CN116314371A - 太阳能电池及光伏组件 - Google Patents

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CN116314371A CN202310182365.XA CN202310182365A CN116314371A CN 116314371 A CN116314371 A CN 116314371A CN 202310182365 A CN202310182365 A CN 202310182365A CN 116314371 A CN116314371 A CN 116314371A
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doping
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金井升
张彼克
杨楠楠
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Jinko Solar Haining Co Ltd
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Zhejiang Jinko Solar Co Ltd
Jinko Solar Haining Co Ltd
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Abstract

本申请实施例涉及太阳能电池技术领域,特别涉及一种太阳能电池及光伏组件,太阳能电池包括:基底,具有第一表面,第一表面具有金属图案区域以及非金属图案区域;第一掺杂层,位于基底内,基底露出第一掺杂层顶面,第一掺杂层顶面与至少部分非金属图案区域重合,第一掺杂层的掺杂元素浓度大于基底内除第一掺杂层以外的区域的掺杂元素浓度;隧穿层,覆盖金属图案区域;掺杂导电层,包括第一部分与第二部分,第一部分位于隧穿层远离基底的表面,第二部分位于第一掺杂层顶面;第一电极,与金属图案区域正对,第一电极与第一部分电接触。本申请实施例有利于提高太阳能电池的光电转换效率。

Description

太阳能电池及光伏组件
技术领域
本申请实施例涉及太阳能电池领域,特别涉及一种太阳能电池及光伏组件。
背景技术
太阳能电池具有较好的光电转换能力,目前,在基底表面会制备隧穿层以及掺杂导电层,用于抑制太阳能电池中基底表面的载流子复合以及增强对基底的钝化效果。其中,隧穿层具有较好的化学钝化效果,掺杂导电层具有较好的场钝化效果。此外,为了对太阳能电池产生的光生载流子进行传输并收集,还会制备与掺杂导电层电接触的电极,用于对载流子进行收集。载流子的传输路径通常是从基底传输至隧穿层,并从隧穿层隧穿至掺杂导电层中,再被与掺杂导电层电接触的电极收集。增加载流子的传输以及收集能力对于提高太阳能电池的光电转换性能起到重要作用。
然而,太阳能电池的光电转换性能欠佳。
发明内容
本申请实施例提供一种太阳能电池及光伏组件,至少有利于提高太阳能电池的光电转换效率。
本申请实施例提供一种太阳能电池,包括:基底,具有第一表面,所述第一表面具有金属图案区域以及非金属图案区域;第一掺杂层,位于所述基底内,所述基底露出所述第一掺杂层顶面,所述第一掺杂层顶面与至少部分所述非金属图案区域重合,所述第一掺杂层的掺杂元素浓度大于所述基底内除所述第一掺杂层以外的区域的掺杂元素浓度;隧穿层,覆盖所述金属图案区域;掺杂导电层,包括第一部分与第二部分,所述第一部分位于所述隧穿层远离所述基底的表面,所述第二部分位于所述第一掺杂层顶面;第一电极,与所述金属图案区域正对,所述第一电极与所述第一部分电接触。
另外,第一掺杂层顶面与部分所述非金属图案区域重合。
另外,第一掺杂层顶面与整个所述非金属图案区域重合。
另外,隧穿层与所述第一掺杂层沿第一方向交错排布,所述第一方向为所述金属图案区域指向所述非金属图案区域的方向。
另外,隧穿层在沿所述第一方向上的侧壁与所述第一掺杂层在沿所述第一方向上的侧壁齐平。
另外,在沿所述第一方向上,所述第二部分的部分侧壁与所述隧穿层的侧壁相接触。
另外,第一部分的厚度与所述第二部分的厚度相同。
另外,第一掺杂层的掺杂元素浓度与所述基底内除所述第一掺杂层以外的区域的掺杂元素浓度之比为10:1~1000:1。
另外,第一掺杂层的掺杂元素浓度为1×1018atom/cm3~5×1020atom/cm3
另外,太阳能电池还包括:第二掺杂层,位于所述基底内,所述第二掺杂层与所述第一掺杂层交替排布,且所述第二掺杂层顶面与所述隧穿层朝向所述基底的表面接触,所述第二掺杂层的掺杂元素浓度小于所述第一掺杂层的掺杂元素浓度,且大于所述基底内除所述第二掺杂层以及所述第一掺杂层以外的区域的掺杂元素浓度。
另外,第一掺杂层的掺杂元素浓度与所述第二掺杂层的掺杂元素浓度之比为5:1~200:1。
另外,第二掺杂层的掺杂元素浓度为1×1016atom/cm3~1×1020atom/cm3
另外,第一掺杂层的厚度大于所述第二掺杂层的厚度。
另外,第一掺杂层的厚度与所述第二掺杂层的厚度之比为1.5:1~6:1。
21.另外,在沿所述金属图案区域指向所述非金属图案区域的方向上,所述第二掺杂层的宽度与所述第一掺杂层的宽度之比为5:1~20:1。
另外,太阳能电池还包括:第一钝化层,所述第一钝化层覆盖所述掺杂导电层远离所述基底的表面,所述第一电极穿透所述第一钝化层与所述掺杂导电层电接触。
另外,基底具有与所述第一表面相对的第二表面,与所述第一部分正对的所述第一钝化层的顶面相较于所述第二表面的高度高于与所述第二部分正对的所述第一钝化层的顶面相较于所述第二表面的高度。
另外,掺杂导电层的材料包括:非晶硅、多晶硅、碳化硅中的至少一者。
另外,隧穿层的材料包括氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅或者多晶硅中的至少一种。
相应地,本申请实施例还提供一种光伏组件,包括电池串,电池串由多个上述任一项所述的太阳能电池连接而成;封装层,封装层用于覆盖电池串的表面,盖板用于覆盖封装层远离电池串的表面。
本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点:
本申请实施例提供的太阳能电池的技术方案中,设置第一掺杂层位于基底内,且第一掺杂层顶面与至少部分非金属图案区域重合,第一掺杂层的掺杂元素浓度大于基底中除第一掺杂层以外的区域的掺杂元素浓度,使得第一掺杂层的存在可以在与非金属图案区域正对的基底内形成背电场。掺杂导电层的第二部分位于第一掺杂层顶面,即与第一掺杂层顶面接触,在背电场的电势作用下,能够增强基底中的载流子向第二部分的传输,进而能够增强与非金属图案区域正对的基底内的载流子向第一电极的传输,提高太阳能电池的光电转换效率。
此外,第一电极与第一部分电接触,且在金属图案区域上设置隧穿层与掺杂导电层的第一部分接触,可以减少第一电极与第一部分接触而导致的高复合损失。而非金属图案区域上的第一掺杂层与第二部分直接接触,可以避免隧穿层对载流子传输造成的阻碍,进一步提升载流子的传输,进一步提高太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1为一种太阳能电池的剖面结构示意图;
