CN216488077U - 一种异质结太阳电池 - Google Patents
一种异质结太阳电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN216488077U CN216488077U CN202121187548.3U CN202121187548U CN216488077U CN 216488077 U CN216488077 U CN 216488077U CN 202121187548 U CN202121187548 U CN 202121187548U CN 216488077 U CN216488077 U CN 216488077U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tco
- layer
- doped
- solar cell
- films
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 59
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 231
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 33
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 9
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 136
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 28
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000032677 cell aging Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本申请实施例提供一种异质结太阳电池，涉及异质结太阳电池领域。该异质结太阳电池包括硅衬底，硅衬底的正面依次叠加设置有正面钝化层、n型掺杂层、正面TCO层和正面电极，硅衬底的背面依次叠加设置有背面钝化层、p型掺杂层、背面TCO层和背面电极，正面TCO层和/或背面TCO层包括至少两层TCO薄膜，其中部分层数的TCO薄膜为掺杂浓度0‑5wt％的低掺杂TCO薄膜，部分层数的TCO薄膜为掺杂浓度8‑15wt％的高掺杂TCO薄膜。该异质结太阳电池在保证电池成本、效率的同时，有效提升异质结太阳电池的可靠性，减缓异质结太阳电池的老化衰减。
Description
技术领域
本申请涉及异质结太阳电池领域，具体而言，涉及一种异质结太阳电池。
背景技术
当今社会，环保是一项重大课题，清洁能源的大力开发势在必行，太阳能是一种储量巨大、清洁无污染的能源，具有广阔的应用前景，太阳能的使用主要以利用太阳电池将其转化为电能。目前，晶硅太阳电池占据了90％以上的市场，晶硅太阳电池又主要以PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发射极和背钝化)电池为主，但PERC电池的提效已经处于瓶颈期，提效难度太大。同时，异质结太阳电池具有结构对称、开路电压高、温度特性好、薄硅片化，以及低温制备工艺等优势，正在进入产业化阶段，成为行业的目标产品之一。
异质结太阳电池的一般制备工艺是以N型晶体硅为衬底，通过清洗制绒形成“金字塔”形式的陷光结构，然后在衬底两侧分别沉积本征非晶硅钝化层、p型掺杂层和本征非晶硅钝化层、n型掺杂层，再在两侧分别沉积透明导电氧化物(TCO，Transparent ConductiveOxide)薄膜，最后进行银电极制备。但是目前的异质结太阳电池的可靠性较差，主要表现在耐钠测试、湿热测试(DH)、热循环测试(TC)中快速衰减；如果采用特定的材料制备以提高异质结太阳电池的可靠性，又会增加成本。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种异质结太阳电池，在保证电池成本、效率的同时，有效提升异质结太阳电池的可靠性，减缓异质结太阳电池的老化衰减。
第一方面，本申请实施例提供了一种异质结太阳电池，其包括硅衬底，硅衬底的正面依次叠加设置有正面钝化层、n型掺杂层、正面TCO层和正面电极，硅衬底的背面依次叠加设置有背面钝化层、p型掺杂层、背面TCO层和背面电极，正面TCO层和/或背面TCO层包括至少两层TCO薄膜，其中部分层数的TCO薄膜为掺杂浓度0-5wt％的低掺杂TCO薄膜，部分层数的TCO薄膜为掺杂浓度8-15wt％的高掺杂TCO薄膜。
