CN218548446U - 一种太阳电池和光伏组件 - Google Patents

Abstract

一种太阳电池和光伏组件，属于光伏技术领域。太阳电池包括从上之下依次叠层设置的n型的硅基层、p型的第一扩散层和第一减反膜，以及设置于第一减反膜的第一电极。第一减反膜处设置有凹槽，凹槽的槽底由硅基层的用于与第一扩散层接触的底面形成，凹槽的内部设置有与第一电极的极性相反的第二电极，且第二电极的顶端与硅基层的底面直接导电接触。第二电极与凹槽的侧壁之间设置有绝缘层，侧壁与绝缘层之间设置有第二减反膜，使第一电极和第二电极彼此隔离。第一电极和第二电极均位于太阳电池的同一侧，避免极性不同的第一电极和第二电极分别位于电池的两侧而造成入射光的阻挡，进而提高太阳电池的光电转换效率。

Description

一种太阳电池和光伏组件

技术领域

本申请涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种太阳电池和光伏组件。

背景技术

太阳能电池在将光能转换成电能的过程中，其内部产生的光生载流子需要通过外部印刷的电极收集并引出，然后与外部电路连接，从而将电流输送出来。在丝网印刷工序中，通常需要在太阳能电池的背光面印刷背面电极，在太阳能电池的受光面印刷正面电极。

通过丝网印刷工序，在太阳能电池的受光面印刷银浆料，共烧形成良好的欧姆接触。但是，在太阳能电池的受光面烧结固化形成金属栅线后，会对入射光形成部分遮挡，导致受光面上存在阴影区域，造成入射光的损失，从而降低了太阳能电池的光电转换效率。

实用新型内容

基于上述的不足，本申请提供了一种太阳电池和光伏组件，以部分或全部地改善相关技术中与受光面连接的正面电极阻挡入射光的问题。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种太阳电池，包括叠层设置的n型的硅基层、p型的第一扩散层和第一减反膜，以及设置于第一减反膜的第一电极；

硅基层具有用于与第一扩散层接触的第一表面；第一减反膜设置有凹槽，凹槽的槽底为第一表面；凹槽的内部设置有第二电极，第二电极的顶端与第一表面连接；第二电极和第一电极的极性相反；第二电极与凹槽的侧壁之间设置有绝缘层，侧壁与绝缘层之间设置有第二减反膜。

在上述实现过程中，在背光面的第一减反膜处设置凹槽，凹槽的槽底为硅基层的第一表面，且凹槽的侧壁设置有绝缘层，绝缘层的内壁设置有第二电极。由于第二电极的顶端直接与硅基层的第一表面导电接触，因此可以将第二电极引到电池的背光面。即，本示例提供的太阳电池的第二电极和第一电极均位于背光面。由于第二电极没有凸出硅基层远离第一减反膜的受光面，因此第二电极不会阻挡光线照射于硅基层，进而提高电池的受光率，进而提高太阳电池的光电转换效率。

并且，用于将第二电极引到电池背面的凹槽不会穿过硅基体，因此在开设凹槽时不会导致硅基体发生碎片。

结合第一方面，在本申请第一方面的第一种可能的实施方式中，侧壁包括第一壁段，第一壁段由第一扩散层形成；第二减反膜覆盖第一壁段。

结合第一方面，在本申请第一方面的第二种可能的实施方式中，侧壁包括与第一壁段相邻的第二壁段，第二壁段由第一减反膜形成；第二减反膜覆盖第一壁段和第二壁段。

在上述实现过程中，由于凹槽会穿过第一扩散层，凹槽的侧壁包括由第一扩散层形成的第一壁段，和由第一减反膜形成的第二壁段。在凹槽的侧壁和绝缘层之间设置一层全覆盖或者至少覆盖第一壁段的第二减反膜，能够进一步减少凹槽的侧壁与第一扩散层之间的光的反射率，进而进一步提高光的利用率，提高电池的光电转换效率。

结合第一方面，在本申请第一方面的第三种可能的实施方式中，硅基层远离第一表面的一侧设置有n型的第二扩散层。

结合第一方面，在本申请第一方面的第四种可能的实施方式中，硅基层远离第一表面的一侧设置有多层第二扩散层。

在上述实现过程中，在硅基层远离第一扩散层的一侧设置与硅基层的N/P极性相同的一层或多层第二扩散层，能够提升硅基层的钝化效果，减少复合。多层不同梯度的第二扩散层的叠加，可以增加载流子的传输通道，同时还能兼顾扩散变温吸杂效果，大幅度减少硅基片和第二扩散层之间存在的金属杂质，提升电池的输出功率。

