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CN111199962A - 太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

太阳能电池及其制备方法 Download PDF

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CN111199962A
CN111199962A CN201811368172.9A CN201811368172A CN111199962A CN 111199962 A CN111199962 A CN 111199962A CN 201811368172 A CN201811368172 A CN 201811368172A CN 111199962 A CN111199962 A CN 111199962A
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CN
China
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cell
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gallium arsenide
crystalline silicon
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Application number
CN201811368172.9A
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许吉林
乔秀梅
刘琦
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Zishi Energy Co.,Ltd.
Original Assignee
Dongtai Hi Tech Equipment Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池包括由上到下顺序层叠的正面电极、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极，晶硅子电池与砷化镓子电池通过键合层连接，钙钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层连接。通过将钙钛矿电池、砷化镓电池、晶硅电池异质集成在一起，制备出钙钛矿/砷化镓/晶硅叠层电池，将多种不同带隙宽度的半导体材料构成多结太阳电池，用各子电池去吸收与其带隙宽度相匹配的太阳光波段，从而实现对太阳光谱最大化有效利用，最大限度提升光电转化效率；同时，钙钛矿材料来源丰富，价格便宜，制备工艺简单，进一步降低成本。

Description

太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种太阳能电池及其制备方法。
背景技术
晶硅太阳能电池技术是目前最为成熟的商用光伏发电技术，由于其在综合成本和转换效率方面的优势，其他类型太阳电池如薄膜电池、化合物电池等短时间内难以替代晶硅电池。因此，继续提高晶硅电池的性能，并不断优化工艺降低成本具有重要的意义。晶硅电池理论极限效率只有29％左右，想要大幅提升晶硅电池的效率比较困难。
砷化镓(GaAs)电池作为典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳电池，是目前光电转化效率最高的太阳电池材料体系。多结的Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳电池光电转化效率能达到33％以上，但是其有着成本过高的缺点，目前仅应用于空间太阳电池和聚光太阳电池。
因此，现有技术中亟需提供一种在实现高转换效率的同时，具有低成本的太阳能电池。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中的太阳能电池无法同时具有高转换效率和低成本的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池，包括由上到下顺序层叠的正面电极、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极，晶硅子电池与砷化镓子电池通过键合层连接，钙钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层连接。
