CN117253934A - 一种背接触电池及光伏组件 - Google Patents

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CN117253934A CN202311542462.1A CN202311542462A CN117253934A CN 117253934 A CN117253934 A CN 117253934A CN 202311542462 A CN202311542462 A CN 202311542462A CN 117253934 A CN117253934 A CN 117253934A
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Abstract

本发明公开了一种背接触电池及光伏组件,涉及光伏技术领域,以合理设置第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的区域和发射极区之间的面积比例。所述背接触电池包括半导体基底、表面钝化层、第一电极和第二电极。半导体基底的背光面具有导电类型相反的第一掺杂区和第二掺杂区,第二掺杂区为发射极区。表面钝化层形成在半导体基底的背光面一侧的第一掺杂区和第二掺杂区上。第一电极通过第一导电窗口贯穿表面钝化层并与第一掺杂区欧姆接触。第二电极通过第二导电窗口贯穿表面钝化层并与第二掺杂区欧姆接触。第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的区域为第一接触区。第一接触区和发射极区的面积比大于等于0.93%、且小于等于4.42%。

Description

一种背接触电池及光伏组件
技术领域
本发明涉及光伏技术领域,尤其涉及一种背接触电池及光伏组件。
背景技术
背接触电池是指电池片的向光面无电极,正、负电极均设置在电池片背光面一侧的太阳能电池,从而可以减少电极对电池片的遮挡,增加电池片的短路电流,提高电池片的能量转化效率。
但是,现有的背接触电池中背光面具有导电类型相反的第一掺杂区和第二掺杂区,且第二掺杂区为发射极区;并且,背接触电池包括的第一电极通过设在表面钝化层内的第一导电窗口与第一掺杂区欧姆接触,第二电极通过设在表面钝化层内的第二导电窗口与第二掺杂区欧姆接触。而第一掺杂区通过上述第一导电窗口暴露在外的区域和发射极区之间的面积比例设置不合理,导致背接触电池的光电转换效率不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背接触电池及光伏组件,用于合理设置第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的区域和发射极区之间的面积比例,利于提升背接触电池的光电转换效率。
为了实现上述目的,第一方面,本发明提供了一种背接触电池,该背接触电池包括:半导体基底、表面钝化层、第一电极和第二电极。半导体基底的背光面具有导电类型相反的第一掺杂区和第二掺杂区、且第二掺杂区为发射极区。第一掺杂区和至少部分第二掺杂区交替分布。表面钝化层形成在半导体基底的背光面一侧的第一掺杂区和第二掺杂区上。表面钝化层内设有贯穿的第一导电窗口和第二导电窗口。第一电极和第二电极形成在半导体基底的背光面一侧,且第一电极和第二电极相互绝缘。第一电极在半导体基底上的投影位于第一掺杂区内,且第一电极通过第一导电窗口贯穿表面钝化层并与第一掺杂区欧姆接触。第二电极在半导体基底上的投影位于第二掺杂区内,且第二电极通过第二导电窗口贯穿表面钝化层并与第二掺杂区欧姆接触。其中,第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的区域为第一接触区。第一接触区和发射极区的面积比大于等于0.93%、且小于等于4.42%。
采用上述技术方案的情况下,本发明提供的背接触电池中,表面钝化层用于对半导体基底的背光面一侧进行化学钝化,降低背光面一侧的载流子复合速率。在一定范围内,表面钝化层对背光面一侧的钝化效果与表面钝化层在半导体基底背光面一侧的实际形成面积成正比。另外,形成在背光面一侧的第一电极需要通过第一导电窗口贯穿表面钝化层与第一掺杂区欧姆接触,第二电极需要通过第二导电窗口贯穿表面钝化层并与第二掺杂区欧姆接触,并且第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的区域为第一接触区。在此情况下,在形成第一电极和第二电极后,表面钝化层在背光面一侧的实际形成面积需要减去第一导电窗口和第二导电窗口贯穿表面钝化层的面积。基于此,可以理解的是,第一电极贯穿表面钝化层的面积越大,表面钝化层对背光面一侧的钝化效果越差。而第一电极贯穿表面钝化层的面积越大,第一电极的分布密度越大,使得背接触电池的串联电阻越小。基于此,在其它因素不变的情况下,当第一接触区和发射极区的面积比大于等于0.93%、且小于等于4.42%时,表面钝化层在半导体基底背光面一侧的实际形成面积、以及第一掺杂区中通过所述第一导电窗口暴露在外的区域面积设置合理,使得表面钝化效果和串联电阻达到平衡,进而利于提升背接触电池的光电转换效率。
作为一种可能的实现方案,上述第一电极和第二电极均包括多个汇流电极和多个集电电极。第一电极包括的汇流电极和第二电极包括的汇流电极均沿第一方向延伸、且沿第二方向间隔分布,第二方向不同于第一方向。第一电极包括的集电电极和第二电极包括的集电电极均沿第二方向延伸、且沿第一方向间隔分布。第一电极包括的每个集电电极的至少部分贯穿表面钝化层、且与第一掺杂区欧姆接触。第二电极包括的每个集电电极的至少部分贯穿表面钝化层并与第二掺杂区欧姆接触。每个汇流电极与自身极性相同的集电电极连接、且与自身极性相反的集电电极相互绝缘。在此情况下,第一电极和第二电极均包括用于收集载流子的集电电极,同时也均包括用于至少将极性相同的集电电极收集到的载流子进行汇集并导出的汇流电极。基于此,因与集电电极相比,汇流电极具有更小的电阻率,利于提高第一电极和第二电极的导电性,降低传输损耗,进而利于提升背接触电池的光电转换效率。
作为一种可能的实现方案,上述第一掺杂区通过第一导电窗口暴露在外的区域中与第一电极包括的每个集电电极欧姆接触的部分为第二接触区。在第二电极包括的每个集电电极沿自身长度方向的各部分均与第二掺杂区欧姆接触的情况下,第二掺杂区通过第二导电窗口暴露在外的区域中与第二电极包括的每个集电电极欧姆接触的部分为第三接触区。其中,当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比大于等于33.6%、且小于等于120%。或,当第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比大于等于25.43%、且小于等于120%。
