[0001] 本发明涉及光伏技术领域，特别是一种叠层电池组件及其制备方法。

[0002] 当前光伏产业已从PERC技术时代（光电转化效率 23%），逐步迈向TOPCON、HJT和~IBC技术（光电转化效率 25%）主导的新时代。单结电池量产效率极限预计在 26%。
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[0003] 未来想要达成更高效率，必须借助于叠层电池组件，也就是两个电池上下叠加在一起的模式。国际上叠层电池组件最领先的研究机构和制造商属于同一团队，也就是牛津大学光伏团队。目前牛津大学光伏团队通过HJT和钙钛矿叠层技术，已经实现27% 28%的实~验室组件效率。

[0004] 牛津大学光伏团队采取HJT电池作为底电池，在上面直接沉积作为顶电池的钙钛矿电池，两个电池直接串接。

[0005] 现有技术的叠层电池组件的方案的缺点是：底电池的表面需要制绒，导致传统叠层技术生产成本较高；另外，底电池和顶电池如损坏或可靠性不佳导致失效时不能更换，而特别是作为顶电池的钙钛矿电池极易衰减，一旦顶电池失效，整个叠层电池组件即会没有发电价值。

[0020] 实施例1，如图1和2所示，一种叠层电池组件，包括组件正面一侧的顶电池单元1和组件背面一侧的底电池单元2，顶电池单元1和底电池单元2都用于接收光线进行发电，底电池单元2内的光伏电池10为光面的硅光伏电池，底电池单元2的正面一侧的表层具有光学功能薄膜3，光学功能薄膜3的正面一侧的表面具有绒面结构，顶电池单元1与底电池单元2上下封装在一起，并且在顶电池单元1与底电池单元2之间具有形成低折射率空间的夹层12，光学功能薄膜3为夹层12的背面一侧结构，夹层12的折射率小于光学功能薄膜。具体地，夹层12内的物质为真空或空气等，真空的折射率为1，空气的折射率为1.0009。

[0021] 光学功能薄膜3为非导电材质，避免导致叠层电池组件发生漏电现象，并且光学功能薄膜3为多层结构，包括基材层4、光学绒面结构层5和分光反射层6，光学绒面结构层5和分光反射层6位于基材层4上，分光反射层6位于光学绒面结构层5的正面或背面。光学绒面结构层5的正面具有绒面结构，优选，分光反射层6设置在光学绒面结构层5上，反射光的角度可以被调制和散射化，有利于顶电池单元1的光线多次吸收，提高光电效率。

[0022] 光学功能薄膜3的折射率N1在1.3 1.8之间。~

[0023] 基材层4为光学功能薄膜3的基础，用于使光学功能薄膜3具有一定硬度，方便在底电池单元2的制备过程中光学功能薄膜3的铺设，厚约15‑100um，材质为PET、TPU、TPO等。

[0024] 分光反射层6用于选择性地反射部分光线至顶电池单元1。

[0025] 太阳光谱的能量分布很宽，不同类型的光伏电池10对不同能量的太阳光有不同的转化能力，分光反射层6将底电池单元2不能吸收的太阳光反射至顶电池单元1，有利于提高叠层电池组件的整体效率。顶电池单元1为薄膜电池组件，底电池单元2为硅光伏电池组件，顶电池单元1的带隙比底电池单元2的带隙宽。

[0026] 分光反射层6的厚度为60nm 200nm，分光反射层6为单层或多层结构的反射膜，反~射膜的材质为无机反射材料或高分子有机反射材料，无机反射材料为SiOx、TiOx等常用反射材料，高分子有机反射材料为氟化聚甲基丙烯酸酯涂层或氟化聚甲基丙烯酸酯涂层或混合这些材料的涂层。分光反射层6也可以为光带选择通过的布拉格反射镜面膜。

[0027] 光学绒面结构层5为硬质膜材，正面的绒面结构的尺寸为2um 50um。光学功能薄膜~3的绒面结构用于替代光伏电池10的绒面结构，底电池单元2的光伏电池10为光面的光伏电池，在光伏电池10的制备过程中将常规清洗制绒步骤替换为清洗和表面抛光步骤，不需要进行制绒。

[0028] 顶电池单元1和底电池单元2通过位于夹层12的边缘和内部局部位置的封装粘结材料7封装在一起。

[0029] 具体地，在本实施例1中，顶电池单元1通过钙钛矿电池进行发电，顶电池单元1的封装结构与现有的常规薄膜电池组件封装结构基本相同，封装结构的正面依然为组件面板8，区别在于封装结构的背面由常规的较厚的组件背板9替换为较薄的封装薄膜11，钙钛矿电池封装在组件面板8和封装薄膜11之间。

