CN218182221U - 太阳能电池及光伏组件 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及光伏产品技术领域，公开了一种太阳能电池及光伏组件。其中的太阳能电池包括基底、掺杂导电层、第一钝化层以及第一减反射膜。掺杂导电层设置在基底上，掺杂导电层与基底之间形成PN结。第一钝化层覆盖掺杂导电层远离基底的一面。第一减反射膜覆盖第一钝化层远离掺杂导电层的一面，第一减反射膜包括沿背离第一钝化层的方向依次设置的第一减反射层和第二减反射层，第一减反射层的厚度大于第二减反射层的厚度，第一减反射层的折射率自靠近第一钝化层的一面至靠近第二减反射层的一面呈递减趋势。本申请实施例提供的太阳能电池及光伏组件，能够有效降低对太阳光的反射率，以提高太阳能电池的光电转化效率。

Description

太阳能电池及光伏组件

技术领域

本申请实施例涉及光伏产品技术领域，特别涉及一种太阳能电池及光伏组件。

背景技术

随着光伏发电技术的不断发展，太阳能电池的光电转化效率也在不断提高。影响太阳能电池的光电转化效率的因素，除了太阳能电池的钝化结构外，还包括电池表面的减反射层的减反射效果。减反射层作为太阳能电池的结构之一，其减反射效果决定着太阳光在到达太阳能电池表面的反射程度。好的减反射层能够有效减少对太阳光的反射，提高太阳能电池的光吸收率，从而提高太阳能电池的光电转化效率。

因此，如何设计减反射层，使减反射层能够有效降低对太阳光的反射率，以提高太阳能电池的光电转化效率，是一个重要的问题。

实用新型内容

本申请实施方式的目的在于提供一种太阳能电池及光伏组件，能够有效减少太阳光的反射，从而提高太阳能电池的光电转化效率。

为解决上述技术问题，本申请的实施方式提供了一种太阳能电池，包括基底、掺杂导电层、第一钝化层以及第一减反射膜。掺杂导电层设置在基底上，掺杂导电层与基底之间形成PN结。第一钝化层覆盖掺杂导电层远离基底的一面。第一减反射膜覆盖第一钝化层远离掺杂导电层的一面，第一减反射膜包括沿背离第一钝化层的方向依次设置的第一减反射层和第二减反射层，第一减反射层的厚度大于第二减反射层的厚度，第一减反射层的折射率自靠近第一钝化层的一面至靠近第二减反射层的一面呈递减趋势，第一减反射层靠近第二减反射层的一面的折射率大于第二减反射层的折射率。

本申请的实施方式还提供了一种光伏组件，包括电池串、封装层以及盖板。电池串由多个上述的太阳能电池连接形成。封装层用于覆盖电池串的表面。盖板用于覆盖封装层远离电池串的表面。

本申请实施方式提供的太阳能电池及光伏组件，采用厚度不同的多层结构形成第一减反射膜，通过第一减反射膜对入射光起到减反射效果。第一减反射膜中较厚的第一减反射层靠近基底设置，且第一减反射层的折射率在背离基底的方向呈现为递减趋势。同时，第一减反射层靠近第二减反射层的一面的折射率大于第二减反射层的折射率。使得太阳能电池外层的减反射层的折射率小，太阳能电池内层靠近基底表面的减反射层的折射率大，从而有效降低对太阳光的反射率，以提高太阳能电池的光电转化效率。

在一些实施方式中，第一减反射层的厚度大于等于36nm且小于等于42nm，第一减反射层的折射率自靠近第一钝化层的一面至靠近第二减反射层的一面呈连续式分布或者阶梯式分布。这样，通过使第一减反射层的厚度保持在合理范围以内，可以对钝化层起到保护作用，同时便于在单层结构中实现折射率变化。

