CN115642186A - 侧面具有铁电场钝化结构的太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种侧面具有铁电场钝化结构的太阳能电池和光伏组件。其中，太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层、晶硅吸收层和第二载流子传输层，第一载流子传输层和所述第二载流子传输层的导电类型相反，在第一载流子传输层和第二载流子传输层远离所述晶硅吸收层的表面一侧设置有电极，在太阳能电池的至少一个侧面上设置有铁电场钝化层，铁电场钝化层至少完全覆盖所述侧面中的晶硅吸收层。本申请的太阳能电池，在侧面设置场钝化结构作为场钝化结构，吸收层中的光生载流子在传输经过侧面区域时，在场钝化结构内建电场的诱导作用下，载流子将远离有大量缺陷的边缘区域进行传输，从而有效降低了边缘的缺陷带来的缺陷复合和效率损失。
Description
技术领域
本申请属于太阳能电池技术领域，具体地，涉及一种侧面具有铁电场钝化结构的太阳能电池和光伏组件。
背景技术
现有晶硅电池包括晶硅吸收层、向光面和背光面的在流体传输层。现有晶硅电池中的钝化技术，通常都集中在吸收层的向光面和/或背光面，而针对电池侧边(断面)的钝化相对较少。当向光面、背光面的缺陷已经得到较好钝化时，侧边(断面)在切割、加工等处理过程中造成的缺陷，悬挂键等问题，成为了限制电池效率进一步提升的瓶颈。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本申请提供一种侧面具有铁电场钝化结构的太阳能电池。
具体来说，本申请涉及如下方面：
一种侧面具有铁电场钝化结构的太阳能电池，所述太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层、晶硅吸收层和第二载流子传输层，所述第一载流子传输层和所述第二载流子传输层的导电类型相反，
在所述第一载流子传输层和所述第二载流子传输层远离所述晶硅吸收层的表面一侧设置有电极，
在所述太阳能电池的至少一个侧面上设置有铁电场钝化层，所述铁电场钝化层至少完全覆盖所述侧面中的晶硅吸收层。
可选地，形成所述铁电场钝化层的材料选自无机铁电材料、有机铁电材料、电介质材料与铁电材料组成的复合材料中的一种或两种以上。
可选地，所述无机铁电材料选自钛酸钡、钛酸锶、氧化钛、锆钛酸铅、铌镁酸铅、钛酸铋钠、铁酸铋、锰酸铋中的一种或两种以上。
可选地，所述有机铁电材料选自聚偏氟乙烯及其共聚物、共聚酰胺中的一种或两种。
可选地，所述铁电场钝化层的厚度为5μm-20μm。
可选地，所述铁电场钝化层的剩余极化强度大于0.96μC/cm-2。
可选地，所述铁电场钝化层的矫顽电场强度大于0.1kV·cm-1。
可选地，所述铁电场钝化层的极化方向与所述太阳能电池中正电荷传输方向相同。
可选地，所述铁电场钝化层和所述晶硅吸收层之间设置有无定形层。
可选地，所述无定形层的厚度小于等于10nm。
可选地，所述无定形层通过对所述太阳能电池的侧面腐蚀形成。
可选地，形成所述铁电场钝化层的材料为有机铁电材料，所述铁电场钝化层和所述晶硅吸收层通过硅烷偶联剂结合。
可选地，所述硅烷偶联剂中烷基的碳链长度小于等于5。
可选地，形成所述铁电场钝化层的材料为无机铁电材料，在设置所述铁电场钝化层时，对所述太阳能电池的至少一个侧面和所述铁电场钝化层进行局部热处理。
一种光伏组件，所述光伏组件包括上述的任意一种太阳能电池。
本申请的侧面具有场钝化结构的太阳能电池，在太阳能电池侧面设置铁电场钝化结构作为场钝化结构，吸收层中的光生载流子在传输经过侧面区域时，在场钝化结构内建电场的诱导作用下，载流子将远离有大量缺陷的边缘区域进行传输，从而有效降低了边缘的缺陷带来的缺陷复合和效率损失。
附图说明
图1为现有技术中太阳能电池基本结构示意图。
图2为本申请的太阳能电池结构示意图。
图3为本申请的铁电场钝化层工作原理示意图。
图4为本申请一种具体实施方式的太阳能电池的结构示意图。
图5为本申请一种具体实施方式的太阳能电池的结构示意图。
图6为本申请一种具体实施方式的太阳能电池的结构示意图。
附图标记：
