CN212625596U - 太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种太阳能电池，包括硅基底、设置在所述硅基底一侧表面上的钝化层，所述钝化层包括由内向外依次层叠设置的氧化铝膜层、氮化硅膜层与氧化硅膜层。所述太阳能电池通过对钝化层结构进行优化设计，提高膜层结构的稳定性与钝化性能，还能提高电池的长波效应，减小光学损失，提升太阳能电池的转换效率。
Description
技术领域
本申请涉及光伏制造技术领域，特别涉及一种太阳能电池。
背景技术
相较于其它可再生能源，太阳能发电技术具有诸多突出的优点。其中，晶体硅太阳能电池由于原料成本较低、技术相对成熟，目前仍是国内外市场应用最为广泛的光伏产品。传统晶体硅太阳能电池仅依靠传统工艺水平的改进对电池效率的提升越来越有限，因而高效电池的产业化研究受到越来越多的重视。其中，PERC电池主要通过对电池背表面进行钝化，以提高电池效率，结构简洁，产业升级成本较低，近年已成为业界主流电池产品。
氧化铝膜层对于P型硅基底具有良好的化学钝化及场钝化效果，实际生产中，通常在硅基底的背表面依次沉积氧化铝膜层、氮化硅膜层形成背钝化层结构；再采用激光开槽、丝网印刷与烧结实现背面金属化。目前，PERC电池的背钝化层结构仍存在膜层易受损，界面光学损失较严重等问题，业内亟需对上述背钝化层结构进行优化设计，以提高膜层钝化性能与电池效率。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种太阳能电池，能够提高膜层结构的稳定性与钝化性能，提升太阳能电池的转换效率。
为实现上述目的，本申请实施例提供一种太阳能电池，包括硅基底、设置在所述硅基底一侧表面上的钝化层，所述钝化层包括由内向外依次层叠设置的氧化铝膜层、氮化硅膜层与氧化硅膜层。
作为本申请实施例的进一步改进，所述氮化硅膜层包括设置在所述氧化铝膜层背离所述硅基底一侧的第一氮化硅膜层、设置在所述第一氮化硅膜层与氧化硅膜层之间的第二氮化硅膜层，所述第一氮化硅膜层的折射率大于所述第二氮化硅膜层的折射率。
作为本申请实施例的进一步改进，所述第一氮化硅膜层的厚度设置为35～80nm；所述第二氮化硅膜层的厚度设置为70～100nm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述第一氮化硅膜层的光吸收系数α1、所述第二氮化硅膜层的光吸收系数α2、所述氧化硅膜层的光吸收系数α3三者满足：α2<α1<α3。
作为本申请实施例的进一步改进，所述氧化硅膜层的厚度设置为10～20nm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述氧化铝膜层的厚度设置为3～20nm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述太阳能电池还包括设置在所述硅基底背离所述钝化层的另一侧表面上的减反射层，所述减反射层的厚度小于所述钝化层的厚度。
本申请的有益效果是：采用本申请太阳能电池通过对钝化层结构进行优化设计，提高膜层结构的稳定性与钝化性能；也能提高电池的长波效应，减小光学损失；并且，降低后续激光开槽与金属化制程可能导致的损伤，提升太阳能电池的转换效率。
附图说明
图1是本申请太阳能电池的结构示意图。
100-太阳能电池；1-硅基底；21-氧化铝膜层；22-氮化硅膜层；221-第一氮化硅膜层；222-第二氮化硅膜层；23-氧化硅膜层；3-减反射层。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本申请进行详细描述。但该实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
参图1所示，本申请提供的太阳能电池100，包括硅基底1、设置在所述硅基底1一侧表面上的钝化层，所述钝化层包括由内向外依次层叠设置的氧化铝膜层21、氮化硅膜层22与氧化硅膜层23。所述氧化硅膜层23可在后续高温烧结过程中对所述氮化硅膜层22形成保护，避免后者受损；并且所述氧化硅膜层23的折射率与所述太阳能电池100后续封装材料的折射率更为接近，减小光学损失。
所述氧化铝膜层21可采用PECVD方法或ALD方法沉积得到；所述氮化硅膜层22、氧化硅膜层23均可采用管式PECVD制得，优选可在同一工艺腔进行沉积制备。
