一种薄膜太阳能电池结构及其制备方法

文档序号:1924068 发布日期:2021-12-03 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 一种薄膜太阳能电池结构及其制备方法 (Thin-film solar cell structure and preparation method thereof ) 是由 董超 赵志国 秦校军 李新连 李梦洁 赵东明 熊继光 张赟 黄斌 李芳富 冯笑丹 于 2021-10-11 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种薄膜太阳能电池结构及其制备方法,相对于现有薄膜太阳能电池结构,通过子电池两侧沿第一方向依次排布的P1、P2、P3三个刻线槽实现相邻子电池的串联连接,该薄膜太阳能电池结构,将相邻子电池的串联连接部分转移到子电池沿第二方向的一端或两端,第二方向与第一方向垂直,使得相邻子电池之间的死区部分只有一种刻线槽,相当于现有技术中相邻子电池之间沿第二方向延伸的P1、P2、P3三个刻线槽重合,即去除了现有技术中相邻子电池之间的两种刻线槽以及相邻刻线槽之间的间距,从而大大减小薄膜太阳能电池的死区面积,增加薄膜太阳能电池的受光面积,提高薄膜太阳能电池的转换效率。(The application discloses a thin-film solar cell structure and a preparation method thereof, and compared with the existing thin-film solar cell structure, the series connection of adjacent sub-cells is realized through three scribing grooves of P1, P2 and P3 which are sequentially arranged along a first direction on two sides of the sub-cells, the thin-film solar cell structure transfers the series connection part of the adjacent sub-cells to one end or two ends of the sub-cells along a second direction, the second direction is vertical to the first direction, so that the dead zone part between the adjacent sub-cells is only provided with one scribing groove, which is equivalent to the superposition of three scribing grooves of P1, P2 and P3 which extend along the second direction between the adjacent sub-cells in the prior art, namely two scribing grooves between the adjacent sub-cells and the distance between the adjacent scribing grooves in the prior art are removed, thereby greatly reducing the dead zone area of the thin-film solar cell and increasing the light receiving area of the thin-film solar cell, the conversion efficiency of the thin film solar cell is improved.)

一种薄膜太阳能电池结构及其制备方法

技术领域

本申请涉及光伏发电技术领域,尤其涉及一种薄膜太阳能电池结构及其制备方法。

背景技术

薄膜太阳能电池,顾名思义其厚度很薄,更容易降低成本,同时它既是一种高效能源产品,又是一种新型建筑材料,更容易与建筑完美结合,因此,薄膜太阳能电池已成为光伏市场发展的新趋势和新热点。

现有薄膜太阳能电池通常在各子电池两侧依次进行P1、P2、P3激光刻线,以实现相邻子电池的串联连接,然而,这种激光刻线方式不可避免地在相邻子电池之间产生死区,相邻子电池之间的死区部分包括P1刻线槽至P3刻线槽之间的区域,即P1、P2、P3三个刻线槽、P1刻线槽与P2刻线槽之间的间距、以及P2刻线槽与P3刻线槽之间的间距,由于死区内没有活性层,或死区内活性层正负电极短接,因此,死区部分无法输出发电功率,从而影响薄膜太阳能电池的转换效率。如何减小薄膜太阳能电池的死区面积,成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题,本申请实施例提供了一种薄膜太阳能电池结构及其制备方法,以减小薄膜太阳能电池的死区面积,提高薄膜太阳能电池的转换效率。

为实现上述目的,本申请实施例提供了如下技术方案:

一种薄膜太阳能电池结构,包括:

基板;

位于所述基板表面的至少一个电池组件,所述电池组件包括沿第一方向依次间隔排列的M个子电池,所述第一方向平行于所述基板表面;

每一子电池包括沿背离所述基板的方向依次排布的下电极、活性层和上电极,且每一子电池的下电极具有沿第二方向相对的第一端和第二端,上电极具有沿所述第二方向相对的第三端和第四端,所述第二方向平行于所述基板表面,且与所述第一方向垂直;

其中,第i个子电池的下电极的第一端与第i-1个子电池的上电极的第三端连接,第i个子电池的上电极的第三端与第i+1个子电池的下电极的第一端连接,2≤i≤M-1。

可选的,第i个子电池和第M个子电池的下电极包括沿所述第二方向延伸的第一下电极,及由所述第一下电极的一端向第三方向延伸的第二下电极,所述第二下电极为所述下电极的第一端,所述第一下电极背离所述第二下电极的一端为所述下电极的第二端,所述第三方向平行于所述基板表面,且与所述第二方向相交;

第i个子电池和第1个子电池的上电极包括沿所述第二方向延伸的第一上电极,及由所述第一上电极的一端向第四方向延伸的第二上电极,所述第二上电极为所述上电极的第三端,所述第一上电极背离所述第二上电极的一端为所述上电极的第四端,所述第四方向平行于所述基板表面,且与所述第二方向相交;

其中,第i个子电池的第二下电极与第i-1个子电池的第二上电极至少部分接触,第i个子电池的第二上电极与第i+1个子电池的第二下电极至少部分接触。

可选的,所述第三方向和所述第四方向均与所述第二方向垂直,且所述第三方向和所述第四方向反平行。

可选的,每一子电池的下电极的第一端与其上电极的第三端位于所述电池组件在所述第二方向上的相对侧,且第i个子电池的下电极的第一端与第i-1个子电池的下电极的第二端,以及第i+1个子电池的下电极的第二端位于所述电池组件在所述第二方向上的相同侧;

在所述第二方向上,第i个子电池的第一下电极的投影至少部分位于第i+1个子电池的第二下电极的投影范围内,第i个子电池的第一上电极的投影至少部分位于第i-1个子电池的第二上电极的投影范围内。

可选的,第1个子电池的下电极沿所述第二方向延伸,且在所述第二方向上,第1个子电池的下电极的投影至少部分位于第2个子电池的第二下电极的投影范围内;

第M个子电池的上电极沿所述第二方向延伸,且在所述第二方向上,第M个子电池的上电极至少部分位于第M-1个子电池的第二上电极的投影范围内。

可选的,所述至少一个电池组件包括多个电池组件,所述电池组件还包括:下连接电极和上连接电极,所述下连接电极和所述上连接电极用于将其所属电池组件与相邻电池组件串联起来,或作为其所属电池组件的输出电极。

可选的,所述下连接电极位于第M个子电池的下电极的第二端,并与第M个子电池的上电极的第三端至少部分接触;

所述上连接电极位于第1个子电池的上电极的第四端,并与第1个子电池的下电极的第一端至少部分接触。

可选的,每一子电池的活性层包括沿背离所述基板的方向依次排布的第一电荷传输层、钙钛矿吸光层和第二电荷传输层,每一子电池还包括:隔离层,所述隔离层位于所述活性层沿所述第二方向相对的两端,用于隔离所述活性层在其沿所述第二方向相对的两端与所述上电极接触。

可选的,所述隔离层为金属铋层或氮化硅层。

一种薄膜太阳能电池结构的制备方法,包括:

提供一基板;

在所述基板表面形成至少一个电池组件,所述电池组件包括沿第一方向依次间隔排列的M个子电池,每一子电池包括沿背离所述基板的方向依次排布的下电极、活性层和上电极,所述第一方向平行于所述基板表面;

所述电池组件的形成过程包括:

在所述基板表面形成下电极层;

