CN213519983U - 太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种太阳能电池，包括硅基底、设置在所述硅基底背面的背面隧穿层、背面钝化层与金属电极，所述背面钝化层包括沿第一方向依次交替排布且相互间隔的第一钝化层与第二钝化层，所述金属电极包括设置在第一钝化层上的第一电极、设置在第二钝化层上的第二电极；所述太阳能电池还包括依次层叠设置在所述硅基底侧面的侧面隧穿层与侧面钝化层。本申请太阳能电池通过在所述硅基底的侧边设置相应的隧穿层与钝化层，能够减小边缘位置的复合损失，提高开路电压及电池效率；实际制程中也无需进行边缘蚀刻，工艺更为简洁，方便实施。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池生产技术领域，尤其涉及一种太阳能电池。
背景技术
随着光伏产业技术的快速发展，国内外市场对太阳能电池的转换效率也提出越来越高的需求，业内众多厂商均在积极进行高效电池的开发与研究。其中，表面钝化接触技术近年成为业内的研究热点，TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)技术是指在电池表面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层掺杂多晶硅薄层，二者共同形成钝化接触结构，能够极大地降低金属接触复合电流，提升电池的开路电压和短路电流。
另，IBC(Interdigitated back contact)电池是指正、负金属电极均设置在电池背面的背接触电池，能够增加电池正面的光线吸收，同时也可以对金属电极的结构进行优化设计，减小串阻，提高电池效率。就IBC电池而言，相关研究主要集中在背面钝化结构及金属电极的设计方面，如将前述TOPCon钝化接触结构应用于IBC电池的背表面，但上述IBC电池仍需进一步的研究与改进，以提高电池性能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种太阳能电池，能够改善边缘钝化性能，提高电池的开路电压与转换效率。
为实现上述实用新型目的，本申请实施例提供了一种太阳能电池，包括硅基底、设置在所述硅基底背面的背面隧穿层、背面钝化层与金属电极，所述背面钝化层包括沿第一方向依次交替排布且相互间隔的第一钝化层与第二钝化层，所述金属电极包括设置在第一钝化层上的第一电极、设置在第二钝化层上的第二电极；所述太阳能电池还包括依次层叠设置在所述硅基底侧面的侧面隧穿层与侧面钝化层。
作为本申请实施例的进一步改进，所述太阳能电池还包括依次层叠设置在所述硅基底正面的正面隧穿层与正面钝化层。
作为本申请实施例的进一步改进，所述背面钝化层、正面钝化层与侧面钝化层均设置为掺杂碳化硅层。
作为本申请实施例的进一步改进，所述掺杂碳化硅层的厚度设置为41～74nm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述掺杂碳化硅层的厚度设置为43～53nm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述背面隧穿层、正面隧穿层及侧面隧穿层三者均设置为SiO2膜层或SiOxNy膜层；且所述背面隧穿层、正面隧穿层及侧面隧穿层三者的厚度均设置为0.5～3nm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述第一钝化层、第二钝化层均设置呈长条状且沿垂直于第一方向的第二方向延伸，所述第一钝化层的掺杂类型与所述硅基底的掺杂类型一致，且所述第一钝化层、第二钝化层两者的掺杂类型相反；所述第一钝化层沿第一方向的宽度设置为30～100μm，所述第二钝化层沿第一方向的宽度设置为30～170μm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述硅基底设置为N型硅片；所述第一钝化层设置为磷掺杂碳化硅层且其宽度设置为38～45μm。
作为本申请实施例的进一步改进，相邻所述第一钝化层、第二钝化层的间距设置为20～60μm。
作为本申请实施例的进一步改进，相邻所述第一钝化层、第二钝化层的间距设置为28～32μm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述侧面钝化层与第一钝化层的掺杂类型一致；所述第一钝化层具有沿第一方向邻近所述硅基底的边缘设置且与所述侧面钝化层相接的边缘钝化层。
作为本申请实施例的进一步改进，所述太阳能电池还包括分别设置在所述硅基底两侧的背表面膜与正表面膜，所述背表面膜与正表面膜的厚度均设置为70～90nm；所述第一电极穿过所述背表面膜并与第一钝化层相接触，所述第二电极穿过所述背表面膜并与所述第二钝化层相接触。
作为本申请实施例的进一步改进，所述第一电极、第二电极两者沿第一方向的宽度均设置为30～100μm。
本申请的有益效果是：采用本申请太阳能电池，通过在硅基底侧边设置相应的隧穿层与钝化层，能够有效减小边缘位置的复合损失，提高电池的开路电压与转换效率，且结构设计与工艺更为简洁，方便实施。
附图说明
图1是本申请太阳能电池的结构示意图；
图2是本申请太阳能电池的背面钝化层的排布示意图。
