CN204315603U - 一种背面抛光晶硅太阳能电池 - Google Patents

一种背面抛光晶硅太阳能电池 Download PDF

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方结彬
石强
黄玉平
何达能
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Abstract

本实用新型公开了一种背面抛光晶硅太阳能电池，包括：背面电极、背面铝电场、背面抛光层、P型硅片、N型发射极、钝化膜和正面电极，所述背面电极、所述背面铝电场、所述背面抛光层、所述P型硅片、所述N型发射极、所述钝化膜和所述正面电极从下至上依次连接；所述背面抛光层的背面为金字塔微结构阵列，所述金字塔微结构阵列为等距排列的若干个金字塔，所述金字塔的纵截面为倒三角形。采用本实用新型，可加强对透射光的反射，提升钝化效果，增加电流密度以及开路电压，进而提高了电池转换效率。

Description

一种背面抛光晶硅太阳能电池
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种背面抛光晶硅太阳能电池。
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0.999999、电阻率在10欧·厘米以上的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。
常规单/多晶硅太阳能电池由于陷光的需要，在表面采用化学方式织构绒面，增加了表面积，通过对光的对比反射/吸收降低反射率。但绒面的存在同时也产生了负面影响，与金属产生接触不良的现象。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种背面抛光晶硅太阳能电池，可加强对透射光的反射，提升钝化效果，增加电流密度以及开路电压，进而提高了电池转换效率。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种背面抛光晶硅太阳能电池，包括：背面电极、背面铝电场、背面抛光层、P型硅片、N型发射极、钝化膜和正面电极，所述背面电极、所述背面铝电场、所述背面抛光层、所述P型硅片、所述N型发射极、所述钝化膜和所述正面电极从下至上依次连接；
所述背面抛光层的背面为金字塔微结构阵列，所述金字塔微结构阵列为等距排列的若干个金字塔，所述金字塔的纵截面为倒三角形。
作为上述方案的改进，所述倒三角形的底边长为0.3~0.5μm，高度为 0.2~0.3μm。
作为上述方案的改进，相邻的两个所述倒三角形之间的间距为 0.8~1μm。
作为上述方案的改进，所述背面抛光层的减薄量为3~10μm。
作为上述方案的改进，所述钝化膜为氧化硅、氮化硅或者氧化硅-氮化硅复合膜。
作为上述方案的改进，所述钝化膜由PECVD设备制得。
作为上述方案的改进，所述正面电极和所述背面电极皆为Ag电极。
作为上述方案的改进，所述背面抛光晶硅太阳能电池表面的反射率低于1%。
作为上述方案的改进，所述钝化膜的厚度控制在10-70nm。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
本实用新型通过对P型硅片的背面进行背面抛光处理生成背面抛光层，由于该背面抛光层的下表面为排列紧密、晶粒尺寸一致的金字塔微结构，可产生镜面效果，加强对透射光的反射，减小了光的透射损失，从而增加了电流密度Jsc以及开路电压Voc，进而提高了太阳能电池转换效率。同时，抛光后的硅片背面平滑，使得背场合金层有效面积增加，限制了表面复合损失，少子寿命显着提升，提升钝化效果。另外，由于P型硅片背面的反向p-n结，在抛光工艺过程中被去除干净，因此增强了太阳电池正向电势，从而提高了开路电压Voc。而且本实用新型的太阳能电池制造成本低，其制备方法简单，适用于工业化大规模的生产。
附图说明
图1是本实用新型一种背面抛光晶硅太阳能电池的结构示意图；
图2是本实用新型一种背面抛光晶硅太阳能电池的背面抛光层的截面图。
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。
结合图1，本实用新型提供了一种背面抛光晶硅太阳能电池，包括：
背面电极7、背面铝电场4、背面抛光层3、P型硅片1、N型发射极2、钝化膜5和正面电极6，所述背面电极7、所述背面铝电场4、所述背面抛光层3、所述P型硅片1、所述N型发射极2、所述钝化膜5和所述正面电极6从下至上依次连接；
所述背面抛光层3的背面为金字塔微结构阵列，所述金字塔微结构阵列为等距排列的若干个金字塔，所述金字塔的纵截面为倒三角形。
需要说明的是，所述P型硅片1是通过P型硅原料晶体成长的方法，形成晶棒后，切片成156mm x 156mm的尺寸，但不限于该尺寸；
所述钝化膜5为通过PECVD设备制备的氧化硅、氮化硅或者氧化硅-氮化硅复合膜，厚度为10-70nm。
需要说明的是，PECVD设备 ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition )是指利用等离子体增强化学气相沉积的设备。PECVD设备是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
优选地，所述正面电极6和所述背面电极7皆为Ag电极。
本实用新型所述背面抛光晶硅太阳能电池的背面抛光层3为结构紧密，且背面抛光层3的背面为金字塔微结构阵列，所述金字塔微结构阵列为等距排列的若干个金字塔，所述金字塔的纵截面为倒三角形，如图2所示。所述倒三角形的底边长b为0.3~0.5μm，高度h为 0.2~0.3μm，相邻的两个所述倒三角形之间的间距s为 0.8~1μm。
优选地，所述倒三角形的底边长b为0.5μm，高度h为 0.3μm，相邻的两个所述倒三角形之间的间距s为 0.9μm。
由于金字塔微结构阵列具有排列紧密、硅晶尺寸一致的优点，背面抛光层3的下表面达到镜面效果，加强对透射光的反射，减小了光的透射损失，使得长波段透射率明显降低，在全波段提高了电池的量子效率，从而增加了电流密度Jsc以及开路电压Voc，进而提高了太阳能电池转换效率（Eff+0.20%）。
同时，现有的P型硅片1除去磷硅玻璃层（PSG）后，P型硅片1背面仍然很粗糙，而本实用新型由于紧密的金字塔微结构阵列使背面抛光层3的背面的平滑程度远高于没有背面抛光层3的P型硅片1，设置背面抛光层3大大减小了背表面面积，背面铝电场4团聚更容易直接与硅接触，使得背场合金层有效面积增加，从而使背面抛光层3与背面铝电场4更好地接触，限制了表面复合损失，少子寿命显着提升。由于背面抛光层3没有P型硅片1的背面杂质和损伤层，可减少复合，提升钝化效果。
另外，由于P型硅片1背面的反向p-n结会影响太阳电池正向电势，而设置了背面抛光层3后消除该缺陷，从而提高了开路电压Voc。
优选地，所述背面抛光层3的减薄量为3~10μm。背面抛光层3的减薄量对于电池性能有直接的影响。减薄量小于3μm时，削弱背面抛光层3的镜面效果，反射透射光的能力减小，其金字塔微结构阵列不稳定，易被破坏；若减薄量大于10μm时，背面抛光层3反射透射光的能力并无增强，且与背面Al电场的结合效果基本相同，但背面抛光层3的形成时间大大增加，不利于保证生产效率。
更佳地，所述背面抛光层3的减薄量为5~8μm。
经过本实用新型的在P型硅片1和背面铝电场4间设有背面抛光层3后，电池背面的反射率为35~42%，相对于现有太阳能电池背面反射率1~30%，反射率性能有了明显的提高，同时，可提升电池转换效率Eff+0.2 0%。
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 (9)

