CN205231078U - 全背极太阳电池结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全背极太阳电池结构，它包括：电池衬底；隧穿钝化层，所述隧穿钝化层设置在电池衬底的背面上；多晶硅层，所述多晶硅层设置在隧穿钝化层的下表面上，并且所述多晶硅层具有并列设置的N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层。本实用新型不仅能够使硅体具有良好的表面钝化效果，而且对载流子进行选择性传输，提高了全背极太阳电池的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种全背极太阳电池结构。
背景技术
目前，太阳能光伏正在成为未来新能源的主流形式。随着产业链的不断完善，目前光伏产业最大的挑战是如何在提高太阳电池转换效率的同时降低制造成本。作为高效太阳电池的一种，全背极太阳电池正面无栅状电极，正负电极均在电池背面，有效地减少了正面遮光损失，提高了太阳电池的效率。目前，天合光能和澳大利亚国立大学已联开发了受光面积为4cm2、效率为24.4％的全背极太阳电池的世界纪录。但全背极太阳电池工艺复杂，离产业化进程仍有一段路。如何进一步提高全背极太阳电池的转换效率，并且降低制造成本成为了一个难题。
太阳电池设计、优化的重中之重是如何降低复合，包括硅表面复合、金属接触区域的复合以及硅体本身的复合。随着氧化铝、氮化硅、氧化硅等高品质钝化薄膜的应用，全背极太阳电池硅表面复合速率已经可以降低到比较低的状态。硅体本身的复合则可以通过选择质量好的硅片进行弥补。因此进一步提升电池效率就落在了如何降低硅体与金属接触区域的复合上。虽然局部开孔降低金属接触区域的面积成为一种手段，但并未根除开孔处的高复合，而且使工艺更加复杂，还容易导致串阻的上升。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种全背极太阳电池结构，它不仅能够使硅体具有良好的表面钝化效果，而且对载流子进行选择性传输，提高了全背极太阳电池的效率。
为了解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：一种全背极太阳电池结构，它包括：
电池衬底；
隧穿钝化层，所述隧穿钝化层设置在电池衬底的背面上；
多晶硅层，所述多晶硅层设置在隧穿钝化层的下表面上，并且所述多晶硅层具有并列设置的N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层。
本实用新型进一步所要解决的技术问题是：保证高短路电流的同时，减小金属接触区域的复合损失，增加开路电压，保持高的填充因子，最终提升全背极太阳电池的效率，全背极太阳电池结构还包括电极层，电极层设置在多晶硅层的下表面上，并且所述电极层具有与N型重掺杂多晶硅层接触的负电极以及与P型多晶硅层接触的正电极，并且相邻的负电极和正电极之间设置有局部钝化保护层，所述局部钝化保护层覆盖在N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层下层的金属接触部位之间。
进一步，全背极太阳电池结构还包括正面结构，所述正面结构包括由内至外依次设置在电池衬底正面的前表面场、正面钝化层和减反射层。
进一步，所述减反射层为SiNx薄膜或SiO2薄膜或SiNx/SiO2叠层薄膜；和/或所述正面钝化层为Al2O3薄膜或Al2O3/SiNx叠层薄膜；和/或所述前表面场为具有正面场效应作用层。
进一步，所述局部钝化保护层为绝缘胶薄膜或SiNx薄膜或SiO2薄膜。
进一步，所述隧穿钝化层为SiO2薄膜或MoOx薄膜或Al2O3薄膜。
进一步，所述隧穿钝化层的厚度小于2nm。
本实用新型还提供了一种全背极太阳电池结构的制备方法，该方法在电池衬底背面制备的步骤如下：
(a)将电池衬底的背面单面抛光；
