CN112993064B - 太阳能电池及其制备方法、光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本申请提供太阳能电池及其制备方法、光伏组件，太阳能电池包括：钝化处理后的半导体衬底，钝化处理后的半导体衬底的至少一个表面设有栅线电极；及覆盖在栅线电极的非连接区域上的至少一层电极膜，非连接区域为与栅线电极用于连接导电带的区域不重叠的区域；电极膜包括非晶硅薄膜层、氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层中的至少一种；当电极膜为非晶硅薄膜层时，电极膜的折射率大于等于4，当电极膜为氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层时，电极膜的折射率大于等于2。本申请提供的太阳能电池及其制备方法，能够抑制太阳能电池的栅线电极被碱金属离子腐蚀，防止电池的电位衰减，提高光电转换效率。
Description
技术领域
本申请涉及光伏电池技术领域，具体地讲，涉及太阳能电池及其制备方法、光伏组件。
背景技术
现有的太阳能电池的结构示意图如图1所示，其表面镀有一层氮化硅，起减少反射以及钝化作用；然后再在氮化硅层上丝网印刷银浆制备银栅线；通过烧结，银浆烧蚀氮化硅层与半导体衬底形成欧姆接触，成为太阳能电池的电极输出载流子。
但是太阳能电池制备成太阳能电池后，边缘部分容易有水气进入，太阳能电池封装胶膜容易发生水解，生成醋酸，而醋酸会与玻璃盖板中的碱金属反应，生成大量的自由移动的碱金属离子（Na+），会与电池片表面的银栅线发生反应，从而腐蚀电池栅线，导致串联电阻的升高，导致太阳能电池性能衰减，且该电位衰减不可恢复。
发明内容
鉴于此，本申请提出太阳能电池及其制备方法、光伏组件，能够抑制太阳能电池的栅线电极被碱金属离子腐蚀，防止电池的电位衰减，提高太阳能电池的光电转换效率。
第一方面，本申请实施例提供一种太阳能电池，包括：
钝化处理后的半导体衬底，所述钝化处理后的半导体衬底的至少一个表面设有栅线电极；及
覆盖在所述栅线电极的非连接区域上的至少一层电极膜，所述非连接区域为与所述栅线电极用于连接导电带的区域不重叠的区域；所述电极膜包括非晶硅薄膜层、氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层中的至少一种；当所述电极膜为非晶硅薄膜层时，所述电极膜的折射率大于等于4，当所述电极膜为氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层时，所述电极膜的折射率大于等于2。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述电极膜的厚度为2nm~20nm。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述电极膜与所述栅线电极的宽度差为2um~6um。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述电极膜为非晶硅薄膜层，所述非晶硅薄膜层的厚度为4nm~8nm。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述电极膜为所述氧化锆薄膜层或所述氧化钛薄膜层，所述氧化锆薄膜层或所述氧化钛薄膜层的厚度为2nm~12nm。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述电极膜包括层叠设置的氧化锆薄膜层与非晶硅薄膜层；或，所述电极膜包括层叠设置的氧化钛薄膜层与非晶硅薄膜层。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述栅线电极的材质包括铜、银、铝、镍中的至少一种。
第二方面，本申请还提供一种太阳能电池的制备方法，包括：
对钝化处理后的半导体衬底的至少一个表面进行金属化处理，以获得栅线电极；