采用上述技术方案的情况下,当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第一电极为正极、且第二电极为负极;此时第二接触区与第三接触区之间的面积比在上述范围内,可以防止因正极包括的集电电极与第一掺杂区的欧姆接触面积较小而导致背接触电池处于工作状态下半导体基底内的空穴无法及时被第一电极收集并导出,利于降低背光面一侧的载流子复合速率,进一步提高背接触电池的光电转换效率;另外,上述第二接触区与第三接触区之间的面积比具有较大的可选范围,利于提高本发明提供的背接触电池在不同应用场景下的适用性。至于当第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比大于等于25.43%、且小于等于120%的有益效果可以参考前文所述的当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比大于等于33.6%、且小于等于120%的有益效果分析,此处不再赘述。
作为一种可能的实现方案,在第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型的情况下,第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值大于等于5%、且小于等于22.5%。在此情况下,当第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值在上述范围内,可以防止因上述比值较小使得第一电极包括的每个集电电极与第一掺杂区之间的欧姆接触面积较小而导致第一电极与半导体基底之间的接触电阻较大,利于提高第一电极与半导体基底之间的接触性能。另外,还可以防止因上述比值较大使得第一电极包括的每个集电电极贯穿表面钝化层的表面积较大而导致表面钝化层在背光面一侧的实际形成面积较小,确保表面钝化层对背光面一侧具有相对较高的表面钝化效果。
作为一种可能的实现方案,在第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型的情况下,第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值大于等于12%、且小于等于72%。该情况下具有的有益效果可以参考前文所述的在第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型的情况下,第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值大于等于5%、且小于等于22.5%的有益效果分析,此处不再赘述。
作为一种可能的实现方案,在第一电极包括的汇流电极的至少部分贯穿表面钝化层、且与第一掺杂区欧姆接触的情况下,第一掺杂区通过第一导电窗口暴露在外的区域中与第一电极包括的每个汇流电极欧姆接触的部分为第四接触区。并且,第一电极包括的每个汇流电极对应的第四接触区的面积与自身的横截面积的比值大于等于0.67%、且小于等于100%。
采用上述技术方案的情况下,除了仅第一电极包括的每个集电电极可以贯穿表面钝化层与第一掺杂区欧姆接触之外,第一电极包括的汇流电极也可以贯穿表面钝化层并与第一掺杂区欧姆接触,为第一电极与第一掺杂区之间的接触方式提供了另一种可能的方案,利于扩大本发明提供的背接触电池的适用范围。另外,第一电极包括的每个汇流电极对应的第四接触区的面积与自身的横截面积的比值的可选范围较大,可以根据实际应用场景确定合适的数值,利于扩大本发明提供的背接触电池在不同应用场景下的适用性。
作为一种可能的实现方案,当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第四接触区与第二接触区之间的面积比大于等于1.23%、且小于等于5.05%。在此情况下,第一掺杂区通过第一导电窗口暴露在外的总面积中,第一电极包括的集电电极与第一掺杂区欧姆接触的面积占绝大部分。基于此,因集电电极的横截面积通常小于汇流电极的横截面积,故在第四接触区与第二接触区之间的面积比大于等于1.23%、且小于等于5.05%时,第一电极包括的汇流电极与第一掺杂区欧姆接触的面积较小,利于降低第一电极包括的汇流电极的设置数量,从而降低第一电极包括的汇流电极的遮光面积,进而利于使得更多光线可以穿过背接触电池的背光面并被半导体基底所利用,提升背接触电池的光电转换效率。
作为一种可能的实现方案,当第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,第四接触区与第二接触区之间的面积比大于等于1.23%、且小于等于6.17%。该情况下具有的有益效果可以参考前文所述的当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第四接触区与第二接触区之间的面积比大于等于1.23%、且小于等于5.05%的有益效果分析,此处不再赘述。
作为一种可能的实现方案,沿第一方向,每个第二接触区的宽度大于等于28μm、且小于等于120μm。
采用上述技术方案的情况下,沿第一方向,每个第二接触区的宽度在上述范围内,可以防止因上述宽度较小使得第二接触区的面积较小而导致第一电极包括的每个集电电极与半导体基底之间的接触电阻较大,利于提高第一电极的传输性能、且降低传输损耗。另外,还可以防止因上述宽度较大而导致第一电极包括的每个集电电极贯穿表面钝化层的面积较大,确保表面钝化层对背光面一侧具有较高的钝化效果。
作为一种可能的实现方案,沿第一方向,第一掺杂区对应第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度大于等于190μm、且小于260μm。
采用上述技术方案的情况下,沿第一方向,第一掺杂区对应第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度在上述范围内,可以防止因第一掺杂区对应第一电极包括的每个集电电极下方的部分的宽度较小而导致形成第一电极包括的集电电极与自身极性相反的第二掺杂区搭接而出现短路问题,确保背接触电池具有较高的电学可靠性。另外,还可以防止因第一掺杂区对应第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度较大而导致与第一掺杂区共同位于背光面一侧的第二掺杂区的面积占比较小,确保作为发射极区的第二掺杂区在背光面一侧具有相对较大的面积,利于提高内建电场的强度,降低背光面一侧的载流子复合速率,进一步提升背接触电池的光电转换效率。
作为一种可能的实现方案,沿第一方向,每个第二接触区的宽度为第一宽度,第一掺杂区位于第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度为第二宽度,第二宽度和第一宽度的比值大于等于475%、且小于等于650%。
采用上述技术方案的情况下,当第二宽度和第一宽度的比值较小时,可以是第二宽度较小,也可以是第一宽度较大;而当第二宽度和第一宽度的比值较大时,可以是第二宽度较大,也可以是第一宽度较小。基于此,第二宽度与第一宽度的比值在上述范围内,可以防止因第二宽度与第一宽度的比值较小使得第二宽度较小和/或第一宽度较大,也可以防止因第二宽度与第一宽度的比值较大使得第二宽度较大和/或第一宽度较小,而防止第一宽度较大和较小、以及防止第二宽度较大和较小的效果可以参考前文,此处不再赘述。
作为一种可能的实现方案,沿第一方向,第一电极和第二电极包括的所有集电电极中,位于外侧的两个集电电极为第二电极包括的集电电极、且位于外侧的两个集电电极为连续型集电电极。第一电极和第二电极包括的所有集电电极中,除位于外侧的两个集电电极之外的其余集电电极为非连续型集电电极、且每个非连续型集电电极在与自身极性相反的汇流电极的相交处断开。