图2为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的剖面结构示意图;
图3为本申请一实施例提供的一种太阳能电池中载流子的传输示意图;
图4为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池的剖面结构示意图;
图5为本申请一实施例提供的又一种太阳能电池的剖面结构示意图;
图6为本申请一实施例提供的再一种太阳能电池的剖面结构示意图;
图7为本申请另一实施例提供的一种光伏组件的剖面结构示意图;
图8为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中提供基底的步骤对应的剖面结构示意图;
图9为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成发射极的步骤对应的剖面结构示意图;
图10为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成初始隧穿层的步骤对应的剖面结构示意图;
图11为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成掩膜层的步骤对应的剖面结构示意图;
图12为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成第一开口的步骤对应的剖面结构示意图;
图13为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成隧穿层的步骤对应的剖面结构示意图;
图14为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成第一掺杂层的步骤对应的剖面结构示意图;
图15为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成掺杂导电层的步骤对应的剖面结构示意图;
图16为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成初始第一掺杂层的步骤对应的剖面结构示意图;
图17为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池的制备方法中形成可掺杂层的步骤对应的剖面结构示意图;
图18为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池的制备方法中形成第一掺杂层、第二掺杂层以及掺杂导电层的步骤对应的剖面结构示意图;
图19为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的制备方法中形成第一钝化层以及第二钝化层的步骤对应的剖面结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知,目前的太阳能电池的光电转换效率较低的问题。
分析发现,导致目前的太阳能电池的光电转换效率较低的原因之一在于,参考图1,目前传统的TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact,隧穿氧化层钝化接触)电池中,会在基底1的其中一个表面设置隧穿层2与掺杂导电层3,电极4与掺杂导电层3电接触。基底1中的载流子需要首先传输至隧穿层2,再传输至掺杂导电层3,最后才被传输至电极4。对于电极4正对的区域而言,载流子可以沿着基底1指向电极4的方向,从基底1中经由隧穿层2垂直传输至掺杂导电层3中的电极4处,传输较顺畅。但是对于不与电极4正对的区域而言,载流子需要先通过隧穿层2,再通过掺杂导电层3的横向传输,才能传输至电极4,使得电流传输受到阻碍。
本申请实施例提供一种太阳能电池,设置第一掺杂层位于基底内,且第一掺杂层顶面与非金属图案区域重合,第一掺杂层的掺杂元素浓度大于基底中除第一掺杂层以外的区域的掺杂元素浓度,使得第一掺杂层的存在可以形成背电场。掺杂导电层的第二部分位于第一掺杂层顶面,即与第一掺杂层顶面接触,在背电场的电势作用下,能够增强基底中的载流子向第二部分的传输,进而能够整体增强载流子的传输,提高太阳能电池的光电转换效率。此外,第一电极与第一部分电接触,且在金属图案区域上设置隧穿层与掺杂导电层的第一部分接触,可以减小第一电极与第一部分接触而导致的高复合损失。而非金属图案区域上的第一掺杂层与第二部分直接接触,可以避免隧穿层对载流子传输造成的阻碍,进一步提升载流子的传输,进一步提高太阳能电池的光电转换效率。
下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本申请各实施例中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
图2为本申请一实施例提供的第一种太阳能电池的剖面结构示意图。
参考图2,太阳能电池包括:基底100,具有第一表面,第一表面具有金属图案区域10以及非金属图案区域11。太阳能电池还包括:第一掺杂层110,位于基底100内,基底100露出第一掺杂层110顶面,第一掺杂层110顶面与至少部分非金属图案区域11重合,第一掺杂层110的掺杂元素浓度大于基底100内除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度。太阳能电池还包括:隧穿层120,覆盖金属图案区域10。太阳能电池还包括:掺杂导电层130,包括第一部分131与第二部分132,第一部分131位于隧穿层120远离基底100的表面,第二部分132位于第一掺杂层110顶面。太阳能电池还包括:第一电极140,与金属图案区域10正对,第一电极140与第一部分131电接触。
第一掺杂层110位于基底100内,基底100露出第一掺杂层110顶面,且第一掺杂层110顶面与至少部分非金属图案区域11重合,也就是说,第一掺杂层110顶面作为第一表面的一部分,且第一掺杂层110与至少部分非金属图案区域11正对。
在一些实施例中,第一掺杂层110的材料与基底100的材料相同。
第一掺杂层110内的掺杂元素浓度大于基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂浓度。也就是说,第一掺杂层110的掺杂元素浓度与基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度之间具有浓度差,该浓度差的存在能够在与非金属图案区域11正对的基底100内形成背电场。
掺杂导电层130包括与第一部分131以及第二部分132,其中,第二部分132位于第一掺杂层110顶面,也就是说,第二部分132与第一掺杂层110顶面直接接触。
参考图3,在背电场的电势作用下,能够增强基底100中的载流子向第二部分132(参考图2)的传输,进而能够增强与非金属图案区域11正对的基底100内的载流子向第一电极140的传输,提高太阳能电池的光电转换效率。
第一电极140与第一部分131电接触,且在金属图案区域10上设置隧穿层120与掺杂导电层130的第一部分131接触,可以减小第一电极140与第一部分131接触而导致的高复合损失。
