CN221008963U - 减反射膜、太阳电池和光伏组件 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种减反射膜、太阳电池和光伏组件，涉及光伏技术领域。减反射膜包括依次层叠的第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层以及第五膜层；第二膜层、第一膜层、第四膜层、第三膜层以及第五膜层的折射率依次减小且材质均包括氮化硅。本申请提供的减反射膜包括五个依次层叠设置的且材质均包括氮化硅的膜层，通过对各个膜层之间的折射率关系进行调整，将该减反射膜设置于电池基体上，且沿远离电池基体的方向，第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层以及第五膜层依次设置时，可以使得电池基体上减反射膜的光吸收率较低，可提高太阳电池的短路电流密度、开路电压以及填充因子，进而提高太阳电池的光电转换效率。

Description

减反射膜、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，涉及一种减反射膜、太阳电池和光伏组件。

背景技术

太阳电池是一种将光能转换为电能的半导体器件，太阳电池的光电转换效率主要由电池基体吸收光子的数量决定。光线从外界射入太阳电池的表面时会发生反射，降低进入电池基体的光子数量，使得太阳电池的光电转换效率偏低。

为提高进入电池基体的光子数量，现有技术中，在电池基体的表面制备氮化硅材质的减反射膜。但是，现有的太阳电池依旧存在表面的光线反射率偏高以及减反射膜对光线的吸收率较高的缺点，导致太阳电池的光电转换效率的提升存在瓶颈。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种减反射膜、太阳电池和光伏组件，其旨在提高太阳电池的光电转换效率的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种减反射膜，减反射膜包括依次层叠的第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层以及第五膜层。其中，第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层以及第五膜层的材质均包括氮化硅；第二膜层、第一膜层、第四膜层、第三膜层以及第五膜层的折射率依次减小。

本申请提供的减反射膜包括五个依次层叠设置的且材质均包括氮化硅的膜层，通过对各个膜层之间的折射率关系进行调整，将该减反射膜设置于电池基体上，且沿远离电池基体的方向，第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层以及第五膜层依次设置时，可以使得电池基体上减反射膜的光吸收率较低，可提高太阳电池的短路电流密度、开路电压以及填充因子，进而提高太阳电池的光电转换效率。

结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，第一膜层的折射率≥2.15。

上述技术方案中，设置靠近电池基体的第一膜层的折射率≥2.15，可进一步提高太阳电池的开路电压，进而进一步提高太阳电池的光电转换效率。

结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，第二膜层、第一膜层、第四膜层、第三膜层以及第五膜层的折射率之比为(2.25-2.35)：(2.15-2.25)：(2.05-2.10)：(1.95-2.05)：(1.90-1.95)。

上述技术方案，可以进一步降低太阳电池对光线的总反射率，进一步提高太阳电池的短路电流密度，进而进一步提高太阳电池的光电转换效率。

结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，第二膜层、第一膜层、第四膜层、第三膜层以及第五膜层的折射率分别为2.25-2.35、2.15-2.25、2.05-2.10、1.95-2.05、1.90-1.95。

上述技术方案，可以使得太阳电池具有较高的光电转换效率。

结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，第二膜层、第一膜层、第四膜层、第三膜层以及第五膜层的厚度依次增大。

上述技术方案中，通过对各个膜层之间的厚度关系进行调整，可以进一步降低减反射膜的光吸收率，减少减反射膜自身对光吸收而带来的光损失，有利于进一步提高太阳电池的光电转换效率。

结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，第二膜层、第一膜层、第四膜层、第三膜层以及第五膜层的厚度之比为(5-10)：(10-20)：(15-20)：(20-25)：(20-30)。

上述技术方案，可降低减反射膜的光吸收率，使得太阳电池具有较高的光电转换效率。

结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，第二膜层、第一膜层、第四膜层、第三膜层以及第五膜层的厚度分别为5-10nm、10-20nm、15-20nm、20-25nm、20-30nm。

上述技术方案，可使得太阳电池具有较高的光电转换效率。

第二方面，本申请提供一种太阳电池，太阳电池包括电池基体以及设置于电池基体上的如上述第一方面提供的减反射膜；其中沿远离电池基体的方向，第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层以及第五膜层依次设置。

本申请提供的太阳电池由于采用上述第一方面提供的减反射膜，可以使得电池基体上减反射膜的光吸收率较低，可使得太阳电池具有较高的短路电流密度、开路电压以及填充因子，进而使得太阳电池具有较高的光电转换效率。

结合第二方面，在本申请可选的实施方式中，电池基体包括设置于硅片的钝化层、电极以及发射极。

第三方面，本申请提供一种光伏组件，光伏组件包括多个如上述第二方面提供的太阳电池。

本申请提供的光伏组件由于采用上述第二方面提供的太阳电池，可使得光伏组件具有较高的光电转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有技术中太阳电池的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的太阳电池的结构示意图。

