JP7470762B2 - 太陽電池および光起電力モジュール - Google Patents

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Description

本願の実施例は、太陽電池の分野に関し、特に太陽電池および光起電力モジュールに関する。
太陽電池は良好な光電変換能力を有しており、太陽電池中の基板表面のキャリア再結合を抑制しかつ基板に対するパッシベーション性能を高めるために、通常、基板表面にトンネル誘電体層とドーピング導電層を作製する。そのうち、トンネル誘電体層は良好な化学的パッシベーション効果を有し、ドーピング導電層は良好なフィールドパッシベーション効果を有する。また、太陽電池で生成した光生成キャリアを輸送・収集するために、一部の基板表面に電極を作製することもある。
しかしながら、従来の太陽電池には光電変換効率が低いという問題がある。
本願の実施例には、少なくとも太陽電池の光電変換効率を向上させることに有利である太陽電池および光起電力モジュールが提供される。
本願の実施例には、太陽電池が提供され、当該太陽電池は、基板と、前記基板の第１表面に位置するトンネル誘電体層と、複数のドーピング導電層と、離隔して配置された複数の第１電極と、少なくとも１つの導電性輸送層と、を含み、前記ドーピング導電層は前記トンネル誘電体層の前記基板から離れた表面に位置し、かつ、複数の前記ドーピング導電層は離隔して配置され、前記第１電極は第１方向に沿って延びており、前記第１電極は、前記ドーピング導電層の前記基板から離れた側に配置されかつ前記ドーピング導電層と電気的に接続され、前記導電性輸送層は隣接する前記ドーピング導電層の間に位置しかつ前記ドーピング導電層の側面と接触する。
また、導電性輸送層は複数があり、複数の前記導電性輸送層は前記第１方向に沿って離隔して配置される。
また、複数の前記導電性輸送層がアレイとして配置され、前記アレイは、第２方向に沿って離隔して配置された複数列の導電性輸送層を含み、ここで、各列の導電性輸送層のうちの複数の導電性輸送層は第１方向に沿って離隔して配置され、かつ第２方向に沿って隣接する２列の導電性輸送層の間に少なくとも１本の前記第１電極があり、前記第２方向は前記第１方向に対して垂直である。
また、すべての隣接する前記第１電極の間はいずれも前記導電性輸送層がある。
また、１列の前記導電性輸送層と隣接する１列の前記導電性輸送層とは前記第１方向に沿ってずらして配置される。
また、１列の前記導電性輸送層における各前記導電性輸送層は、隣接する１列の前記導電性輸送層における各前記導電性輸送層と１対１対応しており、かつ対応する２つの前記導電性輸送層は、前記第２方向に沿って離隔して配置されている。
また、離隔して配置される複数の第２電極をさらに含み、前記第２電極は前記第２方向に沿って延び、かつ前記第２方向に沿って離隔して配置された複数の前記第１電極と電気的に接続される。
また、１列の前記導電性輸送層において、隣接する２つの前記導電性輸送層間には、少なくとも１本の前記第２電極がある。
また、１列の前記導電性輸送層において、隣接する２つの前記導電性輸送層間には、２本の前記第２電極がある。
また、１列の前記導電性輸送層と隣接する１列の前記導電性輸送層とは前記第１方向に沿ってずらして配置され、異なる列に属しかつずらして配置された２つの前記導電性輸送層はそれぞれ前記第２電極の対向する両側に位置する。
また、前記基板は周辺領域と中心領域を含み、最も外側に位置する前記第２電極の外側は前記周辺領域であり、前記基板のうち前記周辺領域を除く領域は前記中心領域であり、ここで、前記周辺領域に位置する前記導電性輸送層の前記第１方向におけるピッチは、前記中心領域に位置する前記導電性輸送層の前記第１方向におけるピッチより小さい。
また、前記中心領域に位置する各列の前記導電性輸送層において、各前記導電性輸送層の前記第１方向におけるピッチは等しい。
また、前記中心領域における各列の前記導電性輸送層において、各前記導電性輸送層間のピッチは０．０１ｍｍ～２０ｍｍであり、前記周辺領域における各列の前記導電性輸送層において、各前記導電性輸送層間のピッチは０．００５ｍｍ～１８ｍｍである。
また、接続部をさらに含み、前記接続部は、前記第１方向に沿って離隔して配置されて隣接する前記導電性輸送層間に位置し、隣接する２つの前記導電性輸送層の側面と電気的に接触する。
また、前記導電性輸送層の上面は前記ドーピング導電層の上面より低いか、または面一である。
また、前記導電性輸送層の上面は光トラッピング構造を備える。
また、前記導電性輸送層の材料は前記ドーピング導電層の材料と同じである。
また、前記ドーピング導電層の材料は、ドープしたアモルファスシリコン、ドープした多結晶シリコンまたはドープした微結晶シリコン材料の少なくとも１つである。
また、第１パッシベーション層をさらに含み、一部の前記第１パッシベーション層は前記基板の第１表面を覆い、残りの前記第１パッシベーション層は前記ドーピング導電層および前記導電性輸送層の上面を覆う。
相応的に、本願の実施例には、光起電力モジュールが提供され、上記のいずれか１項に記載の太陽電池を複数連結したセルストリングと、セルストリングの表面を覆うための封止層と、封止層のセルストリングから離れた表面を覆うためのカバープレートと、を含む。
本願の実施例に係る技術案は、少なくとも以下の利点を有する。
本願の実施例に係る太陽電池の技術案では、複数のドーピング導電層を離隔して配置するように設置し、このように、入射光が隣接する２つのドーピング導電層間の領域に照射するときに、この領域にドーピング導電層が設けられていないため、この部分の領域における入射光がドーピング導電層によって吸収されないようになり、ドーピング導電層の入射光に対する寄生吸収を低減し、基板の入射光に対する吸収利用率を高めることができる。また、導電性輸送層を隣接する２つのドーピング導電層の間に設け、かつドーピング導電層と接触させることにより、基板中の多数キャリアを導電性輸送層を介してドーピング導電層に輸送し、多数キャリアの基板中における横方向輸送を改善し、太陽電池のバッキングファクターを向上させ、入射光に対する利用率を向上させると同時に、基板中の多数キャリアの輸送能力を改善し、太陽電池の光電変換効率を全体的に高めることができる。
一つ又は複数の実施例は、対応する添付の図面における図で例示的に説明され、これらの例示的な説明は、実施例を限定するものではなく、特に断りのない限り、添付の図面における図は比例上の制限を形成しない。
図１は、本願の一実施例によって提供される太陽電池の上面視構成を示す図である。 図２は、図１における１の部分拡大図である。 図３は、図１における１の別の部分拡大図である。 図４は、本願の一実施例によって提供される太陽電池におけるキャリアの輸送を示す図である。 図５は、本願の一実施例によって提供される別の太陽電池の上面視構成を示す図である。 図６は、本願の一実施例によって提供される別の太陽電池の上面視構成を示す図である。 図７は、本願の一実施例によって提供される別の太陽電池の上面視構成を示す図である。 図８は、本願の一実施例によって提供される別の太陽電池の上面視構成を示す図である。 図９は、図８における２の部分拡大図である。 図１０は、本願の一実施例によって提供される別の太陽電池の上面視構成を示す図である。 図１１は、本願の一実施例によって提供される別の太陽電池の上面視構成を示す図である。 図１２は、図１における１の更に別の部分拡大図である。 図１３は、図１における１の更に別の部分拡大図である。 図１４は、本願の一実施例によって提供される光起電力モジュールの構成を示す図である。
背景技術から分かるように、従来の太陽電池には光電変換効率が低いという問題がある。
分析によると、従来の太陽電池の光電変換効率が低くなる原因の一つとしては、従来、ドーピング導電層の光線に対する吸収を低減するために、ドーピング導電層が通常金属化領域に設けられており、非金属化領域のドーピング導電層が薄くされたり、除去されたりすることにあることがわかった。ただし、こうすると、基板中のキャリアは横方向輸送経路が不足になり、即ち、基板中のキャリアはドーピング導電層で覆われた領域に多く輸送され、ドーピング導電層が設けられていない領域ではキャリアの輸送が少なくなるため、太陽電池のバッキングファクターが大幅に低下し、太陽電池全体の発電効率が低くなるという問題をもたらしている。
本願の実施例では、複数のドーピング導電層を離隔して配置するように設置し、即ち、ドーピング導電層を基板表面の一部の領域に設け、ドーピング導電層の入射光に対する寄生吸収を低減し、基板の入射光に対する利用率を高める太陽電池を提供する。基板におけるキャリアの横方向輸送能力を高めるために、導電性輸送層を隣接する２つのドーピング導電層の間に設け、かつドーピング導電層と接触させることにより、基板中の多数キャリアを導電性輸送層を介してドーピング導電層に輸送し、多数キャリアの基板中における横方向輸送を改善し、太陽電池のバッキングファクターを向上させ、入射光に対する利用率を向上させると同時に、基板中の多数キャリアの輸送能力を改善し、太陽電池の光電変換効率を全体的に高めることができる。
