CN206194749U - 一种硅异质结太阳能电池及光伏组件 - Google Patents
一种硅异质结太阳能电池及光伏组件 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种硅异质结太阳能电池及光伏组件，用以避免因低功函数的TCO在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，导致其结构发生破坏，从而导致电池的衰减过大，进而导致电池的长期使用稳定性不佳，硅异质结太阳能电池包括：第一金属电极、第一透明导电氧化物膜层、非晶硅P层、第一本征非晶硅层、晶硅衬底、第二本征非晶硅层、非晶硅N层、第二透明导电氧化物膜层和第二金属电极；第二透明导电氧化物膜层为具有至少两个膜层的层叠结构；第二透明导电氧化物膜层具有的各膜层中，与非晶硅N层接触的膜层的功函数低于第一透明导电氧化物膜层的功函数；与第二金属电极接触的膜层的功函数高于与非晶硅N层接触的膜层的功函数。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种硅异质结太阳能电池及光伏组件。
背景技术
随着太阳能电池生产技术不断进步，生产成本不断降低，转换效率不断提高，光伏发电的应用日益广泛并成为电力供应的重要能源。其中，硅异质结太阳能电池因制备温度低、转换效率高、低衰减等特点，得到了迅速的发展。
在现有技术中，以N型晶硅衬底为例，如图1所示，硅异质结太阳能电池包括：第一透明导电氧化物膜层10、非晶硅P层20、第一本征非晶硅层30、N型晶硅衬底40、第二本征非晶硅层50、非晶硅N层60、第二透明导电氧化物膜层70、以及第一栅格电极80和第二栅格电极90。其中，第一透明导电氧化物膜层10和第二透明导电氧化物膜层70都为单膜层的结构。
一方面，由于现有的透明导电氧化物膜层(TCO)为单膜层的结构，这样硅异质结太阳能电池(简称电池)中的TCO就可能与水汽以及酸性物质接触；另一方面，在硅异质结太阳能电池中，由于非晶硅P层的功函数高于非晶硅N层的功函数，因此，与非晶硅P层接触的透明导电氧化物膜层(TCO)通常为高功函数的TCO，与非晶硅N层接触的TCO通常为低功函数的TCO；而低功函数的TCO在水汽与酸性物质的作用下会发生化学反应，导致其结构发生破坏，从而导致电池的衰减过大，进而导致电池的长期使用稳定性不佳。
基于此，如何避免因低功函数的TCO在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，导致其结构发生破坏，从而导致电池的衰减过大，进而导致电池的长期使用稳定性不佳，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种硅异质结太阳能电池及光伏组件，用以避免因低功函数的TCO在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，导致其结构发生破坏，从而导致电池的衰减过大，进而导致电池的长期使用稳定性不佳。
本实用新型实施例提供的一种硅异质结太阳能电池包括：晶硅衬底，依次设置于所述晶硅衬底第一表面的第一本征非晶硅层、非晶硅P层、第一透明导电氧化物膜层和第一金属电极，以及依次设置于所述晶硅衬底第二表面的第二本征非晶硅层、非晶硅N层、第二透明导电氧化物膜层和第二金属电极；其中，
所述第二透明导电氧化物膜层为具有至少两个膜层的层叠结构；
所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述非晶硅N层接触的膜层的功函数低于所述第一透明导电氧化物膜层的功函数；
所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述第二金属电极接触的膜层的功函数高于所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述非晶硅N层接触的膜层的功函数。
