CN112151623A - 异质结太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种异质结太阳能电池及其制备方法。该异质结太阳能电池包括：在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层，以及与正面透明导电层电连接的正面金属电极；在硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、第二掺杂层、背面透明导电层、反射层，以及与背面透明导电层电连接的背面金属电极；其中，所述反射层包括全电介质层和金属层，且与所述背面透明导电层接触的是所述全电介质层；所述全电介质层的折射系数小于所述背面透明导电层的折射系数。该太阳能电池能够将透过电池的长波段光反射回电池进行再利用，提高对长波段入射光的吸收，提高电池的短路电流密度，同时避免测试铜台反射光对电流‑电压测试造成的误差。
Description
技术领域
本申请涉及光伏技术领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池及其制备方法。
背景技术
硅异质结太阳能电池是一种由掺杂非晶硅发射区、非晶硅本征钝化层和晶体硅基底构成的异质结电池。硅异质结太阳能电池利用了低温的薄膜沉积工艺，制备工艺简单，同时具有高的光电转换效率，成为热门的低成本高效太阳能电池技术之一。
目前绝大多数硅异质结太阳能电池以N型单晶硅为主体，如图1所示，该种异质结太阳能电池的典型结构为：第一金属电极5/第一透明导电层4/第一掺杂层3/第一本征钝化层2/硅衬底1/第二本征钝化层6/第二掺杂层7/第二透明导电层8/第二金属电极9，其中，第一掺杂层可以为n型掺杂层，此时，第二掺杂层对应地为p型掺杂层。或者，第一掺杂层也可以为p型掺杂层，此时，第二掺杂层则对应地为n型掺杂层。
上述结构的异质结太阳能电池存在以下不足：一方面，电池无法吸收全部的入射光，长波段的入射光会直接透过电池。图2为实验所测的如图1所示的现有结构电池的入射光透过率曲线图。如图2所示，波长为900-1200nm的入射光直接透过了电池。该波段范围的入射光没有被充分利用，导致电池短路电流密度较低，影响电池的转换效率。另一方面，在对如图1所示的电池进行电流-电压测试时，一般在铜台上进行，由于直接透过电池的入射光会照射在测试铜台上，而测试铜台会反射该部分光，由此造成短路电流密度的测试值比实际偏高的测试误差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种异质结太阳能电池及其制备方法，该异质结太阳能电池提高了电池对长波段入射光的吸收。
第一方面，本申请一个实施例提供的具体技术方案如下：
一种异质结太阳能电池，包括：
在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层，以及与所述正面透明导电层电连接的正面金属电极；
在所述硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、第二掺杂层、背面透明导电层、反射层，以及与所述背面透明导电层电连接的背面金属电极；
其中，所述反射层包括全电介质层和金属层，且与所述背面透明导电层接触的是所述全电介质层；所述全电介质层的折射系数小于所述背面透明导电层的折射系数。
第二方面，本申请另一个实施例提供的具体技术方案如下：
一种异质结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
在硅衬底的正面制备第一本征钝化层，在所述硅衬底的背面制备第二本征钝化层；
在所述第一本征钝化层上制备第一掺杂层，在所述第二本征钝化层上制备第二掺杂层；
在所述第一掺杂层上制备正面透明导电层，在所述第二掺杂层上制备背面透明导电层；
制备正面金属电极并使其与所述正面透明导电层电连接，制备背面金属电极并使其与所述背面透明导电层电连接；
在所述背面透明导电层上制备反射层，其中，所述反射层包括全电介质层和金属层，且与所述背面透明导电层接触的是所述全电介质层；所述全电介质层的折射系数小于所述背面透明导电层的折射系数。
本申请提供的异质结太阳能电池，在硅衬底背面的背面透明导电层上设置由全电介质层和金属层组成的反射层，使得透过电池的长波段入射光被反射，再次进入电池被吸收，提高了电池对长波段入射光的吸收，从而提高电池的短路电流密度。同时，由于减少或消除了透过电池照射到测试铜台上的入射光，降低了或避免了测试铜台反射光对电流-电压测试造成的测试误差。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为现有技术的异质结太阳能电池的结构示意图；
图2为实验所测的如图1所示结构电池的入射光透过率曲线图；
图3为本发明一个实施例的异质结太阳能电池的结构示意图；
图4为本发明一个实施例提供的异质结太阳能电池的制备方法的流程图；
