CN208256704U - 一种太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别地涉及短路电流较高的太阳能电池。本实用新型公开了一种太阳能电池，包括基板、第一本征非晶硅层、第二本征非晶硅层、第一TCO膜层、第二TCO膜层、n型碳硅膜层和p型碳硅膜层，所述基板的第一面向外依次形成第一本征非晶硅层、p型碳硅膜层和第一TCO膜层，所述基板的第二面向外依次形成第二本征非晶硅层、n型碳硅膜层和第二TCO膜层。本实用新型提供的太阳能电池可获得较高的短路电流，因此提高了太阳能电池的性能。

Description

一种太阳能电池
技术领域
本实用新型属于太阳能电池技术领域，具体地涉及短路电流较高的太阳能电池。
背景技术
太阳能电池能够将太阳光直接转换为电力，因此作为新的能量源受到越来越多国家的重视。
Heterojunction with Intrinsic Thin layer太阳能电池简称HIT太阳能电池，其最早是由三洋公司发明的，其是非晶硅/晶硅异质结的太阳能电池，是一种利用晶硅基片和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池。由于HIT太阳能电池具有高的光电转换效率，低的温度系数和在相对低温条件下的制备技术，在近几年来成为光伏行业研究和开发的重点方向之一。目前日本的三洋公司产业化的HIT太阳能电池的效率已超过23％，其实验室效率已超过了25％。
图1所示为现有的HIT太阳能电池的结构示意图。在图1中，在由单晶硅、多晶硅等的结晶类半导体构成的n型结晶类硅基板1的一个主面上，第一本征非晶硅层2、p型非晶硅层3依次叠层，进而在其上形成ITO透明导电氧化物层作为第一TCO膜层6和由银浆印刷构成的梳型形状的栅电极8；在结晶类硅基板1的另一个主面上依次叠层第二本征非晶硅层4、n型非晶硅层5，进而在其上形成ITO透明导电氧化物层作为第二TCO膜层7和由银浆印刷构成的梳型形状的栅电极8。
由于非晶硅膜层的透光性较差，所以在HIT的制作过程中，非晶硅膜层的厚度都要求的比较薄，但是厚度太薄的非晶硅膜层对基板表面的钝化效果不佳，同时也不利于载流子的生成与收集，因此需要在电池片的表面上形成一层透光性好且有利于载流子的生成与收集的膜层。
发明内容
本实用新型的目的在于为解决上述的现有HIT太阳能电池技术中存在的问题，提供一种可以使更多的光透过膜层进入到基板中被基板所吸收，使太阳能电池的短路电流得到提高，从而增强了太阳能电池的性能的太阳能电池。
为此，本实用新型公开了一种太阳能电池，包括基板、第一本征非晶硅层、第二本征非晶硅层、第一TCO膜层和第二TCO膜层、n型碳硅膜层和p型碳硅膜层，所述基板的第一面向外依次形成第一本征非晶硅层、p型碳硅膜层和第一TCO膜层，所述基板的第二面向外依次形成第二本征非晶硅层、n型碳硅膜层和第二TCO膜层。
进一步的，所述基板为单晶硅片或多晶硅片；所述第一本征非晶硅层为氢化第一本征非晶硅层，所述第二本征非晶硅层为氢化第二本征非晶硅层。
进一步的，所述n型碳硅膜层为n型非晶态碳硅膜层、n型微晶态碳硅膜层或它们的叠层组合，所述p型碳硅膜层为p型非晶态碳硅膜层、p型微晶态碳硅膜层或它们的叠层组合。
进一步的，所述n型碳硅膜层由一层或多层组成，所述n型碳硅膜层为氢化n型碳硅膜层；所述p型碳硅膜层由一层或多层组成，所述p型碳硅膜层为氢化p型碳硅膜层。
进一步的，所述第一TCO膜层和第二TCO膜层上分别设置有栅线电极。
进一步的，所述第一TCO膜层上设置有栅线电极，所述第二TCO膜层上形成有金属膜层，所述金属膜层覆盖第二TCO膜层的大部分区域，所述金属膜层为一层或多层；或所述第二TCO膜层上设置有栅线电极，所述第一TCO膜层上形成有金属膜层，所述金属膜层覆盖第一TCO膜层的大部分区域，所述金属膜层为一层或多层。