非金属图案区域11上的第一掺杂层110与第二部分132直接接触,也就是说,在第二部分132与第一掺杂层110之间不设置隧穿层120,可以避免隧穿层120对载流子传输造成的阻碍,进一步提升载流子的传输,进一步提高太阳能电池的光电转换效率。
基底100用于接收入射光线并产生光生载流子,在一些实施例中,基底100可以为硅基底,硅基底的材料可以包括单晶硅、多晶硅、非晶硅或者微晶硅中的至少一种。在另一些实施例中,基底100的材料还可以为碳化硅、有机材料或多元化合物。多元化合物可以包括但不限于钙钛矿、砷化镓、碲化镉、铜铟硒等材料。
第一电极140位于部分第一部分131内,与第一部分131电接触,基底100中产生的光生载流子由基底100传输至掺杂导电层130,再被传输至第一电极140中,第一电极140用于对光生载流子进行收集。
在一些实施例中,太阳能电池的第一电极140的数量为多个,且多个第一电极140沿第一方向间隔排布。金属图案区域10为第一表面中与第一电极140正对的区域,非金属图案区域11可以为第一表面中与相邻两个第一电极140之间的空隙正对的区域,图2中所标示的金属图案区域10以及非金属图案区域11仅作为示意,实际上,第一表面上,金属图案区域10与非金属图案区域11的数量均可以为多个,且金属图案区域10与非金属图案区域11沿第一方向交替排布。
本申请实施例中所指的第一电极140与金属图案区域10正对指的是,第一电极140在第一表面上的正投影落入金属图案区域10内或者与金属图案区域10重合,而不仅仅是指第一电极140的中心在第一表面上的投影与金属图案区域10的中心重合。
在一些实施例中,太阳能电池可以为TOPCON电池,基底100具有与第一表面相对的第二表面,第一表面与第二表面均可用于接收入射光线或反射光线。在一些实施例中,基底100内具有掺杂元素,掺杂元素类型为N型或者P型,N型元素可以为磷(P)元素、铋(Bi)元素、锑(Sb)元素或砷(As)元素等Ⅴ族元素,P型元素可以为硼(B)元素、铝(Al)元素、镓(Ga)元素或镓(In)元素等Ⅲ族元素。例如,当基底100为P型基底时,其内部掺杂元素类型为P型。或者,当基底100为N型基底时,其内部掺杂元素类型为N型。
在一些实施例中,第一掺杂层110的掺杂元素类型与基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素类型相同。也就是说,在一些实施例中,第一掺杂层110的掺杂元素类型为P型,基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素类型也为P型,P型元素可以为硼(B)元素、铝(Al)元素、镓(Ga)元素或镓(In)元素等Ⅲ族元素。在一些实施例中,第一掺杂层110的掺杂元素类型为N型,基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素类型也为N型,N型元素可以为磷(P)元素、铋(Bi)元素、锑(Sb)元素或砷(As)元素等Ⅴ族元素。
参考图2,在一些实施例中,第一掺杂层110顶面与部分非金属图案区域11重合。也就是说,仅在与部分非金属图案区域11正对的基底100内设置第一掺杂层110。在一些实施例中,可以在非金属图案区域11中的不与第一掺杂层110顶面重合的区域上设置隧穿层120,与隧穿层120正对的基底100中的载流子经由隧穿层120隧穿至掺杂导电层130。
不难理解的是,尽管隧穿层120在一定程度上对载流子的传输造成受限,但是,隧穿层120可以起到对第一表面良好的钝化作用,可以减小第一表面的载流子的复合。基于此,设置第一掺杂层110顶面与部分非金属图案区域11重合,增强非金属图案区域11正对的基底100中的载流子的传输。剩余部分未与第一掺杂层110顶面重合的非金属图案区域11可以设置隧穿层120,在一定程度上能够使隧穿层120对该部分非金属图案区域11起到良好的化学钝化作用。
参考图4,在一些实施例中,第一掺杂层110顶面与整个非金属图案区域11重合。也就是说,整个第一掺杂层110顶面作为第一表面的非金属图案区域11,使得第一掺杂层110顶面在第一表面的面积占比较大。如此,使得第一掺杂层110在基底100中形成的背电场具有较大的面积,使得整个非金属图案区域11正对的基底100中的载流子均能够在背电场的电势的作用下,顺利传输至掺杂导电层130中的第一电极140,增强第一电极140对载流子的收集能力,进而提高太阳能电池的光电转换性能。
第一掺杂层110的掺杂元素浓度与基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度之间具有浓度差,该浓度差的存在能够在与非金属图案区域11正对的基底100内形成背电场。
第一掺杂层110的掺杂元素浓度与基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度之间的浓度差需要设置得较大,使得该浓度差的存在足以形成背电场。另一方面,第一掺杂层110的掺杂元素浓度与基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度之间的浓度差也不能设置得过大,防止发生由于第一掺杂层110的掺杂元素浓度过大,而导致第一掺杂层110顶面产生较多的载流子复合中心的问题。
在一些实施例中,第一掺杂层110的掺杂元素浓度与基底100内除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度之比为10:1~1000:1,例如可以为10:1~20:1、20:1~50:1、50:1~100:1、200:1~300:1、300:1~380:1、380:1~500:1、500:1~600:1、600:1~700:1、700:1~800:1、800:1~900:1或者900:1~1000:1。在这个范围内,使得第一掺杂层110的掺杂元素浓度与第一掺杂层110的掺杂元素浓度之间能够具有较大的掺杂浓度差,该掺杂浓度差的存在足以形成背电场,在背电场的电势作用下,能够增强第一掺杂层110正对的基底100内的载流子向掺杂导电层130的传输,进而提高第一电极140对载流子的收集能力。
在一些实施例中,第一掺杂层110的掺杂元素浓度为1×1018atom/cm3~5×1020atom/cm3,例如可以为1×1018atom/cm3~1.25×1018atom/cm3、1.25×1018atom/cm3~1.5×1018atom/cm3、1.5×1018atom/cm3~5×1018atom/cm3、5×1018atom/cm3~1×1019atom/cm3、1×1019atom/cm3~1.5×1019atom/cm3、1.5×1019atom/cm3~5×1019atom/cm3或者5×1019atom/cm3~1×1020atom/cm3。在这个范围内,使得第一掺杂层110的掺杂元素浓度相较于基底100的掺杂元素浓度不至于过大,避免由于基底100的掺杂元素浓度不至于过大而导致第一掺杂层110顶面产生较多的载流子复合中心的问题。同时,在上述范围内,使得第一掺杂层110具有足够大的掺杂元素浓度,以在基底100中形成背电场。
