CN218160413U - 一种n型topcon电池及光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏太阳能电池领域，特别是涉及一种N型TOPCON电池及光伏组件，包括基体硅，从所述基体硅的迎光面向外依次包括P型掺杂层、正面钝化层，及贯穿所述正面钝化层且与所述P型掺杂层接触的正面电极；从所述基体硅的背光面向外依次包括位于金属区的遂穿氧化硅层、N型多晶硅层、整面设置且覆盖所述N型多晶硅层的背面钝化层，及贯穿所述背面钝化层且与所述N型多晶硅层接触的背面电极。本实用新型的局部隧穿及多晶硅钝化电极结构既保障了N型多晶硅与所述背面电极之间的低接触电阻，又消除了非金属区域表面的大量复合中心和消光影响，使得太阳能电池的短路电流、开路电压及填充因子都能得到较好的改善，提高电池的光电转化效率。

Description

一种N型TOPCON电池及光伏组件

技术领域

本实用新型涉及光伏太阳能电池领域，特别是涉及一种N型TOPCON电池及光伏组件。

背景技术

随着光伏技术的进步，各种不同结构的太阳能电池层出不穷，其中，提高转换效率及电池成本是光伏行业不断追求的目标，应运而生的新技术TOPCON电池产能得到释放，TOPCON电池因增加了背面多晶硅层，又通过P扩重掺形成良好的背接触层，使电池的光电转化效率有明显的提升。

但是目前TOPCON电池效率方面仍存在一些问题，现阶段，TOPCON电池引入多晶硅后，会把多晶硅用磷进行重掺杂层，形成一个良好的背接触层，接触性能够稳定的控制，但由于非接触区域高掺杂量会提供较多的复合中心，对效率提升又会造成较大瓶颈。

因此，如何提供一种既保留重掺杂带来的良好接触性能，又保证较少的复合中心，从而提升电池的光电转化效率，就成了本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种N型TOPCON电池及光伏组件，以解决现有技术中良好的接触性能与表面低复合不可兼得，电池光电转换效率低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种N型TOPCON电池，包括基体硅，从所述基体硅的迎光面向外依次包括P型掺杂层、正面钝化层，及贯穿所述正面钝化层且与所述P型掺杂层接触的正面电极；

从所述基体硅的背光面向外依次包括位于金属区的遂穿氧化硅层、N型多晶硅层、整面设置且覆盖所述N型多晶硅层的背面钝化层，及贯穿所述背面钝化层且与所述N型多晶硅层接触的背面电极。

可选地，在所述的N型TOPCON电池中，所述N型TOPCON电池还包括正面增透层；

所述正面增透层设置于所述正面钝化层远离所述基体硅的表面。

可选地，在所述的N型TOPCON电池中，所述正面增透层包括正面氮化硅层及正面氮氧化硅层中的至少一种。

可选地，在所述的N型TOPCON电池中，所述N型TOPCON电池还包括背面增反层；

所述背面增反层设置于所述背面钝化层远离所述基体硅的表面。

可选地，在所述的N型TOPCON电池中，所述背面增反层包括背面氮化硅层及背面氮氧化硅层中的至少一种。

可选地，在所述的N型TOPCON电池中，所述遂穿氧化硅层的厚度范围为1纳米至2纳米，包括端点值。

可选地，在所述的N型TOPCON电池中，所述N型多晶硅层的厚度范围为50纳米至130纳米，包括端点值。

可选地，在所述的N型TOPCON电池中，所述N型多晶硅层的方阻的范围为20欧姆至40欧姆，包括端点值。

可选地，在所述的N型TOPCON电池中，所述正面钝化层和/或所述背面钝化层为氧化铝层。

一种光伏组件，所述光伏组件包括上述任一种所述的N型TOPCON电池。

本实用新型所提供的N型TOPCON电池，包括基体硅，从所述基体硅的迎光面向外依次包括P型掺杂层、正面钝化层，及贯穿所述正面钝化层且与所述P型掺杂层接触的正面电极；从所述基体硅的背光面向外依次包括位于金属区的遂穿氧化硅层、N型多晶硅层、整面设置且覆盖所述N型多晶硅层的背面钝化层，及贯穿所述背面钝化层且与所述N型多晶硅层接触的背面电极。

本实用新型仅保留要连接电极的金属区的遂穿氧化硅层及N型多晶硅层，非金属区的多晶硅层及遂穿氧化硅层会被去除，这样局部隧穿及多晶硅钝化电极结构既保障了N型多晶硅与所述背面电极之间的低接触电阻，增加接触性，又消除了非金属区域表面的大量复合中心和消光影响，提高了少子寿命及长波光学吸收，使得太阳能电池的短路电流、开路电压及填充因子都能得到较好的改善，对提高电池的光电转化效率有很的帮助。本实用新型同时还提供了一种具有上述有益效果的光伏组件。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的N型TOPCON电池的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型提供的N型TOPCON电池的制作方法的一种具体实施方式的流程示意图；

