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CN113257940A - 叠层光伏器件及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供叠层光伏器件及生产方法，涉及太阳能光伏技术领域。叠层光伏器件包括：上层电池单元和下层电池单元，以及位于上层电池单元和下层电池单元之间的隧道结；下层电池单元为晶体硅电池；所述隧道结包括：上传输层、下传输层以及位于所述上传输层和所述下传输层之间的中间层，所述中间层为有序缺陷层；或，所述中间层为连续薄层；或，所述中间层包括与所述下传输层接触的第一层和与所述上传输层接触的第二层，所述第一层的掺杂浓度为所述下传输层的掺杂浓度的10‑10000倍，且所述第一层的掺杂浓度小于1021cm‑3；所述第二层的掺杂浓度为所述上传输层的掺杂浓度的10‑10000倍，且所述第二层的掺杂浓度小于1021cm‑3。本申请提高了隧道结整体的复合速率和导电率。

Description

叠层光伏器件及生产方法
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是涉及一种叠层光伏器件及生产方法。
背景技术
叠层光伏器件可以将太阳光分成多个波段，从正面到背面，依次采用带隙逐渐减小的太阳能电池单元吸收不同能量的太阳光，以拓宽对太阳光的光谱响应波段，减少能量损失，因此，叠层光伏器件具有广泛的应用前景。
隧道结具有较强的复合能力，实现较高的复合速率所需的厚度较薄，因此，叠层光伏器件中通常采用隧道结串联各个电池单元。
但是，现有技术的叠层光伏器件中整体串联电阻偏高。
发明内容
本发明提供一种叠层光伏器件及生产方法，旨在解决叠层光伏器件中整体串联电阻偏高的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种叠层光伏器件，所述叠层光伏器件包括：上层电池单元和下层电池单元，以及位于所述上层电池单元和所述下层电池单元之间的隧道结；所述下层电池单元为晶体硅电池；
所述隧道结包括：上传输层、下传输层以及位于所述上传输层和所述下传输层之间的中间层，所述上传输层、所述下传输层、所述中间层直接接触，所述上传输层具有第一导电类型，所述下传输层具有第二导电类型，所述第一导电类型和所述第二导电类型相反；
所述中间层为有序缺陷层，所述缺陷的空间尺度为0.5-2nm，所述缺陷的中心平均间距为1-100nm；
或，所述中间层为连续薄层，当所述中间层的材料为金属时，所述中间层的厚度0.5-2nm；若所述中间层的材料为半导体材料时，所述连续薄层的掺杂浓度为1020-1021cm-3；
或，所述中间层包括与所述下传输层接触的第一层和与所述上传输层接触的第二层，所述第一层的导电类型与所述下传输层的导电类型相同，所述第二层的导电类型与所述上传输层的导电类型相同，所述第一层的掺杂浓度为所述下传输层的掺杂浓度的10-10000倍，且所述第一层的掺杂浓度小于或等于1021cm-3；所述第二层的掺杂浓度为所述上传输层的掺杂浓度的10-10000倍，且所述第二层的掺杂浓度小于或等于1021cm-3。
可选的，所述有序缺陷层为量子点形成的点阵结构或缺陷结构形成的缺陷阵列；
所述量子点的空间尺度为0.5-2nm，所述量子点的中心平均间距为1-100nm；所述量子点的材料选自：功函数大于3.5eV的金属、硅、碳、锗、III-V族化合物中的至少一种；
所述缺陷结构的空间尺度为0.5-2nm，所述缺陷结构的中心平均间距为1-100nm。
可选的，所述连续薄层的材料选自：功函数大于3.5eV的金属、硼、氮、磷、硼与硅的混合物、氮与硅的混合物、磷与硅的混合物中的一种。
可选的，所述下传输层的厚度为2-20nm；所述下传输层的材料选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种，所述下传输层的掺杂浓度为1015-1019cm-3；
所述第一层和所述第二层的材料均选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种，所述第一层和所述第二层的掺杂浓度均为：1016-1020cm-3。
可选的，朝着所述中间层的方向，所述下传输层的掺杂浓度递增。
可选的，所述上传输层的厚度为2-20nm；
所述上传输层的材料选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种，所述上传输层的掺杂浓度为1015-1019cm-3；
或，所述上传输层的材料选自：金属氧化物、金属的硒化物、金属的硫化物中的一种；
或，所述上传输层的材料选自：所述金属氧化物、所述金属的硒化物、所述金属的硫化物采用金属/非金属掺杂形成的多元化合物；
或，所述上传输层的材料选自：III-V族化合物、CIS同族材料、本征导电聚合物的至少一种。
可选的，所述金属氧化物选自：氧化锌、氧化锡、氧化钛、氧化钼、氧化铜、氧化镍、氧化钒、氧化钽、氧化铪、氧化铌、氧化钨、氧化铟、氧化镓中的一种；
所述多元化合物选自：氧化锡掺铟、氧化锡掺氟、氧化锌掺镓、氧化锌掺铟镓中的一种；
所述CIS同族材料选自：铜铟硒、铜镓硫、铜铟镓硒硫、铜铝镓硫、铜锌锡硫中的一种；
所述本征导电聚合物选自：聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔中的一种。
可选的，在所述上传输层的材料选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种的情况下，朝着所述中间层的方向，所述上传输层的掺杂浓度递增。
可选的，所述中间层的厚度为0.5-2nm，所述隧道结的厚度为4.5-50nm。
可选的，在所述下层电池单元的向光面为晶体硅材料的情况下，所述下传输层的材料选自：晶体硅或晶体碳化硅；所述下层电池单元的向光面为所述下层电池单元与所述下传输层接触的表面；
在所述下层电池单元的向光面为非晶硅材料的情况下，所述下传输层的材料选自：非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅中的一种。
可选的，所述下层电池单元的向光面设置有陷光结构，所述下层电池单元的向光面为所述下层电池单元与所述下传输层接触的表面；所述隧道结的背光面与所述下层电池单元的向光面形状适配；所述隧道结的背光面为所述隧道结与所述下层电池单元的向光面接触的表面。
根据本发明的第二方面，提供了一种叠层光伏器件的生产方法，包括：
提供下层电池单元，所述下层电池单元为晶体硅电池；
在所述下层电池单元的向光面制作前述任一所述的隧道结；
在所述隧道结的向光面沉积上层电池单元；所述上层电池单元的带隙大于所述下层电池单元的带隙。
可选的，制作隧道结的步骤包括：
以所述下层电池单元的向光面为基底，进行掺杂获得下传输层；