进一步地，复合层为银纳米线/PEDOT:PSS复合层。
进一步地，复合层中银纳米线所占的质量百分比为2～10％。
进一步地，键合层为经过表面粗糙化处理的键合层。
根据本发明的另一方面，提供了一种上述的太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：S1，形成晶硅子电池，并在晶硅子电池的一侧形成背面电极；S2，形成砷化镓子电池，并采用键合工艺将晶硅子电池的远离背面电极的一侧与砷化镓子电池连接，得到由键合层连接的层叠电池结构；S3，在层叠电池结构的远离背面电极的一侧顺序形成复合层和钙钛矿子电池，以使钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层连接，并在钙钛矿子电池表面形成正面电极，得到太阳能电池。
进一步地，键合工艺为压力键合，压力为2.0～3.0kN。
进一步地，压力键合的条件为：真空度为10-6～10-8Pa、键合的时间为0.5～3h或者使砷化镓子电池与晶硅子电池接触的表面的粗糙度＜1.0nm。
进一步地，还包括键合之后对层叠电池结构进行温度为200～500℃的退火处理。
进一步地，形成复合层的步骤包括：在砷化镓子电池的表面旋涂包含银纳米线和PEDOT:PSS的混合溶液，烘干后得到银纳米线/PEDOT:PSS复合层，优选将混合溶液在100～150℃下加热0.5～2h以进行烘干。
进一步地，混合溶液中银纳米线的质量分数为0.1～2.0％。
应用本发明的技术方案，提供了一种太阳能电池，通过将钙钛矿电池、砷化镓电池、晶硅电池异质集成在一起，制备出钙钛矿/砷化镓/晶硅叠层电池，将多种不同带隙宽度的半导体材料构成多结太阳电池，用各子电池去吸收与其带隙宽度相匹配的太阳光波段，从而实现对太阳光谱最大化有效利用，最大限度提升光电转化效率；同时，钙钛矿材料来源丰富，价格便宜，制备工艺简单，进一步降低成本。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了现有技术中所提供的一种太阳能电池的剖面结构示意图；
图2示出了在本申请实施方式所提供的太阳能电池的制备方法中，形成晶硅子电池并在晶硅子电池的一侧形成背面电极后的基体剖面结构示意图；
图3示出了形成砷化镓子电池后的基体剖面结构示意图；
图4示出了将图2所示的晶硅子电池与图3所示的砷化镓子电池键合后的基体剖面结构示意图；以及
图5示出了在图4所示的层叠电池结构的远离背面电极的一侧形成钙钛矿子电池并在钙钛矿子电池表面形成正面电极后的基体剖面结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、晶硅基体；21、第一隧穿SiOx层；22、第二隧穿SiOx层；3、n型重掺杂多晶硅层；4、p型重掺杂多晶硅层；5、背面电极；6、GaAs衬底；7、牺牲层；8、n型GaAs层；9、窗口层；10、非掺杂GaAs层；11、背场层；12、p型AlGaAs层；13、键合层；14、复合层；16、钙钛矿层；17、电子传输层；18、透明导电膜；19、正面电极。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中亟需提供一种在实现高转换效率的同时，具有低成本的太阳能电池。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种太阳能电池，如图1所示，包括由上到下顺序层叠的正面电极19、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极5，晶硅子电池与砷化镓子电池通过键合层13连接，钙钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层14连接。
上述太阳能电池中由于是将钙钛矿电池、砷化镓电池、晶硅电池异质集成在一起，制备出钙钛矿/砷化镓/晶硅叠层电池，从而能够将多种不同带隙宽度的半导体材料构成多结太阳电池，用各子电池去吸收与其带隙宽度相匹配的太阳光波段，从而实现对太阳光谱最大化有效利用，最大限度提升光电转化效率；同时，钙钛矿材料来源丰富，价格便宜，制备工艺简单，进一步降低成本。
在本发明的上述太阳能电池中，采用键合工艺形成上述键合层13，以实现砷化镓子电池与晶硅子电池之间牢固的连接。具体地，可以通过将晶硅子电池中的n型重掺杂多晶硅层3与砷化镓子电池中的p型AlGaAs层12键合，以形成上述键合层13。为了提高键合效果，优选地，上述键合层13为经过表面粗糙化处理的键合层。
