CN219180521U - 一种TOPCon太阳能电池叠层钝化结构和包含其的TOPCon太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种TOPCon太阳能电池叠层钝化结构和包含其的TOPCon太阳能电池。所述叠层钝化结构包括硅衬底，以及从硅衬底的背表面至外依次设置七个介电层；其中，第一介电层和第五介电层的材质为氧化硅，第二介电层的材质为掺杂多晶硅，第三介电层的材质为氧化铝，第四介电层的材质为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，第六介电层为氧化硅层、氮化硅层和氮氧化硅层中的至少两种复合而成的复合层，第七介电层的材质为氮化硅；第四介电层、第五介电层和第六介电层的折射率依次升高。本实用新型提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构具有良好的钝化效果，包括该叠层钝化结构的TOPCon太阳能电池的开路电压、短路电流和转换效率均得到有效提高。

Description

一种TOPCon太阳能电池叠层钝化结构和包含其的TOPCon太阳 能电池

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种TOPCon太阳能电池叠层钝化结构和包含其的TOPCon太阳能电池。

背景技术

TOPCon太阳能电池是一种利用TOPCon技术(Tunnel Oxide Passivated Contact)制得的太阳能电池，TOPCon技术是一种新型钝化接触技术，即在电池背面分别镀一层超薄氧化硅和掺杂多晶硅，二者共同构成了隧穿氧化层钝化接触结构，从而在硅衬底表面形成良好的钝化接触。

目前，TOPCon太阳能电池选择沉积的背面钝化层多采用氧化硅层(第一层)、掺杂多晶硅层(第二层)、氧化铝层(第三层)和氮化硅层(第四层)的沉积顺序。但是，由于氮化硅层的正电荷量比氧化铝层的正电荷量高，会对带负电荷的氧化铝层的场钝化效果产生影响；而且，由于沉积氮化硅层所需的功率比沉积氧化铝层所需的功率高，在沉积氮化硅层时会破坏氧化铝层的钝化效果。另外，氧化铝层的折射率约为1.6，而氮化硅层的折射率明显增大，约为2.0，因此，氧化铝层和氮化硅层的相差较大的折射率导致背面钝化层的反射效果欠佳。

实用新型内容

鉴于以上技术问题，本实用新型提供一种TOPCon太阳能电池叠层钝化结构和包含其的TOPCon太阳能电池。本实用新型提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构具有良好的钝化效果，包含该叠层钝化结构的TOPCon太阳能电池的开路电压、短路电压和转换效率均得到明显提高。

为达到上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

本实用新型提供一种TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，所述TOPCon太阳能电池叠层钝化结构包括硅衬底，以及从所述硅衬底的背表面至外依次设置的第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层、第五介电层、第六介电层和第七介电层；其中，所述第一介电层和第五介电层的材质为氧化硅，所述第二介电层的材质为掺杂多晶硅，所述第三介电层的材质为氧化铝，所述第四介电层的材质为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，所述第六介电层为氧化硅层、氮化硅层和氮氧化硅层中的至少两种复合而成的复合层，所述第七介电层的材质为氮化硅；所述第四介电层、第五介电层和第六介电层的折射率依次升高。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一介电层的厚度为1-2nm。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第二介电层的厚度为120-170nm。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第三介电层的厚度为1-50nm。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第四介电层的厚度为1-70nm。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第五介电层的厚度为1-10nm。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第六介电层的厚度为50-200nm。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第七介电层的厚度为100-130nm。

