CN118136711A - 异质结太阳能电池及其制备方法、电池组件和光伏系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于太阳能电池技术领域,提供了一种异质结太阳能电池以及制备方法、电池组件和光伏系统,异质结太阳能电池的硅衬底具有相对的第一表面和第二表面,第一本征非晶硅层层叠设置在第一表面上,P型复合膜层包括若干P型掺杂纳米晶硅层和若干本征纳米晶硅层。P型掺杂纳米晶硅层和本征纳米晶硅层依次交替层叠设置。第一透明导电薄膜层叠设置在P型复合膜层上。如此,在制作过程中,可交替式地通入硼烷,从而使得P型复合膜层具有P型掺杂纳米晶硅层和本征纳米晶硅层的分层结构,在沉积过程中可充分地利用氢气去稀释硼烷,从而有效地避免硼烷在设备的腔体内发生聚集,提高纳米晶硅的结晶性以及P型掺杂纳米晶硅层的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域,尤其涉及一种异质结太阳能电池及其制备方法、电池组件和光伏系统。
背景技术
在常规的异质结(HJT)太阳能电池制造工艺中,其背表面的结构为:在硅基底上生长本征非晶硅,再生长一层掺杂纳米晶硅层,其中本征非晶硅起到钝化作用,掺杂纳米晶硅主要作用是降低与TCO的接触电阻,并降低对光的吸收。
在相关技术中,沉积p-nc-Si(P型纳米晶硅)的方法需要在高氢气低硼烷情况下才能制备,在沉积过程中,腔体排气需要一定的时间,硼烷容易在设备的腔体内发生聚集,会影响纳米晶硅的结晶性,导致P型纳米晶硅的导电性能较差,沉积也不均匀。
发明内容
本发明提供一种异质结太阳能电池及其制备方法、电池组件和光伏系统,旨在解决现有技术中的异质结太阳能电池的P型纳米晶硅层的导电性能较差且沉积不均匀的技术问题。
本发明是这样实现的,本发明实施例的异质结太阳能电池包括:
硅衬底,所述硅衬底具有相对的第一表面和第二表面;
层叠设置在所述第一表面上的第一本征非晶硅层;
层叠设置在所述第一本征非晶硅层背离所述第一表面一侧上的P型复合膜层,所述P型复合膜层包括若干P型掺杂纳米晶硅层和若干本征纳米晶硅层,在所述第一本征非晶硅层背离所述第一表面的方向上,所述P型掺杂纳米晶硅层和所述本征纳米晶硅层依次交替层叠设置,其中,所述P型复合膜层中与所述第一本征非晶硅层距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层;和
第一透明导电薄膜,所述第一透明导电薄膜层叠设置在所述P型复合膜层中与所述第一本征非晶硅层距离最远的P型掺杂纳米晶硅层上。
更进一步地,所述P型掺杂纳米晶硅层的厚度为2nm-5nm。
更进一步地,所述本征纳米晶硅层的厚度为1nm-3nm。
更进一步地,所述P型复合膜层的整体厚度为18nm-24nm。
更进一步地,在所述P型复合膜层中,所述P型掺杂纳米晶硅层的层数为5-7层。
更进一步地,在所述P型掺杂纳米晶硅层中,纳米晶硅颗粒的直径为7nm-60nm。
更进一步地,所述本征纳米晶硅层的折射率小于所述P型掺杂纳米晶硅层的折射率。
更进一步地,所述本征纳米晶硅层的折射率为2.8-3.2,所述P型掺杂纳米晶硅层的折射率为2.8-3.5。
更进一步地,所述异质结太阳能电池还包括依次层叠设置在所述第二表面上的第二本征非晶硅层、N型掺杂层和第二透明导电薄膜。
本发明还提供一种异质结太阳能电池的制备方法,包括:
提供一硅衬底,所述硅衬底具有相对的第一表面和第二表面;
在所述第一表面上制备第一本征非晶硅层;
在所述第一本征非晶硅层上制备P型复合膜层;其中,所述P型复合膜层包括若干P型掺杂纳米晶硅层和若干本征纳米晶硅层,在所述第一本征非晶硅层背离所述第一表面的方向上,所述P型掺杂纳米晶硅层和所述本征纳米晶硅层依次交替层叠设置,所述P型复合膜层中与所述第一本征非晶硅层距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层;
在所述P型复合膜层上制备第一透明导电薄膜。
更进一步地,所述在所述第一本征非晶硅层上制备P型复合膜层,包括:
在沉积设备中通入硼烷、硅烷和氢气并间歇性地停止通入硼烷,以在所述第一本征非晶硅层上沉积形成依次交替层叠设置的P型掺杂纳米晶硅层和本征纳米晶硅层,并使得与所述第一本征非晶硅层距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层;
所述在所述P型复合膜层上制备第一透明导电薄膜,包括:
