CN217606830U - 太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太阳能电池。太阳能电池包括：半导体基体；依次位于半导体基体一表面的第一薄膜层、第二薄膜层以及第一钝化层；依次位于半导体基体另一表面的发射极、第二钝化层以及第三钝化层；第一电极，一端穿过第一钝化层并接触第二薄膜层；以及第二电极，一端依次穿过第三钝化层和第二钝化层并接触发射极。本实用新型的太阳能电池通过在半导体基体的两面依次形成钝化层和薄膜层实现了特定种类电池的量产，通过隧穿效应，可以让电子通过而空穴无法通过，其转换效率相比目前主流的钝化发射极和背面电池有显著的提升；由于避免了光刻等技术的运用，显著的降低了生产成本。

Description

太阳能电池

技术领域

本实用新型主要涉及新能源领域，尤其涉及一种太阳能电池。

背景技术

追求提高电池转换效率，同时降低甚至维持制造成本及是业界不断追求的目标和提高自身竞争力之所在。在高效电池方面，国外众多科研单位和企业开展了大量的研究，开发了众多新型结构的高效电池。其中，由德国Fraunhofer ISE研究所研发的电池(passivated contact cell)成为目前研究的热点，具有转化效率较高的特点。技术采用了氧化硅和掺杂的多晶硅薄膜作为钝化层，能形成良好的钝化效果。

但是，Fraunhofer的电池结构需用到光刻的半导体级技术，不利于光伏领域的大规模量产。

所以，如何在现有技术的基础上，通过对结构电池结构的进一步设计优化从而使其更容易量产是一个亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种太阳能电池，包括：半导体基体；依次位于所述半导体基体一表面的第一薄膜层、第二薄膜层以及第一钝化层；依次位于所述半导体基体另一表面的发射极、第二钝化层以及第三钝化层；第一电极，所述第一电极的一端穿过所述第一钝化层并接触所述第二薄膜层；以及第二电极，所述第二电极的一端依次穿过所述第三钝化层和所述第二钝化层并接触所述发射极。

优选地，所述第一薄膜层由氧化硅、氧化铝、氮氧化硅以及氮化硅中的一种化合物组成。

优选地，所述第二薄膜层与所述半导体基体的导电类型一致。

优选地，所述第二薄膜层由多晶硅、非晶硅、碳化硅、碳氮化硅及氮氧化硅中的一种化合物或多种化合物的混合物组成。

优选地，所述第一钝化层和所述第三钝化层分别由氮化硅、氮氧化硅及氧化硅中的一种化合物或多种化合物的混合物组成。

优选地，所述第二钝化层由氮化硅、氮氧化硅氧化硅、及氧化镓中的一种化合物或多种化合物的混合物组成。

优选地，所述第一钝化层和/或所述第三钝化层中包含氢离子。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的优点：本实用新型的太阳能电池通过在半导体基体的两面按照特定顺序依次形成处于特定位置和特定数量的钝化层和薄膜层，通过大量实验所选择出的所述的钝化层及薄膜层结构相比目前主流的钝化接触电池，起到了单面选择性接触的作用，可以让电子通过而空穴无法通过，降低了电子空穴对复合的概率，使得使用本实用新型的太阳能电池转换效率相比目前主流的钝化接触电池有了显著的提高。本实用新型的太阳电池相关制造流程均可由已有的成熟钝化接触生产线进行适当改造后兼容生产，另外本实用新型中所述的各制备方式及设备均是光伏产业大规模应用的成熟产品，避免了光刻等高成本方式的使用，从而使得本实用新型提出的太阳能电池在提高效率的同时也能更容易量产，降低生产成本。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：

图1是本实用新型一实施例中的一种太阳能电池的结构示意图。

附图标记列表

100 太阳能电池

111 半导体基体的下表面

112 半导体基体的上表面

110 半导体基体

120 第一薄膜层

130 第二薄膜层

140 第一钝化层

150 发射极

160 第二钝化层

170 第三钝化层

180 第一电极

190 第二电极

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。

为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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实用新型中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本实用新型的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本实用新型一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

接下来通过具体的实施例对本实用新型的太阳能电池进行说明。

图1所示是本实用新型一实施例中的太阳能电池的结构示意图，参考图1所示，该实施例中的太阳能电池100包括：半导体基体110、第一薄膜层120、第二薄膜层130、第一钝化层140、发射极150、第二钝化层160、第三钝化层170、第一电极180和第二电极190。

具体地，在半导体基体110的下表面111上形成有第一薄膜层120，该第一薄膜层120可以通过量子隧穿及氧化层空洞起到载流子选择性接触的作用，允许多子通过，不允许少子通过；以及钝化半导体基体110中远离光照的表面。

示例性的，第一薄膜层120在本实用新型的一些实施例中可以由氧化硅、氧化铝、氮氧化硅以及氮化硅中的一种化合物组成，第一薄膜层120的形成方式包括热生长、湿化学、等离子体增强化学气相沉积以及准分子源干氧等本领域对于薄膜生产的通常手段，本实用新型不对于其制备方式做出限制。