参考图5,在一些实施例中,太阳能电池还包括:第二掺杂层190,位于基底100内,第二掺杂层190与第一掺杂层110交替排布,且第二掺杂层190顶面与隧穿层120朝向基底100的表面接触,第二掺杂层190的掺杂元素浓度小于第一掺杂层110的掺杂元素浓度,且大于基底100内除第二掺杂层190以及第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度。
基底100露出第二掺杂层190顶面,在一些实施例中,若第一掺杂层110顶面与整个非金属图案区域11重合,则第二掺杂层190顶面可以与金属图案区域10重合。在一些实施例中,若第一掺杂层110顶面与部分非金属图案区域11重合,则第二掺杂层190顶面可以与金属图案区域10以及与非金属图案区域11中不与第一掺杂层110顶面重合的区域重合。在一些实施例中,第二掺杂层190的材料与基底100的材料相同。
不难发现,第二掺杂层190与金属图案区域10正对,设置第二掺杂层190的掺杂浓度大于基底100内除第二掺杂层190以及第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度,能够形成由第二掺杂层190指向基底100内除第二掺杂层190以及第一掺杂层110以外的区域的浓度梯度,从而形成高低结。在一些实施例中,第二掺杂层190的掺杂元素类型与基底100的掺杂元素类型相同,进而使得第二掺杂层190在基底100内形成一个同种掺杂元素类型的浓度梯度,使得金属图案区域10正对的基底100内的载流子产生势垒效果,减少载流子在金属图案区域10的复合,增强金属图案区域10的载流子收集能力。
在一些实施例中,第二掺杂层190的掺杂元素类型与第一掺杂层110的掺杂元素类型相同。在一些实施例中,第二掺杂层190的掺杂元素类型与第一掺杂层110的掺杂元素类型可以均为P型,P型元素可以为硼(B)元素、铝(Al)元素、镓(Ga)元素或镓(In)元素等Ⅲ族元素。在一些实施例中,第二掺杂层190的掺杂元素类型与第一掺杂层110的掺杂元素类型可以均为N型,N型元素可以为磷(P)元素、铋(Bi)元素、锑(Sb)元素或砷(As)元素等Ⅴ族元素。
由于第一电极140与金属图案区域10正对,第一电极140与掺杂导电层130的第一部分131之间存在高复合损失,若设置第二掺杂层190的掺杂元素浓度过大,可能导致金属图案区域10产生较多的俄歇复合,导致金属图案区域10的载流子复合中心产生过多,进而加重载流子复合的问题。而第一电极140不与非金属图案区域11正对,也就是说,掺杂导电层130的第二部分132内的复合损失较少。基于此,设置第二掺杂层190的掺杂元素浓度小于第一掺杂层110的掺杂元素浓度,使得第二掺杂层190为轻掺杂,实现第二掺杂层190增强载流子传输的同时,不会导致金属图案区域10的载流子复合严重的问题。第一掺杂层110为重掺杂,能够较大的增强非金属图案区域11正对的基底100内的载流子传输,提高第一电极140对载流子的收集能力。
在一些实施例中,第一掺杂层110的掺杂元素浓度与第二掺杂层190的掺杂元素浓度之比为5:1~200:1,例如可以为5:1~10:1、10:1~50:1、50:1~80:1、80:1~100:1、100:1~130:1、130:1~150:1、150:1~180:1或者180:1~200:1。在上述范围内,第二掺杂层190的掺杂元素浓度的掺杂元素浓度相较于第一掺杂层110的掺杂元素浓度较小,从而在第二掺杂层190与第一掺杂层110之间形成掺杂元素的浓度梯度,能够形成一个由第一掺杂层110指向第二掺杂层190的电场,可以增强基底100中的载流子由第二掺杂层190向第一掺杂层110的横向传输能力,进一步增强载流子的传输。并且,在上述范围内,使得第二掺杂层190的掺杂元素浓度相较于第一掺杂层110的掺杂元素浓度不至于过大,防止由于第二掺杂层190的掺杂元素浓度过大而导致金属图案区域10的载流子复合严重的问题。
在一些实施例中,第二掺杂层190的掺杂元素浓度与基底100中除第二掺杂层190以及第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度之比为2:1~50:1,例如可以为2:1~5:1、5:1~10:1、10:1~20:1、20:1~25:1、25:1~30:1、30:1~40:1、40:1~45:1或者45:1~50:1。
在一些实施例中,第二掺杂层190的掺杂元素浓度为1×1016atom/cm3~1×1020atom/cm3,例如可以为1×1016atom/cm3~1.5×1016atom/cm3、1.5×1016atom/cm3~1×1017atom/cm3、1×1017atom/cm3~1.5×1017atom/cm3、1.5×1017atom/cm3~1×1018atom/cm3、1×1018atom/cm3~1.25×1018atom/cm3、1.25×1018atom/cm3~1.5×1018atom/cm3、1.5×1018atom/cm3~1×1019atom/cm3、1×1019atom/cm3~1.25×1019atom/cm3或者1.25×1019atom/cm3~1×1020atom/cm3。在这个范围内,使得第二掺杂层190的掺杂元素浓度相较于基底100的掺杂元素浓度而言更大,进而能够在基底100内形成高低结,对金属图案区域10正对的基底100内的载流子产生势垒效果,减少载流子在金属图案区域10的复合,增强金属图案区域10的载流子收集能力。此外,在这个范围内,使得第二掺杂层190的掺杂元素浓度不至于过大,防止由于第二掺杂层190的掺杂元素浓度过大而在金属图案区域10产生较多的载流子复合中心,导致载流子复合严重的问题。
在一些实施例中,第一掺杂层110的厚度大于第二掺杂层190的厚度。这里的厚度指的是,第一掺杂层110在沿掺杂导电层130指向基底100方向上的第一掺杂层110的厚度以及第二掺杂层190的厚度。设置第一掺杂层110的厚度较大,使得第一掺杂层110在基底100中形成的背电场的深度较大,进而使得基底100中远离第一表面处的载流子也能通过第一掺杂层110形成的背电场被传输至第一掺杂层110中,进而被传输至掺杂导电层130的第一部分131,能够增强基底100中整体的载流子的传输能力。设置第二掺杂导电层130的厚度较小,使得第二掺杂导电层130中具有较大的浓度的掺杂元素较少,可以避免由于第二掺杂导电层130的掺杂元素浓度过大而导致第一电极140与第一部分131接触部分的复合损失增大的问题。
在一些实施例中,第一掺杂层110的厚度与第二掺杂层190的厚度之比为1.5:1~6:1,例如可以为1.5:1~2:1、2:1~2.5:1、2.5:1~3:1、3:1~3.5:1、3.5:1~4:1、4:1~4.5:1、4.5:1~5:1、5:1~5.5:1或者5.5:1~6:1。在这个范围内,使得第一掺杂层110能够起到较好的增强非金属图案区域11正对的基底100中的载流子传输的作用。且在上述范围内,使得第二掺杂层190在增强金属图案区域10的基底100内的载流子的传输的同时,保证金属图案区域10的载流子复合较少。