图标：110-减反射膜；120-电池基体；121-背面电极；122-背面氮化硅层；123-钝化层；124-背面氧化硅层；125-硅片；126-发射极；127-正面氧化硅层；130-正面电极。

200-太阳电池；201-预设方向；210-减反射膜；211-第一膜层；212-第二膜层；213-第三膜层；214-第四膜层；215-第五膜层；220-电池基体；221-背面电极；222-背面氮化硅层；223-钝化层；224-背面氧化硅层；225-硅片；226-发射极；227-正面氧化硅层；230-正面电极。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

本申请的说明书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。

在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，技术术语“厚度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

太阳电池是一种将光能转换为电能的半导体器件，太阳电池的光电转换效率主要由电池基体吸收光子的数量决定。光线从外界射入太阳电池的表面时会发生反射，降低进入电池基体的光子数量，使得太阳电池的光电转换效率偏低。

图1为现有技术中太阳电池的结构示意图，请参阅图1，为提高进入电池基体120的光子数量，现有技术中，在电池基体120的表面制备氮化硅材质的减反射膜110，以减少太阳电池的表面对光线的反射率，减少光反射带来的光损失，进而提高太阳电池的光电转换效率；其中，电池基体120包括：依次设置于硅片125的正面的发射极126和正面氧化硅层127，以及依次设置于硅片125的背面的背面氧化硅层124、钝化层123以及背面氮化硅层122；电池基体120还包括背面电极121，背面电极121设置于背面氮化硅层122的远离硅片125的一侧且背面电极121穿过背面氮化硅层122、背面钝化层123以及背面氧化硅层124进而与硅片125欧姆接触；太阳电池还设置有正面电极130。

但是，发明人发现，现有技术中的太阳电池依旧存在表面的光线反射率偏高以及减反射膜对光线的吸收率相对较高的缺点，导致太阳电池的光电转换效率的提升存在瓶颈。

所以，本申请对现有技术中的太阳电池的减反射膜改进，从而可以解决现有技术中太阳电池的光电转换效率的提升存在瓶颈的技术问题。为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请提供一种光伏组件(未示出)，光伏组件包括多个依次连接的太阳电池200。

需要说明的是，本申请不对光伏组件中多个的太阳电池200之间的连接关系进行限定，本申请也不对光伏组件中太阳电池200的具体数量进行限定。

图2为本申请实施例提供的太阳电池200的结构示意图，请参阅图2，太阳电池200包括减反射膜210以及电池基体220，减反射膜210设置于电池基体220上。

在本申请的实施例中，减反射膜210设置于电池基体220的正面。需要说明的是，在本申请其他可选的实施方式中，减反射膜210也可以同时设置于电池基体220的正面和背面。

在本申请的一些可选的实施方式中，电池基体220包括设置于硅片225的钝化层223、电极以及发射极226。

进一步地，如图2所示，电池基体220包括：依次设置于硅片225的正面的发射极226和正面氧化硅层227，以及依次设置于硅片225的背面的背面氧化硅层224、钝化层223以及背面氮化硅层222；电池基体220还包括背面电极221，背面电极221设置于背面氮化硅层222的远离硅片225的一侧且背面电极221穿过背面氮化硅层222、背面钝化层223以及背面氧化硅层224进而与硅片225欧姆接触。减反射膜210设置于正面氧化硅层227上，减反射膜210上设置有正面电极230，且正面电极230穿过正面氧化硅层227以及发射极226与硅片225欧姆接触。

需要说明的是，本申请不对电池基体220的具体结构进行限定，电池基体220为现有技术中的其他常规的电池基体即可；对应地，形成的太阳电池200可以为PREC太阳电池、钝化接触太阳电池以及背接触太阳电池等等，只要在太阳电池200中存在减反射膜210即可。

在本申请中，减反射膜210设置于电池基体220上，且沿远离电池基体220的方向，减反射膜210包括依次层叠设置的第一膜层211、第二膜层212、第三膜层213、第四膜层214以及第五膜层215，且第一膜层211、第二膜层212、第三膜层213、第四膜层214以及第五膜层215的材质均包括氮化硅。

在本申请中，第二膜层212、第一膜层211、第四膜层214、第三膜层213以及第五膜层215的折射率依次减小。本申请通过对各个膜层之间的折射率关系进行调整，可以使得电池基体220上减反射膜210的光吸收率较低，可提高太阳电池200的短路电流密度、开路电压以及填充因子，进而提高太阳电池200的光电转换效率。

