CN220290821U - 电池结构及太阳电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于光伏技术领域，具体提供一种电池结构及太阳电池，结构包括基底，基底具有相对的第一表面和第二表面；设置于第一表面上的第一掺杂层；设置于第一表面或者第二表面上的第二掺杂层；设置于第一掺杂层上的第三掺杂层；与第二掺杂层电接触的第一电极；以及与第三掺杂层电接触的第二电极；其中，第一掺杂层与第三掺杂层的导电类型相反；第二掺杂层与第三掺杂层的导电类型相同。本实用新型在生产过程中，相比传统的电池技术，可以减少图形化掩膜工艺或者蚀刻工艺，简化电池的生产制备工艺，降低生产成本，提高背面反射率。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏技术领域，尤其涉及一种电池结构及太阳电池。
背景技术
太阳电池指的是可以有效吸收太阳能，并将其转化成电能的半导体部件。太阳电池的发射极和背场采用单一的掺杂类型的重掺杂接触技术(PERC电池、IBC)、非晶硅钝化接触技术(HJT太阳电池、HBC太阳电池)或者采用隧穿氧化层钝化接触技术(TOPCon太阳电池和TBC太阳电池)来实现。
由于在电池制备过程中，进行重掺杂、或者沉积非晶硅、或者沉积隧穿氧化层和poly-Si(多晶硅)层，无法进行单面或者局域制备，需要额外的掩膜工艺实现图形化、或者需要后续刻蚀去掉不要的部分，导致电池制备生成工艺复杂，生产周期长，生成成本高，背面反射率低。
实用新型内容
本实用新型提供一种电池结构，解决现有技术中电池制备生成工艺复杂，生产周期长，生成成本高，背面反射率低的问题。
本实用新型是这样实现的，一种电池结构，包括：
基底，基底具有相对的第一表面和第二表面；
设置于所述第一表面上的第一掺杂层；
设置于所述第一表面或者所述第二表面上的第二掺杂层；
设置于所述第一掺杂层上的第三掺杂层；
与所述第二掺杂层电接触的第一电极；以及
与所述第三掺杂层电接触的第二电极；
其中，所述第一掺杂层与所述第三掺杂层的导电类型相反；
所述第二掺杂层与所述第三掺杂层的导电类型相同。
进一步地，第一掺杂层和/或所述第二掺杂层下设置有介质层。
进一步地，所述第一掺杂层和所述第三掺杂层之间设置有介质层。
进一步地，介质层为非晶硅、多晶硅、碳化硅、氮氧化硅、氧化铝或者氧化硅其中一种或组合。
进一步地，介质层下设置有内扩层。
进一步地，所述第一掺杂层、第二掺杂层和第三掺杂层可以为掺杂非晶硅、掺杂多晶硅、掺杂单晶硅、掺杂碳化硅、掺杂氮氧化硅、掺杂氧化硅其中一种或组合。
进一步地，第一表面和/或第二表面具有表面钝化层。
进一步地，表面钝化层包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅以及非晶硅中的至少一种。
进一步地，基底为n型基底，第一掺杂层为p型掺杂层，所述第二掺杂层和第三掺杂层为n型掺杂层；或
所述基底为p型基底，所述第一掺杂层为n型掺杂层，所述第二掺杂层和第三掺杂层为p型掺杂层。
第二方面，本申请还提供一种太阳电池，太阳电池包括如上述的电池结构。
本实用新型的有益效果在于，通过在基底的第一表面形成第一掺杂层和第三掺杂层，第一表面和第二表面上还可以形成第二掺杂层，该第一掺杂层和第三掺杂层的导电类型相反，第二掺杂层与第三掺杂层的导电类型相同。然后在第二掺杂层和第三掺杂层分别形成第一电极和第二电极。在生产过程中，相比传统的电池技术，可以减少图形化掩膜工艺或者蚀刻工艺，简化电池的生产制备工艺，降低生产成本，提高背面反射率。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例双面接触太阳电池的结构示意图；
图2是本实用新型一个实施例双面接触太阳电池设置介质层的结构示意图；
图3是本实用新型一个实施例双面接触太阳电池设置内扩层的结构示意图；
图4是本实用新型一个实施例双面接触太阳电池的生产工艺流程示意图；
图5是本实用新型一个实施例背接触太阳电池的结构示意图；
图6是本实用新型一个实施例背接触太阳电池设置内扩层的结构示意图；
图7是本实用新型一个实施例背接触太阳电池的生产工艺流程示意图。
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，以下结合附图及实施例，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。
本申请中出现的英文缩写的解释如下所示：
PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)，意思是"钝化发射器和后部接触"的太阳能电池，被称为PERC太阳能电池片，是从常规铝背场电池(BSF)结构自然衍生而来。
