CN114883425A - 一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶硅异质结太阳电池技术领域，尤其涉及一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构。本发明提供了一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括依次层叠设置的晶硅衬底和界面钝化层；在所述界面钝化层的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层，未设置载流子选择性接触表面场层的区域设置电学隔离层；所述载流子选择性接触表面场层能够取出所述晶硅衬底中的多子；所述载流子选择性接触表面场层的表面设置透明导电电极层；所述电学隔离层和透明导电电极层的表面设置栅状金属电极；所述栅状金属电极的栅线取向与所述透明导电电极层的线取向相垂直。所述晶硅异质结太阳电池的迎光面结构可以很好的提高晶硅异质结太阳电池的短路电流密度。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅异质结太阳电池技术领域，尤其涉及一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构。
背景技术
太阳能光伏发电是一种潜力巨大的可再生能源利用类型，在世界范围内备受瞩目。光伏发电的核心器件是太阳电池，太阳电池通过半导体光生伏特效应将太阳能转换为电能。目前太阳电池产业仍然由晶硅太阳电池主导，晶硅太阳电池长期占世界太阳电池市场份额的90％以上。但光伏发电成本仍需下降。光伏市场对高效晶硅太阳电池的需求越来越大。
晶硅异质结太阳电池因其高转换效率而受到市场关注。常规的晶硅异质结太阳电池采用双面电极结构。通常采用P型掺杂的或功函数比较高的载流子选择性接触层取出晶硅衬底中的空穴，采用N型掺杂的或功函数比较低的载流子选择性接触层取出晶硅衬底中的电子。晶硅衬底中含有的空穴和电子，数量较多的一个称为多子，数量较少的另一个称为少子。取出晶硅衬底中的少子的载流子选择性接触层构成太阳电池的发射极，取出晶硅衬底中的多子的载流子选择性接触层构成太阳电池的表面场。在载流子选择性接触层和晶硅衬底之间一般插入界面钝化层来消除异质结界面上的缺陷。高性能的载流子选择性接触层和界面钝化层结合可使晶硅衬底获得优异的钝化效果，从而使太阳电池获得高开路电压。但是，由于这些载流子选择性接触层一般存在较大的光学自吸收效应，当将其制作在太阳电池的迎光面上时，不得不尽可能采用较小的厚度，并在其上制作透明导电电极层以降低电流横向传输时的电阻。然而即便如此，这些载流子选择性接触层和透明导电电极层存在的光学自吸收问题仍然严重，这导致晶硅异质结太阳电池的短路电流密度远低于晶硅同质结太阳电池。
在晶硅同质结太阳电池的迎光面上，为减少掺杂引起的自吸收损耗和复合增加，从而提高电池的短路电流密度，一种常用的做法是采用选择性发射极结构，即SE(Selective Emitter)结构。SE结构的基本特征是在无金属接触的区域采用较低的掺杂浓度，由于该掺杂层仍然是缺陷很少的晶体硅层，可以适当的增大厚度，通常可达到至少几百纳米，因而尽管掺杂浓度降低，但仍能保持较小的电流横向传输电阻。这在晶硅异质结太阳电池上无法实现，因为载流子选择性接触层一般都不是完美的晶体结构，内部含有很多缺陷，不能得到高质量的厚度较大的轻掺杂层。因此，针对在迎光面上存在载流子选择性接触结构的晶硅异质结太阳电池，为提高电池的短路电流密度，仍需开发一种行之有效并可便捷实施的新型结构方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，所述晶硅异质结太阳电池的迎光面结构可以很好的提高晶硅异质结太阳电池的短路电流密度。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括依次层叠设置的晶硅衬底1和界面钝化层2；
在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4；所述载流子选择性接触表面场层3能够取出所述晶硅衬底1中的多子；
所述载流子选择性接触表面场层3的表面设置透明导电电极层5；
所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6；
所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直。
优选的，在所述栅状金属电极6的栅线间隔区的表面设置光学减反射层7。
优选的，所述晶硅衬底1的电阻率为0.4～4Ω·cm。
优选的，所述界面钝化层2的厚度为1～8nm；
所述界面钝化层2为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种。
优选的，所述线状选区的线接触区的线宽度≤300μm，相邻两线接触区之间的中心间距为1～3mm。
优选的，所述晶硅衬底1是P型掺杂的，所述载流子选择性接触表面场层3的功函数≥5.0eV；所述载流子选择性接触表面场层3为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种，且是P+型掺杂的；或所述载流子选择性接触表面场层3为氧化物层、氮化物层、碳化物层、碳氮化物层中的一种或几种，且是无主动掺杂的。
优选的，所述晶硅衬底1是N型掺杂的，所述载流子选择性接触表面场层3的功函数≤4.2eV；所述载流子选择性接触表面场层3为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种，且是N+型掺杂的；或所述载流子选择性接触表面场层3为氧化物层、氟化物层、硼化物层、硫化物层中的一种或几种，且是无主动掺杂的。