图5为实施例1的异质结太阳能电池与其他结构的异质结太阳能电池的光吸收对比曲线；
图6为实施例2的异质结太阳能电池与其他结构的异质结太阳能电池的光吸收对比曲线；
图7为实施例3的异质结太阳能电池与其他结构的异质结太阳能电池的光吸收对比曲线；
图8为实施例4的异质结太阳能电池与其他结构的异质结太阳能电池的光吸收对比曲线；
图9为实施例3、实施例5与实施例6的异质结太阳能电池的光吸收对比曲线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一方面，本申请提供了一种异质结太阳能电池。参见图3，所述异质结太阳能电池包括：硅衬底1，在硅衬底1正面依次形成的第一本征钝化层2、第一掺杂层3、正面透明导电层4，以及与所述正面透明导电层4电连接的正面金属电极5；在所述硅衬底1背面依次形成的第二本征钝化层6、第二掺杂层7、背面透明导电层8、反射层10，以及与所述背面透明导电层8电连接的背面金属电极9。
其中，硅衬底的正面是指受光面，硅衬底的背面是指背光面。第一掺杂层可以为n型掺杂层，此时，第二掺杂层对应地为p型掺杂层。当然，第一掺杂层也可以为p型掺杂层，此时，第二掺杂层则对应地为n型掺杂层。本申请图3所示的实施例中，第一掺杂层3为n型掺杂层，第二掺杂层7为p型掺杂层。
以下对所述异质结太阳能电池的各层结构进行详细说明。
所述硅衬底1可以为单晶硅衬底或多晶硅衬底。本申请的一个实施例中，所述硅衬底为n型单晶硅片。
所述第一本征钝化层2和第二本征钝化层6为本征非晶硅薄膜层，例如可以是α-Si:H(i)薄膜、α-SiOx:H(i)薄膜和α-SiC:H(i)薄膜的单层或者多层结构。需要说明的是，较厚的本征钝化层会带来太阳能电池串联电阻的增加，同时阻碍太阳光的透过，导致短路电流和整体效率的恶化；而较薄的本征钝化层会削弱内建电场，导致开路电压的恶化。因此，本征钝化层的厚度需要精确控制。本申请中，第一本征钝化层2和第二本征钝化层6的厚度设置为3-10nm，例如可以为4nm、6nm、8nm。
所述第一掺杂层3为n型非晶硅薄膜或者n型微晶硅薄膜，例如可以是α-Si:H(n)薄膜或者μc-SiOx:H(n)薄膜等。需要说明的是，若n型掺杂层的厚度过大，则会带来太阳能电池串联电阻的增加，同时阻碍太阳光的透过，导致短路电流和整体效率的恶化；若n型掺杂层的厚度若过小，则不能够形成强度足够的内建电场，导致开路电压的恶化；因此，在本实施例中，第一掺杂层的厚度设置为5-20nm，例如可以为8nm、12nm、16nm。
所述第二掺杂层7为p型非晶硅或者微晶硅薄膜例如可以是α-Si:H(p)薄膜或者μc-Si:H(p)薄膜等。所述第二掺杂层厚度设置为5-20nm，例如可以为8nm、12nm、16nm。
所述正面透明导电层4和背面透明导电层8为透明导电氧化物层，可以是氧化铟锡(ITO)、掺钨氧化铟(IWO)、掺铈氧化铟层(ICO)或掺铝氧化锌(AZO)等材料的单层或者多层结构。其中，所述正面透明导电层4和背面透明导电层8的厚度范围值可以为70-90nm，例如可以是75nm、80nm、85nm。
所述反射层10包括全电介质层101和金属层102，且与所述背面透明导电层8接触的是所述全电介质层101。此外，所述全电介质层101的折射系数小于所述背面透明导电层8的折射系数。金属反射膜具有很高的反射率，但是同时具有一定的光吸收能力，导致其反射能力有限。本申请将反射层设置为包括全电介质层与金属层，同时将全电介质层的折射系数设置为小于所述背面透明导电层的折射系数，使得背面透明导电层-全电介质层形成折射系数高-低结构的复合电介质层，利用该复合电介质层对光的反射作用降低了金属的光吸收损耗，从而提升了反射层对入射光的反射，使得透过电池的光大部分被反射回电池被吸收，提高了电池对长波段的入射光的吸收，从而提高电池的短路电流密度。由于该反射层将大部分或者全部入射光反射回电池，减少甚至完全消除了透过电池照射到测试铜台上的入射光，从而降低或避免了测试铜台反射光对电流-电压测试造成的测试误差。
本申请的一些实施例中，所述全电介质层的材料选自氮化硅、一氧化硅、二氧化硅、氟化镁、氧化铝。所述全电介质层的厚度为50-1000nm。上述全解电介质材料的折射系数均小于诸如ITO，AZO等背面透明导电层的折射系数。优选地，全解电介质材料的折射系数与背面透明导电层的折射系数相差越大，反射率提升效果越明显。本领域技术人员应当理解的是，除了所列举的上述几种材料，其他全电介质层的材料也适用于本申请，只要其折射系数小于背面透明导电层的折射系数即可。
本申请的一些实施例中，所述金属层为银层、铝层或铜层，所述金属层的厚度为50-100nm。银在可见光和近红外光部分为最佳的反射膜材料，在波长800nm时的反射率可以达到99.2％。铝在近紫外光、可见光、近红外光都有良好的反射率。本领域技术人员应当理解的是，除了所列举的上述几种材料，其他反射率较高的金属材料也适用于本申请，比如金。
