CN209029399U - 太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太阳能电池。该太阳能电池包括：基底，位于基底正面的正面结构和位于基底背面的背面结构；正面结构包括：第一掺杂层、钝化隧穿层、第二掺杂层、钝化减反射层和正面电极；第一掺杂层、钝化隧穿层、第二掺杂层和钝化减反射层依次排列，正面电极穿过钝化减反射层与第二掺杂层接触；背面结构包括：背面钝化膜和背面电极；背面电极通过背面钝化膜的接触区域与基底接触。本实用新型中，增加了钝化隧穿层，有效地降低了电池的表面复合速率，从而提高了电池的表面钝化性能；正面电极和第二掺杂层接触，可有效地提高电池正表面的横向传输效率，降低电池的串联电阻，从而提高电池的填充因子和转换效率。

Description

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，具体而言，涉及一种太阳能电池。

背景技术

目前，随着化石能源的逐渐耗尽，太阳电池作为新的能源替代方案，使用越来越广泛。太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。太阳电池利用光生伏特原理产生载流子，然后使用电极将载流子引出，从而利于将电能有效利用。

目前市场上商业化的太阳电池片，大部分为P型太阳电池。其中， PERC电池(钝化发射极和背面电池)是目前推广较快的电池类型。PERC 电池结构是在太阳电池的表面制备一层掺杂层，然后再在其上制备钝化层及电极。在这种情况下，表面掺杂层的掺杂浓度均比较高，才能使得电阻率比较低，使得在电池片表面的载流子横向传输至电池电极时有较小的电阻损耗。

而在表面浓度比较高的情况下，空穴和电子的复合加大，尤其是在高浓度掺杂的方式下，通常会产生没有进行有效掺杂的“死层”杂质以及掺杂损伤，使得电池的开路电压，短路电流等效率进一步降低。但如果降低表面掺杂，降低表面复合速率，则会导致横向导电能力受到制约，并且这种结构对于降低表面复合速率和提高表面钝化效果来说，效果也极为有限。迫切的需要一种方案解决这一问题，从而提高电池的转换效率。

发明内容

本实用新型针对现有方式的缺点，提出一种太阳能电池，用以解决现有的太阳能电池的转换效率低的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种太阳能电池，包括：基底，位于基底正面的正面结构和位于基底背面的背面结构；

正面结构包括：第一掺杂层、钝化隧穿层、第二掺杂层、钝化减反射层和正面电极；第一掺杂层、钝化隧穿层、第二掺杂层和钝化减反射层依次排列，正面电极穿过钝化减反射层与第二掺杂层接触；

