[實用新型]一種全背電極P型晶硅異質結太陽電池結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420484205.7
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN204130563U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設計）人: 周洪彪;劉文峰;汪已琳
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: H01L31/0747
• 分類號: H01L31/0747;H01L31/0224;H01L31/0236;H01L31/18
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;劉佳芳

技術領域

本實用新型涉及一種太陽能電池結構，具體涉及一種全背電極P型晶硅異質結太陽電池結構。

背景技術

隨著晶硅太陽能電池技術不斷發(fā)展，高效單晶硅太陽能電池研究已取得巨大成就。美國Sunpower公司開發(fā)的全背電極(IBC)電池結構，將其柵狀電極全部設計到電池背面，正負極交叉排列，量產(chǎn)效率可達23％，實驗室最高效率達到24.2％。2014年4月，松下公司宣布通過將異質結技術(HIT)和背面接觸電極技術(IBC)相結合，其最新研發(fā)的商用尺寸(143.7cm²)單晶硅電池光電轉換效率已達到25.6％，去年2月，松下采用101.8cm²硅片的HIT電池已經(jīng)達到的24.7％的轉換效率。松下公司此次的突破將效率提高了0.9個百分點，也打破了澳洲新南威爾士大學25％的晶硅電池效率世界記錄。然而，Sunpower的IBC全背電極電池結構的制備工藝步驟已經(jīng)非常繁多，松下公司提出的HIT和IBC結合電池，成本高勢必也將成為大規(guī)模量產(chǎn)推廣的瓶頸。此外，這類電池前表面絨面仍采用常規(guī)結構，因此前表面對光的吸收方面有很大提升空間。

此外，由于HIT和IBC技術結合的電池需要厚度比常規(guī)電池厚度更薄，這勢必會降低硅片對光的吸收效果。然而，這類技術(如公開號為CN102214720A和CN102185031A等)都沒有對硅片表面織構做特殊處理，會降低短路電流，所以需要增強硅片表面的陷光能力。在公開號為CN102214720A和CN102185031A的中國專利中采用PECVD法在硅片前表面沉積摻雜非晶硅薄膜，雖然也能達到提升開壓的效果，但與傳統(tǒng)擴散制備的晶硅擴散層無疑增加了生產(chǎn)成本。最致命的問題是，CN102214720A專利中“N型區(qū)域形成p⁺a-si/i-a-si/P-c-si/P⁺c-si/i-a-si/n-a-si異質結結構”中“背面P⁺c-si擴散晶硅層”的存在導致了勢壘增加，大大降低了開路電壓，因此需要去除N型區(qū)域該P⁺擴散層；而CN102185031A專利中P型區(qū)域的“前表面p⁺非晶硅薄膜/P型硅基底/P區(qū)電極”同樣使得空穴很難越過勢壘到達P區(qū)電極。

基于上述現(xiàn)有的技術的不足，需要開發(fā)一種簡單廉價的太陽電池結構，進一步增強陷光能力，提高短路電流；優(yōu)化電池結構和工藝，增加開路電壓。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題是：提出一種新的HIT與IBC制備電池技術相結合的結構，并采用黑硅技術將P型硅基底前表面制備成納米絨面結構，設計出全新的電池結構，不僅提高電池對光的吸收能力、轉換效率，提高短路電流，而且簡化工藝步驟、降低生產(chǎn)成本。

本實用新型的技術方案是：

一種全背電極P型晶硅異質結太陽電池結構，包括P型硅基底，在所述P型硅基底的前表面上由里至外依次有納米絨面層、P⁺型硼淺擴散晶硅層以及SiOx鈍化/SiNx減反層；所述P型硅基底的背面分為N區(qū)、P區(qū)和位于N區(qū)、P區(qū)之間的開膜區(qū)；所述N區(qū)從上到下包括本征非晶硅薄膜層、n型非晶硅薄膜層、透明導電薄膜層和背電極層，且所述本征非晶硅薄膜層與P型硅基底的背表面連接；所述P區(qū)從上到下包括P⁺⁺型硼重擴散晶硅層、透明導電薄膜層以及背電極層，且所述P⁺⁺型硼重擴散晶硅層與所述P型硅基底的背表面連接。

所述P型硅基底優(yōu)選為P型單晶硅或多晶硅，厚度為50μm～300μm。

所述納米絨面層優(yōu)選為類金字塔狀、蜂窩狀，納米絨面層厚度為50nm～900nm。所述的硅片前表面納米絨面結構具有極低的反射率，具有提高對光的吸收，增加太陽電池電流的作用。

所述P⁺型硼淺擴散晶硅層的厚度優(yōu)選為0.1μm～0.5μm，方塊電阻為50～200ohm/Sq。

所SiOx鈍化/SiNx減反層的總厚度優(yōu)選為25nm～150nm，其中SiOx鈍化層的厚度為5nm～50nm，SiNx減反層的厚度為20nm～100nm，SiNx減反層的折射率為1.9～2.3。所述的硅片前表面鈍化膜為SiOx薄膜具有很好的鈍化作用，減少前表面載流子復合。所述的硅片前表面減反膜為SiNx薄膜具有很好的減反作用，降低前表面光的反射，增加光的吸收。

所述本征非晶硅薄膜層的厚度優(yōu)選為1～50nm。它能起到很好的背面鈍化作用。