1晶硅吸收层，2第一载流子传输层，3第二载流子传输层，4电极，5铁电场钝化层，51第一铁电场钝化层，52第二铁电场钝化层，6复合中心。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本申请，应当理解，实施例仅用于进一步说明和阐释本申请，并非用于限制本申请。
除非另外定义，本说明书中有关技术的和科学的术语与本领域内的技术人员所通常理解的意思相同。虽然在实验或实际应用中可以应用与此间所述相似或相同的方法和材料，本文还是在下文中对材料和方法做了描述。在相冲突的情况下，以本说明书包括其中定义为准，另外，材料、方法和例子仅供说明，而不具限制性。以下结合具体实施例对本申请作进一步的说明，但不用来限制本申请的范围。
现有的太阳能电池基本结构如图1所示，其包括依次层叠设置的第一载流子传输层2、晶硅吸收层1和第二载流子传输层3，在所述第一载流子传输层2和第二载流子传输层3远离所述晶硅吸收层1的表面一侧设置有电极4。太阳能电池的侧面(断面)在切割、加工等处理过程中会造成缺陷，悬挂键等问题，从而影响电池效率。
针对现有技术存在的问题，本申请提供一种侧面具有铁电场钝化结构的太阳能电池。如图2、图4-5所示，本申请的太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层2、晶硅吸收层1和第二载流子传输层3，所述第一载流子传输层2和所述第二载流子传输层3的导电类型相反。
在所述第一载流子传输层2和所述第二载流子传输层3远离所述晶硅吸收层1的表面一侧设置有电极4。
在所述太阳能电池的至少一个侧面上设置有铁电场钝化层5，所述铁电场钝化层5至少完全覆盖所述侧面中的晶硅吸收层1。即铁电场钝化层5可以只设置太阳能电池的一个侧面，也可以设置在太阳能电池的两个侧面，也可以设置在太阳能电池的三个侧面，还可以在太阳能电池的四个侧面都设置。不同侧面上设置的铁电场钝化层5的厚度、材料可以相同或不同。同一个侧面上设置的铁电场钝化层可以为同一材料，也可以为由两个或以上个不同材料组成的不同场钝化层。如图6所示，铁电场钝化层可以包括第一铁电场钝化层51和第二铁电场钝化层52。
铁电场钝化层5至少完全覆盖所述侧面中的晶硅吸收层1是指铁电场钝化层5可以仅覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1，还可以进一步覆盖侧面暴露的第一载流子传输层2和第二载流子传输层3中的部分或全部。例如铁电场钝化层5可以完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1，完全覆盖侧面暴露的第一载流子传输层2和完全覆盖侧面暴露的第二载流子传输层3。铁电场钝化层5可以完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1，部分覆盖侧面暴露的第一载流子传输层2和完全覆盖侧面暴露的第二载流子传输层3。铁电场钝化层5可以完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1，完全覆盖侧面暴露的第一载流子传输层2和部分覆盖侧面暴露的第二载流子传输层3。铁电场钝化层5可以完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1，部分覆盖侧面暴露的第一载流子传输层2和部分覆盖侧面暴露的第二载流子传输层3。铁电场钝化层5可以完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1，不覆盖侧面暴露的第一载流子传输层2和完全覆盖侧面暴露的第二载流子传输层3。铁电场钝化层5可以完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1，不覆盖侧面暴露的第一载流子传输层2和部分覆盖侧面暴露的第二载流子传输层3。铁电场钝化层5可以完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1，完全覆盖侧面暴露的第一载流子传输层2和不覆盖侧面暴露的第二载流子传输层3。铁电场钝化层5可以完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1，部分覆盖侧面暴露的第一载流子传输层2和不覆盖侧面暴露的第二载流子传输层3。