图3为本实用新型提供的N型TOPCON电池的制作方法的另一种具体实施方式的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。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。

本实用新型的核心是提供一种N型TOPCON电池，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，包括基体硅10，从所述基体硅10的迎光面向外依次包括P型掺杂层20、正面钝化层60，及贯穿所述正面钝化层60且与所述P型掺杂层20接触的正面电极90A；

从所述基体硅10的背光面向外依次包括位于金属区的遂穿氧化硅层30、N型多晶硅层40、整面设置且覆盖所述N型多晶硅层40的背面钝化层50，及贯穿所述背面钝化层50且与所述N型多晶硅层40接触的背面电极90B。

需要注意的是，所述基体硅10为N型基体硅10。

作为一种优选实施方式，所述N型TOPCON电池还包括正面增透层70和/或背面增反层80；

所述正面增透层70设置于所述正面钝化层60远离所述基体硅10的表面；

所述背面增反层80设置于所述背面钝化层50远离所述基体硅10的表面。

也即在电池片的最外层可分别设置所述正面增透层70及所述背面增反层80中的至少一种，所述正面增透层70用于减少阳光在接触到电池片迎光面时产生的反射，所述背面增反层80用于减少太阳光在进入电池片后，接触到背光面产生的透射。

更进一步地，所述正面增透层70和/或所述背面增反层80包括氮化硅层及氮氧化硅层中的至少一种。

换言之，所述正面增透层70包括正面氮化硅层及正面氮氧化硅层中的至少一种，优选地为所述正面氮化硅层及所述正面氮氧化硅层的复合层，满足从电池片内向迎光面表面折射率逐渐减小的条件，以增加光线射入，达到增透效果。

另外，所述背面增反层80包括背面氮化硅层及背面氮氧化硅层中的至少一种，优选地为所述背面氮化硅层及所述背面氮氧化硅层的复合层，同样需满足从电池片内向背光面表面折射率逐渐减小的条件，以增加光线全反射，达到增反效果。

结合图1可知，在设置所述背面增反层80和/或所述正面增透层70的情况下，所述增反层及所述正面增透层70同样被对应的电极穿透贯通。所述正面电极90A及所述背面电极90B可为银电极。

作为一种具体实施方式，所述遂穿氧化硅层30的厚度范围为1纳米至2纳米，包括端点值，如1.0纳米、1.5纳米或2.0纳米中的任一个；所述N型多晶硅层40的厚度范围为50纳米至130纳米，包括端点值，如50.0纳米、91.2纳米或130.0纳米中的任一个；所述N型多晶硅层40的方阻的范围为20欧姆至40欧姆，包括端点值，如20.0欧姆、30.4欧姆或40.0欧姆中的任一个。上述参数范围为经过大量理论计算与实际检验后的最佳值，当然，也可根据实际情况作相应调整。

优选地，所述正面钝化层60和/或所述背面钝化层50为氧化铝层。也即正面氧化铝钝化层及背面氧化铝钝化层，氧化铝工艺成熟，成本低廉，钝化效果好，当然，也可选用其他材料作为所述正面钝化层60和/或所述背面钝化层50。

本实用新型所提供的N型TOPCON电池，包括基体硅10，从所述基体硅10的迎光面向外依次包括P型掺杂层20、正面钝化层60，及贯穿所述正面钝化层60且与所述P型掺杂层20接触的正面电极90A；从所述基体硅10的背光面向外依次包括位于金属区的遂穿氧化硅层30、N型多晶硅层40、整面设置且覆盖所述N型多晶硅层40的背面钝化层50，及贯穿所述背面钝化层50且与所述N型多晶硅层40接触的背面电极90B。本实用新型仅保留要连接电极的金属区的遂穿氧化硅层30及N型多晶硅层40，非金属区的多晶硅层及遂穿氧化硅层30会被去除，这样局部隧穿及多晶硅钝化电极结构既保障了N型多晶硅与所述背面电极90B之间的低接触电阻，增加接触性，又消除了非金属区域表面的大量复合中心和消光影响，提高了少子寿命及长波光学吸收，使得太阳能电池的短路电流、开路电压及填充因子都能得到较好的改善，对提高电池的光电转化效率有很的帮助。