(b)在电池衬底的背面制备隧穿钝化层；
(c)在隧穿钝化层的下表面制备多晶硅层；
(d)将多晶硅层进行硼扩散处理，然后局部磷扩散处理，形成并列设置的N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层；
(e)去除步骤(d)中背面形成的硼硅玻璃和磷硅玻璃以及在电池衬底正面制备过程中形成的正面保护层；
(f)钝化处理；
(g)在多晶硅层的下表面制备电极层，使所述电极层具有与N型重掺杂多晶硅层接触的负电极以及与P型多晶硅层接触的正电极；
(h)在相邻的负电极和正电极之间制备局部钝化保护层，确保所述局部钝化保护层覆盖在N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层下层的金属接触部位之间。
本实用新型还提供了一种全背极太阳电池结构的制备方法，该方法在电池衬底背面制备的步骤如下：
(a)将电池衬底的背面单面抛光；
(b)在电池衬底的背面制备隧穿钝化层；
(c)在隧穿钝化层的下表面制备多晶硅层；
(d)在多晶硅层内局部硼离子注入，然后局部磷离子注入，形成并列设置的N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层；
(e)退火处理，并去除步骤(d)中背面形成的背面氧化层以及电池衬底1正面制备过程中形成的正面保护层；
(f)钝化处理；
(g)在多晶硅层的下表面制备电极层，使所述电极层具有与N型重掺杂多晶硅层接触的负电极以及与P型多晶硅层接触的正电极；
(h)在相邻的负电极和正电极之间制备局部钝化保护层，确保所述局部钝化保护层覆盖在N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层下层的金属接触部位之间。
本实用新型还提供了一种全背极太阳电池结构的制备方法，该方法在在电池衬底背面制备的步骤如下：
(a)将电池衬底的背面单面抛光；
(b)在电池衬底的背面制备隧穿钝化层；
(c)在隧穿钝化层的下表面制备非晶硅层，并高温退火处理，形成多晶硅层；
(d)将多晶硅层进行局部硼扩散处理，然后局部磷扩散处理，形成并列设置的N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层；
(e)去除步骤(d)中背面形成的硼硅玻璃和磷硅玻璃以及在电池衬底正面制备过程中形成的正面保护层；
(f)钝化处理；
(g)在多晶硅层的下表面制备电极层，使所述电极层具有与N型重掺杂多晶硅层接触的负电极以及与P型多晶硅层接触的正电极；
(h)在相邻的负电极和正电极之间制备局部钝化保护层，确保所述局部钝化保护层覆盖在N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层下层的金属接触部位之间。
采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下的有益效果：
(1)无需扩散形成PN结，采用超薄的隧穿钝化层及多晶硅层，多晶硅层内包含宽带隙的N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层，该结构可以使硅体拥有良好的表面钝化效果，形成载流子的选择性传输层。
(2)多晶硅层和电极直接形成大面积的接触，避免了传统太阳电池在金属接触区域的复合，在保持填充因子的同时，减少了开路电压的损失。
(3)本实用新型涉及的全背极太阳电池结构简单，工艺步骤相对于传统的全背极太阳电池大量减少，适合产业化生产。
附图说明
图1为本实用新型的全背极太阳电池结构的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，一种全背极太阳电池结构，它包括：
电池衬底1；
隧穿钝化层2，所述隧穿钝化层2设置在电池衬底1的背面上；