在所述栅线电极的非连接区域上形成至少一层电极膜，得到太阳能电池，其中，所述非连接区域为与所述栅线电极用于连接导电带的区域不重叠的区域；所述电极膜包括非晶硅薄膜层、氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层中的至少一种；当所述电极膜为非晶硅薄膜层时，所述电极膜的折射率大于等于4，当所述电极膜为氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层时，所述电极膜的折射率大于等于2。
结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述方法包括：
对钝化处理后的半导体衬底的至少一个表面进行金属化处理，以获得栅线电极；
至少在所述钝化处理后的半导体衬底表面的栅线电极的连接区域上形成掩膜层；
在所述栅线电极的非连接区域上形成至少一层电极膜；
去除所述掩膜层，将导电带与所述栅线电极的连接区域连接，得到太阳能电池。
结合第二方面，在一种可行的实施方式中，在所述栅线电极的非连接区域上形成电极膜，包括：
采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法、原子层沉积法、磁控溅射法中的任意一种方法在所述栅线电极的非连接区域上形成电极膜。
第三方面，本申请提供一种光伏组件，所述光伏组件包括多个太阳能电池串，每个太阳能电池串包括根据上述第一方面所述的太阳能电池或根据上述第二方面所述的制备方法制得的太阳能电池。
相对于现有技术的有益效果是：
本申请提供的太阳能电池及其制备方法、光伏组件，通过将电极膜覆盖在栅线电极的非连接区域上。由于碱金属离子在排列紧密的电极膜中的自由程极短，通过电极膜可以阻隔碱金属离子（例如Na+），从而抑制栅线电极被碱金属离子腐蚀，防止太阳能电池的电位衰减；并且电极膜只覆盖在栅线电极的非连接区域，不会影响半导体电池的吸光作用，也不会影响半导体衬底的钝化层的减反射作用，提高太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的太阳能电池的结构示意图；
图2为现有技术提供的太阳能电池的栅线电极被腐蚀状态示意图；
图3为本申请实施例提供的太阳能电池的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的太阳能电池的另一结构示意图；
图5为本申请实施例提供的太阳能电池的另一结构示意图；
图6为本申请实施例提供的太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的光伏组件的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1为现有技术提供的太阳能电池的结构示意图，图2为现有技术提供的太阳能电池的栅线电极被腐蚀状态示意图；如图1及图2所示，太阳能电池包括半导体衬底10’，半导体衬底10’的表面镀有钝化层11’，起减少反射以及钝化作用；在钝化层11’上丝网印刷银浆制备银栅线12’；通过烧结，银浆烧蚀钝化层11’与半导体衬底10’形成欧姆接触，成为太阳能电池的电极输出载流子。在太阳能电池封装制成光伏组件后，太阳能电池的表面覆盖有透明的玻璃盖板，玻璃盖板覆盖在太阳能电池的封装胶膜上。太阳能电池封装胶膜容易发生水解，生成醋酸，而醋酸会与玻璃盖板中的碱金属反应，生成大量的自由移动的碱金属离子（Na+），会与太阳能电池表面的银栅线发生反应，从而腐蚀栅线电极，导致太阳能电池串联电阻的升高，导致太阳能电池性能衰减，且该电位衰减不可恢复。
为了避免碱金属离子腐蚀太阳能电池的栅线电极，本申请提供一种太阳能电池，如图3所示，所述太阳能电池包括：
钝化处理后的半导体衬底10，所述钝化处理后的半导体衬底10的至少一个表面设有栅线电极12；及