或，在所述下层电池单元的向光面沉积形成所述下传输层；
在所述下传输层的向光面刻蚀、腐蚀得到有序缺陷层。
本发明实施例中，下层电池单元为晶体硅电池，且隧道结由上传输层、下传输层、以及位于上传输层和下传输层之间的中间层组成，上传输层、下传输层、中间层直接接触。中间层为有序缺陷层、连续薄层、或为重掺杂的双层结构，使在隧道结的中间层形成了较多缺陷，具有较多缺陷的中间层复合能力强，将载流子复合的位置较大程度的限制在隧道结的中间层，上下传输层相对于中间层而言，缺陷少，载流子传输能力强，使得，上下传输层基本只起到载流子传输功能，而中间层基本只起到复合作用，将复合中心基本仅限制在隧道结的中间层，提高了隧道结整体的复合速率和导电率，降低了整体串联电阻。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施方式中的一种叠层光伏器件的结构示意图；
图2示出了本发明实施方式中的一种中间层的结构示意图；
图3示出了本发明实施方式中的又一种叠层光伏器件的结构示意图。
附图编号说明：
1-上层电池单元，2-下层电池单元，3-隧道结，31-上传输层，32-下传输层，33-中间层，331-第一层，332-第二层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施方式中，参照图1所示，图1示出了本发明实施方式中的一种叠层光伏器件的结构示意图。该叠层光伏器件包括：上层电池单元1和下层电池单元2，以及位于上层电池单元1和下层电池单元2之间的隧道结3，该隧道结3用于串联上述上层电池单元1和下层电池单元2以形成叠层光伏器件。可以理解的是，上层电池单元1和下层电池单元2具有不同的带隙，且上层电池单元1的带隙大于下层电池单元2的带隙。该下层电池单元为晶体硅电池。在本发明实施方式中，对叠层光伏器件包括的上层电池单元、下层电池单元，隧道结的数量均不作具体限定。
可以理解的是，隧道结3具有透光性，用于透过上层电池单元吸收之后剩余的波段。该透光性的透光波段可以根据与其相邻的上层电池单元吸收波段之后剩余的波段确定。如，该透光性的透光波段即可以为与其相邻的上层电池单元吸收波段之后剩余的波段。
参照图1所示，该隧道结3可以包括：上传输层31、下传输层32以及位于上传输层31和下传输层32之间的中间层33。上传输层31、下传输层32、中间层33直接接触。上传输层31具有第一导电类型，下传输层32具有第二导电类型，第一导电类型和第二导电类型相反。例如，上传输层31为n型导电类型，则下传输层32为p型导电类型。上传输层31与上层电池单元1接触，下传输层32与下层电池单元2接触。
可选的，下传输层的厚度为2-20nm。下传输层的材料选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种，该晶体碳化硅包括单晶碳化硅、多晶碳化硅。上述材料通过掺杂易于实现不同的导电类型。下传输层的掺杂浓度为1015-1019cm-3。下传输层与下层电池单元接触，进行载流子运输。可选的，该下传输层还能够提供能带缓冲。在一些情况下，下传输层与下层电池单元接触，能够掺杂形成连续带尾态或带尾能级，可以起到缩减带隙宽度的作用，以用于辅助进行非局域复合或能带缓冲。上述材料的下传输层与下层电池单元的晶体硅电池接触，还具备钝化作用。
可选的，朝着中间层的方向，下传输层的掺杂浓度递增，进而，下传输层与下层电池单元晶体硅太阳电池接触，提供接触能带缓冲与载流子输运，下传输层的梯度掺杂，形成连续带尾态或带尾能级，缩减带隙宽度，辅助电子进行非局域复合，进一步降低隧道结结构整体电阻率。
可选的，上传输层的厚度为2-20nm。上传输层的材料选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种，该晶体碳化硅包括单晶碳化硅、多晶碳化硅。上传输层的掺杂浓度为1015-1019cm-3。在上传输层的材料为上述材料的情况下，上述材料通过掺杂易于实现不同的导电类型。上传输层与上层电池单元接触，进行载流子运输。可选的，该上传输层还能够提供能带缓冲。在一些情况下，传输层与上层电池单元接触，能够掺杂形成连续带尾态或带尾能级，可以起到缩减带隙宽度的作用，以用于辅助进行非局域复合或能带缓冲。
或，上传输层的材料选自：金属氧化物、金属的硒化物、金属的硫化物中的一种。可选的，该金属氧化物选自：氧化锌、氧化锡、氧化钛、氧化钼、氧化铜、氧化镍、氧化钒、氧化钽、氧化铪、氧化铌、氧化钨、氧化铟、氧化镓中的一种。上述材料的上传输层具有良好的电导率。
或，上传输层的材料选自：上述金属氧化物、上述金属的硒化物、上述金属的硫化物采用金属/非金属掺杂形成的多元化合物。可选的，多元化合物可以选自：氧化锡中掺杂铟，氧化锡中掺氟、氧化锌中掺镓、氧化锌中掺铟镓中的一种。通过对上述金属氧化物、上述金属的硒化物、上金属的硫化物采用金属/非金属掺杂形成的多元化合物，可以提升上传输层的传输能力，也就是提升上传输层的电导率。
或，上传输层的材料选自：III-V族化合物、CIS同族材料、本征导电聚合物的至少一种。可选的，CIS同族材料选自：铜铟硒(CuInSe2)、铜镓硫(CuGaS2)、铜铟镓硒硫(CuInxGa1-xSeyS2-y)、铜铝镓硫(CuAlGaS2)、铜锌锡硫(CuZnSnS2)中的一种。上述材料的上传输层具有良好的电导率。需要说明的是，此处的x的取值可以为小于1的正数，y可以为小于2的正数。上述x、y的取值具体可以根据上层电池单元的带隙进行调节。进一步的，x可以为大于或等于0.3且小于1的正数，y可以为小于或等于0.5的正数，x、y在该取值范围内，上层电池单元具有较宽的带隙。可选的，本征导电聚合物选自：聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔中的一种。
可选的，在上传输层的材料选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种的情况下，朝着中间层的方向，上传输层的掺杂浓度递增，进而，上传输层的梯度掺杂，形成连续带尾态或带尾能级，缩减带隙宽度，辅助电子进行非局域复合，进一步降低隧道结结构整体电阻率。
可选的，在下层电池单元的向光面为晶体硅材料的情况下，下传输层的材料选自：晶体硅或晶体碳化硅；下层电池单元的向光面为下层电池单元与下传输层接触的表面。具体的，在下层电池单元的向光面为晶体硅材料的情况下，由于晶体硅材料的温度耐受性较好，能够承受超过250℃的处理温度，因此，下传输层的材料可以选自：晶体硅或晶体碳化硅。例如，下层电池单元可以为同质结晶体硅电池。在下层电池单元的向光面为晶体硅材料的情况下，下传输层可通过直接对下层电池单元的向光面进行进一步掺杂获得，也可通过单独沉积的方式获得。
