CN209119123U

CN209119123U - 一种异质结双面太阳电池

Info

Publication number: CN209119123U
Application number: CN201920128184.8U
Authority: CN
Inventors: 王璞; 黄跃龙; 俞健; 陈涛; 王文贤; 陈红元
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2019-07-16
Anticipated expiration: 2029-01-25

Abstract

本实用新型涉及一种异质结双面太阳电池，属于晶体硅太阳能电池技术领域。本实用新型主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种异质结双面太阳电池，包括从上到下依次设置的第一透明导电氧化物层、过渡金属氧化镍空穴选择层、第一本征非晶硅层、n型硅衬底、第二本征非晶硅层、n型重掺非晶硅层、第二透明导电氧化物层；所述在第一透明导电氧化物层的上表面、第二透明导电氧化物层的下表面上均设有金属栅线电极层，两个金属栅线电极层中至少有一个电极层的横截面为梯形。本实用新型采用了金属栅线电极的横截面梯形代替了传统金属栅线电极的横截面矩形，可以保证在制造组件栅线拉力测试合格，节省了电极的浆料，降低了生产制造成本。

Description

一种异质结双面太阳电池

技术领域

本实用新型涉及一种异质结双面太阳电池，属于晶体硅太阳能电池技术领域。

背景技术

太阳能因清洁无污染、资源总量比较丰富，使用比较便捷，安全系数比较高等优点。成为世界各国重点关注和重点扶持发展的新兴产业。随着传统能源的储量日益减少和保护环境政策的实施，新能源代替传统能源必将成为一种趋势。2018年晶硅太阳能电池占光伏市场的85％以上，成为太阳能电池产品的主导产品。太阳能电池是利用光生伏特效应直接将太阳能转化为电能的新能源器件。这几年随着光伏技术的创新发展，基于提高效率和降低成本的问题，涌现出了一些新结构的高效晶硅太阳电池，异质结双面太阳电池成了比较热门的研究方向，吸引了许多研究机构和高校的研究兴趣，在渔光互补项目的应用前景非常广阔。

在异质结双面太阳电池中，由于硅衬底的上下表面Si＝Si的断裂，产生了较多的复合中心，为了减少复合中心和降低复合速率，例如美国专利No.5705828，就是在a-Si:H/c-Si p-n结中插入本征非晶硅层来钝化界面，实现优异的钝化效果，对本征非晶硅层的质量要求非常高，因沉积本征非晶硅薄膜的工艺窗口非常窄，在硅衬底的上下表面采用本征非晶硅钝化层是异质结双面太阳电池获得高效率的基本条件，在界面缺陷比较少的情况，增加入射的光通量可以提高晶硅异质结双面太阳电池的电流密度。

由于现有异质结双面太阳电池的制造成本比较昂贵，异质结双面太阳电池的结构设计不太完善，这种异质结双面太阳电池的效率和开路电压比较低，双面效率低，对太阳光利用不太充分。

实用新型内容

本实用新型主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种异质结双面太阳电池，本实用新型采用了横截面梯形为金属栅线电极代替了传统横截面为矩形金属栅线电极，可以保证在制造组件栅线拉力测试合格，节省了电极的浆料，降低了生产制造成本；异质结双面太阳电池利用电极设计的陷光结构降低了界面的入射光的反射，同时降低了串联电阻，提升了异质结双面太阳电池的电池效率，和开路电压及异质结双面太阳电池填充因子，增加了电池的双面率和发电量。

本实用新型解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种异质结双面太阳电池，包括从上到下依次设置的第一透明导电氧化物层、过渡金属氧化镍空穴选择层、第一本征非晶硅层、n型硅衬底、第二本征非晶硅层、n型重掺非晶硅层、第二透明导电氧化物层；所述在第一透明导电氧化物层的上表面、第二透明导电氧化物层的下表面上均设有金属栅线电极层，两个金属栅线电极层中至少有一个电极层的横截面为梯形。

进一步的是技术方案是，所述梯形的下表面宽为100～150um，上表面宽为50～80um，高为10～50um。

进一步的是技术方案是，两个金属栅线电极层的横截面均为梯形。

进一步的是技术方案是，所述金属栅线电极层为Ag或Ag的合金或Cu或Cu与Mo、W、Ti、Ni、Al、Mg、Ta、Sn、Ag至少之一所形成的合金中的任意一种。

进一步的是技术方案是，所述n型硅衬底为n型单晶硅衬底或n型多晶衬底，其厚度为30～200um。

进一步的是技术方案是，所述所述第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层的厚度均为2～10nm。

进一步的是技术方案是，所述过渡金属氧化镍空穴选择层的厚度为50～200nm。

进一步的是技术方案是，所述所述n型重掺非晶硅层的厚度为10～200nm。

进一步的是技术方案是，所述所述第一透明导电氧化物层和第二透明导电氧化物层的厚度为50～200nm。

本实用新型具有以下优点：本实用新型采用了金属栅线电极的横截面梯形代替了传统金属栅线电极的横截面矩形，可以保证在制造组件栅线拉力测试合格，节省了电极的浆料，降低了生产制造成本；

异质结双面太阳电池利用电极设计的陷光结构降低了界面的入射光的反射，同时降低了串联电阻，提升了异质结双面太阳电池的电池效率，和开路电压及异质结双面太阳电池填充因子，增加了电池的双面率和发电量。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例2的结构示意图；

图3为实施例3的结构示意图。

图中所示：105-金属栅线电极层、105a-上矩形栅线电极层、105b-下矩形栅线电极层、104a-第一透明导电氧化物层、102-过渡金属氧化镍空穴选择层、101a-第一本征非晶硅层、100-n型硅衬底、101b-第二本征非晶硅层、103-n型重掺非晶硅层、104b-第二透明导电氧化物层。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做更进一步的说明。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一种异质结双面太阳电池，包括从上到下依次设置的第一透明导电氧化物层104a、过渡金属氧化镍空穴选择层102、第一本征非晶硅层101a、n型硅衬底100、第二本征非晶硅层101b、n型重掺非晶硅层103，第二透明导电氧化物层104b，在第一透明导电氧化物层104a的上表面和第二透明导电氧化物层104b的下表面均设置有横截面为梯形的金属栅线电极层105。

本实施例通过以下步骤制备而成：

(1)提供n型硅衬底100，对n型晶硅衬底100进行清洗，并在上表面和下表面制作绒面结构；其中所述n型硅衬底100为n型单晶硅衬底或n型多晶衬底，所述n型硅衬底100的厚度为30～200um，所述n型晶硅掺杂的浓度为10¹⁶～10²¹/cm³；

(2)n型硅衬底100进行上表面制备第一本征非晶硅层101a、下表面制备第一本征非晶硅层101b、第一本征非晶硅层使用热丝化学气相沉积(HWCVD)，使用的气体为硅烷，第一本征非晶硅层101a和101b的厚度为2～10nm。

(3)在第一本征非晶硅层101a上表面沉积过渡金属氧化镍空穴选择层102，选用磁控溅射的高纯镍靶材制备，纯度规格99.999％，磁控溅射的气体为氧气，纯度规格99.9％，过渡金属氧化镍空穴选择层的厚度为50～200nm。

(4)在第一本征非晶硅层101b下表面沉积n型重掺非晶硅层103，使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备，n型重掺非晶硅层的掺杂的浓度为10¹⁹～10²³/cm³，起到场钝化的作用，n型重掺非晶硅层的厚度10～200nm。

(5)在过渡金属氧化镍空穴选择层102上表面制备第一透明导电氧化物层104a，第一透明导电氧化物层104a为掺钨氧化铟(IWO)，能与金属电极形成更好的欧姆接触，降低接触电阻，掺钨氧化铟(IWO)厚度为50～200nm。

(6)在n型重掺非晶硅层103下表面制备第二透明导电氧化物层104b，第二透明导电氧化物层104b为掺钨氧化铟(IWO)能与金属电极形成更好的欧姆接触，降低接触电阻，掺钨氧化铟(IWO)厚度为50～200nm。

(7)在第一透明导电氧化物层104a上表面和第二透明导电氧化物层104b下表面，使用丝网印刷工艺制备横截面为梯形的金属栅线电极层105，横截面为梯形的金属栅线电极层105横截面梯形的下表面宽为100～150um，上表面宽为50～80um，高为10～50um，横截面为梯形的金属电极层包含Cu或Cu与Mo、W、Ti、Ni、Al、Mg、Ta、Sn、Ag至少之一所形成的合金，或者Ag或Ag的合金。

实施例2

如图2所示，本实用新型的一种异质结双面太阳电池，包括从上到下依次设置的第一透明导电氧化物层104a、过渡金属氧化镍空穴选择层102、第一本征非晶硅层101a、n型硅衬底100、第二本征非晶硅层101b、n型重掺非晶硅层103，第二透明导电氧化物层104b，在第一透明导电氧化物层104上表面设置有横截面为梯形的金属栅线电极层105，在第二透明导电氧化物层104b下表面设置有横截面为矩形的下矩形栅线电极层105b。

本实施例通过以下步骤制备而成：

(6)在n型重掺非晶硅层103下表面制备第二透明导电氧化物层104b，第二透明导电氧化物层104b为掺锡氧化铟(ITO)能与金属电极形成更好的欧姆接触，降低接触电阻，掺锡氧化铟(ITO)厚度为50～200nm。