覆盖在所述栅线电极12的非连接区域上的至少一层电极膜13，所述非连接区域为与所述栅线电极用于连接导电带的区域不重叠的区域；所述电极膜13包括非晶硅薄膜层、氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层中的至少一种；当所述电极膜13为非晶硅薄膜层时，所述电极膜13的折射率大于等于4，当所述电极膜13为氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层时，所述电极膜13的折射率大于等于2。
在上述方案中，通过将电极膜覆盖在栅线电极的非连接区域上，由于碱金属离子在排列紧密的电极膜中的自由程极短，通过电极膜可以阻隔碱金属离子（例如Na+），从而抑制栅线电极被碱金属离子腐蚀，防止太阳能电池的电位衰减；电极膜只覆盖在栅线电极的非连接区域，不会影响半导体电池的吸光作用，也不会影响半导体衬底的钝化层的减反射作用，提高太阳能电池的光电转换效率。同时，在电极和导电带的连接区域不设置电极膜，也能够保证导电带良好的电流收集能力。
需要说明的是，栅线电极的连接区域具体是指栅线电极表面用于连接导电带的区域，用于输出太阳能电池产生的电流。相对应地，栅线电极的非连接区域是指与连接区域不重叠的区域，即栅线电极表面除去连接区域以外的区域。
可以理解的是，当电池片通过导电带电连接在一起形成电池串时，对于相邻的电池片而言，导电带连接相邻电池片的上下表面，那么栅线电极的连接区域既包括正面栅线电极与导电带的连接区域，也包括背面栅线电极的连接区域。在一些实施例中，正面栅线电极的非连接区域设置有电极膜以及背面栅线电极的非连接区域也可以设置有电极膜。
作为本申请可选的技术方案，太阳能电池包括半导体衬底10，半导体衬底10的表面镀有至少一层钝化层11，起减少反射以及钝化作用；在钝化层11上形成栅线电极12，栅线电极12与半导体衬底10形成欧姆接触，成为太阳能电池的电极输出载流子。
所述太阳能电池的栅线电极12形成在钝化处理后的半导体衬底10的至少一个表面。栅线电极12的成型工艺可以是丝网印刷、电镀、转印、喷墨打印等。钝化后的半导体衬底10包括正面及背面，在本实施例中，将面向太阳的面定义为正面，将背向太阳的面定义为背面。示例性地，栅线电极12也可以形成于半导体衬底10的正面，也可以形成于半导体衬底10的背面，还可以形成于半导体衬底10的正面及背面。
在一种实施方式中，如图3所示，所述电极膜13覆盖在所述栅线电极12的非连接区域上。所述栅线电极的材质包括铜、银、铝、镍中的至少一种。当栅线电极的材质为铜、银、铝、镍时，均比较容易被腐蚀。
栅线电极包括主栅线与副栅线，副栅线与主栅线连接，副栅线用于汇聚太阳能电池产生的电流，主栅线用于收集副栅线上的电流。具体地，电极膜13覆盖在副栅线所在的区域上，且使得主栅线区域露出，以保证主栅线与导电带保持良好的电接触。在一些具体实施例中，至少一部分的主栅线为所述栅线电极12的连接区域，即其表面不覆盖电极膜13。
作为本申请可选的技术方案，多条所述主栅线呈等间距分布，使得每一根主栅线收集的电流更加均匀。
在另一种实施方式中，如图4所示，所述电极膜13还覆盖所述半导体衬底10表面的非金属化区域，即半导体衬底表面未设置栅线电极12的区域。考虑到电极膜13（特别是非晶硅薄膜层）的吸光系数较大，为了避免电极膜13影响半导体衬底对光的吸收，保证太阳能电池的光电转换效率，优选地，如图3所示，所述电极膜13仅覆盖在所述栅线电极12的非连接区域上。
作为本申请可选的技术方案，所述电极膜13的厚度为2nm~20nm，具体可以是2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、8nm、10nm、12nm、15nm、18nm或20nm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不作限定。电极膜13的厚度过大，影响半导体衬底对光的吸收，影响整体的电池组件封装后的厚度；电极膜13的厚度过小，难以保障电极膜对碱金属离子的阻隔作用。优选地，电极膜13的厚度为5nm~10nm。