BSF(back surface field solar cell)是指背场太阳电池。
IBC(Interdigitated Back Contact)是指交叉指式背接触太阳电池
HJT(Heterojunction Technology)是指异质结电池片。
HBC(异质结背接触)太阳电池是指将HJT技术应用于IBC电池结构。
TOPCon(Tunnel Oxide Passivating Contacts)是指隧穿氧化层钝化接触。
TOPCon太阳电池即隧穿氧化物钝化接触太阳能电池。
TBC(tunneling oxide passivated back contact)太阳能电池是指正负金属电极呈叉指状方式排列在电池背光面的一种背结背接触的太阳电池结构。
本实用新型实施例在生产过程中，相比传统的电池技术，可以减少图形化掩膜工艺或者蚀刻工艺，简化电池的生产制备工艺，降低生产成本，提高背面反射率。
实施例一
如图1至图7所示，本实施例提供一种电池结构，包括：
基底100，基底100具有相对的第一表面和第二表面；
设置于第一表面上的第一掺杂层200；
设置于第一表面或者第二表面上的第二掺杂层300；
设置于所述第一掺杂层200上的第三掺杂层400；
与第二掺杂层300电接触的第一电极500；以及
与第三掺杂层400电接触的第二电极600；
其中，第一掺杂层200与第三掺杂层400的导电类型相反；
第二掺杂层300与第三掺杂层400的导电类型相同。
在实施时，基底100为半导体基底。基底100的材料可以选择硅或者锗等材料或者砷化镓等材料，示例性地，基底100为本征导电基底、P型导电基底或者n型导电基底。在此不做限定。
在一些实施例中，基底100优选为P型导电基底或者n型导电基底。其中，相比本征导电基底，P型导电基底或者n型导电基底具有更好的导电率，从而使得最终制得的背接触电池具有更低的体电阻率，进而提高太阳电池的效率。
进一步地，基底100优选为n型导电基底。其中，相比P型导电基底，n型导电基底具有少子寿命高、无光衰、弱光性能好等优点。
少子寿命指少子的平均生存时间，即少数载流子寿命，光生电子和空穴从一开始在半导体中产生直到消失的时间称为寿命，载流子寿命就是指非平衡载流子的寿命。在一般情况下，对太阳能电池来说，少子寿命越短，电池效率越低。
在实施时，基底100一般成片状，两侧面分别为第一表面和第二表面。可选地，基底100的第一表面和第二表面对应太阳电池两侧面，例如，基底100的第一表面和第二表面可以分别对应太阳电池的正面和背面，或者基底100的第一表面和第二表面可以分别对应太阳电池的背面和正面，其中，正面为朝阳面，背面为背光面。在实施时，基底100的第一表面优选为正面，基底100的第二表面优选为背面。
在一些实施例中，第一表面上依次形成第一掺杂层200和第三掺杂层400，第一表面上或者第二表面上还可以形成第二掺杂层300。在实施时，第一掺杂层200和第三掺杂层400的导电类型相反，而第二掺杂层300和第三掺杂层400的导电类型相同，其中，第二掺杂层300和第三掺杂层400可以是同一种材质的导电类型。
可选地，第一掺杂层200和第二掺杂层300的形成位置可以根据实际产品参数或者需求进行设定。示例性地，以双面接触太阳电池为例，第一掺杂层200和第二掺杂层300可以分别形成于太阳电池的两侧面，即第一掺杂层200设置于第一表面上，而第二掺杂层300则设置于第二表面上。
在另一些实施例中，以背接触太阳电池为例，第一掺杂层200和第二掺杂层300可以同时设置于太阳电池的背面，即第一掺杂层200和第二掺杂层300同时设置于第一表面上。需要指出的是，当第一掺杂层200和第二掺杂层300同时设置于第一表面上时，第一掺杂层200和第二掺杂层300之间需要设置一定的间隔距离，该间隔距离可以根据实际需求或者环境进行设定，在此不做赘述。
可选地，第一掺杂层200和第二掺杂层300可以为n型掺杂层或者p型掺杂层，以基底100为n型基底为例，第一掺杂层200为p型掺杂层，第二掺杂层300为n型掺杂层；在其他实施例中，以基底100为p型基底，第一掺杂层200为n型掺杂层，第二掺杂层300为p型掺杂层。
可选地，第一掺杂层200和第二掺杂层300和第三掺杂层400可以为掺杂非晶硅、掺杂多晶硅、掺杂单晶硅、掺杂碳化硅、掺杂氮氧化硅、掺杂氧化硅其中一种或组合，在此不做限定。
可选地，第二掺杂层300上形成有第一电极500，第三掺杂层400形成有第二电极600。在实施时，第一电极500和第二电极600分别代表太阳电池的正负极。示例性地，以第二掺杂层300为n型掺杂层，对应太阳电池的负极；而第三掺杂层400为p型掺杂层，对应太阳电池的正极。
