CN119008712A - 太阳能电池及光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及光伏领域,提供一种太阳能电池及光伏组件,包括:基底,基底具有沿第一方向交替设置的电极区以及非电极区;非电极区包括多个连接区、多个第一区以及邻近第一区设置的第二区,至少一个连接区的基底沿第一方向的两侧分别与相邻的电极区的基底连续;第一区的基底表面为第一表面,第二区的基底表面为第二表面,电极区的基底表面为第三表面,连接区的基底表面作为第六表面;介质层,介质层覆盖第六表面、第三表面以及第二表面;掺杂导电层,掺杂导电层位于介质层远离基底的一侧;钝化层,钝化层位于第一表面以及掺杂导电层的表面;多个沿第一方向依次排布的电极,每一电极位于电极区;电极烧穿钝化层与掺杂导电层电接触。
Description
技术领域
本申请实施例涉及光伏领域,特别涉及一种太阳能电池及光伏组件。
背景技术
目前,随着化石能源的逐渐耗尽,太阳电池作为新的能源替代方案,使用越来越广泛。太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。太阳电池利用光生伏特原理产生载流子,然后使用电极将载流子引出,从而利于将电能有效利用。
目前的太阳能电池主要包括IBC电池(交叉背电极接触电池,InterdigitatedBack Contact)、TOPCON(Tunnel Oxide Passivated Contact,隧穿氧化层钝化接触)电池、PERC电池(钝化发射极和背面电池,Passivated emitter and real cell)以及异质结电池等。通过不同的膜层设置以及功能性限定减少光学损失以及降低硅基底表面及体内的光生载流子复合以提升太阳能电池的光电转换效率。
然而,目前的太阳能电池的光电转换效率仍然欠佳。
发明内容
本申请实施例提供一种太阳能电池及光伏组件,至少有利于提高太阳能电池的光电转换效率。
根据本申请一些实施例,本申请实施例一方面提供一种太阳能电池,包括:基底,所述基底具有沿第一方向交替设置的电极区以及非电极区;所述非电极区包括多个连接区、多个第一区以及邻近所述第一区设置的第二区,至少一个所述连接区的所述基底沿所述第一方向的两侧分别与相邻的所述电极区的所述基底连续;所述第一区的基底表面为第一表面,所述第二区的基底表面为第二表面,所述电极区的基底表面为第三表面,所述连接区的基底表面作为第六表面;介质层,所述介质层覆盖所述第六表面、所述第三表面以及所述第二表面;掺杂导电层,所述掺杂导电层位于所述介质层远离所述基底的一侧;钝化层,所述钝化层位于所述第一表面以及所述掺杂导电层的表面;多个沿所述第一方向依次排布的电极,每一所述电极位于所述电极区;所述电极烧穿所述钝化层与所述掺杂导电层电接触。
在一些实施例中,所述连接区的所述基底的总面积与所述非电极区的所述基底的总面积的比值范围包括1:10~3:4。
在一些实施例中,所述连接区包括多个第一连接区以及多个第二连接区,所述第二连接区的延伸方向与每一所述第一连接区的延伸方向相交,每一所述第一连接区的所述基底沿所述第一方向的两侧分别与相邻的所述电极区的所述基底连续。
在一些实施例中,所述电极的延伸方向为第二方向;沿所述第二方向,所述第一连接区的宽度范围包括50μm~800μm。
在一些实施例中,沿所述第一方向,所述第二连接区的宽度范围包括20μm~600μm。
在一些实施例中,所述第六表面的粗糙度小于或等于所述第三表面的粗糙度。
在一些实施例中,所述基底具有相对设置的第一面以及第二面,所述第一面包括所述第一表面、所述第二表面以及所述第三表面;沿所述第一面指向第二面的方向,所述第一区的基底具有至少一个朝向所述第二面凹陷的凹槽;所述钝化层位于所述凹槽。
在一些实施例中,所述凹槽远离所述第二面的表面为第四表面,所述第一表面中除所述第四表面以外的所述基底表面为第五表面;所述钝化层还位于所述第五表面。
在一些实施例中,所述第五表面的粗糙度等于或大于所述第二表面的粗糙度。
在一些实施例中,所述第四表面的总面积与所述第五表面的总面积的比值范围包括1:10~15:1。
在一些实施例中,所述凹槽的形状包括倒棱锥、倒棱台、椭圆、长方体或者圆棱台。
在一些实施例中,所述凹槽的尺寸范围包括0.1μm~50μm。
在一些实施例中,沿所述第一面指向第二面的方向,所述凹槽的深度范围包括0.2μm~5μm。
在一些实施例中,所述第一区的所述基底的总面积与所述非电极区的所述基底的总面积的比值范围包括1:12~6:7。
在一些实施例中,所述第一区的所述基底的总面积与所述第二区的总面积的所述基底的比值范围包括1:2~20:1。
在一些实施例中,沿所述第二区指向所述第一区的方向,所述掺杂导电层朝向所述第一区的侧面为第一侧面,所述第一侧面与所述第二表面之间的夹角小于或等于90°。
在一些实施例中,所述第一侧面包括平整面或者凹凸表面。
在一些实施例中,所述第二表面或者第三表面的至少一者包括平整面或者凹凸表面。
在一些实施例中,所述介质层的材料包括氧化硅、碳化硅、非晶硅或者微晶硅等。
在一些实施例中,所述掺杂导电层包括第一掺杂导电层和第二掺杂导电层,所述第一掺杂导电层具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的一者,所述第二掺杂导电层具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的另一者;所述第一掺杂导电层与所述第二掺杂导电层分别位于所述介质层表面;所述多个电极包括交替设置的第一电极和第二电极,所述第一电极贯穿所述钝化层与所述第一掺杂导电层电接触,所述第二电极贯穿所述钝化层与所述第二掺杂导电层电接触。
在一些实施例中,所述掺杂导电层包括多层依次堆叠的子掺杂导电层,其中一组两个相邻的所述子掺杂导电层之间具有界面层。
根据本申请一些实施例,本申请实施例另一方面还提供一种光伏组件,包括:电池串,由多个如上述实施例中任一项所述的太阳能电池连接而成;封装胶膜,用于覆盖所述电池串的表面;盖板,用于覆盖所述封装胶膜背离所述电池串的表面。
本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点:
本申请实施例提供的太阳能电池,非电极区包括多个第一区以及邻近第一区设置的第二区,介质层覆盖第三表面以及第二表面,钝化层位于第一表面以及掺杂导电层的表面。与常规中的介质层以及掺杂导电层覆盖全部的基底表面而言,本方案通过设置部分未被介质层以及掺杂导电层覆盖的第一区,从而减少非电极区域的掺杂导电层的寄生吸收,提高光线的利用率,有利于提高太阳能电池短路电流。与非电极区没有掺杂电层相比较而言,第二区邻近第一区设置,如此分布,在尽可能保证横向传输的前提下,尽可能减少覆盖面积,保证低寄生吸收,达到改善这一局域化整体横向传输的目的。
此外,非电极区还包括连接区,介质层以及掺杂导电层位于连接区,至少一个连接区的基底沿第一方向的两侧分别与相邻的电极区的基底连续,如此,连接区贯穿沿第一方向上的非电极区,连接区上的掺杂导电层可以将非电极区的载流子收集并传输至电极区的掺杂导电层,最终被电极所汇总,连接区上的掺杂导电层可以保证电池表面结构的横向传输,从而提高太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制;为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,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他的附图。
图1为本申请一实施例提供的太阳能电池的一种结构示意图;
图2为图1中C处的局部放大图;
图3为图2中非电极区的第一种局部放大图;
图4为图2沿A1-A2剖面的第一种剖面结构示意图;
图5为图2中B1-B2剖面的第一种剖面结构示意图;
图6为图2沿E1-E2剖面的第一种剖面结构示意图;
图7为图2沿N1-N2剖面的第一种剖面结构示意图;
图8为图2中非电极区的第二种局部放大图;
图9为图2沿A1-A2剖面的第二种剖面结构示意图;
图10为图9中H处的局部放大图;
图11为图2沿E1-E2剖面的第二种剖面结构示意图;
图12为图2沿N1-N2剖面的第二种剖面结构示意图;
图13为本申请一实施例提供的太阳能电池中非电极区的基底的第一种扫描电镜图;
图14为本申请一实施例提供的太阳能电池中非电极区的基底的第二种扫描电镜图;
图15为本申请另一实施例提供的太阳能电池的第一种剖面结构示意图;
图16为本申请另一实施例提供的太阳能电池的第二种剖面结构示意图;
图17为本申请又一实施例提供的太阳能电池的第一种剖面结构示意图;
图18为本申请又一实施例提供的太阳能电池的第二种剖面结构示意图;
图19为本申请再一实施例提供的太阳能电池中的掺杂导电层以及电极的局部结构示意图;
图20为本申请又一实施例提供的太阳能电池的第一种剖面结构示意图;
图21为本申请又一实施例提供的太阳能电池的第二种剖面结构示意图;
图22为本申请再一实施例提供的太阳能电池的一种结构示意图;
图23为图22沿A3-A4剖面的一种剖面结构示意图;
图24为图22沿B3-B4剖面的一种剖面结构示意图;
图25为本申请又一实施例提供的太阳能电池的一种结构示意图;
图26为图25沿A5-A6剖面的一种剖面结构示意图;
图27为图25沿B5-B6剖面的一种剖面结构示意图;
图28为本申请再一实施例提供的光伏组件的一种结构示意图;
图29为图28沿M1-M2剖面的剖面结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知,目前的太阳能电池的光电转换效率欠佳。
本申请实施例提供的太阳能电池,非电极区包括多个第一区以及邻近第一区设置的第二区,介质层覆盖第三表面以及第二表面,钝化层位于第一表面以及掺杂导电层的表面。与常规中的介质层以及掺杂导电层覆盖全部的基底表面而言,本方案通过设置部分未被介质层以及掺杂导电层覆盖的第一区,从而减少非电极区域的掺杂导电层的寄生吸收,提高光线的利用率,有利于提高太阳能电池短路电流。与非电极区没有掺杂电层相比较而言,第二区邻近第一区设置,如此分布,在尽可能保证横向传输的前提下,尽可能减少覆盖面积,保证低寄生吸收,达到改善这一局域化整体横向传输的目的。
此外,非电极区还包括连接区,介质层以及掺杂导电层位于连接区,至少一个连接区的基底沿第一方向的两侧分别与相邻的电极区的基底连续,如此,连接区贯穿沿第一方向上的非电极区,连接区上的掺杂导电层可以将非电极区的载流子收集并传输至电极区的掺杂导电层,最终被电极所汇总,连接区上的掺杂导电层可以保证电池表面结构的横向传输,从而提高太阳能电池的光电转换效率。
下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本申请各实施例中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
值得说明的是,附图中所有的太阳能电池的剖面图中,为了说明基底的正面以及背面关系,所有的剖面图中上顶面为正面,下底面为背面。
图1为本申请一实施例提供的太阳能电池的一种结构示意图;图2为图1中C处的局部放大图;图3为图2中非电极区的第一种局部放大图;图4为图2沿A1-A2剖面的第一种剖面结构示意图;图5为图2中B1-B2剖面的第一种剖面结构示意图;图6为图2沿E1-E2剖面的第一种剖面结构示意图;图7为图2沿N1-N2剖面的第一种剖面结构示意图。
其中,为了示意,图4中仅示意一个第一区,但在实际太阳能电池中,沿A1-A2方向的剖面可以剖出多个第一区。
参考图4,根据本申请一些实施例,本申请第一实施例提供一种太阳能电池。太阳能电池包括:基底100,基底100具有沿第一方向X交替设置的电极区10以及非电极区11。
在一些实施例中,基底100的材料可以为元素半导体材料。具体地,元素半导体材料由单一元素组成,例如可以是硅或者硅。其中,元素半导体材料可以为单晶态、多晶态、非晶态或者微晶态(同时具有单晶态和非晶态的状态,称为微晶态),例如,硅可以是单晶硅、多晶硅、非晶硅或者微晶硅中的至少一种。
在一些实施例中,基底100的材料也可以是化合物半导体材料。常见的化合物半导体材料包括但不限于锗化硅、碳化硅、砷化镓、镓化铟、钙钛矿、碲化镉、铜铟硒等材料。基底100也可以为蓝宝石基底、绝缘体上的硅基底或者绝缘体上的锗基底。
在一些实施例中,基底100可以为N型半导体基底或者P型半导体基底。N型半导体基底内掺杂有N型掺杂元素,N型掺杂元素可以为磷(P)元素、铋(Bi)元素、锑(Sb)元素或砷(As)元素等Ⅴ族元素中的任意一者。P型半导体基底内掺杂有P型元素,P型掺杂元素可以为硼(B)元素、铝(Al)元素、镓(Ga)元素或铟(In)元素等Ⅲ族元素中的任意一者。
在一些实施例中,电极区10指的是在基底100的厚度方向上,基底100内与电极108所正对的区域,或者可以理解为电极108在基底100的正投影所在的区域。反之,基底100内电极108非正对的区域为非电极区11。电极区10的面积大于或等于电极108在基底100的正投影,从而保证电极108所接触的区域均为电极区10。
值得说明的是,上述电极区10以及非电极区11的定义针对的是非IBC电池,即太阳能电池的两个不同极性的导电电极分别位于基底100相对的两侧面,而不是基底100的同一侧。当太阳能电池为IBC电池时或者两个不同极性的导电电极位于基底100的同一侧时,电极区10指的是一个极性的导电电极正对的区域以及另一个极性的导电电极正对的区域,非电极区11指的是两个极性导电电极均不正对的区域。
在一些实施例中,非电极区11包括多个连接区110、多个第一区111以及邻近第一区111设置的第二区112,至少一个连接区110的基底100沿第一方向X的两侧分别与相邻的电极区10的基底100连续。
在一些例子中,如图6所示,连接区110、第一区111与第二区112之间并没有绝对的位置关系,而是通过第一区111上无介质层以及掺杂导电层、第二区112上具有介质层以及掺杂导电层、连接区连接相邻的电极区或者连接区的长度大于至少两组第一区以及第二区的长度且上具有介质层以及掺杂导电层进行区分。也就是说,第一区111与第二区112的位置关系可以如图3所示的,第二区112邻近第一区111,且第二区112环绕第二区112,以增加基底与电极之间的传输路径,从而提高载流子收集速率以及收集效率。
在一些实施例中,第二区112可以位于第一区111的一侧,且并不包围第一区111;第二区112可以部分环绕第一区111等位置关系均可以在本申请实施例所保护的范围。此外,第一区的形状可以如图3所示中的长方形的环绕区域或者椭圆形的环绕区域,第一区可以为任意形状,而不局限于图3所示的图形。
在一些实施例中,连接区110的基底的总面积与非电极区11的基底的总面积的比值范围包括1:10~3:4。比值范围可以包括:1:10~1:9.3、1:9.3~1:8.9、1:8.9~1:7.3、1:7.3~1:6.5、1:6.5~1:5.8、1:5.8~1:4.1、1:4.1~1.3:4、1.3:4~2.1:4或者2.1:4~3:4。连接区110的基底的总面积与非电极区11的基底的总面积的比值范围在上述任意范围内,可以平衡位于连接区110上的掺杂导电层的寄生吸收以及连接区110上掺杂导电层的横向传输能力,以使太阳能电池的非电极区11的寄生吸收较少,且非电极区的横向传输能力较强。
在一些实施例中,第一区111的基底100的总面积与非电极区11的基底100的总面积的比值范围包括1:12~6:7。比值范围可以包括:1:12~1.5:12、1.5:12~3.2:12、3.2:12~4.8:12、4.8:12~6.9:12、6.9:12~8.6:12、8.6:12~10.2:12、10.2:1.6~11:12或者11:12~6:7。第一区111的基底100的总面积与非电极区11的基底100的总面积的比值在上述任意范围内,非电极区11的掺杂导电层的占比较为合适,如此,可以降低非电极区11中由于掺杂导电层自身较多而存在的寄生吸收,从而降低非电极区11的光学吸收。同时,掺杂导电层可以相互之间建立传输通道,提高相邻的电极区10之间的横向传输能力,从而提高太阳能电池的电池性能。
在一些实施例中,第一区111的基底100的总面积与第二区112的基底100的总面积的比值范围包括1:2~20:1。比值范围可以包括:1:2~1:2.3、1:2.3~1.2:1、1.2:1~2:1、2:1~3.5:1、3.5:1~5:1、5:1~6.8:1、6.8:1~11:1、11:1~15:1、15:1~18.3:1或者18.3:1~20:1。通过平衡第一区111的基底100的面积以及第二区112的基底100的面积以平衡非电极区11的掺杂导电层的面积,如此,可以降低非电极区11的掺杂导电层的寄生吸收以及通过掺杂导电层提高电池的横向传输能力,从而提高太阳能电池的光电转换效率。
图8为图2中非电极区的第二种局部放大图。在一些实施例中,参考图8,连接区110包括多个第一连接区141以及多个第二连接区142,第二连接区142的延伸方向与每一第一连接区141的延伸方向相交,每一第一连接区141的基底100沿第一方向X的两侧分别与相邻的电极区10的基底100连续。
在一些实施例中,第一连接区141为多个,多个第一连接区141沿第二方向Y间隔排布。在相邻的两个电极区10之间设置多个第一连接区141,使得基底1000中的多数载流子可以通过多个第一连接区141被传输至掺杂导电层122中,进而被电极所收集,从而增强基底100中多数载流子的横向传输能力。此外,设置多个第一连接区141间隔排布,即第一连接区141不是覆盖于相邻的两个电极区10之间的所有区域,即第一连接区141并不完全覆盖电极区11,而是设置于相邻的两个电极区10之间的局部区域中。如此,第一连接区141的整体面积不至于过大,从而可以防止发生由于位于第一连接区141上的掺杂导电层对入射光线的吸收能力过强,而导致基底100对入射光线的利用率较低的问题。
在一些实施例中,多个第一连接区141阵列排布,包括:沿第一方向X间隔排布的多列第一连接区141,其中,每一列第一连接区141中的多个第一连接区141沿第二方向Y间隔排布,且沿第一方向X相邻的两列第一连接区141之间具有至少一条电极108。也就是说,在一些实施例中,当相邻的第一连接区141之间仅具有一条电极时,每两个相邻的电极之间均具有第一连接区141。
在另一些实施例中,相邻的两列第一连接区141之间也可以具有多条电极,使得部分相邻的两条电极之间具有第一连接区141,部分相邻的电极之间不具有第一连接区141。例如,在第一方向X上,第一条电极和第二条电极之间有第一连接区141,第二条电极和第三条电极之间没有第一连接区141。可以理解的是,第一连接区141的数量越多,在增强载流子横向能力的同时,对入射光线的吸收能力越强。因此,可以基于电极的总的数量以及对电极的电流收集能力的需求,灵活设置第一连接区141的位置以及数量,从而使得在提高载流子传输能力的同时,第一连接区141不会对入射光线产生较强的吸收作用。
在一些实施例中,所有相邻的电极308之间均具有第一连接区141。在每两条电极之间均设置第一连接区141,可以提高相邻的电极之间的横向传输能力,从而提高每一电极对电流的收集能力。
在一些实施例中,一列第一连接区141中的每一第一连接区141与相邻的一列第一连接区141中的每一第一连接区141一一对应,且相对应的两个第一连接区141沿第一方向X间隔排布。例如,第一列第一连接区141中的每一第一连接区141与第二列第一连接区141中的相对应的第一连接区141在第一方向X上对齐分布,每一列第一连接区141为规则排布。使得第一连接区141的数量较多,从而形成较多的横向传输通道来对基底100中的载流子进行横向传输。此外,由于每一列第一连接区141为规则排布,如此,在实际制备第一连接区141的工艺中,可以简化形成第一连接区141的工艺。
在一些实施例中,一列第一连接区141与相邻的一列第一连接区141沿第二方向Y错位排布,即第一列第一连接区141中的每一第一连接区141与第二列第一连接区141中的每一第一连接区141在第一方向X上均不正对,即第一列第一连接区141中的每一第一连接区141与第二列第一连接区141中的每一第一连接区141在第二方向Y上交错开。设置多个第一连接区141交错式的排布,一方面使得第一连接区141的数量不至于过多,从而可以避免第一连接区141对入射光线吸收较多。另一方面,还可以实现在设置的第一连接区141的数量较少的同时,使得第一连接区141在基底100第一表面均匀分布,从而可以增强基底100中不同位置的载流子的横向传输能力。
在一些实施例中,沿第二方向Y,靠近基底100边缘的第一连接区141的密度大于远离基底100边缘的第一连接区141的密度,例如,靠近基底100边缘的第一连接区141第二方向Y上的间距小于远离基底100边缘的第一连接区141在第二方向Y的间距。如此,近基底100边缘的第一连接区141的密度相较于远离基底100边缘的更大,即近基底100边缘所对应的基底100中的载流子的横向传输能力更强,使得近基底100边缘的电极中的载流子浓度较大,以此对最外侧的电极108收集载流子的数量进行补偿,提高最外侧的电极108对电流汇集的能力。
在一些实施例中,电极108的延伸方向为第二方向Y;沿第二方向Y,第一连接区141的宽度W1范围包括50μm~800μm。第一连接区141的宽度W1范围包括50μm~102μm、102μm~216μm、216μm~368μm、368μm~439μm、439μm~600μm或者600μm~800μm。
在一些实施例中,沿第一方向X,第二连接区142的宽度W2范围包括20μm~600μm。第二连接区142的宽度W2范围包括20μm~101μm、101μm~189μm、189μm~236μm、236μm~308μm、308μm~419μm、419μm~500μm或者500μm~600μm。
在一些实施例中,第二连接区142沿第二方向Y的长度可以等于非电极区10的长度,第二连接区142可以增加太阳能电池的纵向传输能力,从而提高电池效率。
在一些实施例中,沿第一方向X,两个相邻的电极区10之间可以具有多个第二连接区142。
图9为图2沿A1-A2剖面的第二种剖面结构示意图;图10为图9中H处的局部放大图;图11为图2沿E1-E2剖面的第二种剖面结构示意图;图12为图2沿N1-N2剖面的第二种剖面结构示意图;图13为本申请一实施例提供的太阳能电池中非电极区的基底的第一种扫描电镜图;图14为本申请一实施例提供的太阳能电池中非电极区的基底的第二种扫描电镜图。
在一些实施例中,参考图9,沿第一面13指向第二面14的方向,第一区111的基底100具有至少一个朝向第二面14凹陷的凹槽113。凹槽113可以提高入射光线的内反射以及加强捕获入射光线与利用,从而提高入射光线的利用率,从而降低光学损失以及有利于形成背反射结构,进而增强太阳能电池器件的短路电路,提高光电转换效率。
当第一区111的基底100的总面积与非电极区11的基底100的总面积的比值范围包括1:6~20:21时,也就是说,凹槽113的数量以及占比适当,从而提高太阳能电池对入射光线的捕获,从而提高太阳能电池的光电转换效率。
此外,凹槽113与常规中的正金字塔结构在内的绒面结构相比,凹槽113由于朝向基底100中间凹陷,可以更多的捕获入射光线,从而具有更为优良的光学性能。而且由于正金字塔结构尺寸较大,不同晶向的正金字塔结构之间容易产生台阶导致漏电,反之,凹槽113的制备工艺简单,且不会存在晶向之间的漏电流,从而具备良好的电学性能。
在一些实施例中,参考图9或者图8,凹槽113的形状包括倒棱锥、倒棱台、椭圆球、长方体或者圆棱台。其中,为了示例说明凹槽113,图8中的凹槽为倒棱锥,但是凹槽的形状可以为上述任意形状。
在一些实施例中,凹槽113的尺寸范围包括0.1μm~50μm。凹槽113的尺寸为0.1μm~0.8μm、0.8μm~2.1μm、2.1μm~5.6μm、5.6μm~7.3μm、7.3μm~.3μm、.3μm~28.9μm、28.9μm~38.8μm、38.8μm~44.3μm或者44.3μm~50μm。凹槽113的尺寸在上述任意范围,既可以形成一定的空间区域用于捕获入射光线且利用光线,且形成凹槽113的制备工艺难度较低,从而避免对基底100的第一面13形成较大的损伤,从而降低第一面13的缺陷。
在一些实施例中,沿第一面指向第二面的方向,凹槽113的深度范围包括0.2μm~5μm。凹槽113的深度范围为0.2μm~0.9μm、0.9μm~1.6μm、1.6μm~2.6μm、2.6μm~3.3μm、3.3μm~4.1μm、4.1μm~4.6μm或者4.6μm~μm。凹槽113的深度在上述任意范围内,可以提高入射光线的利用率以及内反射率,从而提高太阳能电池的光电转换效率。凹槽113的深度范围也可以保证沉积在其中的钝化层的膜层的厚度较为合适,从而对基底100表面形成良好的钝化效果,而降低基底100的复合缺陷。
此外,凹槽113的深度范围可以说明凹槽113与第二区112的基底100的表面之间高度差较小,从而具有较少的台阶以及台阶所引起的漏电流的问题,从而提高基底100的电学性能。
其中,关于凹槽113的尺寸的定义指的是:在基底100的表面的范围内,随意指定某一区域,检测这一区域内各个凹槽113的底面的一维尺寸,并最终取平均值。由此可以知道的是,凹槽113的尺寸指的是一个区域平均值的范围,并不是基底100内所有凹槽113的尺寸的所有范围,且凹槽113的尺寸的所有范围一般大于平均值的范围。为示例说明,图9中各凹槽113的形貌相同,尺寸等于平均一维尺寸。
值得说明的是,一维尺寸指的是凹槽113的两个对角之间的距离。在一些实施例中,一维尺寸也可以为凹槽113的两个侧边之间的距离。凹槽113的深度指的是,凹槽113靠近第二面14的顶点与凹槽113远离第二面的侧面沿第一面13指向第二面14的方向的垂直距离。
在一些实施例中,参考图9,凹槽113远离第二面13的表面为第四表面,第一表面中除第四表面以外的基底100表面为第五表面;钝化层还位于第五表面。
在一些实施例中,第五表面的粗糙度等于或大于第二表面的粗糙度。第五表面大于第二表面的粗糙度时,后续形成的钝化层可以覆盖在第五表面从而提高第五表面的钝化效果,以改善基底100的表面复合缺陷。第二表面上沉积形成介质层以及掺杂导电层,用过第二表面的粗糙度较低,即第二表面的平整度较高,沉积在其实的介质层以及掺杂导电层的膜层的性能较好,例如致密性较好,从而可以对基底100形成良好的隧穿钝化效果,有效防止少子的迁移以及促进多子的迁移,提高载流子的迁移速率。
值得说明的是,这里的粗糙度的不同是由于第五表面的纹理结构的高度大于第二表面的纹理结构的高度或者第五表面的凹凸程度大于第二表面的凹凸程度。粗糙度指的是在一个取样长度中,相对于平均线的垂直方向偏差量的绝对值的算术平均值。粗糙度可以通过比较法、光切法、干涉法以及针描法测量。
在一些实施例中,第四表面的总面积与第五表面的总面积的比值范围包括1:10~15:1。比值范围包括1:10~1:5.8、1:5.8~1:1、1:1~2:1、2:1~3.5:1、3.5:1~5:1、5:1~6.8:1、6.8:1~10:1、10:1~13.1:1或者13:1~15:1。通过限定第四表面的总面积以及第五表面的总面积可以降低第五表面的面积,以提高太阳能电池的钝化效果,第四表面的总面积较大,可以提高入射光线的利用率,从而提高电池效率。
在一些实施例中,第一区111的基底100表面为第一表面,第二区112的基底100表面为第二表面,电极区10的基底100表面为第三表面。
在一些实施例中,第二表面或者第三表面的至少一者包括平整面或者凹凸表面。平整面包括抛光面。
值得说明的是,抛光面指的是经过抛光溶液或者激光刻蚀去除表面的绒面结构,形成的平整面。抛光后基底100的表面平整度增加,对长波光的反射增加,促进了投射光的二次吸收,从而提升短路电流,同时由于基底100的表面比表面积减小,降低了基底100的表面复合,且能够提升基底100的表面钝化效果。
在一些情况下,平整面指的是相对平整的表面,而不是绝对平整的表面,一般把粗糙度小于或等于5um且大于或等于-5um的表面表征为平整面。此外,也可以指比凹凸表面的粗糙度小的表面为平整面。
在一些实施例中,基底100具有相对设置的第一面13以及第二面14,第一面13包括第一表面、第二表面以及第三表面。
在一些实施例中,基底100的第一面13可以为正面且第二面14为背面,或者基底100的第一面13可以为背面且第二面14为正面,即太阳能电池为单面电池,正面可以作为受光面,用于接收入射光线,背面作为背光面。在一些实施例中,太阳能电池为双面电池,即基底100的第一面13以及第二面14均可以作为受光面,均可用于接收入射光线。
图4以及图9所示的太阳能电池中,基底的第一面为正面,基底的第二面为背面,即在太阳能电池的正面进行改进,从而降低太阳能电池正面的寄生吸收。
在一些实施例中,参考图3,太阳能电池包括:介质层121,介质层121覆盖第三表面以及第二表面;掺杂导电层122,掺杂导电层122位于介质层121远离基底100的一侧。
在一些实施例中,介质层121的材料包括氧化硅、碳化硅、非晶硅、微晶硅等。
在一些实施例中,介质层121可以包括隧穿介质层,则隧穿介质层与掺杂导电层122之间构成钝化接触结构,掺杂导电层122能够在基底100表面形成能带弯曲,隧穿介质层使基底100表面的能带出现非对称性偏移,使得对载流子中的多子(又称为多数载流子)的势垒低于对载流子中的少子(又称为少数载流子)的势垒,因此,多子可以较容易地通过隧穿介质层进行量子隧穿,而少子则很难通过隧穿介质层,以实现载流子的选择性传输。
此外,介质层起到化学钝化的效果。具体地,由于基底100与隧穿介质层的界面处存在界面态缺陷,使得基底100背面的界面态密度较大,界面态密度的增大会促进光生载流子的复合,增大太阳能电池的填充因子、短路电流以及开路电压,以提高太阳能电池的光电转换效率。设置隧穿介质层位于基底100的第一面13,使得隧穿介质层对基底100的表面起到化学钝化的效果,具体为:通过饱和基底100的悬挂键,降低基底100的缺陷态密度,减少基底100的复合中心来降低载流子复合速率。
在一些实施例中,隧穿介质层的材料可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或者氟化镁中的至少一者。
掺杂导电层122起到场钝化效果。具体地,在基底100的表面形成一个指向基底100内部的静电场,使少数载流子逃离界面,从而降低少数载流子浓度,使得基底100界面处的载流子复合速率降低,从而使太阳能电池的开路电压、短路电流以及填充因子增大,提升太阳能电池的光电转换效率。
掺杂导电层122的材料可以包括非晶硅、多晶硅或者碳化硅中的至少一者。
掺杂导电层122内可以掺杂有与基底100相同类型的掺杂元素,例如,基底100的掺杂元素类型为P型,则掺杂导电层122内的掺杂元素类型也可以为P型;基底100的掺杂元素类型为N型,则掺杂导电层122内的掺杂元素类型也可以为N型。
掺杂导电层122内的掺杂元素浓度大于基底100的掺杂元素浓度,以在基底100的背面形成足够高的势垒,使基底100中的多子能够穿越隧穿介质层至掺杂导电层122中。
在一些实施例中,隧穿介质层的厚度为0.5nm~5nm。隧穿介质层的厚度范围为0.5nm~1.3nm、1.3nm~2.6nm、2.6nm~4.1nm或者4.1nm~5nm。隧穿介质层在上述任意范围内,则介质层的厚度较薄,多子可以较容易地通过介质层进行量子隧穿,而少子则很难通过介质层,以实现载流子的选择性传输。
在一些实施例中,介质层121可以包括本征介质层,本征介质层与基底之间构成异质结结构,本征介质层可以对基底表面具有良好的钝化作用,可以大幅避免载流子的复合,实现较高的少子寿命和开路电压。
在一些实施例中,本征介质层的材料包括本征非晶硅、本征微晶硅、本征氧化硅、本征氮化硅纳米晶硅或者本征碳化硅。本征介质层厚度的可选范围为大于等于2微米,小于等于10微米,其中优选为5微米。在某些情况下,由于后续制备的其他膜层扩散或者掺杂工艺条件的影响,该本征介质层中也可以包括少量的掺杂元素。
在一些实施例中,掺杂导电层包括N型掺杂或P型掺杂非晶硅、非晶氧化硅、非晶碳化硅、微晶硅、氢化微晶硅、微晶氧化硅、微晶碳化硅或者多晶硅半导体薄膜中的一种或几种叠合的复合薄膜层;掺杂导电层的厚度范围为4~30nm。
其中,使用氢化微晶硅能具有更大的带隙,更窄的吸收光谱范围,故能有效提高提高电池的光电转换效率,并且随着晶化率提高,串联电阻降低,填充因子提高,能达到提升电池的输出电流,有效延长电池的寿命的效果。
在一些实施例中,太阳能电池还包括:第一透明导电层,第一透明导电层位于掺杂导电层的表面。第一透明导电层可以包括锡掺杂氧化铟(ITO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、铈掺杂氧化铟、钨掺杂氧化铟中的至少一种。
在一些实施例中,参考图10,沿第二区112指向第一区111的方向,掺杂导电层122朝向第一区111的侧面为第一侧面123,第一侧面123与第二表面之间的夹角α小于或等于90°。如此,第一侧面123可以作为斜面以提高入射光线的内反射率,从而提高太阳能电池的光电转换效率。第一侧面123还有利于提高钝化层的沉积,从而使沉积在第一表面的钝化层较致密,从而对基底100形成良好的钝化效果。
在一些实施例中,第一侧面123包括平整面或者凹凸表面。
在一些实施例中,掺杂导电层122远离介质层121的表面包括平整面。
在一些实施例中,太阳能电池包括钝化层104。钝化层104位于第一表面以及掺杂导电层122的表面。钝化层位于凹槽113。
其中,当太阳能电池包括第一透明导电层时,钝化层位于第一透明导电层表面。
在一些实施例中,钝化层104可以为单层结构或叠层结构,钝化层104的材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅、氧化钛、氧化铪或氧化铝等材料中的一种或多种。
在一些实施例中,太阳能电池包括多个沿第一方向X依次排布的电极108。每一电极108位于电极区10。电极108烧穿钝化层104与掺杂导电层122电接触。
其中,当太阳能电池包括第一透明导电层时,电极烧穿钝化层与第一透明导电层接触。
在一些实施例中,电极108与电极108之间沿第二方向的间距范围包括0.5mm~2mm。电极108与电极108之间沿第二方向的间距范围为0.5mm~0.8mm、0.8mm~1.15mm、1.15mm~1.28mm、1.28mm~1.46mm、1.46mm~1.68mm、1.68mm~1.84mm或者1.84mm~2mm。
在一些实施例中,电极108沿第一方向X的宽度范围包括5um~50um。电极108沿第一方向X的宽度范围包括5um~9um、9um~14um、14um~23um、23um~34um、34um~42um、42um~45um、45um~48um或者48um~50um。
在一些实施例中,电极108可以由烧穿型浆料烧结而成。形成电极108的方法包括:采用丝网印刷工艺在部分钝化层104或者减反层表面印刷金属浆料。金属浆料可以包括银、率、铜、锡、金、铅或者镍中的至少一者。对金属浆料进行烧结工艺,在一些实施例中,金属浆料中具有玻璃粉等高腐蚀性成分的材料,如此,在烧结过程中,腐蚀性成分将会对钝化层104或者减反层进行腐蚀,从而使得金属浆料在钝化层104或者减反层中渗透从而与掺杂导电层122电接触。
在一些实施例中,继续参考图4,太阳能电池还包括:第一钝化层105,第一钝化层105位于第二面14;第三掺杂导电层106,第三掺杂导电层106位于第一钝化层105远离基底100的一侧;掺杂导电层122具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的一者,第三掺杂导电层106具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的另一者。
在一些实施例中,第一钝化层105为本征钝化层,本征钝化层与基底100之间构成异质结结构,异质结结构可以使本征钝化层与基底100之间相接触的界面一方面可以形成更高的开路电压,另一方面能实现更好的钝化效果,因此更易提升转换效率。
在一些实施例中,太阳能电池还包括:依次层叠的第二透明导电层107以及第二钝化层114,第二透明导电层107位于第一钝化层105表面;第三电极109,第三电极109贯穿第二钝化层114与第二透明导电层107电接触。
在一些实施例中,第一钝化层105的材料包括本征非晶硅、本征微晶硅、本征氧化硅、本征纳米晶硅或者本征碳化硅。第一钝化层105厚度的可选范围为大于等于2微米,小于等于10微米,其中优选为5微米。在某些情况下,由于后续制备的其他膜层扩散或者掺杂工艺条件的影响,该第一钝化层105中也可以包括少量的掺杂元素。
在一些实施例中,第三掺杂导电层106包括N型掺杂或P型掺杂非晶硅、非晶氧化硅、非晶碳化硅、微晶硅、氢化微晶硅、微晶氧化硅、微晶碳化硅或者多晶硅半导体薄膜中的一种或几种叠合的复合薄膜层;第三掺杂导电层106的厚度范围为4~30nm。
在一些实施例中,第二透明导电层107可以包括锡掺杂氧化铟(ITO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、铈掺杂氧化铟、钨掺杂氧化铟中的至少一种。
在一些实施例中,第三掺杂导电层106与基底100之间构成PN结。在PN结之间插入了第一钝化层105作为缓冲层,而且第一钝化层105对基底100表面具有良好的钝化作用,可以大幅避免载流子的复合,实现较高的少子寿命和开路电压。
对于图4所示的太阳能电池,在一些实施例中,基底100内具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的一者,掺杂导电层122具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的另一者,如此,基底100与掺杂导电层122之间构成PN结,通过太阳照射在PN结上,形成新的空穴-电子对,在p-n结内建电场的作用下,光生空穴流向p区,光生电子流向n区,接通电路后就产生电流。例如基底100为n型掺杂,则基底100为n区,掺杂导电层122为p型掺杂,则掺杂导电层122为P区,利用P型半导体有个空穴(P型半导体少了一个带负电荷的电子,可视为多了一个正电荷),与N型半导体多了一个自由电子的电位差来产生电,所以当太阳光照射时,光能将硅原子中的电子激发出来(光电效应),而产生电子和空穴的对流,这些电子和空穴均会受到内建电位的影响,分别聚集在N区及P区两段,此时外部通过电极连接起来,就能形成一个回路,从而产生电流。
在一些实施例中,基底100内的第三掺杂元素的导电类型与掺杂导电层122的第一掺杂元素的导电类型相同。基底100与掺杂导电层122之间构成钝化接触结构以及高低结,从而促使基底100内的载流子在内建电场的作用下迁移至掺杂导电层122,进而被电极108所吸收,有利于提高电池的电池效率。第三掺杂导电层106与基底100之间构成PN结。
本申请实施例提供的太阳能电池,非电极区11包括多个第一区111以及邻近第一区111设置的第二区112,介质层121覆盖第三表面以及第二表面,钝化层104位于第一表面以及掺杂导电层122的表面。与常规中的介质层以及掺杂导电层覆盖全部的基底表面而言,本方案通过设置部分未被介质层121以及掺杂导电层122覆盖的第一区111,从而减少非电极11区域的掺杂导电层122的寄生吸收,提高光线的利用率,有利于提高太阳能电池短路电流。与非电极区没有掺杂电层相比较而言,第二区112邻近第一区111设置,如此分布,在尽可能保证横向传输的前提下,尽可能减少覆盖面积,保证低寄生吸收,达到改善这一局域化整体横向传输的目的。
此外,非电极区11还包括连接区110,介质层121以及掺杂导电层122位于连接区110,至少一个连接区110的基底100沿第一方向X的两侧分别与相邻的电极区10的基底100连续,如此,连接区110贯穿沿第一方向X上的非电极区11,连接区110上的掺杂导电层122可以将非电极区11的载流子收集并传输至电极区10的掺杂导电层122,最终被电极108所汇总,连接区110上的掺杂导电层122可以保证电池表面结构的横向传输,从而提高太阳能电池的光电转换效率。
图13为本申请另一实施例提供的太阳能电池的第一种剖面结构示意图;图14为本申请另一实施例提供的太阳能电池的第二种剖面结构示意图。
相应地,本申请另一实施例提供一种太阳能电池,与上述实施例提供的太阳能电池基本相同,区别点在于:上一实施例第二面上的第一钝化层为本征钝化层,另一实施例第二面的第一钝化层为第二隧穿介质层,与上述实施例相同或者相应的技术特征,在这里不再展开赘述。
参考图15以及图16,太阳能电池包括:基底200,基底200具有沿第一方向X交替设置的电极区20以及非电极区21;非电极区21包括多个连接区210、多个第一区211以及邻近第一区211设置的第二区212,至少一个连接区210的基底200沿第一方向X的两侧分别与相邻的电极区20的基底200连续;第一区211的基底200表面为第一表面,第二区212的基底表面为第二表面,电极区20的基底表面为第三表面,连接区210的基底200表面作为第六表面;介质层221,介质层221覆盖第六表面、第三表面以及第二表面;掺杂导电层222,掺杂导电层222位于介质层221远离基底200的一侧;钝化层204,钝化层204位于第一表面25以及掺杂导电层222的表面;多个沿第一方向X依次排布的电极208,每一电极208位于电极区20;电极208烧穿钝化层204与掺杂导电层222电接触。
在一些实施例中,基底200具有相对设置的第一面23以及第二面24,第一面23包括第一表面、第二表面以及第三表面。
图15所示的太阳能电池中,基底的第一面为正面,基底的第二面为背面,即在太阳能电池的正面进行改进,从而降低太阳能电池正面的寄生吸收;太阳能电池的背面为TOPCon结构。
值得说明的是,另一实施例中的基底200、电极区20、非电极区21、介质层221、掺杂导电层222、钝化层204以及电极208可以参考上一实施例中的基底100、电极区10、非电极区11、介质层121、掺杂导电层122、钝化层104以及电极108,在这里不在赘述。
在一些实施例中,太阳能电池还包括:第一钝化层205,第一钝化层205位于第二面24;第三掺杂导电层206,第三掺杂导电层206位于第一钝化层205远离基底200的一侧;掺杂导电层222具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的一者,第三掺杂导电层206具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的另一者。
在一些实施例中,第一钝化层205为第二隧穿介质层,第二隧穿介质层与第三掺杂导电层206构成钝化接触结构。第三电极209贯穿第二钝化层与第三掺杂导电层206电接触。其中,第二隧穿介质层的作用、材料以及厚度设置可以参考上一实施例中的隧穿介质层的作用、材料以及厚度设置,在这里不在赘述。同理,第三掺杂导电层的作用、材料以及厚度设置可以参考上一实施例中的掺杂导电层的作用、材料以及厚度设置。例如,第二隧穿介质层的材料可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或者氟化镁中的至少一者。
通过在第二面形成局部钝化接触结构,可以提高太阳能电池的钝化效果,降低基底的第二面的表面缺陷,从而提高太阳能电池的电池效率。
图17为本申请又一实施例提供的太阳能电池的第一种剖面结构示意图;图18为本申请又一实施例提供的太阳能电池的第二种剖面结构示意图。
相应地,本申请又一实施例提供一种太阳能电池,与上述实施例提供的太阳能电池基本相同,区别点在于:上一实施例中的掺杂导电层远离介质层的表面为平整面,又一实施例中的掺杂导电层远离介质层的表面为凹凸表面,与上述实施例相同或者相应的技术特征,在这里不再展开赘述。
参考图17以及图18,太阳能电池包括:基底300,基底300具有沿第一方向X交替设置的电极区30以及非电极区31;非电极区31包括多个连接区310、多个第一区311以及邻近第一区311设置的第二区312,至少一个连接区310的基底300沿第一方向X的两侧分别与相邻的电极区30的基底300连续;第一区311的基底300表面为第一表面,第二区313的基底表面为第二表面,电极区30的基底表面为第三表面,连接区310的基底300表面作为第六表面;介质层331,介质层331覆盖第六表面、第三表面以及第二表面;掺杂导电层322,掺杂导电层322位于介质层321远离基底300的一侧;钝化层304,钝化层304位于第一表面35以及掺杂导电层322的表面;多个沿第一方向X依次排布的电极308,每一电极308位于电极区30;电极308烧穿钝化层304与掺杂导电层322电接触。
基底300具有相对设置的第一面33以及第二面34,第一面33包括第一表面、第二表面以及第三表面。图17所示的太阳能电池中,基底的第一面为正面,基底的第二面为背面。
在一些实施例中,掺杂导电层322远离介质层321的一侧具有微绒面结构320,从而形成凹凸表面,微绒面结构320包括多个微凸起结构,微绒面结构320的粗糙度大于第三表面的粗糙度,微绒面结构320的粗糙度大,则电极308与掺杂导电层322之间的接触性能较好,从而使电极308与掺杂导电层322之间具有较高的焊接拉力,从而提高太阳能电池的良率。
在一些实施例中,微凸起结构的形状包括金字塔形状、正弦曲线形状或者抛物线形状。
其中,关于微凸起结构的尺寸的定义指的是:在掺杂导电层的表面的范围内,随意指定某一区域,检测这一区域内各个微凸起结构的底面的一维尺寸,并最终取平均值。由此可以知道的是,微凸起结构的尺寸指的是一个区域平均值的范围,并不是掺杂导电层内所有微凸起结构的尺寸的所有范围,且微凸起结构的尺寸的所有范围一般大于平均值的范围。为示例说明,图17中各微凸起结构的形貌相同,尺寸等于平均一维尺寸。
值得说明的是,一维尺寸指的是微凸起结构的底面图形中两个对角之间的距离。在一些实施例中,一维尺寸也可以为底面图形两个侧边之间的距离。其中,多个微凸起结构靠近第二面24的表面进行拟合从而可以构建一个虚拟面作为底面,即底面为一个模拟出现的面,在实际的电池并不存在。例如,部分微凸起结构靠近第二面24的表面与底面齐平、部分微凸起结构的靠近第二面24的表面高于底面或者低于底面均是符合本申请实施例所包含的微凸起结构。
在一些实施例中,微凸起结构的尺寸小于1um。微凸起结构的尺寸小于890nm。微凸起结构的尺寸小于760nm。微凸起结构的尺寸小于620nm。微凸起结构的尺寸小于500nm。微凸起结构的尺寸小于320nm。如此,微凸起结构的尺寸在上述任意范围内,微凸起结构的尺寸较小,则掺杂导电层322的刻蚀时间以及刻蚀程度较小,避免对掺杂导电层322产生较多的刻蚀损失,以保证掺杂导电层322具有良好的钝化效果。
在一些实施例中,微凸起结构的高度小于1um。微凸起结构的高度小于910nm。微凸起结构的高度小于810nm。微凸起结构的高度小于590nm。微凸起结构的高度小于430nm。微凸起结构的高度小于220nm。如此,微凸起结构的高度在上述任意范围内,微凸起结构的高度较小,则掺杂导电层的表面的粗糙度较小,钝化层104不仅位于微凸起结构的凹陷处,也位于微凸起结构的凸出处,从而可以较好的提供界面复合的作用。其中,微凸起结构的高度指的是微凸起结构远离第三表面的最高点与底面之间的垂直距离。
此外,微凸起结构的高度以及尺寸在上述范围内,则微凸起结构具有较大的高宽比,微凸起结构的斜面可以多次反射入射光线,从而提高光的利用率。
值得说明的是,又一实施例中的基底300、电极区30、非电极区31、介质层321、掺杂导电层322、钝化层304、电极308、第一钝化层305、第三掺杂导电层306、第二钝化层314可以参考上一实施例中的基底200、电极区20、非电极区21、介质层221、掺杂导电层222、钝化层204、电极208、第一钝化层205、第三掺杂导电层206、第二钝化层214,在这里不在赘述。
图19为本申请再一实施例提供的太阳能电池中的掺杂导电层以及电极的局部结构示意图。
相应地,本申请再一实施例提供一种太阳能电池,与上述实施例提供的太阳能电池基本相同,区别点在于:上一实施例中的掺杂导电层为单一膜层,再一实施例中的掺杂导电层具有多层子掺杂导电层,且相邻的子掺杂导电层之间具有界面层,与上述实施例相同或者相应的技术特征,在这里不再展开赘述。
在一些实施例中,太阳能电池包括:基底,基底具有沿第一方向交替设置的电极区以及非电极区;非电极区包括多个连接区、多个第一区以及邻近第一区设置的第二区,至少一个连接区的基底沿第一方向的两侧分别与相邻的电极区的基底连续;第一区的基底表面为第一表面,第二区的基底表面为第二表面,电极区的基底表面为第三表面,连接区的基底表面作为第六表面;介质层421,介质层421覆盖第六表面、第三表面以及第二表面;掺杂导电层422,掺杂导电层422位于介质层421远离基底的一侧;钝化层,钝化层位于第一表面以及掺杂导电层的表面;多个沿第一方向依次排布的电极408,每一电极408位于电极区;电极408烧穿钝化层与掺杂导电层422电接触。
基底400具有相对设置的第一面43以及第二面44,第一面43包括第一表面、第二表面以及第三表面。图19所示的太阳能电池中,基底的第一面为正面,基底的第二面为背面。
在一些实施例中,参考图19,掺杂导电层422包括多层依次堆叠的子掺杂导电层,其中一组两个相邻的子掺杂导电层之间具有界面层4223。
在一些例子中,两个相邻的子掺杂导电层之间可以具有界面层。在一些例子中,两个相邻的子掺杂导电层之间无界面层,即两个子掺杂导电层之间相接触。在一些例子中,两个相邻的子掺杂导电层之间可以具有多层界面层。
在一些实施例中,子掺杂导电层至少包括第一子掺杂导电层4221以及第二子掺杂导电层4222。
在一些实施例中,第一子掺杂导电层4221、第二子掺杂导电层4222的至少一者的材料包括非晶硅、多晶硅或者碳化硅中的至少一者。
在一些实施例中,界面层4223的材料可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或者氟化镁中的至少一者。
再一实施例提供的太阳能电池中,通过设置掺杂导电层包括多个子掺杂导电层,从而减少每层子掺杂导电层的厚度,降低子掺杂导电层的寄生吸收,从而降低太阳能电池的光学损失。此外,利用多层子掺杂导电层可以避免电极的银浆材料烧穿介质层的问题,从而保证的介质层的隧穿功能,从而提高太阳能电池的钝化效果。
图20为本申请又一实施例提供的太阳能电池的第一种剖面结构示意图;图21为本申请又一实施例提供的太阳能电池的第二种剖面结构示意图。
相应地,本申请又一实施例提供一种太阳能电池,与上述实施例提供的太阳能电池基本相同,区别点在于:上一实施例中的第二面为平整面,又一实施例中第二面具有绒面结构以及发射极,与上述实施例相同或者相应的技术特征,在这里不再展开赘述。
参考图20和图21,太阳能电池包括:基底500,基底500具有沿第一方向X交替设置的电极区50以及非电极区51;非电极区51包括多个连接区510、多个第一区511以及邻近第一区511设置的第二区512,至少一个连接区510的基底500沿第一方向X的两侧分别与相邻的电极区50的基底500连续;第一区511的基底500表面为第一表面,第二区512的基底表面为第二表面,电极区50的基底表面为第三表面,连接区510的基底500表面作为第六表面;介质层521,介质层521覆盖第六表面、第三表面以及第二表面;掺杂导电层522,掺杂导电层522位于介质层521远离基底500的一侧;钝化层504,钝化层504位于第一表面55以及掺杂导电层522的表面;多个沿第一方向X依次排布的电极508,每一电极508位于电极区50;电极508烧穿钝化层504与掺杂导电层522电接触。
基底500具有相对设置的第一面53以及第二面54,第一面53包括第一表面、第二表面以及第三表面。图20所示的太阳能电池中,基底的第一面为背面,基底的第二面为正面。
在一些实施例中,第二面54的粗糙度大于第一面53的粗糙度,即第二面54可以为具有凹凸结构的表面,通过增加入射光线的内反射,提高太阳能电池对光线的利用率,从而提高电池的光电转换效率。
在一些实施例中,第二面54具有绒面结构530,绒面结构530包括多个凸起结构。凸起结构的形状可以包括金字塔形状、抛物线形状或者椭圆球形状。
在一些实施例中,太阳能电池还包括:发射极502,发射极502位于电极区50以及非电极区51,发射极502位于基底500的第二面;发射极502与基底100之间构成PN结。
在一些实施例中,发射极502的材料与基底500的材料相同,发射极502与基底500可以由同一衬底经过扩散工艺分别制备而成。
值得说明的是,又一实施例中的基底500、电极区50、非电极区51、介质层521、掺杂导电层522、钝化层504、电极508、第二钝化层514以及凹槽513可以参考上一实施例中的基底200、电极区20、非电极区21、介质层221、掺杂导电层222、钝化层204、电极208、第二钝化层214以及凹槽113,在这里不在赘述。
图22为本申请再一实施例提供的太阳能电池的一种结构示意图;图23为图22沿A3-A4剖面的一种剖面结构示意图;图24为图22沿B3-B4剖面的一种剖面结构示意图。
相应地,本申请再一实施例提供一种太阳能电池,与上述实施例提供的太阳能电池基本相同,区别点在于:上一实施例中的太阳能电池包括电极,再一实施例中太阳能电池包括电极以及主栅线,与上述实施例相同或者相应的技术特征,在这里不再展开赘述。
参考图23和图24,太阳能电池包括:基底600,基底600具有沿第一方向X交替设置的电极区60以及非电极区61;非电极区61包括多个连接区610、多个第一区611以及邻近第一区611设置的第二区612,至少一个连接区610的基底600沿第一方向X的两侧分别与相邻的电极区60的基底600连续;第一区611的基底600表面为第一表面,第二区612的基底表面为第二表面,电极区60的基底表面为第三表面,连接区610的基底600表面作为第六表面;介质层621,介质层621覆盖第六表面、第三表面以及第二表面;掺杂导电层622,掺杂导电层622位于介质层621远离基底600的一侧;钝化层604,钝化层604位于第一表面65以及掺杂导电层622的表面;多个沿第一方向X依次排布的电极608,每一电极608位于电极区60;电极608烧穿钝化层604与掺杂导电层622电接触。
基底600具有相对设置的第一面63以及第二面64,第一面63包括第一表面、第二表面以及第三表面。图23所示的太阳能电池中,基底的第一面为正面,基底的第二面为背面。
在一些实施例中,太阳能电池还包括第一主栅线631,第一主栅线631沿第二方向Y方向依次排布,第一主栅线631与多个沿第一方向排布的电极608电接触。太阳能电池还包括第二主栅线632,第二主栅线632沿第二方向Y方向依次排布,第二主栅线632与多个沿第一方向排布的第三电极电接触。
在一些实施例中,第一主栅线631与第二主栅线632的至少一者用于汇聚第一电极以及第三电极的电流,并传输至焊带,最终被收集。第一主栅线以及第二主栅线的可以由非烧穿型浆料制备。印刷非烧穿型浆料使其与电极或者第三电极直接接触,非烧穿型浆料对钝化层104的破坏较小,即非烧穿型浆料没有过多的玻璃粉对pn结产生破坏,因此可有效降低金属复合,提升太阳能电池的开路电压以及提高太阳能电池的转换效率。
其中,传统浆料包括金属粉末、玻璃粉以及有机载体三者的混合物。非烧穿型浆料是指浆料内含有的玻璃粉含量低于传统浆料,其在烧结过程中,烧穿能力弱,不需要或者不能烧穿钝化层的浆料。烧穿型浆料指的是在烧结过程中,烧穿能力强,能够烧穿钝化层的浆料。
值得说明的是,再一实施例中的基底600、电极区60、非电极区61、介质层621、掺杂导电层622、钝化层604、电极608、第二钝化层614以及凹槽613可以参考上一实施例中的基底100、电极区10、非电极区11、介质层121、掺杂导电层122、钝化层104、电极108、第一钝化层105、第三掺杂导电层106、第二透明导电层107、第二钝化层114以及凹槽113,在这里不在赘述。
图25为本申请又一实施例提供的太阳能电池的一种结构示意图;图26为图25沿A5-A6剖面的一种剖面结构示意图;图27为图25沿B5-B6剖面的一种剖面结构示意图;
相应地,本申请又一实施例提供一种太阳能电池,与上述实施例提供的太阳能电池基本相同,区别点在于:上一实施例中的电极以及第三电极位于基底的两侧,又一实施例中第一电极以及第二电极位于基底的同侧,与上述实施例相同或者相应的技术特征,在这里不再展开赘述。
参考图26和图27,太阳能电池包括:基底700,基底700具有沿第一方向X交替设置的电极区70以及非电极区71;非电极区71包括多个连接区710、多个第一区711以及邻近第一区711设置的第二区712,至少一个连接区710的基底700沿第一方向X的两侧分别与相邻的电极区70的基底700连续;第一区711的基底700表面为第一表面,第二区712的基底表面为第二表面,电极区70的基底表面为第三表面,连接区710的基底700表面作为第六表面;介质层721,介质层721覆盖第六表面、第三表面以及第二表面;掺杂导电层,掺杂导电层位于介质层721远离基底700的一侧;钝化层704,钝化层704位于第一表面75以及掺杂导电层的表面;多个沿第一方向X依次排布的电极708,每一电极708位于电极区70;电极708烧穿钝化层704与掺杂导电层电接触。
基底700具有相对设置的第一面73以及第二面74,第一面73包括第一表面、第二表面以及第三表面。图26所示的太阳能电池中,基底的第一面为背面,基底的第二面为正面。
在一些实施例中,掺杂导电层包括第一掺杂导电层7226和第二掺杂导电层7227,第一掺杂导电层7226具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的一者,第二掺杂导电层7227具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的另一者;第一掺杂导电层7226与第二掺杂导电层7227分别位于介质层721表面;多个电极708包括交替设置的第一电极7081和第二电极7082,第一电极7081贯穿钝化层704与第一掺杂导电层7226电接触,第二电极7082贯穿钝化层704与第二掺杂导电层7227电接触。
其中,第一掺杂导电层7226、第二掺杂导电层7227的材料以及厚度设置可以参考第一实施例中的掺杂导电层122的材料以及厚度设置,只需保证第一掺杂导电层内掺杂N型掺杂元素的或者P型掺杂元素的一者,第二掺杂导电层掺杂N型掺杂元素的或者P型掺杂元素的另一者既可。
同理,介质层721参考上一实施例中的介质层121的材料以及厚度设置,第一电极7081以及第二电极7082参考上一实施例中的电极108的材料以及厚度设置。
其中,对于连接区的掺杂导电层以及介质层而言,连接区的掺杂导电层与两个第一电极所在的电极区相接触或者两个第二电极所在的电极区相接触。
如此,太阳能电池可以是TBC(TOPCon-BC)电池或者HBC(HJT-BC)电池,通过改变TOPCon电池的选择性载流子接触钝化材料,使电池的复合电流降至极限,从而提升晶硅电池的转换效率接近其理论极限。此外,可以将TBC电池和HBC电池运用到叠层电池中,并结合顶电池和底电池中间层的低电阻隧穿层技术,顶电池在晶硅绒面上的保角沉积技术,顶部电池和底部电池的光谱分配技术以及金属化技术,从而提高电池效率。
值得说明的是,又一实施例中的基底700、电极区70、非电极区71、介质层721、掺杂导电层、钝化层704、电极708、第二钝化层714以及凹槽713可以参考上一实施例中的基底500、电极区50、非电极区51、介质层521、掺杂导电层522、钝化层504、电极508、第二钝化层514以及凹槽513,在这里不在赘述。
相应地,根据本申请一些实施例,本申请实施例再一实施例还提供一种太阳能电池的制备方法,可用于制备上述实施例所提供的太阳能电池,与上述实施例相同或者相应的技术特征,在这里不再赘述。
制备方法包括:提供基底,基底具有交替设置的电极区以及非电极区;非电极区包括多个连接区、多个第一区以及邻近第一区设置的第二区,至少一个连接区的基底沿第一方向的两侧分别与相邻的电极区的基底连续;第一区的基底表面为第一表面,第二区的基底表面为第二表面,电极区的基底表面为第三表面,连接区的基底表面作为第六表面;形成介质层,介质层覆盖第六表面、第三表面以及第二表面;形成掺杂导电层,掺杂导电层位于介质层远离基底的一侧;形成钝化层,钝化层位于第一表面以及掺杂导电层的表面;形成多个沿第一方向依次排布的电极,每一电极位于电极区;电极烧穿钝化层与掺杂导电层电接触。以下将具体说明:
制备方法包括:提供衬底,衬底的表面具有初始表面结构,原始基底具有交替设置的电极区以及非电极区。
在一些实施例中,衬底包括第一面以及第二面,第一面具有初始表面结构,初始表面结构包括抛光面。
制备方法包括:在衬底的表面依次形成初始钝化膜以及掺杂导电膜,初始介质层覆盖初始表面结构,导电膜覆盖初始介质层的表面。
如形成图17的太阳能电池,制备方法包括:对导电膜进行刻蚀工艺以使导电膜远离初始介质层的表面具有微绒面结构,微绒面结构包括至少一个微凸起结构。
在一些实施例中,刻蚀工艺包括溶液刻蚀工艺以及激光刻蚀工艺。
制备方法包括:对非电极区的初始钝化膜、掺杂导电膜以及衬底进行整形处理,整形处理用于去除部分非电极区的初始钝化膜和掺杂导电膜以及在未被初始钝化膜以及掺杂导电膜覆盖的衬底形成第一表面;其中,具有第一表面的部分衬底作为第一区,剩余的非电极区部分作为第二区,剩余的非电极区且被掩膜层覆盖的区域作为连接区,剩余的初始钝化膜作为介质层,剩余的掺杂导电膜作为掺杂导电层,剩余的衬底作为基底。
在一些实施例中,整形处理包括湿法刻蚀工艺。
在一些实施例中,湿法刻蚀工艺的工艺参数包括:反应溶液包括酸溶液,反应时间包括50~550s。
在一些实施例中,湿法刻蚀工艺的工艺步骤可以包括:(1)使用含HF,HNO3,H2SO4的混酸溶液,质量浓度分别为10~25%、5~10%、2~4%,使用网版印刷的方式,图案化作用于非金属区表面,作用量为0.05~0.8mL/cm2,作用时间为50~550s;(2)作用后使用去离子水/低浓度碱液(0.5~1%NaOH)/低浓度HCl(2.5~3.5%)交替清洗2次。
在一些实施例中,对非电极区的初始钝化膜、掺杂导电膜以及衬底进行整形处理之前,还包括:在电极区以及部分非电极区(连接区)的衬底表面形成掩膜层。掩膜层的材料包括有机蜡、金属或者二氧化硅掩膜。
在一些实施例中,采用印刷工艺形成掩膜层。
制备方法包括:去除掩膜层。
制备方法包括:形成钝化层,钝化层位于非电极区的基底表面以及掺杂导电层的表面。
制备方法包括:形成多个沿第一方向依次排布的电极,每一电极位于电极区;电极烧穿钝化层与掺杂导电层电接触。
制备方法包括:还包括:形成第一钝化层、第三掺杂导电层以及第三电极。
在一些实施例中,提供基底的工艺步骤包括:提供原始基底,原始基底表面具有绒面结构,原始基底具有间隔设置的电极区以及非电极区;去除电极区的绒面结构并形成第一表面,保留非电极区的绒面结构作为第二表面。
图28为本申请再一实施例提供的光伏组件的一种结构示意图;图29为图28沿M1-M2剖面的剖面结构示意图。
相应地,根据本申请一些实施例,本申请再一实施例还提供一种光伏组件。参考图28以及图29,光伏组件包括:电池串,由多个如上述实施例中任一项的太阳能电池8或者多个如上述实施例中任一项的太阳能电池的制备方法所制备的太阳能电池8连接而成;封装胶膜840,用于覆盖电池串的表面;盖板850,用于覆盖封装胶膜840背离电池串的表面。