作为本申请可选的技术方案，所述电极膜13包括非晶硅薄膜层、氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层中的至少一种。
在一种实施方式中，所述电极膜13为单层电极膜，电极膜13的材质可以为非晶硅薄膜层，非晶硅是一种具有短程有序而长程无序的材料，其结构和单晶硅相近，非晶硅就能形成连续且致密的膜层结构，碱金属离子在排列紧密的薄膜中的自由程极短，能有效阻挡Na、K等碱金属离子迁移穿透，将栅线电极和碱金属离子隔绝，避免栅线电极被碱金属离子腐蚀。非晶硅薄膜层相比于氮化硅和氧化硅，其膜层致密度更高，对碱金属离子（Na+）的阻隔能力更强。
可选地，所述非晶硅薄膜层的折射率大于等于4，具体可以是4、4.5、5、5.5、6、7等等，在此不做限定。由于非晶硅薄膜层的吸光系数较大，由其是短波下对光的吸收较大，为了获得更高的光电转换效率，优选地，非晶硅薄膜层仅覆盖于所述栅线电极的非连接区域，非晶硅薄膜层的厚度为4nm~8nm，能够有效保障对碱金属离子的阻隔作用。在其他实施方式中，非晶硅薄膜层也可以覆盖钝化处理后的半导体衬底的整个表面（例如正面），并露出栅线电极的连接区域。
在另一种实施方式中，所述电极膜可以为所述氧化锆薄膜层或所述氧化钛薄膜层，所述氧化锆薄膜层或所述氧化钛薄膜层的厚度为2nm~12nm。具体地，氧化锆薄膜层或所述氧化钛薄膜层的厚度可以是2nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm或12nm等，当然也可以是上述范围内的其他值。氧化锆薄膜或氧化铁薄膜能够有效隔离碱金属离子，实现对栅线电极的保护。优选地，氧化锆薄膜层或所述氧化钛薄膜层的厚度为5nm~6nm。
在其他实施方式中，所述电极膜13也可以有多层，例如可以是氧化锆薄膜层、氧化钛薄膜层与非晶硅薄膜层形成的层叠结构的电极膜13。如图5所示，所述电极膜13包括层叠设置的氧化锆薄膜层与非晶硅薄膜层；或，所述电极膜13包括层叠设置的氧化钛薄膜层与非晶硅薄膜层。可以理解地，通过层叠设置，可以对栅线电极形成双重保护，进一步地隔离碱金属离子。当然，也可以将氧化锆薄膜层、氧化钛薄膜层与非晶硅薄膜层依次层叠设置形成电极膜13，在此不做限定。
具体地，当电极膜13为层叠结构时，电极膜13的总厚度为10nm~20nm，具体可以是10nm、12nm、14nm、16nm、18nm或20nm等，当然也可以是上述范围内的其他值。
进一步地，所述电极膜13与所述栅线电极12的宽度差为2um~6um。如图3所示，电极膜13能够完全覆盖栅线电极的非连接区域，从而有效隔离碱金属离子，实现对栅线电极的保护。具体地，电极膜13与所述栅线电极12的宽度差具体可以是2um、3um、4um、5um或6um等。
示例性地，栅线电极12包括多条主栅线及多条副栅线，所述主栅线的宽度取值范围为60um至120um，所述副栅线的宽度取值范围为20um至40um，副栅线为非连接区域。所述电极膜13的宽度与主栅线的宽度差为2um~6um。为了减少对半导体衬底的遮光作用，所述电极膜13的宽度为62um至126um。再比如，当栅线电极12的主栅线的宽度为50um时，则电极膜13的宽度为52um~56um。
在上述方案中，由于栅线电极的副栅线表面以及主栅线的非连接区域均覆盖了至少一层电极膜13，可以有效避免碱金属离子腐蚀这些电极栅线，防止电池的电位衰减。
第二方面，本申请实施例提供一种太阳能电池的制备方法，包括：
对钝化处理后的半导体衬底的至少一个表面进行金属化处理，以获得栅线电极；
在所述栅线电极的非连接区域上形成至少一层电极膜，得到太阳能电池，其中，所述非连接区域为与所述栅线电极用于连接导电带的区域不重叠的区域；所述电极膜包括非晶硅薄膜层、氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层中的至少一种；当所述电极膜为非晶硅薄膜层时，所述电极膜的折射率大于等于4，当所述电极膜为氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层时，所述电极膜的折射率大于等于2。