结合第一方面，在本申请第一方面的第五种可能的实施方式中，硅基层和第一减反膜之间设置有多层第一扩散层。

在上述实现过程中，在第一减反膜和硅基层之间设置与硅基层的N/P极性相反的多层第一扩散层，能够提升硅基层的钝化效果，减少复合。多层不同梯度的第一扩散层的叠加，可以增加载流子的传输通道，同时还能兼顾扩散变温吸杂效果，大幅度减少硅基片和第一扩散层之间存在的金属杂质，提升电池的输出功率。

结合第一方面，在本申请第一方面的第六种可能的实施方式中，太阳电池包括多个凹槽，每个凹槽的内部设置有第二减反膜、绝缘层和第二电极。

在上述实现过程中，设置多个凹槽，以便于通过凹槽设置多个第二电极，增加电流的收集效率。

结合第一方面，在本申请第一方面的第七种可能的实施方式中，太阳电池包括多个第一电极。

在上述实现过程中，在太阳电池处设置多个第一电极，可以进一步增加电流的收集效率。

结合第一方面，在本申请第一方面的第八种可能的实施方式中，第二扩散层远离硅基层的一侧依次叠层设置氧化层和第三减反膜。

在上述实现过程中，在第二扩散层远离硅基层的一侧依次叠层设置氧化层和第三减反膜，氧化层和第三减反层可以在保护第二扩散层的同时还能减少光的反射率，进而提高太阳电池的光利用率。

在第二方面，本申请的示例提供了一种光伏组件，包括多个第一方面提供的太阳电池。

在上述实现过程中，由于第一方面提供的太阳电池的第二电极没有凸出硅基层之上的受光面，因此第二电极不会遮挡光线，提高太阳电池的受光率，进而提高太阳电池的光电转换效率。由于光伏组件包括多个第一方面提供的太阳电池，进而也能够提高光伏组件的光电转换效率。

并且，在制备光伏组件时，由于太阳电池中的凹槽不会穿过硅基板，能够防止硅基板的碎片，进而减小包含太阳电池的制备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本示例提供的第一种太阳电池的截面示意图；

图2为本示例提供的第二种太阳电池的截面示意图；

图3为A的放大示意图；

图4为本示例提供的光伏组件的俯视示意图。

图标：1-光伏组件；10-太阳电池；11-硅基层；111-第一表面；12-第一扩散层；13-第一减反膜；14-第一电极；15-凹槽；151-侧壁；1511-第一壁段；1512-第二壁段；16-绝缘层；17-第二减反膜；18-第二电极；191-氧化层；192-第三减反膜；193-第二扩散层。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。

以下针对本申请示例提供的太阳电池和光伏组件进行具体说明：

一般的，太阳电池在将光能转换成电能的过程中，其内部产生的光生载流子需要通过外部印刷的电极收集并引出，然后与外部电路连接，从而将电流输送出来。通常通过丝网印刷进行电极的制备。在太阳能电池的表面印刷银浆料，共烧形成良好的欧姆接触。

在丝网印刷工序中，通常需要在太阳能电池的背面印刷背电极，在太阳能电池的正面印刷正电极。但是，在太阳能电池的正面印刷浆料，烧结固化形成金属栅线后，凸出太阳电池正面的金属栅线(第二电极)会对入射光形成部分遮挡，在太阳电池的受光面上形成阴影区域，造成入射光的损失，进而减少太阳电池的光电转换效率。

基于此，发明人提供了一种光伏组件1和太阳电池10，以解决连接受光面的电极对入射光形成阻挡的问题，进而提高电池的光电转换效率。

请参阅图1，太阳电池10包括叠层设置的硅基层11、第一扩散层12和第一减反膜13，以及设置于第一减反膜13的第一电极14；

第一减反膜13设置有凹槽15，凹槽15的槽底由第一表面111形成；凹槽15的内部设置有第二电极18，第二电极18的顶端与第一表面111连接；第二电极18和第一电极14的极性相反；第二电极18与凹槽15的侧壁151之间设置有绝缘层16，侧壁151与绝缘层16之间设置有第二减反膜17。

