CN221327738U - 太阳能电池及光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太阳能电池和光伏组件。所述太阳能电池包括硅基底，所述硅基底的正面依次设置第一类型掺杂层、减反射层和第一电极，所述第一电极穿过所述减反射层与所述第一类型掺杂层相接触，所述硅基底与所述第一类型掺杂层的掺杂类型相同；所述硅基底的背面依次设置本征非晶硅层、第二类型掺杂非晶硅层、透明导电层和第二电极；所述硅基底与所述第二类型掺杂非晶硅层的掺杂类型相反。本实用新型提供的太阳能电池的正面无非晶硅层，可减少太阳能电池对光的寄生损失，其背面硅基底与第二类型掺杂非晶硅层形成PN结，非晶硅层可改善硅基底的表面缺陷，降低表面复合，增大开路电压，进而提高电池转化效率。

Description

太阳能电池及光伏组件

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，具体涉及一种太阳能电池及光伏组件。

背景技术

异质结(Heterojunction with intrinsic Thin Layer，简称HJT)太阳能电池目前越来越受到业内关注，异质结电池结构通常是以硅衬底为中心，在硅衬底两侧的掺杂型非晶硅与硅衬底之间沉积一层本征非晶硅薄膜，采取该工艺措施后，改善了PN结的性能，使异质结太阳能电池的转换效率提高。

目前行业内主流的异质结结构太阳能电池，采用n型衬底，正面超薄的n型非晶硅作为基极，背面P型非晶硅作为发射极。但由于非晶硅层存在对光较大的寄生吸收效应，正面n型非晶硅的寄生吸收损失和背面pn结的结构相结合，导致太阳能电池对光的寄生吸收效应大，电流损失较大，导致电流密度比其他类型电池低，电池转换效率不高。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种太阳能电池，以解决现有异质结太阳能电池存在较大的光寄生损失，使电池转换效率低的问题。

本实用新型实施例提供一种太阳能电池，包括：

硅基底，所述硅基底的正面依次设置第一类型掺杂层、减反射层和第一电极，所述第一电极穿过所述减反射层与所述第一类型掺杂层相接触，所述硅基底与所述第一类型掺杂层的掺杂类型相同；

所述硅基底的背面依次设置本征非晶硅层、第二类型掺杂非晶硅层、透明导电层和第二电极；所述硅基底与所述第二类型掺杂非晶硅层的掺杂类型相反。

在一些实施例中，所述第一类型掺杂层为均一掺杂。

在一些实施例中，所述第一类型掺杂层包括间隔设置的重掺杂区和轻掺杂区，多个所述重掺杂区与所述第一电极的位置相对应。

在一些实施例中，所述减反射层与所述第一类型掺杂层之间还设有预处理膜，所述预处理膜中含有掺杂元素。

在一些实施例中，所述预处理膜包括氮化硅、氧化钛和氧化铬中的至少一种，所述掺杂元素包括硼元素或磷元素。

在一些实施例中，所述第一电极和第二电极沿第一方向设置。

在一些实施例中，所述本征非晶硅层的厚度为0.1nm～20nm。

在一些实施例中，所述第二类型掺杂非晶硅层的厚度小于50nm。

在一些实施例中，所述硅基底为N型，所述第一类型掺杂层为N型，所述第二类型掺杂非晶硅层为P型；或，

所述硅基底为P型，所述第一类型掺杂层为P型，所述第二类型掺杂非晶硅层为N型。

本实用新型实施例还提供了一种光伏组件，包括如上所述的太阳能电池。

本实用新型所提供的太阳能电池具有如下优点：

太阳能电池的正面无非晶硅层，因此对光的寄生吸收损耗小，其背面以硅基底、本征非晶硅层及掺杂非晶硅层形成PN结，本征非晶硅层与硅基底接触，可改善硅基底表面缺陷，降低表面复合，增强内建电场，增大开路电压，进而提高太阳能电池的转化效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本实用新型一实施例提供的太阳能电池的结构示意图；

图2至图8是本实用新型一实施例提供的太阳电池的硅基底分别经步骤一～步骤八后的截面示意图；

图9是本实用新型另一实施例提供的太阳能电池的硅基底经步骤八后的截面示意图。

附图标记：

1 硅基底

2 第一类型掺杂层

21 轻掺杂区

22 重掺杂区

3 减反射层

4 第一电极

5 本征非晶硅层

6 第二类型掺杂非晶硅层

7 透明导电层

8 第二电极

9 预处理膜

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。说明书中的“或”、“或者”均可能表示“和”或者“或”。

在本申请的表示中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于表示目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的表示中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

