CN106340557B - 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

一种太阳能电池片及其组件
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 (3)

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）、隧穿层（8）和背场掺杂层（4）；衬底（2）上、下表面都设有隧穿层（8）；发射极（3）位于衬底（2）上表面隧穿层（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）下表面的隧穿层（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；隧穿层（8）材料为含氢非晶氧化硅；a-SiOx:H厚度控制在1-5nm；隧穿层（8）宽带隙，为1.7-2.4eV；发射极（3）具有较宽带隙的p型掺杂a-SiC:H，a-SiC:H带隙为2eV；背场掺杂层（4）为具有较高电导率的含氢微晶硅。
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形成。
3.一种组件，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1-2中任一项所述的太阳能电池片（11）。
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