在第一减反膜13处设置延伸至硅基层11的凹槽15，凹槽15的侧壁151设置有绝缘层16，绝缘层16远离侧壁151的一侧设置有第二电极18，且第二电极18的顶端直接与硅基层11的第一表面111导电接触，可以将太阳电池10中的第二电极18引到电池的背面。即，本示例提供的太阳电池10的第二电极18和第一电极14均位于靠近第一减反膜13的一侧。

其中，第二电极18的顶端与第一表面111连接是指：第二电极18沿太阳电池10的厚度方向靠近第一表面111的一端，与第一表面111直接导电接触，收集硅基层11处的电流。

由于第二电极18没有凸出电池正面的受光面，因此第二电极18不会阻挡光线，进而提高太阳电池10的受光率，提高太阳电池10的光电转换效率。

并且，与在电池中设置从正面延伸至背面的通孔以将第二电极18引到背面相比(该通孔穿过硅基层11)，本申请用于将第二电极18引到电池背面的凹槽15不会穿过硅基层11，因此在开设凹槽15时，不会导致硅基层11发生碎片。

以下结合附图分别对本申请示例提供的太阳电池10中的硅基层11、第一扩散层12、第一减反膜13、第一电极14、凹槽15、绝缘层16、第二减反膜17和第二电极18作进一步的详细描述。

硅基层11具有用于与第一扩散层12接触的第一表面111，与第一表面111相对的表面为受光面。

本申请不限制硅基层11与第一表面111相对的一侧的具体设置形式，相关人员可以根据需要进行相应的选择。

在一些可能的实施方式中，请参阅图2，为了保护硅基层11，可以在硅基层11远离第一表面111的一侧设置氧化层191。

进一步的，可以在氧化层191远离硅基层11的一侧设置第三减反膜192。设置第三减反膜192可以减少入射光线的反射，提高硅基层11的受光率，进而提高电池的光电转换效率。

进一步的，本申请不限制第三减反膜192的具体设置形式，相关人员可以根据需要进行相应的调整。

在一些可能的实施方式中，第三减反膜192可以由多层减反膜组成。第三减反膜192可以选自TiO₂减反膜、SiNx减反膜和SiO₂减反膜中的至少一者或多者。

进一步的，可以在氧化层191和硅基层11之间设置第二扩散层193，且第二扩散层193的P/N极性与硅基层11的P/N极性相同。

进一步的，可以在氧化层191和硅基层11之间设置多层第二扩散层193。

在硅基层11远离第一扩散层12的一侧设置与硅基层11的N/P极性相同的一层或多层第二扩散层193，能够提升硅基层11的钝化效果，减少复合。多层不同梯度的第二扩散层193的叠加，可以增加载流子的传输通道，同时还能兼顾扩散变温吸杂效果，大幅度减少硅基层11和第二扩散层193之间存在的金属杂质，提升太阳电池10的输出功率。

硅基层11的第一表面111与第一扩散层12接触，以形成PN结，进行光电转换。即，第一扩散层12与第二扩散层193的P/N极性相反。

进一步的，在一些可能的实施方式中，可以在硅基层11的第一表面111与第一减反膜13之间设置多层第一扩散层12。

在硅基层11的两面分别设置多层不同P/N极性的扩散层，双面扩散不同极性的杂质源(含磷或硼的氧化物)，分别形成N/P型半导体，双面吸杂，提高电池片的输出功率。

在第一扩散层12远离硅基层11的一侧设置第一减反膜13，可以双面吸收入射光，进一步提高电池片的输出功率。

本申请不限制第一减反膜13的具体类型，相关人员可以根据需要进行相应的选择。

在一些实施方式中，第一减反膜13和第三减反膜192相同，可以选自TiO₂减反膜、SiNx减反膜和SiO₂减反膜中的至少一者或多者。

通常，为了便于收集太阳电池产生的电流，会在电池的受光面和背光面处分别设置极性相反的电极。在电池的背光面设置背面电极，在电池的受光面设置正面电极。但是，设置于受光面的正面电极会阻挡入射光，降低电池的光利用率。

