CN106229357A - 一种太阳能光伏电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能光伏领域，尤其涉及一种太阳能光伏电池，包括：具有粗糙表面的半导体基板；半导体基板上的表面电场层，所述表面电场层与半导体基板半导体类型相同，但掺杂浓度大于半导体基板；表面电场层上的防反射膜；半导体基板下的射极区，该射极区与所述半导体基板形成p‑n结；连接到所述射极区的第一电极；以及连接到所述半导体基板的由若干第二电极单元组成的第二电极，其特征在于，所述第二电极穿过防反射膜，嵌入到半导体基板中。本发明太阳能电池有效提高光电转换率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏领域，尤其涉及一种太阳能光伏电池。
背景技术
环境保护是目前世界各国面临的重要课题之一。采用清洁能源代替传统能源，可以改善居住环境，提高环境质量，是一项重要的环保措施。太阳能电池直接利用光能转化成电能，在能量转化的过程中不产生污染物，是一种新型的清洁能源。而结合不断发展的半导体制造技术，也出现了基于硅制造太阳能电池的技术。然而目前太阳能光伏电池仍然存在光电转换效率较低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的太阳能光伏电池，解决太阳能光伏电池光电转换效率较低的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
太阳能光伏电池，包括：具有粗糙表面的半导体基板；半导体基板上的表面电场层，所述表面电场层与半导体基板半导体类型相同，但掺杂浓度大于半导体基板；表面电场层上的防反射膜；半导体基板下的射极区，该射极区与所述半导体基板形成p-n结；连接到所述射极区的第一电极；以及连接到所述半导体基板的由若干第二电极单元组成的第二电极，所述第二电极穿过防反射膜，嵌入到半导体基板中。
优选地，所述第二电极嵌入到半导体基板中的深度为半导体基板厚度的1/3～1/2。
优选地，第二电极单元宽度5μm～15μm，电极间距1mm～2mm。
优选地，表面电场层在第二电极嵌入半导体基板部分为形状随第二电极变化的连续表面电场层。
优选地，所述第一电极也嵌入到半导体基板中，并且嵌入部分与所述第二电极交错嵌入。
优选地，所述第一电极也嵌入到半导体基板中，并且嵌入部分与所述第二电极相对嵌入。
优选地，所述第一电极嵌入到半导体基板中的深度为半导体基板厚度的1/10～1/3。
优选地，第一电极为若干第一电极单元组成，第一电极单元宽度30μm～100μm，电极间距1mm～2mm。
优选地，第一电极嵌入到半导体基板中时，嵌入部分对应的射极区掺杂浓度大于其余射极区部分。
优选地，所述粗糙表面为亚微米结构膜，由多个在与半导体基板垂直方向自身厚度不同的单元组成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明将第二电极嵌入到半导体基板中，使得光生载流子更快到达电极，减少载流子流向第二电极过程中的复合，提高光电转化效率；
第二电极宽度减小具有双面效果，一方面可以增加了光入射面积，另一方面对载流子收集作用同时减弱，这种情况下，第二电极嵌入到半导体基板中，增加与半导体基板接触面积，增加了光生载流子的收集能力，所以，总体光电转换能力提高。
附图说明
图1为对比例太阳能电池结构示意图；
图2为本发明实施例1的结构示意图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为本发明实施例3的结构示意图；
图5为本发明实施例4的结构示意图；
图6为本发明实施例5的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明作进一步描述，实施例仅限于对本发明的解释，并不对本发明进行限制。
本发明半导体基板或射极区可为p型也可为n型，可选用掺杂硼(B)、镓(Ga)和铟(In)等III族元素的p型硅片，也可选用磷(P)、砷(As)和锑(Sb)等V族元素的的n型硅片。以下实施例半导体基板为200μm～300μm厚的n型硅片，射极区为300nm～600nm的p型硅片。
本发明所用防反射膜为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等，可为单层结构，也可为多层结构，以下实施例防反射膜为氮化硅膜。
本发明第一电极以及第二电极材料可选铝(Al)、钛(Ti)等与能与半导体基板以及射极区形成良好欧姆接触的金属中的一种或其组合导电材料，以下实施例第一电极以及第二电极材料为铝电极。
本发明半导体基板和表面电场层之间还可以形成钝化层，其材料可为多晶硅、氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等。
对比例
见图1所示：一种太阳能光伏电池，包括：具有粗糙表面的n型硅片110，掺杂浓度5×1014/cm3，厚200μm，粗糙表面为刻蚀形成的凹凸不平的亚微米结构，亚微米结构单元为方形，厚300nm；n型硅片110上的表面电场层120，掺杂浓度5×1018/cm3，厚200nm；表面电场层120上的氮化硅膜130，厚100nm；n型硅片110下的p型硅片140，掺杂浓度5×1019/cm3，厚400nm,p型硅片140与n型硅片110形成p-n结10；连接到所述射极区的第一电极150，第一电极为若干第一电极单元151组成，第一电极单元151宽度50μm，电极间距1.5mm；以及连接到n型硅片110的由若干第二电极单元161组成的第二电极160，第二电极单元宽度50μm，电极间距1.5mm。
本实施例太阳能电池在25℃、AM1.5的条件下对的电池器件进行测试，测得光电转换效率17.2％。
实施例1
