CN110473922A - 一种晶硅高效光伏电池结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种晶硅高效光伏电池结构，包括硅基体，在硅基体的上表面（受光面）自下而上依次包括隧穿介质层或本征硅层、功能层、光学层及电极；所述功能层为高透光率的半导体层，所述功能层的电阻率比硅基体的电阻率低1‑6个数量级，所述功能层的厚度为5‑200nm。本发明能够有效提高光伏电池的电流输出能力。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，具体涉及一种晶硅高效光伏电池结构。
背景技术
随着光伏产业的规模化和光伏技术的迅速发展，钝化接触技术可以大幅提高光伏电池的电压（Voc），日益成为研发和量产的热点。
通常采用掺杂非晶硅（α-Si）薄膜作为核心功能层，代表结构为非晶/单晶异质结（HIT）电池；或掺杂多晶硅（Poly-Si）薄膜作为核心功能层，代表结构为隧穿氧化物钝化接触结构（TOPCon）电池，但α-Si或Poly-Si对光能有吸收，影响了电池的电流输出能力（Isc）。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种晶硅高效光伏电池结构，能够有效提高光伏电池的电流输出能力（Isc）。
技术方案：本发明所述一种晶硅高效光伏电池结构，包括硅基体（c-Si），在硅基体的上表面（受光面）自下而上依次包括隧穿介质层或本征硅层（i-Si）、功能层、光学层及电极；所述功能层为高透光率的半导体层，所述功能层的电阻率比硅基体的电阻率低1-6个数量级，所述功能层的厚度为5-200nm。
优选地，所述功能层的电阻率比硅基体的电阻率低2-4个数量级。
优选地，所述功能层为ZnO层或TiO2层或NiO层或Cu2O层。
优选地，所述功能层的厚度为10-20nm。
优选地，所述隧穿介质层为绝缘层。
优选地，所述隧穿介质层为SiO2层或Al2O3层或SiC层。
优选地，所述隧穿介质层的厚度为0.4-5nm。
优选地，所述隧穿介质层的厚度为0.8-2nm。
优选地，所述本征硅层为非晶态或微晶态或多晶态，本征硅层的厚度为1-20nm。
优选地，所述本征硅层的厚度为5-10nm。
优选地，所述光学层的厚度为60-110nm，平均折射率为1.8-2.3，透光率为不低于80%。
优选地，所述光学层的厚度为70-90nm，平均折射率为1.9-2.1，透光率为高于90%。
优选地，所述光学层为绝缘层，所述电极和功能层物理接触，起到传输电流的作用。
优选地，所述光学层为SiNx层或AlN层或SiO2层。
优选地，所述光学层为导电层，所述电极和光学层物理接触，起到传输电流的作用。
优选地，所述光学层为氧化锌掺铝（AZO）层或氧化铟掺锡（ITO）层或氧化锡掺氟（FTO）层或氧化锡掺锑（ATO）层。
本发明中对光伏电池的背面结构不做限制。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明设置有功能层和光学层，两者具有较高的透光率，能够减少光伏电池的光学损失，提高电池的Isc；此外，设置的功能层和隧穿层或本征硅层共同形成具有台阶的能带结构，使硅基体的多子顺利通过，而阻挡少子通过，提高钝化效果，起到提高开路电压（Voc）的作用；此外，设置的功能层电阻率低，电阻小，能够减少电池的欧姆阻抗（Rs），减少电学损失；且能够提高电池的发电能力（Eta），度电成本是生产成本和发电能力共同作用的结果，发电能力（Eta）的提高还能够降低度电成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构图。
图2为本发明实施例2的结构图。
图3为本发明实施例3的结构图。
图4为本发明实施例4的结构图。
附图中，1-硅基体，2-隧穿介质层，3-功能层，4-光学层，5-电极，6-本征硅层。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
一种晶硅高效光伏电池结构，参照图1，包括硅基体1，在硅基体1的上表面（受光面）自下而上依次包括隧穿介质层2、功能层3、光学层4及电极（Ag）5；功能层3为高透光率的半导体层。
其中，功能层3的电阻率比硅基体的电阻率低1个数量级，所述功能层的厚度为5nm，功能层为ZnO层。
其中，隧穿介质层2为绝缘层，隧穿介质层2为SiO2层，隧穿介质层2的厚度为0.8nm。
其中，光学层4的厚度为60nm，平均折射率为1.8，透光率为不低于80%；光学层4为绝缘层，电极5和功能层3物理接触，起到传输电流的作用，光学层4为SiNx层。
本实施例设置有功能层3和光学层4，两者具有较高的透光率，能够减少光伏电池的光学损失，提高电池的Isc；此外，功能层3和隧穿层2共同形成具有台阶的能带结构，使硅基体的多子顺利通过，而阻挡少子通过，提高钝化效果，起到提高开路电压（Voc）的作用；此外，功能层3电阻率低，电阻小，能够减少电池的欧姆阻抗（Rs），减少电学损失。
实施例2
一种晶硅高效光伏电池结构，参照图2，包括硅基体1，在硅基体1的上表面（受光面）自下而上依次包括隧穿介质层2、功能层3、光学层4及电极（Ag）5；功能层3为高透光率的半导体层。
其中，功能层3的电阻率比硅基体的电阻率低6个数量级，所述功能层的厚度为200nm，功能层为TiO2层。