本示例中，在第一减反膜13处设置第一电极14。即在太阳电池10的背面设置背面电极，第一电极14是指背面电极。设置于第一减反膜处的第一电极14与第一扩散层12导电连接。

本示例为了减少与第一电极14的极性相反的第二电极18对入射光的阻挡，在第一减反膜13处设置凹槽15。其中，凹槽15的槽底由硅基层11的第一表面111形成。可以将第二电极18设置于凹槽15内，且将第二电极18与第一表面111接触，形成导电连接，以收集电流。

利用凹槽15，可以使第一电极14和第二电极18均位于太阳电池10靠近第一减反膜13的一侧(第一电极14和第二电极18均位于太阳电池10的背面)，第二电极18不会凸出硅基层11远离第一表面111的受光面，进而不会阻挡入射光，提升硅基层11的光利用率。

由于凹槽15的槽底由第一表面111形成，凹槽15的槽口位于第一减反膜13处，因此，请参阅图3，凹槽15的侧壁151由第一扩散层12和第一减反膜13形成。即，侧壁151包括有第一扩散层12形成的第一壁段1511，和第一减反膜13形成的第二壁段1512。

由于第一壁段1511和第二壁段1512连接共同形成侧壁151，且与第一扩散层12导电连接的第一电极14的极性和与第一表面111导电连接的第二电极18的极性相反，因此，需要在侧壁151处设置绝缘层16，以实现第二电极18与侧壁151之间的绝缘，进而实现第一电极14和第二电极18的相互隔离。即第一壁段1511和第二壁段均设置有绝缘层16。

本申请不限制绝缘层16的具体类型，相关人员可以在保证第二电极18能够与侧壁151绝缘的情况下，根据需要进行相应的选择。

在一些可能的实施方式中，可以在侧壁151处粘贴耐高温绝缘胶或绝缘的陶瓷涂层。

进一步的，本示例中，为了进一步减少入射光的损失，在侧壁151与绝缘层16之间还设置有第二减反膜17。

本申请不限制第二减反膜17的具体设置形式，相关人员可以根据需要进行相应的调整。

在一些可能的实施方式中，第二减反膜17完全覆盖侧壁151，即第一壁段1511和第二壁段均设置第二减反膜17。

或者，在第一壁段1511处设置第二减反膜17。

进一步的，第二减反膜17和第一减反膜13相同。即，第二减反膜17可以为部分延伸至第一壁段1511的第一减反膜13。

进一步的，本申请不限制凹槽15的具体设置形式，相关人员可以根据需要进行相应的调整。

在一些可能的实施方式中，凹槽15的侧壁151包括相对的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁均包括第一壁段1511和第二壁段。即，凹槽15沿其延伸方向的两端为开口结构，凹槽15沿其延伸方向的两端为“凹”字形结构。

或者，凹槽15的侧壁151包括相对的第一侧壁和第二侧壁，以及相对的第三侧壁和第四侧壁。即，凹槽15沿其延伸方向的两端均为平板结构。

或者，凹槽15的侧壁151包括相对的第一侧壁和第二侧壁，以及设置于第一侧壁和第二侧壁之间的第三侧壁。凹槽15沿其延伸方向的两端分别为平板结构和“凹”字形结构。

进一步的，在第一减反膜13处间隔设置多个凹槽15，以便于将多个第二电极18引到和太阳电池中的第一电极14相同的一侧。

利用多个凹槽15可以设置多个第二电极18，进而可以增强电流的收集效率。

或者，多个凹槽15可以相互连通，使得多个第二电极18能够相互连通，进一步增加电流的收集效率，以及将收集的电流进行汇流。

进一步的，可以设置多个第一电极14，以增强收集效率。

由于多个第一电极14和多个第二电极18之间要彼此绝缘，因此，多个第一电极14和多个第二电极18间隔设置。

示例性的，本示例提供的太阳电池10可以通过下述方法制备：

步骤1，获得N型的原始硅片。通过氢氧化钠/氢氧化钾蚀刻硅片，形成上下表面织构化。

步骤2，将硅片插入石墨舟内，利用PECVD等离子增强化学沉积设备单面生长60-110nm膜厚的氧化硅的绝缘薄膜。

步骤3，利用高温扩散炉，将硅片未镀绝缘膜的一面，高温扩散磷原子，形成n型半导体层。

步骤4，利用HF/HCL溶液去除硅片表面的磷硅玻璃层和绝缘层，之后利用退火炉在N型磷扩上生长3-10nm的SiO₂，其后利用等离子沉积设备镀第一SiNx减反射膜。

