CN117747681A - 异质结太阳能电池、光伏组件及光伏系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种异质结太阳能电池、光伏组件及光伏系统。该异质结太阳能电池包括衬底，衬底相对两侧表面均依次层叠设置有本征非晶硅层、掺杂半导体膜层和第一透明导电层；异质结太阳能电池还包括金属线层和第二透明导电层，金属线层和第二透明导电层均设置于衬底的至少一侧，金属线层位于对应侧的第一透明导电层背离衬底的一侧，第二透明导电层位于金属线层背离衬底的一侧。如此，可在降低异质结太阳能电池的铟耗量的同时，使得异质结太阳能电池保持较高的转化效率，利于异质结太阳能电池的发展。

Description

异质结太阳能电池、光伏组件及光伏系统

技术领域

本申请涉及光伏技术领域，特别是涉及一种异质结太阳能电池、光伏组件及光伏系统。

背景技术

太阳能电池，也称为光伏电池，是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且太阳能是可再生资源，因此，太阳能电池是一种有广阔发展前景的新型电池。

异质结电池具有结构简单、工艺温度低、钝化效果好、开路电压高、温度特性好、双面发电等优点，是高转化效率硅基太阳能电池的热点方向之一。

相关技术中的异质结电池，透明导电层常采用含铟的靶材制作而成；然而，铟金属是稀有金属，世界存量少，成本高，供应量有限，导致异质结电池的生产成本高，限制异质结电池的发展。

发明内容

基于此，本申请提供一种异质结太阳能电池、光伏组件及光伏系统，可在降低异质结太阳能电池的铟耗量的同时，使得异质结太阳能电池保持较高的转化效率。

本申请第一方面的实施例提供了一种异质结太阳能电池，包括衬底，所述衬底相对两侧表面均依次层叠设置有本征非晶硅层、掺杂半导体膜层和第一透明导电层；所述异质结太阳能电池还包括金属线层和第二透明导电层，所述金属线层和所述第二透明导电层均设置于所述衬底的至少一侧，所述金属线层位于对应侧的所述第一透明导电层背离所述衬底的一侧，所述第二透明导电层位于金属线层背离所述衬底的一侧。