为解决现有技术中异质结太阳能电池的正面由于非晶硅的存在导致的吸光严重的问题，本实用新型实施例提供了一种太阳能电池。图1示出了本实用新型一实施例提供的太阳能电池的结构示意图。如图1所示，太阳能电池包括：硅基底1，硅基底1的正面依次设置第一类型掺杂层2、减反射层3和第一电极4，第一电极4穿过减反射层3与第一类型掺杂层2相接触；硅基底1的背面依次设置本征非晶硅层5、第二类型掺杂非晶硅层6、透明导电层7和第二电极8。其中，硅基底1与第一类型掺杂层2的掺杂类型相同，硅基底1与第二类型掺杂非晶硅层6的掺杂类型相反，例如，硅基底1为N型，第一类型掺杂层2为N型，第二类型掺杂非晶硅层6为P型；或，硅基底1为P型，第一类型掺杂层为P型，第二类型掺杂非晶硅层6为N型。

太阳能电池的正面无非晶硅层，因此对光的寄生吸收损耗小，其背面以硅基底、本征非晶硅层及掺杂非晶硅层形成PN结，本征非晶硅层与硅基底接触，可改善硅基底表面缺陷，降低表面复合，可增强内建电场，增大开路电压，增大太阳能电池的转化效率。

本实施例提供的太阳能电池采用以下制备方法制得，具体包括如下制备步骤：

步骤一：选择N型掺杂或P型掺杂的硅基底1，使硅基底1的正面和背面均形成呈金字塔状的绒面。完成步骤一后，得到如图2所示的双面绒面。通过制绒使硅基底表面形成陷光结构，可减少对太阳光的反射，提高对太阳光的吸收率，从而提高太阳能电池的转换效率。此处需要说明的是，由于硅基底1在进行制绒时背面未进行保护，则硅基底1的背面也形成绒面。在另一实施例中，可在硅基底1的背面形成保护层，使仅硅基底1的正面一面形成呈金字塔状的绒面，此处可根据实际需求设置，并不做具体限制。

本实施例中，硅基底1的材料可以为单晶硅或多晶硅。

步骤二：对制绒后的硅基底1的正面形成第一类型掺杂层2，得到如图3所示的结构图。

本实施例中，在制备第一类型掺杂层2时，首先在硅基底1的正面形成预处理膜9，同时进行原位掺杂处理形成含有掺杂元素的预处理膜9；然后通过辐照、加热等能量作用下，掺杂元素向硅基底1中进行扩散，进而形成第一类型掺杂层2，第一类型掺杂层2与硅基底1的半导体类型相同，但掺杂浓度高于硅基底1，为使后续步骤设置的第一电极4与硅基底1形成良好的欧姆接触，降低接触电阻，以提高电池转换效率。此处需要说明的是，由于硅基底1的侧面和背面未进行保护，则在硅基底1的侧面和背面同样形成第一类型掺杂层2和预处理膜9。本实施例中第一类型掺杂层2为均一掺杂。

在另一些实施例中，也可直接采用激光熔融等工艺，直接在当前硅基底1上进行掺杂，形成与硅基底1的掺杂类型相同的第一类型掺杂层2，对于第一类型掺杂层2的具体设置方式，此处不做具体限制。

在一些实施例中，预处理膜9可以为氮化硅、氧化钛和氧化铬中的至少一种，所述掺杂元素包括硼元素或磷元素。预处理膜9可以通过气相沉积法沉积得到。

在一些实施例中，预处理膜9可以为单层或多层复合层。

步骤三：将硅基底1的侧面及背面的预处理膜9去除，形成如图4所示的结构图。具体可通过刻蚀将预处理膜9去除。

步骤四：将硅基底1的背面及侧面的第一类型掺杂层2去除，得到如图5所示的结构。具体可以通过刻蚀将侧面和背面的第一类型掺杂层2去除，以及还可通过抛光将背面的第一类型掺杂层2去除。去除侧面的第一类型掺杂层2，可使硅基底1的上下表面相互绝缘。

步骤五：在硅基底1的正面及侧面形成减反射层3，得到如图6所示的结构图。减反射层3可以对电池表面进行钝化以及降低对太阳光的反射，增加电池的光电转换效率。

减反射层3可以为透明导电氧化物薄膜、氮化硅、氧化硅中的一层或至少两层的叠层。减反射层3可以采用等离子体化学气相沉积、原子层沉积等工艺进行制备。

步骤六：在硅基底1的背面依次形成本征非晶硅层5和第二类型掺杂非晶硅层6，得到如图7所示的结构图。

本征非晶硅层5的厚度为0.1～20nm，例如可以为1nm、5nm、10nm、15nm。第二类型掺杂非晶硅层6的厚度小于60nm，例如可以为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm。