步骤5，利用高温扩散炉，将硅片去除氧化硅的绝缘薄膜的一面，高温扩散硼原子，形成P型半导体层，利用等离子刻蚀去除硅片边缘的玻璃层杂质。

步骤6，之后在P型面镀第二SiONx减反射膜。

步骤7，在第二SiONx减反射膜面激光开槽，形成0.4-0.8um深的凹槽，保证激光划破p型半导体层，裸露n型的硅基底(原始硅片)。

步骤8，丝网网版分步印刷。在已开槽区域首先涂抹耐高温的绝缘陶瓷材料，然后印刷含银的金属浆料，与硅片接触，烧结，导电形成第二电极18；在第二SiONx减反射膜上，印刷含银金属浆料，700-850℃高温烧结形成第一电极14。

本申请的示例提供一种光伏组件1，请参阅图4，光伏组件1包括多个太阳电池10。

本申请不限制光伏组件1中的多个太阳电池10的具体连接方式，相关人员可以根据需要进行相应的选择。

示例性的，光伏组件1中的多个太阳电池10以串联的形式连接。即，第一个太阳电池10的第一电极14与第二个太阳电池10的第二电极18连接，第二个太阳电池10的第一电极14与第三个太阳电池10的第二电极连接，依次连接。

示例性的，光伏组件1中的多个太阳电池10以并联的形式连接。即，每一个太阳电池10的第一电极14通过第一汇流件连接，每一个太阳电池10的第二电极18通过第二汇流件连接。

本申请不限制光伏组件1的具体设置形式，示例性的，光伏组件1还包括光伏玻璃层。光伏玻璃层覆盖在太阳电池10的上表面，以保护太阳电池10。其中，光伏玻璃层中的光伏玻璃也叫光电玻璃，是一种钢化处理的地铁玻璃，具有非常好的透光性以及很高的硬度，可以适应较大的昼夜温差以及恶劣的天气环境，从而保护太阳电池10。

同样，在一种可能的实施方式中，光伏组件1还包括光伏背板。光伏背板具有良好的绝缘性、防水性和耐老化性，将光伏背板设置于太阳电池10的背面，进一步保护太阳电池10。光伏背板也可以由钢化玻璃制成。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，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)

1.一种太阳电池，其特征在于，包括叠层设置的n型的硅基层、p型的第一扩散层和第一减反膜，以及设置于所述第一减反膜的第一电极；

所述硅基层具有用于与所述第一扩散层接触的第一表面；所述第一减反膜设置有凹槽，所述凹槽的槽底为所述第一表面；所述凹槽的内部设置有第二电极，所述第二电极的顶端与所述第一表面连接；所述第二电极和所述第一电极的极性相反；所述第二电极与所述凹槽的侧壁之间设置有绝缘层，所述侧壁与所述绝缘层之间设置有第二减反膜。

2.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述侧壁包括第一壁段，所述第一壁段由所述第一扩散层形成；所述第二减反膜覆盖所述第一壁段。

3.根据权利要求2所述的太阳电池，其特征在于，所述侧壁包括与所述第一壁段相邻的第二壁段，所述第二壁段由所述第一减反膜形成；所述第二减反膜覆盖所述第一壁段和所述第二壁段。

4.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述硅基层远离所述第一表面的一侧设置有n型的第二扩散层。

5.根据权利要求4所述的太阳电池，其特征在于，所述硅基层远离所述第一表面的一侧设置有多层所述第二扩散层。

6.根据权利要求1-5任一项所述的太阳电池，其特征在于，所述硅基层和所述第一减反膜之间设置有多层所述第一扩散层。

7.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述太阳电池包括多个所述凹槽，每个所述凹槽的内部均设置有所述第二减反膜、所述绝缘层和所述第二电极。

8.根据权利要求1或7所述的太阳电池，其特征在于，所述太阳电池包括多个所述第一电极。

9.根据权利要求4所述的太阳电池，其特征在于，所述第二扩散层远离所述硅基层的一侧依次叠层设置氧化层和第三减反膜。

10.一种光伏组件，其特征在于，包括多个权利要求1-9任一项所述的太阳电池。

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