在上述实现过程中，异质结太阳电池的正面和背面的透明导电氧化物(TCO)薄膜中的至少一个采用高掺杂TCO薄膜和低掺杂TCO薄膜组合在一起的叠层结构，能够提升异质结太阳电池的可靠性和光电转换效率，减缓异质结太阳电池的老化衰减，使异质结太阳电池兼顾异质结太阳电池的成本、效率和可靠性。
在一种可能的实现方式中，低掺杂TCO薄膜的厚度为10-80nm；高掺杂TCO薄膜的厚度为20-80nm。
在一种可能的实现方式中，正面TCO层包括至少两层TCO薄膜，各层TCO薄膜的掺杂浓度按照邻近至远离硅衬底的方向依次减小。
在一种可能的实现方式中，正面TCO层包括偶数层TCO薄膜，所有TCO薄膜按邻近至远离硅衬底的方向两两为一组，每组中邻近硅衬底的TCO薄膜的掺杂浓度大于远离硅衬底的TCO薄膜的掺杂浓度。
在上述实现过程中，高掺杂TCO薄膜的电导率大，低掺杂TCO薄膜的透光率好，在受光面的正面设置掺杂浓度依次由高到低依次递减的TCO薄膜，能够充分的利用高掺杂TCO薄膜、低掺杂TCO薄膜对透光率和电导率的不同性能，提高异质结电池的短路电流、提升光电转换效率。
在一种可能的实现方式中，背面TCO层包括至少两层TCO薄膜，各层TCO薄膜的掺杂浓度按照邻近至远离硅衬底的方向依次增大。
在一种可能的实现方式中，背面TCO层包括偶数层TCO薄膜，所有TCO薄膜按邻近至远离硅衬底的方向两两为一组，每组中邻近硅衬底的TCO薄膜的掺杂浓度小于远离硅衬底的TCO薄膜的掺杂浓度。
在上述实现过程中，高掺杂TCO薄膜的电导率大，低掺杂TCO薄膜的透光率好，在背光面的背面设置掺杂浓度依次由低到高依次递增的TCO薄膜，能够充分的利用高掺杂TCO薄膜、低掺杂TCO薄膜对透光率和电导率的不同性能，TCO薄膜叠层的设置可以增强背面的光线长波反射，提高异质结电池的短路电流、提升光电转换效率。
在一种可能的实现方式中，正面钝化层和/或背面钝化层为本征硅钝化层，正面钝化层和/或背面钝化层的厚度为4-10nm。
在一种可能的实现方式中，n型掺杂层为n型掺杂非晶硅或者微晶硅层，掺杂浓度为0.5-5wt％，n型掺杂层的厚度为5-15nm。
在一种可能的实现方式中，p型掺杂层为p型掺杂非晶硅或者微晶硅层，掺杂浓度为0.5-5wt％，p型掺杂层的厚度为8-20nm。
在一种可能的实现方式中，正面电极和/或背面电极为银栅线电极，厚度为2-50μm。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请第一实施例提供的一种异质结太阳电池的结构示意图；
图2为本申请第二实施例提供的一种异质结太阳电池的结构示意图。
图标：100-异质结太阳电池；110-硅衬底；120-正面钝化层；130-n型掺杂层；141-第一正面TCO薄膜；142-第二正面TCO薄膜；150-正面电极；160-背面钝化层；170-p型掺杂层；181-第一背面TCO薄膜；182-第二背面TCO薄膜；190-背面电极；200-异质结太阳电池；211-第一正面TCO薄膜；212-第二正面TCO薄膜；213-第三正面TCO薄膜；214-第四正面TCO薄膜；221-第一背面TCO薄膜；222-第二背面TCO薄膜；223-第三背面TCO薄膜；224-第四背面TCO薄膜。
具体实施方式
申请人在实现本申请的过程中发现：TCO薄膜在异质结太阳电池中具有如下重要作用：1、作为表面减反射窗口层，需具备优异的光学透射率、低的寄生吸收以及合适的光学折射率，使得入射光最大限度进入硅吸收层；2、作为载流子收集和传输层，需具备优异的横向和纵向导电性，有效收集并传输到达低导电性的非晶硅薄膜层；3、作为保护层，需具备良好的化学惰性和离子阻隔性，有效保护非晶硅薄膜层。
基于TCO薄膜在异质结太阳电池中具有重要作用，异质结太阳电池中的TCO薄膜通常使用磁控溅射法(PVD)制备，广泛使用的TCO靶材是锡掺杂浓度为10wt％左右的氧化铟(简称9010靶材)。但是使用9010靶材得到的异质结太阳电池的可靠性较差，主要体现在耐钠测试、湿热测试(DH)、热循环测试(TC)中衰减严重。申请人分析其原因，推测主要是由于锡掺杂浓度高的TCO靶材在利用PVD技术制备成TCO薄膜时，薄膜内部形成的缺陷较多，致密性欠佳，不能有效阻挡破坏电池结构的粒子进入电池内部。申请人进而推测采用低掺杂浓度的靶材，杂质离子含量较低，采用PVD技术制备成TCO薄膜时内部形成的缺陷较少，薄膜致密性好，能够有效阻挡破坏电池结构的粒子进入电池，从而提升电池的可靠性，减少电池的老化衰减。但是，锡掺杂浓度较低的氧化铟陶瓷靶制备工艺难度较大，故其成本较高，而且形成的异质结太阳电池效率会降低。综合考虑异质结太阳电池的成本、效率和可靠性，申请人探索出一种新型结构的异质结太阳电池。
