一种异质结太阳能电池

专利摘要:
本申请实施例中提供了一种异质结太阳能电池，属于太阳能电池技术领域，具体包括硅片和分别设置于硅片两侧的入光面结构和背光面结构，所述入光面结构包括在硅片一侧依次层叠的第一非晶硅层、第一透明导电层和第一金属栅线，所述背光面结构包括在硅片一侧依次层叠的第二非晶硅层、第二透明导电层、介质层和设置于介质层上方的第二金属栅线，所述介质层用于将透过入光面结构和硅片的剩余光反射回硅片。通过本申请的处理方案，提高异质结太阳能电池的转换效率。
公开号:CN214336727U
申请号:CN202120057037.3U
申请日:2021-01-08
公开日:2021-10-01
发明作者:不公告发明人
申请人:Xuancheng Ruihui Xuansheng Enterprise Management Center Partnership LP；
IPC主号:H01L31-054

专利说明:
[n0001] 本申请涉及太阳能电池的技术领域，尤其是涉及一种异质结太阳能电池。
[n0002] 目前量产的高效硅太阳电池绝大多数采用的是厚度为150-200μm的单、多晶硅片，做成晶硅电池的转换效率为19-21％。超薄硅片是在常规高效太阳电池的厚度基础上进一步减薄单晶硅衬底的厚度，从而获得更低的材料成本和电池的柔性机能。
[n0003] 现有超薄硅片是在硅基底上单纯做减薄处理，这样在不改变制程工艺的条件下得到超薄带有柔性特质的太阳能电池，但随之而来的是由于减薄引起的电池效率的损失。
[n0004] 有鉴于此，本申请提供一种异质结太阳能电池，解决了现有技术中超薄硅片引起的电池片效率损失的问题。
[n0005] 本申请提供的一种异质结太阳能电池采用如下的技术方案：
[n0006] 一种异质结太阳能电池，包括硅片和分别设置于硅片两侧的入光面结构和背光面结构，所述入光面结构包括在硅片一侧依次层叠的第一非晶硅层、第一透明导电层和第一金属栅线，所述背光面结构包括在硅片一侧依次层叠的第二非晶硅层、第二透明导电层、介质层和设置于介质层上方的第二金属栅线，所述介质层用于将透过入光面结构和硅片的剩余光反射回硅片。
[n0007] 可选的，所述硅片的厚度为50-130μm。
[n0008] 可选的，所述介质层包括转换光学材料，所述转换光学材料用于将波长大于850nm的长波段的光转换成波长范围为400nm-850nm的中波段的光。
[n0009] 可选的，所述转换光学材料为LiGa4.885Ni5×0.02Tm5×0.003O8。
[n0010] 可选的，所述介质层与所述第二金属栅线之间还设有全金属电极，所述第二金属栅线与介质层连接且穿过全金属电极。
[n0011] 可选的，所述全金属电极包括银电极或铜电极。
[n0012] 可选的，所述第一非晶硅层和第二非晶硅层均包括在硅片侧面依次层叠的非晶硅基本征钝化层和掺杂非晶硅层。
[n0013] 可选的，所述第一非晶硅层的掺杂非晶硅层为n型非晶硅或者微晶硅基薄膜。
[n0014] 可选的，所述第二非晶硅层的掺杂非晶硅层为p型非晶硅或者微晶硅基薄膜。
[n0015] 可选的，所述非晶硅基本征钝化层的厚度小于10nm。
[n0016] 可选的，所述掺杂非晶硅层的厚度小于30nm。
[n0017] 综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
[n0018] 1、在背光面结构的第二透明导电层上增加介质层，用于将透过入光面结构和硅片的剩余光反射回硅片，提高硅片的光利用率，从而提高异质结太阳能电池的转换效率；
[n0019] 2、使用转换光学材料制成介质层，可以将大于850nm的长波段的光转换成被超薄硅衬底吸收的中波段(400nm-850nm)的光。采用较薄的硅片制成异质结太阳能电池后在获得更低的材料成本和电池的柔性机能的同时，提高超薄柔性异质结太阳能电池在长波段的光子利用率，提高光电转换效率。
[n0020] 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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。
[n0021] 图1为本申请实施例异质结太阳能电池的结构示意图。
[n0022] 附图标记说明：1、硅片；2、入光面结构；21、第一非晶硅层；22、第一透明导电层；23、第一金属栅线；3、背光面结构；31、第二非晶硅层；32、第二透明导电层；33、介质层；34、第二金属栅线；35、全金属电极；4、非晶硅基本征钝化层；5、n型非晶硅；6、p型非晶硅。
[n0023] 下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