本实用新型实施例提供的硅异质结太阳能电池，包括：晶硅衬底，依次设置于所述晶硅衬底第一表面的第一本征非晶硅层、非晶硅P层、第一透明导电氧化物膜层和第一金属电极，以及依次设置于所述晶硅衬底第二表面的第二本征非晶硅层、非晶硅N层、第二透明导电氧化物膜层和第二金属电极；其中，所述第二透明导电氧化物膜层为具有至少两个膜层的层叠结构；所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述非晶硅N层接触的膜层的功函数低于所述第一透明导电氧化物膜层的功函数；所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述第二金属电极接触的膜层的功函数高于所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述非晶硅N层接触的膜层的功函数；一方面，由于第二透明导电氧化物膜层具有的与非晶硅N层接触的膜层的功函数低于第一透明导电氧化物膜层的功函数，这样可以使得第二透明导电氧化物膜层与非晶硅N层的界面更加匹配，从而可以降低界面损耗，进而可以提高硅异质结太阳能电池的光电转换效率；另一方面，由于第二透明导电氧化物膜层具有的与第二金属电极接触的膜层的功函数高于第二透明导电氧化物膜层具有的与非晶硅N层接触的膜层的功函数，而功函数高的透明导电氧化物膜层不易在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，这样可以避免因低功函数的TCO在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，导致其结构发生破坏，从而导致电池的衰减过大，进而导致电池的长期使用稳定性不佳。
较佳地，所述第二透明导电氧化物膜层具有的各所述膜层的厚度之和为60nm～180nm。
较佳地，所述第二透明导电氧化物膜层，包括：
与所述非晶硅N层接触的第一子透明导电氧化物膜层，与所述第二金属电极接触的第二子透明导电氧化物膜层。
较佳地，所述第一子透明导电氧化物膜层的功函数为4ev～5ev；所述第二子透明导电氧化物膜层的功函数为4.5ev～5.5ev。
较佳地，所述第一子透明导电氧化物膜层的厚度为10nm～100nm；所述第二子透明导电氧化物膜层的厚度为50nm～150nm。
较佳地，所述第一子透明导电氧化物膜层的电阻率为1E-2Ω.cm～1E-3Ω.cm；所述第二子透明导电氧化物膜层的电阻率为1E-2Ω.cm～1E-4Ω.cm。
较佳地，所述第一子透明导电氧化物膜层的材料为掺铝氧化锌；所述第二子透明导电氧化物膜层的材料为掺锡氧化铟。
较佳地，所述第二透明导电氧化物膜层还包括：设置于所述第一子透明导电氧化物膜层与所述第二子透明导电氧化物膜层之间的第三子透明导电氧化物膜层；所述第三子透明导电氧化物膜层的功函数介于所述第一子透明导电氧化物膜层的功函数与所述第二子透明导电氧化物膜层的功函数之间。
较佳地，所述第三子透明导电氧化物膜层的材料为掺钛氧化铟。
本实用新型实施例提供的一种光伏组件，包括本实用新型实施例提供的上述硅异质结太阳能电池。
由于本实用新型实施例提供的光伏组件包括本实用新型实施例提供的上述硅异质结太阳能电池，而本实用新型实施例提供的硅异质结太阳能电池，包括：晶硅衬底，依次设置于所述晶硅衬底第一表面的第一本征非晶硅层、非晶硅P层、第一透明导电氧化物膜层和第一金属电极，以及依次设置于所述晶硅衬底第二表面的第二本征非晶硅层、非晶硅N层、第二透明导电氧化物膜层和第二金属电极；其中，所述第二透明导电氧化物膜层为具有至少两个膜层的层叠结构；所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述非晶硅N层接触的膜层的功函数低于所述第一透明导电氧化物膜层的功函数；所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述第二金属电极接触的膜层的功函数高于所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述非晶硅N层接触的膜层的功函数；一方面，由于第二透明导电氧化物膜层具有的与非晶硅N层接触的膜层的功函数低于第一透明导电氧化物膜层的功函数，这样可以使得第二透明导电氧化物膜层与非晶硅N层的界面更加匹配，从而可以降低界面损耗，进而可以提高硅异质结太阳能电池的光电转换效率；另一方面，由于第二透明导电氧化物膜层具有的与第二金属电极接触的膜层的功函数高于第二透明导电氧化物膜层具有的与非晶硅N层接触的膜层的功函数，而功函数高的透明导电氧化物膜层不易在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，这样可以避免因低功函数的TCO在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，导致其结构发生破坏，从而导致电池的衰减过大，进而导致电池的长期使用稳定性不佳。
附图说明
图1为现有技术提供的硅异质结太阳能电池的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的一种硅异质结太阳能电池的结构示意图；