对所述下电极层进行第一次激光刻线,所述第一次激光刻线至少包括沿第二方向的激光刻线,从而将所述下电极层划分为各子电池的下电极,使得每一子电池的下电极具有沿所述第二方向相对的第一端和第二端,所述第二方向平行于所述基板表面,且与所述第一方向垂直;

在各子电池的下电极上形成活性层;

对所述活性层进行第二次激光刻线,所述第二次激光刻线与所述第一次激光刻线中沿所述第二方向的激光刻线重合,从而将所述活性层划分为各子电池的活性层;

在各子电池的活性层上形成上电极层;

对所述上电极层进行第三次激光刻线,从而将所述上电极层划分为各子电池的上电极,使得每一子电池的上电极具有沿所述第二方向相对的第三端和第四端;

其中,第i个子电池的下电极的第一端与第i-1个子电池的上电极的第三端连接,第i个子电池的上电极的第三端与第i+1个子电池的下电极的第一端连接,2≤i≤M-1。

可选的,所述第一次激光刻线还包括沿第三方向的激光刻线,所述第三方向平行于所述基板表面,且与所述第二方向相交,使得第i个子电池和第M个子电池的下电极包括沿所述第二方向延伸的第一下电极,及由所述第一下电极的一端向所述第三方向延伸的第二下电极,所述第二下电极为所述下电极的第一端,所述第一下电极背离所述第二下电极的一端为所述下电极的第二端;

所述第三次激光刻线包括沿第四方向的激光刻线,所述第四方向平行于所述基板表面,且与所述第二方向相交,使得第i个子电池和第1个子电池的上电极包括沿所述第二方向延伸的第一上电极,及由所述第一上电极的一端向所述第四方向延伸的第二上电极,所述第二上电极为所述上电极的第三端,所述第一上电极背离所述第二上电极的一端为所述上电极的第四端;

其中,第i个子电池的第二下电极与第i-1个子电池的第二上电极至少部分接触,第i个子电池的第二上电极与第i+1个子电池的第二下电极至少部分接触。

可选的,所述至少一个电池组件包括多个电池组件,在对所述下电极层进行第一次激光刻线,从而将所述下电极层划分为各子电池的下电极时,该方法还包括:

利用所述第一次激光刻线在所述下电极层中划分出下连接电极;

在对所述上电极层进行第三次激光刻线,从而将所述上电极层划分为各子电池的上电极时,该方法还包括:

利用所述第三次激光刻线在所述上电极层中划分出上连接电极;

其中,所述下连接电极和所述上连接电极用于将其所属电池组件与相邻电池组件串联起来,或作为其所属电池组件的输出电极。

可选的,所述活性层包括沿背离所述基板的方向依次排布的第一电荷传输层、钙钛矿吸光层和第二电荷传输层,在各子电池的下电极上形成活性层的过程包括:

对各子电池的下电极的第一端和第二端进行遮挡;

在各子电池的下电极除其被遮挡部分外的其他部分上形成所述第一电荷传输层,并去除对各子电池的下电极的第一端和第二端的遮挡;

在所述第一电荷传输层上形成所述钙钛矿吸光层;

在所述钙钛矿吸光层对应各子电池的下电极的第一端和第二端的部分进行激光清边;

再次对各子电池的下电极的第一端和第二端进行遮挡;

在所述钙钛矿吸光层上形成所述第二电荷传输层,并去除对各子电池的下电极的第一端和第二端的遮挡。

可选的,该方法在各子电池的活性层上形成上电极层之前,还包括:

在各子电池的活性层沿所述第二方向相对的两端形成隔离层;对于任一子电池,所述隔离层用于隔离所述活性层在其沿所述第二方向相对的两端与所述上电极接触。

可选的,在各子电池的活性层上形成上电极层的过程包括:

利用掩膜版的方式,在各子电池的活性层上形成所述上电极层,其中,所述上电极层的掩膜版对应所述第一次激光刻线中沿所述第二方向的激光刻线位置具有遮挡部分。

与现有技术相比,上述技术方案具有以下优点:

本申请实施例所提供的薄膜太阳能电池结构,包括:基板;位于所述基板表面的至少一个电池组件,所述电池组件包括沿第一方向依次间隔排列的M个子电池,所述第一方向平行于所述基板表面;每一子电池包括沿背离所述基板的方向依次排布的下电极、活性层和上电极,且每一子电池的下电极具有沿第二方向相对的第一端和第二端,上电极具有沿所述第二方向相对的第三端和第四端,所述第二方向平行于所述基板表面,且与所述第一方向垂直;其中,第i个子电池的下电极的第一端与第i-1个子电池的上电极的第三端连接,第i个子电池的上电极的第三端与第i+1个子电池的下电极的第一端连接,2≤i≤M-1。由此可见,相对于现有薄膜太阳能电池结构,通过子电池两侧沿所述第一方向依次排布的P1、P2、P3三个刻线槽实现相邻子电池的串联连接,该薄膜太阳能电池结构,将相邻子电池的串联连接部分,即相邻子电池的上电极和下电极连接部分,转移到子电池沿所述第二方向的一端或两端,使得相邻子电池之间的死区部分只有一种刻线槽,相当于现有技术中相邻子电池之间沿所述第二方向延伸的P1、P2、P3三个刻线槽重合,即去除了现有技术中相邻子电池之间的两种刻线槽以及相邻刻线槽之间的间距,从而大大减小薄膜太阳能电池的死区面积,增加薄膜太阳能电池的受光面积,提高薄膜太阳能电池的转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有薄膜太阳能电池的结构示意图;

图2为本申请一个实施例所提供的薄膜太阳能电池结构中,电池组件的结构示意图;

图3为图2所示电池组件中,各子电池的下电极和上电极的排布示意图;

图4为图2所示电池组件中,各子电池的下电极的排布示意图;

图5为图2所示电池组件中,各子电池的上电极的排布示意图;

图6为图2所示电池组件中,各子电池的下电极和活性层的排布示意图;

图7为图2所示电池组件中,子电池沿AA’方向的纵向截面示意图;

图8为图2所示电池组件中,各子电池的隔离层的排布示意图;

图9为上电极层的掩膜版的示意图,及对利用该掩膜版形成的上电极层进行第三次激光刻线后形成的各子电池的上电极的排布示意图;

图10为隔离层的掩膜版的示意图,及利用该掩膜版形成的隔离层的排布示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请,但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

其次,本申请结合示意图进行详细描述,在详述本申请实施例时,为便于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本申请保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

图1给出了现有薄膜太阳能电池的结构示意图,如图1所示,现有薄膜太阳能电池结构通常包括由下到上依次排布的玻璃基底01、导电层02、空穴传输层03、吸光层04、电子传输层05以及金属电极层06所组成的叠层结构,目前通常采用P1、P2、P3激光刻线将上述叠层结构划分为多个子电池,如图1中子电池n、子电池n+1、子电池n+2等所示,并实现相邻子电池的串联连接。具体的,P1刻线槽贯穿空穴传输层03和导电层02,以将导电层02划分为各子电池的下电极;P2刻线槽贯穿由电子传输层05、吸光层04和空穴传输层03组成的活性层,以将该活性层划分为各子电池的活性层;P3刻线槽贯穿金属电极层06、电子传输层05、吸光层04和空穴传输层03组成的叠层,直至导电层02,以将金属电极层06划分为各子电池的上电极;其中,金属电极层06填充P2刻线槽,即金属电极层06透过P2刻线槽沉积至导电层02上,从图1所示的穿过P2刻线槽的电流流向可以看出,以此实现相邻子电池的上电极和下电极连接,即相邻子电池的串联连接。

