の利用率を向上させるとともに、ラミネート電池の抵抗が大きすぎるという問題を避けることができる。例示的には、第１パッシベーション層１１０及び第２パッシベーション層１１２の構成材料は、いずれも真性アモルファスシリコンである。

【0051】

さらに、前記第２ドープ層１１４の構成材料は、第１導電型のドープアモルファスシリコンを含み、前記第２ドープ層１１４の厚さは、１ｎｍ～１００ｎｍであり、第１導電型の第２キャリアの十分な取り出し効率を保証するとともに、過剰な寄生吸収を避けることができる。

【0052】

図３は、また他の実施例に係るラミネート電池の概略断面図であり、図３に示すように、一実施例において、前記結晶シリコン電池１００は、第１電極層１１６と、反射防止層１１８とをさらに含み、第１電極層１１６は、前記底部透明導電層１０６の前記第１ドープ層１０４から離れた表面に位置し、即ち、第１電極層１１６は、底部透明導電層１０６の頂面に位置する。反射防止層１１８は、前記第１電極層１１６の前記底部透明導電層１０６から離れた表面の一部に位置し、即ち、反射防止層１１８は、第１電極層１１６の頂面の一部に位置し、反射防止層１１８に被覆されていない第１電極層１１６は、ラミネート電池のもう１つの引き出し電極として、ラミネート電池を負荷の他端に接続して、負荷に電気エネルギーを提供する。ここで、第１電極層１１６は、ラミネート電池の第２導電型の電極とされ、第２電極層３１０は、ラミネート電池の第１導電型の電極とされる。反射防止層１１８により結晶シリコン電池１００の表面の光反射を低減し、光の利用率を向上させ、さらにラミネート電池の電流及び曲線因子を向上させることができる。

【0053】

例示的には、主導電層２０８の反射防止層１１８への正投影は、反射防止層１１８と重なり、結晶シリコン電池１００の表面の光の反射を防止するとともに、原材料の利用率を向上させる。

【0054】

例示的には、反射防止層１１８の構成材料は、ＭｇＦ_２を含み、第１電極層１１６の構成材料は、金属銀を含む。

【0055】

本開示は、ラミネート電池の製造方法を提供し、上記ラミネート電池の実施例と同様又は対応する部分は、以下では説明を省略する。図４は、一実施例に係るラミネート電池の製造方法のフローチャートであり、図３、図４に示すように、本実施例において、以下のステップＳ１０２～ステップＳ１０８を含むラミネート電池の製造方法を提供する。

【0056】

ステップＳ１０２では、結晶シリコン電池を提供する。

【0057】

ステップＳ１０４では、前記結晶シリコン電池の表面に導電接続層を形成する。

【0058】

ステップＳ１０６では、前記導電接続層に第１隔離層を形成し、第１隔離層は、前記導電接続層の前記結晶シリコン電池から離れた表面から、前記導電接続層を貫通するまで延在する。

【0059】

ステップＳ１０８では、前記導電接続層の前記結晶シリコン電池から離れた表面にペロブスカイト電池を形成する。

【0060】

上記ラミネート電池の製造方法は、結晶シリコン電池１００とペロブスカイト電池３００とを接続する導電接続層２００に第１隔離層２０２を形成し、導電接続層２００の結晶シリコン電池１００から離れた表面から、導電接続層２００を貫通するまで延在する第１隔離層２０２により、導電接続層２００におけるキャリアの第１隔離層２０２の対向する２つの側壁間の輸送を阻止することで、結晶シリコン電池１００とペロブスカイト電池３００との接続方向におけるキャリアの輸送能力を向上させ、ペロブスカイト電池３００の漏電を低減し、シリコンラミネート電池の電圧を増加させ、ラミネート電池の性能を向上させる。

【0061】

一実施例において、結晶シリコン電池１００を提供するステップは、ステップＳ２０２～ステップＳ２０８を含む。

【0062】

ステップＳ２０２では、第１導電型の基板１０２を提供する。

【0063】

一実施例において、前記第１導電型の基板１０２を提供するステップは、前記基板１０２を処理して、所定の基板を得るステップを含み、前記所定の基板は、両面研磨基板、両面テクスチャリング基板、及び片面研磨片面テクスチャリング基板のうちの１種を含む。具体的には、第１導電型のシリコン基板１０２を提供した後、基板１０２の少なくとも１つの表面に対して研磨及び／又はテクスチャリングプロセスを行って基板１０２の表面の損傷層を除去し、ＲＣＡ洗浄を行って表面の不純物を除去して基板を得る。所定の基板は研磨面又は小さいテクスチャを有する表面を有する場合、その後、スピンコート法を用いてペロブスカイト層３０４を製造することができ、所定の基板は大きいテクスチャを有する表面を有する場合、その後、２段階法を用いてペロブスカイト層３０４を製造することができる。例示的には、テクスチャリング基板１０２の表面のテクスチャサイズは、０．１μｍ～１０μｍである。

