CN106340557A - 一种太阳能电池片及其组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池片及其组件,涉及太阳能电池技术领域;包括正面电极、背面电极和衬底,还包括导电层、发射极、遂穿层和背场掺杂层;衬底上、下表面都设有遂穿层;发射极位于衬底上表面遂穿层上,且发射极上设有导电层;背场掺杂层位于衬底下表面的遂穿层下,且背场掺杂层下设有导电层;背面电极设在背场掺杂层下的导电层下;提高了电池性能,遂穿层和发射极层宽的带隙,增加了内建电场从而提升开路电压,同时增加了入射光的利用率提升了短路电流。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域。
背景技术
随着日益严峻的环境问题的凸显,清洁能源成为时代发展的热门话题。太阳能发电,清洁无污染,不但环保,而且取之不尽用之不竭,具有广阔的发展前景。光伏发电技术发展迅速,度电成本已降低到1元以下,正逐步逼近传统的化石能源发电成本。光电转化效率的提高是技术发展的主要标志。各个新技术层出不穷,如金属缠绕式穿孔技术(MWT),钝化发射极背面接触(PERC), 叉指背接触(IBC)等。其中MWT技术可以提升太阳电池效率,简化组件中电池的互连方式,成为当前领域中的重要发展目标。
MWT电池基本结构如图1,通过在硅片表面穿孔,将电池正面电流经由孔内导电材料引入电池背面,由于正负极都在电池背面,无需像常规组件中的电池那样片与片互连焊接,互连技术得以简化,另外组件封装损失在一定程度上得到改善。
常规MWT电池是在晶硅电池基础上形成,以N型单晶衬底为例,发射极和背场掺杂层主要由高温扩散或者离子注入的方法形成,金属化通过印刷浆料烧结形成。
常规MWT电池采用高温扩散或者离子注入技术形成的发射极有一定的局限性,具体有:
1)有限的内建电场强度限制电池开路电压的提升;
2)发射极带隙小(约为1.1eV),对高能光子吸收较严重;
3)电池制备工艺需要经历高温过程(通常800℃以上),对硅片少子寿命有不利影响,另外,能耗也高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种太阳能电池片及其组件,提高了电池性能,遂穿层和发射极层宽的带隙,增加了内建电场从而提升开路电压,同时增加了入射光的利用率提升了短路电流,提高了光电效率,降低了成本。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:包括正面电极、背面电极和衬底,还包括导电层、发射极、遂穿层和背场掺杂层;衬底上、下表面都设有遂穿层;发射极位于衬底上表面遂穿层上,且发射极上设有导电层;背场掺杂层位于衬底下表面的遂穿层下,且背场掺杂层下设有导电层;背面电极设在背场掺杂层下的导电层下。
作为优选,导电层由透明导电氧化物薄膜(TCO)形成。
作为优选,遂穿层材料为含氢非晶氧化硅(a-SiOx:H)。
作为优选,a-SiOx:H厚度控制在1-5nm。
作为优选,发射极材料为含氢非晶碳化硅(a-SiC:H)。
作为优选,背场掺杂层为具有较高电导率的含氢微晶硅(μc-Si:H(n+))。
进一步的,一种太阳能电池组件,包括钢化玻璃、密封胶膜、背板和铝合金边框,还包括以上任一项所述的太阳能电池片。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明结构简单,电池性能得以提升;其中由于遂穿层和发射极层宽的带隙,增加了内建电场从而提升开路电压,同时增加了入射光的利用率提升了短路电流;此外,背场掺杂层微晶硅的使用降低了串联电阻,提高了电池的填充因子;所有工艺均在200℃以下,相对于传统的高温工艺(通常在800℃以上),避免了高温工艺带来的硅片内部损伤,同时降低了成本。
附图说明
图1是MWT电池片原基本结构示意图;
图2是本发明一种太阳能电池片的结构示意图;
图3是本发明一种组件的结构示意图;
图4是图3中A-A向剖视图。
图中:1、正面电极;2、衬底;3、发射极;4、背场掺杂层;5、减反射层;6、背钝化层;7、背面电极;8、遂穿层;9、导电层;10、铝合金边框;11、太阳能电池片;12、背板;13、密封胶膜;14、钢化玻璃。
具体实施方式
如图1所示为MWT电池片原基本结构,包括正面电极1和衬底2;衬底2上表面设有发射极3,衬底2下表面设有背场掺杂层4;发射极3上设有减反射层5;背场掺杂层4下设有背钝化层6;背钝化层6下设有背面电极7。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明以含氢非晶氧化硅为遂穿层8对衬底2上下表面进行钝化,然后以非晶碳化硅作为发射极3,以含氢微晶硅作为背场掺杂层4,随后在电池上下表面运用PVD(物理气相沉积)法沉积TCO薄膜,形成导电层9,采用MWT结构,将正面金属电极引入背面,形成背接触的异质结太阳能电池片。