在与所述第一本征非晶硅层距离最远的P型掺杂纳米晶硅层上沉积第一透明导电薄膜。
更进一步地,在通入硼烷的沉积过程中,通入硼烷的流量为50-200sccm,通入硅烷的流量为70-200sccm,通入氢气的流量为60000-95000sccm,沉积功率为6000-12000W,沉积压力为3500mTor-7000mTor,沉积时间为10-30s;
在停止通入硼烷的沉积过程中,通入硅烷的流量为70-200sccm,通入氢气的流量为60000-95000sccm,沉积功率为6000-8000W,沉积压力为3500mTor-7000mTor,沉积时间为5-15s。
更进一步地,所述制作方法还包括:
在所述第二表面上依次制备第二本征非晶硅层、N型掺杂层和第二透明导电薄膜。
本发明还提供一种电池组件,所述电池组件包括上述任一项所述的异质结太阳能电池。
本发明还提供一种光伏系统,所述光伏系统包括上述的电池组件。
在本发明实施例的异质结太阳能电池及其制备方法、电池组件和光伏系统中,P型复合膜层包括若干P型掺杂纳米晶硅层和若干本征纳米晶硅层,在第一本征非晶硅层背离第一表面的方向上,P型掺杂纳米晶硅层和本征纳米晶硅层依次交替层叠设置,P型复合膜层中与第一本征非晶硅层距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层。如此,在制作过程中,在制备P型掺杂纳米晶硅层时通入硼烷,在制备本征纳米晶硅层时,停止通入硼烷(即交替式地通入硼烷),可使得P型复合膜层具有P型掺杂纳米晶硅层和本征纳米晶硅层的分层结构,在沉积过程中可充分地利用氢气去稀释硼烷,从而有效地避免硼烷在设备的腔体内发生聚集,提高纳米晶硅的结晶性,同时也可以提高P型掺杂纳米晶。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例提供的光伏系统的模块示意图;
图2是本发明实施例提供的电池组件的模块示意图;
图3是本发明实施例提供的异质结太阳能电池的剖面结构示意图;
图4是本发明实施例提供的异质结太阳能电池的制备方法的流程示意图;
图5是本发明实施例提供的异质结太阳能电池的制备方法的另一流程示意图;
图6是本发明实施例提供的异质结太阳能电池的制备方法的又一流程示意图。
主要元件符号说明:
光伏系统1000、电池组件200、异质结太阳能电池100、硅衬底10、第一表面11、第二表面12、第一本征非晶硅层20、P型复合膜层30、P型掺杂纳米晶硅层31、本征纳米晶硅层32、第一透明导电薄膜40、第二本征非晶硅层50、N型掺杂层60、第二透明导电薄膜70。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。此外,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。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“长度”、“宽度”、“背面”等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发明和简化描述,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发明的限制。
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。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用场景。
实施例一
请参阅图1-图2,本发明实施例中的光伏系统1000可包括本发明实施例中的电池组件200,本发明实施例中的电池组件200可包括多个本发明实施例中的异质结太阳能电池100。
在一些实施例中,电池组件200中的多个异质结太阳能电池100可依次串接在一起从而实现形成电池串,各个电池串可串联、并联、或者串并联组合后实现电流的汇流输出,例如,可通过焊接焊带的方式来实现各个电池片之间的连接,可通过汇流条来实现各个电池串之间的连接。当然,可以理解的是,本发明实施例中的异质结太阳能电池100还可与钙钛矿电池等电池一起组成层叠电池,然后通过层叠电池组成电池组件200,具体在此不作限制。
请参阅图3,本发明实施例中的异质结太阳能电池100可包括硅衬底10、第一本征非晶硅层20、P型复合膜层30和第一透明导电薄膜40。