图3为本实用新型实施例二提供的一种硅异质结太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供了一种硅异质结太阳能电池及光伏组件，用以避免因低功函数的TCO在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，导致其结构发生破坏，从而导致电池的衰减过大，进而导致电池的长期使用稳定性不佳。
需要说明的是，本实用新型实施例提供的技术方案适用于N型晶硅衬底的硅异质结太阳能电池，也同样适用于P型晶硅衬底的硅异质结太阳能电池。
下面将以N型晶硅衬底的硅异质结太阳能电池为例，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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，本实用新型附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本实用新型内容。
实施例一：
参见图2，本实用新型实施例一提供的一种硅异质结太阳能电池包括：晶硅衬底11，依次设置于晶硅衬底11第一表面的第一本征非晶硅层12、非晶硅P层13、第一透明导电氧化物膜层14和第一金属电极15，以及依次设置于晶硅衬底11第二表面的第二本征非晶硅层16、非晶硅N层17、第二透明导电氧化物膜层18和第二金属电极19。
其中，第二透明导电氧化物膜层18为具有两个膜层的层叠结构；
第二透明导电氧化物膜层18具有的与非晶硅N层17接触的膜层的功函数低于第一透明导电氧化物膜层14的功函数；
第二透明导电氧化物膜层18具有的与第二金属电极19接触的膜层的功函数高于第二透明导电氧化物膜层18具有的与非晶硅N层17接触的膜层的功函数。
如图2所示，对于N型晶硅衬底的硅异质结太阳能电池，晶硅衬底11为N型晶硅衬底，晶硅衬底11的第一表面为晶硅衬底11的上表面，即接受太阳光线照射的表面，晶硅衬底11的第二表面为晶硅衬底11的下表面。
较佳地，如图2所示，第二透明导电氧化物膜层18包括：
与非晶硅N层17接触的第一子透明导电氧化物膜层181，与第二金属电极19接触的第二子透明导电氧化物膜层182。
较佳地，第一子透明导电氧化物膜层181为低功函数的TCO，其材料例如可以为掺铝氧化锌；第二子透明导电氧化物膜层182为高功函数的TCO，其材料例如可以为掺锡氧化铟，而高功函数的TCO其结构稳定性一般比较高。当然，也可以选择其它的材料，只要保证第一子透明导电氧化物膜层181为低功函数的膜层，与非晶硅N层的界面相匹配，第二子透明导电氧化物膜层182为结构稳定性高的膜层，不易在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，本实用新型实施例并不对其进行限定。
较佳地，第一子透明导电氧化物膜层181的功函数为4ev～5ev，这样设置的理由为低功函数的TCO与非晶硅N层的界面更加匹配，从而可以降低电子在界面传输损耗，进而可以提高硅异质结太阳能电池的光电转换效率。
较佳地，第二子透明导电氧化物膜层182的功函数为4.5ev～5.5ev，这样设置的理由为功函数过低的材料易在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，功函数太高会造成两个子透明导电氧化物膜层的界面匹配失衡，从而增加界面的接触电阻，降低电池的光电转换效率。
其中，第一子透明导电氧化物膜层181的厚度为10nm～100nm，例如可以为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm，较佳地，可以选择第一子透明导电氧化物膜层181的厚度为10nm～30nm。这样设置的理由为膜厚太薄不能对非晶硅N层进行有效覆盖，从而影响第二透明导电氧化物膜层18与非晶硅N层的接触性能，膜厚太厚会增加第二透明导电氧化物膜层18的总厚度，从而增加材料对光的吸收。
较佳地，第二子透明导电氧化物膜层182的厚度为50nm～150nm，例如可以为60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、或150nm，较佳地，可以选择第二子透明导电氧化物膜层182的厚度为60nm～120nm，这样设置的理由为厚度太薄难以起到防止渗透的作用，从而无法避免低功函数的TCO在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，太厚的话会增加第二透明导电氧化物膜层18的总厚度，从而增加材料对光的吸收，并且会增加成本。
然而，第一子透明导电氧化物膜层181和第二子透明导电氧化物膜层182的厚度之和为60nm～180nm。
