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异质结电池有效专利 实用

技术领域

[0001] 本实用新型涉及太阳能电池技术领域,尤其涉及一种异质结电池。

相关背景技术

[0002] 异质结电池作为一种新型太阳能电池,具有制备工艺简单,转换效率高、温度特性良好、可薄片化、低衰减等优势,目前已取得长足的发展。
[0003] 常规异质结电池是以N型单晶硅片为衬底100,经过制绒清洗后分别在前表面沉积本征非晶硅101和n型掺杂非晶硅102来形成前表面场,在背面依次沉积本征非晶硅103和p型掺杂非晶硅104来形成PN结,并在正背面分别沉积TCO膜层105和106,然后在正背面分别印刷金属栅线107和108,制备成为异质结电池,如图1所示。
[0004] 异质结电池由于非晶硅的钝化效果较优,相比于其他结构电池具有较高的开路电压。但是也由于非晶硅的带隙较窄,使其对太阳光的利用率偏低,导致其光学性能较差。目前由于异质结电池背面金属栅线根数多于正面,这也造成电池双面率偏低、成本偏高等问题。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。
[0022] 如图2所示,本实用新型提供的异质结电池,其包括N型单晶硅片1,所述N型单晶硅片1正面依次沉积有正面本征非晶硅层2、n型掺杂非晶硅薄膜3、正面TCO膜层4和正面金属栅线层5,所述N型单晶硅片1背面依次沉积有背面本征非晶硅层6、第一微晶硅层7、第一P型掺杂微晶硅层8、第二微晶硅层9、第二P型掺杂微晶硅层10、背面TCO膜层11和背面金属栅线层12。
[0023] 可选地,所述正面本征非晶硅层2和背面本征非晶硅层6的厚度均为2‑10nm。
[0024] 可选地,所述n型掺杂非晶硅薄膜3的厚度为5‑10nm。
[0025] 可选地,所述正面TCO膜层4和背面TCO膜层11的厚度均为80‑120nm。
[0026] 可选地,所述第一微晶硅层7的厚度为3‑10nm。
[0027] 可选地,所述第一P型掺杂微晶硅层8的厚度为3‑8nm。
[0028] 可选地,所述第二微晶硅层9的厚度为2‑8nm。
[0029] 可选地,所述第二P型掺杂微晶硅层10的厚度为4‑10nm。
[0030] 可选地,所述正面金属栅线层5的栅线根数为70‑120条,所述背面金属栅线层12的栅线根数为90‑140条。
[0031] 可选地,所述正面金属栅线层5的栅线(副栅线)根数与背面金属栅线层12的栅线(副栅线)根数相同。
[0032] 制备上述异质结电池主要步骤为:
[0033] 步骤1,对N型单晶硅片1进行制绒清洗,使N型单晶硅片1形成金字塔结构,清洗N型单晶硅片1表面杂质,使用化学品为氢氧化钾、双氧水、盐酸、氢氟酸和制绒添加剂。
[0034] 步骤2,对步骤1制绒后的N型单晶硅片1使用板式PECVD(等离子体化学气相沉积)设备在N型单晶硅片1正面沉积正面本征非晶硅层2,沉积厚度为2‑10nm。
[0035] 步骤3,对步骤2后的硅片沉积n型掺杂非晶硅薄膜3,掺杂浓度控制在1.5‑9%,沉积厚度为5‑10nm。
[0036] 步骤4,对步骤3后的硅片进行翻面,在硅片背面沉积背面本征非晶硅层6,沉积厚度为2‑10nm。
[0037] 步骤5,对步骤4后硅片沉积第一微晶硅层7,沉积条件为H2/SiH4稀释比例控制在100‑200倍,沉积厚度为3‑10nm。
[0038] 步骤6,对步骤5后硅片沉积第一P型掺杂微晶硅层8,沉积条件为H2/SiH4稀释比例控制在100‑150倍,掺杂浓度控制在2‑5%,沉积厚度为3‑8nm。
[0039] 步骤7,对步骤6后硅片沉积第二微晶硅层9,沉积条件为H2/SiH4稀释比例控制在100‑200倍,沉积厚度为2‑8nm。
[0040] 步骤8,对步骤7后硅片沉积第二P型掺杂微晶硅层10,沉积条件为H2/SiH4稀释比例控制在100‑150倍,掺杂浓度控制在5‑9%,沉积厚度为4‑10nm。
