CN117810274A - TOPCon太阳能电池及光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种TOPCon太阳能电池及光伏组件。该TOPCon太阳能电池包括硅片衬底、发射极层、第一隧穿层和多层硼掺杂晶硅层，发射极层形成于硅片衬底的受光面一侧，第一隧穿层和多层硼掺杂晶硅层设置在发射极层上；沿硅片衬底指向硼掺杂晶硅层的方向，多层硼掺杂晶硅层的掺杂浓度依次递增。通过设置多层硼掺杂浓度由内向外依次递增的硼掺杂晶硅层，这样使得靠近发射极层的硼掺杂晶硅层的硼掺杂浓度低于远离发射极层的硼掺杂晶硅层的硼掺杂浓度，从而能够减小由于靠近发射极层的硼原子浓度过高而发生加剧载流子复合速率的不良现象，减少TOPCon太阳能电池中的电子与空穴复合现象，进而提高光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种TOPCon太阳能电池及光伏组件。
背景技术
随着经济的发展和科技的进步，太阳能电池作为光伏技术领域中的产物之一，受到人们不断地青睐。太阳能电池具有多种类型，TOPCon太阳能电池作为太阳能电池中的一种，通过在硅片衬底上设置隧穿氧化层和掺杂多晶硅层，从而能够实现较好的表面钝化效果和较高的光电转换效率。
现有技术中的TOPCon太阳能电池，正面的硼掺杂晶硅层的掺杂浓度单一且浓度较高，导致电池片的方阻较大，加剧光生载流子的复合速率，从而降低TOPCon太阳能电池的光电转换效率。
因此，亟需设计一种TOPCon太阳能电池及光伏组件，来解决以上技术问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提出一种TOPCon太阳能电池，提高该TOPCon太阳能电池的光电转换效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种TOPCon太阳能电池，包括硅片衬底、发射极层、第一隧穿层和多层硼掺杂晶硅层，所述发射极层形成于所述硅片衬底的受光面一侧，所述第一隧穿层和多层所述硼掺杂晶硅层设置在所述发射极层上；沿所述硅片衬底指向所述硼掺杂晶硅层的方向，多层所述硼掺杂晶硅层的掺杂浓度依次递增。
作为一种TOPCon太阳能电池的可选技术方案，所述TOPCon太阳能电池还包括正面钝化层，所述正面钝化层沉积在所述硼掺杂晶硅层上。
作为一种TOPCon太阳能电池的可选技术方案，所述TOPCon太阳能电池还包括减反射层，所述减反射层沉积在所述正面钝化层上。
作为一种TOPCon太阳能电池的可选技术方案，所述TOPCon太阳能电池还包括正面电极，所述正面电极印刷于所述减反射层上，所述正面电极能贯穿所述减反射层、所述正面钝化层并与所述硼掺杂晶硅层欧姆接触。
作为一种TOPCon太阳能电池的可选技术方案，所述TOPCon太阳能电池还包括硼掺杂非晶硅层，所述硼掺杂非晶硅层设置于所述第一隧穿层和最内层的所述硼掺杂晶硅层之间。
作为一种TOPCon太阳能电池的可选技术方案，所述TOPCon太阳能电池还包括本征多晶硅层，所述本征多晶硅层设置于所述第一隧穿层和最内层的所述硼掺杂晶硅层之间。
作为一种TOPCon太阳能电池的可选技术方案，所述TOPCon太阳能电池还包括第二隧穿层和磷掺杂多晶硅层，所述第二隧穿层和所述磷掺杂多晶硅层设置在所述硅片衬底的背光面一侧。
作为一种TOPCon太阳能电池的可选技术方案，所述TOPCon太阳能电池还包括背面钝化层和背面电极，所述背面钝化层沉积在所述磷掺杂多晶硅层上；
所述背面电极印刷于所述背面钝化层上，所述背面电极能贯穿所述背面钝化层并与所述磷掺杂多晶硅层欧姆接触。
作为一种TOPCon太阳能电池的可选技术方案，所述硼掺杂晶硅层为硼掺杂多晶硅层或硼掺杂微晶硅层。
本发明的第二目的在于提出一种光伏组件，能够提高该TOPCon太阳能电池的光电转换效率，节约成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种光伏组件，所述光伏组件包括前板、前胶膜、背胶膜、背板以及以上所述的TOPCon太阳能电池，所述背板、所述背胶膜、所述TOPCon太阳能电池、所述前胶膜和所述前板依次层叠设置。
本发明的有益效果至少包括：
