CN204118080U - 一种背面钝化太阳能电池 - Google Patents

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方结彬
石强
黄玉平
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Abstract

本实用新型公开了一种背面钝化太阳能电池，包括背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极，所述背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极依次相连；其中，所述背面钝化层包括Al2O3层和氮化硅层，所述Al2O3层与所述P型硅相连；所述氮化硅层与所述Al2O3层相连。采用本实用新型，增加了原子态的氢饱和基体表面悬挂键提供大量的固定电荷场钝化效应，提升了开路电压，提升了转换效率，满足不同厚度硅片的的需求。

Description

一种背面钝化太阳能电池
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种背面钝化太阳能电池。
背景技术
太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junction)上，形成新的空穴-电子对(V-E pair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs,Cds/Cu2S,Cds/CdTe, Cds/InP,CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达99.9999%、电阻率在10Ω-cm以上的P型单晶硅，包括正面绒面、正面p-n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。在组件封装为正面受光照面加透光盖片（如高透玻璃及EVA）保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。
现阶段太阳能电池背面基本是采用ALBSF(铝背场)形成 P+作用，阻止少数载流子向背表面迁移，但随着硅片厚度的减薄(< 200um)，少数载流子的扩散长度可能接近或大于硅片的厚度，部分少数载流子将扩散到电池背面而产生复合，且造成长波响应光吸收减少，这将对电池转换效率产生重要不良影响。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种电池转换效率高的背面钝化太阳能电池。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种背面钝化太阳能电池，包括背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极，所述背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极依次相连；
其中，所述背面钝化层包括：
Al2O3层，所述Al2O3层与所述P型硅相连；以及
氮化硅层，所述氮化硅层与所述Al2O3层相连。
作为上述方案的改进，所述Al2O3层由原子层沉积设备制得；
所述氮化硅层由等离子增强化学气相沉积设备制得。
作为上述方案的改进，所述Al2O3层的厚度为3-30nm；所述氮化硅层的厚度为70-120nm。
作为上述方案的改进，所述Al2O3层的厚度为5-20nm；所述氮化硅层的厚度为80-100nm。
作为上述方案的改进，所述背面钝化层通过激光刻蚀形成孔或槽，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述P型硅直接接触。
作为上述方案的改进，所述孔或槽的面积占所述背面钝化层面积的3%-15%。
作为上述方案的改进，所述孔或槽的面积占所述背面钝化层面积的5%-10%。
作为上述方案的改进，所述孔或槽的横截面形状为矩形。
作为上述方案的改进，所述背面钝化层上设有多个孔或者槽，所述多个孔或者槽平均分布于所述背面钝化层上。
作为上述方案的改进，所述钝化膜为氮化硅膜。
作为上述方案的改进，所述背电极、正电极为银电极。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
本实用新型提供了一种背面钝化太阳能电池，包括背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极，所述背面钝化层包括Al2O3层以及氮化硅层。本实用新型通过在硅片背面进行原子层沉积(ALD)形成三氧化二铝层(Al2O3)，再在Al2O3层上进行等离子增强化学气相沉积(PECVD)形成氮化硅层(Si3N4)，增加了原子态的氢饱和基体表面悬挂键提供大量的固定电荷场钝化效应，提升了开路电压(Voc)+10mV(绝对值)，提升了转换效率(Eff)+0.6%(绝对值)。进一步，背面钝化层通过激光刻蚀形成孔或槽，背电场覆盖孔或槽，与P型硅直接接触，能满足不同厚度硅片的高电池转换效率的需求。
本实用新型采用的设备成本较低，工艺不复杂，能大幅提高电池转换效率，适合大规模的工业化生产。
附图说明
图1是本实用新型背面钝化太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
参见图1，本实用新型提供了一种背面钝化太阳能电池，包括背电极1、背电场2、背面钝化层3、P型硅4、N型发射极5、钝化膜6和正电极7，所述背电极1、背电场2、背面钝化层3、P型硅4、N型发射极5、钝化膜6和正电极7依次相连。
所述背面钝化层3包括Al2O3层31和氮化硅层32，所述Al2O3层31与所述P型硅4相连，所述氮化硅层32与所述Al2O3层31相连。
优选的，所述Al2O3层31由原子层沉积设备制得；所述氮化硅层32由等离子增强化学气相沉积设备制得。由原子层沉积形成的Al2O3层31，以及由等离子增强化学气相沉积形成的氮化硅层32，Al2O3层31和氮化硅层32的叠层结构使太阳能电池具有良好的钝化效果。
其中，所述Al2O3层31的厚度为3-30nm；所述氮化硅层32的厚度为70-120nm。优选的，所述Al2O3层31的厚度为5-20nm；所述氮化硅层32的厚度为80-100nm。更佳的，所述Al2O3层31的厚度为5 nm、10 nm、15 nm或20nm，但不限于此；所述氮化硅层32的厚度为80 nm、85 nm、90 nm、95 nm或100nm，但不限于此。
本实用新型通过在硅片背面进行原子层沉积(ALD)形成三氧化二铝层(Al2O3)，再在Al2O3层上进行等离子增强化学气相沉积(PECVD)形成氮化硅层(Si3N4)，，增加了原子态的氢饱和基体表面悬挂键提供大量的固定电荷场钝化效应，提升了开路电压(Voc)+10mV(绝对值)，提升了转换效率(Eff)+0.6%(绝对值)。
需要说明的是，ALD 是指Atomic Layer Deposition, 中文译名原子层沉积；
PECVD是指 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ，中文译名等离子体增强化学气相沉积。
所述背面钝化层3通过激光刻蚀形成孔或槽8，所述背电场2覆盖所述孔或槽8，与所述P型硅4直接接触。优选的，所述背面钝化层3上设有多个孔或者槽8，所述多个孔或者槽8平均分布于所述背面钝化层3上。
所述孔或槽8的面积占所述背面钝化层3的面积的3%-15%。优选的，所述孔或槽8的面积占所述背面钝化层3的面积的5%-10%。更佳的，所述孔或槽8的面积占所述背面钝化层3的面积的5%、7.5%或10%，但不限于此。
所述孔或槽8的横截面形状优选为矩形，但不限于此。
需要说明的是，所述孔或槽8的横截面还可以是其他形状，例如圆形、椭圆形、正六边形等，其实施方式并不局限于本实用新型所举实施例。
本实用新型背面钝化层3通过激光刻蚀形成孔或槽8，背电场2覆盖孔或槽8，与P型硅4直接接触，配合Al2O3层31和氮化硅层32的叠层结构，能满足不同厚度硅片的高电池转换效率的需求。
进一步，所述钝化膜6优选为氮化硅膜，但不限于此。
所述背电极1、正电极7优选为银电极，但不限于此。 
综上，本实用新型采用的设备成本较低，工艺不复杂，能大幅提高电池转换效率，适合大规模的工业化生产。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种背面钝化太阳能电池，其特征在于，包括背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极，所述背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极依次相连；
其中，所述背面钝化层包括：
Al2O3层，所述Al2O3层与所述P型硅相连；以及
氮化硅层，所述氮化硅层与所述Al2O3层相连。
2.如权利要求1所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述Al2O3层由原子层沉积设备制得；
所述氮化硅层由等离子增强化学气相沉积设备制得。
3.如权利要求2所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述Al2O3层的厚度为3-30nm；
所述氮化硅层的厚度为70-120nm。
4.如权利要求3所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述Al2O3层的厚度为5-20nm；
所述氮化硅层的厚度为80-100nm。
5.如权利要求1所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述背面钝化层通过激光刻蚀形成孔或槽，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述P型硅直接接触。
6.如权利要求5所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述孔或槽的面积占所述背面钝化层面积的3%-15%。
7.如权利要求6所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述孔或槽的面积占所述背面钝化层面积的5%-10%。
8.如权利要求5所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述孔或槽的横截面形状为矩形。
9.如权利要求5-8任一项所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述背面钝化层上设有多个孔或者槽，所述多个孔或者槽平均分布于所述背面钝化层上。
10.如权利要求1所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述钝化膜为氮化硅膜；
所述背电极、正电极为银电极。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106898659A (zh) * 2017-03-03 2017-06-27 广东爱康太阳能科技有限公司 双玻太阳能电池组件及系统
CN109983585A (zh) * 2017-03-24 2019-07-05 贺利氏贵金属北美康舍霍肯有限责任公司 用于perc太阳能电池的导电膏的含聚硅氧烷有机载体

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