CN111816726A - 背接触太阳电池及生产方法、背接触电池组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了背接触太阳电池及生产方法、背接触电池组件，涉及光伏技术领域。背接触太阳电池包括硅基底，硅基底的背光面分为第一区域和第二区域；第二区域经掺杂形成第二载流子收集端；金属氧族化合物层，沉积于整个硅基底的背光面上；金属氧族化合物层与第一区域对应的区域形成第一载流子收集端；金属氧族化合物层与第二区域对应的区域形成第二载流子传输区；第一电极，对应设置在第一载流子收集端上；第二电极，对应设置在第二载流子传输区上。金属氧族化合物层的不同区域分别实现了第一载流子和第二载流子的收集传输，不需要额外的对位和电学隔离，工艺简单，降低了复合，提升了光电转换效率，且不会产生反向pn结，工艺选择窗口宽。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，特别是涉及一种背接触太阳电池及生产方法、背接触电池组件。
背景技术
背接触太阳电池由于向光面完全无电极遮挡，可以实现较高的光电转换效率，因此应用广泛。
目前，背接触太阳电池通常需要在硅基底的背光面制作对位准确、且相互电学隔离的不同导电类型区域。
但是，制作对位准确、且相互电学隔离的不同导电类型区域，工艺复杂，且复合严重，限制了光电转换效率。
发明内容
本发明提供一种背接触太阳电池及生产方法、背接触电池组件，旨在解决制作对位准确、且相互电学隔离的不同导电类型区域，工艺复杂，且复合严重的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种背接触太阳电池，包括：硅基底，所述硅基底的背光面分为第一区域和第二区域；
所述第二区域的硅基底经掺杂形成第二载流子收集端；
金属氧族化合物层，沉积于整个所述硅基底的背光面上；所述金属氧族化合物层与所述第一区域对应的区域形成第一载流子收集端；所述金属氧族化合物层与所述第二区域对应的区域形成第二载流子传输区；
第一电极，对应设置在所述第一载流子收集端上；
以及第二电极，对应设置在所述第二载流子传输区上。
本发明实施方式中，第二载流子收集端是经硅基底的背光面的第二区域掺杂形成，可以吸收第二载流子排斥第一载流子，起到第二载流子选择性作用，进而在第二载流子收集端，第二载流子密度较高，第一载流子密度较低。而连续整层的金属氧族化合物层在靠近第一区域的界面处导带能级与第一区域的第一载流子的传导能级接近，可以起到吸收第一载流子排斥第二载流子的作用，进而金属氧族化合物层与第一区域对应的区域形成了第一载流子收集端，通过第一载流子收集端实现了第一载流子的收集和传输。第二载流子收集端由于第二载流子密度高，第一载流子密度低，金属氧族化合物层导带能级与第二区域对应的第二载流子的传导能级接近，因此，第二载流子收集端的第二载流子可以直接进入金属氧族化合物层与第二区域对应的区域，进而，金属氧族化合物层与第二区域对应的区域作为第二载流子传输区，实现了第二载流子的收集和传输。也就是说，金属氧族化合物层中，与第一区域对应的区域实现了对第一载流子的收集和传输，而与第二区域对应的区域实现了对第二载流子的收集和传输，即，金属氧族化合物层的不同区域分别实现了第二载流子传输和第一载流子的收集，同时，金属氧族化合物层具有较低的横向传输能力，不同类型载流子被收集后均纵向传输进入相应电极，不会因为横向传输而互相连通导致漏电或短路，因此不需要额外的对位和电学隔离，工艺简单，降低了复合，提升了光电转换效率。同时，第二载流子收集端、第一载流子收集端与金属氧族化合物层，不会因为相互接触而产生反向pn结。并且，金属氧族化合物层结构与性能可调性强，可实现较低的横向传导能力和较强的纵向传导能力，且热稳定性较好，工艺选择窗口宽。
可选的，在所述硅基底为n型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为p型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，所述金属氧族化合物层的材料选自第一材料中的至少一种；所述第一材料为功函数大于等于5eV的n型金属氧族化合物、或功函数小于等于6eV的p型金属氧族化合物；
在所述硅基底为p型硅基底且所述第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为n型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，所述金属氧族化合物层的材料选自第二材料中的至少一种；所述第二材料为功函数大于或等于3eV的金属氧族化合物。
可选的，所述第二载流子收集端的掺杂浓度大于等于1015cm-3，且大于所述第一区域的硅基底的掺杂浓度；
所述第二载流子收集端在所述硅基底的背光面的投影的面积，占所述硅基底的背光面的总面积的5％至45％。
可选的，所述第二区域的背光面沉积有第二载流子选择层；所述第二载流子选择层位于所述金属氧族化合物层的背光面或向光面。
可选的，所述第二载流子选择层的厚度为1-500nm，更优地，为2-60nm；
所述第二载流子选择层在所述硅基底的背光面的投影的面积，占所述硅基底的背光面的总面积的5％至45％。
可选的，在所述硅基底为n型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为p型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，所述第二载流子选择层的材料选自功函数大于等于3eV的晶硅材料、功函数大于等于3eV的非晶硅材料、或第二材料中的至少一种；所述第二材料为功函数大于或等于3eV的金属氧族化合物；