PVD制备TCO薄膜时氧分压对电池的可靠性也有一定影响，主要是通过调节TCO薄膜内部的氧空位缺陷；一般情况，高氧条件下TCO薄膜内部氧空位浓度较低，电池可靠性较好；低氧条件下TCO薄膜内部氧空位浓度较高，电池可靠性较差。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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申请中的具体含义。
第一实施例
请参看图1，本实施例提供的一种异质结太阳电池100，其包括硅衬底110，硅衬底110具有两个表面，分别为正面(光直射面)和背面(光直射面的相对面)，硅衬底110的正面依次叠加设置有正面钝化层120、n型掺杂层130、正面TCO层和正面电极150，硅衬底110的背面依次叠加设置有背面钝化层160、p型掺杂层170、背面TCO层和背面电极190，正面TCO层和/或背面TCO层包括至少两层叠加设置的TCO薄膜，其中部分层数的TCO薄膜为低掺杂TCO薄膜，部分层数的TCO薄膜为高掺杂TCO薄膜。
本实施例中，硅衬底110为n型单晶硅衬底。
本申请实施例中，正面钝化层120为本征硅钝化层，例如本征非晶硅钝化层或者本征微晶硅钝化层，正面钝化层120的厚度为4-10nm。背面钝化层160为本征硅钝化层，例如本征非晶硅钝化层或者本征微晶硅钝化层，背面钝化层160的厚度为4-10nm。本实施例中，正面钝化层120为厚度8nm的本征非晶硅钝化层a-Si:H(i)。
本申请实施例中，n型掺杂层130为n型掺杂非晶硅层或者n型掺杂微晶硅层，掺杂浓度为0.5-5wt％，n型掺杂层130的厚度为5-15nm。本实施例中，n型掺杂层130为厚度为10nm的n型掺杂非晶硅层a-Si:H(i)<n>薄膜。
本申请实施例中，p型掺杂层170为p型掺杂非晶硅层或者p型掺杂微晶硅层，掺杂浓度为0.5-5wt％，p型掺杂层170的厚度为8-20nm。本实施例中，p型掺杂层170为厚度12nm的p型掺杂非晶硅层a-Si:H(i)<p>薄膜。
本申请实施例通过掺杂浓度相对较高的高掺杂TCO薄膜和掺杂浓度相对较低的低掺杂TCO薄膜组合搭配在一起，以兼顾异质结太阳电池100的成本、效率和可靠性。TCO薄膜为掺杂锡或未掺杂的氧化铟基或氧化锌基薄膜，例如，掺锡的氧化铟(ITO，In2O3：Sn)，掺铝的氧化锌(AZO，ZnO：Al)，掺氟的氧化锡(FTO，SnO2：F)，掺锑的氧化锡(ATO，Sn2O：Sb)，掺杂浓度为0-20wt％，其中的低掺杂TCO薄膜的掺杂浓度为0-5wt％(低掺杂范围)，高掺杂TCO薄膜的掺杂浓度8-15wt％(高掺杂范围)。TCO薄膜的厚度为10-80nm，其中低掺杂TCO薄膜的厚度为10-80nm，高掺杂TCO薄膜的厚度为20-80nm。
本实施例中，正面TCO层和背面TCO层分别同时设置低掺杂TCO薄膜和高掺杂TCO薄膜，即正面TCO层和背面TCO层中的低掺杂TCO薄膜和高掺杂TCO薄膜分别按照掺杂浓度逐渐变化依次设置或者交替设置。在其他实施例中，还可以仅正面TCO层采用上述设计，背面TCO层采用常规设计，即单层的TCO薄膜，或背面TCO层采用上述设计，正面TCO层采用常规设计，即单层的TCO薄膜。
对于正面TCO层的低掺杂TCO薄膜和高掺杂TCO薄膜按照掺杂浓度逐渐变化依次设置的情况，作为一种实施方式，正面TCO层包括至少两层TCO薄膜，各层TCO薄膜的掺杂浓度按照邻近至远离硅衬底110的方向依次减小。
对于正面TCO层的低掺杂TCO薄膜和高掺杂TCO薄膜交替设置的情况，作为另一种实施方式，正面TCO层包括偶数层TCO薄膜，所有TCO薄膜按邻近至远离硅衬底110的方向两两为一组，每组中邻近硅衬底110的TCO薄膜的掺杂浓度大于远离硅衬底110的TCO薄膜的掺杂浓度。
需要说明的是，正面TCO层无论是上述哪一种情况，TCO薄膜中必然存在高掺杂TCO薄膜，也必然存在低掺杂TCO薄膜，可能存在不属于高掺杂TCO薄膜，也不属于低掺杂TCO薄膜的TCO薄膜(即掺杂浓度不在高掺杂范围内，也不在低掺杂范围内)。
本实施例中，正面TCO层包括两层TCO薄膜，这两层TCO薄膜按邻近至远离硅衬底110的方向排列分别为第一正面TCO薄膜141和第二正面TCO薄膜142，第一正面TCO薄膜141为厚度为20nm、锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(高掺杂TCO薄膜)，第二正面TCO薄膜142为厚度为70nm厚度、锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(低掺杂TCO薄膜)。在其他实施例中，正面TCO层包括n层TCO薄膜，n＞3，分别标记为TCO1、TCO2、TCO3、……、TCOn，上述所有TCO薄膜按邻近至远离硅衬底110的方向排列(按照沉积先后顺序)的掺杂浓度依次减小，TCO1、TCO2、TCO3、……、TCOn的掺杂浓度分别由20wt％依次递减至1wt％。