其中，第一子透明导电氧化物膜层181的电阻率为1E-2Ω.cm～1E-3Ω.cm(即1*10-3Ω.cm～1*10-2Ω.cm)，例如可以为1E-2Ω.cm,5E-3Ω.cm或1E-3Ω.cm，较佳地，可以选择第一子透明导电氧化物膜层181的电阻率为8E-3Ω.cm～3E-3Ω.cm，这样设置的理由为电阻率过高不利于第二透明导电氧化物膜层18的体电阻的降低，电阻率过低时材料功函数难以保证。
第二子透明导电氧化物膜层182的电阻率为1E-2Ω.cm～1E-4Ω.cm，例如可以为1E-2Ω.cm，5E-3Ω.cm，1E-3Ω.cm，5E-4Ω.cm或1E-4Ω.cm，较佳地，可以选择第二子透明导电氧化物膜层182的电阻率为3E-3Ω.cm～1E-4Ω.cm，这样设置的理由为电阻率过低时需要更复杂的工艺，更高的成本，电阻率过高时会提高第二透明导电氧化物膜层18的体电阻，从而降低电池的光电转换效率。
实施例二：
参见图3，本实用新型实施例二提供的硅异质结太阳能电池与本实用新型实施例一提供的硅异质结太阳能电池相类似，相同的部分在此不再赘述，下面只说明不同的部分。
本实用新型实施例二提供的一种硅异质结太阳能电池，如图3所示，其第二透明导电氧化物膜层18为具有三个膜层的层叠结构，该第二透明导电氧化物膜层18还包括：设置于第一子透明导电氧化物膜层181与第二子透明导电氧化物膜层182之间的第三子透明导电氧化物膜层183，第三子透明导电氧化物膜层183的功函数介于第一子透明导电氧化物膜层181的功函数与第二子透明导电氧化物膜层182的功函数之间。
其中，第三子透明导电氧化物膜层183的材料为电阻率低，光透过率好的TCO材料，例如可以为掺钛氧化铟。
第一子透明导电氧化物膜层181、第二子透明导电氧化物膜层182和第三子透明导电氧化物膜层183的厚度之和为60nm～180nm。
需要指出的是，本实用新型实施例提供的硅异质结太阳能电池的背电极结构可以是TCO+银栅线(Ag finger)结构，也可以是TCO+金属膜层(metal)+Ag finger结构，而TCO+metal+Ag finger的背电极结构的硅异质结太阳能电池一般用于单面发电的光伏组件。多增加一层金属膜层的目的是降低背电极的电子的横向传输电阻，因为如果没有金属膜层，电子输出时主要是从TCO层传送到银栅线，两个银栅线之间通过TCO层传输，如果有金属膜层，电子通过金属膜层传输，而金属膜层的电阻率要远低于TCO层，故可以降低背电极的电子的横向传输电阻。另外，金属膜层还可以提高背面反射，从而可以提高电池的光电转换效率。金属膜层的材质为银或者铝，厚度为100-1000nm，优选150-200nm。
基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种光伏组件，包括本实用新型实施例提供的上述硅异质结太阳能电池。
综上所述，本实用新型实施例提供的技术方案中，硅异质结太阳能电池包括：晶硅衬底，依次设置于所述晶硅衬底第一表面的第一本征非晶硅层、非晶硅P层、第一透明导电氧化物膜层和第一金属电极，以及依次设置于所述晶硅衬底第二表面的第二本征非晶硅层、非晶硅N层、第二透明导电氧化物膜层和第二金属电极；其中，所述第二透明导电氧化物膜层为具有至少两个膜层的层叠结构；所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述非晶硅N层接触的膜层的功函数低于所述第一透明导电氧化物膜层的功函数；所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述第二金属电极接触的膜层的功函数高于所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述非晶硅N层接触的膜层的功函数；一方面，由于第二透明导电氧化物膜层具有的与非晶硅N层接触的膜层的功函数低于第一透明导电氧化物膜层的功函数，这样可以使得第二透明导电氧化物膜层与非晶硅N层的界面更加匹配，从而可以降低界面损耗，进而可以提高硅异质结太阳能电池的光电转换效率；另一方面，由于第二透明导电氧化物膜层具有的与第二金属电极接触的膜层的功函数高于第二透明导电氧化物膜层具有的与非晶硅N层接触的膜层的功函数，而功函数高的透明导电氧化物膜层不易在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，这样可以避免因低功函数的TCO在水汽与酸性物质的作用下发生化学反应，导致其结构发生破坏，从而导致电池的衰减过大，进而导致电池的长期使用稳定性不佳。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种硅异质结太阳能电池，其特征在于，包括：晶硅衬底，依次设置于所述晶硅衬底第一表面的第一本征非晶硅层、非晶硅P层、第一透明导电氧化物膜层和第一金属电极，以及依次设置于所述晶硅衬底第二表面的第二本征非晶硅层、非晶硅N层、第二透明导电氧化物膜层和第二金属电极；其中，