背面结构包括：背面钝化膜和背面电极；背面电极通过背面钝化膜的接触区域与基底接触。

进一步地，正面电极穿过钝化减反射层、第二掺杂层和钝化隧穿层，并与第一掺杂层接触。

进一步地，基底具有第一导电类型，第一掺杂层和所述第二掺杂层均具有第二导电类型。

进一步地，第一导电类型为p型导电；

以及，背面结构还包括空穴掺杂层；

空穴掺杂层在第一区域与基底接触；背面电极通过背面钝化膜的接触区域与合金层接触。

进一步地，第一导电类型为p型导电；

以及，背面结构还包括：空穴掺杂层和合金层；

空穴掺杂层在第一区域与基底接触；合金层设置于空穴掺杂层的、与基底相对的一侧，并与空穴掺杂层接触；

背面电极通过背面钝化膜的接触区域与合金层接触。

进一步地，第一掺杂层的方块电阻为50ohm/sq-300ohm/sq。

进一步地，第二掺杂层可以包含多晶硅。

进一步地，第二掺杂层还可以包含非晶硅。

进一步地，第二掺杂层的掺杂浓度可以大于1×10¹⁵个/cm³，厚度为 1-50nm。

进一步地，钝化隧穿层为氧化硅、氮化硅、非晶硅、氧化铝、氧化钛、碳化硅中的任意一种，厚度为0.1-5nm。

进一步地，钝化减反射层包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅、非晶硅中的至少一种；

背面钝化膜包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅中的至少一种。

本实用新型实施例提供的太阳能电池的制备步骤如下：

对基底进行预处理；

对预处理后的基底的正面表面进行掺杂处理，形成第一掺杂层；

在第一掺杂层上依次形成钝化隧穿层、第二掺杂层和钝化减反射层，制备正面电极；

在基底的背面形成背面钝化膜，制备背面电极。

进一步地，对基底进行预处理，包括：对基底进行去损伤处理和表面织构化处理，使基底的正面表面形成金字塔绒面；

以及，对预处理后的基底的正面表面进行掺杂处理，形成第一掺杂层，包括：在金字塔绒面上进行掺杂处理，形成第一掺杂层。

进一步地，制备正面电极，包括：在钝化减反射层、第二掺杂层、钝化隧穿层中的至少一层的指定区域上添加导电材料，形成正面电极。

进一步地，制备背面电极，包括：在背面钝化膜对应的基底的表面涂敷导电材料，形成背面电极。

本实用新型实施例提供的太阳能电池，至少具有如下有益效果：

1)相对于现有技术，本实用新型实施例增加了钝化隧穿层，有效地降低了电池的表面复合速率，从而提高了电池的表面钝化性能；

2)正面电极和第二掺杂层接触，可有效地提高电池正表面的横向传输效率，降低电池的串联电阻，从而提高电池的填充因子和转换效率。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例提供的一种太阳能电池的膜层结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种太阳能电池的膜层结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的又一种太阳能电池的膜层结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的再一种太阳能电池的膜层结构示意图；

图5为图1所示太阳能电池的正面电极和正面电极连接电极的分布示意图；

图6为图3所示太阳能电池的正面电极和正面电极连接电极的分布示意图；

图7为图1所示太阳能电池的背面电极和背面电极连接电极的分布示意图；

图8为图3所示太阳能电池的背面电极和背面电极连接电极的分布示意图。

图中：

1为基底，2为第一掺杂层，3为钝化隧穿层，4为第二掺杂层，5为钝化减反射层，6为正面电极，7为正面电极连接电极；

8为背面钝化膜，9为背面电极，10为背面钝化膜的接触区域，11为背面电极连接电极，12为空穴掺杂层，13为合金层。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本申请实施例提供了一种太阳能电池，该太阳能电池的结构示意图如图1至4所示，包括：基底1，位于基底1正面的正面结构和位于基底1 背面的背面结构。

本申请实施例中，正面结构包括：第一掺杂层2、钝化隧穿层3、第二掺杂层4、钝化减反射层5和正面电极6(负电极细栅线)；第一掺杂层2、钝化隧穿层3、第二掺杂层4和钝化减反射层5依次排列，正面电极6穿过钝化减反射层5与第二掺杂层4接触。

相对于现有技术，本申请实施例增加了钝化隧穿层3，以提供更好的钝化，进而可以有效地降低表面复合速率，给电池提供良好的表面钝化；同时，也增加了第二掺杂层4，通过第二掺杂层4的作用，可以有效地进行横向传输，降低电池的串联电阻，从而提高电池的填充因子和转换效率。

在一个可选的实施方式中，如图1所示，正面电极6的端面穿过钝化减反射层5与第二掺杂层4接触。正面电极6与钝化减反射层5、第二掺杂层4均接触，可进一步降低横向传输的电阻。

在该实施方式中，正面电极6不和第一掺杂层2接触，可使得正面的金属接触被有效地屏蔽掉，可以有效地降低表面复合速率，进一步提高电池的表面钝化性能，大幅度降低太阳能电池的反向饱和电流密度，从而提高电池性能。

可选地，正面结构还包括正面电极连接电极7(图1至4中均未示出)，与正面电极6接触；在该实施方式下，正面电极连接电极7与正面电极6 在电池正面(即基底正面)的分布示意图如图5所示，图5的视觉角度为图1所示的太阳能电池膜层结构的俯视角度。