对于背面TCO层的低掺杂TCO薄膜和高掺杂TCO薄膜按照掺杂浓度逐渐变化依次设置的情况，作为一种实施方式，背面TCO层包括至少两层TCO薄膜，各层TCO薄膜的掺杂浓度按照邻近至远离硅衬底110的方向依次增大。
对于背面TCO层的低掺杂TCO薄膜和高掺杂TCO薄膜交替设置的情况，作为另一种实施方式，背面TCO层包括偶数层TCO薄膜，所有TCO薄膜按邻近至远离硅衬底110的方向两两为一组，每组中邻近硅衬底110的TCO薄膜的掺杂浓度小于远离硅衬底110的TCO薄膜的掺杂浓度。
需要说明的是，背面TCO层无论是上述哪一种情况，TCO薄膜中必然存在高掺杂TCO薄膜，也必然存在低掺杂TCO薄膜，可能存在不属于高掺杂TCO薄膜，也不属于低掺杂TCO薄膜的TCO薄膜(即掺杂浓度不在高掺杂范围内，也不在低掺杂范围内)。
本实施例中，背面TCO层包括两层TCO薄膜，这两层TCO薄膜按邻近至远离硅衬底110的方向排列分别为第一背面TCO薄膜181和第二背面TCO薄膜182，第一背面TCO薄膜181为厚度为20nm厚度、锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(低掺杂TCO薄膜)，第二背面TCO薄膜182为厚度为70nm、锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(高掺杂TCO薄膜)。在其他实施例中，背面TCO层还可以包括n层TCO薄膜，n＞3，分别标记为TCO1、TCO2、TCO3、……、TCOn，上述所有TCO薄膜按邻近至远离硅衬底110的方向排列(按照沉积先后顺序)的掺杂浓度依次增大，TCO1、TCO2、TCO3、……、TCOn的掺杂浓度分别由1wt％依次递增至20wt％。
本申请实施例中，正面电极150为银栅线电极，厚度为2-50μm。背面电极190为银栅线电极，厚度为2-50μm。本实施例中，正面电极150和背面电极190均为厚度为20μm的金属银栅线。
本实施例还提供的一种异质结太阳电池100的制备方法，其包括以下步骤：
首先，在硅衬底110的正面依次沉积形成正面钝化层120、n型掺杂层130和正面TCO层，在硅衬底110的背面依次沉积形成背面钝化层160、p型掺杂层170和背面TCO层。
其中，TCO薄膜的沉积方法为：射频溅射、直流溅射或脉冲溅射；相应的PVD包括立式PVD、倾斜式PVD和卧式PVD等；靶材为平面靶材或旋转靶材；TCO薄膜的沉积工艺腔压力为0.1-1Pa；氩气流量为400-1000sccm；氧气流量为5-50sccm；硅衬底110温度为100-220℃；功率为5-20kW。
其中，正面钝化层120、n型掺杂层130、背面钝化层160、p型掺杂层170可以分别采用PECVD或者Cat.CVD、HWCVD或者其他化学气相沉积方法；硅衬底110温度为150-250℃；工艺腔压力为10-100Pa。
其次，在正面TCO层表面制备正面电极150，在背面TCO层表面制备背面电极190。
其中，正面电极150和背面电极190的制备方法可以分别为：采用丝网印刷、蒸镀、磁控溅射或喷墨打印等方法。
具体地，本实施例的异质结太阳电池100的制备方法如下：
以n型单晶硅为硅衬底110并对其进行清洗制绒，形成金字塔形的陷光结构。
然后利用PECVD、Cat.CVD、HWCVD等化学气相沉积法在两侧沉积8nm厚的a-Si:H(i)作为正面钝化层120和背面钝化层160，并依次沉积10nm厚的a-Si:H(i)<n>薄膜作为n型掺杂层130、12nm厚的a-Si:H(i)<p>薄膜作为p型掺杂层170。
再利用脉冲磁控溅射法，调节功率为13KW，氩气流量为800sccm，氧气流量分别为35sccm和10sccm的条件下，在a-Si:H(i)<p>上依次沉积20nm厚度锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(第一背面TCO薄膜181)和70nm厚度的锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(第二背面TCO薄膜182)。
之后利用脉冲磁控溅射法，调节功率为13KW，氩气流量为800sccm，氧气流量分别为12sccm和30sccm的条件下，在a-Si:H(i)<n>依次沉积20nm厚度的锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(第一正面TCO薄膜141)和沉积70nm厚度锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(第二正面TCO薄膜142)。