正如背景技术部分所述,这种激光刻线方式不可避免地在相邻子电池之间产生死区,如图1所示,相邻子电池之间的死区部分包括P1刻线槽至P3刻线槽之间的区域,即P1、P2、P3三个刻线槽、P1刻线槽与P2刻线槽之间的间距、以及P2刻线槽与P3刻线槽之间的间距,由于死区内没有活性层,或死区内活性层正负电极短接,因此,死区部分无法输出发电功率,从而影响薄膜太阳能电池的转换效率。如何减小薄膜太阳能电池的死区面积,成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

有鉴于此,本申请实施例提供了一种薄膜太阳能电池结构,该薄膜太阳能电池结构包括:

基板;可选的,所述基板为玻璃基板;

位于所述基板表面的至少一个电池组件100,图2给出了所述电池组件100的一种结构示意图,如图2所示,所述电池组件100包括沿第一方向依次间隔排列的M个子电池10,所述第一方向平行于所述基板表面;图2中标出的1、2、3、4、5…i-1、i、i+1…M-1、M是对所述电池组件100中各子电池10沿所述第一方向的排序,需要说明的是,本申请对所述电池组件100中包含的子电池10的个数并不做限定,图2中只是列举了所述电池组件100包含5个以上子电池10的一种情况;

继续如图2所示,每一子电池10包括沿背离所述基板的方向(如图2中Z方向所示)依次排布的下电极11、活性层12和上电极13,且每一子电池的下电极11具有沿第二方向相对的第一端和第二端,上电极13具有沿所述第二方向相对的第三端和第四端,所述第二方向平行于所述基板表面,且与所述第一方向垂直;可选的,各子电池10的下电极11为透明电极,上电极13为金属电极。

为了更清楚地展示各子电池10的下电极11和上电极13的排布方式,图3给出了图2所示电池组件中,各子电池10的下电极11和上电极13的排布示意图,如图3所示,对于任一子电池,其下电极11具有沿所述第二方向相对的第一端和第二端,如图3中任一子电池的下电极11沿所述第二方向相对的①端和②端所示,其上电极13具有沿所述第二方向相对的第三端和第四端,如图3中任一子电池的上电极13沿所述第二方向相对的③端和④端所示;

其中,第i个子电池的下电极11的第一端(如图3中第i个子电池的下电极11的①端所示)与第i-1个子电池的上电极13的第三端(如图3中第i-1个子电池的上电极13的③端所示)连接,第i个子电池的上电极13的第三端(如图3中第i个子电池的上电极13的③端所示)与第i+1个子电池的下电极11的第一端(如图3中第i+1个子电池的下电极11的①端所示)连接,2≤i≤M-1。需要说明的是,i可以是2到M-1之间的任一整数。

具体的,以图2和图3中第1个子电池、第2个子电池和第3个子电池为例,对本申请实施例所提供的薄膜太阳能电池结构中,在所述第一方向上任意连续排列的三个子电池的串联连接方式进行说明。

结合图2和图3所示,第1个子电池、第2个子电池和第3个子电池的下电极11均沿所述第二方向延伸,在所述第二方向上具有相对的第一端(如图3中①端所示)和第二端(如图3中②端所示);第1个子电池、第2个子电池和第3个子电池的上电极13均沿所述第二方向延伸,在所述第二方向上具有相对的第三端(如图3中③端所示)和第四端(如图3中④端所示),其中,第2个子电池的下电极的第一端(如图3中①端所示)与第1个子电池的上电极的第三端(如图3中③端所示)连接,第2个子电池的上电极的第三端(如图3中③端所示)与第3个子电池的下电极的第一端(如图3中①端所示)连接。

以此类推,对于在所述第一方向上任意连续排列的三个子电池,将其依次设定为第一子电池、第二子电池和第三子电池,则所述第二子电池的下电极的第一端(如图3中①端所示)与第一子电池的上电极的第三端(如图3中③端所示)连接,第二子电池的上电极的第三端(如图3中③端所示)与第三子电池的下电极的第一端(如图3中①端所示)连接,从而实现在所述第一方向上任意连续排列的三个子电池的串联连接。

需要说明的是,本申请对第i个子电池的下电极的第一端与第i-1个子电池的上电极的第三端连接,以及第i个子电池的上电极的第三端与第i+1个子电池的下电极的第一端连接的方式并不做限定,可以是如图2和图3所示那样直接接触,即第i个子电池的下电极通过其向靠近第i-1个子电池延伸的部分,与第i-1个子电池的上电极向靠近第i个子电池延伸的部分直接接触进行连接,第i个子电池的上电极通过其向靠近第i+1个子电池延伸的部分,与第i+1个子电池的下电极向靠近第i个子电池延伸的部分直接接触进行连接,也可以通过其他导体间接接触进行连接,只要相邻子电池的上电极和下电极通过其沿所述第二方向的一端或两端进行连接即可。

由于本申请对相邻子电池的上电极和下电极的连接方式并不做限定,可以是直接接触,也可以是间接接触,因此,本申请对各子电池的上电极和下电极的具体形状也不做限定,可以是如图2和图3所示那样,即除第1个子电池的下电极和第M个子电池的上电极为长条形以外,其他各子电池的上电极和下电极均为L形,也可以各子电池的上电极和下电极均为长条形或L形,甚至其他形状,只要相邻子电池的上电极和下电极通过其沿所述第二方向的一端或两端进行连接即可。

还需要说明的是,对于任一子电池,其下电极的第一端与其上电极的第三端可以位于所述电池组件在所述第二方向上的相对侧,即其下电极的第一端与其上电极的第四端位于所述电池组件在所述第二方向上的同一侧,正如如图3所示那样,此时,第i个子电池的下电极的第一端与第i-1个子电池的上电极的第三端的连接,和第i个子电池的上电极的第三端与第i+1个子电池的下电极的第一端的连接,位于所述电池组件在所述第二方向上的相对侧,即第i个子电池在其沿所述第二方向上的一端,其下电极与第i-1个子电池的上电极进行连接,在其沿所述第二方向上的另一端,其上电极与第i+1个子电池的下电极进行连接;

对于任一子电池,其下电极的第一端与其上电极的第三端也可以位于所述电池组件在所述第二方向上的同一侧,此时,第i个子电池的下电极的第一端与第i-1个子电池的上电极的第三端的连接,和第i个子电池的上电极的第三端与第i+1个子电池的下电极的第一端的连接,位于所述电池组件在所述第二方向上的同一侧,即第i个子电池在其沿所述第二方向上的一端,其下电极与第i-1个子电池的上电极进行连接,同时其上电极与第i+1个子电池的下电极进行连接;但本申请对此并不做限定,具体视情况而定。

再需要说明的是,对于相邻两个子电池来说,以第i个子电池和第i+1个子电池为例,第i个子电池的下电极的第一端与第i+1个子电池的下电极的第二端可以位于所述电池组件在所述第二方向上的同一侧,如图3所示那样,第i个子电池的下电极的第一端与第i+1个子电池的下电极的第二端也可以位于所述电池组件在所述第二方向上的相对侧,本申请对此并不做限定,具体视情况而定。