以下、本願の各実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、当業者は理解できるが、読者に本願をよりよく理解させるために、本願の各実施例において多数の技術的細部が提案されているが、これらの技術的細部及び以下の各実施例に基づく種々の変更や修正がなくても、本願が保護を要求している技術案を実現することができる。
図１は、本願の一実施例によって提供される太陽電池の上面視構成を示す図であり、図２は、図１における１の部分拡大図であり、図３は、図１における１の別の部分拡大図であり、図４は、本願の一実施例によって提供される太陽電池におけるキャリアの輸送を示す図である。
図１、２、４に示すように、太陽電池は、基板１００と、基板１００の第１表面に位置するトンネル誘電体層１０１と、複数のドーピング導電層１０２と、離隔して配置された複数の第１電極１０３と、少なくとも１つの導電性輸送層１０４と、を含み、ドーピング導電層１０２はトンネル誘電体層１０１の基板１００から離れた表面に位置し、かつ、複数のドーピング導電層１０２は離隔して配置され、第１電極１０３は第１方向Ｘに沿って延びており、第１電極１０３は、ドーピング導電層１０２の基板１００から離れた側に配置されかつドーピング導電層１０２と電気的に接続され、導電性輸送層１０４は隣接するドーピング導電層１０２の間に位置しかつドーピング導電層１０２の側面と接触する。
隣接する２つのドーピング導電層１０２の間に導電性輸送層１０４を設け、かつドーピング導電層１０２と接触させることによって、基板１００中の多数キャリアが導電性輸送層１０４を介してドーピング導電層１０２に輸送され、多数キャリアの基板１００中における横方向輸送を改善し、太陽電池のバッキングファクターを向上させ、入射光の利用率を高めると同時に、多数キャリアの基板１００における輸送能力を改善し、太陽電池の光電変換効率を全体的に高めることができる。詳細は図４に示す。図４は本願の一実施例で提供される太陽電池におけるキャリアの輸送概略図であり、導電性輸送層１０４を設けているため、基板１００中のキャリアは横方向に横方向輸送層まで移動でき、そして、横方向輸送層を通じてドーピング導電層１０２中に輸送され、基板１００中のキャリアの輸送能力を増やし、ドーピング導電層１０２中のキャリア濃度を高めることができる。
他のいくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２に、離隔して配置された複数の本体部１０が設けられ、かつ本体部１０は第１電極１０３と電気的に接続され、即ち、金属化領域にてドーピング導電層１０２の厚さを厚く設定することによって、本体部１０は金属接触再結合を低減する役割を果たすことができる。また、入射光は隣接する本体部１０間の領域に照射するときに、入射光が厚さの大きい本体部１０に吸収されないようになり、基板１００の入射光に対する吸収利用率を高めることができる。
また、ドーピング導電層１０２は第１接続部１１をさらに含み、第１接続部１１は隣接する２つの本体部１０間に位置し、横方向輸送経路を形成することに相当し、これにより、基板１００中の多数キャリアが第１接続部１１を通じて本体部１０に輸送されるようにし、基板１００中のキャリアのドーピング導電層１０２における横方向輸送能力を高めることができる。また、本体部１０と第１接続部１１は一体化構造であるため、本体部１０と第１接続部１１の接触界面部のキャリア輸送損失を低減し、キャリア輸送効率をさらに向上させるのに有利である。
基板１００は入射光を受光して光生成キャリアを生成するために用いられ、いくつかの実施例では、基板１００はシリコン基板であってもよく、シリコン基板の材料は単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンの少なくとも１種を含んでもよい。他のいくつかの実施例では、基板１００の材料は炭化珪素、有機材料または多成分化合物であってもよい。多成分化合物は、ペロブスカイト、ガリウム砒素、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウムなどを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施例では、基板１００内にドーピング元素を備え、ドーピング元素のタイプはＮ型またはＰ型であり、Ｎ型元素はリン（Ｐ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）またはヒ素（Ａｓ）などのＶ族元素であってもよく、Ｐ型元素はホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）またはインジウム（Ｉｎ）などのＩＩＩ族元素であってもよい。例えば、基板１００がＰ型基板１００である場合、その内部のドーピング元素のタイプはＰ型である。あるいは、基板１００がＮ型基板１００である場合、その内部のドーピング元素のタイプはＮ型である。具体的には、いくつかの実施例では、基板１００はＮ型基板１００であってもよく、基板１００にはＮ型ドーパントイオン、例えば、リンイオン、ビスマスイオン、アンチモンイオンまたはヒ素イオンのいずれかをドーピングしてもよい。
いくつかの実施例では、太陽電池はＴＯＰＣＯＮ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｏｘｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ、トンネル誘電体層不動態化接触）電池であり、基板１００はさらに第１表面に対向して設けられる第２表面を含み、基板１００の第１表面と第２表面はいずれも入射光を受光したり光を反射させたりするために用いられる。いくつかの実施例では、第１表面は基板１００の裏面であり、第２表面は基板１００の前面であってもよい。他のいくつかの実施例では、第１表面が基板１００の前面であり、第２表面は基板１００の裏面であってもよい。
いくつかの実施例では、基板１００の第１表面は、非ピラミッド状テクスチャ、例えば積層された段差形態として設けられてもよく、これにより、基板１００の第１表面に位置するトンネル誘電体層１０１に高い致密性と均一性を持たせ、トンネル誘電体層１０１が基板１００の第１表面に対して良好なパッシベーション効果を有するようになる。基板１００の第２表面はピラミッド状テクスチャとして設けられてもよく、これにより、基板１００の第２表面の入射光に対する反射率を小さくし、光に対する吸収利用率を高める。
いくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１とドーピング導電層１０２は基板１００表面のパッシベーションコンタクト構造を構成するために用いられることができ、トンネル誘電体層１０１とドーピング導電層１０２を形成することでキャリアの基板１００表面での再結合を低減し、太陽電池の開放電圧を増やし、太陽電池の光電変換効率を高めることができる。具体的には、トンネル誘電体層１０１は、基板１００の第１表面の欠陥準位濃度を低減できるため、基板１００の第１表面の再結合中心を減らし、キャリアの再結合速度を下げることができる。
ドーピング導電層１０２はフィールドパッシベーション層を形成するために用いられ、少数キャリアを界面から脱出させ、少数キャリアの濃度を下げ、基板１００の界面におけるキャリア再結合の速度を低くし、それによって太陽電池の開放電圧、短絡電流及びバッキングファクターを大きくし、太陽電池の光電変換性能を改善する。いくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２は基板１００と同じ導電型のドーピング元素を有する。
いくつかの実施例では、複数のドーピング導電層１０２は第１方向Ｘに沿って延び、かつ複数のドーピング導電層１０２は第１方向Ｘに沿って離隔して配置され、第２方向Ｙは第１方向に対して垂直である。いくつかの実施例では、第１電極１０３とドーピング導電層１０２は１対１対応しており、即ち、１本の第１電極１０３と１本のドーピング導電層１０２は電気的に接続されている。つまり、第１電極１０３の対応する領域にのみドーピング導電層１０２を設けるため、第１電極１０３が設けられていない領域の寄生吸収作用を低減し、基板１００の光に対する利用率を高めることができる。いくつかの実施例では、第１電極１０３の材料は銀、アルミニウム、銅、錫、金、鉛またはニッケルのうちの少なくとも１つであってもよい。
他のいくつかの実施例では、複数の本体部１０は第１方向Ｘに沿って延び、かつ複数の本体部１０は第２方向Ｙに沿って離隔して配置され、第２方向は第１方向Ｘに対して垂直である。いくつかの実施例では、第１電極１０３と本体部１０は１対１対応しており、即ち、１本の第１電極１０３は１つの本体部１０と電気的に接続されている。第１電極１０３の対応する領域にのみ本体部１０を設けるため、第１電極１０３への接触再結合を改善すると同時に、ドーピング導電層１０２の入射光に対する寄生吸収を低減することができる。いくつかの実施例では、第１電極１０３の材料は銀、アルミニウム、銅、錫、金、鉛またはニッケルのうちの少なくとも１つであってもよい。