可选地，第一电极500和第二电极600可以采用金属或者TCO(TransparentConductive Oxide，透明导电氧化物)金属叠层，在此不做限定。
本申请实施例通过在基底100的第一表面形成第一掺杂层200和第三掺杂层400，第一表面和第二表面上还可以形成第二掺杂层300，该第一掺杂层200和第三掺杂层400的导电类型相反，第二掺杂层300与第三掺杂层400的导电类型相同。然后在第二掺杂层300和第三掺杂层400分别形成第一电极500和第二电极600。在生产过程中，相比传统的电池技术，可以减少图形化掩膜工艺或者蚀刻工艺，简化电池的生产制备工艺，降低生产成本，提高背面反射率。
实施例二
在一些可选实施例中，第一掺杂层200和/或第二掺杂层300下设置有介质层700。
在实施时，介质层700为界面钝化层，介质层700用于界面钝化，降低界面处载流子的复合，保证了载流子的传输效率。可选地，介质层700为非晶硅、多晶硅、碳化硅、氮氧化硅、氧化铝或者氧化硅其中一种或组合，在此不做限定。
在一些可能的实施例中，第一掺杂层200和第三掺杂层400之间页设置有介质层700，用于与第一掺杂层200和第三掺杂层400构成了钝化接触结构，提高了太阳电池的钝化性能，降低了载流子在界面处的复合，提供了太阳电池的转换效率。
在一些实施例中，第二掺杂层300和第三掺杂层400可以在同一工序中形成。示例性地，以双面接触太阳电池为例，请参阅图4，如图4所示，双面接触太阳电池的生产制作流程包括A1和A2流程，其中，A1流程为传统的太阳电池生产制作技术流程，A2流程为本申请提供的太阳电池的生产制作技术流程。
首先在基底100上形成介质层700，由于基底100的第一表面才有介质层700，因此可以只在基底100的一侧表面上形成介质层700。而在一些生成制造工艺中，通常会在基底100两侧表面形成介质层700，则可以将其中一侧的介质层700去除。
然后形成第一掺杂层200，在实施时，可以只在介质层700上形成第一掺杂层200。而在一些生成制造工艺中，通常会在太阳电池两侧(即介质层700和第二表面上)形成第一掺杂层200，此时，可以将第二表面上的第一掺杂层200去除，只保留介质层700上的第一掺杂层200。
然后在第二表面上以及第一掺杂层200的基础上形成第二掺杂层300。此时基底100的第一表面上依次形成有介质层700、第一掺杂层200和第二掺杂层300，而基底100的第二表面上形成有第二掺杂层300。需要说明的是，由于第二掺杂层300和第三掺杂区层400的导电类型相同，因此，在第一掺杂层200的基础上形成的第二掺杂层300可以看成是第三掺杂区层400，即基底100的第一表面上依次形成有介质层700、第一掺杂层200和第三掺杂区层400。
最后，在第二掺杂层300和第三掺杂区层400(此时第三掺杂层400为第一掺杂层200上的第二掺杂层300)上形成电极。具体地，该电机包括第一电极500和第二电极600；第一电极500形成于第二掺杂层300上，即第二表面上的第二掺杂层300形成第一电极500。第二电极600形成于第三掺杂区层400上，即第一表面上的第三掺杂区层400形成第二电极600。
在一些实施例中，第一电极500和第二电极600可以形成于同一侧表面。示例性地，以背接触太阳电池为例，请参阅图7，如图7所示，背接触太阳电池的生产制作流程包括B1和B2流程，其中，B1流程为传统的太阳电池生产制作技术流程，B2流程为本申请提供的太阳电池的生产制作技术流程。
首先在基底100的第一表面形成介质层700，介质层700设置有第一掺杂区和第二掺杂区。
然后在第一掺杂区形成第一掺杂层200。在实施时，在第一掺杂区形成第一掺杂层200时，往往也会在第二掺杂区形成第一掺杂层200，因此，在形成第一掺杂层200之前，可以通过掩膜工艺实现图形化，从而只在第一掺杂区形成第一掺杂层200。在另一些实施例中，当第一掺杂区和第二掺杂区均形成有第一掺杂层200时，可以将第二掺杂区上的第一掺杂层200去除，例如，通过蚀刻去掉不要的部分，只保留第一掺杂区上的第一掺杂层200。
然后再形成第二掺杂层300，此时第二掺杂区上只有第二掺杂层300，而第一掺杂区上具有依次形成的第一掺杂层200和第二掺杂层300。需要说明的是，由于第二掺杂层300和第三掺杂区层400的导电类型相同，因此，在第一掺杂层200的基础上形成的第二掺杂层300可以看成是第三掺杂区层400，即第一掺杂区上具有依次形成的第一掺杂层200和第三掺杂区层400。
最后，在第二掺杂层300上形成第一电极500，在第三掺杂层400上形成第二电极600。