在所述硅基底为p型硅基底且所述第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为n型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，所述第二载流子选择层的材料选自：第一材料中的至少一种；所述第一材料为功函数大于等于5eV的n型金属氧族化合物、或功函数小于等于6eV的p型金属氧族化合物。
可选的，所述金属氧族化合物中含有掺杂元素，掺杂元素选自卤族元素、过渡金属元素、碱金属元素、稀土元素、III族元素、IV族元素、V族元素中的至少一种。
可选的，所述第二材料选自：氧化锌、氧化锡、氧化钛、氧化铜、氧化铊、硫化镉、硫化钼、硫化锌、硒化钼、硒化铜、掺铌氧化铜、氧化镉锗、氧化铱锌、氧化钴钙中的至少一种；
所述第一材料选自：氧化钼、氧化钨、氧化钒、氧化铌、氧化镍、掺汞氧化铌、掺汞氧化钽中的至少一种。
可选的，所述金属氧族化合物层的横向传导能力小于等于1.0×10-3S/cm。
可选的，在所述硅基底为p型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为n型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，所述金属氧族化合物层的固定正电荷密度大于或等于1011cm-2；
和/或，所述金属氧族化合物层的受主缺陷密度大于或等于1011cm-2；
和/或，所述金属氧族化合物层的限位电荷密度大于或等于1011cm-2；
在所述硅基底为n型硅基底且所述第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为p型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，所述金属氧族化合物层的固定负电荷密度大于或等于1012m-2；
和/或，所述金属氧族化合物层的施主缺陷密度大于或等于1012cm-2；
和/或，所述金属氧族化合物层的限位电荷密度大于或等于1012cm-2。
可选的，所述金属氧族化合物层在可见光波段的平均透光率大于等于70％。
可选的，所述金属氧族化合物层的厚度为1-600nm，更优地，为2-100nm。
可选的，所述硅基底的背光面和所述金属氧族化合物层之间设置有隧穿隔离层；所述隧穿隔离层的厚度为0.1nm-5nm，所述隧穿隔离层为一层或多层结构。
可选的，所述隧穿隔离层的材料选自：硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物、硅的卤化物中的至少一种。
可选的，所述隧穿隔离层的材料为电介质材料，所述隧穿隔离层的材料的介电常数大于2；
所述隧穿隔离层的击穿电压大于或等于3MV/cm。
可选的，所述隧穿隔离层的材料选自：氧化硅、氮化硅、氟化硅、氟氧化硅、碳氧化硅、氧化铝、氟化铝、氮氧化铝中的至少一种。
可选的，所述第二载流子收集端和所述第二电极之间设置有第二透明导电薄膜和/或第二功函数调节层；所述第二透明导电薄膜和/或第二功函数调节层均位于所述第二载流子收集端的投影区域内；
和/或，所述第一载流子收集端和所述第一电极之间设置有第一透明导电薄膜和/或第一功函数调节层；所述第一透明导电薄膜和/或第一功函数调节层均位于所述第一载流子收集端的投影区域内。
可选的，所述第二功函数调节层、所述第一功函数调节层的厚度均为0.1-5nm；所述第二功函数调节层、所述第一功函数调节层的功函数均为1eV-5.5eV；
可选的，所述第二透明导电薄膜由透明导电材料和功函数调节材料化合或混合形成；和/或，所述第一透明导电薄膜由透明导电材料和功函数调节材料化合或混合形成。
可选的，在所述第二载流子收集端和所述第二电极之间设置有所述第二透明导电薄膜的情况下，所述第二电极以栅线的形式设置在所述第二透明导电薄膜的背光面；
和/或，在所述第一载流子收集端和所述第一电极之间设置有所述第一透明导电薄膜的情况下，所述第一电极以栅线的形式设置在所述第一透明导电薄膜的背光面。
可选的，所述第一透明导电薄膜与所述第二透明导电薄膜的材料均独立选自：氧化锌、掺铝氧化锌、氧化锡、掺铟氧化锡、掺铟镓氧化锡中的至少一种。
可选的，所述功函数调节材料的功函数为1eV-5.5eV。
可选的，所述第一功函数调节层、所述第二功函数调节层均独立选自：碱金属、过渡金属、碱金属卤化物或过渡金属卤化物中的至少一种。
可选的，所述第一功函数调节层、所述第二功函数调节层均独立选自：钙、镁、钡、氟化锂、氟化钾、氟化镁、氯化钡中的至少一种。
可选的，所述硅基底的背光面为平面结构或陷光结构；
和/或，所述硅基底的向光面为平面结构或陷光结构。
可选的，所第二载流子收集端的俯视图为点状或线状图案。
可选的，所述硅基底的向光面设置有钝化层、正面场效应层、正面减反射薄膜层、散射结构层、聚光结构层中的至少一种；
和/或，在所述金属氧族化合物层的背光面中，所述第二电极、所述第一电极之外的区域设置有背面钝化膜。
根据本发明的第二方面，还提供一种背接触太阳电池的生产方法，包括：
提供硅基底；所述硅基底的背光面分为第一区域和第二区域；
对所述第二区域的硅基底进行掺杂，形成第二载流子收集端；
在整个所述硅基底的背光面上沉积得到金属氧族化合物层；所述金属氧族化合物层与所述第一区域对应的区域形成第一载流子收集端；所述金属氧族化合物层与所述第二区域对应的区域形成第二载流子传输区；