采用上述技术方案的情况下,第二电极在半导体基底上的投影位于第二掺杂区内。基于此,当沿第一方向,第一电极和第二电极包括的所有集电电极中,位于外侧的两个集电电极为第二电极包括的集电电极、且位于外侧的两个集电电极为连续型集电电极时,位于半导体基底背光面一侧不同区域上的第二掺杂区彼此连通,此时第二掺杂区将至少一个第一掺杂区包围起来,利于增大作为发射极区的第二掺杂区在背光面一侧的面积占比,利于提高内建电场的强度,降低背光面一侧的载流子复合速率,进一步提升背接触电池的光电转换效率。
作为一种可能的实现方案,上述第一掺杂区和第二掺杂区之间的面积比大于等于2:8、且小于等于3:7。
采用上述技术方案的情况下,第一掺杂区和第二掺杂区之间的面积比在上述范围内,可以防止因第一掺杂区和第二掺杂区之间的面积比较小使得第一掺杂区的面积较小而导致半导体基底内相应导电类型的载流子无法及时经由第一掺杂区传输至第一电极;另外,还可以防止因第一掺杂区和第二掺杂区之间的面积比较大使得第二掺杂区的面积占比较小,确保作为发射极区的第二掺杂区在背光面一侧具有相对较大的面积,利于提高内建电场的强度,进一步降低背光面一侧的载流子复合速率,进而提升背接触电池的光电转换效率。
第二方面,本发明还提供了一种光伏组件,该光伏组件包括上述第一方面及其各种实现方式提供的背接触电池通过导电互连件形成的背接触电池阵列。
本发明中第二方面及其各种实现方式的有益效果,可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析,此处不赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例中第一掺杂区和第二掺杂区在背光面一侧的分布关系示意图一;
图2为本发明实施例中第一掺杂区和第二掺杂区在背光面一侧的分布关系示意图二;
图3为本发明实施例中第一掺杂区和第二掺杂区在背光面一侧的分布关系示意图三;
图4为本发明实施例中第一电极和第二电极在背光面一侧的分布关系示意图一;
图5为本发明实施例中第一电极和第二电极在背光面一侧的分布关系示意图二;
图6为本发明实施例中第一电极和第二电极在背光面一侧的分布关系示意图三;
图7为本发明实施例中第一接触区和发射极区的面积比与转换效率之间的仿真测试关系图;
图8为本发明实施例中第一掺杂区对应第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度与转换效率之间的仿真测试关系图;
图9为本发明实施例中第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比与转换效率之间的仿真测试关系图;
图10为本发明实施例中当第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比与转换效率之间的仿真测试关系图;
图11为本发明实施例中在第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型的情况下,第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值与转换效率之间的仿真测试关系图;
图12为本发明实施例中在第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型的情况下,第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值与转换效率之间的仿真测试关系图;
图13为本发明实施例中第一电极包括的每个汇流电极对应的第四接触区的面积与自身的横截面积的比值与转换效率之间的仿真测试关系图;
图14为本发明实施例中当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第四接触区与第二接触区之间的面积比与转换效率之间的仿真测试关系图;
图15为本发明实施例中当第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,第四接触区与第二接触区之间的面积比与转换效率之间的仿真测试关系图;
图16为本发明实施例中每个第二接触区的宽度与转换效率之间的仿真测试关系图。
附图标记:11为第一掺杂区,12为第二掺杂区,13为第一电极,14为第二电极,15为汇流电极,16为集电电极。
具体实施方式
以下,将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本公开的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的,其中为了清楚表达的目的,放大了某些细节,并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的,实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差,并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中,当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时,该层/元件可以直接位于该另一层/元件上,或者它们之间可以存在居中层/元件。另外,如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”,那么当调转朝向时,该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前太阳电池作为新的能源替代方案,使用越来越广泛。其中,光伏太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。具体的,太阳电池利用光生伏特原理产生载流子,然后使用电极将载流子引出,从而利于将电能有效利用。其中,在太阳能电池包括的正、负电极均位于太阳能电池的背面时,该太阳能电池为背接触电池。因背接触电池的正面没有金属电极遮挡的影响,故具有更高的短路电流Isc,是目前实现高效晶体硅电池的技术方向之一。
具体的,现有背接触电池通常包括半导体基底、表面钝化层、第一电极和第二电极。其中,半导体基底的背光面具有交替分布的第一掺杂区和第二掺杂区。第一掺杂区和第二掺杂区的导电类型相反、且第二掺杂区为发射极区。表面钝化层形成在半导体基底的背光面一侧。第一电极和第二电极位于半导体基底的背光面一侧,且第一电极和第二电极相互绝缘。具体的,第一电极在半导体基底上的投影位于第一掺杂区内,且通过设在表面钝化层内的第一导电窗口与第一掺杂区欧姆接触。第二电极在半导体基底上的投影位于第二掺杂区内,且通过设在表面钝化层内的第二导电窗口与第二掺杂区欧姆接触。基于此,当第一掺杂区为P区、且第二掺杂区为N区时,第一电极为正电极、且第二电极为负电极。当第二掺杂区为N区、且第一掺杂区为P区时,第一电极为负电极、且第二电极为正电极。
