CN213184319U - 异质结太阳能电池及光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种异质结太阳能电池及光伏组件，其中所涉及的异质结太阳能电池包括单晶硅衬底，依次设置于所述单晶硅衬底受光面一侧的第一本征非晶层、第一掺杂非晶层、第一透明导电膜层以及第一集电极，依次设置于所述单晶硅衬底背光面一侧的第二本征非晶层、第二掺杂非晶层、第二透明导电膜层以及第二集电极，所述异质结太阳能电池还包括设置于所述单晶硅衬底与所述第一本征非晶层之间的第一氧化层以及设置于所述单晶硅衬底与所述第二本征非晶层之间的第二氧化层；其中第一氧化层与第二氧化层的设置能够直接对单晶硅衬底表面进行钝化，且在在具体异质结太阳能电池片成型时，可以减少外延生长，提高第一本征层与第二本征非晶层的钝化效果。

Description

异质结太阳能电池及光伏组件

技术领域

本实用新型涉及光伏制造领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池及光伏组件。

背景技术

常规的化石燃料日益消耗且造成环境污染，太阳能作为一种替代化石烧料的可持续绿色能源得到快速发展。目前，在所有的太阳能电池中，硅太阳能电池是目前太阳能领域的主流，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时有着优异的电学性能和机械性能。在未来光伏技术的发展中，进一步提高硅太阳能电池光电性能，降低太阳能电池生产成本，成为硅太阳能电池研究的重点。

异质结太阳能电池是目前一种较为高效的晶硅太阳能电池，其结合了晶体硅电池和硅基薄膜电池的特征，具有制造流程短、工艺温度低、转换效率高和发电量多等优点。图1所示为现有技术所涉及异质结太阳能电池的结构示意图，其自上至下依次包括第一集电极51＇、第一透明导电膜层41＇、第一掺杂非晶层 31＇、第一本征非晶层21＇、单晶硅衬底10＇、第二本征非晶层22＇、第二掺杂非晶层32＇、第二透明导电膜层42＇、第二集电极52＇。

现有技术所涉及的异质结太阳能电池结构基本固定为图1所展示结构，基于此，电池性能难以进一步优化。此外，现有技术所涉及异质结太阳能电池位于单晶硅衬底10＇两侧的非晶层通常为对称设计，具体而言，第一本征非晶层 21＇与第二本征非晶层22＇厚度一致，即d1＇＝d2＇；第一掺杂非晶层31＇与第二掺杂非晶层32＇厚度一致。具体结构中，当非晶层的厚度过大时，会使得异质结太阳能电池正面非晶层的短波吸收严重，造成电池短路电流下降；而当非晶层的厚度过小时，会使得异质结太阳能电池背面钝化效果差，造成电池的开路电压下降。

有鉴于此，有必要提供一种改进的技术方案以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一，为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种异质结太阳能电池，其具体设计方式如下。

一种异质结太阳能电池，包括单晶硅衬底，依次设置于所述单晶硅衬底受光面一侧的第一本征非晶层、第一掺杂非晶层、第一透明导电膜层以及第一集电极，依次设置于所述单晶硅衬底背光面一侧的第二本征非晶层、第二掺杂非晶层、第二透明导电膜层以及第二集电极，所述异质结太阳能电池还包括设置于所述单晶硅衬底与所述第一本征非晶层之间的第一氧化层以及设置于所述单晶硅衬底与所述第二本征非晶层之间的第二氧化层。

