CN117954519A - 太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统。该太阳能电池包括衬底、第一掺杂层、第一钝化层、第一掺杂半导体层和第一导电层；衬底包括相对的第一面和第二面；所述第二面包括交替设置的第一区和第二区，第一掺杂层覆盖所述第一面；第一钝化层覆盖所述第二面；第一掺杂半导体层设于所述第一钝化层背离衬底的一侧，且位于所述第一区范围内；第一导电层，设于所述第一钝化层背离所述衬底的一侧，且位于所述第二区范围内。如此，可减小降低第一掺杂半导体层的寄生吸收，提高光利用率，提高光生电流，可通过第一导电层对光生电流进行传输，保证太阳能电池的填充因子和串联电阻，从而可提高太阳能电池的转换效率。
Description
技术领域
本申请涉及光伏技术领域，特别是涉及一种太阳能电池及其制作方法、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。
目前，主流太阳能电池有隧穿氧化层钝化接触电池（Tunnel oxide passivatedcontact，简称TOPCon）、叉指背接触电池（Interdigitated back contact，简称IBC）和异质结电池（Heterojunction，简称HJT）等；TOPCon(Tunnel Oxide passivated contact)电池中由隧穿氧化层和掺杂多晶硅层的钝化接触结构，可有效降低硅片表面和金属接触复合速率，使得TOPCon电池成为高转换效率硅基太阳能电池的热点方向之一。
然而，掺杂多晶硅层存在严重的寄生吸收，尤其是对红外区光响应严重，导致TOPCon电池的光利用率降低，TOPCon电池的光生电流降低，限制了TOPCon电池的转换效率的提高。
发明内容
基于此，本申请提供一种太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统，以提高太阳能电池的转换效率。
本申请第一方面的实施例提供了一种太阳能电池，包括衬底、第一掺杂层、第一钝化层、第一掺杂半导体层和第一导电层；衬底包括相对的第一面和第二面；所述第二面包括交替设置的第一区和第二区，第一掺杂层覆盖所述第一面；第一钝化层覆盖所述第二面；第一掺杂半导体层设于所述第一钝化层背离衬底的一侧，且位于所述第一区范围内；第一导电层，设于所述第一钝化层背离所述衬底的一侧，且位于所述第二区范围内。
在其中一个实施例中，所述第一导电层与所述第一掺杂半导体层相接。
在其中一个实施例中，还包括陷光结构，所述陷光结构设于所述第二面且位于所述第一区范围内；所述第一钝化层位于所述陷光结构背离所述衬底的一侧。
在其中一个实施例中，所述陷光结构包括阵列分布的柱状结构。
在其中一个实施例中，还包括第二导电层，所述第二导电层覆盖所述第一掺杂半导体层和第一导电层。
在其中一个实施例中，所述第二导电层的厚度为80nm～150nm。
在其中一个实施例中，所述第二导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺氟氧化锡、掺锑氧化锡中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述第一导电层的厚度为80nm～150nm。
在其中一个实施例中，所述第一导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺氟氧化锡、掺锑氧化锡中的至少一种。
在其中一个实施例中，还包括第二钝化层，所述第二钝化层设于所述第一掺杂层背离所述衬底的一侧。
在其中一个实施例中，还包括第一电极和第二电极，所述第一电极设于所述第一掺杂层背离所述衬底的一侧；所述第二电极位于所述第一区范围内，且所述第二电极位于所述第一掺杂半导体层背离所述衬的一侧。
本申请第二方面的实施例提供了一种太阳能电池的制作方法，包括：
提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面；所述第二面包括交替设置的第一区和第二区；
在所述衬底的第一面形成第一掺杂层，所述第一掺杂层覆盖所述第一面；
在所述衬底的第二面形成第一钝化层，所述第一钝化层覆盖所述第二面；
在所述第一钝化层背离所述衬底的一侧形成第一掺杂半导体层，所述第一掺杂半导体层位于所述第一区范围内；
在所述第一钝化层背离所述衬底的一侧形成第一导电层，所述第一导电层位于所述第二区范围内。
在其中一个实施例中，所述在所述衬底的第二面形成第一钝化层的步骤之前，所述制作方法还包括：
在所述衬底的第二面形成陷光结构，所述陷光结构位于所述第一区范围内。
本申请第三方面的实施例提供了一种光伏组件，包括上述任一实施例中的太阳能电池。
本申请第四方面的实施例提供了一种光伏系统，包括根据上述任一实施例中的光伏组件。
上述太阳能电池，通过使第一掺杂半导体层设于所述第一钝化层背离衬底的一侧，第一掺杂半导体层位于第一区范围内；第一导电层设于所述第一钝化层背离所述衬底的一侧，第一导电层位于第二区范围内；由此，相当于减小第一掺杂半导体层的面积，同时用第一导电层替代减少的第一掺杂半导体层，这样，不仅可减小降低第一掺杂半导体层的寄生吸收，提高光利用率，提高光生电流，而且，可通过第一导电层对光生电流进行传输，保证太阳能电池的填充因子和串联电阻，从而可提高太阳能电池的转换效率。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的太阳能电池的结构示意图。
