CN114300565A - 异质结太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种异质结太阳能电池，其包括电池片本体、设置于所述电池片本体受光面的第一集电极以及设置于所述电池片本体背光面的第二集电极，所述第一集电极与所述第二集电极中的至少一个与所述电池片本体之间还设置有金属过渡层，基于本发明所提供异质结太阳能电池的具体结构，金属过渡层的设置可以改善现有技术中低温浆料接触电阻率高的问题，降低了填充因子FF的损失，而且还能在保证电池效率的同时，显著改善相应集电极与电池片本体之间的焊接拉力。

Description

异质结太阳能电池

技术领域

本发明涉及光伏制造领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池。

背景技术

异质结太阳能电池是目前一种较为高效的晶硅太阳能电池，其结合了晶体硅电池和硅基薄膜电池的特征，具有制造流程短、工艺温度低、转换效率高和发电量多等优点。由于异质结太阳能电池的温度劣化系数小，且双面发电，在相同面积条件下，每年的发电量可以比普通多晶硅电池高15～30％，因此具有很大的市场潜力。

图1所示为现有技术所涉及异质结太阳能电池的结构示意图，其自受光面一侧朝向背光面一侧依次包括第一集电极51＇、第一透明导电膜层41＇、第一掺杂非晶层31＇、第一本征非晶层21＇、硅衬底10＇、第二本征非晶层22＇、第二掺杂非晶层32＇、第二透明导电膜层42＇、第二集电极52＇。

现有技术中，受限于低温工艺，在采用丝网板印制第一集电极51＇与第二集电极52＇时只能采用低温浆料，低温浆料的导电性能较高温导电浆料的导电性能差，接触电阻率高，如此不利于提高异质结太阳能电池的填充因子FF；此外，异质结太阳能电池制作过程中所涉及的低温浆料由于无高温烧结过程，第一集电极51＇、第二集电极52＇与相应透明导电膜层(即第一透明导电膜层41＇与第二透明导电膜层42＇)之间的焊接拉力存在普遍偏低的问题。

有鉴于此，有必要提供一种改进的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一，为实现上述发明目的，本发明提供了一种异质结太阳能电池，其具体设计方式如下。

一种异质结太阳能电池，包括电池片本体、设置于所述电池片本体受光面的第一集电极以及设置于所述电池片本体背光面的第二集电极，所述第一集电极与所述第二集电极中的至少一个与所述电池片本体之间还设置有金属过渡层。

进一步，所述金属过渡层包括设置于所述电池片本体背光面的背面过渡层，所述背面过渡层包括与所述第二集电极设置位置一致且被所述第二集电极完全覆盖的电极配合区。

进一步，所述背面过渡层还包括与所述电极配合区一体成型且与所述第二集电极镂空区域位置相对应的延伸区。

进一步，所述金属过渡层包括设置于所述电池片本体受光面的正面过渡层，所述正面过渡层与所述第一集电极设置位置一致且被所述第一集电极完全覆盖。

进一步，所述金属过渡层的厚度为5-100nm。

进一步，所述金属过渡层的厚度为5-20nm。

进一步，所述金属过渡层的构成成分包括Ag、Ti、Al、Cu、Ni、TiN、Sn或NiCr中的至少一种。

进一步，所述第一集电极与所述第二集电极均包括有若干平行间隔设置的副栅，所述第一集电极中相邻两所述副栅的间距大于所述第二集电极中相邻两所述副栅的间距。

进一步，所述电池片本体包括硅衬底，依次层叠设置于所述硅衬底受光面的第一本征非晶层以及第一掺杂非晶层，依次设置于所述硅衬底背光面的第二本征非晶层以及掺杂类型与所述第一掺杂非晶层掺杂类型相反的第二掺杂非晶层；所述第一本征非晶层与所述第一掺杂非晶层厚度之和小于所述第二本征非晶层与所述第二掺杂非晶层厚度之和。