[n0024] 以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[n0025] 要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[n0026] 还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[n0027] 另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
[n0028] 本申请实施例提供一种异质结太阳能电池。
[n0029] 一种异质结太阳能电池，包括硅片1和分别设置于硅片1两侧的入光面结构2和背光面结构3。
[n0030] 硅片1的厚度为50μm-130μm，本实施例中，硅片1的厚度为70μm。
[n0031] 入光面结构2包括在硅片1一侧依次层叠的第一非晶硅层21、第一透明导电层22和第一金属栅线23，第一非晶硅层21包括非晶硅基本征钝化层4和掺杂非晶硅层。
[n0032] 第一非晶硅层21的非晶硅基本征钝化层4为a-Si:H(i)，厚度小于10nm。本实施例中，第一非晶硅层21的非晶硅基本征钝化层4的厚度为8nm；采用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD)设备，通过辉光放电等离子使含有薄膜组成的气态物质发生化学反应，将第一非晶硅层21非晶硅基本征钝化层4制备在硅片1的入光面上。在其他实施例中，非晶硅基本征钝化层4也可以为a-SiOx:H(i)和a-SiC:H(i)薄膜的单层或者多层结构。
[n0033] 第一非晶硅层21的掺杂非晶硅层为n型非晶硅5，其厚度为25nm，n型非晶硅5是a-Si:H(n)，采用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition简称PECVD)设备，通过辉光放电等离子使含有薄膜组成的气态物质发生化学反应，将n型非晶硅5制备在非晶硅基本征钝化层4上。在其他实施例中，第一非晶硅层21的掺杂非晶硅层可以是n型微晶硅基薄膜，为μc-SiOx:H(n)等；n型微晶硅基薄膜的厚度小于30nm即可。
[n0034] 第一透明导电层22为透明氧化物层，透明氧化物层为掺杂氧化铟薄膜，第一透明导电层22使用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)设备用直流磁控溅射制备在第一非晶硅层21的n型非晶硅5上。
[n0035] 第一金属栅线23通过丝网印刷的方式印刷在第一透明导电层22上。
[n0036] 背光面结构3包括在硅片1一侧依次层叠的第二非晶硅层31、第二透明导电层32、介质层33和设置于介质层33上方的第二金属栅线34。
[n0037] 第二非晶硅层31的非晶硅基本征钝化层4为a-Si:H(i)，其厚度小于10nm。本实施例中，第二非晶硅层31的非晶硅基本征钝化层4的厚度为8nm，第二非晶硅层31的非晶硅基本征钝化层4是采用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，简称PECVD)设备，通过辉光放电等离子使含有薄膜组成的气态物质发生化学反应，制备在硅片1的背光面上的。在其他实施例中，非晶硅基本征钝化层4也可以为a-SiOx:H(i)和a-SiC:H(i)薄膜的单层或者多层结构。
[n0038] 第二非晶硅层31的掺杂非晶硅层为p型非晶硅6，其厚度为25nm，可以是a-Si:H(p)。采用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD)设备，通过辉光放电等离子使含有薄膜组成的气态物质发生化学反应，将p型非晶硅6制备在非晶硅基本征钝化层4上。在其他实施例中，第一非晶硅层21的掺杂非晶硅层可以是为p型微晶硅基薄膜，是μc-SiOx:H(p)等；p型非晶硅6的厚度小于30nm即可。
[n0039] 第二透明导电层32为透明氧化物层，透明氧化物层为掺杂氧化铟薄膜，第二透明导电层32使用使用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)设备用直流磁控溅射制备在第二非晶硅层31的p型非晶硅6上。
[n0040] 介质层33为转换光学材料，本实施例中，转换光学材料为LiGa4.885Ni5×0.02Tm5×0.003O8，使用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)设备用直流磁控溅射将介质层33制备在第二透明导电层32上。在其他实施例中，转换光学材料也可以为：NaY0.78F4:Yb0.2，Er0.02。介质层33用于将透过入光面结构2和硅片1的剩余光反射回硅片1。使用转换光学材料制成的介质层33可以将波长大于850nm的长波段的光有选择性的转换成可被超薄硅片完全吸收的波长为400nm～850nm的中波段的光。提升超薄柔性异质结太阳能电池在长波段的光子利用率，提高超薄柔性异质结太阳能电池的光电转化效率。