【0064】

ステップＳ２０４では、前記基板１０２の前記導電接続層２００から離れた側に第２導電型の第１ドープ層１０４を形成する。

【0065】

一実施例において、前記基板１０２の前記導電接続層２００から離れた側（第１方向Ｘにおいて、基板１０２のペロブスカイト電池３００から離れた側）に第２導電型の第１ドープ層１０４を形成するステップは、ステップＳ３０２～ステップＳ３０６をさらに含む。

【0066】

ステップＳ３０２では、前記基板１０２の前記導電接続層２００から離れた表面に第１パッシベーション層１１０を形成する。

【0067】

ステップＳ３０４では、前記基板１０２の前記導電接続層２００に近接する表面に第２パッシベーション層１１２を形成する。

【0068】

ステップＳ３０６では、前記第２パッシベーション層１１２の表面に第１導電型の第２ドープ層１１４を形成し、前記第２ドープ層１１４は、前記導電接続層２００に接触する。

【0069】

具体的には、プラズマ強化化学気相成長プロセス（ＰＥＣＶＤ）を用いて、それぞれ、基板１０２の導電接続層２００から離れた表面に第１パッシベーション層１１０を堆積し、基板１０２の導電接続層２００に近接する表面に第２パッシベーション層１１２を堆積し、即ち、基板１０２の底面及び頂面に第１パッシベーション層１１０及び第２パッシベーション層１１２をそれぞれ形成する。プラズマ強化化学気相成長プロセス（ＰＥＣＶＤ）を用いて、それぞれ、第１パッシベーション層１１０の頂面に第２導電型の第１ドープ層１０４を堆積し、第２パッシベーション層１１２の頂面に第１導電型の第２ドープ層１１４を堆積する。次に、物理気相成長プロセス（ＰＶＤ）又はＲＰＤプロセスを用いて、第２ドープ層１１４の頂面に導電接続層２００を堆積する。

【0070】

ステップＳ２０６では、前記第１ドープ層１０４の前記基板１０２から離れた表面に底部透明導電層１０６を形成する。

【0071】

物理気相成長プロセス（ＰＶＤ）又はＲＰＤプロセスを用いて、第１ドープ層１０４の表面に底部透明導電層１０６を堆積する。

【0072】

ステップＳ２０８では、前記底部透明導電層１０６に第２隔離層１０８を形成し、前記第２隔離層１０８は、前記底部透明導電層１０６の前記第１ドープ層１０４から離れた表面から、前記底部透明導電層１０６を貫通するまで延在する。

【0073】

一実施例において、前記底部透明導電層１０６は、主導電層２０８と、補助導電層２１０とを含み、前記結晶シリコン電池１００に平行な平面内において、前記補助導電層２１０は、少なくとも部分的に前記主導電層２０８を取り囲み、前記底部透明導電層１０６に第２隔離層１０８を形成するステップは、少なくとも前記補助導電層２１０と前記主導電層２０８との間の一部の領域に位置する第２隔離層１０８を前記底部透明導電層１０６に形成するステップを含む。

【0074】

一実施例において、前記導電接続層２００は、主接続層２０４と、周辺接続層２０６とを含み、前記結晶シリコン電池１００に平行な平面内において、前記周辺接続層２０６は、少なくとも部分的に前記主接続層２０４を取り囲み、前記導電接続層２００に第１隔離層２０２を形成するステップは、ステップＳ４０２～ステップＳ４０４を含む。

【0075】

ステップＳ４０２では、前記導電接続層２００には、前記導電接続層２００を貫通する第１環状溝を形成し、前記第１環状溝は、少なくとも前記主接続層２０４と前記周辺接続層２０６との間の一部の領域に位置する。

【0076】

ステップＳ４０４では、前記第１環状溝に前記第１隔離層２０２を充填して形成する。

【0077】

具体的には、レーザーにより導電接続層２００に前記導電接続層２００を貫通する第１環状溝を形成することで、主接続層２０４と周辺接続層２０６との間のキャリアの横方向輸送を限定し、主接続層２０４におけるキャリアの縦方向輸送を向上させ、その後、第１環状溝に第１隔離層２０２を充填して形成する。