[0041] 步骤9,对步骤8后硅片采用PVD设备利用磁控溅射法在硅片正背面分别沉积正面TCO膜层4和背面TCO膜层11(透明导电薄膜),正面方阻控制在30‑60Ω,沉积厚度为80‑120nm,背面方阻控制在30‑50Ω,沉积厚度为80‑120nm。
[0042] 步骤10,对步骤9后硅片进行双面金属栅线印刷,形成正面金属栅线层5和背面金属栅线层12,正面金属栅线层5的栅线根数为70‑120条,背面金属栅线层12的栅线根数为90‑140条,之后进行烧结得到成品电池片。
[0043] 为说明本实用新型实施例提供的异质结电池的有益效果,下面再列举几种类型的异质结电池。
[0044] 对比组1
[0045] 对比组1为常规异质结电池,其结构如图1所示,制备工艺如下:
[0046] 步骤1,对N型单晶硅片进行制绒清洗,清洁硅片表面,得到双面金字塔结构绒面;
[0047] 步骤2,对步骤1后硅片借助板式PECVD设备进行等离子气相沉积,在硅片正面依次沉积本征非晶硅薄膜(沉积厚度6nm)、n型掺杂非晶硅薄膜(掺杂浓度3%,沉积厚度6nm);
[0048] 步骤3,对步骤2后硅片进行翻面,在硅片背面依次沉积本征非晶硅薄膜(沉积厚度10nm)、p型掺杂非晶硅薄膜(掺杂浓度2%,沉积厚度10nm);
[0049] 步骤4,对步骤4后硅片借助PVD设备进行磁控溅射在硅片正背面沉积TCO(透明导电薄膜),沉积厚度110nm;
[0050] 步骤5,对步骤5后硅片进行丝网印刷金属电极,电池正面印刷副栅线根数90条,主栅线根数9条,背面印刷副栅线140条,主栅线根数9条,之后进行烧结,得到成品电池片。
[0051] 实验组2
[0052] 实验组2为本实用新型实施例提供的异质结电池,其结构如图2所示,该异质结电池背面副栅线为140条。该异质结电池的制备工艺为:
[0053] 步骤1,对N型单晶硅片1进行制绒清洗,清洁硅片表面,得到双面金字塔结构绒面;
[0054] 步骤2,对步骤1后硅片借助板式PECVD设备进行等离子气相沉积,在硅片正面依次沉积正面本征非晶硅层2(沉积厚度6nm)、n型掺杂非晶硅薄膜3(掺杂浓度3%,沉积厚度6nm);
[0055] 步骤3,对步骤2后硅片进行翻面,在硅片背面依次沉积背面本征非晶硅薄层6(沉积厚度7nm)、第一微晶硅层7(沉积厚度4nm),沉积条件为H2/SiH4稀释比例为100倍、第一P型掺杂微晶硅层8(掺杂浓度2%,沉积厚度5nm)、第二微晶硅层9(沉积厚度3nm)、第二P型掺杂微晶硅层10(掺杂浓度5%,沉积厚度7nm);
[0056] 步骤4,对步骤4后硅片借助PVD设备进行磁控溅射在硅片正背面分别沉积正面TCO膜层4和背面TCO膜层11,背面方阻控制在50Ω,沉积厚度110nm;
[0057] 步骤5,对步骤5后硅片进行丝网印刷正面金属栅线层5和背面金属栅线层12,电池正面印刷副栅线根数90条,主栅线根数9条,背面印刷副栅线140条,主栅线根数9条,之后进行烧结,得到成品电池片。
[0058] 实验组3
[0059] 实验组3为本实用新型实施例提供的异质结电池,其结构如图2所示,该异质结电池背面副栅线为120条。该异质结电池的制备工艺为:
[0060] 步骤1,对N型单晶硅片1进行制绒清洗,清洁硅片表面,得到双面金字塔结构绒面;
[0061] 步骤2,对步骤1后硅片借助板式PECVD设备进行等离子气相沉积,在硅片正面依次沉积正面本征非晶硅层2(沉积厚度6nm)、n型掺杂非晶硅薄膜3(掺杂浓度3%,沉积厚度6nm);
[0062] 步骤3,对步骤2后硅片进行翻面,在硅片背面依次沉积背面本征非晶硅薄层6(沉积厚度7nm)、第一微晶硅层7(沉积厚度4nm),沉积条件为H2/SiH4稀释比例为100倍、第一P型掺杂微晶硅层8(掺杂浓度2%,沉积厚度5nm)、第二微晶硅层9(沉积厚度3nm)、第二P型掺杂微晶硅层10(掺杂浓度5%,沉积厚度7nm);