在所述第一载流子收集端上对应设置第一电极；
在所述第二载流子传输区上对应设置第二电极。
根据本发明的第三方面，还提供一种背接触电池组件，包括：任一前述的背接触太阳电池。
上述背接触太阳电池的生产方法、背接触电池组件，具有与前述背接触太阳电池相同或相似的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对本发明实施方式的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施方式中的第一种背接触太阳电池的结构示意图；
图2示出了本发明实施方式中的第二种背接触太阳电池的结构示意图；
图3示出了本发明实施方式中的第三种背接触太阳电池的结构示意图；
图4示出了本发明实施方式中的第四种背接触太阳电池的结构示意图；
图5示出了本发明实施方式中的第五种背接触太阳电池的结构示意图；
图6示出了本发明实施方式中的第六种背接触太阳电池的结构示意图；
图7示出了本发明实施方式中的第七种背接触太阳电池的结构示意图；
图8示出了本发明实施方式中的第八种背接触太阳电池的结构示意图。
附图编号说明：
1-硅基底，2-第二区域，3-隧穿隔离层，4-金属氧族化合物层，22-第二载流子选择层，5-第一电极，6-第二电极，52-第一透明导电薄膜，53-第一功函数调节层，63-第二透明导电薄膜，62-第二功函数调节层，7-正面减反射薄膜层，8-背面钝化膜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施方式中，参照图1所示，图1示出了本发明实施方式中的第一种背接触太阳电池的结构示意图。该背接触太阳电池包括：硅基底1，硅基底1的背光面分为第一区域和第二区域2。其中图1中，硅基底1的背光面除了第二区域2之外的区域都为第一区域。上述第二区域2经掺杂形成第二载流子收集端。第二载流子收集端可以实现对第二载流子的收集和传输。需要说明的是第二区域2和硅基底1中第二区域本身的掺杂类型相同或不同；在掺杂类型相同的情况下，掺杂的元素可以相同或不同，本发明实施方式，对此不作具体限定。
可以理解的是，在背接触太阳电池中，只存在两个载流子。故所述第一载流子选自多子或少子中的一个，所述第二载流子选自多子或少子中的另一个。也即当第一载流子为多子时，则第二载流子必为少子；当第二载流子为多子时，则第一载流子必为少子；需要说明的是，在本发明中，多子、少子具体是电子还是空穴，主要根据硅基底1的掺杂类型决定。若硅基底1的掺杂类型为n型，则，在本发明的背接触太阳电池中多子即指电子，少子即指空穴。若硅基底1的掺杂类型为p型，则，本发明的背接触太阳电池中多子即指空穴，少子即指电子。
可选的，第二载流子收集端在硅基底1的背光面的投影的面积，占硅基底的背光面的总面积的5％至45％，该面积比例下，对第二载流子的收集和传输效果好，同时也不会影响第一载流子的收集和传输。
可选的，第二载流子收集端的俯视图可以为点状或线状图案，点状图案例如圆形或椭圆形。线状图案如矩形或多边形等。第二载流子收集端的俯视图为点状或线状图案，这样对于第二区域的掺杂实现工艺简单。
可选的，第二载流子收集端的掺杂浓度大于等于1015cm-3，且大于第一区域的硅基底1的掺杂浓度，这样对第二载流子的收集和传输效果更好。
整个硅基底1的背光面沉积有金属氧族化合物层4，相对于在整个硅基底1的背光面沉积其它材料层而言，结构与性能可调性强，可实现较低的横向传导能力和较强的纵向传导能力，且热稳定性较好，工艺选择窗口宽。
金属氧族化合物层4与硅基底1的背光面的第一区域对应的区域形成第一载流子收集端，第一载流子收集端可以实现对第一载流子的收集和传输。金属氧族化合物层4与硅基底1的背光面的第二区域对应的区域形成第二载流子传输区，第二载流子传输区可以实现对第二载流子的传输。
在金属氧族化合物层4中第一载流子收集端对应设置有第一电极5，第一电极5用于传导第一载流子。在金属氧族化合物层4中第二载流子传输区对应设置有第二电极6，第二电极6用于传导第二载流子。需要说明的是，第一电极5和第二电极6之间需要保留电气绝缘间隙，电气绝缘间隙不小于正常工作电压下的击穿距离。第一电极5和第二电极6可采用印刷、沉积等工艺制作。第二电极6和第一电极5可以为金属电极。
参照图1所示，以下以硅基底1为n型硅基底，第二载流子为电子，第一载流子为空穴为例进行说明。第二载流子收集端为掺杂结构，可以引起n型硅基底在该第二区域2能带向下弯曲，吸引电子排斥空穴，起到电子选择性收集的作用。金属氧族化合物层4中与第一区域对应的区域形成第一载流子收集端，第一载流子收集端即为空穴收集端。在第一区域的金属氧族化合物(即第一载流子收集端)表现为空穴选择性接触材料，该材料的导带能级与n型硅基底的价带能级接近，且可以具备界面负电荷或负固定缺陷，可以引起界面处能带向上弯曲，形成界面p型层，起到吸引空穴排斥电子的作用。在第一载流子收集端，具备较强选择性的材料会引起较强的界面能带弯曲，同时第一载流子收集端的导带底能级较低，空穴可通过隧穿复合机制进入空穴选择性材料，实现空穴的收集与传输。在第二载流子传输区，由于该区域电子密度较高，空穴密度较低，导致该区域导带底能级较低，与第二载流子收集端的导带底能级接近，因此，电子可以直接进入金属氧族化合物层中与第二载流子收集端对应的第二载流子传输区，从而实现电子的传输。
需要说明的是，本发明中的导带能级、价带能级一般指材料本身的能级，即该材料单独存在时的能级水平，并不是指在电池结构中的实际能级。