[n0041] 介质层33与第二金属栅线34之间还设有全金属电极35，第二金属栅线34与介质层33连接且穿过全金属电极35。全金属电极35的制备方法为，在第二金属栅线34制备完成后，使用高温胶带粘贴在第二金属栅线34的表面，用来掩盖第二金属栅线34不被全金属电极35覆盖。使用物理气相沉积(简称PVD)设备用直流磁控溅射在介质层33上制备全金属电极35，全金属电极35的厚度小于第二金属栅线34的厚度。本实施例中，全金属电极35为银电极。在其他实施例中，全金属电极35也可以为铜电极。
[n0042] 对比例一
[n0043] 一种异质结太阳能电池，为常规异质结太阳能电池，硅片厚度为180μm，且包括硅片和硅片两侧分别为入光面结构和背光面结构，入光面结构包为在硅片一侧依次层叠的第一非晶硅层、第一透明导电层和第一金属栅线，背光面结构为在硅片一侧依次层叠的第二非晶硅层、第二透明导电层和第二金属栅线。
[n0044] 对比例二
[n0045] 一种异质结太阳能电池，与对比例一的结构相同，不同之处在于，硅片的厚度为70μm。
[n0046] 表一为本申请实施例、对比例一和对比例二的异质结太阳能电池参数。
[n0047] 表一
[n0048] 电池类型 硅片厚度μm Eff[％] V_OC[mV] J_SC[mA/cm²] FF[％] 对比例一 180 23.72 740.6 38.68 82.79 对比例二 70 22.96 748.3 37.31 82.23 本申请实施例 70 23.13 749.2 37.50 82.33
[n0049] 由表一可知本申请实施例通过在背面结构上增加以转换光学材料为原料制作的介质层，既可以将透过入光面结构和硅片的剩余光反射回硅片，将大于850nm的长波段的光转换成被超薄硅衬底吸收的中波段(400nm-850nm)的光，从而提高超薄柔性异质结太阳能电池在长波段的光子利用率，使其光电转换效率绝对值相对有所提升(＞0.1％)，电流和效率也有所提升。
[n0050] 而且，经测试证明，异质结太阳能电池中硅片越薄的提升效果越好，且对于单双面电池均有不同程度的提升。
[n0051] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种异质结太阳能电池，包括硅片和分别设置于硅片两侧的入光面结构和背光面结构，所述入光面结构包括在所述硅片一侧依次层叠的第一非晶硅层、第一透明导电层和第一金属栅线，其特征在于，所述背光面结构包括在所述硅片另一侧依次层叠的第二非晶硅层、第二透明导电层、介质层和设置于所述介质层上方的第二金属栅线，所述介质层用于将透过所述入光面结构和所述硅片的剩余光反射回硅片。
[0002] 2.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述介质层与所述第二金属栅线之间还设有全金属电极，所述第二金属栅线与所述介质层连接且穿过所述全金属电极。
[0003] 3.根据权利要求2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述全金属电极包括银电极或铜电极。
[0004] 4.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述介质层包括转换光学材料，所述转换光学材料用于将波长大于850nm的长波段的光转换成波长范围为400nm-850nm的中波段的光。
[0005] 5.根据权利要求4所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述转换光学材料为LiGa4.885Ni5×0.02Tm5×0.003O8。
[0006] 6.根据权利要求1-5任一项所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一非晶硅层和所述第二非晶硅层均包括在所述硅片侧面依次层叠的非晶硅基本征钝化层和掺杂非晶硅层。
[0007] 7.根据权利要求6所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一非晶硅层的掺杂非晶硅层为n型非晶硅或者微晶硅基薄膜。
[0008] 8.根据权利要求6所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第二非晶硅层的掺杂非晶硅层为p型非晶硅或者微晶硅基薄膜。
[0009] 9.根据权利要求6所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述非晶硅基本征钝化层的厚度小于10nm。
[0010] 10.根据权利要求6所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述掺杂非晶硅层的厚度小于30nm，所述硅片的厚度为50μm-130μm。