铁电场钝化层5由自发极化材料组成。铁电场钝化层5的材料，即自发极化材料具有如图3的a所示的特征，即在其晶格内，正负电荷中心不重合，从而在晶格内部产生一定的电偶极矩P；而且此电偶极矩P在外加电场的诱导下，可以发生偏转。(偶极矩为局域化的电场，仅存在电场，并没有自由移动的电荷，因此不会成为缺陷复合中心)
在自发极化材料组成的铁电场钝化层5中，不同区域的电偶极矩P的方向不同，通常处于随机分布状态，薄膜或者材料整体上对外呈电中性，如图3的b所示。当对铁电场钝化层5施加外电场E时，铁电场钝化层5内部的方向随机分布的电偶极矩P将发生定向排列，如图3的c所示；此过程成为材料的“极化”。当铁电场钝化层5被极化之后，定向排列的偶极矩将被保持，在其内部形成内建电场，且该内建电场可长期稳定存在。该内建电场对光生载流子可以起到场钝化效果。
如图4所示，电池侧面边缘区域由于切割、加工等处理过程会造成缺陷，悬挂键等复合中心6。当在电池侧面设置铁电场钝化结构后，晶硅吸收层1中的光生载流子在传输经过侧面区域时，在场钝化结构内建电场的诱导作用下，载流子将远离有大量缺陷的边缘区域进行传输，从而有效降低了边缘的缺陷带来的缺陷复合和效率损失。
所述铁电场钝化层5的材料选自无机铁电材料、有机铁电材料、电介质材料与铁电材料组成的复合材料中的一种或两种以上。其中，所述无机铁电材料选自钛酸钡、钛酸锶、氧化钛、锆钛酸铅、铌镁酸铅、钛酸铋钠、铁酸铋、锰酸铋中的一种或两种以上。所述有机铁电材料选自聚偏氟乙烯及其共聚物、共聚酰胺中的一种或两种。聚偏氟乙烯的共聚物例如可以为P(VDF-TrFE)、P(VDF-TrFE-CFE)。
现有的太阳能电池的厚度一般不超过200μm。在这个厚度级别的电池侧面(断面)区域镀膜，设置铁电场钝化结构时，如果太厚，则结构在侧边区域结合不牢固，极易受外力影响而脱落；如果太薄，则制备难度加大，同时起到的场钝化效果也有限。因此，铁电场钝化层的厚度为5μm-20μm时，可以起到较好的场钝化效果。
在一个具体的实施方式中，所述铁电场钝化层5的厚度为5μm-20μm，例如可以为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm等。
剩余极化强度Pr是指铁电材料的剩余极化强度是指完成极化后，没有外加电场的情况下，材料内部形成的定向的自发极化的强度，单位为μC/cm-2。在太阳能电池工作过程中，铁电场钝化层5的剩余极化强度Pr需要大于铁电场钝化层5的表面电荷密度，这样铁电场钝化层5的极化方向才能够得以保持，不被铁电场钝化层5的局域电场覆盖、削弱甚至翻转。
以PERC电池中Al2O3钝化层的表面电荷密度Qf为例，若要实现有效的场钝化，则要求：
Qf＞6×1012cm-2＝6×1012×1.6×10-19C/cm-2＝0.96μC/cm-2，
在一个具体的实施方式中，所述铁电场钝化层5的剩余极化强度大于0.96μC/cm-2，例如可以为1μC/cm-2、2μC/cm-2、3μC/cm-2、4μC/cm-2、5μC/cm-2、6μC/cm-2、7μC/cm-2、8μC/cm-2、9μC/cm-2、10μC/cm-2、11μC/cm-2、12μC/cm-2、13μC/cm-2、14μC/cm-2、15μC/cm-2、16μC/cm-2、17μC/cm-2、18μC/cm-2、19μC/cm-2、20μC/cm-2、25μC/cm-2、30μC/cm-2、35μC/cm-2、40μC/cm-2、50μC/cm-2。
铁电材料的矫顽场强Ec是指，在外电场作用下，铁电材料的内建电场被扭转至零时，所对应的电场强度，单位为kV·cm-1。
如图4所示，在电池工作状态下，铁电场钝化层5的一端侧面与第一电子传输层2接触，另一侧面与第二电子传输层3接触，在铁电场钝化层5上下之间存在一定的电场强度E。因此，在工作情况下，只有当铁电场钝化层5的Ec＞E时，铁电场钝化层5的内建电场才能保持，从而起到场钝化的效果。