金属氧族化合物层4可同时实现空穴的收集与电子的传输，同时该材料可通过调节结晶性、晶相及掺杂元素使其具备较低的横向导电能力，第一载流子收集端的空穴与第二载流子传输区的电子，不同类型载流子被收集后均纵向传输进入相应电极，不会因为横向传输而互相连通导致漏电或短路，因而不同类型的载流子收集端不需要额外进行电学隔离，并且不会因为相互接触而产生反向pn结。
本发明实施方式中，第二载流子收集端采用局域掺杂选择性接触结构，金属氧族化合物层4采用沉积的选择性接触结构，相比于传统的全扩散背接触结构，具有少子收集区域体区复合低的优点，同时扩散步骤少，工艺相对简单；相比于采用非晶硅作为背接触的结构，金属氧族化合物层4的选择性更强，热稳定性更高，同时材料沉积过程设备要求较低，安全性更高。金属氧族化合物层4可以全面覆盖电池背面，进一步简化工艺流程。
采用金属氧族化合物层4中与第一区域对应的区域形成第一载流子收集端，相比于非晶硅材料具备更强的选择性和纵向传输能力，第一载流子收集与纵向传输能力更强；同时在第二载流子收集端，与局域掺杂结构相配合，第二载流子传输通过氧族化合物材料带边进行传输，不涉及跨能级隧穿机制，第二载流子传输阻碍小，可实现更低的接触电阻。
可选的，金属氧族化合物层4可以为一层或多层结构，参照图1所示，金属氧族化合物层4的厚度d1可以为1-600nm，更优地，d1为2-100nm，该厚度范围利于第二载流子和第一载流子的传输和收集。
其它情况，例如硅基底1为p型硅基底，第二载流子为空穴，可以参照上面理解。
可选的，在硅基底为n型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或，在硅基底为p型硅基底且第二载流子为少子的情况下，金属氧族化合物层4的材料选自：第一材料中的至少一种。该第一材料为：功函数大于等于5eV的n型金属氧化物、或功函数小于等于6eV的p型金属氧化物。针对上述两种情况，该材料的金属氧族化合物层4中的第二载流子传输区，利于第二载流子的传输，该材料的金属氧族化合物层4中的第一载流子收集端利于第一载流子的传输和收集。
具体的，在硅基底为n型硅基底且第二载流子为电子的情况下，或，在硅基底为p型硅基底且第二载流子为电子的情况下，金属氧族化合物层4的材料选自：上述第一材料中的至少一种。
可选的，上述第一材料选自：氧化钼、氧化钨、氧化钒、氧化铌、氧化镍、掺汞氧化铌(如Hg2Nb2O7)、掺汞氧化钽(如Hg2Ta2O7)中的至少一种。在硅基底为n型硅基底且第二载流子为电子的情况下，或，在硅基底为p型硅基底且第二载流子为电子的情况下，上述材料的金属氧族化合物层4中的第一载流子收集端利于第一载流子的传输和收集，上述材料的金属氧族化合物层4中的第二载流子传输区，利于第二载流子的传输。
可选的，在硅基底为p型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在硅基底为n型硅基底且第二载流子为少子的情况下，金属氧族化合物层的材料选自第二材料中的至少一种；第二材料为功函数大于或等于3eV的金属氧族化合物。该材料的金属氧族化合物层4中的第二载流子传输区，利于第二载流子的传输，该材料的金属氧族化合物层4中的第一载流子收集端利于第一载流子的传输和收集。
具体的，在硅基底为p型硅基底且第二载流子为空穴的情况下，或在硅基底为n型硅基底且第二载流子为空穴的情况下，金属氧族化合物层4的材料选自：上述第二材料中的至少一种。
可选的，上述第二材料选自：氧化锌、氧化锡、氧化钛、氧化铜、氧化铊、硫化镉、硫化钼、硫化锌、硒化钼、硒化铜、掺铌氧化铜(如CuNb3O8)、氧化镉锗(如Ce0.8Gd0.2O2)、氧化铱锌(如ZnIr2O4)、氧化钴钙(如Ca3Co4O9)中的至少一种。在硅基底为p型硅基底且第二载流子为空穴的情况下，或在硅基底为n型硅基底且第二载流子为空穴的情况下，该材料的金属氧族化合物层4中的第二载流子传输区，利于第二载流子的传输，该材料的金属氧族化合物层4中的第一载流子收集端利于第一载流子的传输和收集。可选的，上述金属氧族化合物中含有掺杂元素，该掺杂元素选自：卤族元素、过渡金属元素、碱金属元素、稀土元素、III族元素、IV族元素、V族元素中的至少一种。上述材料的金属氧族化合物层4中的第二载流子传输区，利于第二载流子的传输，该材料的金属氧族化合物层4中的第一载流子收集端利于第一载流子的传输和收集。
可选的，金属氧族化合物层4的横向传导能力小于等于1.0×10-3S/cm，横向电阻大于或等于1.0×103Ω/cm，进而对横向电流具有良好的阻隔作用。可以通过调节材料结构如结晶性、晶相或掺杂等工艺实现降低横向导电能力。
可选的，在硅基底为p型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在硅基底为n型硅基底且第二载流子为少子的情况下，金属氧族化合物层4与第一区域对应的区域形成第一载流子收集端，用于收集和传输第一载流子电子，金属氧族化合物层4与第二区域对应的区域形成第二载流子传输区，用于传输第二载流子空穴。金属氧族化合物层4的界面或内部的固定正电荷密度大于或等于1011cm-2，和/或，金属氧族化合物层4的界面或内部的受主缺陷密度大于或等于1011cm-2，和/或，金属氧族化合物层4的界面或内部的限位电荷密度大于或等于1011cm-2。该材料的金属氧族化合物层4中的第二载流子传输区，利于第二载流子的传输，该材料的金属氧族化合物层4中的第一载流子收集端利于第一载流子的传输和收集。