[0063] 步骤4,对步骤4后硅片借助PVD设备进行磁控溅射在硅片正背面分别沉积正面TCO膜层4和背面TCO膜层11,背面方阻控制在40Ω,沉积厚度110nm;
[0064] 步骤5,对步骤5后硅片进行丝网印刷正面金属栅线层5和背面金属栅线层12,电池正面印刷副栅线根数90条,主栅线根数9条,背面印刷副栅线120条,主栅线根数9条,之后进行烧结,得到成品电池片。
[0065] 实验组4
[0066] 实验组4为本实用新型实施例提供的异质结电池,其结构如图2所示,该异质结电池背面副栅线为90条。该异质结电池的制备工艺为:
[0067] 步骤1,对N型单晶硅片1进行制绒清洗,清洁硅片表面,得到双面金字塔结构绒面;
[0068] 步骤2,对步骤1后硅片借助板式PECVD设备进行等离子气相沉积,在硅片正面依次沉积正面本征非晶硅层2(沉积厚度6nm)、n型掺杂非晶硅薄膜3(掺杂浓度3%,沉积厚度6nm);
[0069] 步骤3,对步骤2后硅片进行翻面,在硅片背面依次沉积背面本征非晶硅薄层6(沉积厚度7nm)、第一微晶硅层7(沉积厚度4nm),沉积条件为H2/SiH4稀释比例为100倍、第一P型掺杂微晶硅层8(掺杂浓度2%,沉积厚度5nm)、第二微晶硅层9(沉积厚度3nm)、第二P型掺杂微晶硅层10(掺杂浓度5%,沉积厚度7nm);
[0070] 步骤4,对步骤4后硅片借助PVD设备进行磁控溅射在硅片正背面分别沉积正面TCO膜层4和背面TCO膜层11,背面方阻控制在30Ω,沉积厚度110nm;
[0071] 步骤5,对步骤5后硅片进行丝网印刷正面金属栅线层5和背面金属栅线层12,电池正面印刷副栅线根数90条,主栅线根数9条,背面印刷副栅线90条,主栅线根数9条,之后进行烧结,得到成品电池片。
[0072] 将对比组1与本实用新型提供的异质结电池(实验组2至实验组4)进行双面率比对实验,得到如下表一所示的实验结果:
[0073] 表一
[0074]分组 对比组1 实验组2 实验组3 实验组4
双面率 94% 95% 96.5% 97.5%
[0075] 对比实验组和对比组的双面率差异。实验组2相较于对比组1双面率提升1%,由此可得,N型单晶硅片1背面采用本实用新型提供的方案能有效地提升了光学吸收,增加了光照利用率。
[0076] 实验组3相较于实验组2双面率提升1.5%,实验组4相较于实验组3双面率提升1%。由此可得,由于背面栅线根数减少,降低了对异质结电池背表面对太阳光的遮挡,有效增加了异质结电池的受光面积,提升了异质结电池的双面率,进而提高了异质结电池的转换效率,同时降低了印刷浆料的耗量,大幅降低了非硅成本,且当正背面印刷栅线相同时达到对称结构,可降低异质结电池的碎片率。
[0077] 综上,本实用新型通过在N型单晶硅片1背面沉积背面本征非晶硅层6、第一微晶硅层7、第一P型掺杂微晶硅层8、第二微晶硅层9、第二P型掺杂微晶硅层10,而微晶硅具有较宽的光学带隙,可改善异质结电池的电学性能,增强导电性,增加300‑1100波段光谱的利用率,进一步提升异质结电池的转换效率,一定程度上降低了背面本征非晶硅层6、第一微晶硅层7、第一P型掺杂微晶硅层8、第二微晶硅层9、第二P型掺杂微晶硅层10的背面电阻,在低电阻的基础上配合TCO背面低方阻工艺,可以在丝网印刷时减少背面栅线根数,达到与正面栅线根数相同从而保证接触电阻基本不变,同时也增加了异质结电池背表面的受光面积,使异质结电池的双面率大幅提升。另外,通过减背面栅线根数,降低了丝网印刷时的银浆耗量,从而降低成本。当电池背面栅线根数减少至与正面相同时,异质结电池呈双面对称结构,可大幅降低异质结电池的碎片率。
[0078] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,并不用于限制本实用新型,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

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