进一步，所述第一氧化层与所述第二氧化层的厚度为0.1-5nm。

进一步，所述第一氧化层与所述第二氧化层的厚度为1-2nm。

进一步，所述第一本征非晶层与所述第一掺杂非晶层厚度之和小于所述第二本征非晶层与所述第二掺杂非晶层厚度之和。

进一步，所述第一本征非晶层与所述第一掺杂非晶层厚度之和为6-21nm，所述第二本征非晶层与所述第二掺杂非晶层厚度之和为7-30nm。

进一步，所述第一本征非晶层的厚度小于或等于所述第二本征非晶层的厚度，所述第一掺杂非晶层的厚度小于或等于所述第二掺杂非晶层的厚度。

进一步，所述第一本征非晶层的厚度为3-6nm，所述第二本征非晶层的厚度为4-10nm。

进一步，所述第一掺杂非晶层的厚度为3-15nm，所述第二掺杂非晶层的厚度为3-20nm。

进一步，所述第一透明导电膜层的厚度不大于所述第二透明导电膜层的厚度。

本实用新型还提供了一种光伏组件，该光伏组件具有以上所述的异质结太阳能电池。

本实用新型的有益效果是：在本实用新型所提供的异质结太阳能电池结构中，单晶硅衬底与第一本征非晶层、第二本征非晶层之间分别设置有第一氧化层与第二氧化层，第一氧化层与第二氧化层的设置能够直接对单晶硅衬底表面进行钝化；且在在具体异质结太阳能电池片成型时，可以减少外延生长，提高第一本征层与第二本征非晶层的钝化效果，进而提高异质结太阳能电池的开路电压。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。文中所指的正面和背面，仅是针对实施例附图中的位置关系进行的限定，即正面相当于附图的上表面，背面相当于附图中的下表面。

图1所示为现有技术异质结太阳能电池的结构示意图；

图2所示为本实用新型异质结太阳能电池的实施结构示意图。

图中，10为单晶硅衬底，21为第一本征非晶层，31为第一掺杂非晶层， 41为第一透明导电膜层，51为第一集电极，61为第一氧化层，22为第二本征非晶层，32为第二掺杂非晶层，42为第二透明导电膜层，52为第二集电极，62 为第二氧化层。

具体实施方式

下面将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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图2所示，本实用新型所涉及的异质结太阳能电池包括：单晶硅衬底 10，依次设置于单晶硅衬底10受光面一侧的第一本征非晶层21、第一掺杂非晶层31、第一透明导电膜层41以及第一集电极51，依次设置于单晶硅衬底10 背光面一侧的第二本征非晶层22、第二掺杂非晶层32、第二透明导电膜层42 以及第二集电极52。

在本实用新型中，异质结太阳能电池还包括设置于单晶硅衬底10与第一本征非晶层21之间的第一氧化层61以及设置于单晶硅衬底10与第二本征非晶层 22之间的第二氧化层62。

具体而言，参考图2所示，在单晶硅衬底10的受光面依次层叠设置有第一氧化层61、第一本征非晶层21、第一掺杂非晶层31、第一透明导电膜层41以及第一集电极51；在单晶硅衬底10的背光面依次层叠设置有第二氧化层62、第二本征非晶层22、第二掺杂非晶层32、第二透明导电膜层42以及第二集电极52。

在本实用新型所提供的异质结太阳能电池结构中，单晶硅衬底10与第一本征非晶层21、第二本征非晶层22之间分别设置有第一氧化层61与第二氧化层 62，其中，第一氧化层61与第二氧化层62的设置能够直接对单晶硅衬底10 表面进行钝化。

另外，在在具体异质结太阳能电池片成型时，可以减少外延生长，提高第一本征层21与第二本征非晶层22的钝化效果，进而提高异质结太阳能电池的开路电压。

具体而言，单晶硅衬底的表面基于其制作工艺通必然会形成有一定的缺陷，现有技术中，在单晶硅衬底表面直接形成本征层时，该形成于单晶硅衬底表面的缺陷会进一步延伸至本征层内，进而影响本征层的钝化效果；然在本专利申请中，第一氧化层61与第二氧化层62的设置可以修复单晶硅衬底10两侧表面的缺陷，进而避免原本形成于单晶硅衬底10表面的进一步缺陷延伸进入第一本征非晶层21与第二本征非晶层22中，从而使得第一本征非晶层21与第二本征非晶层22具有较为优异的钝化效果。

通常，本实用新型中所涉及的单晶硅衬底10受光面指的是异质结太阳能电池直接接收太阳光照射的面，背光面指的是异质结太阳能电池非直接接收太阳光照射的面，即与受光面相对的面。第一本征非晶层21与第二本征非晶层22 均为本征非晶硅。第一掺杂非晶层31与第二掺杂非晶层32的掺杂类型相反，其中一个为N型掺杂，即采用磷掺杂；另一个为P型掺杂，即采用硼掺杂。

