CN118156337A - 太阳能电池、太阳能组件及太阳能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏发电技术领域，公开了一种太阳能电池包括硅基底、第一复合层、第二复合层、第一电极及第二电极；第一复合层包括多层第一介电层及多层硼掺杂层，第一介电层设置在硼掺杂层靠近硅基底的一面；第二复合层包括多层第二介电层及多层磷掺杂层，第二介电层设置在磷掺杂层靠近硅基底的一面；第一电极与第一复合层连接；第二电极与第二复合层连接；其中，第一介电层与第二介电层用于阻挡硼掺杂与磷掺杂层层内的硼、磷进入硅基底。通过设置第一介电层与第二介电层阻挡硼和磷进入硅基底，有效减少复合，保证电池的转化效率和电池的整体性能，并且多晶硅层保持了掺杂高浓度的磷或硼掺杂，降低电池内部的电阻，提高电池的导电性。

Description

太阳能电池、太阳能组件及太阳能系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种太阳能电池、太阳能组件及太阳能系统。

背景技术

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子吸收能量后逸出而形成电流，即光生电。太阳能电池，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，又称为“太阳能芯片”或“光电池”，它只要被满足一定照度条件的光照度，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。

现有的太阳能电池中会设置多晶硅层，多晶硅层用于与电极电连接，为了实现较低的电阻及较好的导电性，会在多晶硅层中掺杂高浓度的磷或硼，但是掺杂高浓度的磷或硼会导致大量复合，进而降低电池的转化效率，影响电池性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

多晶硅层中掺杂高浓度的磷或硼会导致大量复合，进而降低转化效率影响电池性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池，包括：

硅基底；

第一复合层，设置在所述硅基底的一面；所述第一复合层包括多层第一介电层及多层硼掺杂层，所述第一介电层与所述硼掺杂层连接，所述第一介电层设置在所述硼掺杂层靠近所述硅基底的一面；

第二复合层，所述第二复合层与所述第一复合层设置在所述硅基底的同一面上；所述第二复合层包括多层第二介电层及多层磷掺杂层，所述第二介电层与所述磷掺杂层连接，所述第二介电层设置在所述磷掺杂层靠近所述硅基底的一面；

第一电极，与所述第一复合层连接；及

第二电极，与所述第二复合层连接；

其中，所述第一介电层用于阻挡所述硼掺杂层内的硼进入所述硅基底，所述第二介电层用于阻挡所述磷掺杂层内的磷进入所述硅基底。

在其中一个实施例中，所述第一介电层与所述硼掺杂层的设置数量相同，多个所述第一介电层被多个所述硼掺杂层间隔且叠层设置。

在其中一个实施例中，所述硅基底为P型硅基底或N型硅基底。

在其中一个实施例中，在自所述硅基底向所述第一电极方向上，所述硼掺杂层中的硼浓度逐层增大。

在其中一个实施例中，所述第二介电层与所述磷掺杂层的设置数量相同，多个所述第二介电层被多个所述磷掺杂层间隔且叠层设置。

在其中一个实施例中，在自所述硅基底向所述第二电极方向上，所述磷掺杂层中的磷浓度逐层增大。

在其中一个实施例中，所述第一电极与所述第二电极位于所述硅基底的同一面。

在其中一个实施例中，所述太阳能电池还包括间隔层；所述间隔层设置在所述第一复合层与所述第二复合层之间；

所述太阳能电池还包括第一钝化层与第二钝化层；所述第一钝化层与所述硅基底连接，所述第一钝化层设置在所述硅基底背离所述第一复合层的一面；所述第二钝化层设置在所述第一复合层与所述第二复合层远离所述硅基底的一面。

一种太阳能组件，包括焊带、胶膜、玻璃面板、框架、至少两个上述的太阳能电池；各所述太阳能电池间隔排列，所述焊带将各所述太阳能电池之间电连接，所述玻璃面板覆盖在太阳能电池的外侧，所述胶膜设置在所述玻璃面板与所述太阳能电池之间，所述框架沿所述玻璃面板的周缘延伸设置。