在一些实施方式中，第一减反射层的折射率自靠近第一钝化层的一面至靠近第二减反射层的一面呈阶梯式分布，第一减反射层内处于同一折射率的膜层厚度大于等于1nm且小于等于4nm。这样，通过使第一减反射层的折射率变化梯级保持在合理厚度范围以内，可以使得折射率的变化更加平缓且均匀。

在一些实施方式中，第一减反射层靠近第一钝化层的一面的折射率大于等于2.0且小于等于2.15，第一减反射层靠近第二减反射层的一面的折射率大于等于2.2且小于等于2.25。这样，通过使第一减反射层的折射率控制在2.1左右，可以确保在具有较低反射率的同时，具有较好的钝化效果。

在一些实施方式中，第二减反射层的数量有多层，多层第二减反射层的折射率在背离第一减反射层的方向上呈递减趋势。这样，可以通过增加第二减反射层的数量，进一步降低第一减反射膜对太阳光的折射率。

在一些实施方式中，第二减反射层的厚度大于等于8nm且小于等于16nm。这样，可以在确保第一减反射膜具有较低反射率的同时，控制第一减反射膜的成本。

在一些实施方式中，太阳能电池还包括设置在基底背离第一钝化层的一面上的第二钝化层或者钝化接触结构，以及覆盖第二钝化层或者钝化接触结构远离基底的一面的第二减反射膜，第二减反射膜的折射率在背离基底的方向上呈递减趋势。这样，可以通过第二减反射膜的设置，来降低太阳能电池另一面对太阳光的反射率。

在一些实施方式中，第二减反射膜的厚度大于等于70nm且小于等于100nm，第二减反射膜的折射率在背离基底的方向上呈连续式分布；或者第二减反射膜的折射率在背离基底的方向上呈阶梯式分布。这样，通过将第二减反射膜的厚度保持在合理范围以内，可以在具备较低反射率的同时，对钝化接触结构起到保护作用。

在一些实施方式中，第二减反射膜包括堆叠在一起的多层厚度不同的减反射膜，多层减反射膜的厚度在背离基底的方向上呈递增趋势。这样，通过采用多层结构，可以实现第二减反射膜的折射率变化，从而有效降低对太阳光的反射率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本申请一些实施例提供的一种太阳能电池的剖面结构示意图；

图2是本申请一些实施例提供的另一种太阳能电池的剖面结构示意图；

图3是本申请一些实施例提供的又一种太阳能电池的剖面结构示意图；

图4是本申请一些实施例提供的又一种太阳能电池的剖面结构示意图；

图5是本申请一些实施例提供的又一种太阳能电池的剖面结构示意图；

图6是本申请一些实施例提供的又一种太阳能电池的剖面结构示意图；

图7是本申请一些实施例提供的又一种太阳能电池的剖面结构示意图；

图8是本申请一些实施例提供的又一种太阳能电池的剖面结构示意图；

图9是本申请一些实施例提供的光伏组件的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

太阳能电池的光电转化效率的提高一直是人们关注的主要问题，而影响太阳能光电转化效率的主要因素之一为入射光的反射损失，进而减反射膜的优化设计就成为研究热点之一。设计减反射膜的主要问题是确定减反射膜的膜层折射率与厚度，使得太阳能电池在所工作的光谱范围内获得最佳的减反射效果。

本申请一些实施例提供的太阳能电池，通过在基底表面形成厚度不同的多层减反射层。并且，厚度较厚的减反射层采用渐变或突变折射率，同时与厚度较薄的减反射层的折射率在背离基底的方向上呈现为递减趋势。这样，通过使太阳能电池外层的减反射层的折射率小，太阳能电池内层接触基底表面的减反射层的折射率大，来降低对太阳光的反射率。从而提升基底对太阳光的吸收率，提高太阳能电池的光电转化效率。

下面结合图1至图8说明本申请一些实施例提供的太阳能电池的结构，图1至图4所示太阳能电池的类型为PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，发射极和背面钝化电池)电池，图5至图8所示太阳能电池的类型为TOPCON(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层161钝化接触)电池。