在一些实施例中,在沿金属图案区域10指向非金属图案区域11的方向上,第二掺杂层190的宽度与第一掺杂层110的宽度之比为5:1~20:1,例如可以为5:1~6:1、6:1~7:1、7:1~8:1、8:1~9:1、9:1~10:1、10:1~11:1、11:1~12:1、12:1~13:1、13:1~14:1、14:1~15:1、15:1~16:1、16:1~17:1、17:1~18:1、18:1~19:1或者19:1~20:1。在这个范围内,使得第二掺杂层190的宽度相较于第一掺杂层110的宽度较大,进而使得第二掺杂层190具有较大的作用范围,经由第二掺杂层190传输的载流子数量增加,增强载流子的传输。而由于第一掺杂层110的掺杂元素浓度大于第二掺杂层190的掺杂元素浓度,使得第一掺杂层110更容易在第一表面产生俄歇复合,设置第一掺杂层110的宽度相较于第二掺杂层190的宽度更小,可以避免由于第一掺杂层110的面积过大,而在第一表面产生过多的载流子复合中心的问题。
隧穿层120位于金属图案区域10,第一电极140位于掺杂导电层130的第一部分131内,与隧穿层120正对,隧穿层120以及掺杂导电层130构成钝化接触结构。隧穿层120能够起到化学钝化作用,掺杂导电层130可以在第一表面形成能带弯曲,实现载流子的选择性传输,进而能够减少由于第一电极140与第一部分131之间接触而导致的高复合损失。
参考图2、图4以及图5,在一些实施例中,隧穿层120可以与第一掺杂层110沿第一方向交错排布,第一方向为金属图案区域10指向非金属图案区域11的方向。也就是说,隧穿层120在第一表面的正投影与第一掺杂层110顶面不重合,如此,使得隧穿层120不位于第一掺杂层110顶面,从而可以实现第一掺杂层110顶面与掺杂导电层130的第二部分132直接接触,避免隧穿层120对经由第一掺杂层110传输的载流子造成传输受限的问题。
值得注意的是,在一些实施例中,无论第一掺杂层110顶面与部分非金属图案区域11重合,还是第一掺杂层110顶面与整个非金属图案区域11重合,隧穿层120均与第一掺杂层110沿第一方向交错排布。
参考图6,在一些实施例中,隧穿层120也可以位于部分第一掺杂层110顶面,例如,隧穿层120可以延伸至部分非金属图案区域11,且与第一掺杂层110顶面上的沿第一方向的侧边区域重合。
在一些实施例中,隧穿层120的材料包括氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅或者多晶硅中的至少一种。
在一些实施例中,隧穿层120在沿第一方向上的侧壁与第一掺杂层110在沿第一方向上的侧壁齐平。如此,使得在第一表面上,除第一掺杂层110顶面以外的区域均被隧穿层120所覆盖,能够在增强第一掺杂层110对载流子传输的同时,保证隧穿层120对第一表面较好的钝化作用。可以避免由于隧穿层120在第一方向上的侧壁与第一掺杂层110在沿第一方向上的侧壁之间具有间隙,而导致隧穿层120不能对间隙对应的第一表面起到化学钝化作用,且还能避免由于间隙对应的基底100内也不设置有第一掺杂层110,使得间隙对应的基底100中的载流子传输不顺畅的问题。
在一些实施例中,在沿第一方向上,第二部分132的部分侧壁与隧穿层120的侧壁相接触。也就是说,在第一方向上,第二部分132与隧穿层120可以是交替排布。
在一些实施例中,太阳能电池的第一电极140的数量为多个,且多个第一电极140沿第一方向间隔排布。金属图案区域10为第一表面中与第一电极140正对的区域,非金属图案区域11可以为第一表面中与相邻两个第一电极140之间的空隙正对的区域。也就是说,第一表面上,金属图案区域10与非金属图案区域11的数量均可以为多个,且金属图案区域10与非金属图案区域11沿第一方向交替排布。如此,使得隧穿层120的数量为多个,多个隧穿层120沿第一方向间隔排布,且一隧穿层120位于一金属图案区域10上。部分第二部分132位于相邻的两个隧穿层120之间,且第二部分132在第一方向上的侧壁与相邻的两个隧穿层120中的每一隧穿层120朝向第二部分132的侧壁相接触。如此,使得第二部分132与隧穿层120之间紧密接触,对第一表面起到较好的化学钝化作用以及增强载流子传输的作用。可以防止由于第二部分132与隧穿层120之间具有间隙,导致该间隙所对应的第一表面没有隧穿层120覆盖,使得该间隙对应的第一表面处的载流子复合较为严重,或者该间隙所对应的第一表面没有第二部分132覆盖,进而使得该间隙对应的基底100中的载流子传输受阻的问题。
在一些实施例中,第一部分131的厚度与第二部分132的厚度相同。可以理解的是,第一部分131与第二部分132均属于掺杂导电层130,且掺杂导电层130为连续膜层。第一部分131可以理解为掺杂导电层130中位于隧穿层120顶部的部分,第二部分132可以理解为掺杂导电层130中位于第一掺杂层110顶面的部分。设置第一部分131与厚度与第二部分132的厚度相同,使得在实际制备工艺中,可以在一个步骤中完成第一部分131与第二部分132的制备,节省工艺步骤。
可以理解的是,由于第一部分131位于隧穿层120顶面,第二部分132位于第一掺杂层110顶面,即第二部分132位于第一表面。若第一部分131的厚度与第二部分132的厚度相同,则由于隧穿层120存在一定的厚度,使得第二部分132远离基底100的表面与第一部分131远离基底100的表面之间存在高度差。在一些实施例中,第二部分132远离基底100的表面相较于第二表面的高度低于第一部分131远离基底100的表面相较于第二表面的高度。
在一些实施例中,掺杂导电层130的掺杂元素类型与基底100的掺杂元素类型相同,且掺杂导电层130的掺杂元素浓度大于基底100的掺杂元素浓度,进而能够在第一表面形成能带弯曲,实现载流子的选择性传输。在一些实施例中,掺杂导电层130的掺杂元素浓度大于第一掺杂层110的掺杂元素浓度,从而使得掺杂导电层130在第一掺杂层110顶面形成能带弯曲,实现经由第一掺杂层110传输的载流子的选择性传输。
在一些实施例中,掺杂导电层130的材料包括:非晶硅、多晶硅、碳化硅中的至少一者。
参考图2,在一些实施例中,太阳能电池还包括:第一钝化层150,第一钝化层150覆盖掺杂导电层130远离基底100的表面,第一电极140穿透第一钝化层150与掺杂导电层130电接触。第一钝化层150可以对第一表面起到良好的钝化效果,例如可以对第一表面的悬挂键进行较好的化学钝化,降低第一表面的缺陷态密度,抑制第一表面的载流子复合。
在一些实施例中,第一钝化层150可以是单层结构。在一些实施例中,第一钝化层150也可以是多层结构。在一些实施例中,第一钝化层150的材料可以是氧化硅、氧化铝、氮化硅或者氮氧化硅中的至少一者。
在一些实施例中,基底100具有与第一表面相对的第二表面,与第一部分131正对的第一钝化层150的顶面相较于第二表面的高度高于与第二部分132正对的第一钝化层150的顶面相较于第二表面的高度。可以理解的是,在一些实施例中,第一部分131的厚度与第二部分132的厚度相等,使得第二部分132远离基底100的表面相较于第二表面的高度低于第一部分131远离基底100的表面相较于第二表面的高度。基于此,在实际制备第一钝化层150的工艺中,由于是在一个步骤中同时形成位于第一部分131表面以及位于第二部分132表面的第一钝化层150,使得第一钝化层150的形状会延续掺杂导电层130的形貌。即第一钝化层150中,与第一部分131正对的第一钝化层150的顶面相较于第二表面的高度高于与第二部分132正对的第一钝化层150的顶面相较于第二表面的高度。