由上述说明可知,图2只是列举了所述电池组件100的一种结构示意图,在本申请实施例所提供的薄膜太阳能电池结构中,所述电池组件100的结构并不限于此,只要所述电池组件中,各子电池沿所述第一方向依次间隔排列,且各子电池通过其上电极和下电极沿所述第二方向的一端或两端与相邻子电池串联连接即可。

由此可见,相对于现有薄膜太阳能电池结构,通过子电池两侧沿所述第一方向依次排布的P1、P2、P3三个刻线槽实现相邻子电池的串联连接,该薄膜太阳能电池结构,将相邻子电池的串联连接部分,即相邻子电池的上电极和下电极连接部分,转移到子电池沿所述第二方向的一端或两端,使得相邻子电池之间的死区部分只有一种刻线槽,相当于现有技术中相邻子电池之间沿所述第二方向延伸的P1、P2、P3三个刻线槽重合,即去除了现有技术中相邻子电池之间的两种刻线槽以及相邻刻线槽之间的间距,从而大大减小薄膜太阳能电池的死区面积,增加薄膜太阳能电池的受光面积,提高薄膜太阳能电池的转换效率。

在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,如图4所示,图4给出了图2所示电池组件中,各子电池10的下电极11的排布示意图,可以看出,第i个子电池(2≤i≤M-1)和第M个子电池的下电极11包括沿所述第二方向延伸的第一下电极111,及由所述第一下电极111的一端向第三方向延伸的第二下电极112,所述第二下电极112为所述下电极11的第一端,所述第一下电极111背离所述第二下电极112的一端为所述下电极11的第二端,所述第三方向平行于所述基板表面,且与所述第二方向相交;

如图5所示,图5给出了图2所示电池组件中,各子电池10的上电极13的排布示意图,可以看出,第i个子电池(2≤i≤M-1)和第1个子电池的上电极13包括沿所述第二方向延伸的第一上电极131,及由所述第一上电极131的一端向第四方向延伸的第二上电极132,所述第二上电极132为所述上电极13的第三端,所述第一上电极131背离所述第二上电极132的一端为所述上电极13的第四端,所述第四方向平行于所述基板表面,且与所述第二方向相交;

其中,第i个子电池的第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132至少部分接触,第i个子电池的第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112至少部分接触。

可见,在本实施例中,结合图2-图5所示,对于第i个子电池来说,其第一下电极111、活性层12和第一上电极131沿背离所述基板表面的方向依次排布,作为该子电池发电的主体部分;其第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132至少部分接触,从而实现第i个子电池与第i-1个子电池的串联连接,其第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112至少部分接触,从而实现第i个子电池与第i+1个子电池的串联连接,即其第二下电极112与其第二上电极132作为该子电池与相邻子电池的串联部分。

并且,在本实施例中,第i个子电池通过其下电极11向所述第三方向延伸的部分(第二下电极112),与第i-1个子电池的上电极13向所述第四方向延伸的部分(第二上电极132)接触,并通过其上电极13向所述第四方向延伸的部分(第二上电极132),与第i+1个子电池的下电极11向所述第三方向延伸的部分(第二下电极112)接触,即第i个子电池的下电极11或上电极13是通过其向相邻子电池延伸的部分与相邻子电池进行串联连接的。

在上述实施例的基础上,可选的,在本申请的一个实施例中,继续如图4和图5所示,所述第三方向和所述第四方向均与所述第二方向垂直,且所述第三方向和所述第四方向反平行。由于第i个子电池的第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132至少部分接触,第i个子电池的第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112至少部分接触,且各子电池沿所述第一方向排列,因此,所述第三方向与所述第一方向反平行,所述第四方向与所述第一方向平行,即对于第i个子电池来说,其第二下电极112由其第一下电极111的一端向靠近第i-1个子电池延伸,其第二上电极132由其第一上电极131的一端向靠近第i+1个子电池延伸。

需要说明的是,在上述实施例中,结合图2-图5所示,第i个子电池的第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132在所述基板表面的投影相交叠,以使得第i个子电池的第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132至少部分接触;第i个子电池的第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112在所述基板表面的投影相交叠,以使得第i个子电池的第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112至少部分接触。

在上述实施例的基础上,可选的,在本申请的一个实施例中,继续结合图2-图5所示,每一子电池的下电极11的第一端与其上电极13的第三端位于所述电池组件在所述第二方向上的相对侧,且第i个子电池的下电极11的第一端与第i-1个子电池的下电极11的第二端,以及第i+1个子电池的下电极11的第二端位于所述电池组件在所述第二方向上的相同侧,即在本实施例中,第i个子电池的下电极11的第一端(第二下电极112)及其上电极13的第四端,第i-1个子电池的下电极11的第二端及其上电极13的第三端(第二上电极132),第i+1个子电池的下电极11的第二端及其上电极13的第三端均位于所述电池组件在所述第二方向上的相同侧,使得第i个子电池的第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132接触;第i个子电池的下电极11的第二端及其上电极13的第三端(第二上电极132),第i-1个子电池的下电极11的第一端及其上电极11的第四端,以及第i+1个子电池的下电极11的第一端(第二下电极112)及其上电极13的第四端均位于所述电池组件在所述第二方向上的相同侧,使得第i个子电池的第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112接触。

为了使得所述电池组件中各子电池的下电极11和上电极13排布更加紧密,节省占用面积,在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,继续如图2-图5所示,在所述第二方向上,第i个子电池的第一下电极111的投影至少部分位于第i+1个子电池的第二下电极112的投影范围内,第i个子电池的第一上电极131的投影至少部分位于第i-1个子电池的第二上电极132的投影范围内。

在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,如图4所示,第1个子电池的下电极11沿所述第二方向延伸,且在所述第二方向上,第1个子电池的下电极11的投影至少部分位于第2个子电池的第二下电极112的投影范围内;

如图5所示,第M个子电池的上电极13沿所述第二方向延伸,且在所述第二方向上,第M个子电池的上电极13至少部分位于第M-1个子电池的第二上电极132的投影范围内。

在实际应用中,所述基板表面的电池组件通常不止一个,且各电池组件之间也需串联连接,以增加输出功率,因此,在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,所述至少一个电池组件包括多个电池组件,如图3-图5所示,所述电池组件100还包括:下连接电极14和上连接电极15,所述下连接电极14和所述上连接电极15用于将其所属电池组件与相邻电池组件串联起来,或作为其所属电池组件的输出电极。具体的,通过焊接等方式在所述下连接电极14和所述上连接电极15上制备电极引出线(正负电极引出线),以便于将所属电池组件与相邻电池组件串联起来,或作为所属电池组件的输出电极。

具体的,在本申请的一个实施例中,如图3和图4所示,所述下连接电极14位于第M个子电池的下电极11的第二端(如图3中②端所示),并与第M个子电池的上电极的第三端(如图3中③端所示)至少部分接触;

如图3和图5所示,所述上连接电极15位于第1个子电池的上电极13的第四端(如图3中④端所示),并与第1个子电池的下电极11的第一端(如图3中①端所示)至少部分接触。

结合图3-图5所示,在本实施例中,所述上连接电极15与第1个子电池的下电极11的第一端连接,从而实现第1个子电池与相邻电池组件中的子电池的串联连接,或作为该电池组件的一个输出电极;第1个子电池通过其第二上电极112与第2个子电池的第二下电极132连接,从而实现第1个子电池与第2个子电池的串联连接;第2个子电池的第二上电极132与第3个子电池的第二下电极112连接,从而实现第2个子电池与第3个子电池的串联连接;以此类推,第M-1个子电池的第二上电极132与第M个子电池的第二下电极112连接,从而实现第M-1个子电池与第M个子电池的串联;第M个子电池的上电极13与所述下连接电极14连接,从而实现第M个子电池与相邻电池组件中的子电池的串联,或作为该电池组件的另一个输出电极。可见,本申请实施例所提供的薄膜太阳能电池结构中,各子电池紧密排布,使得在有限的空间内,实现薄膜太阳能电池的最大功率输出。

需要说明的是,在上述各实施例中,结合图3-图5所示,第i个子电池的活性层12至少覆盖其第一下电极111,及其第一下电极111与第i+1个子电池的第二下电极112之间的间隙,以防止第i个子电池的第二上电极132在与第i+1个子电池的第二下电极112接触时,和第i个子电池的第一下电极111接触而形成短路;

第1个子电池的活性层12至少覆盖其下电极11,及其下电极11与第2个子电池的第二下电极112之间的间隙,以防止第1个子电池的第二上电极132在与第2个子电池的第二下电极112接触时,和第1个子电池的下电极11接触而形成短路;

第M个子电池的活性层12至少覆盖其第一下电极111,及其第一下电极112与所述下连接电极14之间的间隙,以防止第M个子电池的上电极13在与所述下连接电极14接触时,和第M个子电池的第一下电极111接触而形成短路。

可选的,图6给出了图2所示电池组件中,各子电池10的下电极11和活性层12的排布示意图,从图中可以看出,各子电池10的活性层12沿所述第二方向延伸,其沿所述第二方向的长度不小于第i个子电池的第一下电极111沿所述第二方向的长度和第i个子电池的第一下电极111与第i+1个子电池的第二下电极112之间的间隙之和,图6中各子电池的活性层12沿所述第二方向的长度正好等于第i个子电池的第一下电极111沿所述第二方向的长度和第i个子电池的第一下电极111与第i+1个子电池的第二下电极112之间的间隙之和。

在上述任一实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,如图7所示,图7为图2所示电池组件中,子电池沿AA’方向的纵向截面示意图,可以看出,每一子电池的活性层12包括沿背离所述基板的方向依次排布的第一电荷传输层121、钙钛矿吸光层122和第二电荷传输层123,即所述薄膜太阳能电池为钙钛矿太阳能电池;此时,在第i个子电池的第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132至少部分接触,以及第i个子电池的第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112至少部分接触时,会导致第i个子电池及第i-1个子电池的上电极13与其活性层12中的钙钛矿吸光层122从侧面直接接触,从而造成第i个子电池及第i-1个子电池的上电极13的腐蚀,以及所述电池组件性能的退化,严重影响钙钛矿太阳能电池的稳定性。

有鉴于此,在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,如图7所示,每一子电池还包括:隔离层16,所述隔离层16位于所述活性层12沿所述第二方向相对的两端,用于隔离所述活性层12在其沿所述第二方向相对的两端与所述上电极13接触。从图7可以看出,由于子电池的活性层12沿所述第二方向相对的两端设置有所述隔离层16,因此,子电池的第二上电极132沉积至相邻子电池的第二下电极112上时,不会直接与所述活性层12的侧面接触,即子电池的上电极13不会与所述钙钛矿吸光层122直接接触,从而避免子电池的钙钛矿吸光层对其上电极的腐蚀,提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。

图8进一步给出了图2所示电池组件中,各子电池的隔离层16的排布示意图,从图中可以看出,所述隔离层16位于各子电池的活性层12沿所述第二方向相对的两端,且所述隔离层16位于第i个子电池和第M个子电池的第二下电极112上,第1个子电池的下电极11的第一端,以及所述下连接电极14上。

需要说明的是,图8中只是列举了在第3个子电池的下电极11上,所述活性层12及位于所述活性层12沿所述第二方向相对的两端的隔离层16的俯视示意图,以此类推,可得到各子电池的下电极11上,所述活性层12及位于所述活性层12沿所述第二方向相对的两端的隔离层16的俯视示意图。并且,从图8中可以看出,所述隔离层12在所述第二方向上的投影可以等于各子电池的下电极11在所述第二方向上的投影,本申请对此并不做限定,具体视情况而定。

可选的,所述第一电荷传输层为空穴传输层,所述第二电荷传输层为电子传输层,但本申请对此并不做限定,具体视情况而定。

可选的,所述隔离层16可以为金属铋层或氮化硅层,本申请对此并不做限定,只要所述隔离层16能够在所述活性层12与所述上电极13之间起隔离作用即可。

由此可见,本申请实施例所提供的钙钛矿太阳能电池结构,在减小相邻子电池之间死区面积的基础上,进一步避免了各子电池的钙钛矿吸光层与其上电极的直接接触,实现了在提高电池转换效率的前提下,进一步避免金属电极的腐蚀,提高电池稳定性的目的。

此外,本申请实施例还提供了一种薄膜太阳能电池结构的制备方法,该方法包括:

S1:提供一基板;可选的,所述基板为玻璃基板;

S2:在所述基板表面形成至少一个电池组件100,图2给出了所述电池组件100的一种结构示意图,如图2所示,所述电池组件100包括沿第一方向依次间隔排列的M个子电池10,每一子电池10包括沿背离所述基板的方向(如图2中Z方向所示)依次排布的下电极11、活性层12和上电极13,所述第一方向平行于所述基板表面;图2中标出的1、2、3、4、5…i-1、i、i+1…M-1、M是对所述电池组件100中各子电池10沿所述第一方向的排序,需要说明的是,本申请对所述电池组件100中包含的子电池10的个数并不做限定,图2中只是列举了所述电池组件100包含5个以上子电池10的一种情况;

具体的,所述电池组件100的形成过程包括:

S21:在所述基板表面形成下电极层;可选的,所述下电极层为透明电极层;

S22:对所述下电极层进行第一次激光刻线,所述第一次激光刻线至少包括沿第二方向的激光刻线,从而将所述下电极层划分为各子电池的下电极11,使得每一子电池的下电极11具有沿所述第二方向相对的第一端和第二端,所述第二方向平行于所述基板表面,且与所述第一方向垂直。

具体的,所述第一次激光刻线可以是P1激光刻线,如图3和图4所示,对所述下电极层进行P1激光刻线101,所述P1激光刻线101至少包括沿所述第二方向的激光刻线,刻蚀深度直至所述基板表面,从而将所述下电极层划分为各子电池的下电极11,使得每一子电池的下电极11具有沿所述第二方向相对的第一端和第二端,如图4中任一子电池的下电极11沿所述第二方向相对的①端和②端所示。可选的,所述P1激光刻线的宽度可以为70μm。

在上述实施例的基础上,可选的,在本申请的一个实施例中,如图4所示,所述第一次激光刻线还包括沿第三方向的激光刻线,所述第三方向平行于所述基板表面,且与所述第二方向相交,使得第i个子电池(2≤i≤M-1)和第M个子电池的下电极11包括沿所述第二方向延伸的第一下电极111,及由所述第一下电极111的一端向第三方向延伸的第二下电极112,所述第二下电极112为所述下电极11的第一端,所述第一下电极111背离所述第二下电极112的一端为所述下电极11的第二端。