如图1至图8所示，本申请一些实施例提供的一种太阳能电池100包括基底110、掺杂导电层120、第一钝化层130以及第一减反射膜140。掺杂导电层120设置在基底110上，掺杂导电层120与基底110之间形成PN结。第一钝化层130覆盖掺杂导电层120远离基底110的一面。第一减反射膜140覆盖第一钝化层130远离掺杂导电层120的一面，第一减反射膜140包括沿背离第一钝化层130的方向依次设置的第一减反射层141和第二减反射层142，第一减反射层141的厚度大于第二减反射层142的厚度，第一减反射层141的折射率自靠近第一钝化层130的一面至靠近第二减反射层142的一面呈递减趋势，第一减反射层141靠近第二减反射层142的一面的折射率大于第二减反射层142的折射率。

基底110通常采用半导体材料，如常见的硅基底。同时，基底110掺杂有N型元素或者P型元素，以形成N型基底或者P型基底。N型元素可以为磷元素、铋元素、锑元素或砷元素等V族元素，P型元素可以为硼元素、铝元素、镓元素或铟元素等Ⅲ族元素。

设置在基底110上的掺杂导电层120与基底110之间形成PN结，PN结具有光生伏特效应，在太阳光的照射下会产生光生电动势。掺杂导电层120的掺杂离子类型与基底110的掺杂离子类型不同。在实际情形中，太阳能电池100包括N型电池和P型电池，N型电池的基底110掺杂N型元素，掺杂导电层120掺杂P型元素。P型电池的基底110掺杂P型元素，掺杂导电层120掺杂N型元素。掺杂导电层120包括第一区域121和第二区域122，第二区域122相较于第一区域122为重掺杂区域，在与第一电极101连接的过程中，可以降低接触电阻。

第一钝化层130在太阳能电池100中起到表面钝化作用，可以对基底110表面的悬挂键进行较好的化学钝化。第一钝化层130可以采用单层结构或者多层结构，第一钝化层130的材料可以为氧化铝、氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的至少一者。另外，第一钝化层130可以通过化学沉积的方式形成在太阳能电池100表面。

第一减反射膜140位于太阳能电池100接收入射光的一面(称为正面或者受光面)，在太阳能电池100正面起到减反射效果。第一减反射膜140采用厚度不同的多层结构。较厚的第一减反射层141靠近基底110设置，并且靠近基底110的第一减反射层141采取渐变或突变折射率。较薄的第二减反射层142设置在太阳能电池100外层表面。第一减反射层141与第二减反射层142的材料可以为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。

本申请一些实施例提供的太阳能电池100，采用厚度不同的多层结构形成第一减反射膜140，通过第一减反射膜140对入射光起到减反射效果。第一减反射膜140中较厚的第一减反射层141靠近基底110设置，且第一减反射层141的折射率在背离基底110的方向呈现为递减趋势。同时，第一减反射层141靠近第二减反射层142的一面的折射率大于第二减反射层142的折射率。使得太阳能电池100外层的减反射层的折射率小，太阳能电池100内层靠近基底110表面的减反射层的折射率大，从而有效降低对太阳光的反射率，以提高太阳能电池100的光电转化效率。

另外，第一减反射膜140中靠近基底110的第一减反射层141的折射率较高，第一减反射层141中硅的含量也较高。这有助于提升基底110表面的钝化效果，从而有利于提升太阳能电池100的光电转化效率。同时，第一减反射膜140在靠近基底110处采用较厚的第一减反射层141，结构稳定性更高，对于实际情形中作为基底110的硅片在不断减薄的趋势下，较厚的第一减反射层141可以使基底110表面处的结构更加稳固，不易出现因外力导致的缺陷不良现象。