在其中一些实施例中，所述第一透明导电层为含铟透明导电层。

在其中一些实施例中，所述含铟透明导电层的厚度为5nm～20nm；

和/或，所述含铟透明导电层的材质包括掺锡氧化铟、掺钨氧化铟、掺铈氧化铟、VTTO中的至少一种。

在其中一些实施例中，所述第一透明导电层为无铟透明导电层。

在其中一些实施例中，所述无铟透明导电层的厚度为5nm～75nm；

和/或，无铟透明导电层的材质包括氧化锡、氧化锌、掺铝氧化锌、掺锆氧化锌和掺锆掺铝氧化锌中的至少一种。

在其中一些实施例中，所述金属线层包括多条金属线；所述多条金属线呈放射状排布，任意交叉的两条所述金属线于交叉点处电连接；

或者，所述多条金属线呈网格状排布；任意交叉的两条所述金属线于交叉点处电连接；

或者，所述多条金属线沿第一方向间隔设置且沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向相交。

在其中一些实施例中，相邻所述金属线之间的最大间距为0.1um～200um；

和/或，所述金属线的线宽为20nm～5um；线高为20nm～5um；

和/或，所述金属线的透过率为97%～99.9%。

在其中一些实施例中，所述金属线层的材质包括银、铜中的至少一种。

在其中一些实施例中，所述第二透明导电层为无铟透明导电层。

在其中一些实施例中，所述第二透明导电层的厚度为5nm～75nm。

在其中一些实施例中，所述无铟透明导电层的材质包括氧化锡、氧化锌、掺铝氧化锌、掺锆氧化锌和掺锆掺铝氧化锌中的至少一种。

本申请第二方面的实施例提供了一种光伏组件，包括第一方面中任一项所述的异质结太阳能电池。

本申请第三方面的实施例提供了一种光伏系统，包括第二方面中所述的光伏组件。

上述异质结太阳能电池，金属线层和第二透明导电层设置在衬底的至少一侧，金属线层位于对应侧的第一透明导电层背离衬底的一侧，第二透明导电层位于金属线层背离衬底的一侧。如此，相当于利用第一透明导电层、金属线层和第二透明导电层替换相关技术中的异质结太阳能电池的含铟透明导电层，金属线层位于第一透明导电层和第二透明导电层之间，金属线层具有良好的导电性，这样，可使金属线层与第一透明导电层以及第二透明导电层之间能够形成良好的搭接，可提高第一透明导电层、金属线层和第二透明导电层整体的导电性，利于减小第一透明导电层和和第二透明导电层的厚度，从而可利于降低第一透明导电层和第二透明导电层中铟掺杂量，甚至，第一透明导电层和第二透明导电层中无铟掺杂，进而可大大降低异质结太阳能电池的铟耗量，降低异质结太阳能电池的生产成本，利于异质结太阳能电池的发展。

另外，金属线层具有较好的透过率，第一透明导电层和第二透明导电层可起到钝化减反作用，从而可使第一透明导电层、金属线层和第二透明导电层整体具有较好的透过率、钝化减反作用，而且，第一透明导电层、金属线层和第二透明导电层整体具有较好的导电性，从而可使异质结太阳能电池能够保持较高的转化效率。

综上，本申请可在降低异质结太阳能电池的铟耗量的同时，使得异质结太阳能电池保持较高的转化效率，利于异质结太阳能电池的发展。

附图说明

图1为本申请一些实施例中的异质结太阳能电池的剖视结构示意图。

图2为本申请另一些实施例中的异质结太阳能电池的剖视结构示意图。

图3为本申请一些实施例中的异质结太阳能电池的平面示意图。

图4为本申请另一些实施例中的异质结太阳能电池的平面示意图。

附图标记说明：

10、异质结太阳能电池；

110、衬底；120、本征非晶硅层；130、掺杂半导体膜层；140、第一透明导电层；150、金属线层；151、金属线；1511、第一金属线；1512、第二金属线；160、第二透明导电层；X、第一方向；Y、第二方向。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，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至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

太阳能电池，也称为光伏电池，是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且太阳能是可再生资源，因此，太阳能电池是一种有广阔发展前景的新型电池。

异质结电池具有结构简单、工艺温度低、钝化效果好、开路电压高、温度特性好、双面发电等优点，是高转化效率硅基太阳能电池的热点方向之一。

相关技术中的异质结电池，透明导电层常采用含铟的靶材制作而成；然而，铟金属是稀有金属，世界存量少，成本高，供应量有限，导致异质结电池的生产成本高，限制异质结电池的发展。

基于上述技术问题，本申请提供一种异质结太阳能电池、光伏组件及光伏系统，可在降低异质结太阳能电池的铟耗量的同时，使得异质结太阳能电池保持较高的转化效率。

图1示出了本申请一些实施例中的异质结太阳能电池的结构示意图；图2示出了本申请另一些实施例中的异质结太阳能电池的剖视结构示意图。

参阅图1和图2所示，第一方面，本申请实施例提供了一种异质结太阳能电池10，包括衬底110，衬底110相对两侧表面均依次层叠设置有本征非晶硅层120、掺杂半导体膜层130和第一透明导电层140；异质结太阳能电池10还包括金属线层150和第二透明导电层160，金属线层150和第二透明导电层160均设置于衬底110的至少一侧，金属线层150位于对应侧的第一透明导电层140背离衬底110的一侧，第二透明导电层160位于金属线层150背离衬底110的一侧。

需要说明的是，掺杂半导体膜层130包括掺杂非晶硅膜层、掺杂微晶硅膜层和掺杂纳米晶硅膜层中的一种或多种，可适用于异质结太阳能电池10的低温制作工艺，提高异质结太阳能电池10的开路电压。