在上述方案中，通过将电极膜覆盖在栅线电极的非连接区域上。由于碱金属离子在排列紧密的电极膜中的自由程极短，通过电极膜可以阻隔碱金属离子（例如Na+），从而抑制栅线电极被碱金属离子腐蚀，防止太阳能电池的电位衰减；并且电极膜只覆盖在栅线电极的非连接区域，不会影响半导体电池的吸光作用，也不会影响半导体衬底的钝化层的减反射作用，提高太阳能电池的光电转换效率。
图6为本申请实施例提供的太阳能电池的制备方法的流程示意图，如图6所示，以下结合具体实施例进行详细说明：
步骤S10，对半导体衬底10的表面进行制绒处理。
在一些实施例中，对所述半导体衬底10制绒处理以形成绒面或表面纹理结构（例如金字塔结构）。制绒处理的方式可以是化学刻蚀、激光刻蚀、机械法、等离子刻蚀等等，在此不做限定。
例如，可以选用但不限于湿法制绒工艺对P型衬底进行制绒，当P型衬底为P型单晶硅衬底时，可以采用碱性溶液例如氢氧化钾溶液进行制绒；当P型衬底为P型多晶硅衬底时，可以采用酸性溶液如氢氟酸溶液进行制绒。此外，在上述酸性溶液或碱性溶液中还可以添加少量的制绒添加剂。当然，半导体衬底还可以是N型半导体衬底，在此不做限定。
本实施例中，通过制绒使硅衬底的表面具有绒面结构，产生陷光效果，增加太阳能电池对光线的吸收数量，从而提高太阳能电池的转换效率。
可选的，在制绒处理之前，还可以包括对半导体衬底10进行清洗的步骤，以去除表面的金属和有机污染物。
步骤S20，对半导体衬底10表面进行掺杂处理以形成掺杂层，其中，所述掺杂层可以与所述半导体衬底形成PN结。
具体地，可以采用高温扩散、浆料掺杂或者离子注入中的任意一种或多种方法，在半导体衬底10的表面形成N型或P型掺杂层。
以Topcon电池为例，对N型半导体衬底的正面（朝向太阳的表面）进行硼扩散掺杂，形成P型掺杂层（P+层）。以PERC电池为例，对P型半导体衬底的正面进行磷扩散掺杂，形成N型掺杂层（N+层）。
步骤S30，对半导体衬底10的表面进行钝化处理，以获得至少一层钝化层11。
在一些实施例中，所述正面钝化层11包括氮化硅膜（氮化硅层）、氮氧化硅膜、氧化铝与氮化硅叠层结构中的任意一种或多种的组合。当然，正面钝化层11还可以采用其他类型的钝化层，本发明对于正面钝化层11的具体材质不作限定，上述正面钝化层11能够对硅衬底产生良好的钝化效果，有助于提高太阳能电池的光电转换效率。
进一步地，在一些实施例中，还可以在半导体衬底10的背面进行钝化处理，以形成背面钝化层11，背面钝化层11包括氮化硅层、氮氧化硅层、氧化铝与氮化硅叠层结构中的任意一种或多种的组合。当然，背面钝化层11还可以采用其他类型的钝化层，本发明对于背面钝化层的具体材质不作限定，例如，以Topcon电池为例，还可以将半导体衬底的背面刻蚀后进行氧化处理，形成隧穿氧化层，再在隧穿氧化层的下表面形成一层高掺杂多晶硅层，两者形成钝化接触结构（背面钝化层）。上述背面钝化层能够对硅衬底产生良好的钝化效果，有助于提高太阳能电池的光电转换效率。
步骤S40，对钝化处理后的半导体衬底10的至少一个表面进行金属化处理，以获得栅线电极12。
具体地，所述栅线电极12穿透钝化层11和半导体衬底10的掺杂层形成欧姆接触。
可选地，所述栅线电极12的材质包括铜、银、铝、镍中的至少一种。可以采用丝网印刷、涂布、喷墨打印技术在半导体衬底的表面印刷导电浆料，并烧结烘干，形成栅线状电极结构。所述形成的栅线电极12通过掺杂层与半导体衬底10形成电连接。所述导电浆料包括但不限于银浆、银包铜浆、铜浆、镍浆、铝浆等。在其他实施例中，半导体衬底10的正面和/或背面都可以形成栅线电极12。
作为本申请可选的技术方案，栅线电极12包括主栅线与多个副栅线，多个副栅线与主栅线连接，副栅线用于汇聚太阳能电池产生的电流，主栅线用于收集副栅线上的电流。在具体实施例中，至少一部分的主栅线为所述栅线电极12的连接区域，即其表面不覆盖电极膜13。副栅线为非连接区域，其表面可以覆盖电极膜13。