在本申请的一些实施例中，第一减反射层141的厚度大于等于36nm(纳米)且小于等于42nm，第一减反射层141的折射率自靠近第一钝化层130的一面至靠近第二减反射层142的一面呈连续式分布或者阶梯式分布。

通过使第一减反射层141的厚度保持在36nm至42nm的范围以内，可以使第一减反射层141具备较好的结构稳固性。同时，可以使第一减反射层141的渐变或突变折射率更易实现。实际情形中，第一减反射层141的厚度可以为36nm、37nm、38nm、39nm、40nm、41nm或者42nm。

第一减反射层141的折射率在自身厚度方向上可以呈现为连续式分布或者阶梯式分布，也就是说，第一减反射层141的折射率在自身厚度方向上可以为连续式变化或者阶梯式变化。

下面以氧化硅材料以及氮氧化硅材料的减反射层为例，说明第一减反射层141的变化折射率的实现方式。

采用氧化硅材料的减反射层，可以通过PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体化学气相沉积)法沉积形成在太阳能电池100表面。在低压高温下，通入硅烷(SiH₄)与笑气(N₂O)，在射频功率激发下完成沉积。减反射层的致密性差异通过调节射频无效和有效脉冲时间实现，致密性增加则折射率提高。通过增加无效脉冲时间，可以降低氧化硅成膜速率，提升氧化硅致密性。折射率的变化可以通过改变脉宽时间来实现。

另外，采用氧化硅材料的减反射层，也可以在低压高温下，通入硅烷(SiH₄)与氨气(NH₃)，在射频功率激发下完成沉积。减反射层的折射率可以通过调节硅烷、氨气的气体流量完成调节。减少硅烷气体流量，增加氨气气体流量，可以增加氮化硅的折射率。折射率的变化通过改变硅烷、氨气的气体流量来实现。

氧化硅的形成工艺可以通过高温热氧化实现，在600摄氏度至800摄氏度高温下，向硅片中通入氧气进行氧化，形成氧化硅。

而采用氮氧化硅的减反射层，可以在低压高温下，通入硅烷、笑气以及氨气，在射频功率激发下完成沉积。减反射层的致密性通过调节无效和有效脉冲时间完成调节。无效脉冲时间的增加，可以降低氮氧化硅的成膜速率，提升氮氧化硅致密性。折射率的变化通过改变脉宽时间来实现。

在本申请的一些实施例中，第一减反射层141的折射率自靠近第一钝化层130的一面至靠近第二减反射层142的一面呈阶梯式分布，第一减反射层141内处于同一折射率的膜层厚度大于等于1nm且小于等于4nm。

也就是说，在形成第一减反射层141时，可以1nm、2nm、3nm或4nm为膜层折射率的变化厚度。膜层折射率以1nm、2nm、3nm或4nm为一个梯次阶梯式变化。

另外，第一减反射层141靠近第一钝化层130的一面的折射率大于等于2.0且小于等于2.15，第一减反射层141靠近第二减反射层142的一面的折射率大于等于2.2且小于等于2.25。

这样，可以使得第一减反射层141两面的折射率差异保持在合理范围内，使得第一减反射层141的整体折射率变化更加平缓且均匀。

在一些实施例中，第一减反射层141的折射率可以设置为自一面的2.0至另一面的2.25渐变。

在本申请的一些实施例中，第二减反射层142的数量有多层，多层第二减反射层142的折射率在背离第一减反射层141的方向上呈递减趋势。

通过将第二减反射层142设置为多层，且多层第二减反射层142的折射率在背离第一减反射层141的方向上呈现为递减趋势，可以进一步降低第一减反射膜140对太阳光的反射率，以提高基底110对太阳光的吸收率。由于第二减反射层142的厚度较薄，增加第二减反射层142的数量，不会明显提升太阳能电池100的制作成本。同时，又能够较好地起到降低对太阳光的反射率的作用。如图2和图6所示，太阳能电池100中的第一减反射膜140可以包含两层第二减反射层142。