最后通过丝印法分别在第二正面TCO薄膜142和第二背面TCO薄膜182上印刷20μm厚的金属银栅线作为正面电极150和背面电极190。
通过耐钠测试、湿热测试(DH)、热循环测试(TC)，采用常规工艺制得的异质结太阳电池100在第一次试验的老化衰减为8％，第二次试验的老化衰减为9％，第三次试验的老化衰减为8％。本实施例的异质结太阳电池100在第一次试验的老化衰减为1.5％，第二次试验的老化衰减为2.5％，第三次试验的老化衰减为2％。
由此可知，本实施例的异质结太阳电池100相对于常规异质结太阳电池100，提高TCO层导电率和收集载流子效率，增强电流收集，并能够有效降低老化衰减，提高可靠性。
第二实施例
请参看图2，本实施例提供的一种异质结太阳电池200，其包括硅衬底110，硅衬底110的正面依次叠加设置有正面钝化层120、n型掺杂层130、正面TCO层和正面电极150，硅衬底110的背面依次叠加设置有背面钝化层160、p型掺杂层170、背面TCO层和背面电极190，正面TCO层和背面TCO层分别包括四层叠加设置的TCO薄膜，其中两层TCO薄膜为掺杂浓度为0-5wt％的低掺杂TCO薄膜，两层TCO薄膜为掺杂浓度8-15wt％的高掺杂TCO薄膜。
具体的，硅衬底110为n型单晶硅衬底。
正面钝化层120和背面钝化层160均为厚度8nm的本征非晶硅钝化层a-Si:H(i)。
n型掺杂层130为厚度为10nm的n型掺杂非晶硅层a-Si:H(i)<n>薄膜。
p型掺杂层170为厚度12nm的p型掺杂非晶硅层a-Si:H(i)<p>薄膜。
正面TCO层包括四层TCO薄膜，这两层TCO薄膜按邻近至远离硅衬底110的方向排列分别为第一正面TCO薄膜211、第二正面TCO薄膜212、第三正面TCO薄膜213和第四正面TCO薄膜214，第一正面TCO薄膜211为厚度为10nm、锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(高掺杂TCO薄膜)，第二正面TCO薄膜212为厚度为20nm厚度、锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(低掺杂TCO薄膜)第三正面TCO薄膜213为厚度为30nm、锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(高掺杂TCO薄膜)，第四正面TCO薄膜214为厚度为30nm厚度、锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(低掺杂TCO薄膜)。
背面TCO层包括四层TCO薄膜，这四层TCO薄膜按邻近至远离硅衬底110的方向排列分别为第一背面TCO薄膜221、第二背面TCO薄膜222、第三背面TCO薄膜223和第四背面TCO薄膜224，第一背面TCO薄膜221为厚度为10nm厚度、锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(低掺杂TCO薄膜)，第二背面TCO薄膜222为厚度为20nm、锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(高掺杂TCO薄膜)第三背面TCO薄膜223为厚度为30nm厚度、锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(低掺杂TCO薄膜)，第四背面TCO薄膜224为厚度为30nm、锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(高掺杂TCO薄膜)。
正面电极150和背面电极190均为厚度为20μm的金属银栅线。
该异质结太阳电池200的制备方法如下：
以n型单晶硅为硅衬底110并对其进行清洗制绒，形成金字塔形的陷光结构。
然后利用PECVD、Cat.CVD、HWCVD等化学气相沉积法在两侧沉积8nm厚的a-Si:H(i)作为正面钝化层120和背面钝化层160，并依次沉积10nm厚的a-Si:H(i)<n>作为n型掺杂层130，和12nm厚的a-Si:H(i)<p>薄膜作为p型掺杂层170。