[0030] 底电池单元2通过HJT电池进行发电，底电池单元2的封装结构与现有的常规硅光伏电池组件封装结构基本相同，封装结构的背面依然为组件背板9，区别在于封装结构的正面由常规的较厚的组件面板8替换为光学功能薄膜3, HJT电池封装在组件背板9和光学功能薄膜3之间。

[0031] 一种本实施例1的叠层电池组件的制备方法，先分别制备顶电池单元1和底电池单元2，然后将制得的顶电池单元1和底电池单元2上下封装在一起。

[0032] 顶电池单元1采用常规钙钛矿电池组件制备方法进行制备，只是将背面的组件背板9如玻璃背板替换高分子材料的封装薄膜11，封装薄膜11可省略。

[0033] 底电池单元2采用常规硅电池组件制备方法进行制备，只是将正面的组件面板8如玻璃面板替换为光学功能薄膜3，以及在HJT电池的制备过程中将常规清洗制绒步骤替换为清洗和表面抛光步骤。

[0034] 这里的HJT电池没有进行制绒，表面为抛光面，抛光的硅片的表面积比带有金字塔形状的绒面的硅片的表面积缩小了70%，在进行PECVD、PVD镀膜时沉积速度可以提升70%。测算过程为：假定硅晶体的晶格尺寸为1，111面的等边三角形底座的面积为sqrt（3）/2，金字塔三个顶面的面积为3/2，所以带有绒面的硅片的表面积多70%。

[0035] 后面通过具有绒面结构的光学功能薄膜3代替电池表面制绒，减低了用水量，更重要的是大大提升作为电池核心制备设备的PEVD和PVD的设备生产效率，相当于可降低PEVD和PVD真空镀膜设备的单GW投资成本40%；同时细栅银浆耗量降低也在10 40%之间。~

[0036] 具体地，底电池单元2的制备过程是：（1）HJT电池的制备步骤：在HJT电池的制备过程中将常规清洗制绒步骤替换为清洗和表面抛光步骤，然后正常PECVD、PVD镀膜，然后丝网印刷。

[0037] （2）HJT电池通过有主栅或无主栅串焊，形成HJT电池串。

[0038] （3）在2mm的玻璃材质的组件背板9上，依次铺设500um厚EPE、HJT电池串、500um厚EPE、光学功能薄膜3、离型膜和层压隔离膜，EPE为封装粘结材料7，也可采用其他常规的封装粘结材料7进行替代；通过常规层压工艺进行层压，然后移除层压隔离膜，制备出没有常规的组件面板的底电池单元2。其中层压隔离膜是为了在层压时保护底电池单元2，在底电池单元2完成层压步骤后移除，离型膜是为了方便分开彼此堆叠在一起等待备用的多块底电池单元2，离型膜在与顶电池单元1进行层压封装前移除。

[0039] 光学功能薄膜3的具体结构为：30um厚TPU材质的基材层4/30um厚PET/15um厚PMMA材质的光学绒面结构层5/200nm厚SiOx溅射的分光反射层6。

[0040] （4）将上述制得的顶电池单元1和底电池单元2通过位于夹层12的边缘和内部局部位置的封装粘结材料7通过层压工艺上下封装在一起，形成成品。内部局部位置的封装粘结材料7具体为EVA或EPE，边缘的封装粘结材料7具体为丁基胶，夹层12的边缘和内部局部位置的封装粘结材料7会有一定的厚度，在起到粘结封装作用，还会起到一定的支撑作用，维持夹层12的厚度。内部局部位置的封装粘结材料7在夹层12内呈纵横框架结构。边缘的封装粘结材料7选择丁基胶相比EVA或EPE可以使组件的防水性能更佳。

[0041] 顶电池单元1和底电池单元2分别引出导电线，形成4端子叠层电池组件。

[0042] 或者，如图3所示，将顶电池单元1的正负极两端和底电池单元2的正负极两端串联或并联在一起，然后通过2个端子引出，形成2端子叠层电池组件。附图为顶电池单元1的正负极两端和底电池单元2的正负极两端并联在一起的2端子叠层电池组件。

[0043] 实施例2，一种叠层电池组件，和实施例1基本相同，区别仅在于将顶电池单元1的光伏电池10替换为CdTe电池或CIGS电池。为适配CdTe电池或CIGS电池，光学功能薄膜3的分光反射层6进行调节优化，例如调节单层的分光反射层6的厚度，或变为多层结构的反射膜。

[0044] 实施例3，一种叠层电池组件，和实施例1基本相同，区别仅在于将底电池单元2的光伏电池10替换为TOPCON电池或者IBC电池。

[0045] 在上述实施例1 3中，光学功能薄膜3为多层结构，包括基材层4、光学绒面结构层5~和分光反射层6, 基材层4用于方便在底电池单元2的制备过程中光学功能薄膜3的铺设，分光反射层6用于选择性地反射部分光线至顶电池单元1。当然在没有相应技术要求时，基材层4和分光反射层6可以省略。