本发明提供一种TOPCon太阳能电池，该TOPCon太阳能电池包括硅片衬底、发射极层、第一隧穿层和多层硼掺杂晶硅层，发射极层形成于硅片衬底的受光面一侧，第一隧穿层和多层硼掺杂晶硅层设置在发射极层上；沿硅片衬底指向硼掺杂晶硅层的方向，多层硼掺杂晶硅层的掺杂浓度依次递增。本发明通过设置多层硼掺杂浓度由内向外依次递增的硼掺杂晶硅层，这样使得靠近发射极层的硼掺杂晶硅层的硼掺杂浓度低于远离发射极层的硼掺杂晶硅层的硼掺杂浓度，从而能够减少由于靠近发射极层的硼原子浓度过高而发生加剧载流子复合速率的不良现象，也就是说，通过上述设计能够降低靠近发射极层的硼原子浓度，从而降低p型区域中自由载流子(空穴)浓度，减小与n型区域中的电子发生复合的速率，减少TOPCon太阳能电池中的电子与空穴复合现象，进而提高光电转换效率。
同时发明中通过设计硼掺杂浓度由内向外依次递增的硼掺杂晶硅层还能够减少硼掺杂晶硅层发生硼化硅沉淀的现象，从而减缓载流子的复合速率，从而提高载流子的收集效率，提高该TOPCon太阳能电池的光电转换效率。
本发明还提供一种光伏组件，由于该光伏组件中TOPCon太阳能电池具有多层由内向外硼掺杂浓度依次递增的硼掺杂晶硅层，进而能够提高该TOPCon太阳能电池的光电转换效率，节约成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的TOPCon太阳能电池的结构示意图一；
图2为本发明实施例所提供的TOPCon太阳能电池的结构示意图二；
图3为本发明实施例所提供的TOPCon太阳能电池的结构示意图三。
附图标记
1、硅片衬底；2、发射极层；3、第一隧穿层；4、硼掺杂晶硅层；5、正面钝化层；6、减反射层；7、正面电极；8、第二隧穿层；9、磷掺杂多晶硅层；10、背面钝化层；11、背面电极；12、硼掺杂非晶硅层；13、本征多晶硅层。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在本实施例的描述中，若未特殊说明，“多个”一词指两个或两个以上等数量。
本实施例提供一种TOPCon太阳能电池，能够提高该TOPCon太阳能电池的光电转换效率。
如图1所示，该TOPCon太阳能电池主要包括硅片衬底1、发射极层2、第一隧穿层3和多层硼掺杂晶硅层4，发射极层2形成于硅片衬底1的受光面一侧，第一隧穿层3和多层硼掺杂晶硅层4设置在发射极层2上；沿硅片衬底1指向硼掺杂晶硅层4的方向，多层硼掺杂晶硅层4的掺杂浓度依次递增。
基于以上设计，在本实施例中，硼掺杂晶硅层4具有以下作用：
第一，增强TOPCon太阳能电池的p型区域。硼是p型杂质，可以将多晶硅中的掺杂浓度提高到10^18/cm^3以上，硼掺杂晶硅层4中的硼原子取代了一部分硅原子，使得多晶硅成为p型半导体，即在硅片衬底1上形成p型区域，而p型区域与n型区域之间能够形成p-n结。其中p型区域与n型区域之间形成能带差，从而形成电场，实现光生电荷的分离和收集。
第二，提高光伏效率。硼掺杂晶硅层4可以增加TOPCon太阳能电池的导电性能，提高电荷的传输速率，从而提高光电转换效率。
第三，提高对光线的吸收能力。硼掺杂晶硅层4对太阳光的吸收能力较强，可以增加TOPCon太阳能电池对太阳光的吸收能力，提高光能的转化效率。
第四，抑制电子复合。硼掺杂晶硅层4可以通过调整硅片衬底1的能带结构，抑制电子与空穴的复合，减少TOPCon太阳能电池的能量损耗，提高光电转换效率。
本实施例中的TOPCon太阳能电池可以设置两层、三层、四层、五层等数量的硼掺杂晶硅层4，且多层硼掺杂晶硅层4的硼掺杂浓度由内向外依次递增，这样使得靠近发射极层2的硼掺杂晶硅层4的硼掺杂浓度低于远离发射极层2的硼掺杂晶硅层4的硼掺杂浓度，从而能够在确保硼掺杂多晶硅实现上述作用的条件下，减少由于靠近发射极层2的硼原子浓度过高而发生加剧载流子复合速率的不良现象，也就是说，通过上述设计能够降低靠近发射极层2的硼原子浓度，从而降低p型区域中自由载流子(空穴)浓度，减小与n型区域中的电子发生复合的速率，减少TOPCon太阳能电池中的电子与空穴复合现象，进而提高光电转换效率。
同时本实施例中通过设计硼掺杂浓度由内向外依次递增的硼掺杂晶硅层4还能够减少硼掺杂晶硅层4发生硼化硅沉淀的现象，从而减缓载流子的复合速率，从而提高载流子的收集效率，提高该TOPCon太阳能电池的光电转换效率。