在本发明的上述太阳能电池中，优选地，上述复合层14为银纳米线/PEDOT:PSS复合层；更为优选地，复合层14的厚度为50～100nm。
为了提高太阳能电池的转换效率，在一种优选的实施方式中，上述晶硅子电池包括沿远离背面电极5的方向顺序层叠的p型重掺杂多晶硅层4、第一隧穿SiOx层21、晶硅基体1、第二隧穿SiOx层22和n型重掺杂多晶硅层3，其中晶硅基体1为n型掺杂或p型掺杂，0＜x≤2。
为了在提高太阳能电池的转换效率的同时，保证其能够具有较小的尺寸，在上述优选的实施方式中，更为优选地，上述第一隧穿SiOx层21和上述第二隧穿SiOx层22的厚度独立地满足1.0～2.0nm；并且，更为优选地，上述p型重掺杂多晶硅层4和上述n型重掺杂多晶硅层3的厚度独立地满足50～200nm。
为了提高太阳能电池的转换效率，在一种优选的实施方式中，上述砷化镓子电池包括沿远离背面电极的方向顺序层叠的p型AlGaAs层12、背场层11、非掺杂GaAs层10、窗口层9和n型GaAs层8。更为优选地，上述背场层11为InGaP层；并且，更为优选地，上述窗口层9为AlGaInP层。
为了在提高太阳能电池的转换效率的同时，保证其能够具有较小的尺寸，在上述优选的实施方式中，更为优选地，n型GaAs层8的厚度为10～50nm，窗口层9的厚度为10～50nm，非掺杂GaAs层10的厚度为100～500nm，背场层11的厚度为10～100nm，p型AlGaAs层12的厚度为10～50nm。
为了提高太阳能电池的转换效率，在一种优选的实施方式中，上述钙钛矿子电池包括沿远离背面电极的方向顺序层叠在复合层14上的钙钛矿层16、电子传输层17和透明导电膜18。
为了进一步提高太阳能电池的转换效率，在上述优选的实施方式中，更为优选地，上述透明导电膜18选自ITO膜和FTO膜中的任一种；更为优选地，上述电子传输层17的PCBM电子传输层材料选自TiO2、ZnO、PCBM、SnO2和PCBM中的任一种；并且，更为优选地，钙钛矿层16的带隙为1.7～2.0eV，更为优选地，形成钙钛矿层16的材料为CsPb0.9Sn0.1IBr2。
为了在提高太阳能电池的转换效率的同时，保证其能够具有较小的尺寸，在上述优选的实施方式中，更为优选地，透明导电膜18的厚度满足10～100nm；更为优选地，电子传输层17的厚度为10～150nm；并且，更为优选地，钙钛矿层16的厚度为50～1000nm。
在本发明的上述太阳能电池中，形成上述背面电极5的材料可以选自银浆、铝浆、铜浆、镍浆和碳浆电极中的任一种或多种，厚度优选为100-5000nm；形成上述正面电极19的材料可以选自金、银、铂和铜的任一种，厚度优选为100-1000nm。但并不局限于上述种类，本领域技术人员可以根据现有技术对上述背面电极5和正面电极19的材料进行合理选取。
根据本发明的另一方面，还提供了一种上述太阳能电池的制备方法，如图2至5所示，包括以下步骤：S1，形成晶硅子电池，并在晶硅子电池的一侧形成背面电极5；S2，形成砷化镓子电池，并采用键合工艺将晶硅子电池的远离背面电极5的一侧与砷化镓子电池连接，得到由键合层13连接的层叠电池结构；S3，在层叠电池结构的远离背面电极5的一侧顺序形成复合层14和钙钛矿子电池，以使钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层14连接，并在钙钛矿子电池表面形成正面电极19，得到太阳能电池。
下面将更详细地描述根据本发明提供的太阳能电池的制备方法的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
首先，执行步骤S1：形成晶硅子电池，并在晶硅子电池的一侧形成背面电极5，如图2所示。
上述步骤S1可以包括以下过程：采用去离子水、酒精、丙酮、HF酸依次晶硅基体1，自然晾干后，采用硝酸氧化(浓度10％-20％)、或臭氧氧化、或热氧氧化(温度200-500℃)的方法在硅片两面分别制备第一隧穿SiOx层21和第二隧穿SiOx层22；采用低压化学气相沉积法(LPCVD)在晶硅基体1两侧分别沉积p型重掺杂多晶硅层4和n型重掺杂多晶硅层3，然后进行高温退火，退火温度800-1100℃；最后在晶硅子电池表面丝网印刷背面电极5。
在执行完步骤S1之后，执行步骤S2：形成砷化镓子电池，并将晶硅子电池的远离背面电极5的一侧与砷化镓子电池连接，得到层叠电池结构，如图3和4所示。