在另一个可选地实施方式中，如图2至4所示，正面电极6穿过钝化减反射层5、第二掺杂层4和钝化隧穿层3与第一掺杂层2接触。具体地，其侧面与钝化减反射层5、第二掺杂层4和钝化隧穿层3接触，其端面与第一掺杂层2接触。正面电极6和第二掺杂层4、以及第一掺杂层2(发射极)均形成接触的情况下，大大提高了电池的横向导电能力，从而使得电池的串联电阻降低，降低了电池内部损耗，从而提高了电池效率。

在该实施方式下，正面电极连接电极7与正面电极6在电池正面(即基底正面)的分布示意图如图6所示，图6的视觉角度为图3所示的太阳能电池膜层结构的俯视角度。

可选地，基底1具有第一导电类型，基底1可以是硅基底，进一步地，可以是p型硅片或n型硅片。可选地，第一掺杂层2和第二掺杂层4均具有第二导电类型。

可选地，第一导电类型可以是n型导电(电子导电)或p型导电(空穴导电)，第一导电类型可以是n型导电(电子导电)或p型导电(空穴导电)；当第一导电类型为n型导电时，第二导电类型为p型导电，当第一导电类型为p型导电时，第二导电类型为n型导电。

本申请实施例中，第一掺杂层2可以为n型掺杂层或p型掺杂层。具体地，当基底1为p型硅片时，第一掺杂层2为n型掺杂层；当基底1为 n型硅片时，第一掺杂层2为p型掺杂层。

可选地，第一掺杂层2的方块电阻可以是50ohm/sq-300ohm/sq。例如，方块电阻可以为50ohm/sq。

相对于现有技术，本申请实施例中第一掺杂层2的方块电阻具有更宽的数值选择范围，从而在更为优化的掺杂浓度分布下，可降低掺杂区的复合，并且可以有效提高电池的短路电流，从而提高太阳能电池的效率。

本申请实施例中，第二掺杂层4可以包含多晶硅，该多晶硅可以是n 型掺杂多晶硅或p型掺杂多晶硅。具体地，当基底1为p型硅片时，第二掺杂层4中的多晶硅为n型掺杂多晶硅；当基底1为n型硅片时，第二掺杂层4中的多晶硅为p型掺杂多晶硅。在一个可选地实施方式中，第二掺杂层4除了包含多晶硅外，还包含非晶硅。

可选地，第二掺杂层4的掺杂浓度大于1×10¹⁵个/cm³，例如，掺杂浓度可以是2×10²¹个/cm3。可选地，第二掺杂层4的厚度为1-50nm，例如，厚度可以是5nm。

可选地，钝化隧穿层3为氧化硅、氮化硅、非晶硅、氧化铝、氧化钛、碳化硅中的任意一种。可选地，钝化隧穿层3的厚度为0.1-5nm，例如，可以是0.1nm。

可选地，钝化减反射层5包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅中的至少一种，例如，钝化减反射层5可以是由氮化硅和氧化硅组成的、总厚度为80nm、折射率为2.03的叠层结构。

可选地，正面电极6包含银、铜、铝和镍中的至少一种。

本申请实施例中，背面结构包括：背面钝化膜8和背面电极9(正电极细栅线)；背面电极9通过背面钝化膜8的接触区域10与基底1接触。

可选地，背面结构还包括背面电极连接电极11。

在一个可选的实施方式中，如图1至图3所示，背面电极9通过背面钝化膜8的接触区域10与基底1接触，背面电极连接电极11与背面钝化膜8接触。

可选地，图1和图2中背面电极连接电极11穿过背面电极9与背面钝化膜8接触，背面电极连接电极11的局部侧面与背面电极9接触。对于图1和图2所示的太阳能电池，其背面电极连接电极11和背面电极9 在电池背面(即基底1背面)的分布示意图如图7所示，图7的视觉角度为图1所示太阳能电池膜层结构的仰视角度。