100-太阳能电池；1-硅基底；21-背面隧穿层；22-正面隧穿层；23-侧面隧穿层；31-第一钝化层；31'-边缘钝化层；32-第二钝化层；33-正面钝化层；34-侧面钝化层；41-背表面膜；42-正表面膜；51-第一电极；52-第二电极。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本实用新型进行详细描述。但该实施方式并不限制本实用新型，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实用新型的保护范围内。
参图1与图2所示，本申请提供的太阳能电池100包括硅基底1、依次层叠设置在所述硅基底1背面的背面隧穿层21与背面钝化层，所述背面钝化层包括沿第一方向依次交替排布且相互间隔的第一钝化层31与第二钝化层32。所述太阳能电池100还包括分别设置在所述硅基底1两侧的背表面膜41与正表面膜42、设置在所述硅基底1背面的金属电极，所述金属电极包括穿过所述背表面膜41并与所述第一钝化层31相接触的第一电极51、穿过所述背表面膜41并与所述第二钝化层32相接触的第二电极52。
所述太阳能电池100为背接触电池，所述金属电极与硅基底1之间采用背面隧穿层21与背面钝化层作为钝化接触结构，大大降低表面复合损失。所述太阳能电池100还包括依次层叠设置在所述硅基底1正面的正面隧穿层22与正面钝化层33、设置在所述硅基底1侧面的侧面隧穿层23与侧面钝化层34，通过在所述硅基底1的正面与侧面设置相应的隧穿层与钝化层，进一步改善所述硅基底1的表面钝化性能，减小复合损失。
所述第一钝化层31、第二钝化层32均设置呈长条状且沿垂直于第一方向的第二方向延伸，所述第一钝化层31的掺杂类型与所述硅基底1的掺杂类型一致，且所述第一钝化层31、第二钝化层32两者的掺杂类型相反。所述第一钝化层31沿第一方向的宽度设置为30～100μm，所述第二钝化层32沿第一方向的宽度设置为30～170μm。并且，相邻所述第一钝化层31、第二钝化层32的间距d设置为20～60μm，优选设置为28～32μm。
所述侧面钝化层33与第一钝化层31的掺杂类型一致；所述第一钝化层31具有沿第一方向邻近所述硅基底1的边缘设置且与所述侧面钝化层34相接的边缘钝化层31'，减小边缘漏电风险。也就是说，所述硅基底1沿第一方向相对的边缘处均设置的是前述第一钝化层31，所述第一钝化层31的数目比第二钝化层32的数目多一条。
本实施例中，所述硅基底1采用N型单晶硅片，且其电阻率设置为0.3～7Ω·cm，优选为1～3Ω·cm。所述背面隧穿层21、正面隧穿层22及侧面隧穿层23三者均设置为SiO2膜层或SiOxNy膜层，所述SiO2膜层可采用化学氧化、热氧化、臭氧氧化三者中的任一种或任意两种方法相结合制得；所述SiOxNy膜层可采用PECVD方法制得。所述背面隧穿层21、正面隧穿层22及侧面隧穿层23三者的厚度均设置为0.5～3nm，优选设置为1～2nm。
所述背面钝化层、正面钝化层33与侧面钝化层34均设置为掺杂碳化硅层，所述掺杂碳化硅层的厚度设置为41～74nm，优选设置为43～53nm。所述掺杂碳化硅层可先采用PECVD方法沉积本征碳化硅层，再采用既定的掺杂源进行掺杂得到。此处，所述第一钝化层31设置为磷掺杂碳化硅层且其沿第一方向的宽度设置为38～45μm，所述第二钝化层32设置为硼掺杂碳化硅层。相较于掺杂多晶硅层，碳化硅材料的禁带宽度更大，能够有效减少入射光线的寄生吸收，减小吸光损失。
所述背表面膜41、正表面膜42的构成类似，且所述背表面膜41与正表面膜42的厚度均设置为70～90nm。所述背表面膜41、正表面膜42设置为SiNx膜，所述背表面膜41、正表面膜42的具体结构可根据实际需求设置为渐变膜或多层复合膜，如将所述背表面膜41、正表面膜42设置为SiO2与SiNx的复合膜层结构。所述金属电极通常采用既定的导电浆料，并经丝网印刷、烧结得到，所述第一电极51、第二电极52的宽度均设置为30～100μm，优选设置在40μm左右。除此，所述金属电极还包括连接所述第一电极51的第一汇流主栅(未图示)、连接所述第二电极52的第二汇流主栅(未图示)，所述第一汇流主栅与第二电极52、第二汇流主栅与第一电极51采用绝缘胶相互隔离。
实际制备过程中，首先，对硅基底1进行表面处理，具体采用KOH、NaOH或TMAH溶液对所述硅基底1进行双面碱制绒，控制绒面金字塔大小为0.5～5μm，优选为1～3μm；再利用HF/HNO3溶液或KOH溶液对所述硅基底1的背面进行背面抛光，所述硅基底1的正面在抛光过程中通常可采用水膜进行保护。接着，在所述硅基底1表面制备隧穿层与本征碳化硅层，并于所述硅基底1背面的本征碳化硅层的既定区域印刷硼浆，所述硼浆的印刷区域对应于第二钝化层32的设置区域。然后，对所述硅基底1进行高温扩散，使得前述印刷硼浆的区域形成硼掺杂碳化硅层，未印刷硼浆的区域则形成磷掺杂碳化硅层，所述高温扩散步骤通常可采用POCl3作为磷源，对高温扩散后的所述硅基底进行激光开槽。最后，对所述硅基底1依次进行清洗、镀膜、丝网印刷与烧结，得到前述太阳能电池100。
在此，前述硼浆的印刷克重控制在60～90mg之间，优选为75mg左右，所述硼浆的印刷区域即所述第二钝化层32的宽度。所述高温扩散是在POCl3、O2与N2的混合气体中进行扩散，使得所述硅基底1的正面、侧面及其背面未印刷硼浆的区域均形成磷掺杂碳化硅层，前述硼浆在高温扩散中作为阻挡层，阻止磷扩的同时，所述硼浆中的硼向本征碳化硅层中扩散形成硼掺杂碳化硅层。所述激光开槽是指采用激光刻蚀去除所述硅基底1背面磷掺杂碳化硅层与硼掺杂碳化硅层交界处的膜层结构，以使得所述硅基底1的背面形成相互间隔的第一钝化层31与第二钝化层32。