可选的，在硅基底为n型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在硅基底为p型硅基底且第二载流子为少子的情况下，金属氧族化合物层4与第一区域对应的区域形成第一载流子收集端，用于收集和传输第一载流子空穴，金属氧族化合物层4与第二区域对应的区域形成第二载流子传输区，用于传输第二载流子电子。金属氧族化合物层4的界面或内部的固定负电荷密度大于或等于1012cm-2，和/或，金属氧族化合物层4的界面或内部的施主缺陷密度大于或等于1012cm-2，和/或，金属氧族化合物层4的界面或内部的限位电荷密度大于或等于1012cm-2。该材料的金属氧族化合物层4中的第二载流子传输区，利于第二载流子的传输，该材料的金属氧族化合物层4中的第一载流子收集端利于第一载流子的传输和收集。
可选的，金属氧族化合物层4在可见光波段的平均透光率大于或等于70％，进而，金属氧族化合物层4对可见光的遮挡少，利于提升光电转换效率。
可选的，硅基底1的背光面为平面结构或陷光结构，金属氧族化合物层4的向光面适配于硅基底1的背光面。和/或，硅基底1的向光面为平面结构或陷光结构。对于陷光结构而言，可以增加光程，提升光电转换效率。陷光结构可以为绒面、倒金字塔、纳米陷光结构等。
可选的，硅基底的向光面还可以设置有钝化层、正面场效应层、正面减反射薄膜层、散射结构层、聚光结构层中的至少一种。和/或，在金属氧族化合物层的背光面中，第二电极、第一电极之外的区域设置有背面钝化膜，以实现钝化、光学改进等。
例如，参照图2所示，图2示出了本发明实施方式中的第二种背接触太阳电池的结构示意图。图2中7可以为正面减反射薄膜层，8可以为背面钝化膜。
可选的，参照图3所示，图3示出了本发明实施方式中的第三种背接触太阳电池的结构示意图。在第二区域2的背光面还沉积有第二载流子选择层22，该第二载流子选择层22可以进一步增强第二区域2对第二载流子的传输能力。第二区域2的投影与第二载流子选择层22的投影至少部分重合，进而便于加工。例如，图3所示，第二区域2的投影与第二载流子选择层22的投影重合度较高。
第二载流子选择层22位于金属氧族化合物层4的背光面或向光面。例如，参照图3所示，第二载流子选择层22位于金属氧族化合物层4的向光面。再例如，参照图4所示，图4示出了本发明实施方式中的第四种背接触太阳电池的结构示意图。第二载流子选择层22位于金属氧族化合物层4的背光面。
可选的，参照图3或图4所示，第二载流子选择层22为一层或多层结构，第二载流子选择层22的厚度d2为1-500nm，更优地，d2为2-60nm。该厚度的第二载流子选择层22有利于对第二载流子的传输。
可选的，第二载流子选择层22在硅基底1的背光面的投影的面积，占硅基底1的背光面的总面积的5％至45％。该面积比例下，对第二载流子的传输效果好，同时也不会影响第一载流子的收集和传输。需要说明的是，第二载流子选择层22与上述第二区域2的面积相等或不等，本发明实施方式，对此不作具体限定。
可选的，硅基底为n型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在硅基底为p型硅基底且第二载流子为少子的情况下，第二载流子选择层的材料选自：功函数大于或等于3eV的晶硅材料、函数大于或等于3eV的非晶硅材料、或第二材料中的至少一种。该第二材料为功函数大于或等于3eV的金属氧族化合物。上述材料的第二载流子选择层对第二载流子的收集和传输效果好。
可选的，在硅基底为p型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在硅基底为n型硅基底且第二载流子为少子的情况下，第二载流子选择层的材料可以选自：第一材料中的至少一种；该第一材料为功函数大于等于5eV的n型金属氧族化合物、或功函数小于等于6eV的p型金属氧族化合物。上述材料的第二载流子选择层对第二载流子的收集和传输效果好。
关于该第二材料、第一材料的具体选择可以参照前述有关记载，且能达到相同或类似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。
可选的，硅基底的背光面和金属氧族化合物层之间设置有隧穿隔离层。隧穿隔离层可以为一层或多层结构，隧穿隔离层的厚度为0.1nm-5nm。隧穿隔离层起到良好的表面钝化作用，可以减少电流在界面处的复合。
例如，参照图5所示，图5示出了本发明实施方式中的第五种背接触太阳电池的结构示意图。在上述图1的基础上，硅基底1的背光面和金属氧族化合物层4之间设置有隧穿隔离层3，隧穿隔离层3的厚度d3为0.1nm-5nm。参照图6所示，图6示出了本发明实施方式中的第六种背接触太阳电池的结构示意图。在上述图3的基础上，隧穿隔离层3位于硅基底1的背光面，以及金属氧族化合物层4的向光面、第二载流子选择层22的向光面之间。再例如，参照图7所示，图7示出了本发明实施方式中的第七种背接触太阳电池的结构示意图。隧穿隔离层3位于硅基底1的背光面，以及金属氧族化合物层4的向光面、第二载流子选择层22的向光面之间。
可选的，隧穿隔离层的材料选自：硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物、硅的卤化物中的至少一种。上述材料的隧穿隔离层表面化学钝化作用更好。隧穿隔离层可以单独形成，如，采用原位反应的工艺如湿法热氧、干法热氧工艺，可以采用化学气相沉积、物理气相沉积等沉积工艺单独形成。或用与金属氧族化合物层集成的工艺，如生长金属氧族化合物过程中或后退火过程中形成的界面氧化硅层，作为隧穿隔离层。需要说明的是，若隧穿隔离层为不含硅的材料时，可以包含其与硅材料的化学过渡层。