在现有电池中，上下电极之间的电压一般不超过2V，上下电极之间的距离一般不小于200μm，因此，上下电极之间的电场强度E的上限值为：
E＝(2V)÷(200μm)＝0.1kV·cm-1
因此，当铁电场钝化层5的矫顽场强Ec＞0.1kV·cm-1时，则可确保在工作条件下场钝化层的钝化效果。
在一个具体的实施方式中，铁电场钝化层5的矫顽场强Ec＞0.1kV·cm-1，例如可以为0.2kV·cm-1、1kV·cm-1、5kV·cm-1、10kV·cm-1、20kV·cm-1、30kV·cm-1、40kV·cm-1、50kV·cm-1、60kV·cm-1、70kV·cm-1、80kV·cm-1、90kV·cm-1、100kV·cm-1、110kV·cm-1、120kV·cm-1、130kV·cm-1、140kV·cm-1、150kV·cm-1、160kV·cm-1、170kV·cm-1、180kV·cm-1、190kV·cm-1、200kV·cm-1、250kV·cm-1、300kV·cm-1、350kV·cm-1、400kV·cm-1等。
为实现铁电场钝化层5“辅助载流子传输，提高传输效率”的功能，要求铁电场钝化层5的极化方向，与电池中正电荷传输方向相同。如图4中所示，当电池内部的空穴向上传输，电子向下传输时，内部电流方向为自下而上，在这种情况下，铁电场钝化层5的极化方向也是自下而上；反之同理。
在铁电场钝化层5设置完成后，可以对其进行极化，即在铁电场钝化层5的上下两端施加极化电场，极化电场逐渐增大至对应材料的饱和极化电场，从而使铁电场钝化层5发挥最大的场钝化效果。
本申请的铁电场钝化层，所使用的材料为铁电材料，无机铁电材料的晶体结构多为钙钛矿结构，有机铁电材料多为高分子材料；而晶硅吸收层为金刚石结构。因此，无论是无机铁电材料，还是有机铁电材料，均与晶硅存在较大的结构失配。而结构失配度较大的材料设置在一起时，两者界面会有较大的结构畸变，导致结合不牢固，不稳定。为了提高铁电场钝化层在电池侧面的附着强度，可以采用以下的任意一种或多种方式。
第一种方式：在铁电场钝化层和晶硅吸收层之间设置无定形层
在铁电场钝化层和晶硅吸收层之间设置无定形层可极大的提高铁电场钝化层在电池侧面的附着强度。具体地，可以采用酸液、碱液对电池侧面进行腐蚀，破坏侧面的晶体结构，使侧面形成一定的无定形层。然后再在无定形层上制备场钝化层。在制备无定形层时应尽量避免腐蚀电池片的上下表面。无定形层厚度应小于等于10nm，例如可以为10nm、9nm、8nm、7nm、6nm、5nm、4nm、3nm、2nm、1nm等。如果过厚，会阻挡侧面铁电场钝化层对晶硅吸收层的钝化效果。
第二种方式：铁电场钝化层和晶硅吸收层通过硅烷偶联剂结合
当侧面的场钝化结构使用有机铁电材料时，可以使用硅烷偶联剂对电池侧面进行处理，使铁电场钝化层和晶硅吸收层通过硅烷偶联剂结合。
硅烷偶联剂是一种用于提高有机-无机界面粘结力的有机物，其分子结构式一般为Y-R-SiX3。其中SiX3基团可以水解出羟基，羟基可以与表面处理过的晶硅表面发生烷基化反应，形成共价键；R为烷基基团，Y为有机基团通常发生有机反应。
硅烷偶联剂与铁电场钝化层和晶硅吸收层发生烷基化反应。反应后，Y-R-SiX3的SiX3基团可以与晶硅结合，形成共价键；Y可以与有机铁电材料结合，形成共价键，从而大幅提高有机铁电材料与晶硅的结合力。
其中，所使用的硅烷偶联剂中烷基的碳链长度小于等于5，例如可以为5、4、3、2、1，碳链过长会影响铁电场钝化层的钝化效果。
第三种方式：对太阳能电池的至少一个侧面和铁电场钝化层进行局部热处理
当在太阳能电池侧面直接设置无机铁电材料形成的场钝化层时，可以使用激光加热等局域加热的方式，使得太阳能电池侧面和铁电场钝化层的界面处发生互扩散、合金化或固相反应，从而大幅提高侧面铁电场钝化层和太阳能电池侧面的结合强度。
第一载流子传输层2和第二载流子传输层3为本领域已知的载流子传输层，可以电子传输层或空穴传输层。当第一载流子传输层2为电子传输层时，第二载流子传输层3为空穴传输层。当第一载流子传输层2为空穴传输层时，第二载流子传输层3为电子传输层。
进一步地，本领域技术人员可以理解，根据实际需要，在所述第一载流子传输层2，或所述第二载流子传输层3的两侧可以设置其他功能层。