作为本申请可选的技术方案，多条所述主栅线呈等间距分布，使得每一根主栅线收集的电流更加均匀。
步骤S50，至少在钝化处理后的半导体衬底10表面的栅线电极12的连接区域上形成掩膜层。
具体地，掩膜层的材料可以为有机蜡，掩膜层的厚度小于所述栅线电极12的厚度，在本实施例中，所述栅线电极12的厚度为8um~16um，所述掩膜层的厚度为5um~10um，掩膜层可通过丝网印刷工艺或喷墨打印工艺形成，在此不做限定。
可选地，在非金属化区域以及栅线电极12的连接区域上均覆盖掩膜层，通过在栅线电极12的连接区域上覆盖掩膜层，可以避免上述区域在后续制程中被电极膜13覆盖，影响主栅线和导电带良好的接触。通过在半导体衬底表面的钝化层的非金属化区域覆盖掩膜层，可以避免非金属化区域被电极膜13覆盖，影响太阳能电池对光的吸收，影响光电转换效率。
掩膜层覆盖栅线电极12的连接区域，覆盖区域的宽度相比于主栅线的宽度大2um~6um，具体可以是2um、4um或6um等等。为了避免影响主栅线和导电带良好的接触，掩膜层覆盖主栅线的连接区域，在形成电极膜13之后，掩膜层可以被去除，使得栅线电极的连接区域露出，方便导电带与连接区域电连接。示例性地，主栅线的宽度为60um，覆盖区域的宽度为64um。同样地，覆盖在非金属化区域的掩膜层也可以被去除，保证太阳能电池的光电转换效率。
步骤S60，在所述栅线电极12的非连接区域上形成至少一层电极膜13。
作为本申请可选的技术方案，采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法、真空蒸镀法、原子层沉积法、磁控溅射法中的任意一种方法在所述栅线电极12的非连接区域上形成电极膜13。
作为本申请可选的技术方案，所述电极膜13的厚度为2nm~20nm，具体可以是2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、8nm、10nm、12nm、15nm、18nm或20nm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不作限定。电极膜13的厚度过大，影响半导体衬底对光的吸收，影响整体的电池组件封装后的厚度；电极膜13的厚度过小，难以保障电极膜对碱金属离子的阻隔作用。优选地，电极膜13的厚度为5nm~10nm。
进一步地，所述电极膜13与所述栅线电极12的宽度差为2um~6um。如图3所示，电极膜13能够完全覆盖栅线电极12的非连接区域，从而有效隔离碱金属离子，实现对栅线电极的保护。具体地，电极膜13与所述栅线电极12的宽度差具体可以是2um、3um、4um、5um或6um等。
作为本申请可选的技术方案，所述电极膜13包括非晶硅薄膜层、氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层中的至少一种。电极膜13可以是单层结构也可以是层叠结构。当电极膜13为单层结构时，电极膜13可以是非晶硅薄膜层、氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层。当电极膜13为层叠结构时，所述电极膜13包括层叠设置的氧化锆薄膜层与非晶硅薄膜层；或，所述电极膜13包括层叠设置的氧化钛薄膜层与非晶硅薄膜层，在此不做限定。
作为本申请可选的技术方案，电极膜为非晶硅薄膜层，制备非晶硅薄膜层的方式包括：
方式一，采用等离子增强化学相沉积形成电极膜13。具体地，将掩膜处理后的半导体衬底置于等离子增强化学相沉积设备中，控制设备功率为30W，以硅烷为源气体，控制沉积气压为150Pa~Pa，半导体衬底的温度为250℃-300℃之间，沉积制备得到致密结构的电极膜13，即非晶硅薄膜层。
方式二，采用真空蒸镀形成电极膜13。具体地，将掩膜后的半导体衬底10置于真空蒸镀设备中，将真空蒸镀设备的真空室内抽真空，控制真空度为1×10-4pa，并通入氩气以控制蒸发时真空室内压力保持在2×10-4pa ~1×10-3pa；以硅粉为硅源，设定沉积温度为100℃~150℃，沉积速率0.1nm/s ~0.3nm/s，沉积制备得到致密结构的电极膜13，即非晶硅薄膜层。