更进一步的，所述金属膜层为金、银、铜、铬、镍、铝或它们的组合层。
进一步的，所述栅线电极为银栅线电极、铜栅线电极或它们的组合。
进一步的，所述第一本征非晶硅膜层与p型碳硅膜层之间设有一p型非晶硅膜层和/或p型微晶硅膜层，和/或所述第二本征非晶硅膜层与n型碳硅膜层之间设有一n型非晶硅膜层和/或n型微晶硅膜层。
进一步的，所述第一TCO膜层上设有一减反射膜层，和/或所述第二TCO膜层上设有一减反射膜层，所述减反射膜层由一层或多层组成。
进一步的，所述第一TCO膜层和第二TCO膜层均为AZO膜层、GZO膜层、IGZO膜层、BZO膜层、IZO膜层、ITO膜层、ITIO膜层、IWO膜层、ICO膜层、IMO膜层、氧化锡掺氟膜层、氧化锡掺碘膜层、氧化锡掺锑膜层或石墨烯膜层，所述第一TCO膜层和第二TCO膜层中可含有氢。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过使用n型碳硅膜层和p型碳硅膜层，有利于增加入射光入射到基板，从而可提高电池的短路电流；同时又可以使n型碳硅膜层和p型碳硅膜层与TCO膜层实现良好的欧姆接触，降低电池的电阻；在TCO膜层上设置减反射膜层可进一步提高入射光的入射量，因而可进一步提高电池的短路电流；从而提高了太阳能电池的性能。
附图说明
图1为现有的一种HIT太阳能电池的结构示意图；
图2是本实用新型的一种太阳能电池的结构示意图；
图3是本实用新型的另一种太阳能电池的结构示意图；
图4是本实用新型的另一种太阳能电池的结构示意图；
图5是本实用新型的另一种太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
在此先说明，本实用新型中的ITO是指氧化铟掺杂锡的透明导电材料、ITIO是指氧化铟掺杂钛的透明导电材料、ICO是指氧化铟掺杂铈的透明导电材料、AZO是指氧化锌掺杂铝的透明导电材料、IWO是指氧化铟掺杂钨的透明导电材料、BZO是指氧化锌掺杂硼的透明导电材料、GZO是指氧化锌掺杂镓的透明导电材料、IGZO是指氧化锌掺杂铟镓的透明导电材料、IZO是指氧化锌掺杂铟的透明导电材料、IMO是指氧化铟掺杂钼的透明导电材料；本实用新型所说的碳硅膜层为SiCx(0<x<1)膜层；本实用新型中所说的“大部分区域”是指占比达五分之三以上的区域。
如图2所示，一种太阳能电池，包括基板1、第一本征非晶硅层2、第二本征非晶硅层4、第一TCO膜层6、第二TCO膜层7、n型碳硅膜层51和p型碳硅膜层31，所述基板1的第一面向外依次叠层有第一本征非晶硅层2、p型碳硅膜层31和第一TCO膜层6，所述基板1的第二面向外依次叠层有第二本征非晶硅层4、n型碳硅膜层51和第二TCO膜层7，所述第一TCO膜层6和第二TCO膜层7上分别设置有栅线电极8。
当然，在其它实施例中，也可以是所述第一TCO膜层6上设置有栅线电极8，所述第二TCO膜层7上形成有金属膜层，所述金属膜层覆盖第二TCO膜层7的大部分区域，所述金属膜层可以为一层或多层结构；或者所述第二TCO膜层7上设置有栅线电极8，所述第一TCO膜层6上形成有金属膜层，所述金属膜层覆盖第一TCO膜层6的大部分区域，所述金属膜层可以为一层或多层结构。所述金属膜层可以为金、银、铜、铬、镍、铝或它们的组合层。
具体的，所述p型碳硅膜层31为p型非晶态碳硅膜层，当然，在其它实施例中，p型碳硅膜层31也可以是p型微晶态碳硅膜层或由p型非晶态碳硅膜层和p型微晶态碳硅膜层叠层构成的复合层，如图3所示，p型碳硅膜层31包括层叠设置的p型非晶态碳硅膜层311和p型微晶态碳硅膜层312。