再利用脉冲磁控溅射法，调节功率为13KW，氩气流量为800sccm，氧气流量分别为35sccm、20sccm、10sccm、5sccm的条件下在a-Si:H(i)<p>上依次沉积10nm锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(第一正面TCO薄膜211)、20nm锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(第二正面TCO薄膜212)、30nm锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(第三正面TCO薄膜213)、30nm锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(第四正面TCO薄膜214)。
之后利用脉冲磁控溅射法，调节功率为13KW，氩气流量为800sccm，氧气流量分别为5sccm、10sccm、15sccm、和25sccm的条件下在a-Si:H(i)<n>依次沉积10nm锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(第一背面TCO薄膜221)、20nm锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(第二背面TCO薄膜222)、30nm锡掺杂浓度为10wt％的氧化铟基TCO薄膜(第三背面TCO薄膜223)、30nm锡掺杂浓度为3wt％的氧化铟基TCO薄膜(第四背面TCO薄膜224)。
最后通过丝印法分别在第四正面TCO薄膜214和第四背面TCO薄膜224上印刷20μm厚的金属银栅线作为正面电极150和背面电极190。
综上所述，本申请实施例的异质结太阳电池200在保证电池成本、效率的同时，有效提升异质结太阳电池200的可靠性，减缓异质结太阳电池200的老化衰减。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种异质结太阳电池，其特征在于，其包括硅衬底，所述硅衬底的正面依次叠加设置有正面钝化层、n型掺杂层、正面TCO层和正面电极，所述硅衬底的背面依次叠加设置有背面钝化层、p型掺杂层、背面TCO层和背面电极，所述正面TCO层和/或所述背面TCO层包括至少两层TCO薄膜，其中部分层数的所述TCO薄膜为低掺杂TCO薄膜，部分层数的所述TCO薄膜为高掺杂TCO薄膜，高掺杂TCO薄膜的掺杂浓度大于低掺杂TCO薄膜的掺杂浓度。
2.根据权利要求1所述的异质结太阳电池，其特征在于，所述低掺杂TCO薄膜的厚度为10-80nm；所述高掺杂TCO薄膜的厚度为20-80nm。
3.根据权利要求1所述的异质结太阳电池，其特征在于，所述正面TCO层包括至少两层TCO薄膜，各层所述TCO薄膜的掺杂浓度按照邻近至远离所述硅衬底的方向依次减小。
4.根据权利要求1所述的异质结太阳电池，其特征在于，所述正面TCO层包括偶数层TCO薄膜，所有所述TCO薄膜按邻近至远离所述硅衬底的方向两两为一组，每组中邻近所述硅衬底的所述TCO薄膜的掺杂浓度大于远离所述硅衬底的所述TCO薄膜的掺杂浓度。
5.根据权利要求1所述的异质结太阳电池，其特征在于，所述背面TCO层包括至少两层TCO薄膜，各层所述TCO薄膜的掺杂浓度按照邻近至远离所述硅衬底的方向依次增大。
6.根据权利要求1所述的异质结太阳电池，其特征在于，所述背面TCO层包括偶数层TCO薄膜，所有所述TCO薄膜按邻近至远离所述硅衬底的方向两两为一组，每组中邻近所述硅衬底的所述TCO薄膜的掺杂浓度小于远离所述硅衬底的所述TCO薄膜的掺杂浓度。
7.根据权利要求1所述的异质结太阳电池，其特征在于，所述正面钝化层和/或所述背面钝化层为本征硅钝化层，所述正面钝化层和/或所述背面钝化层的厚度为4-10nm。
8.根据权利要求1所述的异质结太阳电池，其特征在于，所述n型掺杂层为n型掺杂非晶硅或者微晶硅层，所述n型掺杂层的厚度为5-15nm。
9.根据权利要求1所述的异质结太阳电池，其特征在于，所述p型掺杂层为p型掺杂非晶硅或者微晶硅层，所述p型掺杂层的厚度为8-20nm。
10.根据权利要求1所述的异质结太阳电池，其特征在于，所述正面电极和/或所述背面电极为银栅线电极，厚度为2-50μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121187548.3U CN216488077U (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种异质结太阳电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121187548.3U CN216488077U (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种异质结太阳电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN216488077U true CN216488077U (zh) | 2022-05-10 |