优选的，所述电学隔离层4为氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层、氧化铝层和硫化锌层中的一种或几种。
优选的，所述透明导电电极层5为氧化铟基透明导电氧化物层、氧化锌基透明导电氧化物层、透明导电化合物层、透明导电聚合物层、透明金属纳米线层和透明导电石墨烯层中的一种或几种。
优选的，所述光学减反射层7的折射率小于所述电学隔离层4的折射率。
本发明提供了一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括依次层叠设置的晶硅衬底1和界面钝化层2；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4；所述载流子选择性接触表面场层3能够取出所述晶硅衬底1中的多子；所述载流子选择性接触表面场层3的表面设置透明导电电极层5；所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直。在本发明中，所述载流子选择性接触表面场层3可以将晶硅衬底中的多子取出，将其以线状选区的方式设置成在晶硅衬底迎光面上的局域接触的形式，可以实现提高太阳电池短路电流密度的目的。受限于少子在晶硅衬底中的扩散长度，取出晶硅衬底中的少子的载流子选择性接触发射极层优选采用全面积制备才能获得好的少子取出效果。将全面积制备的均匀或非均匀分布的发射极制备在太阳电池的背光面可以避免其光学自吸收对电池所造成的光电流损失。而多子在晶硅衬底中的输运距离较大，所述载流子选择性接触表面场层的局域接触区之间可以具有较大的间距。同时将透明导电电极层也设置为局域接触的形式并设置在太阳电池的迎光面，通过同时减小载流子选择性接触表面场层和透明导电电极层在太阳电池迎光面上的面积占比，使太阳光更好的进入到晶硅衬底中，有效的解决了载流子选择性接触结构处于电池迎光面时因其光学自吸收所导致的电池光电流下降的问题。最先在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光表面的钝化性能，可确保太阳电池获得高开路电压，所述结构可以保证光生载流子在晶硅衬底中的有效输运，使太阳电池获得高填充因子。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使得所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述的透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。在线状选区的载流子选择性接触区上设置的透明导电电极层起到降低光电流沿线状选区的载流子选择性接触区横向传输时的电阻的作用，可以提高光电流往所述栅状金属电极上的汇集能力，从而能够增大栅状金属电极的栅线间距，减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。电学隔离层也能很好的避免栅状金属电极和晶硅衬底之间的漏电问题，并起到降低迎光面光反射率的作用，采用本发明的技术方案，可以通过简洁的结构有效的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
附图说明
图1为本发明晶硅异质结太阳电池的迎光面结构(不包括光学减反射层)的示意图；
图2为本发明晶硅异质结太阳电池的迎光面结构(包括光学减反射层)的示意图；
图1～2中，1-晶硅衬底，2-界面钝化层，3-载流子选择性接触表面场层，4-电学隔离层，5-透明导电电极层，6-栅状金属电极，7-光学减反射层。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括依次层叠设置的晶硅衬底1和界面钝化层2；
在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4；所述载流子选择性接触表面场层3能够取出所述晶硅衬底1中的多子；
所述载流子选择性接触表面场层3的表面设置透明导电电极层5；
所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6；
所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直。
在本发明中，所述晶硅衬底1为N型掺杂的或P型掺杂；所述晶硅衬底1的电阻率优选为0.4～4Ω·cm。
在本发明中，所述晶硅衬底1的迎光面的表面结构优选为随机分布的金字塔结构。在本发明中，所述迎光面的表面结构优选通过制绒得到。在本发明中，采用所述迎光面的表面结构可以进一步的降低晶硅衬底迎光面的反射率。
在本发明中，所述界面钝化层2的厚度优选为1～8nm；所述界面钝化层2为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种。所述硅合金薄膜层优选包括第ⅣA族的非硅元素。本发明对所述硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。
在本发明中，所述界面钝化层2的设置可以确保晶硅衬底表面不受后续材料层制备工艺过程的影响，避免损伤、污染等，有效消除晶硅衬底表面的缺陷态，保证太阳电池获得高开路电压。
在本发明中，所述载流子选择性接触表面场层3以线状选区的方式设置在所述界面钝化层2的表面，所述线状选区的线接触区的线宽度优选≤300μm，相邻两线接触区之间的中心间距优选为1～3mm。本发明对所述线接触区的排列方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的排列方式即可。
在本发明中，所述载流子选择性接触表面场层3以线状选区的方式构成的局域接触结构可以有效的收集太阳电池产生的光电流，而在这些局域接触区之外的区域，太阳光能够更好的进入到晶硅衬底中被吸收，从而提高电池短路电流密度，所产生的光生多子可以通过在晶硅衬底1中的传输最后输送到局域化的载流子选择性接触表面场层3上。
在本发明中，所述载流子选择性接触表面场层3的作用是取出晶硅衬底1中的多子。当所述晶硅衬底1是P型掺杂的，其中的多子是空穴时，所述载流子选择性接触表面场层3需要具有较大的功函数；优选的，所述载流子选择性接触表面场层3的功函数≥5.0eV；优选的，所述载流子选择性接触表面场层3为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种，且是P+型掺杂的；或所述载流子选择性接触表面场层3为氧化物层、氮化物层、碳化物层、碳氮化物层中的一种或几种，且是无主动掺杂的。
当所述晶硅衬底1是N型掺杂的，其中的多子是电子时，所述载流子选择性接触表面场层3需要具有较小的功函数；优选的，所述载流子选择性接触表面场层3的功函数≤4.2eV；优选的，所述载流子选择性接触表面场层3为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种，且是N+型掺杂的；或所述载流子选择性接触表面场层3为氧化物层、氟化物层、硼化物层、硫化物层中的一种或几种，且是无主动掺杂的。
在本发明中，所述载流子选择性接触表面场层3的厚度优选为5～100nm。
在本发明中，所述电学隔离层4为氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层、氧化铝层和硫化锌层中的一种或几种。在本发明中，所述电学隔离层4的作用是防止在不存在所述载流子选择性接触表面场层3的区域产生漏电，还可以具有增强晶硅衬底1表面钝化的作用和降低太阳电池迎光面反射率的作用。
本发明对所述电学隔离层4的厚度没有特殊的限定，按照本领域技术人员熟知的实现电学隔离和降低发射率的要求进行调节即可。
在本发明中，所述透明导电电极层5优选为氧化铟基透明导电氧化物层、氧化锌基透明导电氧化物层、透明导电化合物层、透明导电聚合物层、透明金属纳米线层和透明导电石墨烯层中的一种或几种。本发明对所述透明导电电极层4的厚度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的厚度即可。
在本发明中，所述透明导电电极层5能够起到降低光电流沿线状选区的载流子选择性接触区横向传输时的电阻的作用，可以提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，从而能够增大栅状金属电极的栅线间距，减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。
在本发明中，所述栅状金属电极6优选为银电极或铜电极。
在本发明中，所述栅状金属电极6包括细栅和主栅，或所述栅状金属电极6优选包括细栅；所述细栅的栅线宽度优选≤50μm，相邻两栅线之间的距离优选为1～4mm。
在本发明中，所述栅状金属电极6与所述透明导电电极层5相结合起到降低太阳电池串联电阻的作用，并且通过所述栅状金属电极6，电池实现与其它电池或外回路之间的电连接。所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直，使得无需将所述栅状金属电极6对准制备在所述透明导电电极层5上，有利于开发具体的低成本制备工艺。
在本发明中，在所述栅状金属电极6的栅线间隔区的表面优选设置光学减反射层7(如图2所示)。
在本发明中，所述光学减反射层7的折射率优选小于所述电学隔离层4的折射率。
在本发明中，所述光学减反射层7优选为氧化物层、氟化物层和有机聚合物层中的一种或几种；本发明对所述氧化物层、氟化物层和有机聚合物层的具体种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按照降低折射率的要求进行配比调节即可。
在本发明中，所述光学减反射层7起到进一步降低太阳电池迎光面反射率的作用。
下面结合实施例对本发明提供的晶硅异质结太阳电池的迎光面结构进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
如图1所示，一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括：依次层叠设置的晶硅衬底1(N型掺杂，电阻率为0.4Ω·cm)和界面钝化层2(厚度为8nm，非晶硅界面钝化层)；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3(厚度为15nm，能够取出晶硅衬底中的电子的N+掺杂的纳米晶硅载流子选择性接触表面场层，线接触区的线宽为300μm，相邻两线接触区之间的中心间距为3mm)，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4(厚度为100nm的氧化硅电学隔离层)；所述载流子选择性接触表面场层3的表面设置透明导电电极层5(氧化铟锡透明导电电极)，所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6(银电极，栅线的宽度为50μm，相邻两栅线间距为4mm)；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直。
采用本实施例提供的晶硅异质结太阳电池迎光面结构可使晶硅异质结太阳电池减少迎光面光损失，获得高短路电流密度。在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光面的钝化性能，可使太阳电池获得高开路电压。所述透明导电电极层的设置可提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，并能够增大栅状金属电极的栅线间距，从而减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。采用本实施例的技术方案可以简便的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
实施例2
如图1所示，一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括：依次层叠设置的晶硅衬底1(P型掺杂，表面制绒(制绒结构为随机分布的金字塔结构)，电阻率为1.5Ω·cm)和界面钝化层2(厚度为1nm，氧化硅界面钝化层)；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3(厚度为100nm，能够取出晶硅衬底中的空穴的P+掺杂的多晶硅载流子选择性接触表面场层，线接触区的线宽为150μm，相邻两线接触区之间的中心间距为2mm)，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4(厚度为85nm的氧化铝电学隔离层)；所述载流子选择性接触表面场层3表面设置透明导电电极层5(氧化锌铝透明导电电极)；所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6(铜电极，栅线的宽度为35μm，相邻两栅线间距为2mm)；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直。
采用本实施例提供的晶硅异质结太阳电池迎光面结构可使晶硅异质结太阳电池减少迎光面光损失，获得高短路电流密度。在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光面的钝化性能，可使太阳电池获得高开路电压。所述透明导电电极层的设置可提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，并能够增大栅状金属电极的栅线间距，从而减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。采用本实施例的技术方案可以简便的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
实施例3
如图1所示，一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括：依次层叠设置的晶硅衬底1(N型掺杂，表面制绒(制绒结构为随机分布的金字塔结构)，电阻率为4Ω·cm)和界面钝化层2(厚度为4nm，非晶硅氧界面钝化层)；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3(厚度为5nm，能够取出晶硅衬底中的电子的N+掺杂的非晶硅载流子选择性接触表面场层，线接触区的线宽为100μm，相邻两线接触区之间的中心间距为1mm)，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4(厚度为80nm的氮化硅电学隔离层)；所述载流子选择性接触表面场层3表面设置透明导电电极层5(氧化锌铝透明导电电极)，所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6(银电极，栅线的宽度为40μm，相邻两栅线间距为1mm)；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直。
采用本实施例提供的晶硅异质结太阳电池迎光面结构可使晶硅异质结太阳电池减少迎光面光损失，获得高短路电流密度。在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光面的钝化性能，可使太阳电池获得高开路电压。所述透明导电电极层的设置可提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，并能够增大栅状金属电极的栅线间距，从而减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。采用本实施例的技术方案可以简便的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
实施例4
如图1所示，一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括：依次层叠设置的晶硅衬底1(P型掺杂，电阻率为2Ω·cm)和界面钝化层2(厚度为1.2nm，氧化硅界面钝化层)；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3(厚度为50nm，能够取出晶硅衬底中的空穴的P+掺杂的微晶硅碳载流子选择性接触表面场层，线接触区的线宽为200μm，相邻两线接触区之间的中心间距为2mm)，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4(厚度为60nm的硫化锌电学隔离层)，所述载流子选择性接触表面场层3表面设置透明导电电极层5(银纳米线透明导电电极)；所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6(银电极，栅线的宽度为40μm，相邻两栅线间距为2.5mm)；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直。
采用本实施例提供的晶硅异质结太阳电池迎光面结构可使晶硅异质结太阳电池减少迎光面光损失，获得高短路电流密度。在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光面的钝化性能，可使太阳电池获得高开路电压。所述透明导电电极层的设置可提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，并能够增大栅状金属电极的栅线间距，从而减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。采用本实施例的技术方案可以简便的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
实施例5
如图1所示，一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括：依次层叠设置的晶硅衬底1(P型掺杂，电阻率为4Ω·cm)和界面钝化层2(厚度为4nm，非晶硅界面钝化层)；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3(厚度为10nm，能够取出晶硅衬底中的空穴的氧化钼载流子选择性接触表面场层，线接触区的线宽为100μm，相邻两线接触区之间的中心间距为1mm)，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4(厚度为60nm的硫化锌电学隔离层)，所述载流子选择性接触表面场层3表面设置透明导电电极层5(PEDOT:PSS透明导电电极)；所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6(银电极，栅线的宽度为35μm，相邻两栅线间距为1mm)；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直。
采用本实施例提供的晶硅异质结太阳电池迎光面结构可使晶硅异质结太阳电池减少迎光面光损失，获得高短路电流密度。在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光面的钝化性能，可使太阳电池获得高开路电压。所述透明导电电极层的设置可提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，并能够增大栅状金属电极的栅线间距，从而减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。采用本实施例的技术方案可以简便的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
实施例6
如图1所示，一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括：依次层叠设置的晶硅衬底1(N型掺杂，电阻率为2Ω·cm)和界面钝化层2(厚度为6nm，非晶硅和纳米晶硅复合界面钝化层)；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3(厚度为12nm，能够取出晶硅衬底中的电子的氟化锂载流子选择性接触表面场层，线接触区的线宽为150μm，相邻两线接触区之间的中心间距为1.5mm)，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4(厚度为90nm的氮氧化硅电学隔离层)，所述载流子选择性接触表面场层3表面设置透明导电电极层5(石墨烯透明导电电极)；所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6(铜电极，栅线的宽度为35μm，相邻两栅线间距为2.5mm)；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直。
采用本实施例提供的晶硅异质结太阳电池迎光面结构可使晶硅异质结太阳电池减少迎光面光损失，获得高短路电流密度。在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光面的钝化性能，可使太阳电池获得高开路电压。所述透明导电电极层的设置可提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，并能够增大栅状金属电极的栅线间距，从而减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。采用本实施例的技术方案可以简便的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
实施例7
如图1所示，一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括：依次层叠设置的晶硅衬底1(N型掺杂，电阻率为0.6Ω·cm)和界面钝化层2(厚度为6nm，非晶硅非晶硅氧复合的界面钝化层)；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3(厚度为15nm，能够取出晶硅衬底中的电子的N+掺杂的非晶微晶复合硅氧载流子选择性接触表面场层，线接触区的线宽为200μm，相邻两线接触区之间的中心间距为2mm)，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4(厚度为60nm的硫化锌电学隔离层)，所述载流子选择性接触表面场层3表面设置透明导电电极层5(氧化锌铝和银纳米线复合透明导电电极)；所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6(银电极，栅线的宽度为35μm，相邻两栅线间距为3.5mm)；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直。
采用本实施例提供的晶硅异质结太阳电池迎光面结构可使晶硅异质结太阳电池减少迎光面光损失，获得高短路电流密度。在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光面的钝化性能，可使太阳电池获得高开路电压。所述透明导电电极层的设置可提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，并能够增大栅状金属电极的栅线间距，从而减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。采用本实施例的技术方案可以简便的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
实施例8
如图2所示，一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括：依次层叠设置的晶硅衬底1(N型掺杂，表面制绒(制绒结构为随机分布的金字塔结构)，电阻率为0.4Ω·cm)和界面钝化层2(厚度为4nm，非晶硅氧复合的界面钝化层)；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3(厚度为20nm，能够取出晶硅衬底中的电子的氧化钛载流子选择性接触表面场层，线接触区的线宽为200μm，相邻两线接触区之间的中心间距为3mm)，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4(厚度为70nm的硫化锌氮化硅复合电学隔离层)，所述载流子选择性接触表面场层3表面设置透明导电电极层5(氧化铟铈透明导电电极)；所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6(银电极，栅线的宽度为35μm，相邻两栅线间距为4mm)；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直；在所述栅状金属电极6的栅线间隔区的表面设置光学减反射层7(氟化镁光学减反射层)，
采用本实施例提供的晶硅异质结太阳电池迎光面结构可使晶硅异质结太阳电池减少迎光面光损失，获得高短路电流密度。在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光面的钝化性能，可使太阳电池获得高开路电压。所述透明导电电极层的设置可提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，并能够增大栅状金属电极的栅线间距，从而减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。在所述栅线间隔区的表面设置光学减反射层进一步降低了电池迎光面的反射率。采用本实施例的技术方案可以简便的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
实施例9
如图2所示，一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括：依次层叠设置的晶硅衬底1(P型掺杂，电阻率为1Ω·cm)和界面钝化层2(厚度为1.2nm，氧化硅界面钝化层)；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3(厚度为50nm，能够取出晶硅衬底中的空穴的P+掺杂的微晶硅碳载流子选择性接触表面场层，线接触区的线宽为150μm，相邻两线接触区之间的中心间距为2mm)，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4(厚度为85nm的氧化铝氮化硅复合电学隔离层)，所述载流子选择性接触表面场层3表面设置透明导电电极层5(锡酸镉透明导电电极)；所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6(铜电极，栅线的宽度为35μm，相邻两栅线间距为3mm)；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直；在所述栅状金属电极6的栅线间隔区的表面设置光学减反射层7(氧化硅光学减反射层)。
采用本实施例提供的晶硅异质结太阳电池迎光面结构可使晶硅异质结太阳电池减少迎光面光损失，获得高短路电流密度。在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光面的钝化性能，可使太阳电池获得高开路电压。所述透明导电电极层的设置可提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，并能够增大栅状金属电极的栅线间距，从而减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。在所述栅线间隔区的表面设置光学减反射层进一步降低了电池迎光面的反射率。采用本实施例的技术方案可以简便的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
实施例10
如图2所示，一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，包括：依次层叠设置的晶硅衬底1(P型掺杂，表面制绒(制绒结构为随机分布的金字塔结构)，电阻率为1Ω·cm)和界面钝化层2(厚度为4nm，非晶硅界面钝化层)；在所述界面钝化层2的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层3(厚度为15nm，能够取出晶硅衬底中的空穴的P+掺杂的非晶微晶硅复合载流子选择性接触表面场层，线接触区的线宽为200μm，相邻两线接触区之间的中心间距为2mm)，未设置载流子选择性接触表面场层3的区域设置电学隔离层4(厚度为60nm的氧化铝硫化锌复合电学隔离层)，所述载流子选择性接触表面场层3表面设置透明导电电极层5(氧化锌铝透明导电电极)；所述电学隔离层4和透明导电电极层5的表面设置栅状金属电极6(铜电极，栅线的宽度为35μm，相邻两栅线间距为3mm)；所述栅状金属电极6的栅线取向与所述透明导电电极层5的线取向相垂直；在所述栅状金属电极6的栅线间隔区的表面设置光学减反射层7(PDMS光学减反射层)，
采用本实施例提供的晶硅异质结太阳电池迎光面结构可使晶硅异质结太阳电池减少迎光面光损失，获得高短路电流密度。在晶硅衬底迎光面上全面积覆盖界面钝化层确保了晶硅衬底迎光面的钝化性能，可使太阳电池获得高开路电压。所述透明导电电极层的设置可提高光电流向所述栅状金属电极上的汇集能力，并能够增大栅状金属电极的栅线间距，从而减少栅线遮光损失，也可以起到降低载流子选择性接触区的光反射率的作用。同时，栅状金属电极与透明导电电极层的线取向相垂直，使所述栅状金属电极制备时无需考虑与所述透明导电电极层的对准问题，便于低成本制备工艺的开发。在所述栅线间隔区的表面设置光学减反射层进一步降低了电池迎光面的反射率。采用本实施例的技术方案可以简便的实现提高晶硅异质结太阳电池短路电流密度的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，其特征在于，包括依次层叠设置的晶硅衬底(1)和界面钝化层(2)；
在所述界面钝化层(2)的表面进行线状选区设置载流子选择性接触表面场层(3)，未设置载流子选择性接触表面场层(3)的区域设置电学隔离层(4)；所述载流子选择性接触表面场层(3)能够取出所述晶硅衬底(1)中的多子；
所述载流子选择性接触表面场层(3)的表面设置透明导电电极层(5)；
所述电学隔离层(4)和透明导电电极层(5)的表面设置栅状金属电极(6)；
所述栅状金属电极(6)的栅线取向与所述透明导电电极层(5)的线取向相垂直。
2.如权利要求1所述的晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，其特征在于，在所述栅状金属电极(6)的栅线间隔区的表面设置光学减反射层(7)。
3.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，其特征在于，所述晶硅衬底(1)的电阻率为0.4～4Ω·cm。
4.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，其特征在于，所述界面钝化层(2)的厚度为1～8nm；
所述界面钝化层(2)为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种。
5.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，其特征在于，所述线状选区的线接触区的线宽度≤300μm，相邻两线接触区之间的中心间距为1～3mm。
6.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，其特征在于，所述晶硅衬底(1)是P型掺杂的，所述载流子选择性接触表面场层(3)的功函数≥5.0eV。
7.如权利要求6所述的晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，其特征在于，所述载流子选择性接触表面场层(3)为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种，且是P+型掺杂的；或所述载流子选择性接触表面场层(3)为氧化物层、氮化物层、碳化物层、碳氮化物层中的一种或几种，且是无主动掺杂的。
8.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，其特征在于，所述晶硅衬底(1)是N型掺杂的，所述载流子选择性接触表面场层(3)的功函数≤4.2eV。
9.如权利要求8所述的晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，其特征在于，所述载流子选择性接触表面场层(3)为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种，且是N+型掺杂的；或所述载流子选择性接触表面场层(3)为氧化物层、氟化物层、硼化物层、硫化物层中的一种或几种，且是无主动掺杂的。
10.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池的迎光面结构，其特征在于，所述电学隔离层(4)为氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层、氧化铝层和硫化锌层中的一种或几种。
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