可选地，图3中背面电极9覆盖接触区域10对应的区域，不与背面电极连接接触，背面电极连接电极11直接与背面钝化膜8接触。对于图 3所示的太阳能电池，其背面电极连接电极11和背面电极9在电池背面 (即基底1背面)的分布示意图如图8所示，图8的视觉角度为图3所示太阳能电池膜层结构的仰视角度。

在另一个可选的实施方式中(该方式未在附图中示出)，当第一导电类型为p型导电，即基底为p型时，背面结构还包括空穴掺杂层12；空穴掺杂层12在第一区域与基底1接触；背面电极9通过背面钝化膜8的接触区域10与合金层13接触。

在又一个可选的实施方式中，如图4所示，背面结构还包括：空穴掺杂层12和合金层13；空穴掺杂层12在第一区域与基底1接触；合金层 13设置于空穴掺杂层12的、与基底1相对的一侧，并与空穴掺杂层接触；背面电极9通过背面钝化膜8的接触区域10与合金层13接触。

可选地，空穴掺杂层12为包含III族元素的掺杂层，该掺杂层的厚度可以是10um(微米)。可选地，合金层13可以是硅铝合金层，该硅铝合金层的厚度可以是4um。

空穴掺杂层12由于掺杂浓度高于基底1，因此有背面场的效应，可以增加电池的开路电压。合金层13可以大幅度改善基底1和背面电极9 的电流收集作用，从而提高电池的性能。

可选地，背面钝化膜8包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅中的至少一种。

本申请实施例中的正面和正表面均对应基底1两侧中的任意一侧，背面和背表面均对应基底1两侧中与正面相对的一侧。

应用本申请的实施例，至少可以实现如下有益效果：

1)相对于现有技术，本申请实施例增加了钝化隧穿层，有效地降低了电池的表面复合速率，从而提高了电池的表面钝化性能；

2)正面电极和第二掺杂层接触，可有效地提高电池正表面的横向传输效率，降低电池的串联电阻，从而提高电池的填充因子和转换效率；

3)第一掺杂层的方块电阻具有更宽的数值选择范围，从而在更为优化的掺杂浓度分布下，可降低掺杂区的复合，并且可以有效提高电池的短路电流，从而提高太阳能电池的效率。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，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，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：基底(1)，位于基底(1)正面的正面结构和位于基底(1)背面的背面结构；

所述正面结构包括：第一掺杂层(2)、钝化隧穿层(3)、第二掺杂层(4)、钝化减反射层(5)和正面电极(6)；所述第一掺杂层(2)、所述钝化隧穿层(3)、所述第二掺杂层(4)和所述钝化减反射层(5)依次排列，所述正面电极(6)穿过所述钝化减反射层(5)与所述第二掺杂层(4)接触；

所述背面结构包括：背面钝化膜(8)和背面电极(9)；所述背面电极(9)通过所述背面钝化膜(8)的接触区域(10)与所述基底(1)接触。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述正面电极(6)穿过所述钝化减反射层(5)、所述第二掺杂层(4)和所述钝化隧穿层(3)，并与所述第一掺杂层(2)接触。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述基底(1)具有第一导电类型，所述第一掺杂层(2)和所述第二掺杂层(4)均具有第二导电类型。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一导电类型为p型导电；

以及，所述背面结构还包括空穴掺杂层(12)；

所述空穴掺杂层(12)在第一区域与所述基底(1)接触；所述背面电极(9)通过所述背面钝化膜(8)的接触区域(10)与所述空穴掺杂层(12)接触。

5.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一导电类型为p型导电；

以及，所述背面结构还包括：空穴掺杂层(12)和合金层(13)；

所述空穴掺杂层(12)在第一区域与所述基底(1)接触；所述合金层(13)设置于所述空穴掺杂层(12)的、与所述基底(1)相对的一侧，并与所述空穴掺杂层接触；

所述背面电极(9)通过所述背面钝化膜(8)的接触区域(10)与所述合金层(13)接触。

6.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂层(2)的方块电阻为50ohm/sq-300ohm/sq。

7.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二掺杂层(4)的厚度为1-50nm。

8.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述钝化隧穿层(3)的厚度为0.1-5nm。