在另一些实施例中，也可以设置多层第一减反射层141来形成第一减反射膜140。如图3和图7所示，太阳能电池100中的第一减反射膜140可以包含两层第一减反射层141，两层第一减反射层141均采取变化折射率，并且两层第一减反射层141的折射率在背离基底110的方向上呈现为递减趋势。同样可以使得太阳能电池100外层的减反射层的折射率小，太阳能电池100内层靠近基底110表面的减反射层的折射率大，以有效降低对太阳光的反射率。

另外，第二减反射层142的厚度可以大于等于8nm且小于等于16nm。

这样，通过将第二减反射层142的厚度控制在合理范围内，可以在确保有效降低对太阳光的反射率的同时，控制第一减反射膜140的制作成本。

在本申请的一些实施例中，太阳能电池100还包括设置在基底110背离第一钝化层130的一面上的第二钝化层150或者钝化接触结构160，以及覆盖第二钝化层150或者钝化接触结构160远离基底110的一面的第二减反射膜170，第二减反射膜170的折射率在背离基底110的方向上呈递减趋势。

第二钝化层150与第一钝化层130属于位于基底110不同表面上的钝化层，第二钝化层150同样可以采用单层或多层结构，第二钝化层150的材料可以为氧化铝、氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。第二钝化层150可以通过化学沉积的方式形成在基底110表面。通过在基底110另一面设置与第一钝化层130类似的第二钝化层150，可以形成常见的PERC电池。

钝化接触结构160包括沿背离基底110的方向依次设置的隧穿氧化层161与多晶硅掺杂导电层162。通过在基底110另一端设置钝化接触结构160，可以形成常见的TOPCON电池，钝化接触结构160可以降低载流子在基底110表面的复合，从而增加太阳能电池100的开路电压，提升太阳能电池100的光电转化效率。

第二减反射膜170相对于第一减反射膜140，不同在于第二减反射膜170设置在太阳能电池100的背面，也称背光面。随着太阳能电池100技术的发展，太阳能电池100背面也会接收太阳光的能量，主要来自于周围环境中的反射光或者散射光。而通过第二减反射膜170的设置，则可以减少太阳能电池100背面对太阳光的反射率，提高太阳能电池100背面对太阳光的吸收率。第二减反射膜170的材料可以为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。

另外，PERC电池与TOPCON电池在背面电极的接触形式上也存在不同。在PERC电池中，位于太阳能电池100背面的第二电极102穿透第二减反射膜170、第二钝化层150与基底110连接。在TOPCON电池中，位于太阳能电池100背面的第二电极102穿透第二减反射膜170与多晶硅掺杂导电层162连接。

在本申请的一些实施例中，第二减反射膜170的厚度大于等于70nm且小于等于100nm，第二减反射膜170的折射率在背离基底110的方向上呈连续式分布；或者第二减反射膜170的折射率在背离基底110的方向上呈阶梯式分布。

由于太阳能电池100背面钝化接触结构160较薄，因此采用较厚的第二减反射膜170可以起到保护作用。同时，第二减反射膜170的折射率在背离基底110的方向上呈连续式降低或者阶梯式降低，可以使第二减反射膜170靠近钝化接触结构160的一面的折射率较高，而背离钝化接触结构160的一面的折射率较低，从而有效降低对太阳光的反射率。

第二减反射膜170的折射率同样可以1nm至4nm为一个梯次进行渐变。在一些实施例中，第二减反射膜170的折射率可以自一面的2.35至另一面的2.0渐变。

如图4和图8所示，在本申请的一些实施例中，第二减反射膜170也可以采用多层结构。即第二减反射膜170包括堆叠在一起的多层厚度不同的减反射膜171，多层减反射膜171的厚度在背离基底110的方向上呈递增趋势。