所述正面金属电极5和背面金属电极9用于收集和导出光生电流，其可以为诸如银电极、铜电极等。例如，如3示出的本发明一个实施例的异质结太阳能电池的结构示意图中，所述正面金属电极5设置在所述正面透明导电层4上，实现与正面透明导电层的电连接；所述背面金属电极9的一端设置在所述背面透明导电层8上，实现与背面透明导电层的电连接，其另一端伸出所述反射层10。具体地，正面金属电极5和背面金属电极9为通过丝网印刷的方式分别形成在正面透明导电层上和背面透明导电层上的金属栅线。本领域技术人员应当理解的是，除了如图3所示的电极设置结构，电极的其他设置位置也可以实现本发明，只要保证电极与透明导电层电连接，实现电流的收集和导出即可。
另一方面，本申请还提供了一种异质结太阳能电池的制备方法。如图4所示，所述异质结太阳能电池的制备方法包括如下步骤：
首先进行步骤S100：在硅衬底的正面制备第一本征钝化层，在所述硅衬底的背面制备第二本征钝化层。
具体而言，可以采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在硅衬底的正面沉积所述第一本征钝化层，在所述硅衬底的背面制备第二本征钝化层。其中，所述硅衬底为n型单晶硅片。所述第一本征钝化层和第二本征钝化层为本征非晶硅薄膜层，厚度为3-10nm，例如可以为4nm、6nm、8nm。本领域技术人员应当理解的是，PECVD为异质结太阳能电池制备领域常规的技术，故具体操作过程以及工艺参数在此不做赘述。
优选地，在进行步骤S100之前还包括步骤S110-S130：
步骤S110：对硅衬底进行预清洗，然后将硅衬底放入碱性溶液中，去除硅衬底表面损伤层。
步骤S120：通过制绒工艺对硅衬底进行表面处理。
可以理解的是，入射光线可以在晶体硅表面发生反射，照射到太阳能电池表面的太阳光不能被完全利用，因此，陷光结构对异质结太阳能电池至关重要，经过制绒工艺的硅衬底在其表面可以形成随机金字塔状结构，由此可以提高对太阳光的利用率。
步骤S130：清洗经过制绒工艺后的硅衬底，以去除晶体硅表面的颗粒及金属玷污。
完成步骤S100之后，开始步骤S200：在所述第一本征钝化层上制备第一掺杂层，在所述第二本征钝化层上制备第二掺杂层。
具体而言，在完成步骤S100之后，再采用诸如PECVD等化学气相沉积方法在所述第一本征钝化层上制备第一掺杂层，在所述第二本征钝化层上制备第二掺杂层。其中，所述第一掺杂层可以为n型掺杂层或p型掺杂层。当所述第一掺杂层为n型掺杂层时，具体为n型非晶硅薄膜或者n型微晶硅薄膜；此时，所述第二掺杂层为p型掺杂层，具体为p型非晶硅薄膜或者p型微晶硅薄膜。当所述第一掺杂层为p型掺杂层时，具体为p型非晶硅薄膜或者p型微晶硅薄膜；此时，所述第二掺杂层为n型掺杂层，具体为n型非晶硅薄膜或者n型微晶硅薄膜。所述第一掺杂层和第二掺杂层的厚度为5-20nm，例如可以为8nm、12nm、16nm。本领域技术人员应当理解的是，PECVD为异质结太阳能电池制备领域常规的技术，故具体操作过程以及工艺参数在此不做赘述。
完成步骤S200之后，开始步骤S300：在所述第一掺杂层上制备正面透明导电层，在所述第二掺杂层上制备背面透明导电层。
具体可以采用物理气相沉积(PVD)在所述第一掺杂层上制备正面透明导电层，在所述第二掺杂层上制备背面透明导电层。其中，所述正面透明导电层和背面透明导电层的厚度范围值可以为70-90nm，例如可以是75nm、80nm、85nm。本领域技术人员应当理解的是，PVD为异质结太阳能电池制备领域常规的技术，故具体操作过程以及工艺参数在此不做赘述。
完成步骤S300之后，开始步骤S400：制备正面金属电极并使其与所述正面透明导电层电连接，制备背面金属电极并使其与所述背面透明导电层电连接。
具体地，可以采用丝网印刷方式在所述正面透明导电层上和所述背面透明导电层上制备金属栅线而分别形成所述正面金属电极和所述背面金属电极，并实现电极与透明导电层的电连接。本领域技术人员应当理解的是，丝网印刷方法制备金属栅线为异质结太阳能电池制备领域常规的技术，故具体操作过程以及工艺参数在此不做赘述。
最后进行步骤S500：在所述背面透明导电层制备反射层，其中，包括全电介质层和金属层，且与所述背面透明导电层接触的是所述全电介质层；所述全电介质层的折射系数小于所述背面透明导电层的折射系数。
具体地，可以采用诸如PECVD，PVD，远程电子束沉积(RPD)或真空蒸镀等薄膜沉积方式在所述背面透明导电层制备反射层。当背面金属电极为通过丝网印刷方式在背面透明导电层上制备的金属栅线时，需要用掩膜遮住背面金属电极，然后再沉积反射层。
以图3所示结构的反射层为例，其中，全电介质层是厚度为200nm的氟化镁层，金属层为厚度是100nm的银层。利用真空电子束蒸镀工艺制备该反射层的过程如下：