トンネル誘電体層１０１とドーピング導電層１０２とは積層配置されており、具体的には、いくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１は全体的に基板１００の第１表面に覆われ、複数のドーピング導電層１０２はトンネル誘電体層１０１の上面に離隔して設置されてもよい。他のいくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１はドーピング導電層１０２と対応して配置され、即ち、トンネル誘電体層１０１はドーピング導電層１０２と基板１００の間に配置され、かつトンネル誘電体層１０１は導電性輸送層１０４と基板１００の間にも位置し、これにより、この部分のトンネル誘電体層１０１は基板１００の第１表面のキャリア再結合を低減する役割を果たし、導電性輸送層１０４に輸送されるキャリア濃度を高めることができる。
いくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１の材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化シリコン、酸窒化ケイ素、真性アモルファスシリコン、真性多結晶などのトンネル作用を有する誘電体材料を含むことができるが、これらに限定されない。具体的には、トンネル誘電体層１０１は、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）を含むシリコン酸化物層で形成されてもよく、シリコン酸化物は優れたパッシベーション特性を持ち、キャリアは簡単にシリコン酸化物層をトンネルすることができる。
いくつかの実施例では、導電性輸送層１０４の材料はドーピング導電層１０２の材料と同じである。導電性輸送層１０４とドーピング導電層１０２との材料を同じように設定することによって、生産過程にわたる材料種類を減らすことができ、管理に便利である。一方、導電性輸送層１０４とドーピング導電層１０２との材料を同じようじに設定することによって、導電性輸送層１０４とドーピング導電層１０２との接触がよくなり、キャリアはドーピング導電層１０２と導電性輸送層１０４の接触界面で比較的良い輸送効果を有し、輸送損失を減らすことができる。また、キャリアの導電性輸送層１０４およびドーピング導電層１０２における輸送レートを近似または同一にすることができ、キャリアの導電性輸送層１０４からドーピング導電層１０２への輸送効率を高めることができる。なお、ここでの材料が同じであるということは、導電性輸送層１０４にはドーピング導電層１０２と同じドーパントイオンのタイプとドーパントイオンの濃度があることを指す。
他のいくつかの実施例では、本体部１０と第１接続部１１が一体化構造であるように設定することによって、生産過程にわたる材料種類を減らし、管理を容易にする一方、第１接続部１１と本体部１０に同じキャリアタイプとキャリア濃度を持たせ、キャリアは本体部１０と第１接続部１１の接触界面で高い輸送効果を有し、輸送損失を低減できる。また、キャリアの本体部１０および第１接続部１１における輸送レートを同じようにして、キャリアの第１接続部１１から本体部１０への輸送効率を高めることもできる。
具体的には、いくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２の材料は、ドープしたアモルファスシリコン、ドープした多結晶シリコンまたはドープした微結晶シリコン材料の少なくとも１つである。これに応じて、導電性輸送層１０４の材料は、ドープしたアモルファスシリコン、ドープした多結晶シリコンまたはドープした微結晶シリコン材料のいずれかであってもよい。
理解できるように、他のいくつかの実施例では、導電性輸送層１０４の材料はドーピング導電層１０２の材料と異なってもよく、例えば導電性輸送層１０４の材料はドープしたアモルファスシリコン、ドープした多結晶シリコンまたはドープした微結晶シリコンのいずれかであってもよく、ドーピング導電層１０２の材料はドープしたアモルファスシリコン、ドープした多結晶シリコンまたはドープした微結晶シリコンのいずれかであってもよい。
いくつかの実施例では、導電性輸送層１０４の材料はドーピング導電層１０２の材料と異なる場合、導電性輸送層１０４の材料の入射光に対する吸収係数をドーピング導電層１０２の材料に対する入射光の吸収係数より小さく設定することができ、これによって、キャリアの横方向輸送能力を向上させると同時に、導電性輸送層１０４の入射光に対する吸収能力を低減し、太陽電池の入射光に対する利用率を高めることができる。
いくつかの実施例では、導電性輸送層１０４の材料はドーピング導電層１０２の材料と同じであることに基づいて、実際にドーピング導電層１０２および導電性輸送層１０４を製造するプロセスは、
成長プロセスを採用して基板１００の第１表面に初期トンネル誘電体層１０１と初期ドーピング導電層１０２を形成し、その中で、初期トンネル誘電体層１０１は基板１００の第１表面全体を覆い、初期ドーピング導電層１０２はトンネル誘電体層１０１の第１表面全体を覆うことと、
離隔して分布するドーピング導電層１０２の形状及び導電性輸送層１０４の形状を定義するように、初期ドーピング導電層１０２の上面をパターン化することと、
パターン化された初期ドーピング導電層１０２に対してエッチングを行い、初期ドーピング導電層１０２の一部を除去し、離隔して分布するドーピング導電層１０２と隣接するドーピング導電層１０２間に位置する導電性輸送層１０４を形成することと、を含む。
いくつかの実施例では、レーザープロセスを採用して初期ドーピング導電層１０２をレーザーエッチングすることができるため、エッチングプロセスが簡単になり、初期ドーピング導電層１０２に対するパターン化プロセスを省略することができ、製造プロセスの簡略化に有利である。
いくつかの実施例では、基板１００の第１表面を一面に覆うことができるトンネル誘電体層１０１を設け、トンネル誘電体層１０１の上面にドーピング導電層１０２を複数離隔して配置した場合、エッチングプロセスでは、初期ドーピング導電層１０２のみをエッチングし、初期トンネル誘電体層１０１をトンネル誘電体層１０１とする。
他のいくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１はドーピング導電層１０２に対応して配置され、即ち、トンネル誘電体層１０１はドーピング導電層１０２と基板１００の間に配置され、かつトンネル誘電体層１０１は導電性輸送層１０４と基板１００の間にも位置する場合、ドーピング導電層１０２と導電性輸送層１０４に対応するトンネル誘電体層１０１を形成するように、初期ドーピング導電層１０２をエッチングすると同時に、初期トンネル誘電体層１０１をエッチングすることができる。
いくつかの実施例では、導電性輸送層１０４は複数があり、複数の導電性輸送層１０４は第１方向Ｘに沿って離隔して配置される。隣接する２つのドーピング導電層１０２間に複数の導電性輸送層１０４を設けることによって、基板１００中の多数キャリアは複数の導電性輸送層１０４を通じてドーピング導電層１０２に輸送され、基板１００中の多数キャリアの横方向輸送能力を強めることができる。また、複数の導電性輸送層１０４を離隔して配置するように設置し、即ち、導電性輸送層１０４は隣接する２つのドーピング導電層１０２間のあらゆる領域を覆うのではなく、隣接する２つのドーピング導電層１０２間の局所領域に設けられる。これによって、導電性輸送層１０４の材料をドーピング導電層１０２の材料と同じように設定する場合、導電性輸送層１０４の全体面積が大きすぎなく、導電性輸送層１０４の入射光に対する吸収能力が強すぎて基板１００の入射光に対する利用率が低いという問題の発生を防ぐことができる。
いくつかの実施例では、複数の導電性輸送層１０４がアレイとして配置され、上記アレイは、第２方向Ｙに沿って離隔して配置された複数列の導電性輸送層１０４を含み、ここで、各列の導電性輸送層１０４のうちの複数の導電性輸送層１０４は第１方向Ｘに沿って離隔して配置され、かつ第２方向Ｙに沿って隣接する２列の導電性輸送層１０４の間に少なくとも１本の第１電極１０３があり、第２方向Ｙは第１方向Ｘに対して垂直である。つまり、いくつかの実施例では、隣接する導電性輸送層１０４間に第１電極１０３が１本しかない場合、２つの隣接する第１電極１０３間ごとに導電性輸送層１０４がある。他のいくつかの実施例では、隣接する２列の導電性輸送層１０４の間に複数本の第１電極１０３があり、これにより、一部の隣接する２本の第１電極１０３の間に導電性輸送層１０４があり、一部の隣接する第１電極１０３の間に導電性輸送層１０４がない。たとえば、第１方向Ｘにおいて、第１本の第１電極１０３と第２本の第１電極１０３との間には導電性輸送層１０４があり、第２本の第１電極１０３と第３本の第１電極１０３との間には導電性輸送層１０４がない。理解できるように、導電性輸送層１０４の材料とドーピング導電層１０２の材料が同じである場合、導電性輸送層１０４の数が多いほど、キャリアの横方向能力を強めると同時に、入射光に対する吸収能力が強くなる。このゆえに、第１電極１０３の総数と第１電極１０３の電流集約能力に対するニーズに基づいて、導電性輸送層１０４とドーピング導電層１０２との接続関係を柔軟に設定することができ、キャリア輸送能力を高めると同時に、導電性輸送層１０４は入射光に強い吸収作用を与えない。