图2为图1所示的太阳能电池的另一结构示意图。
图3为本申请另一实施例提供的太阳能电池的结构示意图。
图4为图3所示的太阳能电池的结构示意图。
图5为本申请一实施例提供的太阳能电池的制作方法的流程示意图。
图6为本申请另一实施例提供的太阳能电池的制作方法的流程示意图。
附图标记说明：
10、太阳能电池；
110、衬底；111、第一面；112、第二面；112a、第一区；112b、第二区；113、陷光结构；120、第一掺杂层；130、第一钝化层；140、第一掺杂半导体层；150、第一导电层；160、第二导电层；170、第二钝化层；180、第一电极；190、第二电极。
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。
太阳能电池发的电为一种可持续的清洁能源来源，太阳能电池利用半导体p-n结的光生伏特效应将太阳光转化成电能，故光电转换效率是衡量太阳能电池性能的重要指标。太阳能电池中，光电转换效率的损失包括电学损失和光学损失两个方面。电学损失主要包括金属-半导体接触引起的复合损失和电阻损失，而光学损失主要包括金属栅线的遮挡和掺杂层的寄生吸收。
TOPCon(Tunnel Oxide passivated contact)电池中由隧穿氧化层和掺杂多晶硅层的钝化接触结构，极大改善钝化接触，降低SRH复合，降低硅片表面和金属接触复合速率，降低接触电阻，使得TOPCon电池成为高转换效率硅基太阳能电池的热点方向之一。
然而，掺杂多晶硅层存在严重的寄生吸收，也就是掺杂多晶硅层吸收的光产生的光生载流子不能被p-n结分离，不能被有效利用，对光生电流没有贡献，导致TOPCon电池的光利用率降低，TOPCon电池的光生电流降低，限制了TOPCon电池的转换效率的提高。
基于上述技术问题，本申请提供一种太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统，以提高太阳能电池的转换效率。
图1示出了本申请一实施例提供的太阳能电池的结构示意图。
第一方面，参阅图1所示，本申请实施例提供了一种太阳能电池10，包括衬底110、第一掺杂层120、第一钝化层130、第一掺杂半导体层140和第一导电层150；衬底110包括相对的第一面111和第二面112；第二面112包括交替设置的第一区112a和第二区112b，第一掺杂层120覆盖第一面111；第一钝化层130覆盖第二面112；第一掺杂半导体层140设于第一钝化层130背离衬底110的一侧，且位于第一区112a范围内；第一导电层150，设于第一钝化层130背离衬底110的一侧，且位于第二区112b范围内。
需要说明的是，第一面111可为太阳能电池10的受光面，第二面112可为太阳能电池10的背光面。第一掺杂层120可与衬底110的掺杂类型相同。第一钝化层130包括隧穿氧化层，第一钝化层130包括氧化硅和氧化铝中的至少一种。第一掺杂半导体层140为掺杂多晶硅层，第一掺杂半导体层140可与衬底110的掺杂类型相反。
本申请实施例提供的太阳能电池10，通过使第一掺杂半导体层140设于所述第一钝化层130背离衬底110的一侧，第一掺杂半导体层140位于第一区112a范围内；第一导电层150设于所述第一钝化层130背离所述衬底110的一侧，第一导电层150位于第二区112b范围内；由此，相当于减小第一掺杂半导体层140的面积，同时用第一导电层150替代减少的第一掺杂半导体层140，这样，不仅可减小降低第一掺杂半导体层140的寄生吸收，提高光利用率，提高光生电流，提高太阳能电池10的双面率，而且，可通过第一导电层150对光生电流进行传输，保证太阳能电池10的填充因子和串联电阻，从而可提高太阳能电池10的转换效率。
如图1所示，在其中一个实施例中，第一导电层150与第一掺杂半导体层140相接。
由此，第一掺杂半导体层140覆盖第二面112的第一区112a，第一导电层150覆盖第二面112的第二区112b，第一导电层150完全替代减少的第一掺杂半导体层140，从而可增加光生电流的横向传输，降低太阳能电池10的串联电阻，提高填充因子，利于提高太阳能电池10的转换效率。
如图3所示，在其中一个实施例中，还包括陷光结构113，陷光结构113设于第二面112且位于第一区112a范围内；第一钝化层130位于陷光结构113背离衬底110的一侧。
由此，通过陷光结构113可对到达衬底110的第二面112的光线进行反射，增加光线在太阳能电池10中的光程，提高光的吸收率，从而利于提高太阳能电池10的光生电流，提高太阳能电池10的转换效率。另外，陷光结构113可增大位于第一区112a内的第二面112的比表面积，从而可增大位于第一区112a范围内的第一掺杂半导体层140的表面积，这样，当制作第二电极190时，可增加第二电极190与第一掺杂半导体层140的接触面积，使得第二电极190与第一掺杂半导体层140形成良好的金属接触，降低接触电阻，提高填充因子，提高太阳能电池10的转换效率。
在其中一个实施例中，陷光结构113包括阵列分布的柱状结构。具体地，柱状结构可为倒金字塔结构、锥形结构中的至少一种。陷光结构113为微米级的结构。
如图2至图4所示，在其中一个实施例中，还包括第二导电层160，第二导电层160覆盖第一掺杂半导体层140和第一导电层150。