多晶硅层，所述多晶硅层设置在隧穿钝化层2的下表面上，并且所述多晶硅层具有并列设置的N型重掺杂多晶硅层31和P型多晶硅层32。
全背极太阳电池结构还包括电极层，电极层设置在多晶硅层的下表面上，并且所述电极层具有与N型重掺杂多晶硅层31接触的负电极41以及与P型多晶硅层32接触的正电极42，并且相邻的负电极41和正电极42之间设置有局部钝化保护层5，所述局部钝化保护层5覆盖在N型重掺杂多晶硅层31和P型多晶硅层32下层的金属接触部位之间。
全背极太阳电池结构还包括正面结构，所述正面结构包括由内至外依次设置在电池衬底1正面的前表面场6、正面钝化层7和减反射层8。
所述减反射层8为SiNx薄膜或SiO2薄膜或SiNx/SiO2叠层薄膜，当然也可以是其他具有减反射作用的薄膜；和/或所述正面钝化层7为Al2O3薄膜或Al2O3/SiNx叠层薄膜，当然也可以是其他具有表面钝化作用的薄膜；和/或所述前表面场6为具有正面场效应作用层。
所述局部钝化保护层5为绝缘胶薄膜或SiNx薄膜或SiO2薄膜，当然也可以是其他具有保护或钝化作用的绝缘薄膜。
所述隧穿钝化层2为SiO2薄膜或MoOx薄膜或Al2O3薄膜，当然也可以是其他具有钝化、隧穿特征的薄膜。
所述隧穿钝化层2的厚度小于2nm。
本实用新型涉及的全背极太阳电池结构的制备方法可以有以下几种方式：
一种全背极太阳电池结构的制备方法，该方法在电池衬底背面制备的步骤如下：
(a)将电池衬底1的背面单面抛光；
(b)在电池衬底1的背面制备隧穿钝化层2；
(c)在隧穿钝化层2的下表面制备多晶硅层；
(d)将多晶硅层进行硼扩散处理，然后局部磷扩散处理，形成并列设置的N型重掺杂多晶硅层31和P型多晶硅层32；
(e)去除步骤(d)中背面形成的硼硅玻璃和磷硅玻璃以及电池衬底1正面制备过程中形成的正面保护层；
(f)钝化处理；
(g)在多晶硅层的下表面制备电极层，使所述电极层具有与N型重掺杂多晶硅层31接触的负电极41以及与P型多晶硅层32接触的正电极42；
(h)在相邻的负电极41和正电极42之间制备局部钝化保护层5，确保所述局部钝化保护层5覆盖在N型重掺杂多晶硅层31和P型多晶硅层32下层的金属接触部位之间。
在电池衬底背面制备之前对电池衬底正面进行制备，其过程如下：
(1)电池衬底1清洗；
(2)在电池衬底1的正面磷扩散形成前表面场6；
(3)去除磷扩散形成的PSG；
(4)接着在前表面场6的上表面依次制备正面钝化层7和减反射层8；
(5)正面BSG保护层和其他保护层制备。
还有一种全背极太阳电池结构的制备方法，该方法在电池衬底背面制备的步骤如下：
(a)将电池衬底1的背面单面抛光；
(b)在电池衬底1的背面制备隧穿钝化层2；
(c)在隧穿钝化层2的下表面制备多晶硅层；
(d)在多晶硅层内局部硼离子注入，然后局部磷离子注入，形成并列设置的N型重掺杂多晶硅层31和P型多晶硅层32；
(e)退火处理，并去除步骤(d)中背面形成的背面氧化层以及电池衬底1正面制备过程中形成的正面保护层；
(f)钝化处理；
(g)在多晶硅层的下表面制备电极层，使所述电极层具有与N型重掺杂多晶硅层31接触的负电极41以及与P型多晶硅层32接触的正电极42；
(h)在相邻的负电极41和正电极42之间制备局部钝化保护层5，确保所述局部钝化保护层5覆盖在N型重掺杂多晶硅层31和P型多晶硅层32下层的金属接触部位之间。
在电池衬底背面制备之前对电池衬底正面进行制备，其过程如下：
(6)电池衬底1清洗；
(7)在电池衬底1的正面磷扩散形成前表面场6；
(8)去除磷扩散形成的PSG；
(9)接着在前表面场6的上表面依次制备正面钝化层7和减反射层8；
(10)正面BSG保护层和其他保护层制备。
还有一种全背极太阳电池结构的制备方法，该方法在电池衬底背面制备的步骤如下：
(a)将电池衬底1的背面单面抛光；
(b)在电池衬底1的背面制备隧穿钝化层2；
(c)在隧穿钝化层2的下表面制备非晶硅层，并高温退火处理，形成多晶硅层；
(d)将多晶硅层进行局部硼扩散处理，然后局部磷扩散处理，形成并列设置的N型重掺杂多晶硅层31和P型多晶硅层32；
(e)去除步骤(d)中背面形成的硼硅玻璃和磷硅玻璃以及电池衬底1正面制备过程中形成的正面保护层；
(f)钝化处理；
(g)在多晶硅层的下表面制备电极层，使所述电极层具有与N型重掺杂多晶硅层31接触的负电极41以及与P型多晶硅层32接触的正电极42；
(h)在相邻的负电极41和正电极42之间制备局部钝化保护层5，确保所述局部钝化保护层5覆盖在N型重掺杂多晶硅层31和P型多晶硅层32下层的金属接触部位之间。
在电池衬底背面制备之前对电池衬底正面进行制备，其过程如下：
(11)电池衬底1清洗；
(12)在电池衬底1的正面磷扩散形成前表面场6；
(13)去除磷扩散形成的PSG；
(14)接着在前表面场6的上表面依次制备正面钝化层7和减反射层8；
(15)正面BSG保护层和其他保护层制备。
本实用新型具有以下的优点：
(1)无需扩散形成PN结，采用超薄的隧穿钝化层及多晶硅层，多晶硅层内包含宽带隙的N型重掺杂多晶硅层和P型多晶硅层，该结构可以使硅体拥有良好的表面钝化效果，形成载流子的选择性传输层。
(2)多晶硅层和电极直接形成大面积的接触，避免了传统太阳电池在金属接触区域的复合，在保持填充因子的同时，减少了开路电压的损失。
(3)本实用新型涉及的全背极太阳电池结构简单，工艺步骤相对于传统的全背极太阳电池大量减少，适合产业化生产。
以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种全背极太阳电池结构，其特征在于，它包括：
电池衬底(1)；
隧穿钝化层(2)，所述隧穿钝化层(2)设置在电池衬底(1)的背面上；
多晶硅层，所述多晶硅层设置在隧穿钝化层(2)的下表面上，并且所述多晶硅层具有并列设置的N型重掺杂多晶硅层(31)和P型多晶硅层(32)。
2.根据权利要求1所述的全背极太阳电池结构，其特征在于：还包括电极层，电极层设置在多晶硅层的下表面上，并且所述电极层具有与N型重掺杂多晶硅层(31)接触的负电极(41)以及与P型多晶硅层(32)接触的正电极(42)，并且相邻的负电极(41)和正电极(42)之间设置有局部钝化保护层(5)，所述局部钝化保护层(5)覆盖在N型重掺杂多晶硅层(31)和P型多晶硅层(32)下层的金属接触部位之间。
3.根据权利要求1或2所述的全背极太阳电池结构，其特征在于：还包括正面结构，所述正面结构包括由内至外依次设置在电池衬底(1)正面的前表面场(6)、正面钝化层(7)和减反射层(8)。
4.根据权利要求3所述的全背极太阳电池结构，其特征在于：所述减反射层(8)为SiNx薄膜或SiO2薄膜或SiNx/SiO2叠层薄膜；和/或所述正面钝化层(7)为Al2O3薄膜或Al2O3/SiNx叠层薄膜；和/或所述前表面场(6)为具有正面场效应作用层。
5.根据权利要求2所述的全背极太阳电池结构，其特征在于：所述局部钝化保护层(5)为绝缘胶薄膜或SiNx薄膜或SiO2薄膜。
6.根据权利要求1所述的全背极太阳电池结构，其特征在于：所述隧穿钝化层(2)为SiO2薄膜或MoOx薄膜或Al2O3薄膜。
7.根据权利要求1所述的全背极太阳电池结构，其特征在于：所述隧穿钝化层(2)的厚度小于2nm。
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| CN105390555A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-09 | 常州天合光能有限公司 | 全背极太阳电池结构及其制备方法 |
| CN106449813A (zh) * | 2016-10-24 | 2017-02-22 | 王行柱 | 一种背钝化晶硅太阳电池及其制备方法 |
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