但是,现有的背接触电池中第一掺杂区通过第一导电窗口暴露在外的区域与发射极区之间的面积比例设置不合理,使得表面钝化层内设置的开膜区的面积不合理,从而影响表面钝化层对背光面一侧的钝化效果、以及太阳能电池的串联电阻,导致背接触电池的光电转换效率不佳。具体的,开膜区域越大,表面钝化层对背光面一侧的钝化效果越差。而开膜区域越大,第一电极和/或第二电极的分布密度越大,背接触电池的串联电阻越小。基于此,当上述两个接触区的面积比例设置不合理,导致表面钝化效果和串联电阻难以达到平衡,进而使得背接触电池的光电转换效率不佳。
为了解决上述技术问题,第一方面,本发明实施例提供了一种背接触电池。具体来说,本发明实施例提供的背接触电池包括:半导体基底、表面钝化层、第一电极和第二电极。如图1至图3所示,半导体基底的背光面具有导电类型相反的第一掺杂区11和第二掺杂区12、且第二掺杂区12为发射极区。第一掺杂区11和至少部分第二掺杂区12交替分布。表面钝化层形成在半导体基底的背光面一侧的第一掺杂区11和第二掺杂区12上。表面钝化层内设有贯穿的第一导电窗口和第二导电窗口。如图4至图6所示,第一电极13和第二电极14形成在半导体基底的背光面一侧,且第一电极13和第二电极14相互绝缘。第一电极13在半导体基底上的投影位于第一掺杂区内,且第一电极13通过第一导电窗口贯穿表面钝化层并与第一掺杂区欧姆接触。第二电极14在半导体基底上的投影位于第二掺杂区内,且第二电极14通过第二导电窗口贯穿表面钝化层并与第二掺杂区欧姆接触。其中,第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的区域为第一接触区。第一接触区和发射极区的面积比大于等于0.93%、且小于等于4.42%。
需要说明的是,本发明实施例提供的背接触电池可以为整片背接触电池,也可以为分片背接触电池(如二分之一分片背接触电池或三分之一分片背接触电池等)。其中,上述整片背接触电池可以是不需要进行分片处理的整片电池;或者,上述整片背接触电池也可以包括具有对称电极设计的至少两个切片单元;又或者,上述整片背接触电池还可以包括具有非对称电极设计的至少两个切片单元。
另外,上述第一电极与第一掺杂区欧姆接触是指第一电极贯穿表面钝化层的部分与第一掺杂区直接欧姆接触。基于此,第一掺杂区的面积为第一电极贯穿表面钝化层的部分的横截面积。换句话说,第一掺杂区的面积为第一导电窗口的横截面积。
采用上述技术方案的情况下,本发明实施例提供的背接触电池中,表面钝化层用于对半导体基底的背光面一侧进行化学钝化,降低背光面一侧的载流子复合速率。在一定范围内,表面钝化层对背光面一侧的钝化效果与表面钝化层在半导体基底背光面一侧的实际形成面积成正比。另外,形成在背光面一侧的第一电极需要通过第一导电窗口贯穿表面钝化层并与第一掺杂区欧姆接触,第二电极需要通过第二导电窗口贯穿表面钝化层并与第二掺杂区欧姆接触,并且第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的区域为第一接触区。在此情况下,在形成第一电极和第二电极后,表面钝化层在背光面一侧的实际形成面积需要减去第一导电窗口和第二导电窗口贯穿表面钝化层的面积。基于此,可以理解的是,第一电极贯穿表面钝化层的面积越大,表面钝化层对背光面一侧的钝化效果越差。而第一电极贯穿表面钝化层的面积越大,第一电极的分布密度越大,使得背接触电池的串联电阻越小。基于此,在其它因素不变的情况下,如图7所示,当第一接触区和发射极区的面积比大于等于0.93%、且小于等于4.42%时,表面钝化层在半导体基底背光面一侧的实际形成面积、以及第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的区域面积设置合理,使得表面钝化效果和串联电阻达到平衡,进而利于提升背接触电池的光电转换效率。
在实际的应用过程中,本发明实施例对上述半导体基底的结构和材料不做具体限定,只要能够应用至本发明实施例提供的背接触电池中均可。
示例性的,上述半导体基底可以包括半导体衬底、以及位于半导体衬底的背光面一侧的第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层。其中,第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层的导电类型相反。第一掺杂半导体层可以位于半导体衬底内,也可以位于半导体衬底背光面的部分区域上;并且第一掺杂区为第一掺杂半导体层背离半导体衬底一侧的所在区域。第二掺杂半导体层可以位于半导体衬底内,也可以位于半导体衬底背光面的部分区域上;并且第二掺杂区为第二掺杂半导体层背离半导体衬底一侧的所在区域。
具体的,从导电类型方面来讲,上述第二掺杂区为发射极区,因此第二掺杂区的导电类型与半导体衬底的导电类型相反。而第一掺杂区与第二掺杂区的导电类型相反,因此第一掺杂区与半导体衬底的导电类型相同。基于此,当半导体衬底为P型半导体衬底时,第一掺杂区的导电类型为P型,第二掺杂区的导电类型为N型。当半导体衬底为N型半导体衬底时,第一掺杂区的导电类型为N型,第二掺杂区的导电类型为P型。
其次,从材料方面来讲,上述半导体衬底可以为硅、锗硅、锗或砷化镓等半导体材料。当第一掺杂半导体层形成在半导体衬底的背光面的部分区域上时,第一掺杂半导体层的材料可以为硅、锗硅、锗或砷化镓等半导体材料;第一掺杂半导体层的晶向可以为非晶、纳米晶、微晶、单晶或多晶等。当第二掺杂半导体层形成在半导体衬底的背光面的部分区域上时,第二掺杂半导体层的材料和晶向可以参考前文所述的第一掺杂半导体层的材料,此处不再赘述。其中,当第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层均形成在半导体衬底上时,第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层的材料可以相同,也可以不同。
在一些情况下,本发明实施例提供的背接触电池还可以是具有选择性钝化接触结构的电池。此时,在第一掺杂半导体层和半导体衬底之间形成有第一钝化层,和/或,在第二掺杂半导体层和半导体衬底之间形成有第二钝化层。上述第一钝化层和第二钝化层的材料可以分别根据第一掺杂半导体层和第二掺杂半导层的材料、以及实际应用场景中对选择性钝化接触结构的种类要求确定。
对于上述第一钝化层来说,在上述背接触电池对应第一掺杂区的部分具有异质接触结构的情况下,第一钝化层的材料为本征非晶硅和/或本征微晶硅,第一掺杂半导体层的材料为掺杂非晶硅和/或掺杂微晶硅。而上述背接触电池对应第一掺杂区的部分具有隧穿钝化接触结构的情况下,第一钝化层为隧穿钝化层,该隧穿钝化层的材料可以为氧化硅、氧化铝、氧化钛等材料;第一掺杂半导体层的材料为掺杂多晶硅。
同理,对于上述第二钝化层来说,在上述背接触电池对应第二掺杂区的部分具有异质接触结构的情况下,第二钝化层的材料为本征非晶硅和/或本征微晶硅,第二掺杂半导体层的材料为掺杂非晶硅和/或掺杂微晶硅。而在上述背接触电池对应第二掺杂区的部分具有隧穿钝化接触结构的情况下,第二钝化层为隧穿钝化层,第二掺杂半导体层的材料为掺杂多晶硅。
对于上述第一掺杂区和第二掺杂区来说,因第一掺杂区和第二掺杂区的范围影响背接触电池中PN结的结区范围,进而影响背接触电池中内建电场的强度,故第一掺杂区和第二掺杂区之间的面积比可以根据实际应用场景中对PN结的结区范围要求确定,此处不做具体限定。