所述n型碳硅膜层51为n型非晶态碳硅膜层，当然，在其它实施例中，n型碳硅膜层51也可以是n型微晶态碳硅膜层或由n型非晶态碳硅膜层和n型微晶态碳硅膜层叠层构成的复合层，如图5所示，p型碳硅膜层31为p型微晶态碳硅膜层。
所述n型碳硅膜层51可以是由一层或多层组成，所述n型碳硅膜层51由多层组成时其各个层的含碳量不同，所述n型碳硅膜层51可为氢化n型碳硅膜层。
所述p型碳硅膜层31可以是由一层或多层组成，所述p型碳硅膜层31由多层组成时其各个层的含碳量不同，所述p型碳硅膜层31可为氢化p型碳硅膜层。
具体的，所述基板1为单晶硅片或多晶硅片；所述第一本征非晶硅层2为氢化第一本征非晶硅层，所述第二本征非晶硅层4为氢化第二本征非晶硅层。
具体的，所述栅线电极8为银栅线电极、铜栅线电极或它们的组合，所述第一TCO膜层6和第二TCO膜层7为AZO膜层、GZO膜层、IGZO膜层、BZO膜层、IZO膜层、ITO膜层、ITIO膜层、IWO膜层、ICO膜层、IMO膜层、氧化锡掺氟膜层、氧化锡掺碘膜层、氧化锡掺锑膜层或石墨烯膜层，所述第一TCO膜层6和第二TCO膜层7中可含有氢。
进一步的，在其它实施例中，所述第一本征非晶硅膜层2与p型碳硅膜层31之间可以设有p型非晶硅膜层3，如图4和5所示，当然，在另外一些实施例中，也可以是第一本征非晶硅膜层2与p型碳硅膜层31之间设有p型微晶硅膜层，或第一本征非晶硅膜层2与p型碳硅膜层31之间设有p型非晶硅膜层3和p型微晶硅膜层，所述p型非晶硅膜层3为氢化p型非晶硅膜层，所述p型微晶硅膜层3为氢化p型微晶硅膜层。
进一步的，在其它实施例中，所述第二本征非晶硅膜层4与n型碳硅膜层51之间可以设有一层n型非晶硅膜层5，如图4所示，当然，在另外一些实施例中，也可以是第二本征非晶硅膜层4与n型碳硅膜层51之间设有一层n型微晶硅膜层，所述n型非晶硅膜层5为氢化n型非晶硅膜层，所述n型微晶硅膜层5为氢化n型微晶硅膜层。
进一步的，在其它实施例中，所述第一TCO膜层6上还可以设有一减反射膜层，和/或所述第二TCO膜层7上还可以设有一减反射膜层，所述减反射膜层由一层或多层组成。
第一本征非晶膜层2、第二本征非晶硅膜层4、n型非晶硅膜层5、p型非晶硅膜层3、p型碳硅膜层31和n型碳硅膜层51可以采用PECVD法、热丝CVD法等方法沉积，第一TCO膜层6、第二TCO膜层7及减反射膜层可以采用PVD法、RPD法、蒸镀法、ALD法、化学气相沉积法等方法沉积，晶硅基板1在沉积膜层之前是要经过酸、碱等溶液的处理使晶硅基板的表面形成绒面。
下面将通过几个具体实施例来说明本实用新型的太阳能电池。以下实施例中，均是在制绒后干净的晶硅基板表面上依次沉积上各膜层。
实施例1
准备N型单晶硅片1，厚度为180μm，接着在N型单晶硅片1的第一面上采用PECVD法依次沉积10nm的第一本征非晶硅膜层2和10nm的p型非晶SiC0.5膜层31；接着在N型单晶硅片1的第二面上采用PECVD法依次沉积10nm的第二本征非晶硅膜层4、15nm的n型非晶SiC0.4膜层51；接着采用溅射法在p型非晶SiC0.5膜层31上沉积100nm的ITO膜层作为第一TCO膜层6；接着采用溅射法在n型非晶SiC0.4膜层51上沉积100nm的ITO膜层作为第二TCO膜层7；接着采用丝网印刷法在第一TCO膜层6和第二TCO膜层7上印刷金属栅电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8进行退火处理，由此制得太阳能电池。最后对太阳能电池进行测试，测得其短路电流为39.2mA/cm2。太阳能电池结构如图2所示。
实施例2
准备N型单晶硅片1，厚度为180μm，接着在N型单晶硅片1的第一面上采用PECVD法依次沉积10nm的第一本征非晶硅膜层2、6nm的p型非晶SiC0.2膜层311和6nm的p型微晶SiC0.6膜层312；接着在N型单晶硅片1的第二面上采用PECVD法依次沉积10nm的第二本征非晶硅膜层4、15nm的n型非晶SiC0.4膜层51；接着采用RPD法在p型微晶SiC0.6膜层312上沉积100nm的IWO膜层作为第一TCO膜层6；接着采用RPD法在n型非晶SiC0.4膜层51上沉积100nm的IWO膜层作为第二TCO膜层7；接着采用丝网印刷法在第一TCO膜层6和第二TCO膜层7上印刷金属栅电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8进行退火处理，由此制得太阳能电池。最后对太阳能电池进行测试，测得其短路电流为38.6mA/cm2。太阳能电池结构如图3所示。
实施例3
准备N型单晶硅片1，厚度为150μm，接着在N型单晶硅片1的第一面上采用PECVD法依次沉积10nm的第一本征非晶硅膜层2、5nm的p型非晶硅膜层3和10nm的p型非晶SiC0.9膜层31；接着在N型单晶硅片1的第二面上采用PECVD法依次沉积10nm的第二本征非晶硅膜层4、5nm的n型非晶硅膜层5和10nm的n型非晶SiC0.5膜层51；接着采用RPD法在p型非晶SiC0.9膜层31上沉积100nm的IWO膜层作为第一TCO膜层6；接着采用RPD法在n型非晶SiC0.5膜层51上沉积100nm的IWO膜层作为第二TCO膜层7；接着采用丝网印刷法在第一TCO膜层6和第二TCO膜层7上印刷金属栅电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8进行退火处理，由此制得太阳能电池。最后对太阳能电池进行测试，测得其短路电流为38.0mA/cm2。太阳能电池结构如图4所示。
实施例4
准备N型单晶硅片1，厚度为150μm，接着在N型单晶硅片1的第一面上采用PECVD法依次沉积5nm的第一本征非晶硅膜层2、4nm的p型非晶硅膜层3和6nm的p型非晶SiC0.7膜层31；接着在N型单晶硅片1的第二面上采用PECVD法依次沉积5nm的第二本征非晶硅膜层4、15nm的n型微晶SiC0.7膜层51；接着采用溅射法在p型非晶SiC0.7膜层31上沉积100nm的ITIO膜层作为第一TCO膜层6；接着采用溅射法在n型微晶SiC0.7膜层51上沉积100nm的ITIO膜层作为第二TCO膜层7；接着采用丝网印刷法在第一TCO膜层6和第二TCO膜层7上印刷金属栅电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8进行退火处理，由此制得太阳能电池。最后对太阳能电池进行测试，测得其短路电流为39.4mA/cm2。太阳能电池结构如图5所示。
实施例5
准备P型单晶硅片1，厚度为180μm，接着在P型单晶硅片1的第一面上采用PECVD法依次沉积8nm的第一本征非晶硅膜层2和15nm的p型微晶SiC0.3膜层31；接着在P型单晶硅片1的第二面上采用PECVD法依次沉积8nm的第二本征非晶硅膜层4、15nm的n型微晶SiC0.3膜层51；接着采用溅射法在p型微晶SiC0.4膜层31上沉积100nm的ITO膜层作为第一TCO膜层6；接着采用溅射法在n型微晶SiC0.3膜层51上沉积100nm的ITO膜层作为第二TCO膜层7；接着采用丝网印刷法在第一TCO膜层6和第二TCO膜层7上印刷金属栅电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8进行退火处理，由此制得太阳能电池。最后对太阳能电池进行测试，测得其短路电流为37.9mA/cm2。
对比实施例1
