CN219350238U - 光伏电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光伏电池，包括衬底和设置在衬底入光面上的钝化层，钝化层包括表层和层叠设置在表层与衬底的入光面之间的多层折射层，其中，表层的材质为硅的氧化物，表层的折射率低于折射层的折射率，且折射层的折射率沿背离衬底方向逐渐减小。本实用新型还提供一种光伏电池的制作方法。在本实用新型提供的光伏电池中，表层的材质选用硅的氧化物，从而能够极大的降低光伏电池的光学反射率，且硅的氧化物材质的表层的钝化性能不输于现有膜层，在保证CTM值及电池产品良率的同时，提高了光伏电池的效率，并延长了光伏电池的周期寿命。

Description

光伏电池

技术领域

本实用新型涉及光伏领域，具体地，涉及一种光伏电池。

背景技术

太阳能电池(又称光伏电池)是未来发电的一种重要方式，采用晶体硅制造的太阳能电池是近年来光伏行业的主流技术。在光伏领域，钝化发射极和背面触点(PassivatedEmitter and Rear Cell，PERC)电池的制作工艺中通常采用低压力化学气相沉积(LowPressureChemical Vapor Deposition，LPCVD)工艺在衬底表面形成硅沉积层(Poly-Si)来制备钝化接触结构，以保证衬底表面电路结构的稳定性，同时形成在衬底表面且折射率逐层变化的钝化层可以实现提高光伏电池的光线入射率，进而保证光伏电池的效率。

低压力化学气相沉积形成的膜层均匀性好，致密性高，可以通过调节特气类型及流量等制备出不同的膜层结构，目前大多数正面膜层结构都是采用硅的氮化物(SiN_x)材质，然而该材质对光线入射率的提高较为有限，无法应对行业日益增长的对光伏电池发电效率的要求。

因此，如何提供一种能够提高光伏电池整体吸光性能的光伏电池，成为本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种光伏电池，该光伏电池的吸光性能高。

为实现上述目的，作为本实用新型的一个方面，提供一种光伏电池，包括衬底和设置在衬底入光面上的钝化层，所述钝化层包括表层和层叠设置在所述表层与所述衬底的入光面之间的多层折射层，其中，所述表层的材质为硅的氧化物，所述表层的折射率低于所述折射层的折射率，且多层所述折射层的折射率沿背离所述衬底方向逐渐减小。

可选地，所述表层的折射率小于等于1.6。

可选地，所述表层的折射率为1.3-1.6。

可选地，所述表层的厚度为40nm-80nm。

可选地，所述表层还含有氟元素

可选地，所述多层折射层包括沿背离所述衬底的方向依次层叠设置的底折射层、中间层和次表层。

可选地，所述底折射层的折射率为2.1～2.4，所述中间层的折射率为1.9～2.2。

可选地，所述底折射层的厚度为5nm～20nm，所述中间层的厚度为30nm～60nm，所述次表层的厚度为5nm-20nm。

可选地，所述底折射层和所述中间层包括硅元素和氮元素。

可选地，所述次表层包括硅元素、氮元素和氧元素。

作为本实用新型的第二个方面，提供一种光伏电池的制作方法，所述光伏电池的制作方法包括：

在衬底的入光面上制作多层折射层；

在所述折射层背离所述衬底的一侧制作表层；

其中，所述表层的材质为硅的氧化物，所述表层的折射率低于所述折射层的折射率，且所述折射层的折射率沿背离所述衬底方向逐渐减小。

可选地，所述在所述折射层背离所述衬底的一侧制作表层，包括：

向工艺腔室中通入第一工艺气体和第二工艺气体，并电离所述第一工艺气体和所述第二工艺气体形成等离子体，以在所述折射层背离所述衬底的一侧表面沉积形成所述表层；

其中，所述第一工艺气体含有硅元素，所述第二工艺气体含有氧元素。

可选地，所述第一工艺气体为甲硅烷，所述第二工艺气体为一氧化二氮，所述第一工艺气体与所述第二工艺气体的流量比为1:18至1:30。

在本实用新型提供的光伏电池和光伏电池的制作方法中，表层的材质选用硅的氧化物，从而能够极大的降低光伏电池的光学反射率，且硅的氧化物材质的表层的钝化性能不输于现有膜层，在保证CTM

值及电池产品良率的同时，提高了光伏电池的效率，并延长了PERC电池的周期寿命。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的光伏电池的结构示意图。

附图标记说明：

100：衬底

200：钝化层

210：表层

221：底折射层

222：中间层

223：次表层

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

为解决上述技术问题，作为本实用新型的一个方面，提供一种光伏电池，如图1所示，该光伏电池包括衬底100和设置在衬底100入光面(即图中衬底100的顶部表面)上的钝化层200，所述钝化层200包括表层210和层叠设置在所述表层210与所述衬底100的入光面之间的多层折射层(包括底折射层221、中间层222和次表层223)，其中，所述表层210的材质为硅的氧化物(SiO_x)，所述表层210的折射率低于所述折射层的折射率，且多层所述折射层的折射率沿背离所述衬底100方向逐渐减小。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述光伏电池为钝化发射极和背面触点(Passivated Emitter and Rear Cell，PERC)电池，衬底100能够将穿过钝化层200入射的光线的能量转化为电能，从而实现光伏发电。

受长期以来的行业经验所局限，几乎所有厂家在PERC电池的最表层210都采用低折射率的硅的氮化物(SiN_x)材质，而在本实用新型提供的光伏电池中，表层210的材质选用硅的氧化物，从而能够极大的降低光伏电池的光学反射率，且硅的氧化物材质的表层210的钝化性能不输于现有膜层，在保证CTM值(Cell To Module，指组件输出功率与电池片功率总和的百分比)及电池产品良率的同时，提高了光伏电池的效率，并延长了PERC电池的周期寿命。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述表层210的折射率为超低折，具体地，所述表层210的折射率可以小于等于1.6。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述表层210的折射率为1.3-1.6。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述表层210的厚度可以达到现有PERC电池中钝化层的整体膜厚，具体地，所述表层210的厚度为40nm-80nm(纳米)。

受长期以来的行业经验所局限，几乎所有厂家对膜厚的控制基本都在70nm～80nm，这样的膜层已经无法进一步提升光伏电池的效率，而在本实用新型实施例提供的光伏电池中，表层210采用超低折且高厚度的硅的氧化物膜层，从而能够极大的降低光伏电池的光学反射率，在保证CTM值及电池产品良率的同时，提高了光伏电池的效率。

为实现所述表层210的超低折射率(折射率低于1.6)，作为本实用新型的一种优选实施方式，所述表层210还含有氟(F)元素。

在本实用新型实施例中，表层210中掺杂有氟元素，从而进一步降低了表层210的折射率，进而进一步降低了钝化层200对光线的反射率，提高了光伏电池的整体吸光性能。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述光伏电池可以包括3层所述折射层，具体地，如图1所示，所述多层折射层包括沿背离所述衬底的方向依次层叠设置的底折射层221、中间层222和次表层223。

在本实用新型实施例中，钝化层200包括三层折射层，底折射层221、中间层222和次表层223的折射率依次减小，以提高光线由外侧射向衬底100入光面的入射率，进而提高光伏电池的整体吸光性能。

作为本实用新型的一种可选实施方式，三层折射层均包括硅元素和氮元素，即，折射层的材质主要为硅的氮化物(SiN_x)，与现有技术中钝化层的主要材质相同。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述底折射层221的折射率为2.1～2.4，所述中间层222的折射率为1.9～2.2。

为保证钝化层200的钝化性能，作为本实用新型的一种优选实施方式，所述底折射层221的厚度为5nm～20nm，所述中间层222的厚度为30nm～60nm，所述次表层223的厚度为5nm-20nm。

在本实用新型实施例中，底折射层221的厚度为5nm～20nm，中间层222的厚度为30nm～60nm，次表层223的厚度为5nm-20nm，从而在表层210采用高厚度超低折的硅的氧化物材料的同时，原本的硅的氮化物膜层的厚度也能够保持在原有水位，从而在增加光伏电池整体吸光性能的同时也保持了钝化层200原本的钝化性能。

为实现次表层223的低折射率，作为本实用新型的一种优选实施方式，次表层223除硅元素和氮元素外还可以包括氧元素，具体地，所述底折射层221和所述中间层222包括硅元素和氮元素，所述次表层223包括硅元素、氮元素和氧元素，即，次表层223的主要材质为硅的氮氧化物(SiN_xO_y)。

在本实用新型实施例中，次表层223除硅元素和氮元素外还包括氧元素，从而进一步降低了次表层223中硅原子的密度，进而降低了次表层223的折射率，使其折射率能够介于硅的氮化物材质的中间层222的折射率与硅的氧化物材质的表层210的折射率之间。

本实用新型的发明人在实验中发现，通过低压力化学气相沉积机台作业制得的本实用新型实施例提供的光伏电池，其反射率相较于目前产线电池片低10～30％，其效率相较于目前产线电池片高0.1以上，经实验验证，本实用新型实施例提供的光伏电池结构极大的提高了钝化发射极和背面触点电池的周期寿命。

作为本实用新型的第二个方面，提供一种光伏电池的制作方法，用于制作本实用新型实施例提供的光伏电池，所述光伏电池的制作方法包括：

步骤S1、在衬底100的入光面上制作多层折射层；

步骤S2、在所述折射层背离所述衬底100的一侧制作表层210；

其中，所述表层210的材质为硅的氧化物，所述表层210的折射率低于所述折射层的折射率，且所述折射层的折射率沿背离所述衬底100方向逐渐减小。

在利用本实用新型提供的光伏电池的制作方法制得的光伏电池中，表层210的材质选用硅的氧化物，从而能够极大的降低光伏电池的光学反射率，且硅的氧化物材质的表层210的钝化性能不输于现有膜层，在保证CTM值及电池产品良率的同时，提高了光伏电池的效率，并延长了PERC电池的周期寿命。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述在所述折射层背离所述衬底100的一侧制作表层210，包括：

向工艺腔室中通入第一工艺气体和第二工艺气体，并电离所述第一工艺气体和所述第二工艺气体形成等离子体，以在所述折射层背离所述衬底100的一侧表面沉积形成所述表层210；

其中，所述第一工艺气体含有硅元素，所述第二工艺气体含有氧元素。

在本实用新型实施例中，通过含有硅元素的第一工艺气体与含有氧元素的第二工艺气体电离形成等离子体，从而使硅原子之间形成硅-硅键，并使硅原子与氧原子之间形成硅-氧键，从而沉积形成主要成分为硅的氧化物(SiO_x)的表层210。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述第一工艺气体为甲硅烷(SiH₄)，所述第二工艺气体为一氧化二氮(N₂O，即笑气)，所述第一工艺气体与所述第二工艺气体的流量比为1:18至1:30。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述第一工艺气体的流量可以为650sccm，所述第二工艺气体的流量可以为12000sccm。

需要说明的是，在膜层的沉积过程中，硅烷中的氢元素并不会全部以副产物形式排出，使钝化层200的各膜层均含有一定量的氢原子或氢离子，且该氢原子或氢离子能够对衬底100上的缺陷进行钝化，从而保证产品良率。例如，在第一工艺气体为甲硅烷，第二工艺气体为一氧化二氮的情况下，表层210实际可包含硅元素、氧元素和氢元素。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种光伏电池，包括衬底和设置在衬底入光面上的钝化层，其特征在于，所述钝化层包括表层和层叠设置在所述表层与所述衬底的入光面之间的多层折射层，其中，所述表层的材质为硅的氧化物，所述表层的折射率低于所述折射层的折射率，且多层所述折射层的折射率沿背离所述衬底方向逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的光伏电池，其特征在于，所述表层的折射率小于等于1.6。

3.根据权利要求1所述的光伏电池，其特征在于，所述表层的折射率为1.3-1.6。

4.根据权利要求1所述的光伏电池，其特征在于，所述表层的厚度为40nm-80nm。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的光伏电池，其特征在于，所述多层折射层包括沿背离所述衬底的方向依次层叠设置的底折射层、中间层和次表层。

6.根据权利要求5所述的光伏电池，其特征在于，所述底折射层的折射率为2.1～2.4，所述中间层的折射率为1.9～2.2。

7.根据权利要求6所述的光伏电池，其特征在于，所述底折射层的厚度为5nm～20nm，所述中间层的厚度为30nm～60nm，所述次表层的厚度为5nm-20nm。

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