示例性的,如图1至图3所示,上述第一掺杂区11和第二掺杂区12之间的面积比可以大于等于2:8、且小于等于3:7。例如:第一掺杂区11和第二掺杂区12之间的面积比可以为2:8、6:19或3:7等。在此情况下,第一掺杂区11和第二掺杂区12之间的面积比在上述范围内,可以防止因第一掺杂区11和第二掺杂区12之间的面积比较小使得第一掺杂区11的面积较小而导致半导体基底内相应导电类型的载流子无法及时经由第一掺杂区11传输至第一电极13;另外,还可以防止因第一掺杂区11和第二掺杂区12之间的面积比较大使得第二掺杂区12的面积占比较小,确保作为发射极区的第二掺杂区12在背光面一侧具有相对较大的面积,利于提高内建电场的强度,进一步降低背光面一侧的载流子复合速率,进而提升背接触电池的光电转换效率。
至于第一掺杂区和第二掺杂区的形貌,因第一电极和第二电极在半导体基底上的投影分别位于第一掺杂区和第二掺杂区内,故第一掺杂区和第二掺杂区的形貌可以根据实际应用场景中第一电极和第二电极的形貌确定,此处不做具体限定。
示例性的,如图4所示,在本发明实施例提供的背接触电池为无主栅背接触电池时,第一电极13和第二电极14均包括沿第一方向延伸、且沿第二方向间隔分布的多个集电电极16。第一电极13包括的集电电极16和第二电极14包括的集电电极16沿第二方向间隔分布。在此情况下,第一电极13和第二电极14在背光面一侧的遮光面积较小,利于使得更多光线经背接触电池的背光面一侧折射至半导体基底内,利于提高背接触电池的光电转换效率。并且,还可以降低第一电极13和第二电极14的耗材使用量,利于降低背接触电池的制造成本。
具体的,上述第一方向和第二方向可以为平行于背光面、且互不相同的任意两个方向。其次,第一电极和第二电极包括的集电电极可以为直线型集电电极、波浪线型集电电极或折线型集电电极等。在上述情况下,如图1所示,第一掺杂区11和第二掺杂区12可以为位于半导体基底背光面一侧、且分别与第一电极13和第二电极14形貌相匹配的矩形条状区域、波浪条状区域等。
示例性的,如图2和图3、以及图5和图6所示,在本发明实施例提供的背接触电池为有主栅背接触电池时,第一电极13和第二电极14均包括多个汇流电极15和多个集电电极16。第一电极13包括的汇流电极15和第二电极14包括的汇流电极15均沿第一方向延伸、且沿第二方向间隔分布,第二方向不同于第一方向。第一电极13包括的集电电极16和第二电极14包括的集电电极16均沿第二方向延伸、且沿第一方向间隔分布。第一电极13包括的每个集电电极16的至少部分贯穿表面钝化层、且与第一掺杂区11欧姆接触。第二电极14包括的每个集电电极16的至少部分贯穿表面钝化层并与第二掺杂区12欧姆接触。每个汇流电极15与自身极性相同的集电电极16连接、且与自身极性相反的集电电极16相互绝缘。在此情况下,第一电极13和第二电极14均包括用于收集载流子的集电电极16,同时也均包括用于至少将极性相同的集电电极16收集到的载流子进行汇集并导出的汇流电极15。基于此,因与集电电极16相比,汇流电极15具有更小的电阻率,利于提高第一电极13和第二电极14的导电性,降低传输损耗,进而利于提升背接触电池的光电转换效率。
具体的,上述第一方向和第二方向可以为平行于背光面、且互不相同的任意两个方向。其次,第一电极和第二电极包括的集电电极可以为直线型集电电极、波浪线型集电电极或折线型集电电极等。第一电极和第二电极包括的汇流电极可以为直线型汇流电极、波浪线型汇流电极或折线型汇流电极等。另外,第一电极和第二电极包括的集电电极可以均为连续型集电电极,此时每条汇流电极可以通过绝缘材料与自身极性相反的集电电极相互绝缘。或者,如图5所示,第一电极13和第二电极14包括的集电电极16为非连续型集电电极,并且每个非连续型集电电极在与自身极性相反的汇流电极15的相交处断开。又或者,如图6所示,沿第一方向,第一电极13和第二电极14包括的所有集电电极16中,位于外侧的两个集电电极16为第二电极14包括的集电电极16、且位于外侧的两个集电电极16为连续型集电电极。第一电极13和第二电极14包括的所有集电电极16中,除位于外侧的两个集电电极16之外的其余集电电极16为非连续型集电电极、且每个非连续型集电电极在与自身极性相反的汇流电极15的相交处断开。
需要说明的是,第一电极包括的一个集电电极与第二电极包括的一个集电电极(或第二电极包括的一个汇流电极)的极性相反、其与第一电极包括的另一个集电电极(或第一电极包括的一个汇流电极)的极性相同。同理,第一电极包括的一个汇流电极与第二电极包括的一个集电电极(或第二电极包括的一个汇流电极)的极性相反、其与第一电极包括的另一个汇流电极(或第一电极包括的一个集电电极)的极性相同。相应的,分别与第二电极包括的集电电极和汇流电极对应的极性相同或极性相反的电极的情况可以参考前文,此处不再赘述。
另外,在本发明实施例提供的背接触电池为有主栅背接触电池时,可以是第一电极包括的每个集电电极沿长度方向的部分区域与第一掺杂区欧姆接触,此时第一电极包括的每个集电电极与第一掺杂区之间的接触方式为局域接触方式;或者,也可以是第一电极包括的每个集电电极沿长度方向的各部分均与第一掺杂区欧姆接触,此时第一电极包括的每个集电电极与第一掺杂区之间的接触方式为全区域接触方式。另外,第一电极包括的汇流电极可以通过表面钝化层与第一掺杂区隔离开,或第一电极包括的汇流电极的至少部分也可以与第一掺杂区欧姆接触。至于第二电极,该第二电极包括的每个集电电极沿长度方向的部分区域与第二掺杂区欧姆接触,或者第二电极包括的每个集电电极沿长度方向的各区域可以均与第二掺杂区欧姆接触。另外,第二电极包括的汇流电极可以通过表面钝化层与第二掺杂区隔离开,或第二电极包括的汇流电极的至少部分也可以与第二掺杂区欧姆接触。
例如:当第一电极和第二电极包括的集电电极均为连续型集电电极时,第一电极和第二电极包括的汇流电极可以分别不与第一掺杂区或第二掺杂区欧姆接触。又例如:当第一电极和第二电极包括的至少部分集电电极为非连续型集电电极时,第一电极和第二电极包括的汇流电极可以分别不与第一掺杂区或第二掺杂区欧姆接触,也可以至少部分分别与第一掺杂区或第二掺杂区欧姆接触。
在上述情况下,当第一电极和第二电极包括的集电电极均为连续型集电电极时,如图1所示,第一掺杂区11和第二掺杂区12可以为位于半导体基底背光面一侧、且分别与第一电极13和第二电极14形貌相匹配的矩形条状区域、波浪条状区域等。当第一电极13和第二电极14包括的至少部分集电电极为非连续型集电电极时,如图2和图3所示,第一掺杂区11和第二掺杂区12可以为位于半导体基底背光面一侧、且分别与第一电极13和第二电极14形貌相匹配的类叉指状区域等。其中,如图6所示,在沿第一方向,第一电极13和第二电极14包括的所有集电电极16中,位于外侧的两个集电电极16为第二电极14包括的集电电极16、且位于外侧的两个集电电极16为连续型集电电极;同时第一电极13和第二电极14包括的所有集电电极16中,除位于外侧的两个集电电极16之外的其余集电电极16为非连续型集电电极时,如图3所示,位于半导体基底背光面一侧不同区域上的第二掺杂区12彼此连通,此时第二掺杂区12将至少一个第一掺杂区11包围起来,利于增大作为发射极区的第二掺杂区12在背光面一侧的面积占比,利于提高内建电场的强度,降低背光面一侧的载流子复合速率,进一步提升背接触电池的光电转换效率。