值得注意的是,这里所指的第一钝化层150的顶面是指第一钝化层150远离基底100的表面。
在一些实施例中,还包括:发射极160,发射极160位于基底100内,基底100露出发射极160顶面,且发射极160顶面与第二表面重合。发射极160的掺杂元素类型与基底100的掺杂元素类型相反,与基底100构成PN结。在一些实施例中,发射极160的材料与基底100的材料相同。
在一些实施例中,还包括:第二钝化层170,第二钝化层170位于发射极160远离基底100的表面。第二钝化层170用于对基底100的第二表面起到良好的钝化效果,降低第二表面的缺陷态密度,较好地抑制基底100背面的载流子复合。第二钝化层170还可以起到较好的减反射效果,有利于减少入射光线的反射,提高对入射光线的利用率。
在一些实施例中,第二钝化层170可以是单层结构,在另一些实施例中,第二钝化层170也可以是多层结构。在一些实施例中,第二钝化层170的材料可以是氧化硅、氧化铝、氮化硅或者氮氧化硅中的至少一者。
在一些实施例中,还包括:第二电极180,第二电极180位于基底100第二表面,第二电极180穿透第二钝化层170与发射极160电接触。
在一些实施例中,第一电极140的材料可以是金属,例如可以是铜、银、镍或者铝。在一些实施例中,第二电极180的材料可以是金属,例如可以是铜、银、镍或者铝。
上述实施例提供的太阳能电池中,设置第一掺杂层110位于基底100内,且第一掺杂层110顶面与非金属图案区域11重合,第一掺杂层110的掺杂元素浓度大于基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度,使得第一掺杂层110的存在可以形成背电场。掺杂导电层130的第二部分132位于第一掺杂层110顶面,即与第一掺杂层110顶面接触,在背电场的电势作用下,能够增强基底100中的载流子向第二部分132的传输,进而能够整体增强载流子的传输,提高太阳能电池的光电转换效率。此外,第一电极140与第一部分131电接触,且在金属图案区域10上设置隧穿层120与掺杂导电层130的第一部分131接触,可以减小第一电极140与第一部分131接触而导致的高复合损失。而非金属图案区域11上的第一掺杂层110与第二部分132直接接触,可以避免隧穿层120对载流子传输造成的阻碍,进一步提升载流子的传输,进一步提高太阳能电池的光电转换效率。
相应地,本申请实施例另一方面还提供一种光伏组件,参考图7,光伏组件包括:电池串,电池串由多个上述实施例提供的太阳能电池101连接而成;封装层102,封装层102用于覆盖电池串的表面;盖板103,盖板103用于覆盖封装层102远离电池串的表面。太阳能电池101以整片或者多分片的形式电连接形成多个电池串,多个电池串以串联和/或并联的方式进行电连接。
具体地,在一些实施例中,多个电池串之间可以通过导电带104电连接。封装层102覆盖太阳能电池101的基底100表面以及背面,具体地,封装层102可以为乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)胶膜、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)胶膜或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)胶膜或聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)等有机封装胶膜。在一些实施例中,盖板103可以为玻璃盖板、塑料盖板等具有透光功能的盖板103。具体地,盖板103朝向封装层102的表面可以为凹凸表面,从而增加入射光线的利用率。
相应地,本申请实施例还提供一种太阳能电池的制备方法,该制备方法可用于制备上述实施例提供的太阳能电池,太阳能电池的制备方法包括:
参考图8,提供基底100,基底100具有第一表面,第一表面具有金属图案区域10以及非金属图案区域11。
基底100用于接收入射光线并产生光生载流子,基底100具有与第一表面相对的第二表面,基底100的第一表面和第二表面均可用于接收入射光线或反射光线。在一些实施例中,基底100可以为硅基底,基底100的材料可以包括单晶硅、多晶硅、非晶硅或者微晶硅中的至少一种。
在一些实施例中,基底100可以为N型半导体基底100,基底100的掺杂元素可以为磷元素、砷元素或者锑元素中的任意一者。
在一些实施例中,基底100也可以为P型半导体基底100,基底100的掺杂元素可以为硼元素、镓元素或者铟元素中的任意一者。基底100具有与第一表面相对的第二表面,第一表面与第二表面均可用于接收入射光线或反射光线。在一些实施例中,基底100的第二表面可以设置为金字塔绒面,以使基底100第二表面对入射光线的反射率较小,从而对光线的吸收利用率较大。
在一些实施例中,可以对基底100进行掺杂工艺,例如离子注入工艺以向基底100内扩散掺杂元素。
在一些实施例中,形成的太阳能电池为TOPCON电池。
参考图9,在一些实施例中,太阳能电池的制备方法包括:在基底100中形成发射极160,基底100露出发射极160顶面,且发射极160顶面与第二表面重合。发射极160的掺杂元素类型与基底100的掺杂元素类型相反,与基底100形成PN结。
在一些实施例中,形成发射极160的方法可以包括:在基底100的第二表面进行扩散工艺,以将掺杂元素扩散至部分基底100中,形成发射极160。在一些实施例中,扩散工艺可以是离子注入工艺。
在一些实施例中,当基底100为N型基底时,可以对基底100第二表面进行硼扩散处理,当基底100为P型基底时,可以对基底100第二表面进行磷扩散处理。
参考图10,在形成发射极160之后,在第一表面形成沿背离基底100方向形成初始隧穿层13。
在一些实施例中,可以采用沉积工艺在第一表面形成初始隧穿层13,沉积工艺可以包括原子层沉积或者化学气相沉积中的任一者。
在一些实施例中,初始隧穿层13的材料可以包括:氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅或者多晶硅中的至少一种。
参考图11至图13,对初始隧穿层13进行图形化工艺以形成隧穿层120。在一些实施例中,对初始隧穿层13进行图形化工艺的方法可以包括:
参考图11,在初始隧穿层13远离基底100的表面形成掩膜层14。在一些实施例中,可以采用沉积工艺,例如原子层沉积工艺在初始隧穿层13表面形成掩膜层14。在一些实施例中,掩膜层14的材料可以是氧化硅。
参考图12,对掩膜层14进行图案化工艺以在掩膜层14中形成第一开口20,第一开口20露出部分初始隧穿层13,在一些实施例中,对掩膜层14进行图案化的工艺可以包括光刻工艺。
参考图13,沿第一开口20刻蚀初始隧穿层13,直至露出第一表面,使得在初始隧穿层13中形成第一凹槽21,剩余第一凹槽21露出部分第一表面,剩余初始隧穿层13形成隧穿层120。也就是说,隧穿层120的数量为多个,且多个隧穿层120沿同一方向间隔排布。
参考图14,太阳能电池的制备方法还包括:在基底100中形成第一掺杂层110,第一掺杂层110的掺杂元素浓度大于基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度。
在一些实施例中,可以在形成隧穿层120之后,形成第一掺杂层110。