図１に示すように、いくつかの実施例では、すべての隣接する第１電極１０３の間はいずれも導電性輸送層１０４がある。２本の第１電極１０３ごとに導電性輸送層１０４を設けることによって、隣接する第１電極１０３間の横方向輸送能力を向上させ、各第１電極１０３の電流に対する収集能力を高めることができる。
図２に示すように、いくつかの実施例では、導電性輸送層１０４の上面はドーピング導電層１０２の上面より低いか、または面一である。導電性輸送層１０４の上面をドーピング導電層１０２の上面以下に設定することによって、導電性輸送層１０４の上面がドーピング導電層１０２の上面より突出して、導電性輸送層１０４の側面の入射光に対する吸収の問題を防ぎ、導電性輸送層１０４の入射光に対する寄生吸収能力を下げることができる。理解できるように、導電性輸送層１０４の上面がドーピング導電層１０２の上面より低い場合、ドーピング導電層１０２の上面は導電性輸送層１０４の上面に斜めに入射する入射光をある程度で遮断し、導電性輸送層１０４の入射光に対する輸送能力をさらに低減できる。導電性輸送層１０４の上面がドーピング導電層１０２の上面と面一である場合、太陽電池の生産過程を簡略化し、レーザーアブレーション方式で同一工程で導電性輸送層１０４とドーピング導電層１０２を形成することができる。
いくつかの実施例では、基板１００の表面に垂直な方向において、導電性輸送層１０４の高さはドーピング導電層１０２の高さの０．５～１．２倍であってもよく、具体的な数値は０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１または１．２であってもよい。この範囲内において、導電性輸送層１０４の厚さは薄すぎず、導電性輸送層１０４のキャリアに対する横方向輸送能力が悪すぎない。一方、この範囲内において、導電性輸送層１０４の厚さも大きすぎないため、導電性輸送層１０４の厚さが大きすぎて入射光に対する吸収能力が強すぎるという問題を防ぐことができる。図３に示すように、他のいくつかの実施例では、第１接続部１１の上面はドーピング導電層１０２の上面より低いか、または面一である。第１接続部１１の上面がドーピング導電層１０２の上面より低い場合、ドーピング導電層１０２の上面は第１接続部１１の上面に斜めに入射する入射光をある程度で遮断し、第１接続部１１の入射光に対する輸送能力をさらに下げることができる。第１接続部１１の上面がドーピング導電層１０２の上面と面一である場合、太陽電池の生産過程を簡略化し、レーザーアブレーション方式によって同一工程で第１接続部１１とドーピング導電層１０２を形成することができる。いくつかの実施例では、基板１００の表面に垂直な方向において、第１接続部１１の高さは、ドーピング導電層１０２の高さの０．５～１．２倍であってもよく、具体的な数値は、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１または１．２であってもよい。
図５および図６に示すように、図５は本願の一実施例で提供される他の太陽電池の上面視構を示す図であり、図６は本願の一実施例で提供される別の太陽電池の上面視構造を示す図であり、いくつかの実施例では、１列の導電性輸送層１０４と隣接する１列の導電性輸送層１０４とは第１方向Ｘに沿ってずらして配置される。
具体的には、いくつかの実施例では、第１列の導電性輸送層１０４における各導電性輸送層１０４と第２列の導電性輸送層１０４における各導電性輸送層１０４とは、第２方向Ｙにおいて正対しておらず、即ち、第１列の導電性輸送層１０４における各導電性輸送層１０４と第２列の導電性輸送層１０４における各導電性輸送層１０４とは、第１方向Ｘにおいてずらしている。複数の導電性輸送層１０４をずらして設置することによって、導電性輸送層１０４の数が多すぎないようにし、導電性輸送層１０４の入射光に対する吸収は多くなることを避けることができる。一方、導電性輸送層１０４の設置数を少なくしながら、導電性輸送層１０４を基板１００の第１表面に均一に分布させ、基板１００中の異なる位置におけるキャリアの横方向輸送能力を高めることができる。
図１に示すように、他のいくつかの実施例では、１列の導電性輸送層１０４における各導電性輸送層１０４は、隣接する１列の導電性輸送層１０４における各導電性輸送層１０４と１対１対応しており、かつ対応する２つの導電性輸送層１０４は、第２方向Ｙに沿って離隔して配置されている。例えば、第１列の導電性輸送層１０４における各導電性輸送層１０４と第２列の導電性輸送層１０４の対応する導電性輸送層１０４は、第２方向Ｙにおいて整列分布し、各列導電性輸送層１０４は規則的に配置される。これにより、導電性輸送層１０４の数が多くなり、基板１００中のキャリアを横方向に輸送するための横方向輸送経路を多く形成する。また、各列導電性輸送層１０４は規則的に配置されるため、実際に導電性輸送層１０４を製造する工程において、導電性輸送層１０４を形成する工程を簡略化することができる。
図１、図５及び図６に示すように、いくつかの実施例では、離隔して配置される複数の第２電極１０６をさらに含み、第２電極１０６は第２方向Ｙに沿って延び、かつ第２方向Ｙに沿って離隔して配置された複数の第１電極１０３と電気的に接続される。複数の第２電極１０６は第１方向Ｘに沿って離隔して配置され、第２電極１０６は第１電極１０３と電気的に接続され、第１電極１０３中の電流を集めて集約させ、太陽電池から取り出すために使われる。理解できるように、第２電極１０６は第１電極１０３だけでなく、一部のドーピング導電層１０２とも電気的に接触している。これにより、ドーピング導電層１０２中のキャリアは第１電極１０３を介さずに、直接第２電極１０６に輸送されることができ、第２電極１０６の電流に対する集約能力を高めることができる。
いくつかの実施例では、１列の導電性輸送層１０４において、隣接する２つの導電性輸送層１０４間には、少なくとも１本の第２電極１０６がある。つまり、第２電極１０６と導電性輸送層１０４とは間隔をおいて配置され、このように、導電性輸送層１０４を通じて第２電極１０６を位置制限することができ、第２電極１０６の製造工程において、余分な位置決め処理を行うことなく、第２電極１０６の位置を決めることができ、第２電極１０６の印刷が容易になり、プロセスフローが簡素化される。
図５～６に示すように、具体的に、いくつかの実施例では、１列の導電性輸送層１０４において、隣接する２つの導電性輸送層１０４間には、２本の第２電極１０６がある。つまり、導電性輸送層１０４の分布がまばらであるため、導電性輸送層１０４の数が多すぎて入射光を吸収しすぎるという問題を防ぐことができる。
理解できるように、導電性輸送層１０４はキャリアの横方向輸送経路であるため、導電性輸送層１０４に近接するドーピング導電層１０２におけるキャリアの濃度が高く、第１電極１０３において、導電性輸送層１０４に近接するドーピング導電層１０２と電気的に接続される部分のキャリア濃度が高い。これに基づいて、いくつかの実施例では、１列の導電性輸送層１０４と隣接する１列の導電性輸送層１０４とは第１方向Ｘに沿ってずらして配置され、異なる列に属しかつずらして配置された２つの導電性輸送層１０４はそれぞれ第２電極１０６の対向する両側に位置し、かつ第２電極１０６の両側に位置する導電性輸送層１０４は第１方向Ｘに正対していない。これによって、導電性輸送層１０４の数が限られている場合、導電性輸送層１０４を第２電極１０６の両側に均一に分布させる。導電性輸送層１０４を第２電極１０６の両側に設けることは、第２電極１０６が第１電極１０３におけるキャリア濃度の高い部分と電気的に接続されることを意味するため、第２電極１０６全体の第１電極１０３の電流に対する集約能力を高めることができる。同時に、導電性輸送層１０４の数が少ないため、導電性輸送層１０４が入射光を吸収しすぎるという問題を避け、太陽電池全体の光電変換性能を高めることができる。
理解できるように、他のいくつかの実施例では、基板１００の第１表面における一部の第２電極１０６の投影は一部の導電性輸送層１０４と重なってもよい。これにより、第２電極１０６は一部の導電性輸送層１０４の上面を覆い、導電性輸送層１０４を部分的に遮蔽することができ、導電性輸送層１０４の入射光に対する寄生吸光能力を下げ、太陽電池の光電変換効率をさらに向上させる。いくつかの実施例では、第２電極１０６は覆われた第２接続部１０５に直接電気的に接触し、第２接続部１０５は隣接する第２電極間の横方向輸送経路として機能し、第２接続部１０５および導電性輸送層１０４におけるキャリアが直接第２電極１０６に輸送され、第２電極１０６の電流集約能力をさらに高めることができる。