进一步，所述第一本征非晶层与所述第一掺杂非晶层厚度之和为6-21nm，所述第二本征非晶层与所述第二掺杂非晶层厚度之和为7-30nm。

进一步，所述第一本征非晶层的厚度小于或等于所述第二本征非晶层的厚度，所述第一掺杂非晶层的厚度小于或等于所述第二掺杂非晶层的厚度。

进一步，所述第一掺杂非晶层的厚度为3-15nm，所述第二掺杂非晶层的厚度为3-20nm。

进一步，所述电池片本体还包括设置于所述第一掺杂非晶层外表面的第一透明导电膜层以及设置于所述第二掺杂非晶层外表面的第二透明导电膜层，所述第一透明导电膜层的厚度小于或等于所述第二透明导电膜层的厚度。

本发明的有益效果是：基于本发明所提供异质结太阳能电池的具体结构，金属过渡层的设置可以改善现有技术中低温浆料接触电阻率高的问题，降低了填充因子FF的损失；而且金属过渡层还能在保证电池效率的同时，显著改善相应集电极与电池片本体之间的焊接拉力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。文中所指的正面和背面，仅是针对实施例附图中的位置关系进行的限定，即正面相当于附图的上表面，背面相当于附图中的下表面。

图1所示为现有技术异质结太阳能电池的结构示意图；

图2所示为本发明异质结太阳能电池第一种实施结构示意图；

图3所示为本发明异质结太阳能电池第二种实施结构示意图；

图4所示为本发明异质结太阳能电池第三种实施结构示意图；

图5所示为本发明异质结太阳能电池第四种实施结构示意图；

图6所示为本发明异质结太阳能电池第五种实施结构示意图。

图中，10为硅衬底，21为第一本征非晶层，31为第一掺杂非晶层，41为第一透明导电膜层，51为第一集电极，61为正面过渡层，22为第二本征非晶层，32为第二掺杂非晶层，42为第二透明导电膜层，52为第二集电极，62为背面过渡层，600为金属过渡层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

本发明提供了一种异质结太阳能电池，参考图2-图6所示所示，异质结太阳能电池包括有电池片本体。在具体实施过程中，所涉及的电池片本体包括：硅衬底10，依次层叠设置于硅衬底10受光面的第一本征非晶层21、第一掺杂非晶层31以及第一透明导电膜层41，依次设置于硅衬底10背光面的第二本征非晶层22、第二掺杂非晶层32以及第二透明导电膜层42。可以理解，本发明中所涉及的硅衬底10优选为单晶硅衬底；在本发明的其它实施例中，电池片本体的具体结构也可以不局限于图2-图6中所示的结构，具体可参考现有设计。

在具体实施过程中，所涉及的硅衬底10的受光面是异质结太阳能电池直接接收太阳光照射的面，背光面是异质结太阳能电池非直接接收太阳光照射的面，即与受光面相背的面。第一本征非晶层21与第二本征非晶层22均为本征非晶硅。第一掺杂非晶层31与第二掺杂非晶层32的掺杂类型相反，其中一个为N型掺杂，即采用磷掺杂；另一个为P型掺杂，即采用硼掺杂。

在本发明中，虽然硅衬底10具体可以选择P型硅衬底，也可以选择N型单晶衬底硅；但作为本发明的一种优选实施方式，硅衬底10为N型硅衬底。进一步优选地，第一掺杂非晶层31为N型掺杂非晶层，第二掺杂非晶层32为P型掺杂非晶层。

参考图2-图6中所示，在本发明中，电池片本体的两侧表面还设置有集电极，具体而言，电池片本体的受光面一侧设置有第一集电极51，电池片本体的背光面一侧设置有第二集电极52。第一集电极51与第二集电极52中的至少一个与电池片本体之间还设置有金属过渡层600。

本发明中，金属过渡层600通常采用磁控溅射等方式沉积成型，基于金属过渡层600的金属特性，其具有较高的自由载流子浓度，如此，金属过渡层600的设置可以改善现有技术中低温浆料接触电阻率高的问题，降低了填充因子FF的损失。此外，基于制程工艺不同及材质的特性等因素，金属过渡层600与电池片本体之间的结合力大于传统丝网印刷方式获取的集电极与电池片本体之间的结合力，由低温浆料构成的集电极与金属过渡层600之间的结合力也大于由低温浆料构成的集电极与电池片本体之间的结合力，如此，金属过渡层600还能在保证电池效率的同时，显著改善相应集电极与电池片本体之间的焊接拉力。