图4和图8示出了第二减反射膜170包含三层减反射膜171的情形，第二减反射膜170的膜层在背离基底110的方向上分别为第一层、第二层与第三层。第一层减反射膜171的厚度为18nm至25nm，第二层减反射膜171的厚度为20nm至28nm，第三层减反射膜171的厚度为45nm至55nm。另外，第一层减反射膜171的折射率可以为2.32至2.34，第二层减反射膜171的折射率可以为2.28至2.30，第三层减反射膜171的折射率可以为2.0至2.1。

如图9所示，本申请一些实施例还提供了一种光伏组件，包括电池串10、封装层20以及盖板30。电池串10由多个太阳能电池100连接形成，太阳能电池100为上述实施例中的太阳能电池。封装层20用于覆盖电池串10的表面。盖板30用于覆盖封装层20远离电池串10的表面。

多个太阳能电池10通过焊带或者导电胶连接在一起，从而将单个太阳能电池10产生的电能进行汇集以便进行后续的输送。太阳能电池10之间可以间隔排布，也可以采用叠瓦形式堆叠在一起。

封装层20起到连接电池串10与盖板30的作用，封装层20可以采用透光性较好的EVA胶膜或者POE胶膜。

盖板30通过封装层20与电池串10粘接在一起，盖板30可以采用强度较高的透明玻璃盖板。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：

基底；

掺杂导电层，设置在所述基底上，所述掺杂导电层与所述基底之间形成PN结；

第一钝化层，覆盖所述掺杂导电层远离所述基底的一面；

第一减反射膜，覆盖所述第一钝化层远离所述掺杂导电层的一面，所述第一减反射膜包括沿背离所述第一钝化层的方向依次设置的第一减反射层和第二减反射层，所述第一减反射层的厚度大于所述第二减反射层的厚度，所述第一减反射层的折射率自靠近所述第一钝化层的一面至靠近所述第二减反射层的一面呈递减趋势，所述第一减反射层靠近所述第二减反射层的一面的折射率大于所述第二减反射层的折射率。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：

所述第一减反射层的厚度大于等于36nm且小于等于42nm，所述第一减反射层的折射率自靠近所述第一钝化层的一面至靠近所述第二减反射层的一面呈连续式分布或者阶梯式分布。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于：

所述第一减反射层的折射率自靠近所述第一钝化层的一面至靠近所述第二减反射层的一面呈阶梯式分布，所述第一减反射层内处于同一折射率的膜层厚度大于等于1nm且小于等于4nm。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：

所述第一减反射层靠近所述第一钝化层的一面的折射率大于等于2.0且小于等于2.15，所述第一减反射层靠近所述第二减反射层的一面的折射率大于等于2.2且小于等于2.25。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：

所述第二减反射层的数量有多层，多层所述第二减反射层的折射率在背离所述第一减反射层的方向上呈递减趋势。

6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于：

所述第二减反射层的厚度大于等于8nm且小于等于16nm。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：

还包括设置在所述基底背离所述第一钝化层的一面上的第二钝化层或者钝化接触结构，以及覆盖所述第二钝化层或者所述钝化接触结构远离所述基底的一面的第二减反射膜，所述第二减反射膜的折射率在背离所述基底的方向上呈递减趋势。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于：

所述第二减反射膜的厚度大于等于70nm且小于等于100nm，所述第二减反射膜的折射率在背离所述基底的方向上呈连续式分布；或者

所述第二减反射膜的折射率在背离所述基底的方向上呈阶梯式分布。

9.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于：

所述第二减反射膜包括堆叠在一起的多层厚度不同的减反射膜，多层所述减反射膜的厚度在背离所述基底的方向上呈递增趋势。

10.一种光伏组件，其特征在于，包括：

电池串，由多个权利要求1至9任一项所述的太阳能电池连接形成；

封装层，用于覆盖所述电池串的表面；

盖板，用于覆盖所述封装层远离所述电池串的表面。

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