具体的,如图4所示,对所述下电极层进行P1激光刻线101时,所述P1激光刻线101不仅包括沿所述第二方向的激光刻线,还包括沿所述第三方向的激光刻线,刻蚀深度直至所述基板表面,使得第i个子电池(2≤i≤M-1)和第M个子电池的下电极11包括沿所述第二方向延伸的第一下电极111,及由所述第一下电极111的一端向第三方向延伸的第二下电极112,所述第二下电极112为所述下电极11的第一端,所述第一下电极111背离所述第二下电极112的一端为所述下电极11的第二端。

在上述实施例的基础上,可选的,在本申请的一个实施例中,如图4所示,所述第三方向与所述第二方向垂直。

S23:在各子电池的下电极11上形成活性层12。

可选的,在图4所示的各电池的下电极11上,形成活性层12。

在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,如图7所示,所述活性层12包括沿背离所述基板的方向依次排布的第一电荷传输层121、钙钛矿吸光层122和第二电荷传输层123,即所述薄膜太阳能电池为钙钛矿太阳能电池,此时,在各子电池的下电极11上形成活性层12的过程包括:

S231:对各子电池的下电极11的第一端和第二端进行遮挡;

具体的,可以通过粘贴耐高温胶带(如聚酰亚胺耐高温胶带),或者通过制备金属掩膜版的方式,对各子电池的下电极11的第一端和第二端进行遮挡,其中,对各子电池的下电极11的第一端和第二端进行遮挡的部分如图4中虚线框圈出的部分所示。

S232:在各子电池的下电极11除其被遮挡部分外的其他部分上形成所述第一电荷传输层121,并去除对各子电池的下电极11的第一端和第二端的遮挡;

S233:在所述第一电荷传输层121上形成所述钙钛矿吸光层122;

S234:在所述钙钛矿吸光层122对应各子电池的下电极11的第一端和第二端的部分进行激光清边;

需要说明的是,由于所述钙钛矿吸光层122通常采用涂布的方式进行制备,如果对各子电池的下电极11的第一端和第二端仍采用遮挡的方式的话,会影响所述钙钛矿吸光层122的涂布工艺的进行,因此,在本实施例中,先在所述第一电荷传输层121上形成所述钙钛矿吸光层122后,再对所述钙钛矿吸光层122对应各子电池的下电极11的第一端和第二端的部分进行激光清边。

S235:再次对各子电池的下电极11的第一端和第二端进行遮挡;

S236:在所述钙钛矿吸光层122上形成所述第二电荷传输层123,并去除对各子电池的下电极11的第一端和第二端的遮挡。

需要说明的是,在上述实施例中,所述第一电荷传输层121和所述第二电荷传输层123通常采用热蒸发或磁控溅射的方法制备,因此对各子电池的下电极11的第一端和第二端采用遮挡的方式,不会影响所述第一电荷传输层121和所述第二电荷传输层123的制备。

可选的,所述第一电荷传输层为空穴传输层,所述第二电荷传输层为电子传输层,但本申请对此并不做限定,具体视情况而定。

S24:对所述活性层进行第二次激光刻线,所述第二次激光刻线与所述第一次激光刻线中沿所述第二方向的激光刻线重合,从而将所述活性层划分为各子电池的活性层12。

具体的,所述第二次激光刻线可以是P2激光刻线,如图6所示,对所述活性层进行P2激光刻线102,所述P2激光刻线102与所述P1激光刻线101中沿所述第二方向的激光刻线重合,从而将所述活性层划分为各子电池的活性层12。

S25:在各子电池的活性层12上形成上电极层;可选的,所述上电极层为金属电极层。

S26:对所述上电极层进行第三次激光刻线,从而将所述上电极层划分为各子电池的上电极13,使得每一子电池的上电极13具有沿所述第二方向相对的第三端和第四端,如图5中任一子电池的上电极13沿所述第二方向相对的③端和④端所示。

可选的,在本申请的一个实施例中,在各子电池的活性层上形成上电极层的过程包括:

利用掩膜版的方式,在各子电池的活性层上形成所述上电极层,其中,所述上电极层的掩膜版对应所述第一次激光刻线中沿所述第二方向的激光刻线位置具有遮挡部分。具体的,如图9所示,图9给出了所述上电极层的掩膜版的示意图,及对利用该掩膜版形成的上电极层进行第三次激光刻线后形成的各子电池的上电极的排布示意图,从图中可以看出,由于所述上电极层的掩膜版对应所述第一次激光刻线中沿所述第二方向的激光刻线位置具有遮挡的齿状部分,可选的,该遮挡的齿状部分的宽度可以为70μm,因此,在对应所述第一次激光刻线中沿所述第二方向的激光刻线位置处没有所述上电极层,而在其他位置处(即图9中上电极层掩膜版的白色区域)形成所述上电极层。

在此基础上,对所述上电极层进行第三次激光刻线103,具体的,所述第三次激光刻线可以为P3激光刻线,此时,如图5所示,所述第三次激光刻线包括沿第四方向的激光刻线,所述第四方向平行于所述基板表面,且与所述第二方向相交,使得第i个子电池和第1个子电池的上电极13包括沿所述第二方向延伸的第一上电极131,及由所述第一上电极131的一端向第四方向延伸的第二上电极132,所述第二上电极132为所述上电极的第三端,所述第一上电极131背离所述第二上电极132的一端为所述上电极的第四端。

在上述实施例的基础上,可选的,在本申请的一个实施例中,继续如图5所示,所述第四方向与所述第二方向垂直。

当然,在本申请的其他实施例中,也可以像所述第一次激光刻线那样,即在各子电池的活性层12上整面形成所述上电极层,然后对所述上电极层进行第三次激光刻线,此时所述第三次激光刻线不仅包含沿所述第二方向的激光刻线,且该沿所述第二方向的激光刻线与所述第一次激光刻线中沿所述第二方向的激光刻线重合,还包括沿所述第四方向的激光刻线。本申请对此并不做限定,具体视情况而定。

利用本申请实施例所提供的方法制备形成的薄膜太阳能电池结构中,第i个子电池的下电极11的第一端(如图3中第i个子电池的下电极11的①端所示)与第i-1个子电池的上电极13的第三端(如图3中第i-1个子电池的上电极13的③端所示)连接,第i个子电池的上电极13的第三端(如图3中第i个子电池的上电极13的③端所示)与第i+1个子电池的下电极11的第一端(如图3中第i+1个子电池的下电极11的①端所示)连接,2≤i≤M-1。需要说明的是,i可以是2到M-1之间的任一整数。

结合图2-图5所示,相对于现有薄膜太阳能电池结构,通过子电池两侧沿所述第一方向依次排布的P1、P2、P3三个刻线槽实现相邻子电池的串联连接,该薄膜太阳能电池结构,将相邻子电池的串联连接部分,即相邻子电池的上电极和下电极连接部分,转移到子电池沿所述第二方向的一端或两端,使得相邻子电池之间的死区部分只有一种刻线槽,相当于现有技术中相邻子电池之间沿所述第二方向延伸的P1、P2、P3三个刻线槽重合,即去除了现有技术中相邻子电池之间的两种刻线槽以及相邻刻线槽之间的间距,从而大大减小薄膜太阳能电池的死区面积,增加薄膜太阳能电池的受光面积,提高薄膜太阳能电池的转换效率。