理解できるように、太陽電池を積層する工程では、セルの破壊を防ぐために、通常、第２電極１０６をセルの周縁部から遠く離れたところに設け、即ち基板１００の周縁部と第２電極１０６の間に大きいスペースがある。こうして、基板１００の周縁部における第２電極１０６の数が少なくなり、周縁部の最も外側に位置する第２電極１０６は基板１００の周縁部のキャリアに対する収集能力が弱くなる。これに基づいて、いくつかの実施例では、基板１００は周辺領域と中心領域を含み、最も外側に位置する第２電極１０６の外側は周辺領域であり、基板１００のうち周辺領域を除く領域は中心領域であり、ここで、周辺領域に位置する導電性輸送層１０４の第１方向Ｘにおけるピッチは、中心領域に位置する導電性輸送層１０４の第１方向Ｘにおけるピッチより小さい。これにより、周辺領域に位置する基板１００の第１表面の導電性輸送層１０４の密度は中心領域の密度よりも大きくなり、即ち周辺領域の対応する基板１００におけるキャリアの横方向輸送能力がより高くなり、周辺領域に位置する第１電極１０３におけるキャリア濃度が大きくなるため、最も外側の第２電極１０６のキャリア収集数を補償し、最も外側の第２電極１０６の電流集約能力を高めることができる。
いくつかの実施例では、各列の導電性輸送層１０４において、周辺領域に位置する導電性輸送層１０４の数は複数であり、中心領域に位置し、隣接する２つの第２電極１０６間の導電性輸送層１０４の数は１つまたは０である。つまり、導電性輸送層１０４は中心領域においてまばらに分布しており、導電性輸送層１０４の入射光に対する寄生吸収能力を下げ、導電性輸送層１０４は周辺領域において密に分布しており、最も外側の第２電極１０６の電流集約能力を向上させ、太陽電池の光電変換性能をさらに全体的に高めることができる。
具体的には、図５に示すように、いくつかの実施例では、周辺領域の第１列の導電性輸送層１０４のうち、最も外側に位置する第２電極１０６側の導電性輸送層１０４の数は２つであってもよく、周辺領域の第２列の導電性輸送層１０４のうち、最も外側に位置する第２電極１０６側の導電性輸送層１０４の数は１つであってもよく、かつ第１列の導電性輸送層１０４と第２列の導電性輸送層１０４はずらして配置される。ここでは、第１列と第２列の導電性輸送層１０４の配置方式のみを示し、残りの第３列、第４列および第５列、第６列などの導電性輸送層１０４の配置方式は第１列と第２列を参考することができる。
図７に示すように、他のいくつかの実施例では、周辺領域の第１列の導電性輸送層１０４のうち、最も外側に位置する第２電極１０６側の導電性輸送層１０４の数は１つであってもよく、周辺領域の第２列の導電性輸送層１０４のうち、最も外側に位置する第２電極１０６側の導電性輸送層１０４の数は１つであってもよく、周辺領域の第３列の導電性輸送層１０４のうち、最も外側に位置する第２電極１０６側の導電性輸送層１０４の数は１つであってもよく、かつ、隣接する３列の導電性輸送層１０４は第１方向に沿ってずらして配置されている。ここでは、第１列、第２列と第３列の導電性輸送層１０４の配置方式のみを示し、残りの導電性輸送層１０４の配置方式は第１列、第２列と第３列を参考することができる。
いくつかの実施例では、中心領域に位置する各列の導電性輸送層１０４において、各導電性輸送層１０４の第１方向Ｘにおけるピッチは等しい。各列の導電性輸送層１０４のうち、隣接する導電性輸送層１０４間のピッチが等しくなるように設定することによって、形成過程中にレーザーアブレーションが操作しやすくなり、即ち、隣接する導電性輸送層１０４間のピッチを調整する必要がなくなり、生産が容易になる。また、中心領域における隣接する導電性輸送層１０４間のピッチが等しくなるように設定することによって、中心領域に位置する導電性輸送層１０４を均一に分布させ、第２電極１０６の異なる位置におけるキャリア収集能力を均一に高めることができる。
いくつかの実施例では、中心領域における各列の導電性輸送層１０４において、各導電性輸送層１０４間のピッチは０．０１ｍｍ～２０ｍｍであり、例えば、０．０１ｍｍ～０．１ｍｍ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍ、０．５ｍｍ～２ｍｍ、２ｍｍ～５ｍｍ、５ｍｍ～１０ｍｍ、１０ｍｍ～１５ｍｍまたは１５ｍｍ～２０ｍｍであってもよく、周辺領域における各列の導電性輸送層１０４において、各導電性輸送層１０４間のピッチは０．００５ｍｍ～１８ｍｍであり、例えば、０．００５ｍｍ～０．０１ｍｍ、０．０１ｍｍ～０．１ｍｍ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍ、０．５ｍｍ～２ｍｍ、２ｍｍ～５ｍｍ、５ｍｍ～１０ｍｍ、１０ｍｍ～１５ｍｍまたは１５ｍｍ～１８ｍｍであってもよい。この範囲内において、隣接する導電性輸送層１０４間のピッチが小さすぎないようにするため、導電性輸送層１０４が過密に設置されて、導電性輸送層１０４の入射光に対する吸収効果が強すぎるという問題を防ぐことができる。一方、この範囲内において、隣接する導電性輸送層１０４間のピッチも小さすぎないため、形成される横方向輸送経路が多くなり、基板１００中のキャリアの横方向輸送能力を大きく改善することができる。
図６に示すように、図６は本願の一実施例で提供される別の太陽電池の上面視構造を示す図である。いくつかの実施例では、第２接続部１０５をさらに含み、第２接続部１０５は、第１方向Ｘに沿って離隔して配置されて隣接する導電性輸送層１０４間に位置し、かつ隣接する２つの導電性輸送層１０４の側面と電気的に接触する。理解できるように、第２方向Ｙにおける第２接続部１０５の幅は、隣接する２つのドーピング導電層１０２の第２方向Ｙにおけるピッチより小さく、即ち、第２接続部１０５の側面は隣接する２つのドーピング導電層１０２の側面に接触しておらず、これにより、入射光がドーピング導電層１０２と第２接続部１０５の間の隙間に照射するときに、第２接続部１０５またはドーピング導電層１０２に吸収されない。いくつかの実施例では、第２接続部１０５の材料は導電性輸送層１０４の材料と同じであってもよく、これにより、第２接続部１０５は基板１００のキャリアに横方向輸送経路を提供する役割を果たすことができる。具体的には、第２接続部１０５に対応する基板１００中のキャリアは第２接続部１０５に輸送され、それから第２接続部１０５中のキャリアは導電性輸送層１０４に輸送され、さらに導電性輸送層１０４を介してドーピング導電層１０２に到着する。なお、第２接続部１０５の増加により、基板１００中のより多くのキャリアが導電性輸送層１０４に輸送され、最終的にドーピング導電層１０２に到着し、さらに基板１００中のキャリアの横方向輸送能力を強め、ドーピング導電層１０２中のキャリア濃度を増やし、第１電極１０３の電流収集能力を高めることができる。
図９に示すように、他のいくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２はさらに、底接続部２０を備え、底接続部２０は隣接する２つの本体部１０間に位置し、隣接する２つの本体部１０の側面に接触し、前記底接続部２０の上面は本体部１０の上面より低く、かつ第１接続部１１は一部の底接続部２０の上面に位置する。つまり、非金属化領域が対応する基板１００の表面のドーピング導電層１０２の厚さは、金属化領域が対応する基板１００の表面のドーピング導電層１０２の厚さより薄く、非金属化領域が対応するドーピング導電層１０２の入射光に対する寄生吸収を低減することができる。同時に、非金属化領域に位置する底接続部２０は、多数キャリアに対して隣接する本体部１０間で輸送経路を提供する役割も果たすことができる。
上記の分析から、ドーピング導電層１０２が本体部１０のみを含む場合、非金属化領域が対応するドーピング導電層１０２は除去され、ドーピング導電層１０２がさらに底接続部２０も含む場合、非金属化領域が対応するドーピング導電層１０２が薄化され、非金属化領域が対応する基板１００のキャリアの輸送能力が弱くなることがわかる。これに基づいて、第１接続部１１を隣接する２つの本体部１０間に設け、多数キャリアに対して隣接する２つの本体部１０間での横方向輸送経路を提供し、基板１００中のキャリアとドーピング導電層１０２の間の輸送効率を向上させ、さらに太陽電池のバッキングファクター及び太陽電池の光電変換効率を高めることができる。
トンネル誘電体層１０１と本体部１０は積層配置され、具体的には、いくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１は基板１００の第１表面を一面に覆ってもよく、複数の本体部１０はトンネル誘電体層１０１の上面に離隔して配置される。他のいくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１は本体部１０と対応して配置され、即ちトンネル誘電体層１０１は本体部１０と基板１００との間に配置され、かつ、トンネル誘電体層１０１は第１接続部１１と基板１００との間にも位置し、これにより、この部分のトンネル誘電体層１０１は基板１００の第１表面のキャリア再結合を低減する役割を果たし、第１接続部１１に輸送されるキャリア濃度を高めることができる。