进一步的，在第一薄膜层120远离半导体基体110的表面上形成有第二薄膜层130，该第二薄膜层130的作用包括载流子选择层，选择性的传输多子，并且通过与第一电极180进行接触以实现金属化从而形成完整的太阳能电池器件。在本实用新型的一些实施例中，第二薄膜层与半导体基体的导电类型一致。例如，在本实用新型的一些实施例中第二薄膜层与半导体基体均是N型或P型半导体。第二薄膜层的材料包括多晶硅、非晶硅、碳化硅、碳氮化硅及氮氧化硅中的一种化合物或多种化合物的混合物。形成第二薄膜层的方法包括低压化学气相沉积法、常压化学气相淀积、物理气相沉积以及蒸镀中的一种制备方法制备而成。相似的，对于上述方法进行如此的列举，意味着本实用新型不对于第二薄膜层的制备方式作出限制，任何参照领域内通用手段制备而成的第二薄膜层且属于本实用新型如图1所示的结构，均可以认为属于本实用新型的保护范围。

在上述第二薄膜层130远离半导体基体110的表面上形成第一钝化层 140，该第一钝化层140可以对与其接触的第二薄膜层130进行钝化，且通过改变膜层折射率起到光学调控作用，可以更好地利用光能。

此外，图1中的实施例在半导体基体110的上表面112上形成有发射极150。其中，发射极通过扩散或离子注入的方式实现，当发射极通过扩散的方式实现时，发射极的扩散源为气态或液态，本实用新型不对此作出限制。在本实用新型的一些实施例中，发射极150的导电类型与半导体基体相反。由此，该发射极150可以与半导体基体110共同形成PN结(PNjunction)，使光生载流子分离为电子和空穴。

在该发射极150远离半导体基体110的表面上形成有第二钝化层160，该第二钝化层160可以对与其接触的发射极150进行钝化，且通过改变膜层折射率，起到光学调控的作用。在该第二钝化层160远离半导体基体110 的表面上形成有第三钝化层170，该第三钝化层170可以对第二钝化层160 进行钝化，且通过改变膜层折射率起到光学调控的作用，从而更好地利用光能。

可以理解，尽管在图1的实施例中，第一薄膜层120和第二钝化层160 分别位于半导体基体110的下表面111和半导体基体110的上表面112，但并不构成对本实用新型中第一薄膜层和第二钝化层所在的具体半导体基体表面的限制，本实用新型中的第一薄膜层和第二钝化层也可以位于半导体基体的其它表面。

继续参考图1所示，该实施例中的第一电极180的一端穿过第一钝化层140并与第二薄膜层130相接触，第一电极180的另一端位于第一钝化层140外部。第二电极190的一端依次穿过第三钝化层170和第二钝化层 160并与发射极150相接触，第二电极190的另一端位于第三钝化层170的外部。其中，形成第一电极180和第二电极190的方式包括丝网印刷、激光转印及电镀中的一种。在本实用新型的一些实施例中，第一电极180和第二电极190可以与外部器件之间形成电接触，以及收集太阳能电池100 中的电流。

本实用新型太阳能电池通过在半导体基体的两面依次形成钝化层和薄膜层，制备工艺通用性高，较易实现结构电池的量产，降低了生产成本。

为进一步说明本实用新型中钝化层的材料和形成方法，这里给出一个具体示例：

在本实用新型的一实施例中，第一钝化层和第三钝化层分别由氮化硅、氮氧化硅及氧化硅中的一种化合物或多种化合物的混合物组成，第二钝化层由氮化硅、氮氧化硅氧化硅、及氧化镓中的一种化合物或多种化合物的混合物组成。在一些实施例中，第一钝化层和第三钝化层的材料可以相同，当然也可以不相同。优选地，在本实用新型的其他一些实施例中，第一钝化层和/或第三钝化层中含有氢离子，通过该氢离子可以实现氢钝化的作用。

在本实用新型的一实施例中，第一钝化层可以由等离子体增强化学气相沉积的制备方法形成，第二钝化层和第三钝化层可以由等离子体增强原子沉积以及原子沉积中的一种制备方法制备而成。优选地，当采用原子沉积形成第二钝化层和第三钝化层时，可以获得组织致密的第二钝化层和第三钝化层。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述实用新型披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (7)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：

半导体基体；

依次位于所述半导体基体一表面的第一薄膜层、第二薄膜层以及第一钝化层；

依次位于所述半导体基体另一表面的发射极、第二钝化层以及第三钝化层；

第一电极，所述第一电极的一端穿过所述第一钝化层并接触所述第二薄膜层；以及

第二电极，所述第二电极的一端依次穿过所述第三钝化层和所述第二钝化层并接触所述发射极。

2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一薄膜层由氧化硅、氧化铝、氮氧化硅以及氮化硅中的一种化合物组成。

3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二薄膜层与所述半导体基体的导电类型一致。

4.如权利要求1或3所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二薄膜层由多晶硅或非晶硅组成。

5.如权利要求1或3所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二薄膜层由碳化硅、碳氮化硅或氮氧化硅组成。

6.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一钝化层和所述第三钝化层分别由氮化硅、氮氧化硅或氧化硅组成。

7.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二钝化层由氮化硅、氮氧化硅、氧化硅或氧化镓组成。

Images