如图2所示,为本发明一种太阳能电池片的一个实施例,包括正面电极1、背面电极7和衬底2,衬底2可以是P型单晶或者N型单晶硅片,本发明优选N型单晶硅片;还包括导电层9、发射极3、遂穿层8和背场掺杂层4;衬底2上、下表面都设有遂穿层8;发射极3位于衬底2上表面遂穿层8上,且发射极3上设有导电层9;背场掺杂层4位于衬底2下表面的遂穿层8下,且背场掺杂层4下设有导电层9;背面电极7设在背场掺杂层4下的导电层9下。
遂穿层8位于衬底2上下表面,对衬底2上下表面有很好的钝化效果,宽带隙,为1.7-2.4eV,大大减少了对高能光子的吸收,拓宽了电池对太阳能光谱的吸收范围,增加了入射光的利用率。
作为优选,导电层9由透明导电氧化物薄膜(TCO)形成,采用PVD(物理气相沉积)法在电池正面和背面制备TCO薄膜,收集和传导来自衬底的光生载流子。
作为优选,遂穿层8材料为含氢非晶氧化硅(a-SiOx:H);a-SiOx:H厚度控制在1-5nm,由于量子遂穿效应,电子可以通过这一薄层而不影响其传输能力。
作为优选,发射极3材料为含氢非晶碳化硅(a-SiC:H),也可以为含氢非晶硅(a-Si:H)、含氢微晶硅(μc-Si:H),优选具有较宽带隙的a-SiC:H(p),a-SiC:H带隙为约为2eV,可以减少对入射光的吸收,增加电池的蓝光响应。。
作为优选,背场掺杂层4为具有较高电导率的含氢微晶硅(μc-Si:H(n+)),也可以为a-Si:H或者a-SiC:H。
a-SiOx:H、a-SiC:H(p)、μc-Si:H(n+)等均可由CVD(化学气相沉积)法制备。
穿孔结构,采用激光打孔技术,在电池局部形成孔结构。
电极,包括丝网印刷形成的正面电极1、孔内电极和背面电极7。
如图3-4所示,一种组件,包括钢化玻璃14、密封胶膜13(如EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)薄膜)、背板12和铝合金边框10,还包括太阳能电池片11。
采用上述技术方案后,电池性能得以提升;其中由于遂穿层和发射极层宽的带隙,增加了内建电场从而提升开路电压,同时增加了入射光的利用率提升了短路电流;此外,背场掺杂层微晶硅的使用降低了串联电阻,提高了电池的填充因子;所有工艺均在200℃以下,相对于传统的高温工艺(通常在800℃以上),避免了高温工艺带来的硅片内部损伤,同时降低了成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种太阳能电池片,其包括正面电极(1)、背面电极(7)和衬底(2),其特征在于:还包括导电层(9)、发射极(3)、遂穿层(8)和背场掺杂层(4);衬底(2)上、下表面都设有遂穿层(8);发射极(3)位于衬底(2)上表面遂穿层(8)上,且发射极(3)上设有导电层(9);背场掺杂层(4)位于衬底(2)下表面的遂穿层(8)下,且背场掺杂层(4)下设有导电层(9);背面电极(7)设在背场掺杂层(4)下的导电层(9)下。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片,其特征在于所述导电层(9)由透明导电氧化物薄膜(TCO)形成。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片,其特征在于所述遂穿层(8)材料为含氢非晶氧化硅(a-SiOx:H)。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池片,其特征在于所述a-SiOx:H厚度控制在1-5nm。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片,其特征在于所述发射极(3)材料为含氢非晶碳化硅(a-SiC:H)。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片,其特征在于所述背场掺杂层(4)为具有较高电导率的含氢微晶硅(μc-Si:H(n+))。
7.一种组件,包括钢化玻璃(14)、密封胶膜(13)、背板(12)和铝合金边框(10),其特征在于还包括如权利要求1-6中任一项所述的太阳能电池片(11)。
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