所述第二透明导电氧化物膜层为具有至少两个膜层的层叠结构；
所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述非晶硅N层接触的膜层的功函数低于所述第一透明导电氧化物膜层的功函数；
所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述第二金属电极接触的膜层的功函数高于所述第二透明导电氧化物膜层具有的与所述非晶硅N层接触的膜层的功函数。
2.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第二透明导电氧化物膜层具有的各所述膜层的厚度之和为60nm～180nm。
3.根据权利要求1或2所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第二透明导电氧化物膜层，包括：
与所述非晶硅N层接触的第一子透明导电氧化物膜层，与所述第二金属电极接触的第二子透明导电氧化物膜层。
4.根据权利要求3所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一子透明导电氧化物膜层的功函数为4ev～5ev；所述第二子透明导电氧化物膜层的功函数为4.5ev～5.5ev。
5.根据权利要求4所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一子透明导电氧化物膜层的电阻率为1E-2Ω.cm～1E-3Ω.cm；所述第二子透明导电氧化物膜层的电阻率为1E-2Ω.cm～1E-4Ω.cm。
6.根据权利要求5所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一子透明导电氧化物膜层的厚度为10nm～100nm；所述第二子透明导电氧化物膜层的厚度为50nm～150nm。
7.根据权利要求3所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一子透明导电氧化物膜层的材料为掺铝氧化锌；所述第二子透明导电氧化物膜层的材料为掺锡氧化铟。
8.根据权利要求7所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第二透明导电氧化物膜层还包括：设置于所述第一子透明导电氧化物膜层与所述第二子透明导电氧化物膜层之间的第三子透明导电氧化物膜层；所述第三子透明导电氧化物膜层的功函数介于所述第一子透明导电氧化物膜层的功函数与所述第二子透明导电氧化物膜层的功函数之间。
9.根据权利要求8所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第三子透明导电氧化物膜层的材料为掺钛氧化铟。
10.一种光伏组件，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的硅异质结太阳能电池。
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| CN201621157109.7U CN206194749U (zh) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 一种硅异质结太阳能电池及光伏组件 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110581184A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-17 | 营口金辰机械股份有限公司 | 异质结太阳能电池及其制作工艺 |
| CN112186062A (zh) * | 2020-09-11 | 2021-01-05 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种太阳能电池及其制作方法 |
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2016
- 2016-10-31 CN CN201621157109.7U patent/CN206194749U/zh active Active
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