在本实用新型具体实施过程中，第一氧化层61与第二氧化层62的厚度为 0.1-5nm。优选地，第一氧化层61与第二氧化层62的厚度为1-2nm。

第一氧化层61与第二氧化层62主要成分包括硅元素与氧元素，其中氧元素含量为1E21～1.5E22/cm³。

此外，第一氧化层61与第二氧化层62的光学带隙为1.7-2.4eV，优选为 1.9-2.1eV。

在本实用新型中，第一本征非晶层21与第一掺杂非晶层31厚度之和小于第二本征非晶层22与第二掺杂非晶层32厚度之和。

对于异质结太阳能电池而言，其受光面吸光效果对电池片的光电转化效率影响远大于背光面吸光效果对电池片的光电转化效率影响，由于第一本征非晶层21与第一掺杂非晶层31厚度之和小于第二本征非晶层22与第二掺杂非晶层 32厚度之和，能有效降低受光面的太阳光在经过第一本征非晶层21与第一掺杂非晶层31时的损耗，可提高异质结太阳能电池的短路电流，使得异质结太阳能电池具有较好的光电转化效率。

在本实用新型的一些具体实施例中，第一本征非晶层21与第一掺杂非晶层 31厚度之和为6-21nm，第二本征非晶层22与第二掺杂非晶层32厚度之和为 7-30nm。

作为进一步优选，第一本征非晶层21的厚度小于或等于第二本征非晶层 22的厚度，第一掺杂非晶层31的厚度小于或等于第二掺杂非晶层32的厚度。

具体实施时，在图2所示实施例中，第一本征非晶层21的厚度为3-6nm，第二本征非晶层22的厚度为4-10nm。相应地，第一掺杂非晶层31的厚度为 3-15nm，第二掺杂非晶层32的厚度为3-20nm。

在本实用新型中，第一透明导电膜层41的厚度小于或等于第二透明导电膜层42的厚度。作为优选，第一透明导电膜层41的厚度小于第二透明导电膜层 42的厚度。其中，第一透明导电膜层41的厚度为60-120nm，优选为60-90nm。

此外，在本实用新型的一些具体实施例中，第一集电极51与第二集电极 52分别包括有若干平行间隔设置的副栅(图中未标识)。作为优选，第一集电极51中相邻两副栅的间距大于第二集电极52中相邻两副栅的间距。受光面第一集电极51中相邻两副栅间距大可以提高受光面有效光照面积，背光面第二集电极52相邻两副栅间距小可以降低异质结太阳能电池的串联电阻，两者综合可有效优化异质结太阳能电池的光电转化效率。

本实用新型中，虽然单晶硅衬底10具体可以选择P型单晶硅衬底，也可以选择N型单晶衬底硅；但作为本实用新型的一种优选实施方式，单晶硅衬底 10为N型单晶硅衬底。进一步优选地，第一掺杂非晶层31为N型掺杂非晶层，第二掺杂非晶层32为P型掺杂非晶层。

本实用新型还提供了一种光伏组件，其具有以上所涉及的异质结太阳能电池。

为更好的理解本实用新型，本实用新型以下还展示了异质结太阳能电池的一种具体制作方式。

硅片选定：选用N型单晶硅片，电阻率0.3～3.3Ω·CM，厚度为155～220 μm。

清洗制绒：利用HF溶液去除单晶硅片表面氧化层；采用KOH或NaOH 加醇的方法，利用单晶硅的各项异性腐蚀，在单晶硅片表面形成金字塔绒面结构，形成单晶硅衬底10。要求清洗后的硅片表面无斑点、划痕、水迹，硅片表面干净程度高，具体HF溶液、绒碱液的浓度及制绒时间等可参考现有技术参数。

制作氧化层：使用掺杂氧气的氮气在制绒得到的单晶硅衬底10表面进行吹扫，氧气浓度为1-10％，温度为60-120℃，时间为30-180s，在单晶硅衬底10 的受光面与背光面分别形成0.1-5nm的第一氧化层61与第二氧化层62。具体实施时，优选为，氧气浓度为5％，温度为120℃，时间为60s。

沉积本征非晶层：在真空室真空度达到1x10^-4Pa后，在单晶硅衬底10温度200～300摄氏度条件下，以H2和SiH4为反应气体，沉积气压为60～300Pa，利用等离子增强化学气象沉积(PECVD)在第一氧化层61与第二氧化层62表面分别生长第一本征非晶硅层21与第二本征非晶层22。其中，第一本征非晶层21的厚度小于第二本征非晶层22的厚度，具体地，第一本征非晶层21的厚度为3-6nm，第二本征非晶层22的厚度为4-10nm。

沉积掺杂非晶层：在真空室真空度达到1x10^-4Pa后，在单晶硅衬底10温度 50～300摄氏度条件下，以H₂、B₂H₆、SiH₄为反应气体，沉积气压为60～300Pa，在第二本征非晶层22上，用PECVD方法再生长第二掺杂非晶层32，厚度为 3～20nm；以H₂、PH₃、SiH₄为反应气体，沉积气压为60～300Pa，在第一本征非晶层21上，用PECVD方法生长第一掺杂非晶层31，厚度为3-15nm。

沉积透明导电氧化物层：在第一掺杂非晶层31与第二掺杂非晶层32表面，用磁控溅射的方分别沉积第一透明导电膜层41与第二透明导电膜层42，第一透明导电膜层41与第二透明导电膜层42均可以是ITO薄膜，透光率不小于0％，方块电阻为10～55Ω。其中，其中，第一透明导电膜层41的厚度为60-120nm，优选为60-90nm。

印刷集电极：用丝网印刷的方法在第一透明导电膜层41与第二透明导电膜层42表面分别印刷第一集电极51与第二集电极52，然后在150～250℃的低温下进行烧结形成良好的欧姆接触。

经过上述步骤得到的太阳电池的光电转换效率、开路电压为、短路电流、填充因子等相对现有技术均有一定幅度的优化。

可以理解，本实用新型中所涉及的异质结太阳电池也不局限于采用以上方法制作。

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实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种异质结太阳能电池，包括单晶硅衬底，依次设置于所述单晶硅衬底受光面一侧的第一本征非晶层、第一掺杂非晶层、第一透明导电膜层以及第一集电极，依次设置于所述单晶硅衬底背光面一侧的第二本征非晶层、第二掺杂非晶层、第二透明导电膜层以及第二集电极，其特征在于，所述异质结太阳能电池还包括设置于所述单晶硅衬底与所述第一本征非晶层之间的第一氧化层以及设置于所述单晶硅衬底与所述第二本征非晶层之间的第二氧化层。

2.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一氧化层与所述第二氧化层的厚度为0.1-5nm。

3.根据权利要求2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一氧化层与所述第二氧化层的厚度为1-2nm。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的异质结太阳能电池，所述第一本征非晶层与所述第一掺杂非晶层厚度之和小于所述第二本征非晶层与所述第二掺杂非晶层厚度之和。

5.根据权利要求4所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一本征非晶层与所述第一掺杂非晶层厚度之和为6-21nm，所述第二本征非晶层与所述第二掺杂非晶层厚度之和为7-30nm。

6.根据权利要求4所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一本征非晶层的厚度小于或等于所述第二本征非晶层的厚度，所述第一掺杂非晶层的厚度小于或等于所述第二掺杂非晶层的厚度。

7.根据权利要求6所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一本征非晶层的厚度为3-6nm，所述第二本征非晶层的厚度为4-10nm。

8.根据权利要求6所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂非晶层的厚度为3-15nm，所述第二掺杂非晶层的厚度为3-20nm。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一透明导电膜层的厚度不大于所述第二透明导电膜层的厚度。

10.一种光伏组件，其特征在于，具有权利要求1-9任意一项所述的异质结太阳能电池。

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