本申请实施例提供的异质结太阳能电池10，金属线层150和第二透明导电层160设置在衬底110的至少一侧，金属线层150位于对应侧的第一透明导电层140背离衬底110的一侧，第二透明导电层160位于金属线层150背离衬底110的一侧。如此，相当于利用第一透明导电层140、金属线层150和第二透明导电层160替换相关技术中的异质结太阳能电池10的含铟透明导电层，金属线层150位于第一透明导电层140和第二透明导电层160之间，金属线层150具有良好的导电性，这样，可使金属线层150与第一透明导电层140以及第二透明导电层160之间能够形成良好的搭接，可提高第一透明导电层140、金属线层150和第二透明导电层160整体的导电性，利于减小第一透明导电层140和第二透明导电层160的厚度，从而可利于降低第一透明导电层140和第二透明导电层160中铟掺杂量，甚至，第一透明导电层140和第二透明导电层160中无铟掺杂，进而可大大降低异质结太阳能电池10的铟耗量，降低异质结太阳能电池10的生产成本，利于异质结太阳能电池10的发展。另外，金属线层150具有较好的透过率，第一透明导电层140和第二透明导电层160可起到钝化减反作用，从而可使第一透明导电层140、金属线层150和第二透明导电层160整体具有较好的透过率、钝化减反作用，而且，第一透明导电层140、金属线层150和第二透明导电层160整体具有较好的导电性，从而可使异质结太阳能电池10能够保持较高的转化效率。综上，本申请可在降低异质结太阳能电池10的铟耗量的同时，使得异质结太阳能电池10保持较高的转化效率，利于异质结太阳能电池10的发展。

在其中一些实施例中，第一透明导电层140为含铟透明导电层。如此，可改善第一透明导电层140与掺杂半导体膜层130之间的接触，提高第一透明导电层140的传导性能，利于光生载流子的传输，降低接触电阻，提高填充因子，从而利于提高异质结太阳能电池10的转化效率。

在其中一些实施例中，含铟透明导电层的厚度为5nm～20nm；厚度较薄，从而可降低铟掺杂量，进而可降低铟耗量，降低异质结太阳能电池10的生产成本。

在其中一些实施例中，含铟透明导电层的材质包括掺锡氧化铟、掺钨氧化铟、掺铈氧化铟、VTTO中的至少一种。当然，含铟透明导电层的材质不限于此。

在其中一些实施例中，第一透明导电层140为无铟透明导电层。由此，可进一步降低铟耗量，较大程度的节省成本，降低铟金属对异质结太阳能电池10发展的制约，缓解因为铟供应量导致异质结太阳能电池10的产量受限的问题，推动异质结太阳能电池10的发展。

在其中一些实施例中，无铟透明导电层的厚度为5nm～75nm；由此，可起到减反和钝化作用，利于提高异质结太阳能电池10的转化效率。

在其中一些实施例中，无铟透明导电层的材质包括氧化锡、氧化锌、掺铝氧化锌、掺锆氧化锌和掺锆掺铝氧化锌中的至少一种。

优选地，无铟透明导电层的材质为氧化锡，氧化锡具有较好的导电、减反、透光以及抗氧化的特性，可利于提高异质结太阳能电池10的转化效率，提高异质结太阳能电池10的耐受性和信赖性。

在其中一些实施例中，金属线层150包括多条金属线151，多条金属线151呈放射状排布，任意交叉的两条金属线151于交叉点处电连接。

由此，可增加光生载流子的传输通道，缩短光生载流子在第一透明导电层140和第二透明导电层160中的传输距离，降低光生载流子传输对第一透明导电层140和第二透明导电层160的依赖，从而可降低对第一透明导电层140和第二透明导电层160的导电传输性能的要求，利于降低第一透明导电层140和第二透明导电层160中的铟掺杂量，从而可大大降低铟耗量，有效降低异质结太阳能电池10的生产成本。

如图3所示，在其中一些实施例中，金属线层150包括多条金属线151，多条金属线151沿第一方向X间隔设置且沿第二方向Y延伸，第一方向X和第二方向Y相交。在一个具体示例中，相邻金属线151之间的最大间距为0.1um～200um。

具体地，异质结太阳能电池10还包括栅线电极，栅极电池包括呈网格状排布的栅线，相邻栅线之间的间距较大，通常在1mm以上，金属线151可与栅线平行或相交，相邻金属线151之间的间距小于相邻栅线之间的间距，如此，可增加光生载流子的传输通道，可缩短光生载流子通过第一透明导电层140和第二透明导电层160传输至栅线的距离，从而可降低光生载流子传输对第一透明导电层140和第二透明导电层160的依赖，进而可降低对第一透明导电层140和第二透明导电层160的导电传输性能的要求，利于降低第一透明导电层140和第二透明导电层160中的铟掺杂量，甚至无铟掺杂，从而可大大降低铟耗量，有效降低异质结太阳能电池10的生产成本。