本体部１０と第１接続部１１とを一体化構造にすることによって、生産過程にわたる材料の種類を減らし、管理を便利にすることができる。一方、第１接続部１１と本体部１０に同じキャリアタイプとキャリア濃度を持たせ、キャリアは本体部１０と第１接続部１１の接触界面で高い輸送効果を持ち、輸送損失を少なくすることができる。また、キャリアの本体部１０および第１接続部１１における輸送レートが同じようにし、キャリアの第１接続部１１から本体部１０への輸送効率を高めることもできる。
図５および図７に示すように、いくつかの実施例では、１列の第１接続部１１と隣接する１列の第１接続部１１とは第１方向Ｘに沿ってずらして配置される。具体的には、いくつかの実施例では、第１列の第１接続部１１における各第１接続部１１と第２列の第１接続部１１における各第１接続部１１は、第２方向Ｙにおいて正対していない。即ち、第１列の第１接続部１１における各第１接続部１１と第２列の第１接続部１１における各第１接続部１１とは、第１方向Ｘにおいてずらしている。複数の第１接続部１１をずらして配置するようにすることによって、第１接続部１１の数は多すぎなく、第１接続部１１が入射光を多く吸収することを避けることができる。一方、第１接続部１１の数を少なく設定すると同時に、第１接続部１１を基板１００の第１表面に均一に分布させ、基板１００中の異なる位置におけるキャリアの横方向輸送能力を高めることができる。
いくつかの実施例では、１列の第１接続部１１における各第１接続部１１は、隣接する１列の第１接続部１１における各第１接続部１１と１対１対応し、かつ対応する２つの第１接続部１１は第２方向Ｙに沿って離隔して配置される。つまり、第１列の第１接続部１１における各第１接続部１１と第２列の第１接続部１１の対応する第１接続部１１とは第２方向Ｙにおいて整列分布し、各列の第１接続部１１は規則的に配置される。これにより、第１接続部１１の数を多くすることで、基板１００中のキャリアを横方向輸送するための横方向輸送経路を多く形成する。また、各列の第１接続部１１は規則的に配置されるため、実際に第１接続部１１を製造する工程において、第１接続部１１を形成する工程を簡略化することができる。
図１、図５及び図６に示すように、いくつかの実施例では、さらに離隔して配置される複数の第２電極１０６を含み、第２電極１０６は第２方向Ｙに沿って延び、第２方向Ｙに沿って離隔して配置される複数の第１電極１０３と電気的に接続される。複数の第２電極１０６は第１方向Ｘに沿って離隔して配置され、第２電極１０６は第１電極１０３に電気的に接続され、第１電極１０３の電流を集めて集約させ、太陽電池から取り出すために使われる。理解できるように、第２電極１０６は第１電極１０３だけでなく、本体部１０の一部とも電気的に接触するため、本体部１０中のキャリアは、第１電極１０３を経由することなく、第２電極１０６に直接輸送され、第２電極１０６の電流集約能力を高めることができる。
いくつかの実施例では、第２電極１０６と第１接続部１１とは離隔して配置されるか、または、第１接続部１１の基板１００での投影と第２電極１０６の基板１００での投影は少なくとも部分的に重なっている。第２電極１０６と第１接続部１１は離隔して配置されるように設置することによって、第１接続部１１を通じて第２電極１０６を位置制限することができ、第２電極１０６の製造工程中に余分な位置決め処理を行うことなく、第２電極１０６の位置を決めることができ、第２電極１０６の印刷が容易になり、プロセスフローが簡素化される。
第２電極１０６の基板１００での投影が少なくとも部分的に重なるように設けられ、つまり、一部の第２電極１０６は一部の第１接続部１１の上面を覆い、一部の第１接続部１１を遮蔽することができるため、第１接続部１１の入射光に対する寄生吸収能力を下げ、太陽電池の光電変換効率をさらに高めることができる。いくつかの実施例では、第２電極１０６はさらに覆われた第１接続部１１と直接電気的に接触し、第１接続部１１と本体部１０は一体構造であり、第１接続部１１と本体部１０はいずれも第２電極１０６と電気的に接触するため、隣接する第２電極１０６間にも横方向輸送経路を形成し、第１接続部１１中のキャリアを直接第２電極１０６に輸送し、第２電極１０６の電流集約能力をさらに高めることができる。
理解できるように、第１接続部１１はキャリアの横方向輸送経路であるため、第１接続部１１に近接する本体部１０のキャリア濃度が高く、第１電極１０３のうち、第１接続部１１に近接する本体部１０と電気的に接続される部分は高いキャリア濃度を有する。これに基づいて、いくつかの実施例では、１列の第１接続部１１と隣接する１列の第１接続部１１とは第１方向Ｘに沿ってずらして配置され、かつ異なる列に属しかつずらして配置される２つの第１接続部１１はそれぞれ第２電極１０６の対向する両側に位置し、第２電極１０６の両側に位置する第１接続部１１は第１方向Ｘにおいて正対していない。このように、第１接続部１１の数が限られている場合、第１接続部１１を第２電極１０６の両側に均一に分布させる。第１接続部１１を第２電極１０６の両側に設けることは第２電極１０６は第１電極１０３のうちキャリア濃度の高い部分と電気的に接続されることを意味するため、第２電極１０６全体の第１電極１０３に対する電流集約能力を高めることができる。同時に、第１接続部１１の数が少ないため、第１接続部１１は入射光を多く吸収する問題を避け、太陽電池全体の光電変換性能を向上させることができる。
いくつかの実施例では、太陽電池を積層する過程で破壊の問題が発生しないように、最も外側の第２電極１０６を基板１００の周縁部から遠く離れる部位に設ける必要があり、このようにすると、最も外側に位置する第２電極１０６は基板１００の周縁部にあるキャリアを収集する能力が弱くなる。これに基づいて、いくつかの実施例では、基板１００は、周辺領域と中心領域を含み、最も外側に位置する第２電極１０６の外側は周辺領域であり、基板１００のうち周辺領域を除く領域は中心領域であり、この中で、周辺領域に位置する第１接続部１１の第１方向Ｘにおけるピッチは、中心領域に位置する第１接続部１１の第１方向Ｘにおけるピッチより小さい。これにより、周辺領域に位置する基板１００の第１表面の第１接続部１１の密度は中心領域より大きく、即ち周辺領域の対応する基板１００中のキャリアの横方向輸送能力はより強くなり、周辺領域に位置する第１電極１０３中のキャリア濃度は大きくなり、これにより、最も外側の第２電極１０６のキャリア収集数量を補償し、最も外側の第２電極１０６の電流集約能力を高めることができる。
いくつかの実施例では、各列の第１接続部１１のうち、周辺領域に位置する第１接続部１１の数は複数であり、中心領域において、隣接する２つの第２電極１０６間の第１接続部１１の数は１つまたは０である。
具体的には、図１０に示すように、いくつかの実施例では、周辺領域の第１列の第１接続部１１のうち、最も外側に位置する第２電極１０６側の第１接続部１１の数は２つであってもよく、周辺領域の第２列の第１接続部１１のうち、最も外側に位置する第２電極１０６側の第１接続部１１の数は１つであってもよく、かつ第１列の第１接続部１１と第２列の第１接続部１１とはずらして配置される。ここでは、第１列と第２列の第１接続部１１の配置方式のみを示し、残りの第３列、第４列および第５列、第６列などの第１接続部１１の配置方式は第１列と第２列を参考することができる。
図１１に示すように、他のいくつかの実施例では、周辺領域の第１列の第１接続部１１のうち、最も外側に位置する第２電極１０６側の第１接続部１１の数は１つであってもよく、周辺領域の第２列の第１接続部１１のうち、最も外側に位置する第２電極１０６側の第１接続部１１の数は１つであってもよく、周辺領域の第３列の第１接続部１１のうち、最も外側に位置する第２電極１０６側の第１接続部１１の数は１つであってもよく、かつ、隣接する３列の第１接続部１１は第１方向に沿って互いにずらして配置される。ここでは、第１列、第２列と第３列の第１接続部１１の配置方法のみを示し、残りの列の第１接続部１１の配置方式は第１列、第２列と第３列を参考することができる。