可选的，隧穿隔离层的材料可以选择电介质材料，隧穿隔离层的介电常数大于2。电介质材料是可以被极化为绝缘材料，隧穿隔离层的材料可以选择电介质材料，且介电常数大于2，不仅起到良好的表面化学钝化作用，而且，具有良好的场钝化作用，可以对横向导电起到良好的阻断作用。
可选的，隧穿隔离层的击穿电压大于或等于3MV/cm，表面钝化作用好，且对横向导电起到良好的阻断作用。
可选的，隧穿隔离层的材料选自：氧化硅(如SiOx)、氮化硅(如SiNx)、氟化硅(如SiF4)、氟氧化硅(如SiOF)、碳氧化硅(如SiOC)、氧化铝(如Al2O3)、氟化铝(如AlFx)、氮氧化铝(如AlON)中的至少一种。上述材料的隧穿隔离层表面钝化作用好，且对横向导电起到良好的阻断作用。需要说明的是化学式中的x，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的取值。
可选的，第二载流子收集端和第二电极之间设置有第二透明导电薄膜和/或第二功函数调节层。即，第二载流子收集端和第二电极之间可以设置有第二透明导电薄膜、或者第二功函数调节层，亦或者两者都有。第二透明导电薄膜和/或第二功函数调节层均位于第二载流子收集端的投影区域内。需要说明的是，在两者都有的情况下，第二透明导电薄膜可以位于第二功函数调节层的背光面或向光面。第二电极的投影可以位于第二透明导电薄膜和/或第二功函数调节层的投影之内。
和/或，第一载流子收集端和第一电极之间设置有第一透明导电薄膜和/或第一功函数调节层。即，第一载流子收集端和第一电极之间可以设置有第一透明导电薄膜、或者第一功函数调节层，亦或者两者都有。第一透明导电薄膜和/或第一功函数调节层均位于第一载流子收集端的投影区域内。需要说明的是，在两者都有的情况下，第一透明导电薄膜可以位于第一功函数调节层的背光面或向光面。第一电极的投影可以位于第一透明导电薄膜和/或第一功函数调节层的投影之内。
其中，上述第一透明导电薄膜、第二透明导电薄膜能够起到辅助载流子传输的作用，而且透光，可以进一步提高光电转换效率。第一功函数调节层、第二功函数调节层起到降低接触电阻的作用。
图8示出了本发明实施方式中的第八种背接触太阳电池的结构示意图。如，参照图4或图8，第二载流子收集端和第二电极6之间设置有第二透明导电薄膜63和第二功函数调节层62。第二透明导电薄膜63位于第二功函数调节层62的向光面。第一载流子收集端和第一电极5之间设置有第一透明导电薄膜52和第一功函数调节层53。第一透明导电薄膜52位于第一功函数调节层53的背光面。
可选的，参照图8所示，第二功函数调节层62的厚度d4、第一功函数调节层53的厚度d5均为0.1-5nm。该厚度范围可以更大程度降低接触电阻。
可选的，第二透明导电薄膜由透明导电材料和功函数调节材料化合或混合形成。和/或，第一透明导电薄膜由透明导电材料和功函数调节材料化合或混合形成。即，第一透明导电薄膜、第二透明导电薄膜不仅可以起到辅助载流子传输的作用，而且透光，可以进一步提高光电转换效率，同时，可以降低接触电阻或纵向电阻。
可选的，在第二载流子收集端和第二电极之间设置有第二透明导电薄膜的情况下，第二电极以栅线的形式设置在第二透明导电薄膜的背光面，充分利用背面透光，可以进一步提高光电转换效率。
和/或，在第一载流子收集端和第一电极之间设置有第一透明导电薄膜的情况下，第一电极以栅线的形式设置在第一透明导电薄膜的背光面，充分利用背面透光，可以进一步提高光电转换效率。
可选的，第一透明导电薄膜与第二透明导电薄膜的材料均独立选自：氧化锌、掺铝氧化锌、氧化锡、掺铟氧化锡、掺铟镓氧化锡中的至少一种。上述材料的第一透明导电薄膜与第二透明导电薄膜载流子传输性能更优，可以进一步提高光电转换效率。
可选的，第一功函数调节层、第二功函数调节层的功函数均为1eV-5.5eV，可以更进一步降低接触电阻。
可选的，第一功函数调节层、第二功函数调节层的材料、第一透明导电薄膜，和/或，第二透明导电薄膜中的功函数调节材料均可以独立选自：碱金属、过渡金属、碱金属卤化物或过渡金属卤化物中的至少一种，可以更进一步降低接触电阻。
可选的，第一功函数调节层、第二功函数调节层的材料、第一透明导电薄膜和/或，第二透明导电薄膜中的功函数调节材料均可以独立选自：Ca、Mg、Ba、LiFx、KFx、MgFx、BaClx等。其中，此处化学式中的x，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的取值。
可选的，第一透明导电薄膜和/或，第二透明导电薄膜中的功函数调节材料的功函数为1eV-5.5eV，可以更进一步降低接触电阻。
本发明实施方式还提供了一种背接触太阳电池的生产方法，该方法包括如下步骤：
步骤S1，提供硅基底；所述硅基底的背光面分为第一区域和第二区域。
步骤S2，对所述第二区域硅基底进行掺杂，形成第二载流子收集端。
步骤S3，在整个所述硅基底的背光面上沉积得到金属氧族化合物层；所述金属氧族化合物层与所述第一区域对应的区域形成第一载流子收集端；所述金属氧族化合物层与所述第二区域对应的区域形成第二载流子传输区。
步骤S4，在所述第一载流子收集端上对应设置第一电极。
步骤S5，在所述第二载流子传输区上对应设置第二电极。
该方法的各个步骤中的硅基底、第二载流子收集端、第一载流子收集端、第二载流子传输区、第二电极、第一电极具体可以参照前述有关记载，并能达到相同或相似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。