在一种优选的实施方式中，上述晶硅子电池包括沿远离背面电极5的方向顺序层叠的p型重掺杂多晶硅层4、第一隧穿SiOx层21、晶硅基体1、第二隧穿SiOx层22和n型重掺杂多晶硅层3，其中晶硅基体1为n型掺杂或p型掺杂，0＜x≤2；此时，上述步骤S2包括以下过程：S21，在GaAs衬底6上顺序形成缓冲层、牺牲层7、n型GaAs层8、窗口层9、非掺杂GaAs层10、背场层11、p型AlGaAs层12，以得到砷化镓子电池；S22，将晶硅子电池中的n型重掺杂多晶硅层3与p型AlGaAs层12键合，以得到层叠电池结构。
在上述步骤S21中，可以采用采用MOCVD外延生长法在GaAs衬底6上依次形成上述功能层，本领域技术人员可以根据现有技术对形成各功能层的工艺条件进行合理设定；并且，为了在后续步骤中实现对缓冲层更为有效地去除，更为优选地，形成上述缓冲层的材料为GaAs；并且，更为优选地，形成牺牲层7的材料为AlAs。
在上述步骤S22中，为了进一步实现晶硅子电池与砷化镓子电池之间的牢固连接，更为优选地，上述n型重掺杂多晶硅层3与p型AlGaAs层12的表面粗糙度＜1.0nm；更为优选地，在真空度为10-6～10-8Pa的条件下进行键合；更为优选地，键合的压力为2.0～3.0kN，键合的时间为0.5h-3h；并且，更为优选地，在键合之后对层叠电池结构进行温度200～500℃的退火处理。
上述步骤S22可以包括以下过程：将制备的晶硅子电池、砷化镓子电池转移至键合机中，抽真空，真空度10-6-10-8Pa；首先采用离子束对晶硅子电池上表面(n型重掺杂多晶硅层3)、砷化镓子电池下表面(p型AlGaAs层12)进行抛光处理，确保表面粗糙度＜1.0nm；然后在室温、2.0-3.0kN压力条件下进行晶圆键合，键和时间0.5h-3h，完成后进行退火处理，温度200-500℃。
在形成钙钛矿子电池的步骤之前，更为优选地，上述步骤S2还包括去除牺牲层7的步骤，以使砷化镓子电池与GaAs衬底6分离。具体地，可以采用HF酸溶液(浓度10％)对键合后的叠层电池选择性腐蚀掉牺牲层AlAs，从而将GaAs衬底与叠层电池结构分离开来。在完成晶硅子电池与砷化镓子电池键合后，将GaAs衬底6完整剥离，适当处理后可使用其重复外延生长砷化镓电池薄膜，达到衬底重复利用目的。
在执行完上述步骤S2之后，执行步骤S3：在层叠电池结构的远离背面电极5的一侧顺序形成复合层14和钙钛矿子电池，以使钛矿子电池与砷化镓子电池之间通过复合层14连接，并在钙钛矿子电池表面形成正面电极19，得到太阳能电池，如图5所示。
在一种优选的实施方式中，上述步骤S3包括以下过程：S31，在层叠电池结构的表面旋涂包含银纳米线和PEDOT:PSS的混合溶液，烘干后得到银纳米线/PEDOT:PSS复合层(即复合层14)；S32，在复合层14表面形成钙钛矿层16；S33，在钙钛矿层16表面形成电子传输层17；S34，在电子传输层17表面形成透明导电膜18。
在上述优选的实施方式中，可以在砷化镓/晶硅的层叠电池结构上表面溶液旋涂制备银纳米线/PEDOT:PSS混合溶液，干燥后得到银纳米线/PEDOT:PSS复合层，优选在100～150℃下烘干0.5～2h，优选混合溶液中银纳米线的质量分数为0.1～2.0％；然后在银纳米线/PEDOT:PSS复合层14上依次制备钙钛矿层16、电子传输层17，其制备方法包括但不限于溶液旋涂法、热蒸镀法、共蒸发法、化学气相沉积法、原子层沉积法中的任一种；然后可以在电子传输层17上磁控溅射形成透明导电膜18；最后可以采用热蒸镀方法制备正面电极19。
下面将结合实施例进一步说明本发明提供的太阳能电池及其制备方法。
实施例1
本实例涉及一种太阳能电池，制备过程如下：
步骤一，采用p型硅片试样作为晶硅基体1，依次使用去离子水、酒精、丙酮、HF酸清洗，自然晾干后，采用硝酸氧化(浓度15％)方法在晶硅基体1两面分别制备第一隧穿SiOx层21和第二隧穿SiOx层22，厚度均为1.5nm；
步骤二，采用低压化学气相沉积法(LPCVD)在晶硅基体1两侧分别沉积p+poly-Si层(p型重掺杂多晶硅层4)、n+poly-Si层(n型重掺杂多晶硅层3)，厚度均为150nm，然后进行高温退火，退火温度1000℃；
步骤三，丝网印刷背面Al电极，形成厚度为2000nm的背面电极5，由此制备好晶硅子电池，如图2所示；
步骤四，使用去离子水、酒精清洗干净GaAs衬底6，采用MOCVD外延生长法在衬底上依次制备GaAs缓冲层、AlAs牺牲层7、n型GaAs层8、AlGaInP窗口层9、非掺杂GaAs层10、InGaP背场层11以及p型AlGaAs层12；具体的：
n型GaAs层8的厚度为30nm，AlGaInP窗口层9的厚度为20nm，非掺杂GaAs层10的厚度为500nm，InGaP背场层11的厚度为20nm，p型AlGaAs层12的厚度为50nm，由此制备好砷化镓子电池，参阅图3所示；