见图2所示：一种太阳能光伏电池，包括：具有粗糙表面的n型硅片110，掺杂浓度5×1014/cm3，厚200μm，粗糙表面为刻蚀形成的凹凸不平的亚微米结构，当各个方向的光入射到占空比随深度变化的亚微米结构时，光波不能分辨轮廓结构，即光均匀了表面轮廓的光学特性，就像在多层渐变折射率膜层中传输一样，因此可以减少光反射率，本实施例亚微米结构单元为方形，厚300nm；n型硅片110上的表面电场层120，掺杂浓度5×1018/cm3，厚200nm；表面电场层120上的氮化硅膜130，厚100nm；n型硅片110下的p型硅片140，掺杂浓度5×1019/cm3，厚400nm,p型硅片140与n型硅片110形成p-n结10；连接到所述射极区的第一电极150，第一电极为若干第一电极单元151组成，第一电极单元151宽度50μm，电极间距1.5mm；以及连接到n型硅片110的由若干第二电极单元161组成的第二电极160，第二电极160穿过氮化硅膜130以及表面电场层120，嵌入n型硅片110中，所述第二电极160嵌入到n型硅片110中的深度为100μm，第二电极单元宽度15μm，电极间距1.5mm。
本实施例太阳能电池在25℃、AM1.5的条件下对的电池器件进行测试，测得光电转换效率17.9％。
实施例2
见图3所示：一种太阳能光伏电池，包括：具有粗糙表面的n型硅片110，掺杂浓度5×1014/cm3，厚200μm，粗糙表面为刻蚀形成的凹凸不平的亚微米结构，亚微米结构单元为三角形，三角形各处在与半导体基板垂直方向厚度不同，最厚处厚300nm，各个方向的光入射时，占空比均随深度变化，就像在更多个多层渐变折射率膜层中传输一样，对更宽范围的光具有防反射的作用，因此可以进一步减少光反射率；n型硅片110上的表面电场层120，掺杂浓度5×1018/cm3，厚200nm；表面电场层120上的氮化硅膜130，厚100nm；n型硅片110下的p型硅片140，掺杂浓度5×1019/cm3，厚400nm,p型硅片140与n型硅片110形成p-n结10；连接到所述射极区的第一电极150，第一电极为若干第一电极单元151组成，第一电极单元151宽度50μm，电极间距1.5mm；以及连接到n型硅片110的由若干第二电极单元161组成的第二电极160，第二电极160穿过氮化硅膜130以及表面电场层120，嵌入n型硅片110中，所述第二电极160嵌入到n型硅片110中的深度为100μm，第二电极单元宽度15μm，电极间距1.5mm。
本实施例太阳能电池在25℃、AM1.5的条件下对的电池器件进行测试，测得光电转换效率18.0％。
实施例3
见图4所示：一种太阳能光伏电池，包括：具有粗糙表面的n型硅片110，掺杂浓度5×1014/cm3，厚200μm，粗糙表面为刻蚀形成的凹凸不平的亚微米结构，亚微米结构单元为三角形，厚300nm；n型硅片110上的表面电场层120，掺杂浓度5×1018/cm3，厚200nm；表面电场层120上的氮化硅膜130，厚100nm；n型硅片110下的p型硅片140，掺杂浓度5×1019/cm3，厚400nm,p型硅片140与n型硅片110形成p-n结10；连接到所述射极区的第一电极150，第一电极为若干第一电极单元151组成，第一电极单元151宽度50μm，电极间距1.5mm；以及连接到n型硅片110的由若干第二电极单元161组成的第二电极160，第二电极160穿过氮化硅膜130，嵌入n型硅片110中，表面电场层120在第二电极160嵌入n型硅片110部分为形状随第二电极160变化的连续表面电场层120，具有更高掺杂浓度的表面电场120与n型硅片形成势垒，减少光生电子空穴对分离后复合，提高光电转换效率，所述第二电极160嵌入到n型硅片110中的深度为100μm，第二电极单元宽度15μm，电极间距1.5mm。
本实施例太阳能电池在25℃、AM1.5的条件下对的电池器件进行测试，测得光电转换效率18.4％。
实施例4
见图5所示：一种太阳能光伏电池，包括：具有粗糙表面的n型硅片110，掺杂浓度5×1014/cm3，厚300μm，粗糙表面为刻蚀形成的凹凸不平的亚微米结构，亚微米结构单元为三角形，厚300nm；n型硅片110上的表面电场层120，掺杂浓度5×1018/cm3，厚200nm；表面电场层120上的氮化硅膜130，厚100nm；n型硅片110下的p型硅片140，掺杂浓度5×1019/cm3，厚400nm,p型硅片140与n型硅片110形成p-n结10；连接到所述射极区的第一电极150，第一电极为若干第一电极单元151组成，第一电极单元151宽度50μm，电极间距1.5mm；以及连接到n型硅片110的由若干第二电极单元161组成的第二电极160，第二电极160穿过氮化硅膜130，嵌入n型硅片110中，表面电场层120在第二电极160嵌入n型硅片110部分为形状随第二电极160变化的连续表面电场层120，所述第二电极160嵌入到n型硅片110中的深度为100μm，第二电极单元宽度15μm，电极间距1.5mm。第一电极150也嵌入到n型硅片110中，嵌入深度为70μm，并且嵌入部分与所述第二电极160交错嵌入。第二电极160遮住了部分光，与第二电极160对应的部分光生载流子少，所以第一电极150与第二电极160交错嵌入。
本实施例太阳能电池在25℃、AM1.5的条件下对的电池器件进行测试，测得光电转换效率18.7％。
实施例5
见图6所示：一种太阳能光伏电池，包括：具有粗糙表面的n型硅片110，掺杂浓度5×1014/cm3，厚300μm，粗糙表面为刻蚀形成的凹凸不平的亚微米结构，亚微米结构单元为三角形，厚300nm；n型硅片110上的表面电场层120，掺杂浓度5×1018/cm3，厚200nm；表面电场层120上的氮化硅膜130，厚100nm；n型硅片110下的p型硅片140，掺杂浓度5×1019/cm3，厚400nm,p型硅片140与n型硅片110形成p-n结10；连接到所述射极区的第一电极150，第一电极为若干第一电极单元151组成，第一电极单元151宽度70μm，电极间距1.5mm；以及连接到n型硅片110的由若干第二电极单元161组成的第二电极160，第二电极160穿过氮化硅膜130，嵌入n型硅片110中，表面电场层120在第二电极160嵌入n型硅片110部分为形状随第二电极160变化的连续表面电场层120，所述第二电极160嵌入到n型硅片110中的深度为100μm，第二电极单元宽度15μm，电极间距1.5mm。第一电极150也嵌入到n型硅片110中，嵌入深度为70μm，并且嵌入部分与所述第二电极160相对嵌入。第一电极单元151比第二电极单元161宽度大，第一电极单元151未被第二电极单元161遮蔽的部分可较多的吸收光生载流子，并扩散至整个电极单元，第一电极单元151与第二电极单元161相对部分形成较强电场，抑制光生载流子复合，提高光电转化效率。