在制备本征非晶硅层时，可进一步对本征非晶硅进行氢化，a-Si:H的光的入射窗口的透明度更高，同时带隙更大，开路电压更高，并且氢原子对硅基底1可以起到钝化的作用，从而得到更高的转换效率。

步骤七：在硅基底1的背面形成透明导电层7，得到如图8所示的结构。

在本公开实施例中，透明导电层7可为透明导电氧化物(Transparent ConductiveOxide，简称：TCO)薄膜，其中TCO可为锡掺杂氧化铟(ITO)、钨掺杂氧化铟(IWO)、铯掺杂氧化铟(ICO)及铝掺杂氧化锌(AZO)中的一种或至少两种的复合层。从物理性能上来讲，TCO薄膜是一种半导体光电材料，能够通过掺杂等手段增加载流子数量，从而使系统呈现简并特性，具有禁带宽、电阻率低、可见光透射率高和红外光谱区反射率高等优良的光电特性。透明导电层可以通过物理气相沉积或溅射工艺得到。

步骤八：在减反射层3的表面形成第一电极4，在透明导电层7的背面形成第二电极8，得到如图1所示的结构。第一电极4和第二电极8沿第一方向设置，此处第一方向为从纸面看上去的前后方向。第一电极4和第二电极8可以为银细栅，可以通过丝网印刷技术得到，第一电极4经烧结工艺烧穿减反射层3与第一类型掺杂层2相接触，第二电极8与透明氧化物薄膜接触(即无需烧穿工艺)，即可得到良好的欧姆接触，降低两界面间的接触势垒。通过丝网印刷形成第一电极4和第二电极8，第一电极4和第二电极8的固化时温度小于500℃。

通过步骤一～步骤八完成如图1所示的太阳能电池的制备。

在另一实施例中，如图9所示，第一类型掺杂层2为选择性掺杂，即第一类型掺杂层2包括间隔设置的重掺杂区22和轻掺杂区21，其中，重掺杂区22与第一电极4的位置相对应。在重掺杂区22处第一类型掺杂层2的掺杂浓度高，在轻掺杂区处的第一类型掺杂层2的掺杂浓度低。重掺杂区掺杂浓度高的第一类型掺杂层2可进一步降低与金属电极之间的接触电阻，具有良好的欧姆接触，降低接触电阻，提高电池转化效率。

本实用新型实施例还提供了一种光伏组件，包括如上所述的太阳能电池，光伏组件包括如上所述的太阳能电池，因此，可取得上述太阳能电池的所有技术效果，此处不再赘述。

综上所述，本实用新型所提供的太阳能电池及光伏组件具有如下优点：

太阳能电池的正面无非晶硅层，因此对光的寄生吸收损耗小，其背面以硅基底、本征非晶硅层及掺杂非晶硅层形成PN结，本征非晶硅层与硅基底接触，可改善硅基底表面缺陷，降低表面复合，可增强内建电场，增大开路电压，增大太阳能电池的转化效率。因此，本实用新型提供的太阳能电池的光寄生吸收损耗小，转化效率高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：

硅基底，所述硅基底的正面依次设置第一类型掺杂层、减反射层和第一电极，所述第一电极穿过所述减反射层与所述第一类型掺杂层相接触，所述硅基底与所述第一类型掺杂层的掺杂类型相同；

所述硅基底的背面依次设置本征非晶硅层、第二类型掺杂非晶硅层、透明导电层和第二电极；所述硅基底与所述第二类型掺杂非晶硅层的掺杂类型相反；

所述减反射层与所述第一类型掺杂层之间还设有预处理膜，所述预处理膜中含有掺杂元素，所述掺杂元素包括硼元素或磷元素；

所述本征非晶硅层的厚度为15nm～20nm；

所述第二类型掺杂非晶硅层的厚度小于50nm。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一类型掺杂层为均一掺杂。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一类型掺杂层包括间隔设置的重掺杂区和轻掺杂区，多个所述重掺杂区与所述第一电极的位置相对应。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述预处理膜包括氮化硅、氧化钛和氧化铬中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极和第二电极沿第一方向设置。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述硅基底为N型，所述第一类型掺杂层为N型，所述第二类型掺杂非晶硅层为P型；或，

所述硅基底为P型，所述第一类型掺杂层为P型，所述第二类型掺杂非晶硅层为N型。

7.一种光伏组件，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的太阳能电池。