电极4为本领域已知的电极，如银电极、铜电极等各种金属电极，也可以是透明导电层和金属电极组合而成的电极。
本申请还提供一种光伏组件，其包括上述任意一种侧面具有场钝化结构的太阳能电池。
当在太阳能电池的侧面设置场钝化结构后，由于该结构所采取的铁电材料均为介电常数较大、电阻较高的绝缘材料。因此，当使用具有该结构的太阳能电池制造光伏组件时，该结构可以减少组件中太阳能电池之间的爬电距离，从而减小太阳能电池之间的排布间隙，从而起到提高单位面积光伏组件输出功率的技术效果。
实施例
实施例1
在本实施例中，所述太阳能电池结构如图5所示。所述太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层2、晶硅吸收层1和第二载流子传输层3。在所述第一载流子传输层2和所述第二载流子传输层3远离所述晶硅吸收层1的表面一侧设置有电极4。在所述太阳能电池的四个侧面上设置有铁电场钝化层5，所述铁电场钝化层5完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1、第一载流子传输层2和第二载流子传输层3。
其中，电极4为Ag栅线电极，晶硅吸收层1为P型单晶硅片，第一载流子传输层2为空穴选择性接触层，第二载流子传输层3为电子选择性接触层。铁电场钝化层5采用BiFeO3铁电材料，厚度为5μm，Pr＝10μC/cm-2，Ec＝200kV·cm-1，极化方向为从第一载流子传输层2指向第二载流子传输层3的方向。
铁电场钝化层5和晶硅吸收层1之间，使用KOH腐蚀的方法，形成5nm厚的无定形层，提高界面结合强度。
实施例2
在本实施例中，所述太阳能电池结构如图5所示。所述太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层2、晶硅吸收层1和第二载流子传输层3。在所述第一载流子传输层2和所述第二载流子传输层3远离所述晶硅吸收层1的表面一侧设置有电极4。在所述太阳能电池的四个侧面上设置有铁电场钝化层5，所述铁电场钝化层5完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1、第一载流子传输层2和第二载流子传输层3。
其中，电极4为Ag栅线电极，晶硅吸收层1为P型单晶硅片，第一载流子传输层2为空穴选择性接触层，第二载流子传输层3为电子选择性接触层。铁电场钝化层5采用BiFeO3铁电材料，厚度为8μm，Pr＝45μC/cm-2，Ec＝100kV·cm-1，极化方向为从第一载流子传输层2指向第二载流子传输层3的方向。
铁电场钝化层5和晶硅吸收层1之间采用脉冲激光热处理的方式，提高界面结合强度。
实施例3
在本实施例中，所述太阳能电池结构如图5所示。所述太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层2、晶硅吸收层1和第二载流子传输层3。在所述第一载流子传输层2和所述第二载流子传输层3远离所述晶硅吸收层1的表面一侧设置有电极4。在所述太阳能电池的四个侧面上设置有铁电场钝化层5，所述铁电场钝化层5完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1、第一载流子传输层2和第二载流子传输层3。
其中，电极4为Cu栅线电极，晶硅吸收层1为P型单晶硅片，第一载流子传输层2为空穴选择性接触层，第二载流子传输层3为电子选择性接触层。铁电场钝化层5采用BiFeO3铁电材料，厚度为10μm，Pr＝22μC/cm-2，Ec＝70kV·cm-1，极化方向为从第一载流子传输层2指向第二载流子传输层3的方向。
铁电场钝化层5和晶硅吸收层1之间，使用KOH腐蚀的方法，形成5nm厚的无定形层，提高界面结合强度。
实施例4