Family
ID=81394728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202121187548.3U Active CN216488077U (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种异质结太阳电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN216488077U (zh) |
-
2021
- 2021-05-28 CN CN202121187548.3U patent/CN216488077U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10084107B2 (en) | Transparent conducting oxide for photovoltaic devices | |
| CN104733557B (zh) | Hit太阳能电池及提高hit电池的短路电流密度的方法 | |
| CN101562207A (zh) | 晶体硅太阳能电池 | |
| CN111916523A (zh) | 异质结太阳能电池及其组件、制备方法 | |
| WO2022247570A1 (zh) | 一种异质结太阳电池及其制备方法 | |
| CN102214719B (zh) | 基于n型硅片的背接触异质结太阳电池 | |
| CN111129179A (zh) | 一种异质结电池及其制备方法 | |
| CN217280794U (zh) | 一种光伏电池 | |
| JP5554409B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| CN201289855Y (zh) | 晶体硅太阳能电池 | |
| CN201936901U (zh) | 薄膜太阳能电池组成结构 | |
| CN108615775B (zh) | 一种叉指背接触异质结单晶硅电池 | |
| CN101777588B (zh) | 光散射多层结构及其制造方法 | |
| CN216488077U (zh) | 一种异质结太阳电池 | |
| CN212783486U (zh) | 双面异质结太阳能电池及光伏组件 | |
| CN110600577A (zh) | 一种异质结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN112216747B (zh) | 一种异质结太阳能电池及其制备方法与应用 | |
| CN115172602A (zh) | 一种掺杂金属氧化物复合层结构 | |
| CN108666387B (zh) | 一种背接触异质结n型单晶硅太阳电池 | |
| CN201222505Y (zh) | 太阳能电池结构 | |
| CN114361281A (zh) | 双面异质结太阳能电池及光伏组件 | |
| CN102201464B (zh) | 包括柔性或硬性基板的光电装置及其制造方法 | |
| CN114171632A (zh) | 异质结太阳能电池及光伏组件 | |
| CN111180593A (zh) | 硅基双面有机/无机异质结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN221327738U (zh) | 太阳能电池及光伏组件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240104 Address after: 610000 Industrial Centralized Development Zone of Southwest Airport Economic Development Zone, Shuangliu District, Chengdu City, Sichuan Province Patentee after: TONGWEI SOLAR (CHENGDU) Co.,Ltd. Address before: 610200 Shuangliu Southwest Airport Economic Development Zone, Shuangliu District, Chengdu City, Sichuan Province Patentee before: Zhongwei New Energy (Chengdu) Co.,Ltd. |