1.一种背面抛光晶硅太阳能电池，其特征在于，包括：背面电极、背面铝电场、背面抛光层、P型硅片、N型发射极、钝化膜和正面电极，所述背面电极、所述背面铝电场、所述背面抛光层、所述P型硅片、所述N型发射极、所述钝化膜和所述正面电极从下至上依次连接；
所述背面抛光层的背面为金字塔微结构阵列，所述金字塔微结构阵列为等距排列的若干个金字塔，所述金字塔的纵截面为倒三角形。
2.如权利要求1所述背面抛光晶硅太阳能电池，其特征在于，所述倒三角形的底边长为0.3~0.5μm，高度为 0.2~0.3μm。
3.如权利要求2所述背面抛光晶硅太阳能电池，其特征在于，相邻的两个所述倒三角形之间的间距为 0.8~1μm。
4.如权利要求1所述背面抛光晶硅太阳能电池，其特征在于，所述背面抛光层的减薄量为3~10μm。
5.如权利要求1所述背面抛光晶硅太阳能电池，其特征在于，所述钝化膜为氧化硅、氮化硅或者氧化硅-氮化硅复合膜。
6.如权利要求1所述背面抛光晶硅太阳能电池，其特征在于，所述钝化膜由PECVD设备制得。
7.如权利要求1所述背面抛光晶硅太阳能电池，其特征在于，所述正面电极和所述背面电极皆为Ag电极。
8.如权利要求1所述背面抛光晶硅太阳能电池，其特征在于，所述背面抛光晶硅太阳能电池背面的反射率为35~42%。
9.如权利要求1所述背面抛光晶硅太阳能电池，其特征在于，所述钝化膜的厚度控制在10-70nm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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