在本实施例中，所述太阳能电池结构如图6所示。所述太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层2、晶硅吸收层1和第二载流子传输层3。在所述第一载流子传输层2和所述第二载流子传输层3远离所述晶硅吸收层1的表面一侧设置有电极4。在所述太阳能电池的四个侧面上设置有铁电场钝化层，所述铁电场钝化层完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1、第一载流子传输层2和第二载流子传输层3。其中钝化层包括层叠设置的第一铁电场钝化层51和第二铁电场钝化层52，其中第一铁电场钝化层51相对于第二铁电场钝化层52更靠近晶硅吸收层1。
其中，电极4为Cu栅线电极，晶硅吸收层1为P型单晶硅片，第一载流子传输层2为空穴选择性接触层，第二载流子传输层3为电子选择性接触层。第一铁电场钝化层51采用BiFeO3铁电材料，厚度为7μm，Pr＝10μC/cm-2，Ec＝200kV·cm-1，极化方向为从第一载流子传输层2指向第二载流子传输层3的方向。第二铁电场钝化层52采用Pb(Zr0.3Ti0.7)O3铁电材料，厚度为9μm，Pr＝22μC/cm-2，Ec＝70kV·cm-1，极化方向为从第一载流子传输层2指向第二载流子传输层3的方向。
第一铁电场钝化层51和晶硅吸收层1之间，使用KOH腐蚀的方法，形成5nm厚的无定形层，提高界面结合强度。
实施例5
在本实施例中，所述太阳能电池结构如图5所示。所述太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层2、晶硅吸收层1和第二载流子传输层3。在所述第一载流子传输层2和所述第二载流子传输层3远离所述晶硅吸收层1的表面一侧设置有电极4。在所述太阳能电池的四个侧面上设置有铁电场钝化层5，所述铁电场钝化层5完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1、第一载流子传输层2和第二载流子传输层3。
其中，电极4为Cu栅线电极，晶硅吸收层1为P型单晶硅片，第一载流子传输层2为空穴选择性接触层，第二载流子传输层3为电子选择性接触层。铁电场钝化层5采用P(VDF-TrFE)共聚物铁电材料，厚度为20μm，Pr＝6.5μC/cm-2，Ec＝550kV·cm-1，极化方向为从第一载流子传输层2指向第二载流子传输层3的方向。
铁电场钝化层5和晶硅吸收层1之间，使用KOH腐蚀的方法，形成5nm厚的无定形层，提高界面结合强度。。
实施例6
在本实施例中，所述太阳能电池结构如图5所示。所述太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层2、晶硅吸收层1和第二载流子传输层3。在所述第一载流子传输层2和所述第二载流子传输层3远离所述晶硅吸收层1的表面一侧设置有电极4。在所述太阳能电池的四个侧面上设置有铁电场钝化层5，所述铁电场钝化层5完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1、第一载流子传输层2和第二载流子传输层3。
其中，电极4为Al栅线电极，晶硅吸收层1为P型单晶硅片，第一载流子传输层2为空穴选择性接触层，第二载流子传输层3为电子选择性接触层。铁电场钝化层5采用P(VDF-TrFE)共聚物铁电材料，厚度为20μm，Pr＝6.5μC/cm-2，Ec＝550kV·cm-1，极化方向为从第一载流子传输层2指向第二载流子传输层3的方向。
铁电场钝化层5和晶硅吸收层1之间，使用EDOT-CH2-Si(OEt)3结合，提高界面结合强度。
实施例7
在本实施例中，所述太阳能电池结构如图5所示。所述太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层2、晶硅吸收层1和第二载流子传输层3。在所述第一载流子传输层2和所述第二载流子传输层3远离所述晶硅吸收层1的表面一侧设置有电极4。在所述太阳能电池的四个侧面上设置有铁电场钝化层5，所述铁电场钝化层5完全覆盖侧面暴露的晶硅吸收层1、第一载流子传输层2和第二载流子传输层3。
其中，电极4为Al栅线电极，晶硅吸收层1为P型单晶硅片，第一载流子传输层2为空穴选择性接触层，第二载流子传输层3为电子选择性接触层。铁电场钝化层5采用BiFeO3铁电材料，厚度为5μm，Pr＝10μC/cm-2，Ec＝200kV·cm-1，极化方向为从第一载流子传输层2指向第二载流子传输层3的方向。