可选地，本实施例中的硼掺杂晶硅层4设置为三层，且最内层的硼掺杂晶硅层4的硼掺杂浓度为10^15/cm^3，中间层的硼掺杂晶硅层4的硼掺杂浓度为10^16/cm^3，最外层的硼掺杂晶硅层4的硼掺杂浓度为10^17/cm^3。当然，作业人员还可以根据实际需求设置其他不同层数、不同硼掺杂浓度的硼掺杂晶硅层4，此处不再一一赘述。多层硼掺杂晶硅层4的厚度可以设置为相同厚度，例如，每一层硼掺杂晶硅层4的厚度均设置为20nm-100nm之间，也可以设置为不同的厚度，本实施例对此不再过多赘述。
可选地，本实施例中的硼掺杂晶硅层4可以设置为硼掺杂多晶硅层或硼掺杂微晶硅层。
可选地，本实施例中的第一隧穿层3可以设置为二氧化硅或氧化硅，第一隧穿层3能够帮助电子和空穴在TOPCon太阳能电池中更快地结合并产生电流，从而提高光电转换的效率。此外，第一隧穿层3还可以降低TOPCon太阳能电池的串联电阻，提高TOPCon太阳能电池的输出功率。
如图1所示，在本实施例中，TOPCon太阳能电池还包括正面钝化层5、减反射层6和正面电极7，其中，正面钝化层5沉积在硼掺杂晶硅层4上，减反射层6沉积在正面钝化层5上，正面电极7印刷于减反射层6上，正面电极7在烧结工艺下能贯穿减反射层6、正面钝化层5并与硼掺杂晶硅层4欧姆接触，从而能够使硅片衬底1中产生的电流能够经过发射极层2后由正面电极7导出。此外，通过设计硼掺杂浓度由内向外依次递增的硼掺杂晶硅层4还可以减少正面电极7与硼掺杂晶硅层4之间的接触电阻，从而能够进一步地提高该TOPCon太阳能电池的光电转换效率。
可选地，本实施例中的正面钝化层5可以采用氧化硅材质，能够提供必要的能隙，以促进电子的传导而阻碍电子和空穴的复合。通过正面钝化层5的设置能够减少表面的电子复合和电荷重新组合的现象，从而提高光电转换的效率。
可选地，本实施例中的减反射层6可以设置为多层，且减反射层6为氮化硅或氮氧化硅，减反射层6的设置能够提高对光线的吸收作用，从而使得更多的光线能够进入到该TOPCon太阳能电池中，从而提高光电转换效率。
可选地，本实施例中的正面电极7通过丝网印刷工艺由银浆料或银铝浆料印刷而成，增强导电性。
如图2所示，在本实施例中，TOPCon太阳能电池还包括硼掺杂非晶硅层12，硼掺杂非晶硅层12设置于第一隧穿层3和最内层的硼掺杂晶硅层4之间。由于硼掺杂非晶硅层12的钝化性能比硼掺杂晶硅层4的钝化性能要好，增加硼掺杂非晶硅层12后，能够增加靠近第一隧穿层3一侧的硼掺杂晶硅层4(即最内层的硼掺杂晶硅层4)的钝化性能，减少表面的载流子复合现象，从而提高光电转换的效率。
如图3所示，在一些可选的实施方式中，TOPCon太阳能电池还包括本征多晶硅层13，本征多晶硅层13设置于第一隧穿层3和最内层的硼掺杂晶硅层4之间。也就是说，可以利用本征多晶硅层13替换硼掺杂非晶硅层12，由于本征多晶硅层13的钝化性能比硼掺杂晶硅层4的钝化性能要好，因此，通过增加本征多晶硅层13后，同样可以实现增强钝化效果的作用。
可选地，作业人员可以根据实际需求，灵活设置上述硼掺杂非晶硅层12的层数和本征多晶硅层13的层数，此处不再一一赘述。
如图1所示，在本实施例中，TOPCon太阳能电池还包括第二隧穿层8、磷掺杂多晶硅层9和背面钝化层10，第二隧穿层8和磷掺杂多晶硅层9设置在硅片衬底1的背光面一侧，背面钝化层10沉积在磷掺杂多晶硅层9上。
可选地，本实施例中的第二隧穿层8可以设置为二氧化硅或氧化硅，第二隧穿层8的主要作用是减小电子在p-n结之间的能垒，从而提高电子的传输速度，同时还可以降低电子的复合损失，从而提高TOPCon太阳能电池的转换效率。
本实施例中通过设置磷掺杂多晶硅层9，能够形成N型半导体，即在硅片衬底1上形成N型区域，N型半导体具有高电子浓度，有助于提高TOPCon太阳能电池的电荷传输效率。此外，磷掺杂多晶硅层9也有助于改善光电流的产生，增加光生载流子的生成和传输，提高TOPCon太阳能电池的光电转换效率。
可选地，本实施例中的背面钝化层10可以设置为多层，可以通过包括但不限于化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PECVD)等方法沉积氧化铝、氮化硅等种类的薄膜以形成背面钝化层10。通过背面钝化层10的设置能够减少电子和空穴在电池背面的复合，防止电荷的损失。也就是说，背面钝化层10能够对硅片衬底1提供了一种保护层，减轻了电子和空穴重新组合的可能性，有助于提高TOPCon太阳能电池的光电转换效率。
