CN110112229A - 一种无细栅的太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于公开一种无细栅的太阳能电池，它包括硅基衬底、扩散层、减反射层、正电极及负电极，在所述扩散层与所述减反射层之间设置有石墨烯透明导电层；与现有技术相比，采用石墨烯透明导电薄膜层代替丝网印刷细栅线来收集面电流，避免了细栅对电池遮挡，有效减小面阻和遮挡效应，提高电池光电转换效率，减少了印刷工序和浆料的使用量，大幅度降低生产成本，且制作的无细栅的太阳能电池外观美观简洁，增大客户受众面，不仅可用于低成本的大批量生产，而且与新兴技术相兼容，有着巨大的发展潜力，实现本发明的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池，特别涉及一种无细栅的太阳能电池。
背景技术
自从1954年第一块太阳能电池面世以来，随着技术的不断进步与发展，晶硅太阳能电池获得了广泛的应用，且成本在不断降低，转换效率在不断提高。虽然太阳能电池经历了好几代的发展，但晶硅电池依然保持着90％的市场占有率。目前P-PERC产线效率已达22.5％，其他高效电池(如HJT，N-PERT，IBC等)也有望达到23％的量产效率。随着技术革新与设备原料成本的降低，在未来几年，晶硅太阳能电池度电成本有望与火力发电相持平。晶硅电池作为清洁能源在改变能源结构，缓解环境压力等方面的作用也日益显著。
晶硅太阳能电池要想长久占有新能源市场，就必须进一步提高电池转换效率，降低生产成本，尤其是降低占电池生产成本约15％的电极成本。目前，晶硅太阳能电池电极多采用丝网印刷方式印刷上百条细栅线和若干条主栅线，这种方式使得浆料成本非常高，且密而细的细栅的存在会引起遮挡效应，导致电阻损耗和复合损耗。因此，减少印刷工序，降低栅线遮挡成为降本提效最有效的方式之一。
如现有的一种无细栅线晶硅太阳能电池，采用FTO、ITO等透明导电薄膜进行导电。但铟锡氧化物(ITO)制备成本较昂贵，且导电性并不突出。相比而言，石墨烯具有优异的导电性和光学透明性，透光率可达90％，因此被认为是取代ITO作为透明导电膜的理想材料。石墨烯氧化物以胶体悬浮液的形式，不仅可用于低成本的大批量生产，而且与新兴技术相兼容，有着巨大的发展潜力。
因此，特别需要一种无细栅的太阳能电池，以解决上述现有存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无细栅的太阳能电池，针对现有技术的不足，有效地避免了细栅对电池遮挡，大大减少了电遮挡效应，减少了印刷工序和浆料的使用量，大幅度降低生产成本。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种无细栅的太阳能电池，其特征在于，它包括硅基衬底、扩散层、减反射层、正电极及负电极，在所述扩散层与所述减反射层之间设置有石墨烯透明导电层。
在本发明的一个实施例中，所述石墨烯透明导电层的厚度为10-100nm。
在本发明的一个实施例中，所述石墨烯透明导电层的透光率大于90％。
在本发明的一个实施例中，所述太阳能电池为单晶硅电池、多晶硅电池，多结晶硅电池中的任意一种。
在本发明的一个实施例中，所述石墨烯透明导电层采用化学气相沉积法(CVD)、电泳沉积法、微机械剥离法、氧化还原法中的任意一种方法制备而成。
进一步，优选地，所述石墨烯透明导电层采用化学气相沉积法(CVD)制备而成。
本发明的无细栅的太阳能电池，与现有技术相比，采用石墨烯透明导电薄膜层代替丝网印刷细栅线来收集面电流，避免了细栅对电池遮挡，有效减小面阻和遮挡效应，提高电池光电转换效率，减少了印刷工序和浆料的使用量，大幅度降低生产成本，且制作的无细栅的太阳能电池外观美观简洁，增大客户受众面，不仅可用于低成本的大批量生产，而且与新兴技术相兼容，有着巨大的发展潜力，实现本发明的目的。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为本发明的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的实施例2的结构示意图；
图3为本发明的实施例3的结构示意图；
图4为本发明的实施例4的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
本发明的无细栅的太阳能电池(如图1所示)，从上到下依次包括电极、表面钝化减反射层、:p+区、晶硅衬底、背表面钝化层及背电极；其制备方法如以下步骤：
步骤一、选取电阻率在2-10Ω·cm，少子寿命在1000μs以上的N型晶硅衬底，进行制绒；
步骤二、将晶硅衬底进行RAC清洗，清洗时间30-60min，优选45min；
步骤三、背面进行磷扩散，扩散温度为800-1100℃，扩散时间为20-60min；