可选的，在下层电池单元的向光面为非晶硅材料的情况下，下传输层的材料选自：非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅中的一种。具体的，在下层电池单元的向光面为非晶体硅材料的情况下，由于非晶体硅材料的温度耐受性较差，在250℃的处理温度或更高温度下容易结晶，因此，下传输层的材料可以选自：非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅中的一种。例如，下层电池单元可以为晶体硅/非晶硅异质结电池。另外，在下层电池单元的向光面为非晶硅材料的情况下，下传输层可通过直接对下层电池单元的向光面进行进一步掺杂获得，也可以通过单独沉积的方式获得。
需要注意的是，在下层电池单元的向光面为非晶硅材料的情况下，针对中间层的材料也应该选择能够在250℃以下处理得到的材料。例如，在下层电池单元的向光面为非晶硅材料的情况下，中间层的材料选自非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅或纳米晶碳化硅的双层结构，或，可低温制成的有序缺陷层或连续薄层。
在本发明实施方式中，上述中间层可以为下述三种形式中的任意一种：
第一种：中间层包括与下传输层接触的第一层和与上传输层接触的第二层，第一层的导电类型与下传输层的导电类型相同，第一层的掺杂浓度为下传输层的掺杂浓度的10-10000倍，且第一层的掺杂浓度小于或等于1021cm-3。如，下传输层为p型导电类型的情况下，与下传输层接触的第一层的导电类型也为p型导电类型，第一层可以为p++。第一层的掺杂浓度小于或等于1021cm-3的情况下，不会破坏第一层的架构，第一层的掺杂浓度为下传输层的掺杂浓度的10-10000倍，第一层与下传输层形成了梯度掺杂。第二层的导电类型与上传输层的导电类型相同，第二层的掺杂浓度为上传输层的掺杂浓度的10-10000倍，且第二层的掺杂浓度小于或等于1021cm-3。如，上传输层为n型导电类型的情况下，与上传输层接触的第二层的导电类型也为n型导电类型，第二层可以为n++。第二层的掺杂浓度小于1021cm-3的情况下，不会破坏第二层的架构，第二层的掺杂浓度为上传输层的掺杂浓度的10-10000倍，第二层与上传输层形成了梯度掺杂。进而，在隧道结的中间层形成了较多缺陷，具有较多缺陷的中间层复合能力强，将载流子复合的位置较大程度的限制在隧道结的中间层，上下传输层相对于中间层而言，缺陷少，载流子传输能力强，使得，上下传输层基本只起到载流子传输功能，而中间层基本只起到复合作用，将复合中心基本仅限制在隧道结的中间层，提高了隧道结整体的复合速率和导电率，降低了整体串联电阻。
如，参照图2所示，图2示出了本发明实施方式中的一种中间层的结构示意图。该中间层33包括与下传输层32接触的第一层331和与上传输层31接触的第二层332。
可选的，上述第一层和第二层的材料均选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种，该晶体碳化硅包括单晶碳化硅、多晶碳化硅。第一层和第二层的掺杂浓度均为：1016-1020cm-3。在第一层和第二层的材料均选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种的情况下，上述第一层和第二层更易于被掺杂至浓度为1016-1020cm-3。
第二种：中间层为有序缺陷层，有序缺陷层中缺陷的空间尺度为0.5-2nm，缺陷的中心平均间距为1-100nm。具有较多缺陷的中间层提高了复合速率，复合能力强，将载流子复合的位置较大程度的限制在隧道结的中间层，上下传输层相对于中间层而言，缺陷少，载流子传输能力强，使得，上下传输层基本只起到载流子传输功能，而中间层基本只起到复合作用，将复合中心基本仅限制在隧道结的中间层，提高了隧道结整体的复合速率和导电率，降低了整体串联电阻。
可选的，有序缺陷层为量子点形成的点阵结构或缺陷结构形成的缺陷阵列。量子点的空间尺度为0.5-2nm，量子点的中心平均间距为1-100nm，量子点的材料选自：功函数大于3.5eV的金属、硅、碳、锗、III-V族化合物中的至少一种。量子点的形状可以为近似为直径为0.5-2nm的半球或球形。上述量子点作为缺陷中心，提升了中间层的复合能力，将载流子复合的位置较大程度的限制在隧道结的中间层，提高了隧道结整体的复合速率和导电率，降低了整体串联电阻。
缺陷结构的空间尺度为0.5-2nm，缺陷结构的中心平均间距为1-100nm。缺陷结构可以通过在上传输层的背光面，或，下传输层的向光面通过刻蚀、腐蚀等方式，引入上述形貌可控的物理缺陷阵列，缺陷结构的形状可以为近似为直径为0.5-2nm的半球或球形。上述缺陷结构作为缺陷中心，同样提升了中间层的复合能力，将载流子复合的位置较大程度的限制在隧道结的中间层，提高了隧道结整体的复合速率和导电率，降低了整体串联电阻。
第三种：中间层为连续薄层，当中间层的材料为金属时，中间层的厚度0.5-2nm，相对于上传输层、下传输层，该尺寸的金属层具有较多缺陷，提高了复合速率，复合能力强，将载流子复合的位置较大程度的限制在隧道结的中间层。若中间层的材料为半导体材料时，连续薄层的掺杂浓度为1020-1021cm-3，该掺杂浓度破坏了半导体材料的架构，在中间层也形成了较多缺陷，同样提高了复合速率，复合能力强，将载流子复合的位置较大程度的限制在隧道结的中间层。
可选的，连续薄层的材料选自：功函数大于3.5eV的金属、硼、氮、磷、硼与硅的混合物、氮与硅的混合物、磷与硅的混合物中的一种。需要说明的是，此处的混合物并不排除原子间成键。连续薄层的厚度可以为0.5-2nm。上述材料的连续薄层能够进一步提升中间层的复合能力，利于提高隧道结整体的复合速率和导电率。
本发明实施方式中，在下层电池单元为晶体硅电池的情况下，隧道结由上传输层、下传输层、以及位于上传输层和下传输层之间的中间层组成，上传输层、下传输层、中间层直接接触。中间层为有序缺陷层，缺陷的空间尺度为0.5-2nm，缺陷的中心平均间距为1-100nm，在隧道结的中间层形成了较多缺陷。或者，中间层为连续薄层，当中间层的材料为金属时，中间层的厚度0.5-2nm，在中间层也形成了较多缺陷；若中间层的材料为半导体材料时，连续薄层的掺杂浓度为1020-1021cm-3，该掺杂浓度破坏了半导体材料的架构，在中间层也形成了较多缺陷。或者，中间层与下传输层接触的第一层与下传输层的导电类型相同，中间层与上传输层接触的第二层与上传输层的导电类型相同，第一层的掺杂浓度小于或等于1021cm-3，第二层的掺杂浓度小于或等于1021cm-3，第一层的掺杂浓度为下传输层的掺杂浓度的10-10000倍，第二层的掺杂浓度为上传输层的掺杂浓度的10-10000倍，进而，第一层与下传输层形成了梯度掺杂，第二层与上传输层形成了梯度掺杂，且中间层的第一层与第二层的浓度分别远大于与其接触的下传输层和上传输的浓度，进而在隧道结的中间层也形成了较多缺陷。