具体地,在一些实施例中,多个电池串之间可以通过导电带818电连接,导电带818与电池片上的电极808之间焊接。图28仅示意出一种太阳能电池之间的位置关系,即电池片具有相同的极性的电极的排布方向相同或者说具有每个电池片具有正极极性的电极均朝同一侧排布,从而导电带分别连接两个相邻的电池片的不同侧。在一些实施例中,电池片也可以按照不同极性的电极朝向同一侧,即相邻的多个电池片的电极分别为第一极性、第二极性、第一极性的顺序依次排序,则导电带连接同一侧的两个相邻的电池片。
在一些实施例中,电池片之间并未设置间隔,即电池片之间相互交叠。
在一些实施例中,封装胶膜840包括第一封装层以及第二封装层,第一封装层覆盖太阳能电池60的正面或者背面的其中一者,第二封装层覆盖太阳能电池60的正面或者背面的另一者,具体地,第一封装层或第二封装层的至少一者可以为聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl Butyral,简称PVB)胶膜、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)胶膜、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)胶膜或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)胶膜等有机封装胶膜。
可以理解的是,第一封装层以及第二封装层在层压前还有分界线,在层压处理之后形成光伏组件并不会再有第一封装层以及第二封装层的概念,即第一封装层与第二封装层已经形成整体的封装胶膜840。
在一些实施例中,盖板850可以为玻璃盖板、塑料盖板等具有透光功能的盖板。具体地,盖板850朝向封装胶膜840的表面可以为凹凸表面,从而增加入射光线的利用率。盖板850包括第一盖板以及第二盖板,第一盖板与第一封装层相对,第二盖板与第二封装层相对。
本申请虽然以较佳实施例公开如上,但并不是用来限定权利要求,任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下,都可以做出若干可能的变动和修改,因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。此外,本申请说明书的实施例以及所示出的附图仅为示例说明,并非本申请权利要求所保护的全部范围。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本申请的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员,在不脱离本申请的精神和范围内,均可作各自更动与修改,因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。
Claims (22)
1.一种太阳能电池,其特征在于,包括:
基底,所述基底具有沿第一方向交替设置的电极区以及非电极区;所述非电极区包括多个连接区、多个第一区以及邻近所述第一区设置的第二区,至少一个所述连接区的所述基底沿所述第一方向的两侧分别与相邻的所述电极区的所述基底连续;所述第一区的基底表面为第一表面,所述第二区的基底表面为第二表面,所述电极区的基底表面为第三表面,所述连接区的基底表面作为第六表面;
介质层,所述介质层覆盖所述第六表面、所述第三表面以及所述第二表面;
掺杂导电层,所述掺杂导电层位于所述介质层远离所述基底的一侧;
钝化层,所述钝化层位于所述第一表面以及所述掺杂导电层的表面;
多个沿所述第一方向依次排布的电极,每一所述电极位于所述电极区;所述电极烧穿所述钝化层与所述掺杂导电层电接触。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述连接区的所述基底的总面积与所述非电极区的所述基底的总面积的比值范围包括1:10~3:4。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述连接区包括多个第一连接区以及多个第二连接区,所述第二连接区的延伸方向与每一所述第一连接区的延伸方向相交,每一所述第一连接区的所述基底沿所述第一方向的两侧分别与相邻的所述电极区的所述基底连续。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池,其特征在于,所述电极的延伸方向为第二方向;沿所述第二方向,所述第一连接区的宽度范围包括50μm~800μm。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池,其特征在于,沿所述第一方向,所述第二连接区的宽度范围包括20μm~600μm。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述第六表面的粗糙度小于或等于所述第三表面的粗糙度。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述基底具有相对设置的第一面以及第二面,所述第一面包括所述第一表面、所述第二表面以及所述第三表面;沿所述第一面指向第二面的方向,所述第一区的基底具有至少一个朝向所述第二面凹陷的凹槽;所述钝化层位于所述凹槽。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池,其特征在于,所述凹槽远离所述第二面的表面为第四表面,所述第一表面中除所述第四表面以外的所述基底表面为第五表面;所述钝化层还位于所述第五表面。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池,其特征在于,所述第五表面的粗糙度等于或大于所述第二表面的粗糙度。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池,其特征在于,所述第四表面的总面积与所述第五表面的总面积的比值范围包括1:10~15:1。
11.根据权利要求7所述的太阳能电池,其特征在于,所述凹槽的形状包括倒棱锥、倒棱台、椭圆、长方体或者圆棱台。
12.根据权利要求7所述的太阳能电池,其特征在于,所述凹槽的尺寸范围包括0.1μm~50μm。
13.根据权利要求7所述的太阳能电池,其特征在于,沿所述第一面指向第二面的方向,所述凹槽的深度范围包括0.2μm~5μm。
14.根据权利要求1或2所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一区的所述基底的总面积与所述非电极区的所述基底的总面积的比值范围包括1:12~6:7。
15.根据权利要求1或14所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一区的所述基底的总面积与所述第二区的总面积的所述基底的比值范围包括1:2~20:1。
16.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,沿所述第二区指向所述第一区的方向,所述掺杂导电层朝向所述第一区的侧面为第一侧面,所述第一侧面与所述第二表面之间的夹角小于或等于90°。
17.根据权利要求16所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一侧面包括平整面或者凹凸表面。
18.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述第二表面或者第三表面的至少一者包括平整面或者凹凸表面。
19.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述介质层的材料包括氧化硅、碳化硅、非晶硅或者微晶硅等。
20.根据权利要求1、18或19任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述掺杂导电层包括第一掺杂导电层和第二掺杂导电层,所述第一掺杂导电层具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的一者,所述第二掺杂导电层具有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的另一者;所述第一掺杂导电层与所述第二掺杂导电层分别位于所述介质层表面;所述多个电极包括交替设置的第一电极和第二电极,所述第一电极贯穿所述钝化层与所述第一掺杂导电层电接触,所述第二电极贯穿所述钝化层与所述第二掺杂导电层电接触。
21.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述掺杂导电层包括多层依次堆叠的子掺杂导电层,其中一组两个相邻的所述子掺杂导电层之间具有界面层。
22.一种光伏组件,其特征在于,包括:
电池串,由多个如权利要求1至21中任一项所述的太阳能电池连接而成;
封装胶膜,用于覆盖所述电池串的表面;
盖板,用于覆盖所述封装胶膜背离所述电池串的表面。
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