步骤五，将制备的晶硅子电池、砷化镓子电池转移至键合机中，抽真空，真空度设置为10-8Pa；首先采用离子束对晶硅子电池上表面(n型重掺杂多晶硅层3)、砷化镓子电池下表面(p型AlGaAs层12)进行抛光处理，确保表面粗糙度＜1.0nm；然后在室温、2kN压力条件下进行晶圆键合，键合时间3小时，完成后进行退火处理，退火温度为500℃，由此制备好砷化镓/晶硅叠层电池结构，如图4所示；
步骤六，采用HF酸溶液(浓度10％)对键合后的砷化镓/晶硅叠层电池结构选择性腐蚀掉AlAs牺牲层7，从而将GaAs衬底6与叠层电池结构分离开来；
步骤七，在砷化镓/晶硅叠层电池结构上表面溶液旋涂一层银纳米线/PEDOT:PSS混合溶液，并在100℃下烘干2h得到银纳米线/PEDOT:PSS复合层14，制备复合层的厚度为100nm；采用混合溶液的银纳米线质量分数为0.2％；
步骤八，在复合层上采用热蒸镀法制备CsPbI2Br钙钛矿层16，带隙为1.9eV，厚度为850nm；采用化学气相沉积法制备ZnO电子传输层17，厚度为100nm；
步骤九，在电子传输层17上磁控溅射一层ITO(透明导电膜18)，厚度80nm，然后采用热蒸镀方法制备Au正面电极19，厚度为200nm；由此制备好钙钛矿/砷化镓/晶硅叠层电池，如图5所示。
实施例2
本实例涉及一种太阳能电池，制备过程如下：
步骤一，采用n型硅片试样作为晶硅基体1，依次使用去离子水、酒精、丙酮、HF酸清洗，自然晾干后，采用热氧氧化方法(温度400℃)在作为晶硅基体1两面制备隧穿SiOx层(第一隧穿SiOx层21和第二隧穿SiOx层22)，厚度均为1.7nm；
步骤二，采用低压化学气相沉积法(LPCVD)在晶硅基体1两面分别沉积p+poly-Si层(p型重掺杂多晶硅层4)、n+poly-Si层(n型重掺杂多晶硅层3)，厚度均为100nm，然后进行高温退火，退火温度950℃；
步骤三，丝网印刷背面Ag/Cu合金电极，形成厚度为1000nm的背面电极5，由此制备好晶硅子电池，如图2所示；
步骤四，使用去离子水、酒精清洗干净GaAs衬底6，采用MOCVD外延生长法在衬底上依次制备GaAs缓冲层、AlAs牺牲层7、n型GaAs层8、AlGaInP窗口层9、非掺杂GaAs层10、InGaP背场层11以及p型AlGaAs层12；具体的：
n型GaAs层8厚度为20nm，AlGaInP窗口层9的厚度为40nm，非掺杂GaAs层10的厚度为300nm，InGaP背场层11的厚度为60nm，p型AlGaAs层12的厚度为10nm，由此制备好砷化镓子电池，参阅图3所示；
步骤五，将制备的晶硅子电池、砷化镓子电池转移至键合机中，抽真空，真空度设置为10-6Pa；首先采用离子束对晶硅子电池上表面(n型重掺杂多晶硅层3)、砷化镓子电池下表面(p型AlGaAs层12)进行抛光处理，确保表面粗糙度＜1.0nm；然后在室温、3kN压力条件下进行晶圆键合，键合时间0.5h，完成后进行退火处理，退火温度为200℃，由此制备好砷化镓/晶硅叠层电池，如图4所示；
步骤六，采用HF酸溶液(浓度10％)对键合后的砷化镓/晶硅叠层电池选择性腐蚀掉AlAs牺牲层7，从而将GaAs衬底6与叠层电池结构分离开来；
步骤七，在砷化镓/晶硅叠层电池结构上表面溶液旋涂一层银纳米线/PEDOT:PSS混合溶液，并在150℃下烘干0.5h得到银纳米线/PEDOT:PSS复合层14，制备复合层的厚度为50nm；采用混合溶液的银纳米线质量分数为2％；
步骤八，在复合层上采用共蒸发法制备CsPb0.9Sn0.1IBr2钙钛矿层16，带隙为1.79eV，厚度为600nm；采用溶液旋涂法制备PCBM电子传输层17，厚度为80nm；
步骤九，在电子传输层17上磁控溅射一层FTO(透明导电膜18)，厚度60nm，然后采用热蒸镀方法制备Au正面电极19，厚度为300nm；由此制备好钙钛矿/砷化镓/晶硅叠层电池，如图5所示。
实施例3
本实施例提供的串联太阳能电池的制备方法与实施例1的区别在于：
步骤七中在砷化镓/晶硅叠层电池结构上表面溶液旋涂一层银纳米线/PEDOT:PSS混合溶液，并在120℃下烘干1h得到银纳米线/PEDOT:PSS复合层14，制备复合层的厚度为80nm；采用混合溶液的银纳米线质量分数为0.5％。
实施例4
本实施例提供的串联太阳能电池的制备方法与实施例1的区别在于：
未使用银纳米线/PEDOT:PSS复合层14，而是在步骤七中，在砷化镓/晶硅叠层电池结构上表面溅射一层透明导电膜ITO，然后在ITO上旋涂一层PEDOT:PSS作为空穴传输层；
实施例5
本实施例提供的太阳能电池的制备方法与实施例1的区别在于：