作为示例性地，第一膜层211、第二膜层212、第三膜层213、第四膜层214以及第五膜层215的材质可以均为氮化硅；或者，第一膜层211、第二膜层212、第三膜层213、第四膜层214以及第五膜层215的材质除了氮化硅，还可以包括氧化硅以及氮氧化硅等现有技术可制备减反射膜的材料。

在本申请中，定义电池基体220的背面指向电池基体220的正面的方向为预设方向201。

如图2所示，减反射膜210设置于电池基体220的正面，沿预设方向201，减反射膜210包括依次层叠设置的第一膜层211、第二膜层212、第三膜层213、第四膜层214以及第五膜层215，且第一膜层211、第二膜层212、第三膜层213、第四膜层214以及第五膜层215的材质均包括氮化硅。

在本申请一些可选的实施方式中，第一膜层211的折射率≥2.15，可进一步提高太阳电池200的开路电压，进而进一步提高太阳电池200的光电转换效率。

在本申请一些可选的实施方式中，第二膜层212、第一膜层211、第四膜层214、第三膜层213以及第五膜层215的折射率之比为(2.25-2.35)：(2.15-2.25)：(2.05-2.10)：(1.95-2.05)：(1.90-1.95)。

上述设置方式，可以进一步降低太阳电池200对光线的总反射率，进一步提高太阳电池200的短路电流密度，进而进一步提高太阳电池200的光电转换效率。

进一步地，在本申请一些可选的实施方式中，第二膜层212、第一膜层211、第四膜层214、第三膜层213以及第五膜层215的折射率分别为2.25-2.35、2.15-2.25、2.05-2.10、1.95-2.05、1.90-1.95。

上述设置方式，可以使得太阳电池200具有较高的光电转换效率。

作为示例性地，第二膜层212的折射率可以为2.25、2.27、2.29、2.30、2.32和2.35中任意一点值或任意两者之间的范围值；第一膜层211的折射率可以为2.15、2.17、2.19、2.20、2.22和2.25中任意一点值或任意两者之间的范围值；第四膜层214的折射率可以为2.05、2.06、2.07、2.08、2.09和2.10中任意一点值或任意两者之间的范围值；第三膜层213的折射率可以为1.95、1.97、1.99、2.00、2.02和2.05中任意一点值或任意两者之间的范围值；第五膜层215的折射率可以为1.90、1.91、1.92、1.93、1.94和1.95中任意一点值或任意两者之间的范围值。

为了进一步提高太阳电池200的光电转换效率，在本申请一些可选的实施方式中，设置第二膜层212、第一膜层211、第四膜层214、第三膜层213以及第五膜层215的厚度依次增大。

上述设置方式，通过对各个膜层之间的厚度关系进行调整，可以进一步降低减反射膜210的光吸收率，减少减反射膜210自身对光吸收而带来的光损失，有利于进一步提高太阳电池200的光电转换效率。

进一步地，在本申请一些可选的实施方式中，第二膜层212、第一膜层211、第四膜层214、第三膜层213以及第五膜层215的厚度之比为(5-10)：(10-20)：(15-20)：(20-25)：(20-30)。

上述设置方式，可降低减反射膜210的光吸收率，使得太阳电池200具有较高的光电转换效率。

再进一步地，在本申请一些可选的实施方式中，第二膜层212、第一膜层211、第四膜层214、第三膜层213以及第五膜层215的厚度分别为5-10nm、10-20nm、15-20nm、20-25nm、20-30nm。

上述设置方式，可使得太阳电池200具有较高的光电转换效率。

作为示例性地，第二膜层212的厚度可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm和10nm中任意一点值或任意两者之间的范围值；第一膜层211的厚度可以为10nm、12nm、14nm、15nm、17nm、19nm和20nm中任意一点值或任意两者之间的范围值；第四膜层214的厚度可以为15nm、16nm、17nm、18nm、19nm和20nm中任意一点值或任意两者之间的范围值；第三膜层的厚度可以为20nm、21nm、22nm、23nm、24nm和25nm任意一点值或任意两者之间的范围值；第五膜层215的厚度可以为20nm、22nm、24nm、25nm、27nm、29nm和30nm任意一点值或任意两者之间的范围值。

本申请还提供一种太阳电池200，太阳电池200包括减反射膜210以及电池基体220，减反射膜210与电池基体220的结构以及连接关系等，请参阅上述内容，此处不再赘述。

本申请提供的太阳电池200具有较高的短路电流密度、开路电压以及填充因子，进而使得太阳电池200具有较高的光电转换效率。

本申请还提供一种减反射膜210，减反射膜210包括依次层叠设置的第一膜层211、第二膜层212、第三膜层213、第四膜层214以及第五膜层215；其中，减反射膜210的结构以及连接关系等，请参阅上述内容，此处不再赘述。