本发明实施方式还提供了一种背接触电池组件，包括：任一前述背接触太阳电池。该组件中的硅基底、第二载流子收集端、第一载流子收集端、第二载流子传输区、第二电极、第一电极具体可以参照前述有关记载，并能达到相同或相似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。
上面结合附图对本发明的实施方式进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (27)
1.一种背接触太阳电池，其特征在于，包括：
硅基底，所述硅基底的背光面分为第一区域和第二区域；所述第二区域的硅基底经掺杂形成第二载流子收集端；
金属氧族化合物层，沉积于整个所述硅基底的背光面上；所述金属氧族化合物层与所述第一区域对应的区域形成第一载流子收集端；所述金属氧族化合物层与所述第二区域对应的区域形成第二载流子传输区；
第一电极，对应设置在所述第一载流子收集端上；
以及第二电极，对应设置在所述第二载流子传输区上。
2.根据权利要求1所述的背接触太阳电池，其特征在于，
在所述硅基底为n型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为p型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，所述金属氧族化合物层的材料选自第一材料中的至少一种；所述第一材料为功函数大于等于5eV的n型金属氧族化合物、或功函数小于等于6eV的p型金属氧族化合物；
在所述硅基底为p型硅基底且所述第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为n型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，所述金属氧族化合物层的材料选自第二材料中的至少一种；所述第二材料为功函数大于或等于3eV的金属氧族化合物。
3.根据权利要求1所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述第二载流子收集端的掺杂浓度大于等于1015cm-3，且大于所述第一区域的硅基底的掺杂浓度；
所述第二载流子收集端在所述硅基底的背光面的投影的面积，占所述硅基底的背光面的总面积的5％至45％。
4.根据权利要求1所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述第二区域的背光面沉积有第二载流子选择层；所述第二载流子选择层位于所述金属氧族化合物层的背光面或向光面。
5.根据权利要求4所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述第二载流子选择层的厚度为1-500nm；
所述第二载流子选择层在所述硅基底的背光面的投影的面积，占所述硅基底的背光面的总面积的5％至45％。
6.根据权利要求4所述的背接触太阳电池，其特征在于，
在所述硅基底为n型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为p型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，所述第二载流子选择层的材料选自功函数大于等于3eV的晶硅材料、功函数大于等于3eV的非晶硅材料、或第二材料中的至少一种；所述第二材料为功函数大于或等于3eV的金属氧族化合物；
在所述硅基底为p型硅基底且所述第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为n型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，所述第二载流子选择层的材料选自：第一材料中的至少一种；所述第一材料为功函数大于等于5eV的n型金属氧族化合物、或功函数小于等于6eV的p型金属氧族化合物。
7.根据权利要求2或6所述的背接触太阳电池，其特征在于，
所述金属氧族化合物中含有掺杂元素，掺杂元素选自卤族元素、过渡金属元素、碱金属元素、III族元素、IV族元素、V族元素中的至少一种。
8.根据权利要求2或6所述的背接触太阳电池，其特征在于，
所述第二材料选自：氧化锌、氧化锡、氧化钛、氧化铜、氧化铊、硫化镉、硫化钼、硫化锌、硒化钼、硒化铜、掺铌氧化铜、氧化镉锗、氧化铱锌、氧化钴钙中的至少一种；
所述第一材料选自：氧化钼、氧化钨、氧化钒、氧化铌、氧化镍、掺汞氧化铌、掺汞氧化钽中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述金属氧族化合物层的横向传导能力小于等于1.0×10-3S/cm。
10.根据权利要求1所述的背接触太阳电池，其特征在于，在所述硅基底为p型硅基底且第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为n型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，
所述金属氧族化合物层的固定正电荷密度大于或等于1011cm-2；
和/或，所述金属氧族化合物层的受主缺陷密度大于或等于1011cm-2；
和/或，所述金属氧族化合物层的限位电荷密度大于或等于1011cm-2；
在所述硅基底为n型硅基底且所述第二载流子为多子的情况下，或在所述硅基底为p型硅基底且所述第二载流子为少子的情况下，
所述金属氧族化合物层的固定负电荷密度大于或等于1012m-2；
和/或，所述金属氧族化合物层的施主缺陷密度大于或等于1012cm-2；