本发明中异质结太阳能电池更为具体的实施结构可参考如下描述：

参考图2所示，在该具体实施例中，金属过渡层600包括设置于电池片本体背光面的背面过渡层62，背面过渡层62包括与第二集电极52设置位置一致且被第二集电极52完全覆盖的电极配合区(图中未另行标记)。

本发明中，第二集电极52通常由主栅及副栅相互连接构成；当然，第二集电极52也存在只具有副栅无主栅的实施情况。具体可参考现有设计，在此不做详细展开描述。在本发明中，第二集电极52的设置位置即指的是主栅或/和副栅的设置位置；电极配合区被第二集电极52完全覆盖指的是电极配合区的边缘不超出第二集电极52中主栅或/和副栅的边界。

进一步，结合图3所示，与图2所示实施结构不同，在该实施例中，背面过渡层62还包括与电极配合区一体成型且与第二集电极52镂空区域位置相对应的延伸区(图中为标示)。

可以理解，第二集电极52通常不是整面形态，其镂空区域即指的是未设置主栅与副栅的区域。随着技术的发展需求，电池片本体的厚度越来越薄，如此在现有技术中，长波段光(即红外波段光)会较大程度穿透电池片本体而不被吸收，进而使得异质结太阳能电池的短路电流降低；然在本发明中，基于延伸区的设置，即使电池片本体具有较薄的厚度，穿透电池片本体的长波段光会被延伸区反射，进而再次进入电池片本体内部进行吸收，使得异质结太阳能电池片具有较高的短路电流。

作为优选的，参考图3中所示，背面过渡层62于电池片本体背光面一侧(即第二透明导电膜层42背离硅衬底10的一侧表面)呈整面膜形态。如此可以最大程度的反射穿透电池片本体的长波段光。

参考图4所示，在本发明又一些事实例中，金属过渡层600包括设置于电池片本体受光面的正面过渡层61，正面过渡层61与第一集电极51设置位置一致且被第一集电极完全覆盖51。

本发明中，第一集电极51通常也是由主栅及副栅相互连接构成，第一集电极51的设置位置即指的是主栅与副栅的设置位置；正面过渡层61被第一集电极51完全覆盖指的是正面过渡层61的边缘不超出第二集电极52中主栅与副栅的边界。

基于该设置方式，正面过渡层61在改善相应第一集电极51与电池片本体之间焊接拉力的同时，还能有效避免影响受光面一侧太阳光的入射。

进一步参考图5、图6所示实施结构，其在电池片本体的两侧表面均设置有金属过渡层600。其中，在图5所示实施例中，背面过渡层62仅具有电极配合区；而在图6所示实施例中，背面过渡层62具有电极配合区以及与电极配合区一体成型的延伸区，即背面过渡层62可全部覆盖太阳能电池的背光面，背面过渡层62上再设置第二集电极52。

在本发明的具体实施过程中，金属过渡层600的厚度为5-100nm。优选地，金属过渡层600的厚度为5-20nm。

此外，金属过渡层600的构成成分包括Ag、Ti、Al、Cu、Ni、TiN、Sn或NiCr中的至少一种。通常采用磁控溅射等沉积方式成型。

作为优选，本发明中第一集电极51中相邻两副栅的间距大于第二集电极52中相邻两副栅的间距。受光面相邻两副栅间距大可以提高受光面有效光照面积，背光面相邻两副栅间距小可以降低异质结太阳能电池的串联电阻，两者综合可有效优化异质结太阳能电池的光电转化效率。

具体实施时，构成第一集电极51的若干副栅呈平行间隔设置，构成第二集电极52的若干副栅也呈平行间隔设置，第一集电极51中相邻两副栅间距不小于第二集电极52中相邻两副栅间距的1.5倍。通常，第一集电极51中相邻两副栅300间距为1-3mm，优选为1.5-2.5mm；第二集电极52中相邻两副栅间距为0.1-1.5mm，优选为0.5-1mm。

此外，在本发明中，另一些实施例中第一集电极51包括设置在电池片本体上的副栅之外，还包括设置电池片本体上的主栅，主栅和副栅相连接。第一集电极51中相邻两主栅间距与第二集电极52中相邻两主栅间距设置范围基本一致，通常为10-55mm，优选为13-30mm。