いくつかの実施例では、中心領域の各列の第１接続部１１において、各第１接続部１１間のピッチは０．０１ｍｍ～２０ｍｍであり、例えば、０．０１ｍｍ～０．１ｍｍ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍ、０．５ｍｍ～２ｍｍ、２ｍｍ～５ｍｍ、５ｍｍ～１０ｍｍ、１０ｍｍ～１５ｍｍまたは１５ｍｍ～２０ｍｍであってもよく、周辺領域の各列の第１接続部１１において、各第１接続部１１間のピッチは０．００５ｍｍ～１８ｍｍであり、例えば、０．００５ｍｍ～０．０１ｍｍ、０．０１ｍｍ～０．１ｍｍ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍ、０．５ｍｍ～２ｍｍ、２ｍｍ～５ｍｍ、５ｍｍ～１０ｍｍ、１０ｍｍ～１５ｍｍまたは１５ｍｍ～１８ｍｍであってもよい。この範囲内において、隣接する第１接続部１１間のパッチが小さすぎないようにし、第１接続部１１が過密に設置されることによって第１接続部１１の入射光に対する吸収効果が強すぎるという問題を防ぐことができる。一方、この範囲内において、隣接する第１接続部１１間のピッチも小さすぎないため、形成される横方向輸送経路が多くなり、基板１００中のキャリアの横方向輸送能力を大きく改善することができる。
図１１～１３に示すように、いくつかの実施例では、導電性輸送層１０４の上面は光トラッピング構造１０８を備える。光トラッピング構造１０８は、導電性輸送層１０４の上面の入射光に対する反射能力を強め、導電性輸送層１０４の上面に照射する入射光を反射させることができ、導電性輸送層１０４に吸収されることを防ぐことができる。この反射された一部の入射光は引き続き反射され、例えば、ドーピング導電層１０２及び導電性輸送層１０４で覆われていない領域に反射され、基板１００に吸収・利用され、これにより、基板１００の入射光に対する吸収利用率を高めることができる。
具体的には、図１２に示すように、いくつかの実施例では、光トラッピング構造１０８は複数のピラミッド構造を含んでもよく、ピラミッド構造は底面と、底面に接する側面とを備え、入射光は隣接する２つのピラミッド構造の側面間で複数回反射され、導電性輸送層１０４の上面に照射する入射光を反射させて、導電性輸送層１０４の入射光に対する吸収を減らすことができる。さらに、ピラミッド構造は複数の側面を持っているため、入射光の反射確率をさらに増やし、導電性輸送層１０４の入射光に対する吸収をさらに減らし、反射された入射光はドーピング導電層１０２および導電性輸送層１０４によって覆われていない基板１００の第１表面に再反射され、基板１００の入射光に対する利用率を向上させ、開放電圧および短絡電流を増やし、太陽電池の光電変換効率を高めることができる。
他のいくつかの実施例では、光トラッピング構造１０８は基板１００に向かって凹んだ凹構造を含んでいてもよく、凹構造を設けることによって、導電性輸送層１０４の上面はドーピング導電層１０２の上面より低くなるだけでなく、ドーピング導電層１０２は導電性輸送層１０４の上面に照射した入射光に対して一定の遮蔽作用を果たすことができる。一方、入射光は凹構造の側壁で複数回反射されるため、ドーピング導電層上面の入射光に対する寄生吸収を減らすことができる。
具体的には、いくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２が凹構造の中心に向かう方向に、凹構造の高さが徐々に低くなる。具体的には、図１２に示すように、凹構造は、互いに対向する２つの側壁を備え、対向する２つの側壁のトップが互いに離隔され、ボトムが接し、即ち、凹構造の２つの側壁が基板１００の第１表面に対して斜めに配置され、このように、一方の側壁表面に入射光が照射すると、入射光の一部は、その側壁表面から他方の側壁表面に反射され、それから、他方の側壁面に反射される入射光のうち、一部が反射され、一部が当該側壁の表面から元の側壁の表面に再反射される。これによって、入射光は複数回反射された後、外部に出射され、外部に出射された入射光は、ドーピング導電層１０２及び導電性輸送層１０４によって覆われていない基板１００の第１表面に再反射される確率が高くなる。
他のいくつかの実施例では、図１３に示すように、ドーピング導電層１０２が基板１００に向かう方向において、凹構造の断面形状も矩形であってもよい。つまり、凹構造は対向する２つの側壁と底壁を備え、対向する２つの側壁は基板１００の第１表面に対して垂直であり、底壁は基板１００の表面に対して平行に設置してもよい。
理解できるように、他のいくつかの実施例では、凹構造は他の形状であってもよく、凹構造が基板１００に向かって凹むという特徴を満たせばよい。
図２に示すように、いくつかの実施例では、さらに、第１パッシベーション層１０７を含み、一部の第１パッシベーション層１０７は基板１００の第１表面を覆い、残りの第１パッシベーション層１０７はドーピング導電層１０２および導電性輸送層１０４の上面を覆う。つまり、トンネル誘電体層１０１はドーピング導電層１０２に対応して配置され、トンネル誘電体層１０１はドーピング導電層１０２と基板１００の間および導電性輸送層１０４と基板１００の間に配置され、これにより、トンネル誘電体層１０１は基板１００の一部の表面だけを覆うことができ、一部の第１パッシベーション層１０７は基板１００の第１表面と直接接触することができる。隣接するドーピング導電層１０２の間に導電性輸送層１０４が設けられているため、第１パッシベーション層１０７と直接接触する基板１００に複数の横方向輸送経路が形成され、基板１００中のキャリアは横方向に沿ってドーピング導電層１０２に移動し、輸送中のキャリアの消耗を低減し、輸送レートを高めることができる。同時に、ドーピング導電層１０２が離隔して配置され、かつ金属化領域（第１電極１０３の対応する領域）にのみ配置されているため、入射光がドーピング導電層１０２間の領域に照射するときに、吸収される確率が大幅に低下し、ドーピング導電層１０２の入射光に対する寄生吸収を全体的に減らすことができる。このことから、本願の実施例で提供される太陽電池は、入射光に対する太陽電池の利用率を高めるだけでなく、太陽電池中のキャリアの高い輸送効率を保っていることがわかる。
いくつかの実施例では、第１パッシベーション層１０７は単層または多層構造であってもよく、第１パッシベーション層１０７の材料はフッ化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタンの少なくとも１つであってもよい。
他のいくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１は前面にて基板１００の第１表面に設置してもよく、これに基づいて、第１パッシベーション層１０７はドーピング導電層１０２及び導電性輸送層１０４の上面を部分的に覆うように設置してもよく、残りの一部の第１パッシベーション層１０７は基板の第１表面およびトンネル誘電体層の側面を覆うように設置してもよい。
いくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２及び導電性輸送層１０４を形成した後、ＰＥＣＶＤ（ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、プラズマ化学気相成長法）を用いて第１パッシベーション層１０７を形成することができる。
第１電極１０３は第１パッシベーション層１０７を貫通してドーピング導電層１０２と電気的に接続される。第１パッシベーション層１０７は基板１００の入射光に対する反射を低減するために使われる。いくつかの実施例では、第１パッシベーション層１０７を形成した後、ドーピング導電層１０２の基板１００から離れた側に複数の離隔して配置された第１電極１０３を形成し、第１電極１０３は第１方向Ｘに沿って延び、ドーピング導電層１０２と電気的に接続されてもよい。
いくつかの実施例では、基板１００の第２表面にはエミッタがあってもよく、エミッタにおけるドーピングイオンのタイプはドーピング導電層１０２のドーピングイオンのタイプと異なる。いくつかの実施例では、エミッタの基板１００から離れた表面には、反射防止層があり、反射防止層は入射光の反射を防止する役割を果たすことができる。いくつかの実施例では、反射防止層は窒化ケイ素層であってもよく、窒化ケイ素層は窒化ケイ素材料を含んでもよい。他のいくつかの実施例では、反射防止層は多層構造に設置されでもよく、例えば窒化ケイ素、酸化ケイ素または酸窒化ケイ素の１種または複数種の材料からなる積層構造であってもよい。
他のいくつかの実施例では、基板１００の第２表面は、基板１００の第１表面と類似した構造を備えてもよく、例えば、基板１００の第２表面は、基板１００から離れた第２表面に沿って順次積層設置された第２トンネル誘電体層と第２ドーピング導電層を備えてもよく、その中で、第２ドーピング導電層におけるドーピングイオンのタイプはドーピング導電層１０２におけるドープイオンのタイプと異なる。
いくつかの実施例では、さらに第３電極（図示されていない）を含み、第３電極は基板１００の第２表面に位置し、基板１００の第２表面にエミッタがある場合、第３電極は反射防止層を貫通してエミッタと電気的に接続される。基板１００の第２表面が基板１００の第１表面と類似した構造を備えた場合、第３電極は第２ドーピング導電層と電気的に接続される。
上記実施例で提供された太陽電池では、導電性輸送層１０４が隣接する２つのドーピング導電層１０２間に位置し、ドーピング導電層１０２と接触するように設置され、基板１００中の多数キャリアは導電性輸送層１０４を介してドーピング導電層１０２に輸送され、多数キャリアの基板１００における横方向輸送を改善し、太陽電池のバッキングファクターを高め、入射光に対する利用率を向上させると同時に、基板１００における多数キャリアの輸送能力を改善し、太陽電池の光電変換効率を全体的に高めることができる。