非晶硅薄膜层具有致密的表面结构，非晶硅薄膜层相比于氮化硅和氧化硅对碱金属离子（Na+）的阻隔能力更强，可以有效抑制碱金属离子对栅线电极的腐蚀。
可选地，所述非晶硅薄膜层的折射率大于等于4，具体可以是4、4.5、5、5.5、6、7等等，在此不做限定。由于非晶硅薄膜层的吸光系数较大，由其是短波下对光的吸收较大，为了获得更高的光电转换效率。如图3所示，非晶硅薄膜层可以仅覆盖于所述栅线电极的非连接区域，非晶硅薄膜层的厚度为4nm~8nm，能够有效保障对碱金属离子的阻隔作用。如图4所示，非晶硅薄膜层也可以覆盖钝化处理后的半导体衬底的整个表面（例如正面），并露出栅线电极的连接区域。
进一步地，当采用真空蒸镀形成电极膜13时，较高的真空度，可以减少了蒸汽分子与其他分子碰撞，使蒸汽分子以较大的速率到达硅片上，能量越大，膜层更致密，从而更好的阻隔碱金属离子的迁移。合适的温度和沉积速率，可以保证获得短程有序而长程无序的非晶硅薄膜层。由于真空蒸镀制备的非晶硅薄膜层相比于化学沉积得到的非晶硅薄膜层更为致密，所以较薄的非晶硅薄膜层就可以获得较好的阻隔性能。非晶硅薄膜层控制在4nm~8nm。
作为本申请可选的技术方案，电极膜为氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层，制备非晶硅薄膜层的方式包括：
采用磁控溅射法形成电极膜13。具体地，将掩膜后的半导体衬底置于磁控溅射设备中，在含有50%氧气和50%氩气的气氛下，以6.5KW的功率磁控溅射锆靶或钛靶，获得致密的氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层。在本实施例中，氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层的厚度为2nm~12nm。隔绝Na离子，实现对栅线的保护。氧化锆膜厚可以为2-12nm，5nm的；氧化锆薄膜的宽度比栅线宽度宽2um。
可选地，所述氧化锆薄膜层或所述氧化钛薄膜层的厚度为2nm~12nm。具体地，氧化锆薄膜层或所述氧化钛薄膜层的厚度可以是2nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm或12nm等，当然也可以是上述范围内的其他值。氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层能够有效隔离碱金属离子，实现对栅线电极的保护。优选地，氧化锆薄膜层或所述氧化钛薄膜层的厚度为5nm~6nm。可以理解地，采用氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层作为电极膜，可以阻隔碱金属离子（例如Na+、K+）迁移、穿透，将栅线电极与碱金属离子隔离，从而抑制栅线电极被碱金属离子腐蚀，防止太阳能电池的电位衰减。
步骤S70，去除掩膜层，将导电带与所述栅线电极的连接区域连接，得到太阳能电池。
第三方面，本申请提供一种光伏组件，所述光伏组件包括多个太阳能电池串，每个太阳能电池串包括通过导电带2连接的多个太阳能电池1，太阳能电池可以是根据第一方面所述的太阳能电池或根据权利要求第二方面所述的制备方法制得的太阳能电池。
根据第二方面所述的制备方法制得太阳能电池实施例1至15，以及对比例1至3，具体参数见表1所示：
表1 太阳能电池的参数
根据上表可见，实施例1至15分别在同一半导体衬底的表面形成电极膜，电极膜能够有效阻隔碱金属离子（例如Na+、K+）迁移、穿透，将栅线电极与碱金属离子隔离，从而抑制栅线电极被碱金属离子腐蚀，防止太阳能电池的电位衰减。
通过实施例2、实施例7、实施例11的测试数据可知，非晶硅薄膜层、氧化锆薄膜层、氧化钛薄膜层均能够有效阻隔碱金属离子（例如Na+、K+）迁移、穿透，抑制栅线电极被碱金属离子腐蚀，并且不影响太阳能电池的光电转换效率。