如图1所示，在本实施例中，TOPCon太阳能电池还包括背面电极11，背面电极11印刷于背面钝化层10上，背面电极11在烧结工艺下能依次贯穿背面钝化层10并与磷掺杂多晶硅层9欧姆接触，从而便于电流的流出，正面电极7和背面电极11外接负载，从而能够构成闭合回路。
可选地，本实施例中的背面电极11通过丝网印刷工艺由铝浆料印刷而成，增强导电性。
本实施例还提供一种光伏组件，该光伏组件包括前板、前胶膜、背胶膜、背板以及上述的TOPCon太阳能电池，背板、背胶膜、TOPCon太阳能电池、前胶膜和前板依次层叠设置，通过层压机将上述背板、背胶膜、TOPCon太阳能电池、前胶膜和前板进行层压，并将汇流条引出便于接线盒的安装，从而完成光伏组件的装配。由于该光伏组件中TOPCon太阳能电池具有多层由内向外硼掺杂浓度依次递增的硼掺杂晶硅层4，进而能够提高该TOPCon太阳能电池的光电转换效率，节约成本。
显然，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
注意，在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
Claims (10)
1.TOPCon太阳能电池，其特征在于，包括硅片衬底(1)、发射极层(2)、第一隧穿层(3)和多层硼掺杂晶硅层(4)，所述发射极层(2)形成于所述硅片衬底(1)的受光面一侧，所述第一隧穿层(3)和多层所述硼掺杂晶硅层(4)设置在所述发射极层(2)上；沿所述硅片衬底(1)指向所述硼掺杂晶硅层(4)的方向，多层所述硼掺杂晶硅层(4)的掺杂浓度依次递增。
2.根据权利要求1所述的TOPCon太阳能电池，其特征在于，所述TOPCon太阳能电池还包括正面钝化层(5)，所述正面钝化层(5)沉积在所述硼掺杂晶硅层(4)上。
3.根据权利要求2所述的TOPCon太阳能电池，其特征在于，所述TOPCon太阳能电池还包括减反射层(6)，所述减反射层(6)沉积在所述正面钝化层(5)上。
4.根据权利要求3所述的TOPCon太阳能电池，其特征在于，所述TOPCon太阳能电池还包括正面电极(7)，所述正面电极(7)印刷于所述减反射层(6)上，所述正面电极(7)能贯穿所述减反射层(6)、所述正面钝化层(5)并与所述硼掺杂晶硅层(4)欧姆接触。
5.根据权利要求1所述的TOPCon太阳能电池，其特征在于，所述TOPCon太阳能电池还包括硼掺杂非晶硅层(12)，所述硼掺杂非晶硅层(12)设置于所述第一隧穿层(3)和最内层的所述硼掺杂晶硅层(4)之间。
6.根据权利要求1所述的TOPCon太阳能电池，其特征在于，所述TOPCon太阳能电池还包括本征多晶硅层(13)，所述本征多晶硅层(13)设置于所述第一隧穿层(3)和最内层的所述硼掺杂晶硅层(4)之间。
7.根据权利要求1所述的TOPCon太阳能电池，其特征在于，所述TOPCon太阳能电池还包括第二隧穿层(8)和磷掺杂多晶硅层(9)，所述第二隧穿层(8)和所述磷掺杂多晶硅层(9)设置在所述硅片衬底(1)的背光面一侧。
8.根据权利要求7所述的TOPCon太阳能电池，其特征在于，所述TOPCon太阳能电池还包括背面钝化层(10)和背面电极(11)，所述背面钝化层(10)沉积在所述磷掺杂多晶硅层(9)上；
所述背面电极(11)印刷于所述背面钝化层(10)上，所述背面电极(11)能贯穿所述背面钝化层(10)并与所述磷掺杂多晶硅层(9)欧姆接触。
9.根据权利要求1所述的TOPCon太阳能电池，其特征在于，所述硼掺杂晶硅层(4)为硼掺杂多晶硅层或硼掺杂微晶硅层。
10.光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括前板、前胶膜、背胶膜、背板以及权利要求1-9中任一项所述的TOPCon太阳能电池，所述背板、所述背胶膜、所述TOPCon太阳能电池、所述前胶膜和所述前板依次层叠设置。
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