相応的に、図１４に示すように、本願の実施例では、上記実施例で提供された太陽電池１１０を複数連結したセルストリングと、セルストリングの表面を覆うための封止層１２０と、封止層１２０のセルストリングから離れた表面を覆うためのカバープレート１３０と、を含む光起電力モジュールを提供する。太陽電池１１０は、全体または複数の分割の形で電気的に接続されることで複数のセルストリングを形成し、複数のセルストリングは直列および／または並列の形で電気的に接続される。
具体的には、いくつかの実施例では、複数のセルストリング間は導電テープ１４０を通じて電気的に接続されてもよい。封止層１２０は、太陽電池１１０の前面および裏面を覆い、具体的には、封止層１２０は、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）フィルムまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの有機封止フィルムであってもよい。いくつかの実施例では、カバープレート１３０は、ガラスカバープレート、プラスチックカバープレートなどの光透過機能を有するカバープレート１３０であってもよい。具体的には、カバープレート１３０の封止層１２０に向かう表面は凹凸面であってもよく、入射光の利用率を高めることができる。
本願は、好ましい実施例で上記のように開示されているが、特許請求の範囲を限定するものではなく、当業者であれば、本願の構想から逸脱することなく、若干の可能な変動および修正を加えることができるため、本願の保護範囲は、本願の請求項によって規定される範囲に従うべきである。
当業者であれば、前記の各実施形態は本願を実現する具体的な実施例であるが、実用上では本願の精神と範囲を逸脱することなく、形態及び細部において様々な変更が可能であることが理解できる。いずれの当業者は、本願の精神と範囲を逸脱しない限り、それぞれ変更及び修正を行うことが可能であるため、本願の保護範囲は、請求項に限定された範囲を基準にすべきである。

Claims (19)

  1. 基板と、前記基板の第１表面に位置するトンネル誘電体層と、複数のドーピング導電層と、離隔して配置された複数の第１電極と、少なくとも１つの導電性輸送層と、を含み、
    前記ドーピング導電層は前記トンネル誘電体層の前記基板から離れた表面に位置し、かつ、複数の前記ドーピング導電層は離隔して配置され、
    前記第１電極は第１方向に沿って延びており、前記第１電極は、前記ドーピング導電層の前記基板から離れた側に配置されかつ前記ドーピング導電層と電気的に接続され、
    前記導電性輸送層は隣接する前記ドーピング導電層の間に位置しかつ前記ドーピング導電層の側面と接触し、
    前記導電性輸送層の上面は光トラッピング構造を備える、
    ことを特徴とする太陽電池。
  2. 前記導電性輸送層は複数があり、複数の前記導電性輸送層は前記第１方向に沿って離隔して配置される、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  3. 複数の前記導電性輸送層がアレイとして配置され、前記アレイは、第２方向に沿って離隔して配置された複数列の前記導電性輸送層を含み、ここで、各列の前記導電性輸送層のうちの複数の前記導電性輸送層は第１方向に沿って離隔して配置され、かつ第２方向に沿って隣接する２列の前記導電性輸送層の間に少なくとも１本の前記第１電極があり、前記第２方向は前記第１方向に対して垂直である、
    ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
  4. すべての隣接する前記第１電極の間はいずれも前記導電性輸送層がある、
    ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
  5. １列の前記導電性輸送層と隣接する１列の前記導電性輸送層とは前記第１方向に沿ってずらして配置される、
    ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
  6. １列の前記導電性輸送層における各前記導電性輸送層は、隣接する１列の前記導電性輸送層における各前記導電性輸送層と１対１対応しており、かつ対応する２つの前記導電性輸送層は、前記第２方向に沿って離隔して配置されている、
    ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
  7. 離隔して配置される複数の第２電極をさらに含み、前記第２電極は前記第２方向に沿って延び、かつ前記第２方向に沿って離隔して配置された複数の前記第１電極と電気的に接続される、
    ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
  8. １列の前記導電性輸送層において、隣接する２つの前記導電性輸送層間には、少なくとも１本の前記第２電極がある、
    ことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池。
  9. １列の前記導電性輸送層において、隣接する２つの前記導電性輸送層間には、２本の前記第２電極がある、
    ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池。
  10. １列の前記導電性輸送層と隣接する１列の前記導電性輸送層とは前記第１方向に沿ってずらして配置され、異なる列に属しかつずらして配置された２つの前記導電性輸送層はそれぞれ前記第２電極の対向する両側に位置する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池。
  11. 前記基板は周辺領域と中心領域を含み、最も外側に位置する前記第２電極の外側は前記周辺領域であり、前記基板のうち前記周辺領域を除く領域は前記中心領域であり、ここで、前記周辺領域に位置する前記導電性輸送層の前記第１方向におけるピッチは、前記中心領域に位置する前記導電性輸送層の前記第１方向におけるピッチより小さい、
    ことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池。
  12. 前記中心領域に位置する各列の前記導電性輸送層において、各前記導電性輸送層の前記第１方向におけるピッチは等しい、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池。
  13. 前記中心領域における各列の前記導電性輸送層において、各前記導電性輸送層間のピッチは０．０１ｍｍ～２０ｍｍであり、前記周辺領域における各列の前記導電性輸送層において、各前記導電性輸送層間のピッチは０．００５ｍｍ～１８ｍｍである、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池。
  14. 接続部をさらに含み、前記接続部は、前記第１方向に沿って離隔して配置されて隣接する前記導電性輸送層間に位置し、隣接する２つの前記導電性輸送層の側面と電気的に接触する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
  15. 前記導電性輸送層の上面は前記ドーピング導電層の上面より低いか、または面一である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  16. 前記導電性輸送層の材料は前記ドーピング導電層の材料と同じである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  17. 前記ドーピング導電層の材料は、ドープしたアモルファスシリコン、ドープした多結晶シリコンまたはドープした微結晶シリコン材料の少なくとも１つである、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の太陽電池。
  18. 第１パッシベーション層をさらに含み、一部の前記第１パッシベーション層は前記基板の第１表面を覆い、残りの前記第１パッシベーション層は前記ドーピング導電層および前記導電性輸送層の上面を覆う、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  19. 請求項１～１８のいずれか１項に記載の太陽電池を複数連結したセルストリングと、
    前記セルストリングの表面を覆うための封止層と、
    前記封止層の前記セルストリングから離れた表面を覆うためのカバープレートと、を含む、
    ことを特徴とする光起電力モジュール。
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