本实用新型提供的第二方面提供一种TOPCon太阳能电池，该TOPCon太阳能电池的背面为所述TOPCon太阳能电池叠层钝化结构。

本实用新型提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过在第三介电层和第七介电层之间设置折射率依次升高的第四介电层、第五介电层和第六介电层，可以使叠层钝化结构有效发挥第三介电层的场钝化效果；同时，第四介电层、第五介电层和第六介电层还可以对第三介电层进行辅助钝化，从而提高电池的开路电压、短路电压和转换效率。另外，本实用新型提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构采用第四介电层、第五介电层和第六介电层的折射率依次升高的排布方式，可以增强背面光的反射，保证长波段光的吸收利用，从而提升短路电流。相比于常规的不含第四介电层、第五介电层和第六介电层的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，本实用新型提供的叠层钝化结构可以使TOPCon太阳能电池的开路电压提高0.009V以上，转换效率可提高0.535％以上，短路电流提高0.106A以上。可见，该TOPCon太阳能电池叠层钝化结构具有良好的化学钝化效果、场钝化效果及背面光反射能力，且其制备工艺相对简单，所需设备种类单一，有效的降低生产成本，可应用于TOPCon太阳能电池的生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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地介绍，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为本实用新型实施例提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构截面示意图，

其中：

01-硅衬底，02-第一介电层，03-第二介电层，04-第三介电层，05-第四介电层，

06-第五介电层，07-第六介电层，08-第七介电层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，现对本实用新型提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构进行说明。该TOPCon太阳能电池叠层钝化结构包括：硅衬底01，以及从所述硅衬底的背表面至外依次设置的第一介电层02、第二介电层03、第三介电层04、第四介电层05、第五介电层06、第六介电层07和第七介电层08；其中，所述第一介电层02和第五介电层06的材质为氧化硅，所述第二介电层03的材质为掺杂多晶硅，所述第三介电层04的材质为氧化铝，所述第四介电层05的材质为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，所述第六介电层07为氧化硅层、氮化硅层和氮氧化硅层中的至少两种复合而成的复合层，所述第七介电层08的材质为氮化硅；所述第四介电层05、第五介电层06和第六介电层07的折射率依次升高。

本实用新型提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过在第三介电层04和第七介电层08之间设置折射率依次升高的第四介电层05、第五介电层06和第六介电层07，可以使叠层钝化结构有效发挥第三介电层04的场钝化效果；同时，第四介电层05、第五介电层06和第六介电层07还可以对第三介电层04进行辅助钝化，从而提高电池的开路电压、短路电压和转换效率。另外，本实用新型提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，采用第四介电层05、第五介电层06和第六介电层07的折射率依次升高的排布方式，可以增强背面光的反射，保证长波段光的吸收利用，从而提升短路电流。相比于常规的不含第四介电层05、第五介电层06和第六介电层07的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，本实用新型提供的叠层钝化结构可以使TOPCon太阳能电池的开路电压提高0.009V以上，转换效率可提高0.535％以上，短路电流提高0.106A以上。可见，该TOPCon太阳能电池叠层钝化结构具有良好的化学钝化效果、场钝化效果及背面光反射能力，且其制备工艺相对简单，所需设备种类单一，有效的降低生产成本，可应用于TOPCon太阳能电池的生产。

具体的，第一介电层02的厚度为1-2nm，此厚度范围可以使多数载流子通过隧穿效应穿过氧化硅层，只有少数载流子被阻挡，从而降低载流子的复合，起到化学钝化的作用。在生产过程中，可采用PECVD方式沉积该氧化硅层。

具体的，第二介电层03的厚度为120-170nm，该介电层一方面可以起到保护氧化硅层的作用，另一方面还可以增加电子或空穴在氧化硅层中隧穿的概率。在生产过程中，可采用PECVD方式沉积，工艺温度可设置为330-380℃。

具体的，第三介电层04的厚度为1-50nm，该厚度范围的氧化铝层可以保证良好的场钝化效果和背反射效果，厚度过薄会导致场钝化效果减弱或者场钝化效果不稳定，厚度过厚会导致叠层钝化结构的背反射效果减弱，同时增加生产成本。在生产过程中，可采用ALD方式沉积。

具体的，第四介电层05的厚度为1-70nm，该介电层避免了第七介电层氮化硅层因正电荷量较高而对带负电荷的第三介电层氧化铝层的场钝化效果的影响，还可以对第三介电层氧化铝层进行辅助钝化，提高电池的效率。在生产过程中，可采用PECVD方式沉积。

具体的，第五介电层06的厚度为1-10nm，该层厚度过薄会导致场钝化效果减弱或者场钝化效果不稳定，厚度过厚则会导致叠层钝化结构的背反射效果减弱。在生产过程中，可采用PECVD方式沉积。