本实用新型还提供了一种具有上述有益效果的N型TOPCON电池的制作方法，其一种具体实施方式的流程示意图如图2所示，称其为具体实施方式二，包括：

S101：在硅基体的迎光面进行硼掺杂，得到P型掺杂层20。

在本步骤之前，还包括：

对所述硅基体制绒，得到纳米级别的绒面。

进行表面制绒的硅基体具有更好的光吸收率，有利于提升光电转化率。

而在高温下进行硼掺杂之后，也会生成许多BSG(硼硅玻璃)副产物，因此，在得到所述P型掺杂层20之后，首先可进行背面酸洗，去除BSG副产物，再进一步在槽式机台先对背面进行碱洗抛光形成抛光平面，然后再对正面进行BSG清洗，得到优良的外延层生长表面，保障后续膜层的生长质量。

S102：在所述硅基体的背光面依次设置遂穿氧化层及多晶硅预备层。

S103：对所述多晶硅预备层进行磷重掺杂及退火晶化，得到N型多晶硅层40。

S104：去除所述背光面的非金属区的遂穿氧化层及所述N型多晶硅层40，得到电池预制物。

本步骤中对所述非金属区的遂穿氧化层及所述N型多晶硅层40的去除，可为物理去除或化学去除，如使用激光刻蚀去除法或掩膜去除法等，可根据实际需要作相应选择。

S105：在所述电池预制物的迎光面依次设置正面钝化层60及正面电极90A，并在所述电池预制物的背光面依次设置背面钝化层50及背面电极90B。

如前文所示，所述正面钝化层60及所述背面钝化层50可为氧化铝层，此时可采用ALD(原子层沉积)同时在所述电池预制物的迎光面及背光面进行氧化铝沉积。

当然，还可进一步在所述电池预制物表面沉积氮化硅层及氮氧化硅层中的至少一种作为正面增透层70或背面增反层80，作为一种具体实施方式，可利用PECVD在设置过所述正面钝化层60及所述背面钝化层50的电池预制物表面沉积氮化硅层及氮氧化硅层中的至少一种，以提高生产效率。

本实用新型所提供的N型TOPCON电池的制作方法，包括在硅基体的迎光面进行硼掺杂，得到P型掺杂层20；在所述硅基体的背光面依次设置遂穿氧化层及多晶硅预备层；对所述多晶硅预备层进行磷重掺杂及退火晶化，得到N型多晶硅层40；去除所述背光面的非金属区的遂穿氧化层及所述N型多晶硅层40，得到电池预制物；在所述电池预制物的迎光面依次设置正面钝化层60及正面电极90A，并在所述电池预制物的背光面依次设置背面钝化层50及背面电极90B。本实用新型仅保留要连接电极的金属区的遂穿氧化硅层30及N型多晶硅层40，非金属区的多晶硅层及遂穿氧化硅层30会被去除，这样局部隧穿及多晶硅钝化电极结构既保障了N型多晶硅与所述背面电极90B之间的低接触电阻，增加接触性，又消除了非金属区域表面的大量复合中心和消光影响，提高了少子寿命及长波光学吸收，使得太阳能电池的短路电流、开路电压及填充因子都能得到较好的改善，对提高电池的光电转化效率有很的帮助。

在具体实施方式二的基础上，进一步对背面外延层的图形化步骤做限定，得到具体实施方式三，其流程示意图如图3所示，包括：

S201：在硅基体的迎光面进行硼掺杂，得到P型掺杂层20。

S202：在所述硅基体的背光面依次设置遂穿氧化层及多晶硅预备层。

S203：对所述多晶硅预备层进行磷重掺杂及退火晶化，得到N型多晶硅层40。

S204：在所述背光面的金属区的N型多晶硅层40表面设置耐碱掩膜层，得到待洗硅片。

优选地，所述耐碱掩膜层为通过丝网印刷设置的层；另外所述耐碱掩膜层与耐碱腊印层，腊印层耐碱腐蚀，复合掩膜层要求，同时腊印层图形化工艺简单，成本低。

S205：对所述待洗硅片进行碱洗，去除所述背光面的非金属区的遂穿氧化层及所述N型多晶硅层40。

具体地，本步骤包括：

在槽式机台中加入抛光剂和碱，对所述待洗硅片进行碱洗；所述抛光剂与碱的比例范围为1:5至2:5，包括端点值，如1.0:5.0、1.6:5.0或2.0:5.0中任一个。遵从上述抛光剂和碱的比例，可使所述待洗硅片的背光面在被碱腐蚀的同时得到抛光打磨，最终得到光滑平整无杂质的外延层生长面，大大提升后续生长的外延层的质量。

更进一步地，所述碱洗的温度范围为70摄氏度至80摄氏度，包括端点值，如70.0摄氏度、72.1摄氏度或80.0摄氏度中的任一个；所述碱洗的时间范围为200秒至400秒，包括端点值，上述参数范围内进行碱洗，可在较短的时间内取得优秀的碱洗效果，当然，也可根据实际情况作相应调整。