如图3所示,硅衬底10具有第一表面11和与第一表面11相对的第二表面12,也即,硅衬底10具有相对的第一表面11和第二表面12。
第一表面11和第二表面12可分别为硅衬底10的背面和正面,在第一表面11为背面时,第二表面12为正面,在第一表面11为正面时,第二表面12则为背面。
第一本征非晶硅层20层叠设置在第一表面11上,P型复合膜层30层叠设置在第一本征非晶硅层20背离第一表面11的一侧上,P型复合膜层30包括若干P型掺杂纳米晶硅层31(即硼掺杂纳米晶硅层)和若干本征纳米晶硅层32。
在第一本征非晶硅层20背离第一表面11的方向上,P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层32依次交替层叠设置,其中,P型复合膜层30中与第一本征非晶硅层20距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层31。也即是说,在P型复合膜层30中,与第一本征非晶硅层20直接接触的膜层为P型掺杂纳米晶硅层,与第一本征非晶硅层20距离最远的膜层也为P型掺杂纳米晶硅层31。
也即,在第一本征非晶硅层20上依次层叠设置有P型掺杂纳米晶硅层31-本征纳米晶硅层32-P型掺杂纳米晶硅层31这种依次循环的结构,在P型复合膜层30中,最内层和最外层均为P型掺杂纳米晶硅层31。
第一透明导电薄膜40层叠设置在P型复合膜层30中与第一本征非晶硅层20距离最远的P型掺杂纳米晶硅层31上,也即,第一透明导电薄膜40层叠设置在最外层的P型掺杂纳米晶硅层31上。
在本发明实施例的异质结太阳能电池100、电池组件200和光伏系统1000中,P型复合膜层30包括若干P型掺杂纳米晶硅层31和若干本征纳米晶硅层32,在第一本征非晶硅层20背离第一表面11的方向上,P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层32依次交替层叠设置,P型复合膜层30中与第一本征非晶硅层20距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层31。如此,在制作过程中,在制备P型掺杂纳米晶硅层31时通入硼烷,在制备本征纳米晶硅层32时,停止通入硼烷(即交替式地通入硼烷),可使得P型复合膜层30具有P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层的分层结构,在沉积过程中可充分地利用氢气去稀释硼烷,从而有效地避免硼烷在设备的腔体内发生聚集,提高纳米晶硅的结晶性,同时也可以提高P型掺杂纳米晶硅层31的导电性能,并使得P型掺杂纳米晶硅层31的沉积均匀性较好。
此外,在本发明中,通过将现有技术中的掺杂纳米晶硅层由本发明中的具有具有P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层32交替层叠结构的P型复合膜层30代替,还可以改善纳米晶硅颗粒团聚、改善颗粒纵向堆层叠以及改善堆层叠间隙。同时,P型掺杂纳米晶硅层31的整体厚度可通过改变P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层32的层数来进行调整,使得整体的掺杂均匀性更优。并且,通过设置P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层交替层叠结构,本征纳米晶硅层32的消光系数较低,可降低整个P型复合膜层30的消光系数,有效地较少寄生吸收。
具体地,在本发明实施例中,第一表面11可优选为硅衬底10的背面,第二表面12可优选为硅衬底10的正面,P型掺杂纳米晶硅层31为硼掺杂纳米晶硅层,硅衬底10可为P型硅衬底10或者N型硅衬底10,在本发明中,第一透明导电薄膜40可以为TCO薄膜,其制作材料可为ITO、IZO等材料,具体在此不作限制。
如图3所示,在本发明实施例中,异质结太阳能电池100还可包括依次层叠设置在第二表面12上的第二本征非晶硅层50、N型掺杂层60和第二透明导电薄膜70。N型掺杂层60可为N型掺杂非晶硅层(磷掺杂非晶硅层),也可为N型掺杂纳米晶硅层(磷掺杂纳米晶硅层),优选为N型掺杂纳米晶硅层。第二透明导电薄膜70也可以为TCO薄膜,其制作材料可为ITO、IZO等材料,具体在此不作限制。
可以理解的是,在这样的实施例中,对于单个异质结太阳能电池100而言,可在第一透明导电薄膜40和第二透明导电薄膜70上可分别设置电极以实现电流的导出。
对于层叠电池而言,以钙钛矿-异质结层叠电池为例,在一些实施例中,在将钙钛矿电池设置在第一透明导电薄膜40上时,则无需在第一透明导电薄膜40上设置电极,此时,异质结太阳能电池100充当层叠电池中的底电池,可以在第一透明导电薄膜40上制备钙钛矿顶电池从而形成层叠电池,在这样的情况下,第一透明导电薄膜40可充当底电池和顶电池之间的互联层。当然,在一些实施例中,在这种层叠电池中,也可在第一透明导电薄膜40上再次沉积N型掺杂层(例如N型掺杂纳米晶硅层)从而使得N型掺杂层-第一透明导电薄膜40-最外侧的P型掺杂纳米晶硅层31一起充当层叠电池的顶电池和底电池之间的互联层,具体在此不作限制。
当然,在另一些实施例中,在将钙钛矿电池设置在第二透明导电薄膜70上时,则无需在第二透明导电薄膜70上设置电极,而是在第一透明导电薄膜40上设置电极。
可以理解的是,在本发明的实施例中,电池组件200还可包括金属框架、背板、光伏玻璃和胶膜(图均未示出)。以电池组件200由多个异质结太阳能电池100组成为例,胶膜可填充在异质结太阳能电池100的正面和光伏玻璃、背面和背板以及相邻电池片等之间,作为填充物,其可为良好的透光性能和耐老化性能的透明胶体,例如胶膜可采用EVA胶膜或者POE胶膜,具体可根据实际情况进行选择,在此不作限制。
光伏玻璃可覆盖在异质结太阳能电池100的正面的胶膜上,光伏玻璃可为超白玻璃,其具有高透光率、高透明性,并且具有优越的物理、机械以及光学性能,其可在尽可能不影响异质结太阳能电池100的效率的情况下对异质结太阳能电池100进行保护。同时,胶膜可将光伏玻璃和异质结太阳能电池100黏合在一起,胶膜的存在可以对异质结太阳能电池100进行密封绝缘以及防水防潮。
背板可贴附在异质结太阳能电池100背面的胶膜上,背板可以对异质结太阳能电池100起保护和支撑作用,具有可靠的绝缘性、阻水性和耐老化性,背板可以有多重选择,通常可为钢化玻璃、有机玻璃、铝合金TPT复合胶膜等,其具体可根据具体情况进行设置,在此不作限制。背板、异质结太阳能电池100、胶膜以及光伏玻璃组成的整体可设置在金属框架上,金属框架作为整个电池组件200的主要外部支撑结构,且可为电池组件200进行稳定的支撑和安装,例如,可通过金属框架将电池组件200安装在所需要安装的位置。
进一步地,在本实施例中,光伏系统1000可应用在光伏电站中,例如地面电站、屋顶电站、水面电站等,也可应用在利用太阳能进行发电的设备或者装置上,例如用户太阳能电源、太阳能路灯、太阳能汽车、太阳能建筑等等。当然,可以理解的是,光伏系统1000的应用场景不限于此,也即是说,光伏系统1000可应用在需要采用太阳能进行发电的所有领域中。以光伏发电系统网为例,光伏系统1000可包括光伏阵列、汇流箱和逆变器,光伏阵列可为多个电池组件200的阵列组合,例如,多个电池组件200可组成多个光伏阵列,光伏阵列连接汇流箱,汇流箱可对光伏阵列所产生的电流进行汇流,汇流后的电流流经逆变器转换成市电电网要求的交流电之后接入市电网络以实现太阳能供电。
实施例二
在一些实施例中,P型掺杂纳米晶硅层31的厚度可为2nm-5nm。
如此,将单层的P型掺杂纳米晶硅层31的厚度设置在这一合理范围内,可以避免制备单层P型掺杂纳米晶硅层31时的时间太长而导致硼烷聚集而导致沉积均匀性较差。
具体地,在本发明中,P型掺杂纳米晶硅层31的厚度可例如为2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm、5nm或者2nm-5nm之间的任一数值。
在一些实施例中,本征纳米晶硅层32的厚度可为1nm-3nm。
如此,将单层的本征纳米晶硅层32的厚度设置在这一合理范围内,可以有效地减少P型复合膜层30的寄生吸收,也可以避免本征纳米晶硅层32的沉积时间太短而导致聚集的硼烷无法被高度稀释。
具体地,在本发明中,P型掺杂纳米晶硅层31的厚度可例如为1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm或者1nm-3nm之间的任一数值。
在一些实施例中,P型复合膜层30的整体厚度可为18nm-24nm。如此,可以避免P型复合膜层30的整体厚度过厚而导致P型掺杂纳米晶硅层31的总体厚度过厚从而导致异质结太阳能电池100电性能较差,也可以避免P型复合膜层30的整体厚度过薄而导致每一层的P型掺杂纳米晶硅层31厚度过薄。
具体地,在本发明中,P型复合膜层30的整体厚度可例如为18nm、18.5nm、19nm、19.5nm、20nm、20.5nm、21nm、21.5nm、22nm、22.5nm、23nm、23.5nm、24nm或者18nm-24nm之间的任一数值。
在一些实施例中,在P型复合膜层30中,P型掺杂纳米晶硅层31的层数优选为5-7层,由此可知,本征纳米晶硅层32的层数优选为4-6层。
如此,通过将P型掺杂纳米晶硅层31的层数设置在5-7层这一合理的范围内,可以使得异质结太阳能电池100的电性能处于一个较优的状态。也即是说,结合上述P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层32的厚度,可通过调整P型掺杂纳米晶硅层31的厚度和层数以及本征纳米晶硅层的层数和厚度,可以使得整个P型复合膜层30的厚度处于一个较为合理范围内,进而保证异质结太阳电池的电性能处于一个期望的状态。
具体地,在本发明中,P型掺杂纳米晶硅层31的层数可优选为5层、6层或者7层,具体在此不作限制。
实施例三
在一些实施例中,在P型掺杂纳米晶硅层31中,纳米晶硅颗粒的直径为7nm-60nm。
如此,纳米晶硅颗粒的直径为7nm-60nm可使得P型掺杂纳米晶硅层31具有优良的导电性能。
具体地,由于本发明的P型掺杂纳米晶硅层31与本征纳米晶硅层32的层状结构的设计,在制作过程中对硼烷的稀释较好,因此,在沉积过程中,P型掺杂纳米晶硅层31的直径较大,可提高P型掺杂纳米晶硅层31的导电性能。
在本发明中,纳米晶硅颗粒的直径可具体为7nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm或者7nm-60nm之间的任一数值。进一步地,在这样的实施例中,为了尽可能地提高P型掺杂纳米晶硅的导电性能,纳米晶硅颗粒的直径优选可为40-60nm。
实施例四
在一些实施例中,本征纳米晶硅层32的折射率小于P型掺杂纳米晶硅层31的折射率。
如此,沿背离硅衬底10的方向,P型复合膜层30中各个膜层的折射率成高低高排列,可以有效地较少光线的反射损失。
在这样的实施例中,本征纳米晶硅层32的折射率可为2.8-3.2,P型掺杂纳米晶硅层31的折射率为可2.8-3.5。
实施例五
请参阅图4,本发明实施例还提供一种异质结太阳能电池100的制作方法,本发明中的异质结太阳能电池100可通过本发明实施例中异质结太阳能电池100的制作方法制备而成,该制备方法包括步骤:
S10:提供一硅衬底10;其中,硅衬底10具有相对的第一表面11和第二表面12;
S20:在硅衬底10的第一表面11上制备第一本征非晶硅层20;
S30:在第一本征非晶硅层20上制备P型复合膜层30;其中,P型复合膜层30包括若干P型掺杂纳米晶硅层31和若干本征纳米晶硅层32,在第一本征非晶硅层20背离第一表面11的方向上,P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层32依次交替层叠设置,P型复合膜层30中与第一本征非晶硅层20距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层31;
S40:在P型复合膜层30上制备第一透明导电薄膜40。
在本发明实施例的异质结太阳能电池100的制作方法中,在第一本征非晶硅层20上制备的P型复合膜层30由若干交替层叠设置的P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层32组成,在制作过程中,可在制备P型掺杂纳米晶硅层31时通入硼烷,在制备本征纳米晶硅层32时,停止通入硼烷(即交替式地通入硼烷),可以充分地在沉积过程中利用氢气去稀释硼烷,从而有效地避免硼烷在设备的腔体内发生聚集,提高纳米晶硅的结晶性,同时也可以提高P型掺杂纳米晶硅层31的导电性能并使得P型掺杂纳米晶硅层31的均匀性较好。
进一步地,在这样的实施例中,步骤S30可包括步骤:
S31:在沉积设备中通入硼烷、硅烷和氢气并间歇性地停止通入硼烷,以在第一本征非晶硅层20上沉积形成依次交替层叠设置的P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层32,并使得与第一本征非晶硅层20距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层31;
步骤S40可包括步骤:
S41:在与第一本征非晶硅层20距离最远的P型掺杂纳米晶硅层31上沉积第一透明导电薄膜40。
如此,在沉积的过程中,通过间歇性地停止通入硼烷,可以在沉积一次P型掺杂纳米晶硅层31之后利用氢气来对硼烷进行高度稀释并沉积形成本征纳米晶硅层32,避免沉积设备中的硼烷发生聚集,使得P型掺杂纳米晶硅层31的结晶性较好,提高P型掺杂纳米晶硅层31的导电率和沉积均匀性。
具体地,在本发明的实施例中,沉积方式可采用化学气相沉积法等利用气体来进行沉积的方法,沉积设备可为PECVD沉积设备。
可以理解的是,为了提高沉积效率,在一些优选的实施例中,步骤S31可为一个连续的过程,也即,在停止硼烷的通入时,沉积过程还是在继续。在这样的情况下,在停止通入硼烷时,虽然硼烷已经停止通入,但是由于排气需要一定的时间,此时,沉积设备的腔体内还有一定量的硼烷残余,因此,在刚开始停止通入硼烷时,同样会进一步形成P型掺杂纳米晶硅层31,在硼烷消耗完毕后,就会形成本征纳米晶硅层32。
当然,可以理解的是,在一些实施例中,步骤S31也可以是一个不连续的沉积过程,在这样的情况下,在停止硼烷的通入后,可以停止沉积并且排气一段时间后再进行沉积,在这样的情况下,增加排气阶段可以将沉积设备内残余的硼烷排出,这样,在停止通入硼烷到后续继续通入硼烷的过程中则基本不会形成P型掺杂纳米晶硅层31。
此外,还可以理解的是,由于需要在最外层形成P型掺杂纳米晶硅层31,因此,最后结束时的沉积过程为通入硼烷的沉积过程。正如上文所述的,在P型复合膜层30中,P型掺杂纳米晶硅层31的层数优选为5-7层,因此,在上述制备方法中,通入硼烷的沉积次数为5-7次,停止通入硼烷的沉积次数则为4-6次。
再有,需要说明的是,在一个优选的实施例中,可以是在沉积的过程中有规律且周期性地停止通入硼烷,这样可以保证每次沉积的P型掺杂纳米晶硅层31的厚度都基本相同,也可保证每次沉积的本征纳米晶硅层32的厚度也都基本相同,使得每层P型掺杂纳米晶硅层31的导电性能和沉积的均匀性均基本相同,进而提高多个P型掺杂纳米晶硅层31的匹配性能。当然,在一些实施例中,也可以是在沉积的过程中无规律性地停止通入硼烷,只需要保证每层P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层32的厚度均处于上述的合理范围内即可。
进一步地,这样的实施例中,在通入硼烷的沉积过程中,通入硼烷的流量为可50-200sccm,通入硅烷的流量为70-200sccm,通入氢气的流量为60000-95000sccm,沉积功率为6000-12000W,沉积压力为3500mTor-7000mTor,沉积时间为10-30s;
在停止通入硼烷的沉积过程中,通入硅烷的流量为70-200sccm,通入氢气的流量为60000-95000sccm,沉积功率为6000-8000W,沉积压力为3500mTor-7000mTor,沉积时间为5-15s。
如此,通过调控两个沉积阶段的各个沉积参数,可以使得P型掺杂纳米晶硅层31和本征纳米晶硅层32的厚度处于一个较优的范围,即可使得P型掺杂纳米晶硅层31的厚度可处于2nm-5nm这一合理范围内,也可使得本征纳米晶硅层32的厚度处于1nm-3nm这一合理范围内,也可使得整个异质结太阳能电池100的电性能参数均处于一个较优的范围,进而保证异质结太阳能电池100性能。
此外,请参阅图6,在一些实施例中,制作方法还包括:
步骤S50:在硅衬底10的第二表面12上依次制备第二本征非晶硅层50、N型掺杂层60和第二透明导电薄膜70。
具体地,步骤S50可以是在步骤S40之后执行,也可以是在步骤S20之前执行,具体在此不作限制。正如上文所示,在本发明的实施例中,N型掺杂层60可为N型掺杂非晶硅层(磷掺杂非晶硅层),也可为N型掺杂纳米晶硅层(磷掺杂纳米晶硅层),优选为N型掺杂纳米晶硅层。
在本说明书的描述中,参考术语“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合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。
此外,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种异质结太阳能电池,其特征在于,包括:
硅衬底,所述硅衬底具有相对的第一表面和第二表面;
层叠设置在所述第一表面上的第一本征非晶硅层;
层叠设置在所述第一本征非晶硅层背离所述第一表面一侧上的P型复合膜层,所述P型复合膜层包括若干P型掺杂纳米晶硅层和若干本征纳米晶硅层,在所述第一本征非晶硅层背离所述第一表面的方向上,所述P型掺杂纳米晶硅层和所述本征纳米晶硅层依次交替层叠设置,其中,所述P型复合膜层中与所述第一本征非晶硅层距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层;和
第一透明导电薄膜,所述第一透明导电薄膜层叠设置在所述P型复合膜层中与所述第一本征非晶硅层距离最远的P型掺杂纳米晶硅层上。
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P型掺杂纳米晶硅层的厚度为2nm-5nm。
3.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池,其特征在于,所述本征纳米晶硅层的厚度为1nm-3nm。
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P型复合膜层的整体厚度为18nm-24nm。
5.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池,其特征在于,在所述P型复合膜层中,所述P型掺杂纳米晶硅层的层数为5-7层。
6.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池,其特征在于,在所述P型掺杂纳米晶硅层中,纳米晶硅颗粒的直径为7nm-60nm。
7.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池,其特征在于,所述本征纳米晶硅层的折射率小于所述P型掺杂纳米晶硅层的折射率。
8.根据权利要求7所述的异质结太阳能电池,其特征在于,所述本征纳米晶硅层的折射率为2.8-3.2,所述P型掺杂纳米晶硅层的折射率为2.8-3.5。
9.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池,其特征在于,所述异质结太阳能电池还包括依次层叠设置在所述第二表面上的第二本征非晶硅层、N型掺杂层和第二透明导电薄膜。
10.一种异质结太阳能电池的制作方法,其特征在于,包括:
提供一硅衬底,所述硅衬底具有相对的第一表面和第二表面;
在所述第一表面上制备第一本征非晶硅层;
在所述第一本征非晶硅层上制备P型复合膜层;其中,所述P型复合膜层包括若干P型掺杂纳米晶硅层和若干本征纳米晶硅层,在所述第一本征非晶硅层背离所述第一表面的方向上,所述P型掺杂纳米晶硅层和所述本征纳米晶硅层依次交替层叠设置,所述P型复合膜层中与所述第一本征非晶硅层距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层;
在所述P型复合膜层上制备第一透明导电薄膜。
11.根据权利要求10所述的异质结太阳能电池的制作方法,其特征在于,所述在所述第一本征非晶硅层上制备P型复合膜层,包括:
在沉积设备中通入硼烷、硅烷和氢气并间歇性地停止通入硼烷,以在所述第一本征非晶硅层上沉积形成依次交替层叠设置的P型掺杂纳米晶硅层和本征纳米晶硅层,并使得与所述第一本征非晶硅层距离最远的膜层为P型掺杂纳米晶硅层;
所述在所述P型复合膜层上制备第一透明导电薄膜,包括:
在与所述第一本征非晶硅层距离最远的P型掺杂纳米晶硅层上沉积第一透明导电薄膜。
12.根据权利要求11所述的异质结太阳能电池的制作方法,其特征在于,在通入硼烷的沉积过程中,通入硼烷的流量为50-200sccm,通入硅烷的流量为70-200sccm,通入氢气的流量为60000-95000sccm,沉积功率为6000-12000W,沉积压力为3500mTor-7000mTor,沉积时间为10-30s;
在停止通入硼烷的沉积过程中,通入硅烷的流量为70-200sccm,通入氢气的流量为60000-95000sccm,沉积功率为6000-8000W,沉积压力为3500mTor-7000mTor,沉积时间为5-15s。
13.根据权利要求10所述的异质结太阳能电池的制作方法,其特征在于,所述制作方法还包括:
在所述第二表面上依次制备第二本征非晶硅层、N型掺杂层和第二透明导电薄膜。
14.一种电池组件,其特征在于,包括权利要求1-9中任一项所述的异质结太阳能电池。
15.一种光伏系统,其特征在于,包括权利要求14所述的电池组件。
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