在步骤五中，真空度设置为10-5Pa；首先采用离子束对晶硅子电池上表面(n型重掺杂多晶硅层3)、砷化镓子电池下表面(p型AlGaAs层12)进行抛光处理，确保表面粗糙度大于或等于1.0nm；然后在室温、1.8kN压力条件下进行晶圆键合，键合时间0.4h，完成后进行退火处理，退火温度为180℃。
采用IV测试方式对上述实施例1至5中太阳能电池的转换效率进行测试，结果如下表所示。
/ 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
转换效率/％ 30.6％ 29.5％ 29.8％ 28.1％ 27.2％
从上述测试结果可以看出，三结叠层电池的光电转化效率比单结电池有了大幅提升，而且晶硅电池与砷化镓电池的晶圆键合工艺以及与钙钛矿电池界面的复合层设计都有益于提高叠层电池转换效率。
具体I～V测试方法如下，测试条件：25℃，AM1.5G，100mW·cm～2；主要测试设备：太阳光模拟器、标准硅探测器、Keithley 2400源表、IV测试仪等，对电池的效率进行测定。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、本发明将钙钛矿电池、砷化镓电池、晶硅电池异质集成在一起，制备出钙钛矿/砷化镓/晶硅叠层电池，将多种不同带隙宽度的半导体材料构成多结太阳电池，用各子电池去吸收与其带隙宽度相匹配的太阳光波段，从而实现对太阳光谱最大化有效利用，最大限度提升光电转化效率；
2、钙钛矿材料来源丰富，价格便宜，制备工艺简单，进一步降低成本；
3、在完成晶硅电池与砷化镓电池键合后，将砷化镓衬底完整剥离，适当处理后可使用其重复外延生长砷化镓电池薄膜，达到衬底重复利用目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，包括由上到下顺序层叠的正面电极(19)、钙钛矿子电池、砷化镓子电池、晶硅子电池和背面电极(5)，其特征在于，所述晶硅子电池与所述砷化镓子电池通过键合层(13)连接，所述钙钛矿子电池与所述砷化镓子电池之间通过复合层(14)连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述复合层(14)为银纳米线/PEDOT:PSS复合层。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述复合层中银纳米线所占的质量百分比为2～10％。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述键合层(13)为经过表面粗糙化处理的键合层。
5.一种权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，形成晶硅子电池，并在所述晶硅子电池的一侧形成背面电极(5)；
S2，形成砷化镓子电池，并采用键合工艺将所述晶硅子电池的远离所述背面电极(5)的一侧与所述砷化镓子电池连接，得到由键合层(13)连接的层叠电池结构；
S3，在所述层叠电池结构的远离所述背面电极(5)的一侧顺序形成复合层(14)和钙钛矿子电池，以使所述钛矿子电池与所述砷化镓子电池之间通过所述复合层(14)连接，并在所述钙钛矿子电池表面形成正面电极(19)，得到所述太阳能电池。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述键合工艺为压力键合，所述压力为2.0～3.0kN。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述压力键合的条件为：真空度为10-6～10-8Pa、键合的时间为0.5～3h或者使砷化镓子电池与晶硅子电池接触的表面的粗糙度＜1.0nm。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还包括所述键合之后对所述层叠电池结构进行温度为200～500℃的退火处理。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，形成所述复合层(14)的步骤包括：
在所述砷化镓子电池的表面旋涂包含银纳米线和PEDOT:PSS的混合溶液，烘干后得到银纳米线/PEDOT:PSS复合层，优选将所述混合溶液在100～150℃下加热0.5～2h以进行所述烘干。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中银纳米线的质量分数为0.1～2.0％。
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