CN205282486U - 一种太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：第一掺杂类型基片；位于所述基片表面的第一扩散层；位于所述第一扩散层背离所述基片一侧的正面电极；位于所述基片表面背离所述第一扩散层的第二扩散层；位于所述第二扩散层背离所述基片一侧的背电极；位于所述基片表面，正面电极之间的多个小孔。当太阳光照射到所述太阳能电池表面时，进入所述多个小孔中的太阳光会在所述小孔内进行多次反射，增加所述太阳能电池对入射光线的吸收，从而增加所述太阳能电池由入射光线转换而来的短路电流；而对于太阳能电池而言，在保证其开路电压不变的情况下增加其短路电流可以使其光电转换效率增加。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源电池技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能电池。
背景技术
无机太阳能电池自1953年首次出现之后，经过几十年的努力,硅材料太阳能电池已经率先实现了产业化。光电转换效率是太阳能电池最重要的参数之一，它代表着将照射在太阳能电池表面的太阳光能转换为电能的能力。在实验室条件下，单结硅太阳能电池在全太阳照射条件下达到了28％的光电转换效率，而多结电池更是达到了37％的光电转换效率。但在工厂生产条件下，太阳能电池的光电转换效率就要低很多。
现有技术中的硅太阳能电池的主流结构如图1所示，包括：N型或P型硅基片12；位于所述硅基片12表面，与所述硅基片12相同掺杂类型的第一扩散层11；位于所述第一扩散层11背离所述硅基片12一侧的正面电极15；位于所述硅基片12表面背离所述第一扩散层11的第二扩散层13，所述第二扩散层13与所述硅基片12的掺杂类型不同；位于所述第二扩散层13背离所述硅基片12一侧的背电极14；所述正面电极15包括位于所述硅基片12表面沿第一方向排布的多个细栅和位于所述硅基片12表面沿第二方向排布的多个主栅，所述第一方向与所述第二方向垂直。如何对上述结构的太阳能电池结构进行进一步优化从而获得更高光电转换效率的硅太阳能电池成为研究人员的研究重点。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种太阳能电池，所述太阳能电池具有较高的光电转换效率。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：
第一掺杂类型基片；
位于所述基片表面的第一扩散层；
位于所述第一扩散层背离所述基片一侧的正面电极；
位于所述基片表面背离所述第一扩散层的第二扩散层；
位于所述第二扩散层背离所述基片一侧的背电极；
位于所述基片表面，正面电极之间的多个小孔。
优选的，所述正面电极包括：
位于所述基片表面沿第一方向排布的多个细栅；
位于所述基片表面沿第二方向排布的多个主栅；
所述多个小孔位于所述基片表面，沿第一方向排布于所述多个细栅之间；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
优选的，所述多个小孔均匀分布于所述多个细栅之间。
优选的，所述沿第一方向排布的多个小孔的相邻小孔之间的间距的取值范围为10μm-1000μm，包括端点值。
优选的，所述小孔的直径的取值范围为5μm-500μm，包括端点值。
优选的，所述第一扩散层为第一掺杂类型扩散层；
所述第二扩散层为第二掺杂类型扩散层；
所述第一掺杂类型与第二掺杂类型不同。
优选的，所述第一掺杂类型为P型，第二掺杂类型为N型。
优选的，所述正面电极为银电极或金电极或铜电极。
优选的，所述背电极为铝电极。
优选的，所述太阳能电池还包括位于所述第一扩散层与正面电极之间的减反射膜。
优选的，所述减反射膜为氮化硅减反射膜。
从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的太阳能电池具有位于所述基片表面，正面电极之间的多个小孔，当太阳光照射到所述太阳能电池表面时，进入所述多个小孔中的太阳光会在所述小孔内进行多次反射，增加所述太阳能电池对入射光线的吸收，从而增加所述太阳能电池由入射光线转换而来的短路电流；而对于太阳能电池而言，其光电转换效率等于短路电流与开路电压的乘积，其开路电压主要由制备所述太阳能电池的材料决定，所述多个小孔并未改变制备所述太阳能电池的材料，因此所述太阳能电池的开路电压并不会改变；而在保持其开路电压不变的情况下，所述太阳能电池短路电流的增加则会使得其光电转换效率增加。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的太阳能电池的结构示意图；
图2为本实用新型的一个实施例提供的一种太阳能电池的结构示意图；
图3为本实用新型的一个实施例提供的一种太阳能电池正面电极的结构示意图；
图4为本实用新型的一个优选实施例提供的一种太阳能电池的结构示意图；
图5为本实用新型的一个实施例提供的一种太阳能电池的制备方法的流程图。
具体实施方式
正如背景技术所述，如何对现有技术中的太阳能电池的结构进行优化从而获得更高的光电转换效率成为研究人员的研究重点。
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：
第一掺杂类型基片；
位于所述基片表面的第一扩散层；
位于所述第一扩散层背离所述基片一侧的正面电极；
位于所述基片表面背离所述第一扩散层的第二扩散层；
位于所述第二扩散层背离所述基片一侧的背电极；
位于所述基片表面，正面电极之间的多个小孔。
从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的太阳能电池具有位于所述基片表面，正面电极之间的多个小孔，当太阳光照射到所述太阳能电池表面时，进入所述多个小孔中的太阳光会在所述小孔内进行多次反射，增加所述太阳能电池对入射光线的吸收，从而增加所述太阳能电池由入射光线转换而来的短路电流；而对于太阳能电池而言，其光电转换效率等于短路电流与开路电压的乘积，其开路电压主要由制备所述太阳能电池的材料决定，所述多个小孔并未改变制备所述太阳能电池的材料，因此所述太阳能电池的开路电压并不会改变；而在保持其开路电压不变的情况下，所述太阳能电池短路电流的增加则会使得其光电转换效率增加。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供了一种太阳能电池，如图2所示，所述太阳能电池包括：
第一掺杂类型基片100；
位于所述基片100表面的第一扩散层200；
位于所述第一扩散层200背离所述基片100一侧的正面电极500；
位于所述基片100表面背离所述第一扩散层200的第二扩散层300；
位于所述第二扩散层300背离所述基片100一侧的背电极400；
位于所述基片100表面，正面电极500之间的多个小孔600。
需要说明的是，在本实用新型的一个实施例中，所述基片100优选为单晶结构的硅衬底。但在本实用新型的其他实施例中，所述基片100的种类包括但不限于：单晶、多晶或非晶体结构的硅或锗、碳化硅、锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓或锑化镓、合金半导体或其组合。但本实用新型对所述基片100的具体类型不做限定，具体视实际情况而定。
还需要说明的是，对于太阳能电池而言，其开路电压是指在电池两端未加负载时正负极间的电压，其主要由制备所述太阳能电池的材料决定。在本实施例中，所述多个小孔600仅改变了所述太阳能电池的表面结构，并未改变制备所述太阳能电池的材料，因此所述太阳能电池的开路电压保持不变。
当所述太阳能电池实际使用过程中，当太阳光照射到所述太阳能电池表面时，进入所述多个小孔600中的太阳光会在所述小孔600内进行多次反射，增加所述太阳能电池对入射光线的吸收，从而增加所述太阳能电池由入射光线转换而来的短路电流；而对于太阳能电池而言，其光电转换效率等于短路电流与开路电压的乘积，因此在保持其开路电压不变的情况下，所述太阳能电池短路电流的增加则会使得其光电转换效率增加。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，所述正面电极500包括：
位于所述基片100表面沿第一方向排布的多个细栅520；
位于所述基片100表面沿第二方向排布的多个主栅510；
所述多个小孔600位于所述基片100表面，沿第一方向排布于所述多个细栅520之间；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
需要说明的是，本实用新型实施例仅提供了一种可能的正面电极500的组成结构。在本实用新型的一个实施例中，所述正面电极500为H型的三主栅或四主栅结构。本实用新型对所述正面电极500的具体组成形式并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的一个优选实施例中，所述多个小孔600均匀分布于所述多个细栅520之间。
需要说明的是，在本实施例中，将所述多个小孔600均匀分布于所述多个细栅520之间的目的是便于所述太阳能电池在流水线自动控制下完成所述多个小孔600的制备，而且所述多个小孔600均匀分布于所述多个细栅520之间可以使所述太阳能电池更加美观。但本实用新型对所述多个小孔600是否均匀分布于所述多个细栅520之间并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，所述沿第一方向排布的多个小孔600的相邻小孔之间的间距的取值范围为10μm-1000μm，包括端点值。
需要说明的是，在本实用新型的一个实施例中，所述沿第一方向排布的多个小孔600的相邻小孔之间的间距为50μm；在本实用新型的一个优选实施例中，所述沿第一方向排布的多个小孔600的相邻小孔之间的间距为100μm。本实用新型对此并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，所述小孔600的直径的取值范围为5μm-500μm，包括端点值。
需要说明的是，在本实用新型的一个实施例中，所述小孔600的直径为20μm；在本实用新型的一个优选实施例中，所述小孔600的直径的取值范围为30-100μm。本实用新型对所述小孔600的直径的具体取值和取值范围并不做限定，具体视实际情况而定。
还需要说明的是，在本实施例中，所述小孔600的深度的取值范围为5μm-20μm，包括端点值。在本实用新型的一个优选实施例中，所述小孔600的深度的取值为10μm。本实用新型对此并不做限定，只要所述小孔600的深度不大于所述第一扩散层200的厚度即可，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的另一个实施例中，所述第一扩散层200为第一掺杂类型的扩散层；
所述第二扩散层300为第二掺杂类型的扩散层；
所述第一掺杂类型与第二掺杂类型不同。
需要说明的是，在本实施例中，所述太阳能电池的结构为正向结构的太阳能电池。在本实用新型的一个实施例中，所述第一扩散层200为第二掺杂类型的扩散层；所述第二扩散层300为第一掺杂类型的扩散层，构成反型结构的太阳能电池。本实用新型对此并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的又一个实施例中，所述第一掺杂类型为P型，第二掺杂类型为N型。但在本实用新型的其他实施例中，所述第一掺杂类型为P型，第二掺杂类型为N型。本实用新型对此并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的一个优选实施例中，所述正面电极500为银电极或金电极或铜电极。本实用新型对所述正面电极500的具体类型并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的另一个优选实施例中，所述背电极400为铝电极。
需要说明的是，以硅太阳能电池为例，在上述铝电极制备时，首先将铝浆通过丝网印刷设备覆盖在所述第二扩散层300表面；然后对其进行烧结，在烧结过程中，一部分铝浆与所述第二扩散层300形成硅铝合金，构成所述太阳能电池的背电场区域；没有与所述第二扩散层300结合的部分铝浆经过烧结后形成所述太阳能电池的背电极400。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的又一个实施例中，如图4所示，所述太阳能电池还包括位于所述第一扩散层200与正面电极500之间的减反射膜700。
需要说明的是，所述减反射膜700可以降低照射到所述太阳能电池表面的光线的反射，从而增加所述太阳能电池对入射光线的吸收。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，所述减反射膜700为氮化硅减反射膜700。
需要说明的是，氮化硅材料作为减反射膜700不仅可以起到减少入射光线反射的作用，还可以起到钝化作用。在太阳能电池中，所述钝化作用是指降低其内部光生电子空穴对的复合，从而增加所述太阳能电池的光电转换效率。
相应的，本实用新型实施例还提供了一种太阳能电池的制备方法，如图5所示，包括：
S101：提供第一掺杂类型基片100。
需要说明的是，在本实用新型的一个实施例中，所述基片100优选为单晶结构的硅衬底。但在本实用新型的其他实施例中，所述基片100的种类包括但不限于：单晶、多晶或非晶体结构的硅或锗、碳化硅、锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓或锑化镓、合金半导体或其组合。但本实用新型对所述基片100的具体类型不做限定，具体视实际情况而定。
S102：对所述基片100进行切割、清洗和制绒处理，去除所述基片100表面的损伤层。
需要说明的是，由于对所述基片100进行切割、清洗和制绒处理的流程已为本领域技术人员所熟知，本实用新型在此不做赘述。
S103：在所述基片100表面预先设计所述多个细栅520与所述多个主栅510的位置，利用激光在所述多个细栅520之间均匀打孔获得所述多个小孔600。
需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，还可以通过机械钻头打孔，从而获得所述多个小孔600，本实用新型对此并不做限定，具体视实际情况而定。
S104：对所述基片100进行酸洗，扩大所述多个小孔600的孔径和深度。
需要说明的是，对所述基片100进行酸洗不仅可以扩大所述多个小孔600的孔径和深度，还可以保持所述基片100表面的洁净。
S105：对所述基片100具有小孔600一侧进行第一掺杂类型的粒子扩散形成第一扩散层200；对所述基片100的另一侧进行第二掺杂类型的粒子扩散形成第二扩散层300；所述第一掺杂类型与第二掺杂类型不同。
在本实用新型的一个实施例中，所述第一掺杂类型为P型，第二掺杂类型为N型。但在本实用新型的其他实施例中，所述第一掺杂类型为P型，第二掺杂类型为N型。本实用新型对此并不做限定，具体视实际情况而定。
S106：刻蚀去除周边杂质并利用等离子体增强化学气相沉积法在所述第一扩散层200背离所述基片100一侧沉积所述氮化硅减反射膜700。
需要说明的是，氮化硅材料作为减反射膜700不仅可以起到减少入射光线反射的作用，还可以起到钝化作用。在太阳能电池中，所述钝化作用是指降低其内部光生电子空穴对的复合，从而增加所述太阳能电池的光电转换效率。
S107：在所述第一扩散层200表面制备所述正面电极500；在所述第二扩散层300表面制备所述背电极400，完成所述太阳能电池的制备。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的一个优选实施例中，所述正面电极500为银电极或金电极或铜电极。本实用新型对所述正面电极500的具体类型并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的另一个优选实施例中，所述背电极400为铝电极。
需要说明的是，以硅太阳能电池为例，在上述铝电极制备时，首先将铝浆通过丝网印刷设备覆盖在所述第二扩散层300表面；然后对其进行烧结，在烧结过程中，一部分铝浆与所述第二扩散层300形成硅铝合金，构成所述太阳能电池的背电场区域；没有与所述第二扩散层300结合的部分铝浆经过烧结后形成所述太阳能电池的背电极400。
综上所述，本实用新型所提供的太阳能电池具有位于所述基片100表面，正面电极500之间的多个小孔600，当太阳光照射到所述太阳能电池表面时，进入所述多个小孔600中的太阳光会在所述小孔600内进行多次反射，增加所述太阳能电池对入射光线的吸收，从而增加所述太阳能电池由入射光线转换而来的短路电流；而对于太阳能电池而言，其光电转换效率等于短路电流与开路电压的乘积，其开路电压主要由制备所述太阳能电池的材料决定，所述多个小孔600并未改变制备所述太阳能电池的材料，因此所述太阳能电池的开路电压并不会改变；而在保持其开路电压不变的情况下，所述太阳能电池短路电流的增加则会使得其光电转换效率增加。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括：
第一掺杂类型基片；
位于所述基片表面的第一扩散层；
位于所述第一扩散层背离所述基片一侧的正面电极；
位于所述基片表面背离所述第一扩散层的第二扩散层；
位于所述第二扩散层背离所述基片一侧的背电极；
位于所述基片表面，正面电极之间的多个小孔。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正面电极包括：
位于所述基片表面沿第一方向排布的多个细栅；
位于所述基片表面沿第二方向排布的多个主栅；
所述多个小孔位于所述基片表面，沿第一方向排布于所述多个细栅之间；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述多个小孔均匀分布于所述多个细栅之间。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述沿第一方向排布的多个小孔的相邻小孔之间的间距的取值范围为10μm-1000μm，包括端点值。
5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述小孔的直径的取值范围为5μm-500μm，包括端点值。
6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一扩散层为第一掺杂类型扩散层；
所述第二扩散层为第二掺杂类型扩散层；
所述第一掺杂类型与第二掺杂类型不同。
7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一掺杂类型为P型，第二掺杂类型为N型。
8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正面电极为银电极或金电极或铜电极。
9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述背电极为铝电极。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电池，其特征在于，所述太阳能电池还包括位于所述第一扩散层与正面电极之间的减反射膜。
11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述减反射膜为氮化硅减反射膜。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20160601 Termination date: 20210115 |
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