再进一步地，在槽式机台中加入抛光剂和碱，对所述待洗硅片进行碱洗之前，还包括：

利用一类HF去除所述待洗硅片的背光面的PSG；所述一类HF的浓度范围为3％至5％，包括端点值，如3.0％、4.9％或5.0％中的任一个，采用上述范围浓度的氢氟酸对所述待洗硅片进行表面清洗，可较好地去除前述步骤中在硅片表面形成的PSG(磷硅酸盐玻璃)，使更多的N型多晶硅层40暴露，以便获得更好的碱洗图形化效果。

S206：去除经过所述碱洗的待洗硅片的耐碱掩膜层，得到电池预制物。

本步骤中的去除经过所述碱洗的待洗硅片的耐碱掩膜层包括：

利用二类HF酸洗经过所述碱洗的待洗硅片，去除所述耐碱掩膜层；所述二类HF的浓度范围为10％至20％，包括端点值。

采用上述浓度较高的氢氟酸，可在去除所述耐碱掩膜层的同时，一并去除所述耐碱掩膜层下方的PSG，在金属区形成只有遂穿氧化层及N型多晶硅层40的结构。

S207：在所述电池预制物的迎光面依次设置正面钝化层60及正面电极90A，并在所述电池预制物的背光面依次设置背面钝化层50及背面电极90B。

本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中具体给出了一种背面外延层图形化的方法，其余步骤均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。

本具体实施方式中采用设置掩膜的方式完成背面的外延层(即所述遂穿氧化层及所述N型多晶硅层40)的图形化，工艺简单易于操作，可大大提升生产效率，具体细节请见上述步骤中的技术说明。

本实用新型同时还提供了一种一种光伏组件，所述光伏组件包括上述任一种所述的N型TOPCON电池。本实用新型所提供的N型TOPCON电池的制作方法，包括在硅基体的迎光面进行硼掺杂，得到P型掺杂层20；在所述硅基体的背光面依次设置遂穿氧化层及多晶硅预备层；对所述多晶硅预备层进行磷重掺杂及退火晶化，得到N型多晶硅层40；去除所述背光面的非金属区的遂穿氧化层及所述N型多晶硅层40，得到电池预制物；在所述电池预制物的迎光面依次设置正面钝化层60及正面电极90A，并在所述电池预制物的背光面依次设置背面钝化层50及背面电极90B。本实用新型仅保留要连接电极的金属区的遂穿氧化硅层30及N型多晶硅层40，非金属区的多晶硅层及遂穿氧化硅层30会被去除，这样局部隧穿及多晶硅钝化电极结构既保障了N型多晶硅与所述背面电极90B之间的低接触电阻，增加接触性，又消除了非金属区域表面的大量复合中心和消光影响，提高了少子寿命及长波光学吸收，使得太阳能电池的短路电流、开路电压及填充因子都能得到较好的改善，对提高电池的光电转化效率有很的帮助。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的N型TOPCON电池及光伏组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种N型TOPCON电池，包括基体硅，其特征在于，从所述基体硅的迎光面向外依次包括P型掺杂层、正面钝化层，及贯穿所述正面钝化层且与所述P型掺杂层接触的正面电极；

从所述基体硅的背光面向外依次包括位于金属区的遂穿氧化硅层、N型多晶硅层、整面设置且覆盖所述N型多晶硅层的背面钝化层，及贯穿所述背面钝化层且与所述N型多晶硅层接触的背面电极。

2.如权利要求1所述的N型TOPCON电池，其特征在于，所述N型TOPCON电池还包括正面增透层；

所述正面增透层设置于所述正面钝化层远离所述基体硅的表面。

3.如权利要求2所述的N型TOPCON电池，其特征在于，所述正面增透层包括正面氮化硅层及正面氮氧化硅层中的至少一种。

4.如权利要求1所述的N型TOPCON电池，其特征在于，所述N型TOPCON电池还包括背面增反层；

所述背面增反层设置于所述背面钝化层远离所述基体硅的表面。

5.如权利要求4所述的N型TOPCON电池，其特征在于，所述背面增反层包括背面氮化硅层及背面氮氧化硅层中的至少一种。

6.如权利要求1所述的N型TOPCON电池，其特征在于，所述遂穿氧化硅层的厚度范围为1纳米至2纳米，包括端点值。

7.如权利要求1所述的N型TOPCON电池，其特征在于，所述N型多晶硅层的厚度范围为50纳米至130纳米，包括端点值。

8.如权利要求7所述的N型TOPCON电池，其特征在于，所述N型多晶硅层的方阻的范围为20欧姆至40欧姆，包括端点值。

9.如权利要求1至8任一项所述的N型TOPCON电池，其特征在于，所述正面钝化层和/或所述背面钝化层为氧化铝层。

10.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括如权利要求1至9任一项所述的N型TOPCON电池。

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