通过实施例14及15的测试数据可知，采用氧化锆薄膜层或氧化钛薄膜层与非晶硅薄膜层形成的层叠结构的电极膜，其中，非晶硅薄膜层均位于栅线电极的表面，既能够保障太阳能电池的光电转换效率，还能抑制栅线电极被碱金属离子腐蚀。
而对比例1的太阳能电池采用氮化硅作为电极膜，而氮化硅薄膜含有H，Si和N的悬挂键，容易形成Si-NH2键及Si-NH-Si键，使得电极膜中存在氨基和亚氨基，会占据薄膜层体积空间，导致薄膜密度降低，其微观表象为纳米孔隙，从而影响氮化硅薄膜对碱金属离子的阻隔能力。
对比例2的太阳能电池的电极栅线表面未覆盖电极膜，碱金属离子（例如Na+、K+）能够实现迁移、穿透，对栅线电极的腐蚀较为严重。
对比例3的太阳能电池采用非晶硅薄膜层作为电极膜，但是其厚度过大，影响半导体衬底对光的吸收，光电转换效率下降。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
钝化处理后的半导体衬底，所述钝化处理后的半导体衬底的至少一个表面设有栅线电极；及
覆盖在所述栅线电极的非连接区域上的至少一层电极膜，所述非连接区域为与所述栅线电极用于连接导电带的区域不重叠的区域；所述电极膜包括非晶硅薄膜层或层叠设置的氧化锆薄膜层与非晶硅薄膜层或层叠设置的氧化钛薄膜层与非晶硅薄膜层或层叠设置的氧化锆薄膜层、氧化钛薄膜层与非晶硅薄膜层中的任意一种；当所述电极膜为非晶硅薄膜层时，所述电极膜的折射率大于等于4。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述电极膜的厚度为2nm~20nm。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述电极膜与所述栅线电极的宽度差为2um~6um。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述电极膜为非晶硅薄膜层，所述非晶硅薄膜层的厚度为4nm~8nm。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述栅线电极的材质包括铜、银、铝、镍中的至少一种。
6.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
对钝化处理后的半导体衬底的至少一个表面进行金属化处理，以获得栅线电极；
在所述栅线电极的非连接区域上形成至少一层电极膜，得到太阳能电池，其中，所述非连接区域为与所述栅线电极用于连接导电带的区域不重叠的区域；所述电极膜包括非晶硅薄膜层或层叠设置的氧化锆薄膜层与非晶硅薄膜层或层叠设置的氧化钛薄膜层与非晶硅薄膜层或层叠设置的氧化锆薄膜层、氧化钛薄膜层与非晶硅薄膜层中的任意一种；当所述电极膜为非晶硅薄膜层时，所述电极膜的折射率大于等于4。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对钝化处理后的半导体衬底的至少一个表面进行金属化处理，以获得栅线电极；
至少在所述钝化处理后的半导体衬底表面的栅线电极的连接区域上形成掩膜层；
在所述栅线电极的非连接区域上形成至少一层电极膜；
去除所述掩膜层，将导电带与所述栅线电极的连接区域连接，得到太阳能电池。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，在所述栅线电极的非连接区域上形成电极膜，包括：
采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法、原子层沉积法、磁控溅射法中的任意一种方法在所述栅线电极的非连接区域上形成电极膜。
9.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括多个太阳能电池串，每个太阳能电池串包括根据权利要求1~5任一项所述的太阳能电池或根据权利要求6~8任一项所述的制备方法制得的太阳能电池。
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