在传统的太阳电池技术中，如图4和图7所示，在形成电极之前，还需要通过蚀刻工艺去除第一掺杂层200上的第三掺杂层400。而本申请相比传统的太阳电池技术，减少了一道蚀刻工艺，能有效降低太阳电池的生产成本，提高背面反射。
由于第一掺杂区可以形成第一掺杂层200和第三掺杂区层400，而第二掺杂区可以形成第二掺杂层300，第一掺杂层200和第二掺杂层300的导电类型相反，因此第一掺杂区和第二掺杂区需要做间隔排布设置，可以将第一掺杂区上的第一掺杂层200和第二掺杂区的第二掺杂层300物理隔离，避免出现短路的情况。
可选地，第一掺杂区和第二掺杂区之间的间隔的宽度为500-5000um。间隔的宽度利于各个子电池单元之间的电学隔离，且间隔不致过大，基底100不至于被浪费，其余区域均可以作为子电池单元的一部分，有利于太阳电池功率的提升。
可选的，间隔的宽度可以与间隔的体电阻率成反比，即，间隔的体电阻率越大，间隔的宽度越小，间隔的体电阻率越小，间隔的宽度越大，不仅利于各个子电池单元之间的电学隔离，且有利于该太阳电池功率的提升。
实施例三
在一些可选实施例中，在第一掺杂层200和第二掺杂层300对应的介质层700下设置有内扩层900。
在实施时，内扩层900可以看成是第一掺杂层200和第二掺杂层300扩散进基底100而形成的，其具有场效应和吸杂作用。
实施例四
在一些可选实施例中，第一表面和第二表面具有表面钝化层800。
在实施时，表面钝化层800可以对基底100的第一表面和第二表面进行钝化，降低第一表面和第二表面的载流子复合速度，提高光电转换效率。
可选地，表面钝化层800包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅以及非晶硅中的至少一种。示例性地，表面钝化层800为氧化硅。
实施例五
在一些可选实施例中，本申请还提供一种太阳电池，太阳电池包括如上述的电池结构。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和间接，上述描述的太阳电池的结构和实现原理，可以参考前述实施例一至四中的对应结构和实现原理，在此不再赘述。
以上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 (10)
1.一种电池结构，其特征在于，包括：
基底，所述基底具有相对的第一表面和第二表面；
设置于所述第一表面上的第一掺杂层；
设置于所述第一表面或者所述第二表面上的第二掺杂层；
设置于所述第一掺杂层上的第三掺杂层；
与所述第二掺杂层电接触的第一电极；以及
与所述第三掺杂层电接触的第二电极；
其中，所述第一掺杂层与所述第三掺杂层的导电类型相反；
所述第二掺杂层与所述第三掺杂层的导电类型相同。
2.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述第一掺杂层和/或所述第二掺杂层下设置有介质层。
3.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述第一掺杂层和所述第三掺杂层之间设置有介质层。
4.如权利要求2或3所述的电池结构，其特征在于，所述介质层为非晶硅、多晶硅、碳化硅、氮氧化硅、氧化铝或者氧化硅其中一种或组合。
5.如权利要求2所述的电池结构，其特征在于，所述介质层下设置有内扩层。
6.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述第一掺杂层、第二掺杂层和第三掺杂层可以为掺杂非晶硅、掺杂多晶硅、掺杂单晶硅、掺杂碳化硅、掺杂氮氧化硅、掺杂氧化硅其中一种或组合。
7.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述第一表面和/或第二表面具有表面钝化层。
8.如权利要求7所述的电池结构，其特征在于，所述表面钝化层包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅以及非晶硅中的至少一种。
9.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述基底为n型基底，所述第一掺杂层为p型掺杂层，所述第二掺杂层和第三掺杂层为n型掺杂层；或
所述基底为p型基底，所述第一掺杂层为n型掺杂层，所述第二掺杂层和第三掺杂层为p型掺杂层。
10.一种太阳电池，其特征在于，所述太阳电池包括如权利要求1至9中任一项所述的电池结构。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |