CN204230253U - 一种具有三层钝化结构的太阳能电池 - Google Patents

一种具有三层钝化结构的太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种具有三层钝化结构的太阳能电池，包括：扩散形成于晶体硅基体上表面的发射极层且发射极层为均匀分布的齿状结构；自下而上依次沉积在发射极层上的三层钝化减反射膜；栅线分布在晶体硅基体上方的正面电极，且正面电极的下端穿过三层钝化减反射膜后与发射极层的齿状表面相配合；栅线分布在晶体硅基体下方的背面电极，且背面电极嵌入铝背场中并与晶体硅基体下表面接触；本实用新型能够显著提高其抗PID衰减的能力，同时该电池结构具有较高的转换效率。

Description

一种具有三层钝化结构的太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造领域，特别是一种具有三层钝化结构的太阳能电池。
背景技术
PID(Potential Induced Degradation)意为电位诱发衰减测试，一些电站实际使用表明，光伏发电系统的系统电压似乎存在对晶体硅电池组件有持续的“电位诱发衰减”效用，基于丝网印刷的晶体硅电池通过封装材料(通常是EVA和玻璃的上表面)对组件边框形成的回路所导致的漏电流，被确认为是引起上述效应的主要原因。
近年来PID已经成为国外买家投诉国内组件质量的重要因素之一，严重时候它可以引起一块组件功率衰减50％以上，从而影响整个电站的功率输出，国际上已经许多企业对组件的PID现象进行分析。
业内公认的引起PID现象的原因与电池片减反射膜的致密程度以及组件端EVA以及玻璃的老化程度有着密切的关系。针对组件端使用老化程度较低的EVA并采用金属离子含量较低的玻璃可以缓解PID的产生；针对电池端降低PID效应的方法通常是提高电池片钝化减反膜Si3N4的折射率来实现；如上组件端以及电池端的两种方法均可以不同程度降低PID效应，但高性能的组件材料其成本必然会上升，电池端单纯提高Si3N4的折射率会引起消光系数增加，导致电池片反射率增加，随之会产生较低的光电转换效率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种具有三层钝化结构的太阳能电池，能够显著提高其抗PID衰减的能力，同时该电池结构具有较高的转换效率。
为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种具有三层钝化结构的太阳能电池，包括：
用于支撑的晶体硅基体；
扩散形成于晶体硅基体上表面的发射极层，发射极层为均匀分布的齿状结构；
自下而上依次沉积在发射极层上的三层钝化减反射膜；
栅线分布在晶体硅基体上方的正面电极，且正面电极的下端穿过三层钝化减反射膜后与发射极层的齿状表面相配合；
附着在晶体硅基体下表面的铝背场；
栅线分布在晶体硅基体下方的背面电极，且背面电极嵌入铝背场中并与晶体硅基体下表面接触。
技术效果：本实用新型中，扩散形成的发射极有利于增大PN结的结深从而降低PID效应的产生几率；此外钝化减反射膜为三层结构，应用此结构的太阳能电池具有生产成本低、转换效率高的优点，同时具备良好的抗PID衰减效应能力，因此，其应用前景十分值得期待。
本实用新型进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述的具有三层钝化结构的太阳能电池，三层钝化减反射膜由下而上依次为SiO2钝化减反射膜、Si3N4钝化减反射膜及SixOyNz钝化减反射膜；
SiO2钝化减反射膜由于其独特的电荷特性更易抵御金属离子的腐蚀并且由于不含H+，其钝化稳定性较好；Si3N4钝化减反射膜能够形成良好的减反效果；SixOyNz钝化减反射膜同时兼备良好的钝化和减反射效果，能够较大提升电池片的转换效率。
前述的具有三层钝化结构的太阳能电池，发射极层中的结深为0.3-0.4μm，掺杂浓度为1*1019-2*1020/cm3。
前述的具有三层钝化结构的太阳能电池，SiO2钝化减反射膜的厚度为10-50nm，折射率为1.3-2.5。
前述的具有三层钝化结构的太阳能电池，Si3N4钝化减反射膜的厚度为10-50nm，折射率为1.5-2.5。
前述的具有三层钝化结构的太阳能电池，SixOyNz钝化减反射膜的厚度为10-50nm，折射率为1.3-2.3。
前述的具有三层钝化结构的太阳能电池，晶体硅基体的厚度为150-250μm，掺杂浓度为8*1015-1.5*1016/cm3，电阻率为1-3Ω.cm；
选取的硅衬底掺杂浓度相对常规值较低，因为低掺杂会导致结内耗尽区变宽，从而降低PID衰减效应的产生。
附图说明
图1为本实用新型所设计的具有三层钝化结构的太阳能电池的结构示意图；
1-晶体硅基体，2-发射极层，3-SiO2钝化减反射膜，4-Si3N4钝化减反射膜，5-SixOyNz钝化减反射膜，6-铝背场，7-背面电极，8-正面电极。
具体实施方式
结构如图1所示，本实施例提供的具有三层钝化结构的太阳能电池，包括：
用于支撑的晶体硅基体，晶体硅基体的厚度为150-250μm，掺杂浓度为8*1015-1.5*1016/cm3，电阻率为1-3Ω.cm；
扩散形成于晶体硅基体上表面的发射极层，发射极层为均匀分布的齿状结构，发射极层中的结深为0.3-0.4μm，掺杂浓度为1*1019-2*1020/cm3；
自下而上依次沉积在发射极层上的三层钝化减反射膜，三层钝化减反射膜由下而上依次为SiO2钝化减反射膜、Si3N4钝化减反射膜及SixOyNz钝化减反射膜；
SiO2钝化减反射膜的厚度为10-50nm，折射率为1.3-2.5，Si3N4钝化减反射膜的厚度为10-50nm，折射率为1.5-2.5，SixOyNz钝化减反射膜的厚度为10-50nm，折射率为1.3-2.3；
栅线分布在晶体硅基体上方的正面电极，且正面电极的下端穿过三层钝化减反射膜后与发射极层的齿状表面相配合；
附着在晶体硅基体下表面的铝背场；
栅线分布在晶体硅基体下方的背面电极，且背面电极嵌入铝背场中并与晶体硅基体下表面接触。
本实施例的制备方法为：
(1)：通过控制硅片制作过程中掺杂剂的量(掺杂剂对硅的掺杂量为0.1-0.5ppma)以及热场(控制温度为1000-2000℃)等工艺参数生产出厚度在150-250μm，掺杂浓度为8*1015-1.5*1016/cm3，电阻率为1-3Ω.cm的硅片；
(2)：在经过制绒的硅衬底上通过高温扩散的方式，扩散的温度为800-900℃，掺杂剂的流量为700-1000sccm，扩散时间为10-50min，形成的发射极层的结深为0.3-0.4μm，掺杂浓度为1*1019-2*1020/cm3；
(3)：沉积SiO2钝化膜，采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)法，以SiH4和N2O为反应气体，体积比例为1:1-1:3，沉积温度为300-500℃，沉积压强为0.02mbar-0.2mbar，功率为2500-5000W，时间15-40min，制备一层SiO2薄膜厚度为10-50nm，折射率为1.3-2.5；
(4)：沉积Si3N4钝化减反膜，采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)法，以SiH4和NH3为反应气体，体积比例为1:1-1:3，沉积温度为300-500℃，沉积压强为0.02mbar-0.2mbar，功率为2500-5000W，时间为15-40min，制备一层Si3N4薄膜厚度为10-50nm，折射率为1.5-2.5；
(5)：沉积SixOyNz钝化减反膜，采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)法，以SiH4、NH3以及N2O为反应气体，体积比例为1:1:1-1:3:3，沉积温度为300-500℃，沉积压强为0.02mbar-0.2mbar，功率为2500-5000W，时间为15-40min，制备一层SixOyNz薄膜厚度为10-50nm，折射率为1.3-2.3。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有三层钝化结构的太阳能电池，其特征在于，包括：
用于支撑的晶体硅基体；
扩散形成于晶体硅基体上表面的发射极层，所述发射极层为均匀分布的齿状结构；
自下而上依次沉积在发射极层上的三层钝化减反射膜；
栅线分布在晶体硅基体上方的正面电极，且所述正面电极的下端穿过所述三层钝化减反射膜后与发射极层的齿状表面相配合；
附着在晶体硅基体下表面的铝背场；
栅线分布在晶体硅基体下方的背面电极，且所述背面电极嵌入所述铝背场中并与所述晶体硅基体下表面接触。
2.根据权利要求1所述的具有三层钝化结构的太阳能电池，其特征在于，所述三层钝化减反射膜由下而上依次为SiO2钝化减反射膜、Si3N4钝化减反射膜及SixOyNz钝化减反射膜。
3.根据权利要求1所述的具有三层钝化结构的太阳能电池，其特征在于，所述发射极层中的结深为0.3-0.4μm。
4.根据权利要求2所述的具有三层钝化结构的太阳能电池，其特征在于：所述SiO2钝化减反射膜的厚度为10-50nm，折射率为1.3-2.5。
5.根据权利要求2所述的具有三层钝化结构的太阳能电池，其特征在于：所述Si3N4钝化减反射膜的厚度为10-50nm，折射率为1.5-2.5。
6.根据权利要求2所述的具有三层钝化结构的太阳能电池，其特征在于：所述SixOyNz钝化减反射膜的厚度为10-50nm，折射率为1.3-2.3。
7.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的具有三层钝化结构的太阳能电池，其特征在于，晶体硅基体的厚度为150-250μm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105355671A (zh) * 2015-11-23 2016-02-24 浙江昱辉阳光能源江苏有限公司 一种宽光谱高效太阳能光伏电池
CN105514187A (zh) * 2016-01-13 2016-04-20 无锡尚德太阳能电力有限公司 太阳能电池结构及其制造方法

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