至于第一掺杂区和第二掺杂区的具体规格,第一掺杂区的规格可以根据所要制造的第一电极的规格确定。其次,因第二掺杂区与第一掺杂区共同位于背光面一侧,当第一掺杂区的具体规格确定后,第二掺杂区的规格也得以确定。
示例性的,如图2、图3和图8所示,沿第一方向,第一掺杂区11对应第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度W可以大于等于190μm、且小于260μm。例如:沿第一方向,第一掺杂区11对应第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度W可以为190μm、200μm、220μm、240μm或260μm。在此情况下,因第一电极包括的每个集电电极具有一定的宽度,并且制造第一电极的设备具有一定的加工误差,故沿第一方向,第一掺杂区11对应第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度W在上述范围内,可以防止因第一掺杂区11对应第一电极包括的每个集电电极下方的部分的宽度W较小而导致形成第一电极包括的集电电极与自身极性相反的第二掺杂区12搭接而出现短路问题,确保背接触电池具有较高的电学可靠性。另外,还可以防止因第一掺杂区11对应第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度W较大而导致与第一掺杂区11共同位于背光面一侧的第二掺杂区12的面积占比较小,确保作为发射极区的第二掺杂区12在背光面一侧具有相对较大的面积,利于提高内建电场的强度,降低背光面一侧的载流子复合速率,进一步提升背接触电池的光电转换效率。
另外,当本发明实施例提供的背接触电池为有主栅背接触电池时,第一掺杂区位于第一电极包括的汇流电极下方的部分的宽度,可以根据第一电极包括的汇流电极的宽度以及制造第一电极的设备的加工误差确定,此处不做具体限定。
对于上述表面钝化层来说,该表面钝化层的材料和厚度可以根据实际需求确定,只要能够应用至本发明实施例提供的背接触电池中均可。例如:表面钝化层的材料可以包括氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅和碳化硅中的至少一种。
对于上述第一电极和第二电极来说,因第一电极和第二电极贯穿表面钝化层分别与第一掺杂区和第二掺杂区欧姆接触后,表面钝化层在背光面一侧的实际形成面积变小,进而影响表面钝化层对背光面一侧的钝化效果。而第一电极和/或第二电极贯穿表面钝化层的面积越大,第一电极和/或第二电极的分布密度越大,进而使得背接触电池的串联电阻越小。在上述情况下,可以根据实际应用场景中对表面钝化层的钝化效果、第一电极和第二电极的具体结构、以及太阳能电池的串联电阻要求,确定第一电极和第二电极贯穿表面钝化层分别与第一掺杂区或第二掺杂区欧姆接触的具体面积比例。
具体的,对于第一电极来说,第一掺杂区中与第一电极欧姆接触的部分为第一接触区。该第一接触区和发射极区的面积比可以为大于等于0.93%、且小于等于4.42%的任一数值。例如:第一接触区和发射极区的面积比可以为0.93%、1.00%、1.50%、2.00%、2.50%、3.00%、3.50%、4.00%或4.42%等。
需要说明的是,当本发明实施提供的背接触电池为无主栅背接触电池时,上述第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的部分与第一电极包括的所有集电电极欧姆接触。而当本发明实施例提供的背接触电池为有主栅背接触电池时,可以是上述第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的部分仅与第一电极包括的所有集电电极欧姆接触,而不与第一电极包括的汇流电极欧姆接触;也可以是第一掺杂区中通过第一导电窗口暴露在外的部分不仅与第一电极包括的所有集电电极欧姆接触,还与第一电极包括的所有汇流电极欧姆接触。
另外,本发明实施例定义上述第一掺杂区通过第一导电窗口暴露在外的区域中与第一电极包括的每个集电电极欧姆接触的部分为第二接触区。并且,在第二电极包括的每个集电电极沿自身长度方向的各部分均与第二掺杂区欧姆接触的情况下,定义第二掺杂区通过第二导电窗口暴露在外的区域中与第二电极包括的每个集电电极欧姆接触的部分为第三接触区。其中,如图9所示,当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比可以大于等于33.6%、且小于等于120%。或者,如图10所示,当第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比可以大于等于25.43%、且小于等于120%。在此情况下,当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第一电极为正极、且第二电极为负极;此时第二接触区与第三接触区之间的面积比在上述范围内,可以防止因正极包括的集电电极与第一掺杂区的欧姆接触面积较小而导致背接触电池处于工作状态下半导体基底内的空穴无法及时被第一电极收集并导出,利于降低背光面一侧的载流子复合速率,进一步提高背接触电池的光电转换效率;另外,上述第二接触区与第三接触区之间的面积比具有较大的可选范围,利于提高本发明实施例提供的背接触电池在不同应用场景下的适用性。至于当第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比大于等于25.43%、且小于等于120%的有益效果可以参考前文所述的当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比大于等于33.6%、且小于等于120%的有益效果分析,此处不再赘述。
例如:当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比可以为33.6%、40.0%、60.0%、80.0%、100.0%或120%等。
例如:当第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,第二接触区与第三接触区之间的面积比可以为25.43%、26.0%、30.0%、50.0%、70.0%、90.0%、110.0%或120%等。
在上述情况下,第一电极中,每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值可以根据实际应用场景中对表面钝化层的钝化效果、以及第一电极与半导体基底之间的接触性能要求确定。另外,因极性不同的集电电极的宽度可能不同(如负电极包括的集电电极通常常用银材料制作,其宽度较小;而正电极包括的集电电极通常采用铝材料制作,其宽度较大),并且宽度不同的集电电极与相应掺杂区的接触比例可能不同,因此根据第一掺杂区的导电类型的不同,将第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值分为以下两种情况进行说明:
示例性的,在第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型的情况下,如图11所示,第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值可以大于等于5%、且小于等于22.5%。例如:在第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型的情况下,第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值可以为5%、8%、10%、15%、20%或22.5%等。在此情况下,当第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值在上述范围内,可以防止因上述比值较小使得第一电极包括的每个集电电极与第一掺杂区之间的欧姆接触面积较小而导致第一电极与半导体基底之间的接触电阻较大,利于提高第一电极与半导体基底之间的接触性能。另外,还可以防止因上述比值较大使得第一电极包括的每个集电电极贯穿表面钝化层的表面积较大而导致表面钝化层在背光面一侧的实际形成面积较小,确保表面钝化层对背光面一侧具有相对较高的表面钝化效果。
示例性的,在第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型的情况下,如图12所示,第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值可以大于等于12%、且小于等于72%。例如:在第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型的情况下,第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值可以为12%、20%、40%、60%或72%等。该情况下具有的有益效果可以参考前文所述的在第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型的情况下,第一电极包括的每个集电电极对应的第二接触区的面积与自身的横截面积的比值大于等于5%、且小于等于22.5%的有益效果分析,此处不再赘述。
在实际的应用过程中,如前文所述,在本发明实施例提供的背接触电池为有主栅背接触电池的情况下,第一电极包括的汇流电极可能与第一掺杂区欧姆接触。在此情况下,定义第一掺杂区通过第一导电窗口暴露在外的区域中与第一电极包括的每个汇流电极欧姆接触的部分为第四接触区。可以理解的是,上述第一接触区等于所有第二接触区和所有第四接触的面积之和。基于此,上述第四接触的大小可以根据前文所述的第一接触区、第二接触区、第一电极包括的汇流电极的规格、以及第一掺杂区的导电类型确定,此处不做具体限定。
示例性的,如图13所示,第一电极包括的每个汇流电极对应的第四接触区的面积与自身的横截面积的比值可以大于等于0.67%、且小于等于100%。例如:第一电极包括的每个汇流电极对应的第四接触区的面积与自身的横截面积的比值可以为0.67%、10%、30%、50%、80%或100%等。在此情况下,除了仅第一电极包括的每个集电电极可以贯穿表面钝化层与第一掺杂区欧姆接触之外,第一电极包括的汇流电极也可以贯穿表面钝化层并与第一掺杂区欧姆接触,为第一电极与第一掺杂区之间的接触方式提供了另一种可能的方案,利于扩大本发明实施例提供的背接触电池的适用范围。另外,第一电极包括的每个汇流电极对应的第四接触区的面积与自身的横截面积的比值的可选范围较大,可以根据实际应用场景确定合适的数值,利于扩大本发明实施例提供的背接触电池在不同应用场景下的适用性。
示例性的,如图14所示,当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第四接触区与第二接触区之间的面积比可以大于等于1.23%、且小于等于5.05%。例如:当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第四接触区与第二接触区之间的面积比可以为1.23%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%或5.05%等。在此情况下,第一掺杂区通过第一导电窗口暴露在外的总面积中,第一电极包括的集电电极与第一掺杂区欧姆接触的面积占绝大部分。基于此,因集电电极的横截面积通常小于汇流电极的横截面积,故在第四接触区与第二接触区之间的面积比大于等于1.23%、且小于等于5.05%时,第一电极包括的汇流电极与第一掺杂区欧姆接触的面积较小,利于降低第一电极包括的汇流电极的设置数量,从而降低第一电极包括的汇流电极的遮光面积,进而利于使得更多光线可以穿过背接触电池的背光面并被半导体基底所利用,提升背接触电池的光电转换效率。
示例性的,如图15所示,当第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,第四接触区与第二接触区之间的面积比可以大于等于1.23%、且小于等于6.17%。例如:当第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,第四接触区与第二接触区之间的面积比可以为1.23%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%或6.17%等。该情况下具有的有益效果可以参考前文所述的当第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,第四接触区与第二接触区之间的面积比大于等于1.23%、且小于等于5.05%的有益效果分析,此处不再赘述。
至于第一电极中,每个集电电极对应的第二接触区的具体宽度、以及每个第二接触区与第一掺杂区位于第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度比例关系,可以根据实际应用场景对表面钝化层的钝化效果、以及第一电极与半导体基底之间的接触性能要求确定。
示例性的,如图16所示,沿第一方向,每个第二接触区的宽度可以大于等于28μm、且小于等于120μm。例如:沿第一方向,每个第二接触区的宽度可以为28μm、30μm、60μm、80μm、100μm或120μm等。在此情况下,沿第一方向,每个第二接触区的宽度在上述范围内,可以防止因上述宽度较小使得第二接触区的面积较小而导致第一电极包括的每个集电电极与半导体基底之间的接触电阻较大,利于提高第一电极的传输性能、且降低传输损耗。另外,还可以防止因上述宽度较大而导致第一电极包括的每个集电电极贯穿表面钝化层的面积较大,确保表面钝化层对背光面一侧具有较高的钝化效果。
示例性的,沿第一方向,每个第二接触区的宽度为第一宽度,第一掺杂区位于第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度为第二宽度,上述第二宽度和第一宽度的比值可以大于等于475%、且小于等于650%。例如:第二宽度和第一宽度的比值可以为475%、500%、520%、550%、580%、600%、620%或650%等。在此情况下,当第二宽度和第一宽度的比值较小时,可以是第二宽度较小,也可以是第一宽度较大;而当第二宽度和第一宽度的比值较大时,可以是第二宽度较大,也可以是第一宽度较小。基于此,第二宽度与第一宽度的比值在上述范围内,可以防止因第二宽度与第一宽度的比值较小使得第二宽度较小和/或第一宽度较大,也可以防止因第二宽度与第一宽度的比值较大使得第二宽度较大和/或第一宽度较小,而防止第一宽度较大和较小、以及防止第二宽度较大和较小的效果可以参考前文,此处不再赘述。
对于第二电极来说,第二电极包括的每个集电电极与第二掺杂区欧姆接触的比例、以及当背接触电池为有主栅背接触电池时第二电极包括的汇流电极与第二掺杂区欧姆接触的比例,可以根据实际应用场景确定,只要能够应用至本发明实施例提供的背接触电池中均可。
第二方面,本发明实施例还提供了一种光伏组件,该光伏组件包括上述第一方面及其各种实现方式提供的背接触电池通过导电互连件形成的背接触电池阵列。
本发明实施例中第二方面及其各种实现方式的有益效果,可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析,此处不赘述。
在以上的描述中,对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解,可以通过各种技术手段,来形成所需形状的层、区域等。另外,为了形成同一结构,本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外,尽管在以上分别描述了各实施例,但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是,这些实施例仅仅是为了说明的目的,而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围,本领域技术人员可以做出多种替代和修改,这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种背接触电池,其特征在于,包括:
半导体基底,所述半导体基底的背光面具有导电类型相反的第一掺杂区和第二掺杂区、且所述第二掺杂区为发射极区;所述第一掺杂区和至少部分所述第二掺杂区交替分布;
表面钝化层,形成在所述半导体基底的背光面一侧的所述第一掺杂区和所述第二掺杂区上;所述表面钝化层内设有贯穿的第一导电窗口和第二导电窗口;
第一电极和第二电极,形成在所述半导体基底的背光面一侧,且所述第一电极和所述第二电极相互绝缘;所述第一电极在所述半导体基底上的投影位于所述第一掺杂区内,且所述第一电极通过所述第一导电窗口贯穿所述表面钝化层并与所述第一掺杂区欧姆接触;所述第二电极在所述半导体基底上的投影位于所述第二掺杂区内,且所述第二电极通过第二导电窗口贯穿所述表面钝化层并与所述第二掺杂区欧姆接触;其中,
所述第一掺杂区中通过所述第一导电窗口暴露在外的区域为第一接触区;所述第一接触区和所述发射极区的面积比大于等于0.93%、且小于等于4.42%。
2.根据权利要求1所述的背接触电池,其特征在于,所述第一电极和所述第二电极均包括多个汇流电极和多个集电电极;所述第一电极包括的所述汇流电极和所述第二电极包括的所述汇流电极均沿第一方向延伸、且沿第二方向间隔分布,所述第二方向不同于所述第一方向;所述第一电极包括的所述集电电极和所述第二电极包括的集电电极均沿所述第二方向延伸、且沿所述第一方向间隔分布;所述第一电极包括的每个集电电极的至少部分贯穿所述表面钝化层、且与所述第一掺杂区欧姆接触;所述第二电极包括的每个集电电极的至少部分贯穿所述表面钝化层并与所述第二掺杂区欧姆接触;每个所述汇流电极与自身极性相同的集电电极连接、且与自身极性相反的集电电极相互绝缘。
3.根据权利要求2所述的背接触电池,其特征在于,所述第一掺杂区通过所述第一导电窗口暴露在外的区域中与所述第一电极包括的每个集电电极欧姆接触的部分为第二接触区;在所述第二电极包括的每个集电电极沿自身长度方向的各部分均与所述第二掺杂区欧姆接触的情况下,所述第二掺杂区通过所述第二导电窗口暴露在外的区域中与所述第二电极包括的每个集电电极欧姆接触的部分为第三接触区;其中,
当所述第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,所述第二接触区与所述第三接触区之间的面积比大于等于33.6%、且小于等于120%;或,当所述第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,所述第二接触区与所述第三接触区之间的面积比大于等于25.43%、且小于等于120%。
4.根据权利要求3所述的背接触电池,其特征在于,在所述第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型的情况下,所述第一电极包括的每个集电电极对应的所述第二接触区的面积与自身的横截面积的比值大于等于5%、且小于等于22.5%;
或,
在所述第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型的情况下,所述第一电极包括的每个集电电极对应的所述第二接触区的面积与自身的横截面积的比值大于等于12%、且小于等于72%。
5.根据权利要求3所述的背接触电池,其特征在于,在所述第一电极包括的汇流电极的至少部分贯穿所述表面钝化层、且与所述第一掺杂区欧姆接触的情况下,所述第一掺杂区通过所述第一导电窗口暴露在外的区域中与所述第一电极包括的每个汇流电极欧姆接触的部分为第四接触区;
所述第一电极包括的每个汇流电极对应的所述第四接触区的面积与自身的横截面积的比值大于等于0.67%、且小于等于100%。
6.根据权利要求5所述的背接触电池,其特征在于,当所述第一掺杂区的导电类型为P型、且第二掺杂区的导电类型为N型时,所述第四接触区与所述第二接触区之间的面积比大于等于1.23%、且小于等于5.05%;
或,
当所述第一掺杂区的导电类型为N型、且第二掺杂区的导电类型为P型时,所述第四接触区与所述第二接触区之间的面积比大于等于1.23%、且小于等于6.17%。
7.根据权利要求3所述的背接触电池,其特征在于,沿所述第一方向,每个所述第二接触区的宽度大于等于28μm、且小于等于120μm;和/或,
沿所述第一方向,所述第一掺杂区对应所述第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度大于等于190μm、且小于260μm;和/或,
沿所述第一方向,每个所述第二接触区的宽度为第一宽度,所述第一掺杂区位于所述第一电极包括的每个集电电极下方部分的宽度为第二宽度,所述第二宽度和所述第一宽度的比值大于等于475%、且小于等于650%。
8.根据权利要求2所述的背接触电池,其特征在于,沿所述第一方向,所述第一电极和所述第二电极包括的所有所述集电电极中,位于外侧的两个集电电极为所述第二电极包括的集电电极、且所述位于外侧的两个集电电极为连续型集电电极;所述第一电极和所述第二电极包括的所有所述集电电极中,除所述位于外侧的两个集电电极之外的其余所述集电电极为非连续型集电电极、且每个所述非连续型集电电极在与自身极性相反的所述汇流电极的相交处断开。
9.根据权利要求1~8任一项所述的背接触电池,其特征在于,所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间的面积比大于等于2:8、且小于等于3:7。
10.一种光伏组件,其特征在于,所述光伏组件包括如权利要求1~9任一项所述的背接触电池通过导电互连件形成的背接触电池阵列。
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