将掩膜遮住背面金属电极的异质结太阳能电池放置在电子束蒸发镀膜机的样品台上，关闭设备舱门，抽真空至真空度达到5×10-4Pa-9×10-4Pa。选择氟化镁蒸发源，并调节电子束功率，使沉积速率达到0.5-1nm/s。待沉积速率稳定后，打开样品挡板，开始进行氟化镁薄膜蒸镀。待氟化镁膜层达到设定厚度200nm后，关闭样品挡板，停止电子束加热。蒸发源更换为银，并调节电子束功率，使沉积速率达到0.5-1nm/s。待沉积速率稳定后，打开样品挡板，开始进行银薄膜蒸镀。待金属银膜层达到设定厚度100nm后，关闭样品挡板，停止电子束加热。蒸镀完毕，设备充气破空，取出异质结太阳能电池。
需要说明的是，上述步骤S100-S500仅为本申请异质结电池制备方法的一种示意性说明，其中的操作步骤的顺序没有严格限制。例如，可以采用PECVD工艺，首先在硅衬底正面形成第一本征钝化层，在第一本征钝化层上形成第一掺杂层；将硅衬底翻面后在硅衬底背面形成第二本征钝化层，接着在第二本征钝化层上形成第二掺杂层。然后，采用PVD工艺，在所述第一掺杂层上形成正面透明导电层，将硅衬底翻面后在第二掺杂层上形成背面透明导电层。接着，在正面透明导电层上形成正面金属电极，将硅衬底翻面后在背面透明导电层上形成背面金属电极。最后，将背面金属电极遮挡后，在背面透明导电层上沉积反射层。再例如，可以首先在硅衬底正面上依次形成层叠的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层和正面金属电极，然后将硅衬底翻面，在硅衬底背面上依次形成层叠的第二本征钝化层、第二掺杂层、背面透明导电层和背面金属电极。最后，将背面金属电极遮挡后，在背面透明导电层上沉积反射层。除此之外，其他顺序的沉积方式也适用于本申请，只要最终能够形成本申请结构的异质结太阳能电池即可，在此对其他的沉积顺序不再一一列举。
本申请提供的异质结太阳能电池通过在电池背面设置反射层，使透过电池的光被反射，再次进入电池被吸收。以下通过具体的实施例对本申请提供的异质结太阳能电池的结构进行说明。
实施例1
本实施例中，异质结太阳能电池包括：在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、n型掺杂层、正面透明导电层，以及在所述正面透明导电层上的正面金属电极；在所述硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、p型掺杂层、背面透明导电层、反射层，以及一端设置在所述背面透明导电层上，另一端伸出所述反射层的背面金属电极。
其中，硅衬底的厚度为170μm，第一本征钝化层和第二本征钝化层厚度均为6nm，n型掺杂层和p型掺杂层的厚度均为12nm，正面透明导电层和背面透明导电层均是厚度为75nm的ITO层。
反射层由氧化铝层和银层组成，其中，氧化铝层的厚度为170nm，银层的厚度为100nm。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于：反射层由二氧化硅层和银层组成，其中，二氧化硅层的厚度为190nm，银层的厚度为100nm。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于：反射层由氟化镁层和银层组成，其中，氟化镁层的厚度为200nm，银层的厚度为100nm。
实施例4
本实施例与实施例3的区别仅在于：反射层由氟化镁层和铝层组成。
实施例5
本实施例与实施例3的区别仅在于：氟化镁层的厚度为50nm。
实施例6
本实施例与实施例3的区别仅在于：氟化镁层的厚度为1000nm。
为了对本申请提供的异质结太阳能电池的性能进行说明，申请人对以下不同结构的异质结太阳能电池的光吸收率分别进行了测试：
常规结构的异质结太阳能电池。即，图1所示结构的异质结太阳能电池，其背面不包含反射层。
电池背面镀有金属层的异质结太阳能电池，例如，在背面透明导电层上镀厚度为100nm的银层或铝层。
实施例1-6所示结构的异质结太阳能电池。
具体测试结果如图5-9所示。
由图5-图8可以看出，相较于常规结构的异质结太阳能电池与电池背面仅仅镀有金属层的异质结太阳能电池，本申请的异质结太阳能电池的光吸收率均有所提升。由此可以得知，在电池背面设置由全电介质层和金属层组成的反射层能够提升电池对入射光的吸收，提升电池的光电转换效率。
而且，对比图5-图8的曲线可以看出，与常规结构的异质结太阳能电池相比，反射层由氟化镁和银层组成时，对光吸收率提升效果最明显(例如，在1100nm处，将光吸收率由0.45提升至0.72)；与背面仅仅镀有金属层的电池相比，反射层由氟化镁层和铝层组成时，对光吸收率提升效果最明显(例如，在1100nm处，将光吸收率由0.56提升至0.65)。
由图5-图8还可以看出，金属层选择银层时，对光吸收率的提升效果较好(例如，在1100nm处，镀有银层的电池的光吸收率为0.66，而镀有铝层的电池的光吸收率仅为0.56)。而电介质层的折射系数与背面透明导电层的折射系数相差越大，光吸收率提升的则越明显。因此，可通过选择折射率较低的全电介质材料来提升电池的光吸收率。
参见图9，其中示出了不同厚度氟化镁对应的电池光吸收率曲线。由图9可以看出，改变氟化镁的厚度，电池光吸收率的变化很微小。因此，在50-1000nm厚度范围的全电介质层对电池的光吸收均能起到促进作用。
综上所述，本申请通过在异质结太阳能电池背面设置反射层，能够将长波段的入射光反射回电池，提高电池的光电转换效率。反射层优选由银层以及折射系数与背面透明导电层折射系数相差较大的全电介质层组成，此种结构的反射层能够实现较高的光吸收。
需要理解的是，本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (11)
1.一种异质结太阳能电池，其特征在于，包括：
在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层，以及与所述正面透明导电层电连接的正面金属电极；
在所述硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、第二掺杂层、背面透明导电层、反射层，以及与所述背面透明导电层电连接的背面金属电极；
其中，所述反射层包括全电介质层和金属层，且与所述背面透明导电层接触的是所述全电介质层；所述全电介质层的折射系数小于所述背面透明导电层的折射系数。
2.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述全电介质层的材料选自氮化硅、一氧化硅、二氧化硅、氟化镁、氧化铝。
3.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述全电介质层的厚度为50-1000nm。
4.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属层为银层、铝层或铜层。
5.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属层的厚度为50-100nm。
6.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述正面金属电极设置在所述正面透明导电层上；所述背面金属电极一端设置在所述背面透明导电层上，另一端伸出所述反射层。
7.根据权利要求1-6任一项所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一本征钝化层和第二本征钝化层的厚度为3-10nm。
8.根据权利要求1-6任一项所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂层和第二掺杂层的厚度为5-20nm。
9.根据权利要求1-6任一项所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述正面透明导电层和背面透明导电层的厚度为70-90nm。
10.一种异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在硅衬底的正面制备第一本征钝化层，在所述硅衬底的背面制备第二本征钝化层；
在所述第一本征钝化层上制备第一掺杂层，在所述第二本征钝化层上制备第二掺杂层；
在所述第一掺杂层上制备正面透明导电层，在所述第二掺杂层上制备背面透明导电层；
制备正面金属电极并使其与所述正面透明导电层电连接，制备背面金属电极并使其与所述背面透明导电层电连接；
在所述背面透明导电层上制备反射层，其中，所述反射层包括全电介质层和金属层，且与所述背面透明导电层接触的是所述全电介质层；所述全电介质层的折射系数小于所述背面透明导电层的折射系数。
11.根据权利要求10所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用等离子体增强化学气相沉积法、物理气相沉积法、远程电子束沉积法或真空镀膜法制备所述反射层。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112382680A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-02-19 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 基于激光诱导的hjt电池的制备方法及hjt电池 |
| CN113410315A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-09-17 | 宣城睿晖宣晟企业管理中心合伙企业(有限合伙) | 一种太阳能电池片及其制备方法 |
| CN115036384A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-09-09 | 青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司 | 一种N型TOPCon太阳能电池及其制作方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5569332A (en) * | 1995-08-07 | 1996-10-29 | United Solar Systems Corporation | Optically enhanced photovoltaic back reflector |
| CN102931267A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-13 | 蚌埠玻璃工业设计研究院 | 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN103943708A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-23 | 英利能源（中国）有限公司 | 光反射膜及光伏组件 |
| CN106098801A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-09 | 盐城普兰特新能源有限公司 | 一种异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN106784041A (zh) * | 2017-02-04 | 2017-05-31 | 江苏神科新能源有限公司 | 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN207925489U (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-28 | 君泰创新（北京）科技有限公司 | 一种太阳能电池及其组件 |
-
2019
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5569332A (en) * | 1995-08-07 | 1996-10-29 | United Solar Systems Corporation | Optically enhanced photovoltaic back reflector |
| CN102931267A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-13 | 蚌埠玻璃工业设计研究院 | 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN103943708A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-23 | 英利能源（中国）有限公司 | 光反射膜及光伏组件 |
| CN106098801A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-09 | 盐城普兰特新能源有限公司 | 一种异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN106784041A (zh) * | 2017-02-04 | 2017-05-31 | 江苏神科新能源有限公司 | 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN207925489U (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-28 | 君泰创新（北京）科技有限公司 | 一种太阳能电池及其组件 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112382680A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-02-19 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 基于激光诱导的hjt电池的制备方法及hjt电池 |
| CN113410315A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-09-17 | 宣城睿晖宣晟企业管理中心合伙企业(有限合伙) | 一种太阳能电池片及其制备方法 |
| CN115036384A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-09-09 | 青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司 | 一种N型TOPCon太阳能电池及其制作方法 |
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