【0078】

一実施例において、結晶シリコン電池１００を提供するステップは、前記底部透明導電層１０６の前記第１ドープ層１０４から離れた表面に第１電極層１１６を形成するステップと、前記第１電極層１１６の前記底部透明導電層１０６から離れた表面の一部に反射防止層１１８を形成するステップと、をさらに含む。

【0079】

具体的には、スクリーン印刷プロセスを用いて、底部透明導電層１０６の前記第１ドープ層１０４から離れた表面に第１電極層１１６を形成し、電子ビーム蒸着を用いて第１電極層１１６の前記底部透明導電層１０６から離れた表面に反射防止層１１８を堆積し、第１電極層１１６の表面の一部の領域における反射防止層１１８を除去して、第１電極層１１６を露出させる。

【0080】

例示的には、ラミネート電池の製造方法は、マグネトロンスパッタリングプロセスを用いて、導電接続層２００の頂面に第１キャリア輸送層３０２を堆積するステップと、スピンコートプロセスを用いて、第１キャリア輸送層３０２の表面にペロブスカイト層３０４を堆積するステップと、スピンコートプロセスを用いて、ペロブスカイト層３０４の表面に第２キャリア輸送層３０６を堆積するステップと、マグネトロンスパッタリングプロセスを用いて、第２キャリア輸送層３０６の頂面に頂部透明導電層３０８を堆積するステップと、加熱蒸着装置を用いて、頂部透明導電層３０８の表面に第２電極層３１０を堆積するステップと、をさらに含む。

【0081】

図４のフローチャートにおける各ステップは、矢印の指示に従って順に表示されているが、これらのステップは必ずしも矢印で指示した順に実行されるわけではないことを理解されたい。本明細書で明示的に説明されていない限り、これらのステップの実行には厳密な順序制限はなく、別の順序で実行することができる。また、図４における少なくとも一部のステップは、複数のサブステップ又は複数の段階を含んでもよく、これらのサブステップ又は段階は、必ずしも同じタイミングで実行されて完了するわけではなく、異なるタイミングで実行されてもよく、これらのサブステップ又は段階の実行順序も必ず順に行われるわけではなく、他のステップ又は他のステップにおけるサブステップ又は段階の少なくとも一部に対して、順番にまたは交替に実行されてもよい。

【0082】

上述した実施例の各技術的特徴を任意に組み合わせることができる。簡潔に説明するために、上述した実施例における各技術的特徴の全ての可能な組み合わせを説明していないが、これらの組み合わせは全て本明細書に記載された範囲に属すると考えられるべきである。

【0083】

上述した実施例は、本開示の実施例のいくつかの実施形態のみを説明しており、それらの説明は、具体的で詳細であるが、本発明の特許の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。なお、当業者にとって、本開示の実施例の趣旨を離脱しない限り、本発明に対して各種の変形及び改良を行うことができ、これらの変形及び修正も本開示の実施例の範囲に属する。

【符号の説明】

【0084】

１００ 結晶シリコン電池、１０２ 基板、１０４ 第１ドープ層、１０６ 底部透明導電層、１０８ 第２隔離層、１１０ 第１パッシベーション層、１１２ 第２パッシベーション層、１１４ 第２ドープ層、１１６ 第１電極層、１１８ 反射防止層、２００ 導電接続層、２０２ 第１隔離層、２０４ 主接続層、２０６ 周辺接続層、２０８ 主導電層、２１０ 補助導電層、３００ ペロブスカイト電池、３０２ 第１キャリア輸送層、３０４ ペロブスカイト層、３０６ 第２キャリア輸送層、３０８ 頂部透明導電層、３１０ 第２電極層

【要約】

本開示は、ラミネート電池及びその製造方法に関する。該ラミネート電池は、結晶シリコン電池と、結晶シリコン電池の表面に位置する導電接続層と、導電接続層の結晶シリコン電池から離れた表面から導電接続層を貫通するまで延在する第１隔離層と、導電接続層の結晶シリコン電池から離れた表面に位置するペロブスカイト電池と、を含む。第１隔離層は、導電接続層におけるキャリアの第１隔離層の対向する２つの側壁間の輸送を阻止することで、結晶シリコン電池とペロブスカイト電池との接続方向におけるキャリアの輸送能力を向上させ、ペロブスカイト電池の漏電を低減し、ラミネート電池の電圧を増加させ、ラミネート電池の性能を向上させる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】