类似技术:

---

公开号 | 公开日 | 专利标题

---

Hänni et al.2013|High‐efficiency microcrystalline silicon single‐junction solar cells

---

US10084107B2|2018-09-25|Transparent conducting oxide for photovoltaic devices

---

JP2002076409A|2002-03-15|光起電力装置

---

CN101976710A|2011-02-16|基于氢化微晶硅薄膜的晶体硅异质结太阳电池的制备方法

---

CN109461780A|2019-03-12|高匹配度的高效晶硅异质结太阳能电池电极结构及其制备方法

---

CN109638094A|2019-04-16|高效异质结电池本征非晶硅钝化层结构及其制备方法

---

CN109244149A|2019-01-18|一种基于perc单晶电池pecvd背面膜层结构以及制备方法

---

CN109037383A|2018-12-18|一种hjt太阳能电池及其制作方法和光伏组件

---

CN104733557B|2017-02-01|Hit太阳能电池及提高hit电池的短路电流密度的方法

---

CN214336727U|2021-10-01|一种异质结太阳能电池

---

CN109449227A|2019-03-08|叠层本征层的晶硅异质结太阳能电池电极结构及其制备方法

---

US20110120534A1|2011-05-26|Thin film solar cell and manufacturing method thereof

---

CN102263156A|2011-11-30|一种提高太阳能光伏电池转换效率的技术

---

CN208256704U|2018-12-18|一种太阳能电池

---

CN208000925U|2018-10-23|一种太阳能电池

---

CN210156405U|2020-03-17|具有氢退火tco导电膜的异质结电池结构

---

CN209496888U|2019-10-15|一种太阳能电池

---

CN212848451U|2021-03-30|异质结太阳能电池

---

CN212648258U|2021-03-02|异质结太阳能电池

---

CN212725337U|2021-03-16|异质结太阳能电池

---

CN212783484U|2021-03-23|异质结太阳能电池及光伏组件

---

CN212783485U|2021-03-23|异质结太阳能电池

---

CN212848453U|2021-03-30|异质结太阳能电池及光伏组件

---

CN212648257U|2021-03-02|异质结太阳能电池

---

CN212848452U|2021-03-30|异质结太阳能电池

同族专利:

---

公开号 | 公开日

---

引用文献:

---

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

---

法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

---

2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

---

申请号 | 申请日 | 专利标题

---

CN202120057037.3U|CN214336727U|2021-01-08|2021-01-08|一种异质结太阳能电池|CN202120057037.3U| CN214336727U|2021-01-08|2021-01-08|一种异质结太阳能电池|