对比例1
在本对比例中，所述太阳能电池结构如图5所示。所述太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层2、晶硅吸收层1和第二载流子传输层3。在所述第一载流子传输层2和所述第二载流子传输层3远离所述晶硅吸收层1的表面一侧设置有电极4。
其中，电极4为Al栅线电极，晶硅吸收层1为P型单晶硅片，第一载流子传输层2为空穴选择性接触层，第二载流子传输层3为电子选择性接触层。
各实施例涉及的主要参数如表1所示。
表1各实施例的主要参数
Claims (15)
1.一种侧面具有铁电场钝化结构的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括依次层叠设置的第一载流子传输层、晶硅吸收层和第二载流子传输层，所述第一载流子传输层和所述第二载流子传输层的导电类型相反，
在所述第一载流子传输层和所述第二载流子传输层远离所述晶硅吸收层的表面一侧设置有电极，
在所述太阳能电池的至少一个侧面上设置有铁电场钝化层，所述铁电场钝化层至少完全覆盖所述侧面中的晶硅吸收层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，形成所述铁电场钝化层的材料选自无机铁电材料、有机铁电材料、电介质材料与铁电材料组成的复合材料中的一种或两种以上。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述无机铁电材料选自钛酸钡、钛酸锶、氧化钛、锆钛酸铅、铌镁酸铅、钛酸铋钠、铁酸铋、锰酸铋中的一种或两种以上。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述有机铁电材料选自聚偏氟乙烯及其共聚物、共聚酰胺中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述铁电场钝化层的厚度为5μm-20μm。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述铁电场钝化层的剩余极化强度大于0.96μC/cm-2。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述铁电场钝化层的矫顽电场强度大于0.1kV·cm-1。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述铁电场钝化层的极化方向与所述太阳能电池中正电荷传输方向相同。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述铁电场钝化层和所述晶硅吸收层之间设置有无定形层。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述无定形层的厚度小于等于10nm。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述无定形层通过对所述太阳能电池的侧面腐蚀形成。
12.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，形成所述铁电场钝化层的材料为有机铁电材料，所述铁电场钝化层和所述晶硅吸收层通过硅烷偶联剂结合。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池，其特征在于，所述硅烷偶联剂中烷基的碳链长度小于等于5。
14.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，形成所述铁电场钝化层的材料为无机铁电材料，在设置所述铁电场钝化层时，对所述太阳能电池的至少一个侧面和所述铁电场钝化层进行局部热处理。
15.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括权利要求1-14中任一项所述的太阳能电池。
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