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CN111916523A - 异质结太阳能电池及其组件、制备方法 - Google Patents

异质结太阳能电池及其组件、制备方法 Download PDF

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CN111916523A
CN111916523A CN201910556739.3A CN201910556739A CN111916523A CN 111916523 A CN111916523 A CN 111916523A CN 201910556739 A CN201910556739 A CN 201910556739A CN 111916523 A CN111916523 A CN 111916523A
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CN
China
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solar cell
semi
transparent conductive
thickness
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Application number
CN201910556739.3A
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郁操
林洪峰
徐希翔
李沅民
徐晓华
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Deyun Chuangxin Beijing Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Juntai Innovation Technology Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本申请涉及一种异质结太阳能电池及其组件、制备方法。该异质结太阳能电池包括：在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层，以及在正面透明导电层上的正面金属电极；在硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、第二掺杂层、半透半反功能层，以及在半透半反功能层上的背面金属电极；半透半反功能层包括至少一层背面透明导电层和至少一层金属层，且与第二掺杂层接触的是背面透明导电层。本申请的功能层能够使得短波(<700nm)透过率大于80％且长波(>900nm)反射率大于60％，从而将正面入射透过异质结太阳能电池到达硅片背表面的长波段光进行再次反射利用，提升电池的短路电流密度，电池效率达到23％以上。

Description

异质结太阳能电池及其组件、制备方法
本申请要求申请日为2019年5月7日、申请号为201910377312.7，申请日为2019年5月8日、申请号为201910381102.5，申请日为2019年5月14日、申请号为201910400593.3的三个中国专利申请的优先权，上述三个优先权文件的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及光伏技术领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池及其组件、制备方法。
背景技术
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％，如普通p型晶硅技术、p型PERC(Passivated Emitterand Rear Cell，钝化发射极背表面电池)技术和n型PERT(Passivated Emitter，RearTotally-diffused cell，钝化发射极背表面全扩散电池)技术等。这类电池目前是光伏市场的主流产品，占据整个应用市场的85％以上。
此外，光伏市场也有柔性太阳能电池产品。目前柔性太阳能电池技术主要有柔性衬底(不锈钢或者铝箔)的铜铟镓硒(CIGS)薄膜组件、碲化镉(CdTe)薄膜组件和砷化镓(GaAs)薄膜组件，其中CIGS和CdTe组件转换效率偏低，一般量产效率在13-18％；GaAs薄膜组件虽然效率较高，可超过30％，但其生产成本昂贵，无法大规模产业化。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种异质结太阳能电池及其组件、制备方法，该异质结太阳能电池的光电转换效率大于23％，且制造成本优势明显，可实现量产。
第一方面，本申请一个实施例提供的具体技术方案如下：
一种异质结太阳能电池，包括：
在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层，以及在所述正面透明导电层上的正面金属电极；
在所述硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、第二掺杂层、半透半反功能层，以及在所述半透半反功能层上的背面金属电极；
其中，所述半透半反功能层包括至少一层背面透明导电层和至少一层金属层，且与所述第二掺杂层接触的是所述背面透明导电层。
第二方面，本申请另一个实施例提供的具体技术方案如下：
一种异质结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
在硅衬底的正面形成第一本征钝化层，在所述第一本征钝化层上形成第一掺杂层；
在所述硅衬底的背面形成第二本征钝化层，在所述第二本征钝化层上形成第二掺杂层；
在所述第一掺杂层上形成正面透明导电层；
在所述第二掺杂层上形成半透半反功能层，其中所述半透半反功能层包括至少一层背面透明导电层和至少一层金属层，且与所述第二掺杂层接触的是所述背面透明导电层；
在所述正面透明导电层上形成正面金属电极，在所述半透半反功能层上形成背面金属电极。
第三方面，本申请又一个实施例提供的具体技术方案如下：
一种太阳能电池组件，包括：依次层叠的第一柔性薄膜层、第一热熔胶膜层、如第一方面所述的异质结太阳能电池、第二热熔胶膜层、第二柔性薄膜层，其中，所述柔性异质结太阳能电池的厚度为1μm-130μm。
本申请提供的异质结太阳能电池，通过在硅衬底背面的第二掺杂层上设置包括至少一层背面透明导电层和至少一层金属层的半透半反功能层，利用背面透明导电层和金属层的折射率不同，使得短波段(<700nm)光的透过率大于80％且长波段(>900nm)光的反射率大于60％，从而将正面入射透过异质结太阳能电池到达硅片背面的长波段光进行再次反射利用，提升电池的短路电流密度。此外，半透半反功能层中的金属层提升了光生空穴在背电极的横向收集能力，降低了电阻损失，提升了电池的填充因子(FF)，并最终获得了电池效率达到23％以上的异质结太阳能电池。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明一个实施例的异质结太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明另一个实施例的异质结太阳能电池的结构示意图；
图3为本发明再一个实施例的异质结太阳能电池的结构示意图；
图4为本发明一个实施例提供的异质结太阳能电池的制备方法的流程图；
图5为本发明一个实施例的异质结太阳能电池与其他结构的异质结太阳能电池的反射率对比曲线；
图6为本申请一个实施例的太阳能电池组件的结构示意图；
图7为本申请另一个实施例的太阳能电池组件的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一方面，本申请提供了一种异质结太阳能电池。参见图1-3，所述异质结太阳能电池包括：硅衬底1，在硅衬底1正面依次形成的第一本征钝化层2、第一掺杂层3、正面透明导电层5，以及在所述正面透明导电层5上的正面金属电极7；在所述硅衬底1背面依次形成的第二本征钝化层8、第二掺杂层4、半透半反功能层6，以及在所述半透半反功能层6上的背面金属电极9。
其中，硅衬底的正面是指受光面，硅衬底的背面是指背光面。第一掺杂层可以为n型掺杂层，此时，第二掺杂层对应地为p型掺杂层。当然，第一掺杂层也可以为p型掺杂层，此时，第二掺杂层则对应地为n型掺杂层。本申请图1-3所示的实施例中，第一掺杂层3为n型掺杂层，第二掺杂层4为p型掺杂层。
以下对所述异质结太阳能电池的各层结构进行详细说明。
所述硅衬底1可以为单晶硅衬底或多晶硅衬底。本申请的一个实施例中，所述硅衬底为n型单晶硅片，其厚度为1μm-130μm，例如可以为20μm、40μm、70μm、100μm、120μm。此外，所述硅衬底的电阻率为0.1-10Ω·cm，例如可以为0.5Ω·cm、3Ω·cm、5Ω·cm、8Ω·cm。
如前所述，目前的异质结太阳能电池中使用的硅衬底的厚度一般为150μm-200μm，由于硅衬底厚度较厚，导致最终生产的异质结太阳电池的单片重量达到约8-11g，即折算到每瓦电池的克重为1.56-2.37g/W，无法进入航空航天、平流层飞艇、无人机、空间站等轻质太阳能应用领域。而且该种电池一般为脆性产品，弯曲弧度较小，也无法应用在柔性太阳能领域。本申请中，将硅衬底的厚度减小为1μm-130μm，极大地降低了异质结太阳能电池的单片重量，使M2尺寸(硅片尺寸为：边长156.75mm，直径210mm)的单片电池重量降低至8g以下，每瓦电池的克重降低至1.5g/W以下，使其可以应用于轻质太阳能应用领域。此外，由于硅衬底的厚度降低，使得最终制得的异质结太阳能电池的整体厚度降低，使其具有超薄、可大弧度弯曲的特性，可以应用于柔性太阳能领域，进一步扩大了其应用范围。
所述第一本征钝化层2和第二本征钝化层8为本征非晶硅薄膜层，例如可以是a-Si:H(i)薄膜、a-SiOx:H(i)薄膜和a-SiC:H(i)薄膜的单层或者多层结构。需要说明的是，较厚的本征钝化层会带来太阳能电池串联电阻的增加，同时阻碍太阳光的透过，导致短路电流和整体效率的恶化；而较薄的本征钝化层会削弱内建电场，导致开路电压的恶化。因此，本征钝化层的厚度需要精确控制。本申请中，第一本征钝化层2和第二本征钝化层8的厚度设置为小于10nm，例如可以为2nm、4nm、6nm、8nm。
所述第一掺杂层3为n型非晶硅薄膜或者n型微晶硅薄膜，例如可以是a-Si:H(n)薄膜或者μc-SiOx:H(n)薄膜等。需要说明的是，若n型掺杂层的厚度过大，则会带来太阳能电池串联电阻的增加，同时阻碍太阳光的透过，导致短路电流和整体效率的恶化；若n型掺杂层的厚度若过小，则不能够形成强度足够的内建电场，导致开路电压的恶化；因此，在本实施例中，n型掺杂层的厚度设置为小于30nm，例如可以为5nm、10nm、15nm、20nm、25nm。
所述第二掺杂层4为p型非晶硅或者微晶硅薄膜例如可以是a-Si:H(p)薄膜或者μc-Si:H(p)薄膜等。所述p型掺杂层厚度设置为小于30nm，例如可以为5nm、10nm、15nm、20nm、25nm。
所述正面透明导电层5为透明导电氧化物层，可以是氧化铟锡(ITO)、掺钨氧化铟(IWO)、掺铈氧化铟层(ICO)或掺铝氧化锌(AZO)等材料的单层或者多层结构。其中，所述正面透明导电层5的厚度范围值可以为50-150nm，例如可以是60nm、80nm、100nm、120nm、140nm。
所述半透半反功能层6包括至少一层背面透明导电层和至少一层金属层，且与所述第二掺杂层4接触的是所述背面透明导电层。所述半透半反功能层6的主要作用是利用背面透明导电层和金属层的折射率不同，透过短波段(<700nm)的光、反射长波段的光(>900nm)，从而既不影响电池吸收组件背面的杂散光，又可以再次反射和利用透射到电池背面的长波段光，提升电池的短路电流密度。而且，其中的金属层提升了背电极的横向导电性能，降低电阻损失，提升电池的填充因子。通过设置该半反半透功能层，能够提升电池效率，使得最终制得的异质结太阳能电池的效率达到23％以上。
所述半透半反功能层6中，背面透明导电层的层数为至少一层，金属层的层数为至少一层。当所述背面透明导电层的层数两层以上，或所述背面透明导电层和所述金属层的层数均为两层以上时，所述背面透明导电层和所述金属层交替设置。
参见图1示出的一种实施例，其中的背面透明导电层为一层，金属层为一层，即，半透半反功能层6由背面透明导电层61′和金属层62′组成。参见图2示出的另一种实施例，其中的背面透明导电层为两层，金属层为一层，此时，背面透明导电层和金属层交替设置。即，半透半反功能层6由与第二掺杂层4接触的第一背面透明导电层61、金属层62′、第二背面透明导电层63依次组成。再例如图3示出的另一种实施例，其中的背面透明导电层为两层，金属层也为两层，此时，背面透明导电层和金属层交替设置。即，半透半反功能层6由与第二掺杂层4接触的第一背面透明导电层61、第一金属层62、第二背面透明导电层63、第二金属层64依次组成。
本领域技术人员可以理解的是，除了图1-3中示出的三种结构示意图，本申请异质结太阳能电池的半透半反功能6还可以为五层结构及五层以上结构，具体的层数可以根据需要进行变换，只需要将背面透明导电层、金属层交替设置即可。如图1-3所示，本实施例中，背面透明导电层完全覆盖在第二掺杂层4上，金属层完全覆盖在背面透明导电层上。
所述半透半反功能层6的厚度为所述硅衬底厚度的0.008％-60％，例如，如上所述的硅衬底厚度为1μm-130μm时，半透半反功能层6的厚度设置为10nm-600nm。考虑到对光线的透过，所述金属层的厚度不宜设置的较厚。因此，所述金属层的厚度总和设置为所述硅衬底厚度的0.004％-10％。例如，所述背面透明导电层的厚度总和设置为5nm-500nm，所述金属层的厚度总和设置为5nm-100nm。
当背面透明导电层和金属层均为一层时，该一层背面透明导电层的厚度即为5nm-500nm，该一层金属层的厚度即为5nm-100nm。如图1所示的实施例中，所述背面透明导电层为一层，金属层为一层，此时，该一层背面透明导电层的厚度即为5nm-500nm，该一层金属层的厚度即为5nm-100nm。
当背面透明导电层为两层或两层以上，各层背面透明导电层的厚度的总和为5nm-500nm。金属层为两层或两层以上，各层金属层的厚度的总和为5nm-100nm。如图2所示的实施例中，第一背面透明导电层61与第二背面透明导电层63的厚度总和为5nm-500nm，金属层62′的厚度为5nm-100nm。如图3所示的实施例中，第一背面透明导电层61与第二背面透明导电层63的厚度总和为5nm-500nm，第一金属层63和第二金属层64的厚度总和为5nm-100nm。
当背面透明导电层为两层或两层以上，各层背面透明导电层的厚度可以相同也可以不同，只要其厚度总和满足5nm-500nm即可。例如，图3所示的实施例中，背面透明导电层的厚度总和为160nm，此时，可以将第一背面透明导电层61与第二背面透明导电层63的厚度均设置为80nm，也可以将第一背面透明导电层61厚度设置为70nm与第二背面透明导电层63的厚度设置为90nm。同样地，当金属层为两层或两层以上，各层金属层的厚度可以相同也可以不同，只要其厚度总和满足5nm-100nm即可。图3所示的实施例中，金属层的厚度总和为18nm，此时，可以将第一金属层62与第二金属层64的厚度均设置为9nm，也可以将第一金属层62厚度设置为6nm，将第二金属层64的厚度设置为12nm。
所述背面透明导电层也为透明导电氧化物层。优选地，所述背面透明导电层具有大于等于4.5eV的功函数，以降低背面透明导电层/第二掺杂层的接触势垒。具体地，所述背面透明导电层可以是氧化铟锡层(ITO)、掺钨氧化铟层(IWO)、掺铈氧化铟层层(ICO)或掺铝氧化锌层(AZO)。鉴于生产成本的考虑，所述金属层中的金属可以采用常用诸如银(Ag)、铝(Al)或铜(Cu)等常用金属材料。当然，本领域技术人员应当理解的是，其他金属材料也适用于本申请，例如，镍。
当所述背面透明导电层为多层时，各个层的材质可以相同也可以不同。当所述金属层为多层时，各个层的材质可以相同也可以不同。例如，图3所示的实施例中，所述第一背面透明导电层层61为ITO层，第二背面透明导电层63为AZO层，第一金属层62为Ag层，第二金属层64为Ag。
所述正面金属电极7和背面金属电极9用于收集和导出光生电流，其可以为诸如银电极、铜电极等。具体地，正面金属电极7和背面金属电极9为通过丝网印刷的方式分别形成在正面透明导电层上和半透半反功能层上的金属栅线。更具体地，所述金属栅线可以包括主栅线和细栅线，细栅线用来收集光激发产生的电子或空穴，并将所收集的电子或空穴传输给主栅线。细栅线可以有多条，且多条细栅线均匀的、较密集的分布。
另一方面，本申请还提供了一种异质结太阳能电池的制备方法。如图4所示，所述异质结太阳能电池的制备方法包括如下步骤：
首先进行步骤S100：在硅衬底的正面形成第一本征钝化层，在所述第一本征钝化层上形成第一掺杂层。
具体而言，可以采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或热丝化学气相沉积(HWCVD)在硅衬底的正面沉积所述第一本征钝化层，在所述第一本征钝化层上沉积所述第一掺杂层。其中，所述硅衬底为n型单晶硅片，厚度为1μm-130μm，例如可以为20μm、40μm、70μm、120μm、100μm。所述第一本征钝化层为本征非晶硅薄膜层，厚度小于10nm，例如可以为2nm、4nm、6nm、8nm。所述第一掺杂层可以为n型掺杂层或p型掺杂层。当所述第一掺杂层为n型掺杂层时，具体为n型非晶硅薄膜或者n型微晶硅薄膜；当所述第一掺杂层为p型掺杂层时，具体为p型非晶硅薄膜或者p型微晶硅薄膜。所述第一掺杂层的厚度小于30nm，例如可以为5nm、10nm、15nm、20nm、25nm。本领域技术人员应当理解的是，PECVD、HWCVD为异质结太阳能电池制备领域常规的技术，故具体操作过程以及工艺参数在此不做赘述。
优选地，在进行步骤S100之前还包括步骤S110-S130：
步骤S110：对硅衬底进行预清洗，然后将硅衬底放入碱性溶液中，去除硅衬底表面损伤层。
步骤S120：通过制绒工艺对硅衬底进行表面处理。
可以理解的是，入射光线可以在晶体硅表面发生反射，照射到太阳能电池表面的太阳光不能被完全利用，因此，陷光结构对异质结太阳能电池至关重要，经过制绒工艺的硅衬底在其表面可以形成随机金字塔状结构，由此可以提高对太阳光的利用率。
步骤S130：清洗经过制绒工艺后的硅衬底，以去除晶体硅表面的颗粒及金属玷污。
完成步骤S100之后，开始步骤S200：在所述硅衬底的背面形成第二本征钝化层，在所述第二本征钝化层上形成第二掺杂层。
具体而言，在完成步骤S100之后，将硅衬底移出沉积腔，翻面，然后再采用诸如PECVD或HWCVD等化学气相沉积方法在硅衬底背面沉积所述第二本征钝化层，在所述第二本征钝化层上沉积所述第二掺杂层。其中，所述第二本征钝化层为本征非晶硅薄膜层，厚度小于10nm，例如可以为2nm、4nm、6nm、8nm。当所述第一掺杂层为n型掺杂层时，所述第二掺杂层为p型掺杂层，具体为p型非晶硅薄膜或者p型微晶硅薄膜；当所述第一掺杂层为p型掺杂层时，所述第二掺杂层为n型掺杂层，具体为n型非晶硅薄膜或者n型微晶硅薄膜。所述第二掺杂层的厚度小于30nm，例如可以为5nm、10nm、15nm、20nm、25nm。本领域技术人员应当理解的是，PECVD、HWCVD为异质结太阳能电池制备领域常规的技术，故具体操作过程以及工艺参数在此不做赘述。
完成步骤S200之后，开始步骤S300：在所述第一掺杂层上形成正面透明导电层。
具体可以采用物理气相沉积(PVD)或远程电子束沉积(RPD)在所述第一掺杂层上形成正面透明导电层。其中，所述正面透明导电层的厚度范围值可以为50-150nm，例如可以是60nm、80nm、100nm、120nm、140nm。本领域技术人员应当理解的是，PVD、RPD为异质结太阳能电池制备领域常规的技术，故具体操作过程以及工艺参数在此不做赘述。
完成步骤S300之后，开始步骤S400：在所述第二掺杂层上形成半透半反功能层，其中所述半透半反功能层包括至少一层背面透明导电层和至少一层金属层，且与所述第二掺杂层接触的是所述背面透明导电层。
具体地，可以采用物理气相沉积在所述第二掺杂层上形成所述半透半反功能层，例如，采用磁控溅射沉积。更具体地，沉积金属层时，溅射功率为1-3W/cm2，溅射压强为0.3-0.5Pa，溅射气体为氩气；沉积背面透明导电层时，溅射功率为1-3W/cm2，溅射压强为0.3-0.5Pa，溅射气体为氧气和氩气，且氧气与氩气的流量比为0.01-0.1。所述半透半反功能层6的厚度设置为10nm-600nm。考虑到对光线的透过，所述金属层的厚度不宜设置的较厚。因此，所述背面透明导电层的厚度总和设置为5nm-500nm，所述金属层的厚度总和设置为5nm-100nm。即，当背面透明导电层和金属层均为一层时，该一层背面透明导电层的厚度即为5nm-500nm，该一层金属层的厚度即为5nm-100nm。当背面透明导电层为两层或两层以上，各层背面透明导电层的厚度的总和为5nm-500nm。金属层为两层或两层以上，各层金属层的厚度的总和为5nm-100nm。
以图3所示结构的半透半反功能层为例，其中，第一背面透明导电层61为ITO(In2O3:SnO2＝90:10)层，厚度为70nm，方块电阻为200Ω；第一金属层62为Ag层，厚度为6nm；第二背面透明导电层63为AZO层，厚度为90nm，第二金属层64为Ag层，厚度为12nm，方块电阻为220Ω。该半透半反功能层的制备过程如下：
在所述p型掺杂层上溅射沉积ITO层，其中，溅射的功率密度为2W/cm2，溅射压强为0.4pa，溅射气体为氧气和氩气，氧气和氩气的流量比为0.095；
在所述ITO层上溅射沉积Ag层，其中，溅射的功率密度为2W/cm2，溅射压强为0.4pa，溅射气体为氩气，氩气流量为180sccm；
在所述Ag层上溅射沉积AZO层，其中，溅射的功率密度为2W/cm2，溅射压强为0.5pa，溅射气体为氧气和氩气，氧气和氩气的流量比为0.013；
在所述AZO层上溅射沉积Ag层，其中，溅射的功率密度为2W/cm2，溅射压强为0.4pa，溅射气体为氩气，氩气流量为180sccm。
上述半透半反功能层的制备过程中，磁控溅射沉积的温度控制在200℃以下，例如可以为室温，150℃，170℃，。
最后进行步骤S500：在所述正面透明导电层上形成正面金属电极，在所述半透半反功能层上形成背面金属电极。
具体地，可以采用丝网印刷方式在所述正面透明导电层上和所述半透半反功能层上制备金属栅线而分别形成所述正面金属电极和所述背面金属电极。本领域技术人员应当理解的是，丝网印刷方法制备金属栅线为异质结电池制备领域常规的技术，故具体操作过程以及工艺参数在此不做赘述。
需要说明的是，上述步骤S100-S500仅为本申请异质结电池制备方法的一种示意性说明，其中的操作步骤的顺序没有严格限制。例如，可以首先在硅衬底正面形成第一本征钝化层，将硅衬底翻面后在硅衬底背面形成第二本征钝化层。接着在第一本征钝化层上形成第一掺杂层，将硅衬底翻面后在第二本征钝化层上形成第二掺杂层。然后在所述第一掺杂层上形成正面透明导电层，将硅衬底翻面后在第二掺杂层上形成半透半反功能层。最后在正面透明导电层上形成正面金属电极，将硅衬底翻面后在半透半反功能层上形成背面金属电极。再例如，可以首先在硅衬底正面上依次形成层叠的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层和正面金属电极，然后将硅衬底翻面，在硅衬底背面上依次形成层叠的第二本征钝化层、第二掺杂层、半透半反功能层和背面金属电极。除此之外，其他顺序的沉积方式也适用于本申请，只要最终能够形成本申请结构的异质结电池即可，在此对其他的沉积顺序不再一一列举。
本申请提供的异质结太阳能电池通过设置半透半反功能层，该功能层对短波段(<700nm)光的透过率大于80％且长波段(>900nm)光反射率大于60％，从而将到达硅片背面的长波段光进行再次反射利用，提升电池的短路电流密度。此外，由于半透半反功能层中包含金属层，而金属层能够提升光生空穴在背电极的横向收集能力，降低了电阻损失，提升电池的填充因子。由此，最终获得了电池效率达到23％以上的异质结太阳能电池。同时，本申请的异质结太阳能电池中，硅衬底的厚度为1-130μm，使得最终制得的电池的厚度大大降低，进而使得电池具备超薄、可大弧度弯曲的特性，相较于现有的只能小弧度弯曲的异质结太阳能电池来说，该产品的应用优势非常明显。
再一方面，本申请还提供一种太阳能电池组件。图6和图7为该种太阳能电池组件的结构示意图，如图6或图7所示，太阳能电池组件包括依次层叠的第一柔性薄膜层11、第一热熔胶膜层12、柔性异质结太阳能电池13、第二热熔胶膜层14、第二柔性薄膜层15，其中，所述柔性异质结太阳能电池13的厚度为10μm-100μm。
值得一提的是，本申请中所述柔性异质结太阳能电池由多个柔性异质结太阳能电池片串联和/或并联而成，具体的柔性异质结太阳能电池的连接方式，可以包括以下两种。
第一种可能的方式中，如图6所示，所述多个柔性异质结太阳能电池片之间通过镀锡铜带串联和/或并联焊接而成，所述镀锡铜带的厚度为25μm-125μm。这种连接方式组成的所述太阳能电池组件的厚度为170μm-800μm，所述太阳能电池组件的功率重量至少大于0.30W/g。
第二种可能的方式中，如图7所示，所述多个柔性异质结太阳能电池片之间通过导电胶串联和/或并联而成，这种连接方式组成对的所述太阳能电池组件的厚度为140μm-600μm，所述太阳能电池组件的功率重量至少大于0.35W/g。
需要说明的是，本申请中实施例中，所述第一柔性薄膜层11和所述第二柔性薄膜层15的材料为透明氟聚合物或PMMA。所述透明氟聚合物包括ECTFE、ETFE、UBSF512中的一种或多种。
进一步的，所述第一柔性薄膜层和所述第二柔性薄膜层的厚度为25μm-100μm。
具体的，所述第一热熔胶膜层和所述第二热熔胶膜层的材料为离子交联高分子材料或EVA、POE。所述第一热熔胶膜层和所述第二热熔胶膜层的厚度为25μm-100μm。
综上，采用柔性异质结太阳能电池实现的太阳能电池组件，具有以下优点：
(1)够解决光电转换效率低的问题，采用的异质结太阳能电池具有结构上的高度对称性，具备双面发电、温度系数低、无光致衰减、无电势诱导衰减等特点，其实际户外发电量比普通晶体硅电池高出20％以上。
(2)采用的异质结太阳能电池由于采用了非晶硅薄膜沉积技术来制作PN结，可使用更薄的单晶硅片，获得的电池重量不到普通电池的五分之一，制作的超轻异质结太阳能电池组件的功率重量比则高达0.35W/g以上。
(3)采用的异质结太阳能电池和柔性封装材料制作柔性可弯曲的太阳能电池组件，由于异质结太阳能电池片本身具有非常好的柔韧性，再配合超薄柔性的聚合物材料和胶膜，封装成的太阳能电池组件同样具有很好的柔韧性，可满足不同的弯曲面设计或应用。
为了对本申请提供的异质结太阳能电池的性能进行说明，申请人进行了以下测试例。
测试例1
测试对象：
电池A：常规结构的异质结太阳能电池。即，该异质结太阳能电池包括：在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、n型掺杂层、正面透明导电层，以及在所述正面透明导电层上的正面金属电极；在所述硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、p型掺杂层、背面透明导电层，以及在所述背面透明导电层上的背面金属电极。其中，硅衬底的厚度为180μm，第一本征钝化层和第二本征钝化层厚度均为8nm，n型掺杂层和p型掺杂层的厚度均为20nm，正面透明导电层和背面透明导电层的材质均是厚度均为80nm的ITO(In2O3:SnO2＝90:10)层。
电池B：相较于电池A，其区别仅在于硅衬底的厚度为70μm。
电池C：本申请附图3所示结构的异质结太阳能电池。即，该异质结太阳能电池包括：在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、n型掺杂层、正面透明导电层，以及在所述正面透明导电层上的正面金属电极；在所述硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、p型掺杂层、第一背面透明导电层、第一金属层、第二背面透明导电层、第二金属层，以及在所述第二金属层上的背面金属电极。其中，第一本征钝化层、第二本征钝化层、n型掺杂层、p型掺杂层和正面透明导电层的厚度均与电池A相同。硅衬底的厚度为70μm，第一背面透明导电层是厚度为70nm的ITO(In2O3:SnO2＝90:10)层，第一金属层是厚度为6nm的Ag层，第二背面透明导电层是厚度为90nm的AZO层，第二金属层是厚度为12nm的Ag层。
电池D：相较于电池C，其区别仅在于硅衬底的厚度为120μm。
电池E：相较于电池C，其区别仅在于硅衬底的厚度为40μm。
对上述电池A-E的光电转换效率(Eta)、开路电压(VOC)、短路电流(JSC)以及填充因子(FF)进行了测试，具体结果如下表1所示。
表1：
电池类型 Eta[％] V<sub>OC</sub>[mV] J<sub>SC</sub>[mA/cm<sup>2</sup>] FF[％]
电池A 23.65 739.7 38.63 82.79
电池B 22.90 747.9 37.25 82.19
电池C 23.42 749.5 37.86 82.54
电池D 23.35 748.7 37.69 82.75
电池E 23.53 750.8 37.95 82.58
由表1可以看出，本申请的异质结太阳能电池C-E的光电转换效率与常规结构的电池A相差很小，但是电池A由于硅衬底厚度较厚而只能小弧度弯曲，而电池C-E由于硅衬底厚度大大减小而具有柔性，可实现大弧度弯曲(实现电池C-E的一条边与另一条边相连，即环绕)。电池B由于硅衬底厚度与电池C相同，其也可以实现大弧度弯曲，但是，电池B的光电转化效率明显小于电池C-E。由此可见，本申请提供的电池C-E在保证高的光电转换效率的同时还可实现大弧度弯曲，兼具了超薄、柔性、高效率的特性。
值得一提的是，上述电池C的单片重量为5.38g，折算到每瓦电池的克重为0.95g/W。相较于现有异质结太阳能电池的单片重量(8-11g)，本申请的异质结太阳能电池的技术优势不言而喻。
测试例2
对上述电池B的背面透明导电层和电池C的半透半反功能层的反射率进行了对比测试，图5示出了该两者的反射率对比曲线。由图5可以看出，电池C的半透半反功能层对短波段(<700nm)光的透过率大于80％，且长波段(>900nm)的反射率大于60％，而电池B对波长>500nm的光则几乎完全不反射。相较于电池B，电池C可以将到达硅片背表面的长波段光进行再次反射利用，提升电池的短路电流密度。
因此，相较于单层的透明导电层，透明导电层和金属层的叠层结构能够提升电池的短路电流密度。而且，金属层能够提升光生空穴在背电极的横向收集能力，降低电阻损失，提升电池的填充因子(FF)。最终，综合起来，透明导电层和金属层的叠层结构提升了电池效率。
综上所述，本申请提供的异质结太阳能电池的电池效率达到23％以上，且电池单片重量大大降低，同时能够实现大弧度弯曲，兼具超薄、柔性、高效的优点。相较于现有柔性太阳能电池较高的生产成本，本申请的太阳能电池生产成本低，可实现大规模量产。
需要理解的是，本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种异质结太阳能电池，其特征在于，包括：
在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层，以及在所述正面透明导电层上的正面金属电极；
在所述硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、第二掺杂层、半透半反功能层，以及在所述半透半反功能层上的背面金属电极；
其中，所述半透半反功能层包括至少一层背面透明导电层和至少一层金属层，且与所述第二掺杂层接触的是所述背面透明导电层。
2.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面透明导电层为至少两层，所述背面透明导电层和所述金属层交替设置。
3.根据权利要求1或2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述半透半反功能层的厚度为所述硅衬底厚度的0.008％-60％，且，所述金属层的厚度总和为所述硅衬底厚度的0.004％-10％。
4.根据权利要求1或2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面透明导电层的厚度总和为5-500nm，所述金属层的厚度总和为5-100nm。
5.根据权利要求1或2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面透明导电层具有大于等于4.5eV的功函数。
6.根据权利要求1或2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面透明导电层为氧化铟锡层、掺钨氧化铟层、掺铈氧化铟或掺铝氧化锌层。
7.根据权利要求1或2所述的超薄柔性硅太阳电池，其特征在于，所述金属层为银层、铝层或铜层。
8.根据权利要求1或2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述硅衬底的厚度为1-130μm。
9.一种异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在硅衬底的正面形成第一本征钝化层，在所述第一本征钝化层上形成第一掺杂层；
在所述硅衬底的背面形成第二本征钝化层，在所述第二本征钝化层上形成第二掺杂层；
在所述第一掺杂层上形成正面透明导电层；
在所述第二掺杂层上形成半透半反功能层，其中所述半透半反功能层包括至少一层背面透明导电层和至少一层金属层，且与所述第二掺杂层接触的是所述背面透明导电层；
在所述正面透明导电层上形成正面金属电极，在所述半透半反功能层上形成背面金属电极。
10.根据权利要求9所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射沉积法在所述第二掺杂层上形成所述半透半反功能层；并且，沉积金属层时，溅射功率为1-3W/cm2，溅射压强为0.3-0.5Pa，溅射气体为氩气；沉积背面透明导电层时，溅射功率为1-3W/cm2，溅射压强为0.3-0.5Pa，溅射气体为氧气和氩气，且氧气与氩气的流量比为0.01-0.1。
11.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括：依次层叠的第一柔性薄膜层、第一热熔胶膜层、如权利要求1-8任一所述的异质结太阳能电池、第二热熔胶膜层、第二柔性薄膜层，其中，所述柔性异质结太阳能电池的厚度为1μm-130μm。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述第一柔性薄膜层和所述第二柔性薄膜层的材料为透明氟聚合物或PMMA。
13.根据权利要12所述的太阳能电池组件，所述透明氟聚合物包括ECTFE、ETFE、UBSF512中的一种或多种。
14.根据权利要求11所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述第一柔性薄膜层和所述第二柔性薄膜层的厚度为25μm-100μm。
15.根据权利要求11所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述第一热熔胶膜层和所述第二热熔胶膜层的厚度为25μm-100μm。
16.根据权利要求11所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述柔性异质结太阳能电池由多个柔性异质结太阳能电池片串联和/或并联而成。
17.根据权利要求16所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述多个柔性异质结太阳能电池片之间通过镀锡铜带串联和/或并联焊接而成，所述镀锡铜带的厚度为25μm-125μm。
18.根据权利要求17所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件的厚度为170μm-800μm，所述太阳能电池组件的功率重量至少大于0.30W/g。
19.根据权利要求16所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述多个柔性异质结太阳能电池片之间通过导电胶串联和/或并联而成。
20.根据权利要求19所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件的厚度为140μm-600μm，所述太阳能电池组件的功率重量至少大于0.35W/g。
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