准备N型单晶硅片1，厚度为180μm，接着在N型单晶硅片1的第一面上采用PECVD法依次沉积10nm的第一本征非晶硅膜层2和10nm的p型非晶硅膜层3；接着在N型单晶硅片1的第二面上采用PECVD法依次沉积10nm的第二本征非晶硅膜层4、15nm的n型非晶硅膜层5；接着采用溅射法在p型非晶硅膜层3上沉积100nm的ITO膜层作为第一TCO膜层6；接着采用溅射法在n型非晶硅膜层5上沉积100nm的ITO膜层作为第二TCO膜层7；接着采用丝网印刷法在第一TCO膜层6和第二TCO膜层7上印刷金属栅电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8进行退火处理，由此制得太阳能电池。最后对太阳能电池进行测试，测得其短路电流为37.2mA/cm2。太阳能电池结构如图1所示。
从上述实施例与对比实施例1的比较可以看出，本实用新型可提升太阳能电池的短路电流，因而可提高太阳能电池的性能。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种太阳能电池，包括基板、第一本征非晶硅层、第二本征非晶硅层、第一TCO膜层和第二TCO膜层，其特征在于：还包括n型碳硅膜层和p型碳硅膜层，所述基板的第一面向外依次形成第一本征非晶硅层、p型碳硅膜层和第一TCO膜层，所述基板的第二面向外依次形成第二本征非晶硅层、n型碳硅膜层和第二TCO膜层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述基板为单晶硅片或多晶硅片；所述第一本征非晶硅层为氢化第一本征非晶硅层，所述第二本征非晶硅层为氢化第二本征非晶硅层。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述n型碳硅膜层为n型非晶态碳硅膜层、n型微晶态碳硅膜层或它们的叠层组合，所述p型碳硅膜层为p型非晶态碳硅膜层、p型微晶态碳硅膜层或它们的叠层组合。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述n型碳硅膜层由一层或多层组成，所述n型碳硅膜层为氢化n型碳硅膜层；所述p型碳硅膜层由一层或多层组成，所述p型碳硅膜层为氢化p型碳硅膜层。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一TCO膜层和第二TCO膜层上分别设置有栅线电极。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一TCO膜层上设置有栅线电极，所述第二TCO膜层上形成有金属膜层，所述金属膜层覆盖第二TCO膜层的大部分区域，所述金属膜层为一层或多层；或所述第二TCO膜层上设置有栅线电极，所述第一TCO膜层上形成有金属膜层，所述金属膜层覆盖第一TCO膜层的大部分区域，所述金属膜层为一层或多层。
7.根据权利要求5或6所述的太阳能电池，其特征在于：所述栅线电极为银栅线电极、铜栅线电极或它们的组合。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一本征非晶硅层与p型碳硅膜层之间设有一p型非晶硅膜层和/或p型微晶硅膜层，和/或所述第二本征非晶硅层与n型碳硅膜层之间设有一n型非晶硅膜层和/或n型微晶硅膜层。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一TCO膜层上设有一减反射膜层，和/或所述第二TCO膜层上设有一减反射膜层，所述减反射膜层由一层或多层组成。
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