所述氮化硅膜层22具体包括设置在所述氧化铝膜层21背离所述硅基底1一侧的第一氮化硅膜层221、设置在所述第一氮化硅膜层221与氧化硅膜层23之间的第二氮化硅膜层222，所述第一氮化硅膜层221的折射率大于所述第二氮化硅膜层222的折射率；所述氧化硅膜层23的折射率则远小于所述氮化硅膜层22的折射率。换言之，所述第一氮化硅膜层221设置为致密性较高；所述第二氮化硅膜层222的致密性较低，且所述第二氮化硅膜层222设置为富H的氮化硅膜层。
所述氧化铝膜层的厚度设置为3～20nm；所述氧化硅膜层的厚度设置为10～20nm。此处，还需对所述第一氮化硅膜层221、第二氮化硅膜层222的厚度进行合理设计，保证所述钝化层的光学性能，提高所述太阳能电池100对红外等长波波段的吸收利用。优选地，所述第一氮化硅膜层的厚度设置为35～80nm；所述第二氮化硅膜层的厚度设置为70～100nm。
针对所述太阳能电池100后续激光开槽过程通常所采用的激光波长范围而言，所述第一氮化硅膜层221的光吸收系数α1、所述第二氮化硅膜层222的光吸收系数α2、所述氧化硅膜层23的光吸收系数α3三者满足：α2<α1<α3。通过上述设计，所述氧化硅膜层23与第一氮化硅膜层221能够较好缓冲激光能量，在不改变所述钝化层厚度及激光开槽工艺的前提下，减小所述硅基底1在激光开槽过程中产生的热损伤，同时确保钝化性能。
此处，所述硅基底1采用P型晶体硅片且所述硅基底1的受光面经扩散形成有PN结，所述钝化层设置在所述硅基底1的背光面。所述太阳能电池100还包括设置在所述硅基底1背离所述钝化层的另一侧表面即受光面上的减反射层3，所述减反射层3的厚度小于所述钝化层的整体厚度。通常地，所述减反射层3设置由氮化硅膜构成，且该减反射膜3采用PECVD方法沉积得到，实际制备过程中，可通过对反应气体流量、反应时间、温度等工艺参数的调节，得到相应的膜层结构，如将所述减反射层3设置为两层、多层或渐变膜层结构，此处不再赘述。
实际生产中，所述硅基底1在完成所述钝化层、减反射层3的制备后，再经激光开槽、丝网印刷、烧结得到相应的太阳能电池100。所述太阳能电池100还包括穿透所述钝化层或减反射层3并与所述硅基底1形成欧姆接触的金属电极(未图示)，所述金属电极通常采用相应的电极浆料烧结得到。
具体地，为更好地说明本申请的技术效果，作为示例性说明，选取实施例1～4与对比实施例进行电性测试比对，结果如下表所示：
| Voc(mV) | Isc(A) | Rs(mΩ) | FF | EFF/％ | |
| 实施例1 | 674.1 | 9.912 | 1.05 | 81.87％ | 22.39 |
| 实施例2 | 672.8 | 9.907 | 1.07 | 81.83％ | 22.32 |
| 实施例3 | 672.2 | 9.900 | 1.03 | 81.89％ | 22.31 |
| 实施例4 | 674.9 | 9.871 | 1.12 | 81.76％ | 22.29 |
| 对比实施例 | 672.1 | 9.891 | 0.97 | 81.93％ | 22.29 |
上表示出的各实施例均采用同样规格的P型晶体硅片，其区别在于所述钝化层的结构与制备过程，具体地，对比实施例区别于实施例1～4的特征主要在于该对比实施例的钝化层不包括氧化硅膜层23。通过上表能够清楚地看出，本申请通过所述钝化层的优化设计，可显著提高太阳能电池100的开路电压、短路电流及转换效率。
实施例1：所述第一氮化硅膜层221的厚度设置为60nm，射频功率为6000W，SiH4流量为2000sccm，NH3流量为6000sccm，压力设置为1700mtorr；所述第二氮化硅膜层222的厚度设置为80nm，射频功率为9000W，SiH4流量为515sccm，NH3流量为7735sccm，压力设置为1700mtorr；所述氧化硅膜层23的厚度设置为20nm，射频功率为6000W，SiH4流量为500sccm，NO2流量为12000sccm，压力设置为1700mtorr。