具体的，第六介电层07的厚度为50-200nm，折射率为1.9-2.3，在生产过程中，可采用PECVD方式沉积。

具体的，第七介电层08的厚度为100-130nm。在生产过程中，沉积温度可设置为380-420℃，时间可设置为15-25min。

本实用新型还提供了一种TOPCon太阳能电池，其背面为上述TOPCon太阳能电池叠层钝化结构。

TOPCon太阳能电池叠层钝化结构中第三介电层03的场钝化效果提高，从而能够使TOPCon太阳能电池的开路电压、短路电流和转换效率均获得提高。

检验例

本检验例对背面为本实用新型实施例提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构和对比例1、2中的叠层钝化结构的TOPCon太阳能电池进行测试，其中，本实用新型实施例提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构的参数为：

实施例1：第一介电层02为氧化硅层，厚度为1.6nm；第二介电层03为掺杂多晶硅层，厚度为150nm；第三介电层04为氧化铝层，厚度为30nm；第四介电层05为氮化硅层，厚度为35nm，折射率为1.5；第五介电层06为氧化硅层，厚度为5nm，折射率为1.8；第六介电层07为氧化硅层和氮氧化硅层的复合层，厚度为150nm，折射率为2.1；第七介电层08为氮化硅层，厚度为110nm。

实施例2：第一介电层02为氧化硅层，厚度为1.8nm；第二介电层03为掺杂多晶硅层，厚度为110nm；第三介电层04为氧化铝层，厚度为10nm；第四介电层05为氮氧化硅层，厚度为65nm，折射率为1.6；第五介电层06为氧化硅层，厚度为10nm，折射率为2.0；第六介电层07为氮化硅层和氮氧化硅层的复合层，厚度为50nm，折射率为2.3；第七介电层08为氮化硅层，厚度为130nm。

对比例1与实施例1的区别在于不设置第四介电层05、第五介电层06和第六介电层07。对比例2与实施例1的区别在于将第四介电层和第五介电层的顺序互换。

结果如下：

表1背面为实施例1-2和对比例1中的叠层钝化结构的TOPCon太阳能电池测试结果

	开路电压(V)	短路电流(A)	填充因子(％)	转换效率(％)
					实施例1	0.701	14.525	82.05	25.221
实施例2	0.703	14.520	81.96	25.257
					对比例1	0.692	14.414	81.98	24.686
对比例2	0.694	14.398	81.99	24.733

由表1的数据可知，本实用新型提供的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构具有良好的钝化效果，与对比例1和对比例2中的钝化结构相比，本实用新型提供的叠层钝化结构提高了TOPCon太阳能电池的开路电压、短路电流和转换效率；而且，该叠层钝化结构的制备工艺相对简单，所需的设备种类单一，适合规模化生产。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述TOPCon太阳能电池叠层钝化结构包括硅衬底，以及从所述硅衬底的背表面至外依次设置的第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层、第五介电层、第六介电层和第七介电层；其中，所述第一介电层和第五介电层的材质为氧化硅，所述第二介电层的材质为掺杂多晶硅，所述第三介电层的材质为氧化铝，所述第四介电层的材质为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，所述第六介电层为氧化硅层、氮化硅层和氮氧化硅层中的至少两种复合而成的复合层，所述第七介电层的材质为氮化硅；所述第四介电层、第五介电层和第六介电层的折射率依次升高。

2.如权利要求1所述的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第一介电层的厚度为1-2nm。

3.如权利要求1所述的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第二介电层的厚度为120-170nm。

4.如权利要求1所述的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第三介电层的厚度为1-50nm。

5.如权利要求1所述的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第四介电层的厚度为1-70nm。

6.如权利要求1所述的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第五介电层的厚度为1-10nm。

7.如权利要求1所述的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第六介电层的厚度为50-200nm。

8.如权利要求1所述的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第七介电层的厚度为100-130nm。

9.一种TOPCon太阳能电池，其特征在于，所述TOPCon太阳能电池的背面为权利要求1-8任一项所述的TOPCon太阳能电池叠层钝化结构。

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