由此，通过设置第二导电层160，可增加光生载流子的横向和纵向传输，降低太阳能电池10的串联电阻，同时，第二导电部还可以起到钝化和减反的作用，从而可利于提高太阳能电池10的转换效率。另外，太阳能电池10的第二电极可通过第二导电层160与第一掺杂半导体层140形成良好的电连接，降低接触电阻，提高填充因子，利于提高太阳能电池10的转换效率。
在其中一个实施例中，第二导电层160的厚度为80nm～150nm。
在其中一个实施例中，第二导电层160为透明导电层，第二导电层160的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺氟氧化锡、掺锑氧化锡中的至少一种。当然，第二导电层160可也采用其他材质，本申请对此不作限制。
在其中一个实施例中，第一导电层150的厚度为80nm～150nm。
在其中一个实施例中，第一导电层150为透明导电层；第一导电层150的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺氟氧化锡、掺锑氧化锡中的至少一种。当然，第一导电层150可也采用其他材质，本申请对此不作限制。
如图2、图4所示，在其中一个实施例中，还包括第二钝化层170，第二钝化层170设于第一掺杂层120背离衬底110的一侧。
在其中一个实施例中，第二钝化层170的材质包括氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氟化镁中的至少一种。当然，第二钝化层170可也采用其他材质，本申请对此不作限制。
如图2、图4所示，在其中一个实施例中，还包括第一电极180和第二电极190，第一电极180设于第一掺杂层120背离衬底110的一侧；第二电极190位于第一区112a范围内，且第二电极位于第一掺杂半导体层140背离衬的一侧。
需要说明的是，第一电极180为正极，第二电极190可为负极。
在其中一个实施例中，第一面111包括绒面和/或抛光面，绒面包括金字塔绒面和/或腐蚀坑绒面；
如图5所示，本申请第二方面的实施例提供了一种太阳能电池10的制作方法，包括：
S10、提供衬底110，衬底110包括相对的第一面111和第二面112；第二面112包括交替设置的第一区112a和第二区112b；
具体地，可对衬底110进行清洗制绒，使得衬底110的第一面111和第二面112均呈绒面。
S20、在衬底110的第一面111形成第一掺杂层120，第一掺杂层120覆盖第一面111；
具体地，对衬底110的第一面111进行硼扩散，在衬底110的第一面111形成第一掺杂层120，去除形成于第二面112的硼硅玻璃，利用碱液对第二面112进行抛光。
S30、在衬底110的第二面112形成第一钝化层130，第一钝化层130覆盖第二面112。
S40、在第一钝化层130背离衬底110的一侧形成第一掺杂半导体层140，第一掺杂半导体层140位于第一区112a范围内；
具体地，第一掺杂半导体层140和第一钝化层130可在同一设备中制作。制作第一掺杂半导体层140的具体过程包括：
可利用等离子体增强化学气相沉积法在第一钝化层130背离衬底110的一侧形成掺杂非晶硅膜层；
利用激光去除位于第二区112b的掺杂非晶硅膜层，利用碱液进行抛光，去除第二面112的激光损伤；
在氧气氛围下对衬底110进行退火，修复第二面112的晶格；
去除第一面111绕镀的第一掺杂半导体层140以及在氧气氛围下退火时形成于第二面112的氧化层，得到位于第一区112a范围内的第一掺杂半导体层140。
S50、在第一钝化层130背离衬底110的一侧形成第一导电层150，第一导电层150位于第二区112b范围内。
本申请实施例提供的太阳能电池10的制作方法，通过在第一钝化层130背离衬底110的一侧形成第一掺杂半导体层140，第一掺杂半导体层140位于第一区112a范围内，在第一钝化层130背离衬底110的一侧形成第一导电层150，第一导电层150位于第二区112b范围内；由此，相当于减小第一掺杂半导体层140的面积，同时用第一导电层150替代减少的第一掺杂半导体层140，这样，不仅可减小降低第一掺杂半导体层140的寄生吸收，提高光利用率，提高光生电流，提高太阳能电池10的双面率，而且，可通过第一导电层150对光生电流进行传输，保证太阳能电池10的填充因子和串联电阻，从而可提高太阳能电池10的转换效率。
如图6所示，在其中一个实施例中，在S30之前，该制作方法还包括：
S30a、在衬底110的第二面112形成陷光结构113，陷光结构113位于第一区112a范围内。
具体地，可利用激光在第二面112的第一区112a范围内形成陷光结构113。由此，陷光结构113可对到达衬底110的第二面112的光线进行反射，增加光线在太阳能电池10中的光程，提高光的吸收率，从而利于提高太阳能电池10的光生电流，提高太阳能电池10的转换效率。另外，可增大第二面112的第一区112a的比表面积，从而可增大位于第一区112a范围内的第一掺杂半导体层140的表面积，这样，当制作第二电极时，可增加第二电极与第一掺杂半导体层140的接触面积，使得第二电极与第一掺杂半导体层140形成良好的金属接触，降低接触电阻，提高填充因子，提高太阳能电池10的转换效率。
本申请第三方面的实施例提供了一种光伏组件，包括上述任一实施例中的太阳能电池10。由此，可提高光伏组件的转换效率。
本申请第四方面的实施例提供了一种光伏系统，包括根据上述任一实施例中的光伏组件。由此，可提高光伏系统的转换效率。
以上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 (15)