在本发明实施方式中，中间层提供了载流子非局域复合的能量及空间位置，可以在小空间区域内极大地提高载流子复合速率。上下传输层起到收集并传输上层及下层载流子的作用。同时起到能带缓冲及缩减能级差的作用，促进载流子的非局域复合并抑制局域复合，上下传输层相对为辅助复合结构，主要起到为上层和下层电池单元产生的不同类型载流子提供非局域复合路径的功能。
在本发明实施方式中，叠层光伏器件中的隧道结的下传输层与下层电池单元晶体硅太阳电池接触，提供接触能带缓冲与载流子输运，，辅助电子进行非局域复合。上传输层与上层宽带隙太阳电池单元接触，提供载流子输运与接触能带缓冲，减小带隙宽度。具备稳定中间带隙的隧道结可以最大程度抑制载流子的局域复合，减少局域复合导致的能量损失，实现辅助传输并促进非局域复合，进一步降低隧道结结构整体电阻率。
上述三种途径都导致了隧道结的中间层具有较多的缺陷，具有较多缺陷的中间层复合能力强，将载流子复合的位置较大程度的限制在隧道结的中间层，上下传输层相对于中间层而言，缺陷少，载流子传输能力强，使得，上下传输层基本只起到载流子传输功能，而中间层基本只起到复合作用，将复合中心基本仅限制在隧道结的中间层，提高了隧道结整体的复合速率和导电率，降低了整体串联电阻。
可选的，中间层的厚度为0.5-2nm，隧道结的厚度为4.5-50nm。具体的，上传输层、下传输层的厚度均远远大于中间层的厚度，进而上下传输层的载流子传输能力更强，中间层的载流子复合能力更强。在中间层为有序缺陷层、连续薄层的单层结构的情况下，有序缺陷层、连续薄层的厚度均为0.5-2nm。在中间层为第一层和第二层形成的双层结构的情况下，第一层和第二层的总厚度为0.5-2nm。隧道结厚度较厚的情况下，载流子非局域复合需要跨越较大的空间距离，会降低非局域复合并促进局域复合，导致隧道结整体电阻率升高，隧道结太薄的情况下，易导致激发态载流子不能有效地在中间层进行复合，以激发态形式进入相邻电池单元(能级差较小时)或在能级界面产生堆积(能级差较大时)，以激发态进入相邻电池单元的载流子易在相邻电池单元内参与复合，导致光生载流子能量的损失，产生堆积的载流子会影响隧道结对后续载流子的收集和传输。上述厚度的隧道结同时兼顾了非局域复合、复合速率、及能带缓冲的要求。进一步的，隧道结的厚度为10-25nm，在该厚度范围内，非局域复合、复合速率、及能带缓冲的性能更优。
可选的，下层电池单元的向光面设置有陷光结构，下层电池单元的向光面为下层电池单元与下传输层接触的表面。隧道结的背光面与下层电池单元的向光面形状适配。隧道结的背光面为与下层电池单元的向光面接触的表面。该陷光结构可以为纳米光学结构、绒面结构等。纳米光学结构为规则的纳米陷光结构。绒面结构为金字塔、倒金字塔等结构等。下层电池单元的向光面设置陷光结构，隧道结的背光面与下层电池单元的向光面形状适配，则，隧道结的背光面同样设置有陷光结构利于增加光程。同时，该隧道结的结构和材料，利于在下层电池单元的向光面的陷光结构上获得厚度均匀、功能均一的隧道结。
例如，参照图3所示，图3示出了本发明实施方式中的又一种叠层光伏器件的结构示意图。该叠层光伏器件中，下层电池单元2的向光面为陷光结构，隧道结3的背光面为与下层电池单元2的向光面形状适配的陷光结构。隧道结3的向光面为陷光结构，上层电池单元1的背光面为隧道结3的向光面形状适配的陷光结构。上层电池单元1的向光面为陷光结构。需要说明的是，隧道结厚度仅为4.5-50nm，厚度较薄，利于在隧道结的背光面形成与下层电池单元的向光面形状适配的陷光结构。
在本发明实施方式中，下层电池单元为晶体硅电池，下层电池单元的衬底硅材料掺杂类型不限，可为正面pn结或背面pn结结构，可为单面或双面结构，即底部电极可以是整体金属背场或局部栅线。下层电池单元的向光面可为平面结构或具有陷光结构。下层电池单元的向光面顶部不能覆盖有绝缘材料或电介质材料，如，常规钝化层或减反层，以便于与隧道结进行电学接触。但是，下层电池单元的向光面顶部可以覆盖有氧化物隧穿钝化层及多晶传输层，例如TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)结构，也可以有非晶硅/晶体硅异质结结构，例如，HJT结构。下层电池单元的背光面可以直接覆盖电极。为了提高下层电池单元的光电转换效率，可在下层电池单元的背光面设计任何结构，例如：制作钝化层及开孔的电学导出结构(PERC(Passivated Emitter and Rear Contact))，或进一步采用全面或局域重掺(PERT(Passivated Emitter and Rear Totally-diffused)、PERL(Passivated Emitter and Rear Locally-diffused))，或者可以采用氧化物隧穿钝化层和多晶传输层结构(TOPCon)，或者非晶硅/晶体隧异质结结构(HJT)。
在本发明实施方式中，对上层电池单元具体不作限定。如，上层电池单元的带隙可以为1.5eV-2.3eV。如，上层电池单元的带隙可以为1.7eV-1.8eV。如，上层电池单元可以为：钙钛矿薄膜太阳电池、有机物薄膜太阳电池、量子点薄膜太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池、非晶碳化硅薄膜太阳电池、铜铟镓硒薄膜太阳电池、碲化镉薄膜太阳电池、砷化镓薄膜太阳电池等。上层电池单元可以包含一层或多层与隧道结中上传输层接触所需缓冲层或匹配层，以减少隧道结与上层电池单元间电阻或复合。该缓冲或匹配层起到与隧道结上传输层接触、收集并传输上层电池单元载流子的作用，同时该层还可以起到能带缓冲、能带匹配、晶格匹配、降低接触电阻等作用，以进一步降低整体器件的串联电阻。
在本发明实施方式中，上层电池单元可以是半导体薄膜太阳电池或激子材料薄膜太阳电池。
半导体薄膜太阳电池：以具备宽带隙或可调带隙半导体材料为吸收层材料的薄膜太阳电池，薄膜太阳电池的材料可以选自：非晶硅、铜铟镓锡及其同族材料、碲化镉、砷化镓、磷化铟等。该类型薄膜太阳电池至下而上通常包括：衬底材料及底部电极、半导体吸收层、反型层或缓冲层、窗口层、透明导电薄膜、顶部电极等。作为本发明中的上层电池单元，其需要保持太阳光谱可见光波段中长波段的透过性，因此其底部不制作非透明衬底及底部电极，可制作底部窗口层，与隧道结第二掺杂类型薄膜进行电学接触。
激子材料薄膜太阳电池：以受光产生激子的材料作为吸收层材料的薄膜太阳电池，相关材料包括钙钛矿、有机材料、量子点材料、染料敏化材料等。该类型薄膜太阳电池通常需要包括：电极、透明导电薄膜、电子传输层或n型层、激子材料吸收层、空穴传输层或p型层、透明导电薄膜、电极等。作为本发明中的上层电池单元，其底部不制作电极，与隧道结第二掺杂类型薄膜进行电学接触。某些激子材料薄膜电池传输层材料与隧道结第二掺杂类型薄膜相同，可进行合并，如同为TiO2、ZnO:Al、SnO2:In等。