本实施例太阳能电池在25℃、AM1.5的条件下对的电池器件进行测试，测得光电转换效率18.9％。
Claims (10)
1.一种太阳能光伏电池，包括：具有粗糙表面的半导体基板；半导体基板上的表面电场层，所述表面电场层与半导体基板半导体类型相同，但掺杂浓度大于半导体基板；表面电场层上的防反射膜；半导体基板下的射极区，该射极区与所述半导体基板形成p-n结；连接到所述射极区的第一电极；以及连接到所述半导体基板的由若干第二电极单元组成的第二电极，其特征在于：所述第二电极穿过防反射膜，嵌入到半导体基板中。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池，其特征在于：所述第二电极嵌入到半导体基板中的深度为半导体基板厚度的1/3～1/2。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池，其特征在于：第二电极单元宽度5μm～15μm，电极间距1mm～2mm。
4.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池，其特征在于：表面电场层在第二电极嵌入半导体基板部分为形状随第二电极变化的连续表面电场层。
5.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池，其特征在于：所述第一电极也嵌入到半导体基板中，并且嵌入部分与所述第二电极交错嵌入。
6.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池，其特征在于：所述第一电极也嵌入到半导体基板中，并且嵌入部分与所述第二电极相对嵌入。
7.根据权利要求5或6所述的太阳能光伏电池，其特征在于：所述第一电极嵌入到半导体基板中的深度为半导体基板厚度的1/10～1/3。
8.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池，其特征在于：第一电极为若干第一电极单元组成，第一电极单元宽度30μm～100μm，电极间距1mm～2mm。
9.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池，其特征在于：第一电极嵌入到半导体基板中时，嵌入部分对应的射极区掺杂浓度大于其余射极区部分。
10.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池，其特征在于：所述粗糙表面为亚微米结构膜，由多个在与半导体基板垂直方向自身厚度不同的单元组成。
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| CN201610841999.1A CN106229357A (zh) | 2016-09-22 | 2016-09-22 | 一种太阳能光伏电池 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112736148A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-30 | 圣晖莱南京能源科技有限公司 | 一种具有高光电转换效率的柔性cigs薄膜电池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102315316A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-01-11 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 光伏电池以及半导体元件的制作方法 |
| CN105206699A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-30 | 中国东方电气集团有限公司 | 一种背面结n型双面晶体硅电池及其制备方法 |
-
2016
- 2016-09-22 CN CN201610841999.1A patent/CN106229357A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102315316A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-01-11 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 光伏电池以及半导体元件的制作方法 |
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| CN112736148A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-30 | 圣晖莱南京能源科技有限公司 | 一种具有高光电转换效率的柔性cigs薄膜电池 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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