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
衬底，包括相对的第一面和第二面；所述第二面包括交替设置的第一区和第二区，
第一掺杂层，覆盖所述第一面；
第一钝化层，覆盖所述第二面；
第一掺杂半导体层，设于所述第一钝化层背离衬底的一侧，且位于所述第一区范围内；
第一导电层，设于所述第一钝化层背离所述衬底的一侧，且位于所述第二区范围内。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一导电层与所述第一掺杂半导体层相接。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，还包括陷光结构，所述陷光结构设于所述第二面且位于所述第一区范围内；所述第一钝化层位于所述陷光结构背离所述衬底的一侧。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述陷光结构包括阵列分布的柱状结构。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，还包括第二导电层，所述第二导电层覆盖所述第一掺杂半导体层和第一导电层。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二导电层的厚度为80nm～150nm。
7.根据权利要求5或6所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺氟氧化锡、掺锑氧化锡中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一导电层的厚度为80nm～150nm。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺氟氧化锡、掺锑氧化锡中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，还包括第二钝化层，所述第二钝化层设于所述第一掺杂层背离所述衬底的一侧。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，还包括第一电极和第二电极，所述第一电极设于所述第一掺杂层背离所述衬底的一侧；所述第二电极位于所述第一区范围内，且所述第二电极位于所述第一掺杂半导体层背离所述衬的一侧。
12.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面；所述第二面包括交替设置的第一区和第二区；
在所述衬底的第一面形成第一掺杂层，所述第一掺杂层覆盖所述第一面；
在所述衬底的第二面形成第一钝化层，所述第一钝化层覆盖所述第二面；
在所述第一钝化层背离所述衬底的一侧形成第一掺杂半导体层，所述第一掺杂半导体层位于所述第一区范围内；
在所述第一钝化层背离所述衬底的一侧形成第一导电层，所述第一导电层位于所述第二区范围内。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述在所述衬底的第二面形成第一钝化层的步骤之前，所述制作方法还包括：
在所述衬底的第二面形成陷光结构，所述陷光结构位于所述第一区范围内。
14.一种光伏组件，其特征在于，包括根据权利要求1至11任一项所述的太阳能电池。
15.一种光伏系统，其特征在于，包括根据权利要求14所述的光伏组件。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311721800.8A CN117954519A (zh) | 2023-12-14 | 2023-12-14 | 太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202311721800.8A CN117954519A (zh) | 2023-12-14 | 2023-12-14 | 太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统 |
Publications (1)
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| CN117954519A true CN117954519A (zh) | 2024-04-30 |
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Family Applications (1)
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| CN202311721800.8A Pending CN117954519A (zh) | 2023-12-14 | 2023-12-14 | 太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
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-
2023
- 2023-12-14 CN CN202311721800.8A patent/CN117954519A/zh active Pending
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