本申请提供的减反射膜210通过对各个膜层之间的折射率关系进行调整，可提高采用该减反射膜210的太阳电池200的短路电流密度、开路电压以及填充因子，进而提高太阳电池200的光电转换效率。

实施例

本实施例提供一种太阳电池，采用如下步骤制备：

(1)对P型硅片进行制绒处理，使得P型硅片的正背两面具有金字塔绒面结构。

(2)对P型硅片的正面进行磷扩散，在P型硅片的正背两面分别形成扩散层和磷硅玻璃层。

(3)对P型硅片的正面进行激光掺杂，形成高掺杂浓度区域。

(4)对P型硅片进行氧化处理，形成氧化硅保护层。

(5)依次去除P型硅片的背面和四周边缘的磷硅玻璃层和扩散层、背面绒面、正面磷硅玻璃层。

(6)对P型硅片进行氧化处理，在P型硅片的正背两面形成氧化硅层。

(7)在P型硅片的背面依次沉积形成氧化铝薄膜层和氮化硅薄膜层。

(8)在P型硅片的正面沉积氮化硅材质的减反射膜；其中，沿P型硅片的背面指向P型硅片的正面的方向，减反射膜具有依次层叠的第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层以及第五膜层，各膜层的折射率以及厚度参数如表1所示。

表1

(9)采用丝网印刷并烧结的方式在P型硅片的正面和背面分别形成银电极和铝电极。

对比例1

本对比例提供一种太阳电池，本对比例与实施例的区别在于：减反射膜中各膜层的折射率以及厚度参数不同，各膜层的折射率以及厚度参数如表2所示。

表2

膜层	折射率	厚度(nm)
			第一膜层	2.30	5
第二膜层	2.20	15
			第三膜层	2.07	17
第四膜层	1.99	20
			第五膜层	1.92	25

对比例2

本对比例提供一种太阳电池，本对比例与实施例的区别在于：减反射膜中各膜层的折射率以及厚度参数不同，各膜层的折射率以及厚度参数如表3所示。

表3

试验例

对实施例以及对比例1-2提供的太阳电池进行光总反射率、减反射膜的光吸收率、短路电流密度、开路电压、填充因子以及光电转换效率的测试，测试结果如表4所示。

表4

从表4可以看出，本申请实施例提供的太阳电池的短路电流密度、开路电压、填充因子以及光电转换效率均高于对比例1-2提供的太阳电池的光电转换效率，表明：采用本申请实施例的减反射膜结构，可以提高太阳电池的短路电流密度、开路电压、填充因子以及光电转换效率。

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)

1.一种减反射膜，其特征在于，所述减反射膜包括依次层叠的第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层以及第五膜层；

其中，所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层以及所述第五膜层的材质均为氮化硅；

所述第二膜层、所述第一膜层、所述第四膜层、所述第三膜层以及所述第五膜层的折射率依次减小。

2.根据权利要求1所述的减反射膜，其特征在于，所述第一膜层的折射率≥2.15。

3.根据权利要求1或2所述的减反射膜，其特征在于，所述第二膜层、所述第一膜层、所述第四膜层、所述第三膜层以及所述第五膜层的折射率之比为(2.25-2.35)：(2.15-2.25)：(2.05-2.10)：(1.95-2.05)：(1.90-1.95)。

4.根据权利要求3所述的减反射膜，其特征在于，所述第二膜层、所述第一膜层、所述第四膜层、所述第三膜层以及所述第五膜层的折射率分别为2.25-2.35、2.15-2.25、2.05-2.10、1.95-2.05、1.90-1.95。

5.根据权利要求1所述的减反射膜，其特征在于，所述第二膜层、所述第一膜层、所述第四膜层、所述第三膜层以及所述第五膜层的厚度依次增大。

6.根据权利要求5所述的减反射膜，其特征在于，所述第二膜层、所述第一膜层、所述第四膜层、所述第三膜层以及所述第五膜层的厚度之比为(5-10)：(10-20)：(15-20)：(20-25)：(20-30)。

7.根据权利要求6所述的减反射膜，其特征在于，所述第二膜层、所述第一膜层、所述第四膜层、所述第三膜层以及所述第五膜层的厚度分别为5-10nm、10-20nm、15-20nm、20-25nm、20-30nm。

8.一种太阳电池，其特征在于，所述太阳电池包括电池基体以及设置于所述电池基体上的如权利要求1-7中任一项所述的减反射膜；其中，沿远离所述电池基体的方向，所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层以及所述第五膜层依次设置。

9.根据权利要求8所述的太阳电池，其特征在于，所述电池基体包括设置于硅片的钝化层、电极以及发射极。

10.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括多个如权利要求8或9所述的太阳电池。