一种太阳能系统，包括上述的太阳能组件及逆变器；所述逆变器与所述太阳能组件电连接。

上述太阳能电池与现有技术相比，其有益效果在于：

通过设置多层第一介电层阻挡硼掺杂层中的硼进入硅基底，设置多层第二介电层阻挡磷掺杂层中的磷进入硅基底，避免硼和磷进入硅基底后导致掺杂浓度增高进而引起大量复合的发生，提高电池的转化效率和电池的整体性能，同时可以在多晶硅中保持高浓度的磷或硼掺杂，有效降低电池内部的电阻，提高电池的导电性。

附图说明

图1为本发明一实施方式的太阳能电池的结构示意图。

附图中标号的含义为：

100、太阳能电池；

10、硅基底；

20、第一复合层；21、第一介电层；22、硼掺杂层；

30、第二复合层；31、第二介电层；32、磷掺杂层；

40、第一电极；

50、第二电极；

60、间隔层；

70、第一钝化层；

80、第二钝化层。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明。但是本发明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发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，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。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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“上”或“下”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，当元件被称为“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。当一个元件被认为是“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。本文所使用的术语“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。

请参阅图1，为本发明一实施方式的太阳能电池100，包括硅基底10、第一复合层20、第二复合层30、第一电极40及第二电极50。该第一复合层20设置在硅基底10的一面；第一复合层20包括多层第一介电层21及多层硼掺杂层22，第一介电层21与硼掺杂层22连接，第一介电层21设置在硼掺杂层22靠近硅基底10的一面。该第二复合层30与第一复合层20设置在硅基底10的同一面上；第二复合层30包括多层第二介电层31及多层磷掺杂层32，第二介电层31与磷掺杂层32连接，第二介电层31设置在磷掺杂层32靠近硅基底10的一面。第一电极40与第一复合层20连接。第二电极50与第二复合层30连接。其中，第一介电层21用于阻挡硼掺杂层22内的硼进入硅基底10，第二介电层31用于阻挡磷掺杂层32内的磷进入硅基底10，进而防止磷或硼进入硅基底10内发生复合，保证了电池的光电转化效率，提高电池的性能；而且由于消除了高浓度掺杂磷或硼的弊端，实现硼掺杂层22与磷掺杂层32内各自的硼浓度与磷浓度可以是高浓度，极大提高硼掺杂层22与磷掺杂层32的导电性，进而提高太阳能电池100整体的综合性能。

进一步地，该硅基底10为N型硅基底10或者P型硅基底10。由于硅原子有四个外层电子，如在硅中掺入有五个外层电子的原子例如磷原子，就成为N型硅基底10；如在硅中掺入有三个外层电子的原子如硼原子，就成为P型硅基底10。可以理解地，此处不对硅基底10是N型硅基底10还是P型硅基底10进行限制，保证太阳能电池100可以正常的进行光电转化即可。

进一步地，该第一复合层20中的硼掺杂层22的设置数量为多个，该第一介电层21与硼掺杂层22的设置数量相同，多个第一介电层21被多个硼掺杂层22间隔且叠层设置。各硼掺杂层22呈并列状依次间隔设置，第一介电层21设置在各硼掺杂层22靠近硅基底10的一面，即硼掺杂层22与第一介电层21依次交替布置于硅基底10的一面。在各第一介电层21中，距离硅基底10最近的一个第一介电层21与硅基底10连接；在各硼掺杂层22中，距离硅基底10最远的一个硼掺杂层22与第一电极40连接。通过多层状的第一介电层21与硼掺杂层22的布置结构，可以有效阻挡硼进入硅基底10。

进一步地，在自硅基底10向第一电极40方向上，硼掺杂层22中的硼浓度逐层增大。硼掺杂层22中硼浓度的提高可以有效提高硼掺杂层22的导电性能，但是高浓度的硼会导致复合增多，而将硼掺杂层22中的硼浓度设置为越靠近硅基底10硼浓度越低，就可以有效减少复合，提高硼掺杂层22的光电转化效率，而将硼掺杂层22中的硼浓度设置为越靠近第一电极40硼浓度越高，可以有效提高硼掺杂层22的导电性，进而提高太阳能电池100的整体导电性能。将硼掺杂层22中的硼浓度呈阶梯状逐层变化，可以有效提高太阳能电池100的光电转化效率，同时提高太阳能电池100的整体导电性能。

进一步地，该第二复合层30的结构与第一复合层20的结构对应。该第二复合层30中的磷掺杂层32的设置数量为多个，该第二介电层31与磷掺杂层32的设置数量相同，多个第二介电层31被多个磷掺杂层32间隔且叠层设置。各磷掺杂层32呈并列状依次间隔设置，第二介电层31设置在各磷掺杂层32靠近硅基底10的一面，即磷掺杂层32与第二介电层31依次交替布置于硅基底10的一面。在各第二介电层31中，距离硅基底10最近的一个第二介电层31与硅基底10连接；在各磷掺杂层32中，距离硅基底10最远的一个磷掺杂层32与第二电极50连接。通过多层间隔的第二介电层31与磷掺杂层32的布置结构，可以有效提高阻挡磷进入硅基底10的稳定性。在本实施例中，在自硅基底10向第二电极50方向上，磷掺杂层32中的磷浓度逐层增大。磷掺杂层32中磷浓度的提高可以有效提高磷掺杂层32的导电性能，但是高浓度的磷会导致复合变强，而将磷掺杂层32中的磷浓度设置为越靠近硅基底10磷浓度越低，就可以有效减少复合，提高磷掺杂层32的光电转化效率，而将磷掺杂层32中的磷浓度设置为越靠近第二电极50磷浓度越高，可以有效提高磷掺杂层32的导电性，进而提高太阳能电池100的整体性能。将磷掺杂层32中的磷浓度呈阶梯状逐层变化，可以有效提高太阳能电池100的光电转化效率。

进一步地，该第一介电层21为二氧化硅层或氮氧化硅层，该第二介电层31为二氧化硅层或氮氧化硅层。二氧化硅层与氮氧化硅层均可以有效对硼和磷进行阻挡，进而防止硼掺杂层22与磷掺杂层32中的硼和磷掺入硅基底10内，避免硅基底10内发生复合。同时在各层硼掺杂层22之间设置第一介电层21，在各层磷掺杂层32之间设置第二介电层31，有效保证各层硼掺杂层22与磷掺杂层32内的硼磷浓度的阶梯逐层变化，进而提高硼掺杂层22与磷掺杂层32的光电转化效率。

进一步地，该硼掺杂层22的设置数量为二至五层，对应的第一介电层21的设置数量与硼掺杂层22相同为二至五层。该磷掺杂层32的设置数量可以与硼掺杂层22的设置数量不同，该磷掺杂层32的设置数量为二至五层，该第二介电层31与磷掺杂层32的设置数量相同为二至五层。在本实施例中，该硼掺杂层22的设置数量与磷掺杂层32的设置数量相同为三层。

进一步地，该第一电极40与硼掺杂层22连接，该第二电极50与磷掺杂层32连接，将第一电极40与第二电极50接入外部电路并连通，即可将太阳光转变为电流。在本实施例中，该第一电极40为正极，该第二电极50为负极。

进一步地，该第一电极40与第二电极50位于硅基底10的同一面，如此将硅基底10设置有第一电极40与第二电极50的一侧作为背面，将硅基底10远离第一电极40与第二电极50的一侧作为正面，将硅基底10的正面朝向太阳光，即可有效避免电极对阳光的阻挡，进而提高太阳光照射硅基底10的面积，提高太阳能电池100的光电转化效率。

进一步地，该太阳能电池100还包括间隔层60。该间隔层60为绝缘层，间隔层60设置在第一复合层20与第二复合层30之间，进而避免光电转化的过程中第一复合层20与第二复合层30之间连通短路，提高太阳能电池100工作的可靠性。

进一步地，该太阳能电池100还包括第一钝化层70与第二钝化层80。该第一钝化层70与该硅基底10连接，该第一钝化层70设置在该硅基底10背离该第一复合层20的一面；该第二钝化层80设置在该第一复合层20与该第二复合层30远离该硅基底10的一面。在本实施例中，该第一钝化层70与第二钝化层80为氧化层或氮化层，通过第一钝化层70与第二钝化层80覆盖在太阳能电池100的外侧，有效防止太阳能电池100内部被氧化或腐蚀，进而提高太阳能电池100的使用稳定性及使用寿命。

本发明还提供一种太阳能组件(图未示)，包括焊带、胶膜、玻璃面板、框架、及至少两个上述的太阳能电池100。各太阳能电池100间隔排列，太阳能电池100用于将光能转变为电能。该焊带将各太阳能电池100之间电连接，焊带用于汇集电流和导电的作用，通过焊带将各太阳能电池100进行串并联，以达到一定的额定输出功率和电压。该玻璃面板覆盖在太阳能电池100的外侧，该玻璃面板用于将各对太阳能电池100进行封装，该玻璃面板为透光件，以保证太阳光透过玻璃面板进入太阳能电池100内。该胶膜设置在玻璃面板与太阳能电池100之间，胶膜用于将玻璃面板黏合在太阳能电池100上，以起到封装防护的作用，保护太阳能电池100不受外界环境干扰。该框架沿玻璃面板的周缘延伸设置，框架将太阳能电池100、胶膜及玻璃面板固定，并对太阳能组件的周缘位置处进行密封与保护，便于太阳能组件的安装与运输。

本发明还提供一种太阳能系统(图未示)，包括上述的太阳能组件及逆变器。太阳能组件用于将太阳光转换成电能，并以一定的额定电压向外界输送，太阳能组件向外界输送的是直流电，逆变器用于将太阳能组件输出的直流电转变为交流电，进而满足外界电器件对交流电的使用需求。

综上，本发明实施例提供一种太阳能电池100，通过设置多层第一介电层21阻挡硼掺杂层22中的硼进入硅基底10，设置多层第二介电层31阻挡磷掺杂层32中的磷进入硅基底10，避免硼和磷进入硅基底后导致掺杂浓度增高进而引起大量复合的发生，提高电池的转化效率和电池的整体性能，同时可以在多晶硅中保持高浓度的磷或硼掺杂，有效降低电池内部的电阻，提高电池的导电性。

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

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：

硅基底；

第一复合层，设置在所述硅基底的一面；所述第一复合层包括多层第一介电层及多层硼掺杂层，所述第一介电层与所述硼掺杂层连接，所述第一介电层设置在所述硼掺杂层靠近所述硅基底的一面；

第二复合层，所述第二复合层与所述第一复合层设置在所述硅基底的同一面上；所述第二复合层包括多层第二介电层及多层磷掺杂层，所述第二介电层与所述磷掺杂层连接，所述第二介电层设置在所述磷掺杂层靠近所述硅基底的一面；

第一电极，与所述第一复合层连接；及

第二电极，与所述第二复合层连接；

其中，所述第一介电层用于阻挡所述硼掺杂层内的硼进入所述硅基底，所述第二介电层用于阻挡所述磷掺杂层内的磷进入所述硅基底。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一介电层与所述硼掺杂层的设置数量相同，多个所述第一介电层被多个所述硼掺杂层间隔且叠层设置。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底或N型硅基底。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，在自所述硅基底向所述第一电极方向上，所述硼掺杂层中的硼浓度逐层增大。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二介电层与所述磷掺杂层的设置数量相同，多个所述第二介电层被多个所述磷掺杂层间隔且叠层设置。

6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，在自所述硅基底向所述第二电极方向上，所述磷掺杂层中的磷浓度逐层增大。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极位于所述硅基底的同一面。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池还包括间隔层；所述间隔层设置在所述第一复合层与所述第二复合层之间；

所述太阳能电池还包括第一钝化层与第二钝化层；所述第一钝化层与所述硅基底连接，所述第一钝化层设置在所述硅基底背离所述第一复合层的一面；所述第二钝化层设置在所述第一复合层与所述第二复合层远离所述硅基底的一面。

9.一种太阳能组件，其特征在于，包括焊带、胶膜、玻璃面板、框架、至少两个如权利要求1至8任意一项所述的太阳能电池；各所述太阳能电池间隔排列，所述焊带将各所述太阳能电池之间电连接，所述玻璃面板覆盖在太阳能电池的外侧，所述胶膜设置在所述玻璃面板与所述太阳能电池之间，所述框架沿所述玻璃面板的周缘延伸设置。

10.一种太阳能系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的太阳能组件及逆变器；所述逆变器与所述太阳能组件电连接。