所述清洗是指对所述硅基底1进行RCA清洗；所述镀膜是指在所述硅基底1表面采用PECVD方法沉积形成前述背表面膜41与正表面膜42；所述丝网印刷是指采用既定的网版将导电浆料印刷在所述背表面膜41上，得到相应的电极图案，再经高温烧结，得到烧穿所述背表面膜41并分别与所述第一钝化层31、第二钝化层32相接触的第一电极51与第二电极52，上述烧结过程的峰值温度设置为740～780℃。所述第一电极51与第二电极52既可采用同一规格的银浆，也可根据产品需求采用不同的导电浆料制得。当然，所述太阳能电池100还可以进行光、电注入处理，减小衰减，提高电池稳定性。
综上所述，本申请太阳能电池100将隧穿层与掺杂碳化硅层钝化接触结构与背接触设计相结合，并通过正面隧穿层22、正面钝化层33以及侧面隧穿层23、侧面钝化层34进一步改善所述硅基底1的表面钝化性能，提高电池的开路电压与转换效率；所述太阳能电池100所采用的掺杂碳化硅层能够减少入射光线的吸收损失，提升电流密度；并且，所述太阳能电池100结构与工艺更为简洁，方便实施。
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 (13)
1.一种太阳能电池，包括硅基底、设置在所述硅基底背面的背面隧穿层、背面钝化层与金属电极，其特征在于：所述背面钝化层包括沿第一方向依次交替排布且相互间隔的第一钝化层与第二钝化层，所述金属电极包括设置在第一钝化层上的第一电极、设置在第二钝化层上的第二电极；所述太阳能电池还包括依次层叠设置在所述硅基底侧面的侧面隧穿层与侧面钝化层。
2.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依次层叠设置在所述硅基底正面的正面隧穿层与正面钝化层。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于：所述背面钝化层、正面钝化层与侧面钝化层均设置为掺杂碳化硅层。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于：所述掺杂碳化硅层的厚度设置为41～74nm。
5.根据权利要求3或4所述的太阳能电池，其特征在于：所述掺杂碳化硅层的厚度设置为43～53nm。
6.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于：所述背面隧穿层、正面隧穿层及侧面隧穿层三者均设置为SiO2膜层或SiOxNy膜层；且所述背面隧穿层、正面隧穿层及侧面隧穿层三者的厚度均设置为0.5～3nm。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一钝化层、第二钝化层均设置呈长条状且沿垂直于第一方向的第二方向延伸，所述第一钝化层的掺杂类型与所述硅基底的掺杂类型一致，且所述第一钝化层、第二钝化层两者的掺杂类型相反；所述第一钝化层沿第一方向的宽度设置为30～100μm，所述第二钝化层沿第一方向的宽度设置为30～170μm。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于：所述硅基底设置为N型硅片；所述第一钝化层设置为磷掺杂碳化硅层且其宽度设置为38～45μm。
9.根据权利要求7或8所述的太阳能电池，其特征在于：相邻所述第一钝化层、第二钝化层的间距设置为20～60μm。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于：相邻所述第一钝化层、第二钝化层的间距设置为28～32μm。
11.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于：所述侧面钝化层与第一钝化层的掺杂类型一致；所述第一钝化层具有沿第一方向邻近所述硅基底的边缘设置且与所述侧面钝化层相接的边缘钝化层。
12.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分别设置在所述硅基底两侧的背表面膜与正表面膜，所述背表面膜与正表面膜的厚度均设置为70～90nm；所述第一电极穿过所述背表面膜并与第一钝化层相接触，所述第二电极穿过所述背表面膜并与所述第二钝化层相接触。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一电极、第二电极两者沿第一方向的宽度均设置为30～100μm。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116864551A (zh) * | 2023-09-05 | 2023-10-10 | 天合光能股份有限公司 | 太阳能电池及其制备方法 |
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2020
- 2020-11-10 CN CN202022588936.4U patent/CN213519983U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116864551A (zh) * | 2023-09-05 | 2023-10-10 | 天合光能股份有限公司 | 太阳能电池及其制备方法 |
| CN116864551B (zh) * | 2023-09-05 | 2024-02-09 | 天合光能股份有限公司 | 太阳能电池及其制备方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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