实施例2区别于实施例1的主要特征在于所述氮化硅膜层22采用渐变膜设计，具体地，所述第一氮化硅膜层221的厚度设置为70nm，射频功率为6600W，SiH4流量为1500sccm，NH3流量为6000sccm，压力设置为1700mtorr；所述第二氮化硅膜层222的厚度设置为90nm，射频功率为9350W，SiH4流量自916sccm渐变至515sccm，NH3流量自7334sccm渐变至7735sccm，压力设置为1700mtorr；所述氧化硅膜层23的厚度设置为10nm，射频功率为6600W，SiH4流量为500sccm，NO2流量为12000sccm，压力设置为1700mtorr。
实施例3：所述第一氮化硅膜层221的厚度设置为35nm，射频功率为6600W，SiH4流量为1500sccm，NH3流量为6000sccm，压力设置为1700mtorr；所述第二氮化硅膜层222的厚度设置为70nm，射频功率为9350W，SiH4流量为515sccm，NH3流量为7735sccm，压力设置为1700mtorr；所述氧化硅膜层23的厚度设置为10nm，射频功率为6600W，SiH4流量为500sccm，NO2流量为12000sccm，压力设置为1700mtorr。
实施例4区别于实施例3的主要特征在于：所述第一氮化硅膜层221、第二氮化硅膜层222及氧化硅膜层23的厚度设置不同。具体地，所述第一氮化硅膜层221的厚度设置为80nm，射频功率为6600W，SiH4流量为1500sccm，NH3流量为6000sccm，压力设置为1700mtorr；所述第二氮化硅膜层222的厚度设置为100nm，射频功率为9350W，SiH4流量自916sccm渐变至515sccm，NH3流量自7334sccm渐变至7735sccm，压力设置为1700mtorr；所述氧化硅膜层23的厚度设置为20nm，射频功率为6600W，SiH4流量为500sccm，NO2流量为12000sccm，压力设置为1700mtorr。
可以看出，保持其它工艺条件稳定的基础上，本申请太阳能电池100的开路电压、短路电流及转换效率有所提高。需要说明的是，实施例4中钝化层的钝化效果良好，开路电压提升明显，但由于所述钝化层的整体厚度设置较厚，导致短路电流略有降低，使得所述实施例4的转换效率与对比实施例基本持平。
综上所述，本申请太阳能电池100正是通过对钝化层结构进行优化设计，提高膜层结构的稳定性与钝化性能，也提高了长波效应，减小光学损失，还可降低后续激光开槽与金属化制程可能导致的损伤，提升转换效率。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种太阳能电池，包括硅基底、设置在所述硅基底一侧表面上的钝化层，其特征在于：所述钝化层包括由内向外依次层叠设置的氧化铝膜层、氮化硅膜层与氧化硅膜层；所述氮化硅膜层包括设置在所述氧化铝膜层背离所述硅基底一侧的第一氮化硅膜层、设置在所述第一氮化硅膜层与氧化硅膜层之间的第二氮化硅膜层，所述第一氮化硅膜层的折射率大于所述第二氮化硅膜层的折射率，所述第一氮化硅膜层的光吸收系数α1、所述第二氮化硅膜层的光吸收系数α2、所述氧化硅膜层的光吸收系数α3三者满足：α2<α1<α3。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一氮化硅膜层的厚度设置为35～80nm；所述第二氮化硅膜层的厚度设置为70～100nm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述氧化硅膜层的厚度设置为10～20nm。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述氧化铝膜层的厚度设置为3～20nm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池还包括设置在所述硅基底背离所述钝化层的另一侧表面上的减反射层，所述减反射层的厚度小于所述钝化层的厚度。
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| AU2021250916B1 (en) * | 2021-09-10 | 2022-12-15 | Shanghai Jinko Green Energy Enterprise Management Co., Ltd. | Solar cell, method for preparing same and solar cell module |
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