如图4所示，在其中一些实施例中，金属线层150包括多条金属线151，多条金属线151呈网格状排布；任意交叉的两条金属线151于交叉点处电连接。在一个具体示例中，相邻金属线151之间的最大间距为0.1um～200um。

具体地，异质结太阳能电池10还包括栅线电极，栅极电池包括网格状排布的栅线，相邻栅线之间的间距较大，通常在1mm以上，金属线151可与栅线电极中的栅线平行或者相交，相邻金属线151之间的间距小于相邻栅线之间的间距，如此，可增加光生载流子的传输通道，缩短光生载流子通过第一透明导电层140和第二透明导电层160传输至栅线的距离，从而可降低光生载流子传输对第一透明导电层140和第二透明导电层160的依赖，进而可降低对第一透明导电层140和第二透明导电层160的导电传输性能的要求，利于降低第一透明导电层140和第二透明导电层160中的铟掺杂量，甚至无铟掺杂，从而可大大降低铟耗量，有效降低异质结太阳能电池10的生产成本。

如图4所示，在一个具体示例中，多条金属线151包括沿第一方向X间隔设置且沿第二方向Y延伸的多条第一金属线1511，以及沿第二方向Y间隔设置且沿第一方向X延伸的多条第二金属线1512，第一方向X和第二方向Y相交。

在其中一些实施例中，金属线151可为微米级或纳米级金属线，在一个具体示例中，金属线151的线宽为20nm～5um；线高为20nm～5um；由此，可减小金属线151对光线的遮挡，提高异质结太阳能电池10的受光面积，提高异质结太阳能电池10的光利用率，从而利于提高异质结太阳能电池10的转化效率。

在其中一些实施例中，金属线151的透过率为97%～99.9%。由此，可提高异质结太阳能电池10的受光面积，提高异质结太阳能电池10的光利用率，从而利于提高异质结太阳能电池10的转化效率。

在其中一些实施例中，金属线层150的材质包括银、铜中的至少一种。

在其中一些实施例中，第二透明导电层160为无铟透明导电层。由此，可进一步降低铟耗量，较大程度的节省成本，降低铟金属对异质结太阳能电池10发展的制约，缓解因为铟供应量导致异质结太阳能电池10的产量受限的问题，推动异质结太阳能电池10的发展。

在其中一些实施例中，第二透明导电层160的厚度为5nm～75nm。由此，第二透明导电层160可起到减反和钝化作用，利于提高异质结太阳能电池10的转化效率。

在其中一些实施例中，无铟透明导电层的材质包括氧化锡、氧化锌、掺铝氧化锌、掺锆氧化锌和掺锆掺铝氧化锌中的至少一种。优选地，无铟透明导电层的材质为氧化锡，氧化锡具有较好的导电、减反、透光以及抗氧化的特性，可利于提高异质结太阳能电池10的转化效率，提高异质结太阳能电池10的耐受性和信赖性。

下面举出几个具体的实施例说明本申请异质结太阳能电池的短路电流、开路电压、填充因子以及转换效率等参数的情况。

表1：不同结构的异质结太阳能电池各参数

需要说明的是，表格中提到的“正面/背面导电结构”即为异质结太阳能电池中正面/背面的掺杂半导体膜层背离衬底一侧的结构。

表1中，将实施例1至3与对比例1和2进行对比可知，相较无铟透明导电层（SnO2）或含铟透明导电层（ITO），本申请在衬底的至少一侧设置第一透明导电层、金属线层和第二透明导电层，第一透明导电层可为含铟透明导电层或无铟透明导电层，金属线层可为纳米银线、金属网格等，第二透明导电层可为无铟透明导电层；能够在降低异质结太阳能电池的铟耗量的同时，使得异质结太阳能电池具有较高的开路电压、短路因子和填充因子，保持较高的转化效率，可降低异质结太阳能电池的生产成本，利于异质结太阳能电池的发展。