需要说明的是,本申请对第i个子电池的下电极的第一端与第i-1个子电池的上电极的第三端连接,以及第i个子电池的上电极的第三端与第i+1个子电池的下电极的第一端连接的方式并不做限定,可以是如图2-图5所示那样直接接触,即第i个子电池的下电极通过其向靠近第i-1个子电池延伸的部分,与第i-1个子电池的上电极向靠近第i个子电池延伸的部分直接接触进行连接,第i个子电池的上电极通过其向靠近第i+1个子电池延伸的部分,与第i+1个子电池的下电极向靠近第i个子电池延伸的部分直接接触进行连接,也可以通过其他导体间接接触进行连接,只要相邻子电池的上电极和下电极通过其沿所述第二方向的一端或两端进行连接即可。

由于本申请对相邻子电池的上电极和下电极的连接方式并不做限定,可以是直接接触,也可以是间接接触,因此,本申请对各子电池的上电极和下电极的具体形状也不做限定,可以是如图2和图3所示那样,即除第1个子电池的下电极和第M个子电池的上电极为长条形以外,其他各子电池的上电极和下电极均为L形,也可以各子电池的上电极和下电极均为长条形或L形,甚至其他形状,只要相邻子电池的上电极和下电极通过其沿所述第二方向的一端或两端进行连接即可。

还需要说明的是,对于任一子电池,其下电极的第一端与其上电极的第三端可以位于所述电池组件在所述第二方向上的相对侧,即其下电极的第一端与其上电极的第四端位于所述电池组件在所述第二方向上的同一侧,正如如图3所示那样,此时,第i个子电池的下电极的第一端与第i-1个子电池的上电极的第三端的连接,和第i个子电池的上电极的第三端与第i+1个子电池的下电极的第一端的连接,位于所述电池组件在所述第二方向上的相对侧,即第i个子电池在其沿所述第二方向上的一端,其下电极与第i-1个子电池的上电极进行连接,在其沿所述第二方向上的另一端,其上电极与第i+1个子电池的下电极进行连接;

对于任一子电池,其下电极的第一端与其上电极的第三端也可以位于所述电池组件在所述第二方向上的同一侧,此时,第i个子电池的下电极的第一端与第i-1个子电池的上电极的第三端的连接,和第i个子电池的上电极的第三端与第i+1个子电池的下电极的第一端的连接,位于所述电池组件在所述第二方向上的同一侧,即第i个子电池在其沿所述第二方向上的一端,其下电极与第i-1个子电池的上电极进行连接,同时其上电极与第i+1个子电池的下电极进行连接;但本申请对此并不做限定,具体视情况而定。

再需要说明的是,对于相邻两个子电池来说,以第i个子电池和第i+1个子电池为例,第i个子电池的下电极的第一端与第i+1个子电池的下电极的第二端可以位于所述电池组件在所述第二方向上的同一侧,如图3所示那样,第i个子电池的下电极的第一端与第i+1个子电池的下电极的第二端也可以位于所述电池组件在所述第二方向上的相对侧,本申请对此并不做限定,具体视情况而定。

由上述说明可知,图2只是列举了所述电池组件100的一种结构示意图,在利用本申请实施例所提供的方法制备的薄膜太阳能电池结构中,所述电池组件100的结构并不限于此,只要所述电池组件中,各子电池沿所述第一方向依次间隔排列,且各子电池通过其上电极和下电极沿所述第二方向的一端或两端与相邻子电池串联连接即可。

在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,结合图2-图5所示,对于第i个子电池来说,其第一下电极111、活性层12和第一上电极131沿背离所述基板表面的方向依次排布,作为该子电池发电的主体部分;其第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132至少部分接触,从而实现第i个子电池与第i-1个子电池的串联连接,其第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112至少部分接触,从而实现第i个子电池与第i+1个子电池的串联连接,即其第二下电极112与其第二上电极132作为该子电池与相邻子电池的串联部分。

并且,在本实施例中,第i个子电池通过其下电极11向所述第三方向延伸的部分(第二下电极112),与第i-1个子电池的上电极13向所述第四方向延伸的部分(第二上电极132)接触,并通过其上电极13向所述第四方向延伸的部分(第二上电极132),与第i+1个子电池的下电极11向所述第三方向延伸的部分(第二下电极112)接触,即第i个子电池的下电极11或上电极13是通过其向相邻子电池延伸的部分与相邻子电池进行串联连接的。

当所述第三方向和所述第四方向均与所述第二方向垂直时,由于第i个子电池的第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132至少部分接触,第i个子电池的第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112至少部分接触,且各子电池沿所述第一方向排列,因此,所述第三方向与所述第一方向反平行,所述第四方向与所述第一方向平行,即对于第i个子电池来说,其第二下电极112由其第一下电极111的一端向靠近第i-1个子电池延伸,其第二上电极132由其第一上电极131的一端向靠近第i+1个子电池延伸。

需要说明的是,在上述实施例中,结合图2-图5所示,第i个子电池的第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132在所述基板表面的投影相交叠,以使得第i个子电池的第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132至少部分接触;第i个子电池的第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112在所述基板表面的投影相交叠,以使得第i个子电池的第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112至少部分接触。

在上述实施例的基础上,可选的,在本申请的一个实施例中,继续结合图2-图5所示,每一子电池的下电极11的第一端与其上电极13的第三端位于所述电池组件在所述第二方向上的相对侧,且第i个子电池的下电极11的第一端与第i-1个子电池的下电极11的第二端,以及第i+1个子电池的下电极11的第二端位于所述电池组件在所述第二方向上的相同侧,即在本实施例中,第i个子电池的下电极11的第一端(第二下电极112)及其上电极13的第四端,第i-1个子电池的下电极11的第二端及其上电极13的第三端(第二上电极132),第i+1个子电池的下电极11的第二端及其上电极13的第三端均位于所述电池组件在所述第二方向上的相同侧,使得第i个子电池的第二下电极112与第i-1个子电池的第二上电极132接触;第i个子电池的下电极11的第二端及其上电极13的第三端(第二上电极132),第i-1个子电池的下电极11的第一端及其上电极11的第四端,以及第i+1个子电池的下电极11的第一端(第二下电极112)及其上电极13的第四端均位于所述电池组件在所述第二方向上的相同侧,使得第i个子电池的第二上电极132与第i+1个子电池的第二下电极112接触。

为了使得所述电池组件中各子电池的下电极11和上电极13排布更加紧密,节省占用面积,在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,继续如图2-图5所示,在所述第二方向上,第i个子电池的第一下电极111的投影至少部分位于第i+1个子电池的第二下电极112的投影范围内,第i个子电池的第一上电极131的投影至少部分位于第i-1个子电池的第二上电极132的投影范围内。

在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,如图4所示,第1个子电池的下电极11沿所述第二方向延伸,且在所述第二方向上,第1个子电池的下电极11的投影至少部分位于第2个子电池的第二下电极112的投影范围内;

如图5所示,第M个子电池的上电极13沿所述第二方向延伸,且在所述第二方向上,第M个子电池的上电极13至少部分位于第M-1个子电池的第二上电极132的投影范围内。

在实际应用中,所述基板表面的电池组件通常不止一个,且各电池组件之间也需串联连接,以增加输出功率,因此,在上述任一实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,所述至少一个电池组件包括多个电池组件,在对所述下电极层进行第一次激光刻线,从而将所述下电极层划分为各子电池的下电极时,该方法还包括:

S3:利用所述第一次激光刻线在所述下电极层中划分出下连接电极14;

在对所述上电极层进行第三次激光刻线,从而将所述上电极层划分为各子电池的上电极时,该方法该包括:

S4:利用所述第三次激光刻线在所述上电极层中划分出上连接电极15;

其中,所述下连接电极14和所述上连接电极15用于将其所属电池组件与相邻电池组件串联起来,或作为其所属电池组件的输出电极。具体的,通过焊接等方式在所述下连接电极14和所述上连接电极15上制备电极引出线(正负电极引出线),以便于将所属电池组件与相邻电池组件串联起来,或作为所属电池组件的输出电极。

具体的,在本申请的一个实施例中,如图3和图4所示,所述下连接电极14位于第M个子电池的下电极11的第二端(如图3中②端所示),并与第M个子电池的上电极的第三端(如图3中③端所示)至少部分接触;

如图3和图5所示,所述上连接电极15位于第1个子电池的上电极13的第四端(如图3中④端所示),并与第1个子电池的下电极11的第一端(如图3中①端所示)至少部分接触。

结合图3-图5所示,在本实施例中,所述上连接电极15与第1个子电池的下电极11的第一端连接,从而实现第1个子电池与相邻电池组件中的子电池的串联连接,或作为该电池组件的一个输出电极;第1个子电池通过其第二上电极112与第2个子电池的第二下电极132连接,从而实现第1个子电池与第2个子电池的串联连接;第2个子电池的第二上电极132与第3个子电池的第二下电极112连接,从而实现第2个子电池与第3个子电池的串联连接;以此类推,第M-1个子电池的第二上电极132与第M个子电池的第二下电极112连接,从而实现第M-1个子电池与第M个子电池的串联;第M个子电池的上电极13与所述下连接电极14连接,从而实现第M个子电池与相邻电池组件中的子电池的串联,或作为该电池组件的另一个输出电极。可见,本申请实施例所提供的薄膜太阳能电池结构中,各子电池紧密排布,使得在有限的空间内,实现薄膜太阳能电池的最大功率输出。

需要说明的是,在上述各实施例中,结合图3-图5所示,第i个子电池的活性层12至少覆盖其第一下电极111,及其第一下电极111与第i+1个子电池的第二下电极112之间的间隙,以防止第i个子电池的第二上电极132在与第i+1个子电池的第二下电极112接触时,和第i个子电池的第一下电极111接触而形成短路;

第1个子电池的活性层12至少覆盖其下电极11,及其下电极11与第2个子电池的第二下电极112之间的间隙,以防止第1个子电池的第二上电极132在与第2个子电池的第二下电极112接触时,和第1个子电池的下电极11接触而形成短路;

第M个子电池的活性层12至少覆盖其第一下电极111,及其第一下电极112与所述下连接电极14之间的间隙,以防止第M个子电池的上电极13在与所述下连接电极14接触时,和第M个子电池的第一下电极111接触而形成短路。

可选的,图6给出了图2所示电池组件中,各子电池10的下电极11和活性层12的排布示意图,从图中可以看出,各子电池10的活性层12沿所述第二方向延伸,其沿所述第二方向的长度不小于第i个子电池的第一下电极111沿所述第二方向的长度和第i个子电池的第一下电极111与第i+1个子电池的第二下电极112之间的间隙之和,图6中各子电池的活性层12沿所述第二方向的长度正好等于第i个子电池的第一下电极111沿所述第二方向的长度和第i个子电池的第一下电极111与第i+1个子电池的第二下电极112之间的间隙之和。

由前述已知,如图7所示,当每一子电池的活性层12包括沿背离所述基板的方向依次排布的第一电荷传输层121、钙钛矿吸光层122和第二电荷传输层123时,即所述薄膜太阳能电池为钙钛矿太阳能电池时,如果各子电池的上电极13与所述钙钛矿吸光层122直接接触会造成各子电池的上电极13的腐蚀,以及所述电池组件性能的退化,严重影响钙钛矿太阳能电池的稳定性,因此,在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,该方法在各子电池的活性层上形成上电极层之前,还包括:

S5:在各子电池的活性层12沿所述第二方向相对的两端形成隔离层16;对于任一子电池,所述隔离层16用于隔离所述活性层12在其沿所述第二方向相对的两端与所述上电极13接触。

具体的,可以利用掩膜版的方式,在各子电池的活性层12沿所述第二方向相对的两端进行所述隔离层16的真空蒸镀,图10给出了所述隔离层16的掩膜版示意图,及利用该掩膜版形成的隔离层的排布示意图,从图中可以看出,所述隔离层16蒸镀在各子电池的活性层12沿所述第二方向的两端。

从图7可以看出,由于子电池的活性层12沿所述第二方向相对的两端设置有所述隔离层16,因此,子电池的第二上电极132沉积至相邻子电池的第二下电极112上时,不会直接与所述活性层12的侧面接触,即子电池的上电极13不会与所述钙钛矿吸光层122直接接触,从而避免子电池的钙钛矿吸光层对其上电极的腐蚀,提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。

图8进一步给出了图2所示电池组件中,各子电池的隔离层16的排布示意图,从图中可以看出,所述隔离层16位于各子电池的活性层12沿所述第二方向相对的两端,且所述隔离层16位于第i个子电池和第M个子电池的第二下电极112上,第1个子电池的下电极11的第一端,以及所述下连接电极14上。可选的,所述隔离层16沿所述第二方向的宽度可以为0.4cm。

需要说明的是,图8中只是列举了在第3个子电池的下电极11上,所述活性层12及位于所述活性层12沿所述第二方向相对的两端的隔离层16的俯视示意图,以此类推,可得到各子电池的下电极11上,所述活性层12及位于所述活性层12沿所述第二方向相对的两端的隔离层16的俯视示意图。并且,从图8中可以看出,所述隔离层12在所述第二方向上的投影可以等于各子电池的下电极11在所述第二方向上的投影,本申请对此并不做限定,具体视情况而定。

可选的,所述第一电荷传输层为空穴传输层,所述第二电荷传输层为电子传输层,但本申请对此并不做限定,具体视情况而定。

可选的,所述隔离层16可以为金属铋层或氮化硅层,本申请对此并不做限定,只要所述隔离层16能够在所述活性层12与所述上电极13之间起隔离作用即可。

由此可见,利用本申请实施例所提供的方法制备形成的钙钛矿太阳能电池结构,在减小相邻子电池之间死区面积的基础上,进一步避免了各子电池的钙钛矿吸光层与其上电极的直接接触,实现了在提高电池转换效率的前提下,进一步避免金属电极的腐蚀,提高电池稳定性的目的。

综上,本申请实施例公开了一种薄膜太阳能电池结构及其制备方法,相对于现有薄膜太阳能电池结构,通过子电池两侧沿第一方向依次排布的P1、P2、P3三个刻线槽实现相邻子电池的串联连接,该薄膜太阳能电池结构,将相邻子电池的串联连接部分,即相邻子电池的上电极和下电极连接部分,转移到相邻子电池沿第二方向的一端或两端,第二方向与第一方向垂直,使得相邻子电池之间的死区部分只有一种刻线槽,相当于现有技术中相邻子电池之间沿所述第二方向延伸的P1、P2、P3三个刻线槽重合,即去除了现有技术中相邻子电池之间的两种刻线槽以及相邻刻线槽之间的间距,从而大大减小薄膜太阳能电池的死区面积,增加薄膜太阳能电池的受光面积,提高薄膜太阳能电池的转换效率。

本说明书中各个部分采用并列和递进相结合的方式描述,每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处,各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明,本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或组合,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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