在本发明实施方式中，最上层电池单元的顶部和最下电池单元底部可以具有电极，最上层电池单元的顶部还可以具有一层或多层减反射薄膜。最下电池单元底部电极可以是整体金属背场(单面电池)，也可以是栅线(双面电池)。上下层电池单元需要进行电学与光学适配。
下面将列举几种具体的叠层光伏器件：
第一种：下层电池单元为同质结硅太阳电池，如可以为Al-BSF(Al Back SurfaceField)、PERX、TOPCon电池等。下层电池单元的向光面为晶体硅结构，可以为平面(抛光面)、绒面或纳米光学陷光结构等。下层电池单元可以承受超过250℃的处理温度。后续隧道结及上层电池单元材料与工艺选择范围较宽，高温、低温工艺与材料均可选择。
该Al-BSF电池结构通常在p型硅片上采用热扩散的方式制作n型扩散层形成pn结。用掺硼或沉积铝层烧结的方法在电池背面p型基体上形成一高掺杂浓度的p+层，在常规电池的背面增加了一个p+/p高低结，形成了一个背电场。它的作用使产生在基区背面的电子空穴对加速向pn结方向扩散，提高了光生载流子的收集效率，从而提高了电池的效率，特别是提高了长波部分的光谱响应。电池正面可扩散n+层形成选择性接触。作为本发明中的下层电池单元，其上表面可为常规制绒结构、小尺寸制绒结构、平面结构或纳米光学结构，表面不沉积绝缘材料如SiNx材质的减反射薄膜，可存在导电的选择性接触材料或减反射薄膜，保留表面与隧道结第一掺杂类型薄膜进行电学接触。
隧道结的下传输层与晶体硅太阳电池向光面接触，下传输层的材料可以为晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅或晶体碳化硅，这类材料通过掺杂实现不同的导电类型，掺杂浓度为1015-1019cm-3。此外，还可以通过梯度掺杂，如，越靠近中间层掺杂浓度越高，实现辅助传输并促进非局域复合，进一步降低隧道结整体电阻率。下传输层具有第二导电类型，下传输层掺杂类型与下层电池单元接触区域掺杂类型相同，掺杂浓度略高于下层电池单元接触区域。
如，下传输层可以选择为多晶硅或单晶硅等晶体硅材料，或通过对下层电池单元表面进一步掺杂得到。下传输层厚度为2-20nm，若采用进一步掺杂的方式得到，厚度从提高掺杂浓度的位置算起。
隧道结的中间层，可为一层或双层结构，厚度为0.5-2nm。双层结构可以为导电类型相反，掺杂浓度非常高的晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅或晶体碳化硅(n++/p++)，掺杂浓度为1016-1020cm-3。其中，与上传输层接触的第二层具有与上传输层相同的导电类型，但是掺杂浓度较上传输层更高，与下传输层接触的第一层具有与下传输层相同的导电类型，但是掺杂浓度较下传输层更高。该双层结构可以通过对下传输层向光面进行进一步地掺杂得到。
隧道结的中间层，还可为单层结构。如为量子点形成的点阵结构、缺陷结构形成的缺陷阵列、或连续薄层。点阵结构的材料可以为功函数大于3.5eV的金属，硅、碳、锗中任意一种或多种材料混合的量子点，点阵结构的材料还可以为III-V族化合物量子点。可通过多种工艺获得，如蒸镀、原子层沉积、气相沉积、溅射、化学水浴、电镀、溶液自组装工艺等获得点阵结构。
缺陷结构形成的缺陷阵列可以是通过在下传输层向光面或上传输层背光面通过刻蚀、腐蚀等方式引入的形貌可控的物理结构缺陷阵列。可通过离子刻蚀、化学腐蚀、激光刻蚀等工艺获得。
连续薄层结构的材料可以为功函数大于3.5eV的金属，硼、氮、磷等非金属，或该非金属与硅的混合材料。或，连续薄层结构的材料还可以为金属材料或非金属材料，工艺可以与上述点阵结构的制作工艺相同。该非金属与硅的混合材料可以通过混合沉积、共沉积或注入的工艺得到。
隧道结的上传输层，具有第一导电类型，厚度为2-20nm，导电类型与上层电池单元的下层(与上传输层的接触层)的导电类型相同。上传输层的材料可包括晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅或多晶碳化硅，这类材料通过掺杂实现不同的导电类型(原理与晶硅电池掺杂成P型或N型一样)，掺杂浓度为1015-1019cm-3。此外，还可以通过梯度掺杂(越靠近中间层掺杂浓度越高)实现辅助传输并促进非局域复合，进一步降低隧道结结构整体电阻率。
此外，上传输层的材料还可包括金属氧化物。例如：氧化锌、氧化锡、氧化钛、氧化钼、氧化铜、氧化镍、氧化钒、氧化钽、氧化铪、氧化铌、氧化钨、氧化铟、氧化镓等。上传输层的材料还可包括上述金属的硒化物或硫化物，以及对上述化合物采用金属/非金属掺杂形成的二元或多元化合物。例如氧化锡中掺杂铟，氧化锡中掺杂氟、氧化锌中掺镓、氧化锌中掺铟镓等。此外，上传输层的材料还可以包含III-V族化合物、CIS同族材料或本征导电聚合物(intrinsic conducting polymer)。CIS同族材料可以包括CuInSe2、CuGaS2、CuInxGa1- xSeyS2-y、CuAlGaS2、CuZnSnS2等三元或四元化合物。本征导电聚合物可以为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔等，以及其掺杂材料。
可选的，上传输层可以与上层电池单元下层材料进行相应地匹配，采用与上层电池单元下层缓冲或匹配层相同的或特性相近的材料，或共用一层材料。
针对上述第一种叠层光伏器件列举下述三个下层电池单元为同质结硅太阳电池的叠层光伏器件。
第一个：叠层光伏器件的总体结构为：同质结硅太阳电池/p+/p++n++/n+/电子传输层/钙钛矿。
具体的，下层电池单元为同质结硅太阳电池，采用p型硅片，通过热扩散或离子注入的形式制备出n型层形成pn结，pn结位于下层电池单元的背光面。为了提高下层电池单元的光电转换效率，可在下层电池单元背光面制作钝化层及开孔的电学导出结构(PERC)，可在背光面进一步采用全面或局域重掺(PERT、PERL)。下层电池单元的向光面可为抛光面，为减少光学损失，可在其向光面制作纳米光学结构或绒面结构。可在下层电池单元的向光面扩散或注入重掺层，或沉积隧穿钝化层及传输层。下层电池单元的向光面不沉积介电材料或减反射薄膜，以便于与透明传输层进行电学接触。此处下层电池单元向光面扩散有p+层，掺杂浓度3～8×1017cm-3，向光面采用常规制绒方案制作金字塔绒面陷光结构。
在下层电池单元的向光面制作p+型掺杂晶体硅作为下传输层，掺杂浓度略高于下层电池单元向光面的掺杂浓度，但未掺杂至简并，掺杂浓度达到1018cm-3量级，下传输层厚度为5-10nm。该下传输层采用直接在下层电池单元上p+层表面采用离子注入掺杂的工艺获得，离子注入深度5-10nm，且可获得梯度浓度，从表面向内部掺杂浓度逐渐下降，至该层底部于下层电池单元p+层掺杂浓度相同。注入掺杂元素需要热激活，高温步骤与后续高温步骤同时进行。
在上述上传输层向光面制作中间层，采用离子注入的方式进行p++掺杂，注入深入2nm，掺杂浓度高于下传输层原向光面，掺杂浓度达到1019cm-3量级。采用离子注入进行n++型掺杂，注入深入1nm，极大地提高掺杂浓度，掺杂浓度达到1019cm-3量级。注入掺杂元素需要热激活，高温步骤与后续高温步骤同时进行。
在上述掺杂表面沉积一薄层重掺n+型非晶硅，掺杂浓度为1018cm-3量级，非晶硅厚度5-10nm。
快速退火使非晶硅晶化形n+多晶硅上传输层，同时激活掺入杂质。n+多晶硅层晶粒横向尺寸达到微米级别，贯穿该型薄膜。n++与p++层多晶层形成中间层。退火过程可以在n+/n++和p+/p++界面形成梯度掺杂浓度，有利于载流子的输运与辅助复合。
上层电池单元为宽带隙吸收层薄膜电池，带隙宽度为1.5-2.3eV。如，钙钛矿太阳电池，带隙宽度1.7eV。首先在上述上传输层向光面沉积SnO2薄膜作为上层电池单元的电子传输层，同时与隧道结上传输层做能带匹配，采用ALD工艺沉积该层，厚度约20-30nm。后在该层上蒸镀C60涂层作为电子传输层。后采用两步法制作钙钛矿材料，钙钛矿涂层厚度为300～800nm，厚度需考虑器件整体进行电学与光学匹配，后蒸镀空穴传输层。
器件整体底部及顶部设置有金属电极，用于收集并导出载流子。器件上层顶部具有一层或多层减反射薄膜，用以减少器件整体光学损失。
第二个：叠层光伏器件的总体结构为：同质结硅太阳电池/p+/有序缺陷层/SnO2/钙钛矿。
具体的，下层电池单元为同质结硅太阳电池，采用p型硅片，通过热扩散或离子注入的形式制备出n型层形成pn结，pn结位于电池背光面。为了提高下层电池单元的光电转换效率，可在下层电池单元背光面制作钝化层及开孔的电学导出结构(PERC)，可在背光面进一步采用全面或局域重掺(PERT、PERL)。下层电池单元的向光面可为抛光面，为减少光学损失，可在其向光面制作纳米光学结构或绒面结构。可在下层电池单元的向光面扩散或注入重掺层，或沉积隧穿钝化层及传输层。下层电池单元的向光面不沉积介电材料或减反射薄膜，以便于与透明传输层进行电学接触。
此处下层电池单元向光面扩散有p+层，掺杂浓度3～8×1017cm-3。下层电池单元的向光面制作倒金字塔绒面结构，结构平均边长500nm，平均边距5nm，结构深度250-500nm。倒金字塔结构采用金属离子辅助的各向异性刻蚀获得。
在下层电池单元的向光面制作p+型掺杂晶体硅作为下传输层，掺杂浓度略高于下层电池单元向光面的掺杂浓度，但未掺杂至简并，掺杂浓度达到1018cm-3量级，薄膜厚度为5-10nm。该层采用直接在下层电池单元上p+层表面采用离子注入掺杂的工艺获得，离子注入深度5-10nm，且可获得梯度浓度，从表面向内部掺杂浓度逐渐下降，至该层底部于下层电池单元p+层掺杂浓度相同。注入掺杂元素需要热激活，采用快速退火工艺。
特别地，可以在制作下传输层前，采用超薄氧化物薄膜对晶体硅向光面进行钝化，氧化物为SiO2，厚度0.5-1.5nm，采用热氧化或湿法氧化。采用此工艺时，下传输层采用PECVD法沉积p+掺杂非晶硅并进行快速退火工艺制作，掺杂浓度达到1018cm-3量级，退火后薄膜厚度为5-10nm。
在上述下传输层的向光面沉积金属薄膜作为中间层，金属为铟，采用蒸镀的方法沉积，薄膜厚度0.5-1.5nm，铟薄膜为岛状不连续薄膜。
在上述中间层上制作上传输层，采用蒸镀法沉积SnO2薄膜，薄膜厚度10-20nm。该SnO2薄膜可以同时作为上层电池单元的能带缓冲与电子传输层。
上层电池单元为宽带隙吸收层薄膜电池，带隙宽度为1.5-2.3eV。如：钙钛矿太阳电池，带隙宽度1.7eV。在上传输层上蒸镀C60涂层作为电子传输层，然后采用两步法制作钙钛矿材料，钙钛矿涂层厚度为300～800nm，厚度需考虑器件整体进行电学与光学匹配，接着蒸镀空穴传输层。
器件整体底部及顶部设置有金属电极，用于收集并导出载流子；器件上层顶部具有一层或多层减反射薄膜，用以减少器件整体光学损失。
第三个：叠层光伏器件的总体结构为：同质结硅太阳电池/n+/有序缺陷层/p+/缓冲层/CIGS。
具体的，下层电池单元为同质结硅太阳电池，采用n型硅片，通过热扩散或离子注入的形式制备出p型层形成pn结，pn结位于下层电池单元的背光面。为了提高下层电池单元的光电转换效率，可在下层电池单元的背光面制作钝化层及开孔的电学导出结构(PERC)，可在下层电池单元的背光面进一步采用全面或局域重掺(PERT、PERL)。下层电池单元的向光面可为抛光面，为减少光学损失，可在其向光面制作纳米光学结构或绒面结构。可在下层电池单元的向光面扩散或注入重掺层，或沉积隧穿钝化层及传输层。下层电池单元的向光面不沉积介电材料或减反射薄膜，以便于与透明传输层进行电学接触。
此处下层电池单元的向光面沉积有SiO2隧穿钝化层，隧穿层上沉积有n+多晶硅传输层，掺杂浓度3-8×1017cm-3。下层电池单元的向光面为常规绒面结构。在下层电池单元的向光面制作n+型掺杂晶体硅作为下传输层，掺杂浓度略高于的下层电池单元向光面的掺杂浓度，但未掺杂至简并，掺杂浓度达到1018cm-3量级，薄膜厚度为5-10nm。该层采用直接在下层电池单元上n+层表面采用离子注入掺杂的工艺获得，离子注入深度5-10nm，且可获得梯度浓度，从表面向内部掺杂浓度逐渐下降，至该层底部于下层电池单元n+层掺杂浓度相同。注入掺杂元素需要热激活，采用快速退火工艺，该退火工艺可以与上述晶体硅太阳电池n+多晶硅传输层退火同时进行。
在上述下传输的向光面制作中间层，中间层为缺陷结构形成的缺陷阵列，采用氩离子扫描刻蚀获得。氩离子枪加速电压5kV，单个刻蚀点深度0.5-1nm，刻蚀点中心间距1-2nm。
在上述金属层表面沉积一层p+多晶硅作为上传输层，可采用溅射法沉积掺杂非晶硅并进行退火，该掺杂浓度与n+层相近或相同，该层厚度为5-20nm，晶粒横向尺寸为微米级并贯穿薄膜。
上层电池单元为宽带隙吸收层薄膜电池，带隙宽度为1.5-2.3eV。如：CuGaSe2薄膜太阳电池，带隙宽度1.7eV。首先在上述上传输层的向光面沉积MoSe2作为缓冲层，同时与隧道结上传输层做能带匹配，采用ALD工艺沉积该层，厚度约20-30nm。然后在该层上采用共蒸发工艺沉积CuGaSe2薄膜，薄膜厚度300-1000nm，厚度需考虑器件整体进行电学与光学匹配。接着采用溅射法沉积ZnS缓冲层薄膜、ZnO窗口层薄膜以及TCO顶部薄膜。
器件整体底部及顶部设置有金属电极，用于收集并导出载流子。器件上层顶部具有一层或多层减反射薄膜，用以减少器件整体光学损失。
第二种：
下层电池单元为SHJ(硅/非晶硅异质结)太阳电池。下层电池单元的向光面为掺杂非晶硅材料，表面结构可为平面、绒面或纳米陷光结构。非晶硅材料对温度耐受性较差，后续隧道结及上层电池单元材料及工艺温度均不超过250℃。
SHJ(Silicon Heterojunction):通常采用n型单晶硅片作为基础材料，其上下表面可均为常规绒面、小尺寸绒面或平面结构，上下表面分别沉积本征非晶硅及掺杂非晶硅，形成a-Si:n/a-Si:i/c-Si:n/a-Si:i/a-Si:p对称结构，可两面受光。作为本发明中的下层电池单元，对其n、p极性上下排布无要求，上表面不沉积电极，保留表面与隧道结第一掺杂类型薄膜进行电学接触。
晶体硅/非硅材料异质结：不同于上述晶体硅/非晶硅材料异质结，该电池结构的pn结由晶体硅和非硅材料组成，非硅材料包括氧化物半导体材料、硒化物半导体材料、锗及同族化合物材料、III-V族半导体材料等，例如SnO2、ZnO、BaSi2、SiCxGe1-z等。该z的取值为小于1的正数。根据非硅材料pn特性，硅片通常选用与非硅材料不同掺杂类型的单晶硅片，硅片表面可为常规绒面、小尺寸绒面、纳米陷光结构或平面。非硅材料一侧通常作为光线主要入射面，其上通常沉积透明导电薄膜收集并传输载流子。作为本发明中的下层电池单元，透明导电薄膜上不在沉积栅线或减反射薄膜，保留表面与隧道结第一掺杂类型薄膜进行电学接触。
隧道结的下传输层与晶体硅太阳电池向光面的非晶硅材料接触，可选非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅等低温沉积的非晶或纳米晶材料，这类材料通过掺杂实现不同的导电类型，掺杂浓度为1016-1020cm-3。此外，还可以通过梯度掺杂(越靠近中间层掺杂浓度越高)实现辅助传输并促进非局域复合，进一步降低隧道结结构整体电阻率。下传输层具有第二导电类型，其掺杂类型与下层电池单元接触区域掺杂类型相同，掺杂浓度略高于下层电池单元接触区域。
更优地，下传输层可以选择为非晶硅或纳米晶硅材料，或通过对下层电池单元单元的向光面的非晶硅材料进行进一步掺杂得到。该层厚度为2-20nm，若采用进一步掺杂的方式得到，厚度从提高掺杂浓度的位置算起。
隧道结中间层可为一层或双层复合结构，厚度为0.5-2nm，双层结构可以为导电类型相反，掺杂浓度非常高的非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅或纳米晶碳化硅(n++/p++)，掺杂浓度1016-1020cm-3。其中，与上传输层接触的一层具有与上传输层相同的导电类型，但是掺杂浓度较上传输层更高，与下传输层接触的一层具有与下传输层相同的导电类型，但是掺杂浓度较下传输层更高。更优地，该双层结构可以通过对下传输层向光面进行进一步地掺杂得到；
隧道结中间层为单层结构的情况下，可以与上述第一种叠层光伏器件中单层的中间层相同，制作工艺也对应相同，对此不再赘述。
隧道结的上传输层，可以与上述第一种叠层光伏器件中单层的上传输层相同，制作工艺也对应相同，对此不再赘述。
针对上述第二种叠层光伏器件列举下述两个下层电池单元为异质结硅太阳电池的叠层光伏器件。
第一个：叠层光伏器件的总体结构为：异质结硅太阳电池/n+/n++p++/p+/空穴传输层/钙钛矿。
具体的，下层电池单元为异质结硅太阳电池(SHJ、HJT)，采用n型硅片，双面沉积本征非晶硅及掺杂非晶硅形成a-Si:p+/a-Si:i/c-Si:n/a-Si:i/a-Si:n+对称结构，n+非晶硅层位于下层电池单元向光面，p+层位于下层电池单元的背光面。下层电池单元的向光面和背光面均具备制绒陷光结构。向光面n+层掺杂浓度为4×1018-9×1018cm-3。下层电池单元的向光面不沉积介电材料或减反射薄膜，以便于与透明传输层进行电学接触。
在上述异质结电池向光面制作下传输层，下传输层材料为非晶硅，采用直接在上述下层电池单元的上层n+非晶硅表面进一步掺杂获得。掺杂浓度略高于n+非晶硅层，达到1019cm-3量级。该层制作工艺与n+非晶硅层制作工艺集成，沉积非晶硅时采用提高掺杂气源流量的方法，该层厚度5-10nm。
在上述上传输层表面制作中间层，中间层为反型重掺双层结构，采用PECVD沉积，与下传输层接触为n++层，n++层上覆盖p++层，掺杂浓度达到1020cm-3量级。n++与p++层厚度分别为0.5-1nm，双层总厚度为1-2nm。
在上述中间层上制作下传输层p+非晶硅，采用PECVD沉积，掺杂浓度达到1019cm-3量级，该层厚度5-10nm。
上层电池单元为宽带隙吸收层薄膜电池，带隙宽度为1.5-2.3eV。如，钙钛矿太阳电池，带隙宽度1.7eV。首先在上述上传输层向光面沉积spiro-OMeTAD薄膜作为上层电池的空穴传输层，同时与隧道结上传输层做能带匹配，采用旋涂工艺沉积该层，厚度约20-30nm。然后采用两步法制作钙钛矿材料，钙钛矿涂层厚度为300～800nm，两步法中工艺温度均不超过250℃，厚度需考虑器件整体进行电学与光学匹配。接着旋涂电子传输层。
器件整体底部及顶部设置有金属电极，用于收集并导出载流子。器件上层顶部具有一层或多层减反射薄膜，用以减少器件整体光学损失。
第二个：叠层光伏器件的总体结构为：异质结硅太阳电池/p+/P-Si/TiO2/钙钛矿。
具体的，下层电池单元为异质结硅太阳电池(SHJ、HJT)，采用n型硅片，双面沉积本征非晶硅及掺杂非晶硅形成a-Si:n+/a-Si:i/c-Si:n/a-Si:i/a-Si:p+对称结构，n+非晶硅层位于下层电池单元的背光面，p+层位于下层电池单元的向光面。下层电池单元的背光面具备制绒陷光结构，向光面为平面结构。下层电池单元的向光面p+层掺杂浓度为1×1016-9×1017cm-3。下层电池单元的向光面不沉积介电材料或减反射薄膜，以便于与透明传输层进行电学接触。
在上述异质结电池的向光面制作下传输层，下传输层材料为非晶硅，采用直接在上述电池上层p+非晶硅表面进一步掺杂获得。该层制作工艺与n+非晶硅层制作工艺集成，沉积非晶硅时采用提高掺杂气源流量的方法，该层厚度5-10nm。该层采用梯度掺杂，从下至表面掺杂浓度逐渐提高，下层掺杂浓度略高于p+非晶硅层达到1018cm-3，表面掺杂浓度达到1019cm-3量级。
在上述下传输层的向光面制作中间层，中间层为非金属磷与硅的混合物单层结构，采用PECVD沉积，磷硅原子个数比为1～3：10，该层总厚度为1-2nm。
在上述中间层表面制作上传输层，采用ALD沉积TiO2薄膜，该薄膜厚度10-20nm。该TiO2薄膜可以同时作为上层电池单元的能带缓冲与电子传输层。
上层电池单元为宽带隙吸收层薄膜电池，带隙宽度为1.5-2.3eV，如，钙钛矿太阳电池，带隙宽度1.7eV。在上传输层上旋涂C60涂层作为电子传输层。后采用旋涂法制作钙钛矿材料，钙钛矿涂层厚度为300～800nm，厚度需考虑器件整体进行电学与光学匹配。然后蒸镀空穴传输层；
器件整体底部及顶部设置有金属电极，用于收集并导出载流子。器件上层顶部具有一层或多层减反射薄膜，用以减少器件整体光学损失。
本发明实施方式中，隧道结的中间层具有较多的缺陷，具有较多缺陷的中间层复合能力强，将载流子复合的位置较大程度的限制在隧道结的中间层，上下传输层相对于中间层而言，缺陷少，载流子传输能力强，使得，上下传输层基本只起到载流子传输功能，而中间层基本只起到复合作用，将复合中心基本仅限制在隧道结的中间层，提高了隧道结整体的复合速率和导电率，降低了整体串联电阻。
本发明实施方式中还提供一种叠层光伏器件的生产方法。该方法包括如下步骤：
步骤101，提供下层电池单元，所述下层电池单元为晶体硅电池。
步骤102，在所述下层电池单元的向光面制作任一前述的隧道结。
步骤103，在所述隧道结的向光面沉积上层电池单元；所述上层电池单元的带隙大于所述下层电池单元的带隙。
可选的，上述步骤102可以包括如下子步骤：以下层电池单元的向光面为基底，进行掺杂获得下传输层；或，在下层电池单元的向光面沉积形成所述下传输层。在下传输层的向光面刻蚀、腐蚀得到有序缺陷层。
在本发明实施方式中，上述方法的各个步骤可以参照前述实施方式中的有关记载，且能达到相同或类似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定都是本发明实施例所必须的。
本发明实施例中，关于叠层光伏器件及其生产方法，各个器件等可以相互参照。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (13)

1.一种叠层光伏器件，其特征在于，所述叠层光伏器件包括：上层电池单元和下层电池单元，以及位于所述上层电池单元和所述下层电池单元之间的隧道结；所述下层电池单元为晶体硅电池；
所述隧道结包括：上传输层、下传输层以及位于所述上传输层和所述下传输层之间的中间层，所述上传输层、所述下传输层、所述中间层直接接触，所述上传输层具有第一导电类型，所述下传输层具有第二导电类型，所述第一导电类型和所述第二导电类型相反；
所述中间层为有序缺陷层，所述缺陷的空间尺度为0.5-2nm，所述缺陷的中心平均间距为1-100nm；
或，所述中间层为连续薄层，当所述中间层的材料为金属时，所述中间层的厚度0.5-2nm；若所述中间层的材料为半导体材料时，所述连续薄层的掺杂浓度为1020-1021cm-3；
或，所述中间层包括与所述下传输层接触的第一层和与所述上传输层接触的第二层，所述第一层的导电类型与所述下传输层的导电类型相同，所述第二层的导电类型与所述上传输层的导电类型相同，所述第一层的掺杂浓度为所述下传输层的掺杂浓度的10-10000倍，且所述第一层的掺杂浓度小于或等于1021cm-3；所述第二层的掺杂浓度为所述上传输层的掺杂浓度的10-10000倍，且所述第二层的掺杂浓度小于或等于1021cm-3。
2.根据权利要求1所述的叠层光伏器件，其特征在于，所述有序缺陷层为量子点形成的点阵结构或缺陷结构形成的缺陷阵列；
所述量子点的空间尺度为0.5-2nm，所述量子点的中心平均间距为1-100nm；所述量子点的材料选自：功函数大于3.5eV的金属、硅、碳、锗、III-V族化合物中的至少一种；
所述缺陷结构的空间尺度为0.5-2nm，所述缺陷结构的中心平均间距为1-100nm。
3.根据权利要求1所述的叠层光伏器件，其特征在于，所述连续薄层的材料选自：功函数大于3.5eV的金属、硼、氮、磷、硼与硅的混合物、氮与硅的混合物、磷与硅的混合物中的一种。
4.根据权利要求1所述的叠层光伏器件，其特征在于，所述下传输层的厚度为2-20nm；所述下传输层的材料选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种，所述下传输层的掺杂浓度为1015-1019cm-3；
所述第一层和所述第二层的材料均选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种，所述第一层和所述第二层的掺杂浓度均为：1016-1020cm-3。
5.根据权利要求4所述的叠层光伏器件，其特征在于，朝着所述中间层的方向，所述下传输层的掺杂浓度递增。
6.根据权利要求1、4、5中任一所述的叠层光伏器件，其特征在于，所述上传输层的厚度为2-20nm；
所述上传输层的材料选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种，所述上传输层的掺杂浓度为1015-1019cm-3；
或，所述上传输层的材料选自：金属氧化物、金属的硒化物、金属的硫化物中的一种；
或，所述上传输层的材料选自：所述金属氧化物、所述金属的硒化物、所述金属的硫化物采用金属/非金属掺杂形成的多元化合物；
或，所述上传输层的材料选自：III-V族化合物、CIS同族材料、本征导电聚合物的至少一种。
7.根据权利要求6所述的叠层光伏器件，其特征在于，所述金属氧化物选自：氧化锌、氧化锡、氧化钛、氧化钼、氧化铜、氧化镍、氧化钒、氧化钽、氧化铪、氧化铌、氧化钨、氧化铟、氧化镓中的一种；
所述多元化合物选自：氧化锡掺铟、氧化锡掺氟、氧化锌掺镓、氧化锌掺铟镓中的一种；
所述CIS同族材料选自：铜铟硒、铜镓硫、铜铟镓硒硫、铜铝镓硫、铜锌锡硫中的一种；
所述本征导电聚合物选自：聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔中的一种。
8.根据权利要求6所述的叠层光伏器件，其特征在于，在所述上传输层的材料选自：晶体硅、非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、晶体碳化硅中的一种的情况下，朝着所述中间层的方向，所述上传输层的掺杂浓度递增。
9.根据权利要求1所述的叠层光伏器件，其特征在于，所述中间层的厚度为0.5-2nm，所述隧道结的厚度为4.5-50nm。
10.根据权利要求1所述的叠层光伏器件，其特征在于，在所述下层电池单元的向光面为晶体硅材料的情况下，所述下传输层的材料选自：晶体硅或晶体碳化硅；所述下层电池单元的向光面为所述下层电池单元与所述下传输层接触的表面；
在所述下层电池单元的向光面为非晶硅材料的情况下，所述下传输层的材料选自：非晶硅、纳米晶硅、非晶碳化硅、纳米晶碳化硅中的一种。
11.根据权利要求1所述的叠层光伏器件，其特征在于，所述下层电池单元的向光面设置有陷光结构，所述下层电池单元的向光面为所述下层电池单元与所述下传输层接触的表面；所述隧道结的背光面与所述下层电池单元的向光面形状适配；所述隧道结的背光面为所述隧道结与所述下层电池单元的向光面接触的表面。
12.一种叠层光伏器件的生产方法，其特征在于，包括：
提供下层电池单元，所述下层电池单元为晶体硅电池；
在所述下层电池单元的向光面制作权利要求1至11中任一所述的隧道结；
在所述隧道结的向光面沉积上层电池单元；所述上层电池单元的带隙大于所述下层电池单元的带隙。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，制作隧道结的步骤包括：
以所述下层电池单元的向光面为基底，进行掺杂获得下传输层；
或，在所述下层电池单元的向光面沉积形成所述下传输层；
在所述下传输层的向光面刻蚀、腐蚀得到有序缺陷层。
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