第二方面，本申请实施例提供了一种光伏组件，包括第一方面中任一项所述的异质结太阳能电池10。

本申请实施例提供的光伏组件，包括第一方面中任一项所述的异质结太阳能电池10，该异质结太阳能电池10中，金属线层150和第二透明导电层160设置在衬底110的至少一侧，金属线层150位于对应侧的第一透明导电层140背离衬底110的一侧，第二透明导电层160位于金属线层150背离衬底110的一侧。如此，相当于利用第一透明导电层140、金属线层150和第二透明导电层160替换相关技术中的异质结太阳能电池10的含铟透明导电层，金属线层150位于第一透明导电层140和第二透明导电层160之间，金属线层150具有良好的导电性，这样，可使金属线层150与第一透明导电层140以及第二透明导电层160之间能够形成良好的搭接，可提高第一透明导电层140、金属线层150和第二透明导电层160整体的导电性，利于减小第一透明导电层140和和第二透明导电层160的厚度，从而可利于降低第一透明导电层140和第二透明导电层160中铟掺杂量，甚至，第一透明导电层140和第二透明导电层160中无铟掺杂，进而可大大降低异质结太阳能电池10的铟耗量，降低异质结太阳能电池10的生产成本，降低光伏组件的生产成本。另外，金属线层150具有较好的透过率，第一透明导电层140和第二透明导电层160可起到钝化减反作用，从而可使第一透明导电层140、金属线层150和第二透明导电层160整体具有较好的透过率、钝化减反作用，而且，第一透明导电层140、金属线层150和第二透明导电层160整体具有较好的导电性，从而可使异质结太阳能电池10能够保持较高的转化效率，进而使得光伏组件保持较高的转化效率。

第三方面，本申请实施例提供了一种光伏系统，包括第二方面中所述的光伏组件。如此，可降低光伏系统的生产成本，并使光伏系统保持较高的转化效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种异质结太阳能电池，其特征在于，包括衬底，所述衬底相对两侧表面均依次层叠设置有本征非晶硅层、掺杂半导体膜层和第一透明导电层；

所述异质结太阳能电池还包括金属线层和第二透明导电层，所述金属线层和所述第二透明导电层均设置于所述衬底的至少一侧，所述金属线层位于对应侧的所述第一透明导电层背离所述衬底的一侧，所述第二透明导电层位于金属线层背离所述衬底的一侧。

2.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一透明导电层为含铟透明导电层。

3.根据权利要求2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述含铟透明导电层的厚度为5nm～20nm；

和/或，所述含铟透明导电层的材质包括掺锡氧化铟、掺钨氧化铟、掺铈氧化铟、VTTO中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一透明导电层为无铟透明导电层。

5.根据权利要求4所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述无铟透明导电层的厚度为5nm～75nm；

和/或，无铟透明导电层的材质包括氧化锡、氧化锌、掺铝氧化锌、掺锆氧化锌和掺锆掺铝氧化锌中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属线层包括多条金属线；

所述多条金属线呈放射状排布，任意交叉的两条所述金属线于交叉点处电连接；

或者，所述多条金属线呈网格状排布；任意交叉的两条所述金属线于交叉点处电连接；

或者，所述多条金属线沿第一方向间隔设置且沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向相交。

7.根据权利要求6所述的异质结太阳能电池，其特征在于，相邻所述金属线之间的最大间距为0.1um～200um；

和/或，所述金属线的线宽为20nm～5um；线高为20nm～5um；

和/或，所述金属线的透过率为97%～99.9%。

8.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属线层的材质包括银、铜中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第二透明导电层为无铟透明导电层。

10.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第二透明导电层的厚度为5nm～75nm。

11.根据权利要求4或9所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述无铟透明导电层的材质包括氧化锡、氧化锌、掺铝氧化锌、掺锆氧化锌和掺锆掺铝氧化锌中的至少一种。

12.一种光伏组件，其特征在于，包括根据权利要求1至11任一项所述的异质结太阳能电池。

13.一种光伏系统，其特征在于，包括根据权利要求12所述的光伏组件。