在一些实施例中,形成第一掺杂层110的方法可以为:在形成隧穿层120之后,暂时不去除位于隧穿层120远离基底100的表面的掩膜层14,如此,后续在对基底100进行掺杂的过程中,掩膜层14可以对隧穿层120表面起到保护作用;对第一凹槽21露出的第一表面进行掺杂工艺以向第一凹槽21露出的第一表面内注入掺杂元素,在一些实施例中,掺杂工艺可以是离子注入工艺。在一些实施例中,向第一凹槽21露出的第一表面内注入的掺杂元素类型与基底100的掺杂元素类型相同。在对基底100注入掺杂元素之后,对基底100进行退火工艺,以形成第一掺杂层110。
在一些实施例中,第一掺杂层110的掺杂元素浓度可以为1×1018atom/cm3~5×1020atom/cm3,例如可以为1×1018atom/cm3~1.5×1018atom/cm3、1.5×1018atom/cm3~1×1019atom/cm3、1×1019atom/cm3~1.5×1019atom/cm3或者1.5×1019atom/cm3~1×1020atom/cm3。基底100中除第一掺杂层110以外的区域的掺杂元素浓度可以为1×1015atom/cm3~1×1018atom/cm3,例如可以为1×1015atom/cm3~1.5×1015atom/cm3、1.5×1015atom/cm3~1×1016atom/cm3、1×1016atom/cm3~1.5×1016atom/cm3、1.5×1016atom/cm3~1×1017atom/cm3或者1×1017atom/cm3~1×1018atom/cm3
在一些实施例中,可以通过控制离子注入工艺的时间,例如可以控制在3min~5min,控制掺杂元素向基底100中扩散的深度,进而控制形成的第一掺杂层110的厚度。
不难发现,由于向基底100中再次注入掺杂元素,使得经过二次离子注入的基底100的掺杂元素浓度较大,仅经过一次离子注入的掺杂元素浓度较小,进而形成了一个重掺杂的第一掺杂层110。
由于第一凹槽21仅露出了部分第一表面,未被第一凹槽21所露出的第一表面没有经过掺杂工艺,因此,隧穿层120所覆盖的基底100内未形成第一掺杂层110。
形成第一掺杂层110之后,去除掩膜层14,在一些实施例中,可以采用酸洗工艺去除掩膜层14,例如可以采用HF溶液或者HCl溶液对掩膜层14进行清洗,去除掩膜层14。
参考图15,在去除掩膜层14之后,采用沉积工艺在隧穿层120表面以及第一凹槽21中形成掺杂导电层130,掺杂导电层130填满第一凹槽21,其中,位于隧穿层120表面的掺杂导电层130可以是掺杂导电层130的第一部分131,位于第一凹槽21中的掺杂导电层130可以是掺杂导电层130的第二部分132,第二部分132与第一掺杂层110顶面接触。
形成掺杂导电层130的方法可以包括:
采用沉积工艺在隧穿层120表面以及第一凹槽21中形成可掺杂层,并在进行沉积工艺期间,采用原位沉积工艺在可掺杂层中注入掺杂元素,形成原始掺杂导电层。沉积工艺与注入掺杂元素的工艺同时进行,可以节约工序时间,提高工艺效率。
在对可掺杂层注入掺杂元素之后,对原始掺杂导电层进行退火工艺,以形成掺杂导电层130。经过退火工艺,可以将原始掺杂导电层中的掺杂元素激活,形成激活的掺杂元素。
在一些实施例中,可掺杂层注入的掺杂元素类型与基底100的掺杂元素类型相同。
在一些实施例中,可掺杂层的材料可以是非晶硅、多晶硅、微晶硅或者碳化硅中的任一者。
可以理解的是,由于在同一沉积工艺中形成可掺杂层,使得位于第一凹槽21中的可掺杂层表面相较于位于隧穿层120的可掺杂层的表面朝第一表面凹陷,使得最终形成的掺杂导电层130中,第二部分132远离基底100的表面相较于第二表面的高度低于第一部分131远离基底100的表面相较于第二表面的高度。
参考图16至图18,在一些实施例中,太阳能电池的制备方法还包括:在基底100中形成第二掺杂层190,则也可以在形成隧穿层120之后,形成初始第一掺杂层110,在形成掺杂导电层130的步骤中,形成第二掺杂层190以及将初始第一掺杂层110转换为第一掺杂层110。
参考图16至图18,在一些实施例中,形成第一掺杂层110以及形成第二掺杂层190的方法包括:
参考图16,在形成隧穿层120之后,对第一凹槽21露出的第一表面进行掺杂工艺以在基底中形成初始第一掺杂层15。
在一些实施例中,形成初始第一掺杂层15的方法可参考上述形成第一掺杂导电层130的方法,区别仅在于初始第一掺杂层15的掺杂元素浓度小于第一掺杂层110的掺杂元素浓度。
参考图17,在隧穿层120表面形成可掺杂层16;之后对可掺杂层进行掺杂工艺以将可掺杂层转化为原始掺杂导电层,在对可掺杂层16注入掺杂元素的过程中,控制注入的掺杂元素的浓度,以使部分掺杂元素还由第一表面扩散至基底100内的初始第一掺杂层15以及除初始第一掺杂层15以外的区域。
参考图18,对原始掺杂导电层以及基底100进行退火,退火之后,原始掺杂导电层转化为掺杂导电层130,初始第一掺杂层15形成第一掺杂层110,除初始第一掺杂层15以外的区域形成第二掺杂层190。
可以理解的是,由于初始第一掺杂层15已经经历了两次离子注入,因此,在对可掺杂层16注入掺杂元素的过程中,再次对初始第一掺杂层15进行离子注入,相较于形成的第二掺杂层190仅经过两次离子注入而言(第一次为形成基底100时,第二次为在对可掺杂层16注入掺杂元素的过程中形成的),使得形成的第二掺杂层190的掺杂元素浓度小于第一掺杂层110的掺杂元素浓度,且大于基底100中除第一掺杂层110以及第二掺杂层190以外的掺杂元素浓度。形成的第二掺杂层190的厚度小于第一掺杂层110的厚度。
在一些实施例中,在对可掺杂层16注入掺杂元素的过程中,控制注入的掺杂元素的浓度为1.25×1016atom/cm3~1×1020atom/cm3,例如可以为1.25×1016atom/cm3~1×1017atom/cm3、1×1017atom/cm3~5×1017atom/cm3、5×1017atom/cm3~1×1018atom/cm3、1×1018atom/cm3~1.5×1018atom/cm3、1.5×1018atom/cm3~1×1019atom/cm3或者1×1019atom/cm3~1×1020atom/cm3。在这个范围内,一方面能够形成符合预期的掺杂导电层130,另一方面,足以将部分掺杂元素扩散至基底100中,形成第一掺杂层110以及第二掺杂层190。
参考图19,在一些实施例中,太阳能电池的制备方法还包括:在掺杂导电层130远离基底100的表面形成第一钝化层150。在一些实施例中,第一钝化层150可以是单层结构。在一些实施例中,第一钝化层150也可以是多层结构。
在一些实施例中,第一钝化层150是单层结构,则第一钝化层150的材料可以是氧化硅、氧化铝、氮化硅或者氮氧化硅中的一者。在一些实施例中,第一钝化层150是多层结构,则第一钝化层150的材料可以为氧化硅、氧化铝、氮化硅或者氮氧化硅中的至少一者。
在一些实施例中,形成第一钝化层150的方法可以包括:采用PECVD(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition,等离子体增强化学气相沉积方法)方法在掺杂导电层130表面形成第一钝化层150。