本发明中，第一本征非晶层21与第一掺杂非晶层31厚度之和小于第二本征非晶层22与第二掺杂非晶层32厚度之和。

对于异质结太阳能电池而言，其受光面吸光效果对电池片的光电转化效率影响远大于背光面吸光效果对电池片的光电转化效率影响，由于第一本征非晶层21与第一掺杂非晶层31厚度之和小于第二本征非晶层22与第二掺杂非晶层32厚度之和，能有效降低受光面的太阳光在经过第一本征非晶层21与第一掺杂非晶层31时的损耗，可提高异质结太阳能电池的短路电流，使得异质结太阳能电池具有较好的光电转化效率。

在本发明的一些更为具体地实施例中，第一本征非晶层21与第一掺杂非晶层31厚度之和为6-21nm，第二本征非晶层22与第二掺杂非晶层32厚度之和为7-30nm。

作为进一步优选，第一本征非晶层21的厚度小于或等于第二本征非晶层22的厚度，第一掺杂非晶层31的厚度小于或等于第二掺杂非晶层32的厚度。

具体实施时，第一掺杂非晶层31的厚度为3-15nm，第二掺杂非晶层32的厚度为3-20nm。相应地，在图1所示实施例中，第一本征非晶层21的厚度为3-6nm，第二本征非晶层22的厚度为4-10nm。

进一步地，本发明中，第一透明导电膜层41的厚度小于或等于第二透明导电膜层42的厚度。对于异质结太阳能电池而言，由于第一透明导电膜层41厚度相对较小，可以有效降低受光面的太阳光在经过第一透明导电膜层41时的损耗，进而可使得异质结太阳能电池具有较好的光电转化效率。第一透明导电膜层41与第二透明导电膜层42通常采用氧化铟锡等透明氧化物膜构成。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种异质结太阳能电池，包括电池片本体、设置于所述电池片本体受光面的第一集电极以及设置于所述电池片本体背光面的第二集电极，其特征在于，所述第一集电极与所述第二集电极中的至少一个与所述电池片本体之间还设置有金属过渡层。

2.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属过渡层包括设置于所述电池片本体背光面的背面过渡层，所述背面过渡层包括与所述第二集电极设置位置一致且被所述第二集电极完全覆盖的电极配合区。

3.根据权利要求2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面过渡层还包括与所述电极配合区一体成型且与所述第二集电极镂空区域位置相对应的延伸区。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属过渡层包括设置于所述电池片本体受光面的正面过渡层，所述正面过渡层与所述第一集电极设置位置一致且被所述第一集电极完全覆盖。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属过渡层的厚度为5-100nm。

6.根据权利要求5所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属过渡层的厚度为5-20nm。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属过渡层的构成成分包括Ag、Ti、Al、Cu、Ni、TiN、Sn或NiCr中的至少一种。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一集电极与所述第二集电极均包括有若干平行间隔设置的副栅，所述第一集电极中相邻两所述副栅的间距大于所述第二集电极中相邻两所述副栅的间距。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述电池片本体包括硅衬底，依次层叠设置于所述硅衬底受光面的第一本征非晶层以及第一掺杂非晶层，依次设置于所述硅衬底背光面的第二本征非晶层以及掺杂类型与所述第一掺杂非晶层掺杂类型相反的第二掺杂非晶层；所述第一本征非晶层与所述第一掺杂非晶层厚度之和小于所述第二本征非晶层与所述第二掺杂非晶层厚度之和。

10.根据权利要求9所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一本征非晶层与所述第一掺杂非晶层厚度之和为6-21nm，所述第二本征非晶层与所述第二掺杂非晶层厚度之和为7-30nm。

11.根据权利要求9所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一本征非晶层的厚度小于或等于所述第二本征非晶层的厚度，所述第一掺杂非晶层的厚度小于或等于所述第二掺杂非晶层的厚度。

12.根据权利要求11所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂非晶层的厚度为3-15nm，所述第二掺杂非晶层的厚度为3-20nm。

13.根据权利要求9所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述电池片本体还包括设置于所述第一掺杂非晶层外表面的第一透明导电膜层以及设置于所述第二掺杂非晶层外表面的第二透明导电膜层，所述第一透明导电膜层的厚度小于或等于所述第二透明导电膜层的厚度。

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