和/或，所述金属氧族化合物层的限位电荷密度大于或等于1012cm-2。
11.根据权利要求1所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述金属氧族化合物层在可见光波段的平均透光率大于等于70％；
所述金属氧族化合物层的厚度为1-600nm。
12.根据权利要求1或4所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述硅基底的背光面和所述金属氧族化合物层之间设置有隧穿隔离层；所述隧穿隔离层的厚度为0.1nm-5nm，所述隧穿隔离层为一层或多层结构。
13.根据权利要求12所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述隧穿隔离层的材料选自：硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物、硅的卤化物中的至少一种。
14.根据权利要求12所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述隧穿隔离层的材料为电介质材料，所述隧穿隔离层的材料的介电常数大于2；
所述隧穿隔离层的击穿电压大于或等于3MV/cm。
15.根据权利要求12所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述隧穿隔离层的材料选自：氧化硅、氮化硅、氟化硅、氟氧化硅、碳氧化硅、氧化铝、氟化铝、氮氧化铝中的至少一种。
16.根据权利要求1或4所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述第二载流子收集端和所述第二电极之间设置有第二透明导电薄膜和/或第二功函数调节层；所述第二透明导电薄膜和/或第二功函数调节层均位于所述第二载流子收集端的投影区域内；
和/或，所述第一载流子收集端和所述第一电极之间设置有第一透明导电薄膜和/或第一功函数调节层；所述第一透明导电薄膜和/或第一功函数调节层均位于所述第一载流子收集端的投影区域内。
17.根据权利要求16所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述第一功函数调节层、所述第二功函数调节层的厚度均为0.1-5nm；所述第一二功函数调节层、所述第二功函数调节层的功函数均为1eV-5.5eV；
所述第一透明导电薄膜由透明导电材料和功函数调节材料化合或混合形成；和/或，所述第二透明导电薄膜由透明导电材料和功函数调节材料化合或混合形成。
18.根据权利要求16所述的背接触太阳电池，其特征在于，在所述第二载流子收集端和所述第二电极之间设置有所述第二透明导电薄膜的情况下，所述第二电极以栅线的形式设置在所述第二透明导电薄膜的背光面；
和/或，在所述第一载流子收集端和所述第一电极之间设置有所述第一透明导电薄膜的情况下，所述第一电极以栅线的形式设置在所述第一透明导电薄膜的背光面。
19.根据权利要求16所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述第一透明导电薄膜与所述第二透明导电薄膜的材料均独立选自：氧化锌、掺铝氧化锌、氧化锡、掺铟氧化锡、掺铟镓氧化锡中的至少一种。
20.根据权利要求17所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述功函数调节材料的功函数为1eV-5.5eV。
21.根据权利要求16所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述第一功函数调节层、所述第二功函数调节层均独立选自：碱金属、过渡金属、碱金属卤化物或过渡金属卤化物中的至少一种。
22.根据权利要求16所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述第一功函数调节层、所述第二功函数调节层均独立选自：钙、镁、钡、氟化锂、氟化钾、氟化镁、氯化钡中的至少一种。
23.根据权利要求1所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述硅基底的背光面为平面结构或陷光结构；
和/或，所述硅基底的向光面为平面结构或陷光结构。
24.根据权利要求1所述的背接触太阳电池，其特征在于，所第二载流子收集端的俯视图为点状或线状图案。
25.根据权利要求1所述的背接触太阳电池，其特征在于，所述硅基底的向光面设置有钝化层、正面场效应层、正面减反射薄膜层、散射结构层、聚光结构层中的至少一种；
和/或，在所述金属氧族化合物层的背光面中，所述第二电极、所述第一电极之外的区域设置有背面钝化膜。
26.一种背接触太阳电池的生产方法，其特征在于，包括：
提供硅基底；所述硅基底的背光面分为第一区域和第二区域；
对所述第二区域的硅基底进行掺杂，形成第二载流子收集端；
在整个所述硅基底的背光面上沉积得到金属氧族化合物层；所述金属氧族化合物层与所述第一区域对应的区域形成第一载流子收集端；所述金属氧族化合物层与所述第二区域对应的区域形成第二载流子传输区；
在所述第一载流子收集端上对应设置第一电极；
在所述第二载流子传输区上对应设置第二电极。
27.一种背接触电池组件，其特征在于，包括：权利要求1至权利要求25中任一所述的背接触太阳电池。
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