(7)在第一透明导电氧化物层104a上表面，使用丝网印刷工艺制备横截面为梯形金属栅线电极层105，横截面为梯形的金属栅线电极层105横，其梯形的下表面宽为100～150um，上表面宽为50～80um，高为10～50um，横截面为梯形的金属电极层包含Cu或Cu与Mo、W、Ti、Ni、Al、Mg、Ta、Sn、Ag至少之一所形成的合金，或者Ag或Ag的合金。

(8)在第二透明导电氧化物层104b下表面,使用丝网印刷工艺制备横截面为矩形的下矩形栅线电极层105b，其矩形的宽为100～150um，高为10～50um。矩形栅线电极层105b包含Cu或Cu与Mo、W、Ti、Ni、Al、Mg、Ta、Sn、Ag至少之一所形成的合金，或者Ag或Ag的合金。

实施例3

如图3所示，本实用新型的一种异质结双面太阳电池，包括从上到下依次设置的第一透明导电氧化物层104a、过渡金属氧化镍空穴选择层102、第一本征非晶硅101a，n型硅衬底(100、第二本征非晶硅层101b、n型重掺非晶硅层103，第二透明导电氧化物层104b，在第一透明导电氧化物层104a上表面设置有横截面为矩形的上矩形栅线电极层105a，在第二透明导电氧化物层104b下表面设置有横截面为梯形的金属栅线电极层105。

本实施例通过以下步骤制备而成：

(5)在过渡金属氧化镍空穴选择层102上表面制备第一透明导电氧化物层104a，第一透明导电氧化物层104a为掺锡氧化铟(ITO)，能与金属电极形成更好的欧姆接触，降低接触电阻，掺钨氧化铟(ITO)厚度为50～200nm。

(7)在第一透明导电氧化物层104a上表面,使用丝网印刷工艺制备横截面为矩形的上矩形栅线电极层105a，其矩形的宽为100～150um，高为20～50um。上矩形栅线电极层105a包含Cu或Cu与Mo、W、Ti、Ni、Al、Mg、Ta、Sn、Ag至少之一所形成的合金，或者Ag或Ag的合金。

在第二透明导电氧化物层104b下表面，使用丝网印刷工艺制备横截面为梯形的金属栅线电极层105，其梯形的下表面宽为100～150um，上表面宽为50～80um，高为10～50um，金属栅线电极层105包含Cu或Cu与Mo、W、Ti、Ni、Al、Mg、Ta、Sn、Ag至少之一所形成的合金，或者Ag或Ag的合金。

以上所述，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种异质结双面太阳电池，其特征在于，包括从上到下依次设置的第一透明导电氧化物层(104a)、过渡金属氧化镍空穴选择层(102)、第一本征非晶硅层(101a)、n型硅衬底(100)、第二本征非晶硅层(101b)、n型重掺非晶硅层(103)、第二透明导电氧化物层(104b)；所述在第一透明导电氧化物层(104a)的上表面、第二透明导电氧化物层(104b)的下表面上均设有金属栅线电极层(105)，两个金属栅线电极层(105)中至少有一个电极层的横截面为梯形。

2.根据权利要求1所述的一种异质结双面太阳电池，其特征在于，所述梯形的下表面宽为100～150um，上表面宽为50～80um，高为10～50um。

3.根据权利要求1所述的一种异质结双面太阳电池，其特征在于，两个金属栅线电极层(105)的横截面均为梯形。

4.根据权利要求2或3所述的一种异质结双面太阳电池，其特征在于，所述金属栅线电极层(105)为Ag或Ag的合金或Cu或Cu与Mo、W、Ti、Ni、Al、Mg、Ta、Sn、Ag至少之一所形成的合金中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的一种异质结双面太阳电池，其特征在于，所述n型硅衬底(100)为n型单晶硅衬底或n型多晶衬底，其厚度为30～200um。

6.根据权利要求1所述的一种异质结双面太阳电池，其特征在于，所述第一本征非晶硅层(101a)和第二本征非晶硅层(101b)的厚度均为2～10nm。

7.根据权利要求6所述的一种异质结双面太阳电池，其特征在于，所述过渡金属氧化镍空穴选择层(102)的厚度为50～200nm。

8.根据权利要求2所述的一种异质结双面太阳电池，其特征在于，所述n型重掺非晶硅层(103)的厚度为10～200nm。

9.根据权利要求7所述的一种异质结双面太阳电池，其特征在于，所述第一透明导电氧化物层(104a)和第二透明导电氧化物层(104b)的厚度为50～200nm。