步骤四、晶硅衬底经过BOE清洗后，进行硼扩散，硼扩散温度为800-1100℃，扩散时间为20-60min；
步骤五、进行湿法刻蚀，去除硼硅玻璃；然后进行热氧化，制备二氧化硅层，热氧化温度为800-1000℃，热氧化时间为30-60min；
步骤六、采用ALD正面制备三氧化二铝层，厚度为10-30nm，采用PECVD制备双面氮化硅层，厚度为70-100nm；
步骤七、采用丝网印刷方法印刷背面主副栅线；
步骤八、采用化学气相沉积法(CVD)，电泳沉积法、微机械剥离法或氧化还原法方法中的任意一种方法制备石墨烯透明导电层，优选化学气相沉积法，石墨烯透明导电层的厚度为10-100nm；
步骤九、采用丝网印刷方法印刷正面主栅线。
实施例2
本发明的无细栅的太阳能电池(如图2所示)，从上到下依次包括电极、表面钝化减反射层、n+区、晶硅衬底、背表面钝化层及背电场；其制备方法如以下步骤：
步骤一、选取P型晶硅衬底，进行制绒；
步骤二、将晶硅衬底进行RAC清洗，清洗时间30-60min，优选45min；
步骤三、背面进行磷扩散，扩散温度为800-1100℃，扩散时间为20-60min；
步骤四、晶硅衬底经过BOE清洗后，进行硼扩散，硼扩散温度为800-1100℃，扩散时间为20-60min；
步骤五、进行湿法刻蚀，去除硼硅玻璃；然后进行热氧化，制备二氧化硅层，热氧化温度为800-1000℃，热氧化时间为30-60min；
步骤六、采用ALD正面制备三氧化二铝层，厚度为10-30nm，采用PECVD制备双面氮化硅层，厚度为70-100nm；
步骤七、采用丝网印刷方法印刷背面主副栅线；
步骤八、采用化学气相沉积法(CVD)，电泳沉积法、微机械剥离法或氧化还原法方法中的任意一种方法制备石墨烯透明导电层，优选化学气相沉积法，石墨烯透明导电层的厚度为10-100nm；
步骤九、采用丝网印刷方法印刷正面主栅线。
实施例3
本发明的无细栅的太阳能电池(如图3所示)，从上到下依次包括电极、表面钝化减反射层、n+区、晶硅衬底、背表面钝化层及背电场；其制备方法如以下步骤：
步骤一、选取P型晶硅衬底，进行制绒；
步骤二、正面进行磷扩散，扩散温度为800-1100℃，扩散时间为20-60min；
步骤三、进行湿法刻蚀，去除磷硅玻璃；
步骤四、采用PECVD制备双面氮化硅层，厚度为70-100nm；
步骤五、采用化学气相沉积法(CVD)，电泳沉积法、微机械剥离法或氧化还原法方法中的任意一种方法制备石墨烯透明导电层，优选化学气相沉积法，石墨烯透明导电层的厚度为10-100nm；
步骤六、采用丝网印刷方法印刷正面主栅线；
步骤七、采用丝网印刷方法印刷背银；
步骤七、采用丝网印刷方法印刷铝背场。
实施例4
本发明的无细栅的太阳能电池(如图4所示)，从上到下依次包括电极、氧化透明导电层、P型氢化非晶硅层、本征氢化非晶硅层、n型氢化非晶硅层，氧化透明导电层及电极；其制备方法如以下步骤：
步骤一、选取电阻率在2-10Ω·cm,少子寿命在1000μs以上的N型晶硅衬底，进行双面抛光；
步骤二、将晶硅衬底进行RAC清洗，清洗时间30-60min，优选45min；
步骤三、采用LPCVD进行双面非晶硅沉积，沉积厚度为5-20nm；
步骤四、正面采用离子注入进行硼扩散，注入剂量为1×1015-1×1016cm-2，之后进行BOE清洗；
步骤五、背面采用离子注入进行磷扩散，注入剂量为1×1015-1×1016cm-2，之后进行BOE清洗；
步骤六、采用化学气相沉积法(CVD)，电泳沉积法、微机械剥离法或氧化还原法方法中的任意一种方法制备石墨烯透明导电层，优选化学气相沉积法，石墨烯透明导电层的厚度为10-100nm；
步骤七、采用丝网印刷方法印刷正面主栅线；
步骤八、采用丝网印刷方法印刷背面主栅线。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种无细栅的太阳能电池，其特征在于，它包括硅基衬底、扩散层、减反射层、正电极及负电极，在所述扩散层与所述减反射层之间设置有石墨烯透明导电层。
2.如权利要求1所述的无细栅的太阳能电池，其特征在于，所述石墨烯透明导电层的厚度为10-100nm。
3.如权利要求1所述的无细栅的太阳能电池，其特征在于，所述石墨烯透明导电层的透光率大于90％。
4.如权利要求1所述的无细栅的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池为单晶硅电池、多晶硅电池，多结晶硅电池中的任意一种。
5.如权利要求1所述的无细栅的太阳能电池，其特征在于，所述石墨烯透明导电层采用化学气相沉积法(CVD)、电泳沉积法、微机械剥离法、氧化还原法中的任意一种方法制备而成。
6.如权利要求5所述的无细栅的太阳能电池，其特征在于，优选地，所述石墨烯透明导电层采用化学气相沉积法(CVD)制备而成。
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