其中，隧穿介质层2为绝缘层，隧穿介质层2为Al2O3层，隧穿介质层2的厚度为2nm。
其中，光学层4的厚度为110nm，平均折射率为2.3，透光率为不低于80%；光学层4为导电层，电极5和光学层4物理接触，起到传输电流的作用，光学层4为氧化锌掺铝层。
本实施例设置有功能层3和光学层4，两者具有较高的透光率，能够减少光伏电池的光学损失，提高电池的Isc；此外，功能层3和隧穿层2共同形成具有台阶的能带结构，使硅基体的多子顺利通过，而阻挡少子通过，提高钝化效果，起到提高开路电压（Voc）的作用；此外，功能层3电阻率低，电阻小，能够减少电池的欧姆阻抗（Rs），减少电学损失。
实施例3
一种晶硅高效光伏电池结构，参照图3，包括硅基体1，在硅基体1的上表面（受光面）自下而上依次包括本征硅层6、功能层3、光学层4及电极（Ag）5；功能层3为高透光率的半导体层。
其中，功能层3的电阻率比硅基体的电阻率低2个数量级，功能层3的厚度为10nm，功能层为NiO层。
其中，本征硅层6为非晶态，本征硅层6的厚度为5nm。
其中，光学层4的厚度为70nm，平均折射率为1.9，透光率为高于90%。光学层4为绝缘层，电极5和功能层3物理接触，起到传输电流的作用，光学层4为AlN层。
本实施例设置有功能层3和光学层4，两者具有较高的透光率，能够减少光伏电池的光学损失，提高电池的Isc；此外，功能层3和本征硅层6共同形成具有台阶的能带结构，使硅基体的多子顺利通过，而阻挡少子通过，提高钝化效果，起到提高开路电压（Voc）的作用；此外，功能层3电阻率低，电阻小，能够减少电池的欧姆阻抗（Rs），减少电学损失。
实施例4
一种晶硅高效光伏电池结构，参照图4，包括硅基体1，在硅基体1的上表面（受光面）自下而上依次包括本征硅层6、功能层3、光学层4及电极（Ag）5；功能层3为高透光率的半导体层。
其中，功能层3的电阻率比硅基体的电阻率低4个数量级，功能层3的厚度为20nm，功能层为Cu2O层。
其中，本征硅层6为微晶态，本征硅层的厚度为10nm。
其中，光学层4的厚度为90nm，平均折射率为2.1，透光率为高于90%；光学层4为导电层，电极5和光学层4物理接触，起到传输电流的作用，光学层4为氧化锡掺氟层。
本实施例设置有功能层3和光学层4，两者具有较高的透光率，能够减少光伏电池的光学损失，提高电池的Isc；此外，功能层3和本征硅层6共同形成具有台阶的能带结构，使硅基体的多子顺利通过，而阻挡少子通过，提高钝化效果，起到提高开路电压（Voc）的作用；此外，功能层3电阻率低，电阻小，能够减少电池的欧姆阻抗（Rs），减少电学损失。
实施例5
将实施例4中的微晶态本征硅层6替换为多晶态。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (10)
1.一种晶硅高效光伏电池结构，包括硅基体，其特征在于，在硅基体的上表面（受光面）自下而上依次包括隧穿介质层或本征硅层、功能层、光学层及电极；所述功能层为高透光率的半导体层，所述功能层的电阻率比硅基体的电阻率低1-6个数量级，所述功能层的厚度为5-200nm。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述功能层的电阻率比硅基体的电阻率低2-4个数量级。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述功能层为ZnO层或TiO2层或NiO层或Cu2O层。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述功能层的厚度为10-20nm。
5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述隧穿介质层为绝缘层；优选地，所述隧穿介质层为SiO2层或Al2O3层或SiC层。
6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述隧穿介质层的厚度为0.4-5nm；优选地，所述隧穿介质层的厚度为0.8-2nm。
7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述本征硅层为非晶态或微晶态或多晶态，本征硅层的厚度为1-20nm；优选地，所述本征硅层的厚度为5-10nm。
8.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述光学层的厚度为60-110nm，平均折射率为1.8-2.3，透光率为不低于80%；优选地，所述光学层的厚度为70-90nm，平均折射率为1.9-2.1，透光率为高于90%。
9.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述光学层为绝缘层，所述电极和功能层物理接触；优选地，所述光学层为SiNx层或AlN层或SiO2层。
10.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述光学层为导电层，所述电极和光学层物理接触；优选地，所述光学层为氧化锌掺铝层或氧化铟掺锡层或氧化锡掺氟层或氧化锡掺锑层。
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