在一些实施例中,还包括:在发射极160表面形成第二钝化层170,第二钝化层170可以起到较好的钝化效果。在一些实施例中,第二钝化层170可以为单层结构。在一些实施中,第二钝化层170也可以为多层结构。
在一些实施例中,第二钝化层170是单层结构,则第二钝化层170的材料可以是氧化硅、氧化铝、氮化硅或者氮氧化硅中的一者。在一些实施例中,第二钝化层170是多层结构,则第二钝化层170的材料可以为氧化硅、氧化铝、氮化硅或者氮氧化硅中的至少一者。
在一些实施例中,可以采用PECVD工艺在发射极160表面形成第二钝化层170。
参考图2,在一些实施例中,还包括:形成第一电极140,第一电极140穿透第一钝化层150与掺杂导电层130电接触。
在一些实施例中,形成第一电极140的方法包括:在与金属图案区域10正对的第一钝化层150表面印刷导电浆料,例如可以采用丝网印刷工艺印刷导电浆料,导电浆料可以包括银、铝、铜、锡、金、铅或者镍中的至少一者。对第一钝化层150表面导电浆料进行烧结工艺,使得导电浆料在第一钝化层150以及部分掺杂导电层130中渗透,与掺杂导电层130形成电接触。
在一些实施例中,还包括:形成第二电极180,第二电极180穿透第二钝化层170与发射极160电接触。在一些实施例中,形成第二电极180的工艺可以与形成第一电极140的工艺相同,可参考上述对形成第一电极140的方法的描述。
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。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本申请的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员,在不脱离本申请的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种太阳能电池,其特征在于,包括:
基底,具有第一表面,所述第一表面具有金属图案区域以及非金属图案区域;
第一掺杂层,位于所述基底内,所述基底露出所述第一掺杂层顶面,所述第一掺杂层顶面与至少部分所述非金属图案区域重合,所述第一掺杂层的掺杂元素浓度大于所述基底内除所述第一掺杂层以外的区域的掺杂元素浓度;
隧穿层,覆盖所述金属图案区域;
掺杂导电层,包括第一部分与第二部分,所述第一部分位于所述隧穿层远离所述基底的表面,所述第二部分位于所述第一掺杂层顶面;
第一电极,与所述金属图案区域正对,所述第一电极与所述第一部分电接触。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一掺杂层顶面与部分所述非金属图案区域重合。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一掺杂层顶面与整个所述非金属图案区域重合。
4.根据权利要求2或3所述的太阳能电池,其特征在于,所述隧穿层与所述第一掺杂层沿第一方向交错排布,所述第一方向为所述金属图案区域指向所述非金属图案区域的方向。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池,其特征在于,所述隧穿层在沿所述第一方向上的侧壁与所述第一掺杂层在沿所述第一方向上的侧壁齐平。
6.根据权利要求4所述的太阳能电池,其特征在于,在沿所述第一方向上,所述第二部分的部分侧壁与所述隧穿层的侧壁相接触。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一部分的厚度与所述第二部分的厚度相同。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一掺杂层的掺杂元素浓度与所述基底内除所述第一掺杂层以外的区域的掺杂元素浓度之比为10:1~1000:1。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一掺杂层的掺杂元素浓度为1×1018atom/cm3~5×1020atom/cm3
10.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,还包括:第二掺杂层,位于所述基底内,所述第二掺杂层与所述第一掺杂层交替排布,且所述第二掺杂层顶面与所述隧穿层朝向所述基底的表面接触,所述第二掺杂层的掺杂元素浓度小于所述第一掺杂层的掺杂元素浓度,且大于所述基底内除所述第二掺杂层以及所述第一掺杂层以外的区域的掺杂元素浓度。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一掺杂层的掺杂元素浓度与所述第二掺杂层的掺杂元素浓度之比为5:1~200:1。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池,其特征在于,所述第二掺杂层的掺杂元素浓度为1×1016atom/cm3~1×1020atom/cm3
13.根据权利要求10所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一掺杂层的厚度大于所述第二掺杂层的厚度。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一掺杂层的厚度与所述第二掺杂层的厚度之比为1.5:1~6:1。
15.根据权利要求10或13所述的太阳能电池,其特征在于,在沿所述金属图案区域指向所述非金属图案区域的方向上,所述第二掺杂层的宽度与所述第一掺杂层的宽度之比为5:1~20:1。
16.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,还包括:第一钝化层,所述第一钝化层覆盖所述掺杂导电层远离所述基底的表面,所述第一电极穿透所述第一钝化层与所述掺杂导电层电接触。
17.根据权利要求16所述的太阳能电池,其特征在于,所述基底具有与所述第一表面相对的第二表面,与所述第一部分正对的所述第一钝化层的顶面相较于所述第二表面的高度高于与所述第二部分正对的所述第一钝化层的顶面相较于所述第二表面的高度。
18.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述掺杂导电层的材料包括:非晶硅、多晶硅、碳化硅中的至少一者。
19.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述隧穿层的材料包括氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅或者多晶硅中的至少一种。
20.一种光伏组件,其特征在于,包括:
电池串,所述电池串由多个如权利要求1~19任一项所述的太阳能电池连接而成;
封装层,所述封装层用于覆盖所述电池串的表面;
盖板,所述盖板用于覆盖所述封装层远离所述电池串的表面。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117153903A (zh) * 2023-10-26 2023-12-01 晶科能源(海宁)有限公司 太阳能电池及太阳能电池的制造方法
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