CN207009459U - 一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，正面金属导线、正面RPD透明导电膜层、正面P型非晶硅层膜层、正面本征非晶硅层膜层、衬底、背面本征非晶硅层膜层、背面N型非晶硅层膜层、背面PVD透明导电膜层和背面金属导线由上而下依次连接，电池片封装时正面或者背面朝光都可以吸光，有助于HJT电池片的吸光及转换效率的提高，降低了企业的生产成本,有利于产品的市场推广及产品的普及。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池。
背景技术
近几年，由于硅片、电池片和组件的产能不断扩张，光伏发电成本也出现了实质性的下降。因此，降低集成成本(BOS)在整个光伏发电***成本结构中的比例也变得更加重要，这意味着高效组件在降低***成本的过程中将扮演着最重要的角色，因为它们在提供相同电量的情况下可以节约更多的BOS成本。在所有的太阳能电池技术中，研究硅基异质结(HJT)太阳能电池具有重要的意义，因为其具备转换效率高(25.6％),结构简单,制程温度低(<
250℃),工艺步骤少以及温度系数低等优点。
与传统的P型单晶/多晶太阳能电池相比，n型单晶衬底的HJT太阳能电池可以得到更高的转换效率，而且只需要很少的工艺步骤。同时，HJT具有独特的无PID(电势诱导衰减)和无LID(光致衰退)效应保证了光伏组件更可靠和更长的使用寿命。
HJT电池具有高效率、工艺简单、无照光裂化(LID free)、无电压裂化(PID free)、低温度系数、高发电量、低发电成本和双面照光发电等特性，非常适合分布式光伏应用，为下世代高效率电池主流技术之一。采用双面异质结组件，在白色背景的反照下，可以多输出>20％的电力。根据实地的测试，使用双面的HJT组件比单面的HJT组件平均可多输出28.9％的电力。
在制备HJT太阳能电池的过程中，等离子体加强化学气相沉积镀膜设备(PECVD，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)在决定产品的性能方面扮演着最重要的角色。
入光面所沉积的钝化层为本征层(i)并在上面堆叠掺硼的(P)层，背面同样沉积本征钝化层(i)并堆叠掺磷的(n)层,表面钝化层i/p和i/n的厚度都约为15～20nm。然后在正反两面溅镀上约50-150nm的透明导电膜(TCO),目前大都采用传统的ITO(铟锡氧化物)作为透明导电膜层,在透明导电膜上可以用丝印低温银浆的方式制造正反两面的导线,或者采用电铸铜的方式来制作入光面的导线,这样便完成一个HJT电池片的制作。
目前HJT电池的正反面的仍然采用ITO作为透明导电膜的材料,但ITO的功函数较低(4.7)与P型及N型非晶硅层(>5)相差较大,不利于转换效率的提升,虽然ITO具有极低的电阻率且技术相当成熟，但需要超过150℃以上的制程温度，使其形成结晶结构方能获得较佳的光电性质。然而结晶的过程会增加ITO表面的粗糙度(>2.5nm)，而高温制程也限制了它在塑料基材上的应用空间，高温同时也容易在制作TCO的过程中伤害到非晶硅膜层。
目前有许多较高功函数的TCO如IMO,IWO,ITiO等被发表,但由于表面粗度较大及电性较差，所以实际溅镀薄膜的效果并不理想,本实用新型提出在N型非晶硅上面仍然溅镀传统的ITO透明导电膜层，但在P型非晶硅膜层上面中用反应式等离子体镀膜设备(RPD：Reactive Plasma Deposition)制备具有较高迁移率、低再结合率与更高穿透率的透明导电膜层(Transparent
Conductive Layer,TCO)，使用材料如IWO,IMO,ITiO等，以达到高功函数及高导电性的最佳搭配.经由低轰击能量等离子体制备TCO，对硅片表面无损害，更有明显得效率提升效果，IWO材料由In2O3和WO3所组成，IMO材料由In2O3和MoO3所组成，GZO材料由ZnO和Ga2O3所组成。其功函数可高达5-6eV，穿透度约为85％，电阻率在10-3-10-4Ω·cm的范围，且表面RMS粗糙度可达0.5nm，其导电特性近似于ITO，而材料透光性及载子迁移率优于ITO,是相当适合发展于HJT使用的新型材料。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，电池片封装时正面或者背面朝光都可以吸光，有助于HJT电池片的吸光及转换效率的提高，降低了企业的生产成本,有利于产品的市场推广及产品的普及。
本实用新型是这样实现的，它包括正面金属导线、正面RPD透明导电膜层、正面P型非晶硅层膜层、正面本征非晶硅层膜层、衬底、背面本征非晶硅层膜层、背面N型非晶硅层膜层、背面PVD透明导电膜层、背面金属导线，其特征在于，所述正面金属导线、正面RPD透明导电膜层、正面P型非晶硅层膜层、正面本征非晶硅层膜层、衬底、背面本征非晶硅层膜层、背面N型非晶硅层膜层、背面PVD透明导电膜层和背面金属导线由上而下依次连接。
所述正面金属导线为网印银膏线路或电铸铜线路，所述正面RPD透明导电膜层镀有IWO、IMO、ITIO或GZO薄膜层，所述正面P型非晶硅膜层为PECVD制程，所述正面本征非晶硅层膜层为PECVD制程，所述衬底为N型单晶硅片，所述背面本征非晶硅层膜层为PECVD制程，所述背面N型非晶硅层膜层为PECVD制程，所述背面PVD透明导电膜层上真空磁控溅镀ITO膜层，所述背面金属导线为网印银膏线路或电铸铜线路。
所述正面金属导线为网印银膏线路时，其膜层厚度为15-100um、电阻率<5x10-5Ωcm，所述正面金属导线为电铸铜线路时，其膜层厚度为10-50um、电阻率<5x10-5Ωcm。
所述正面RPD透明导电膜层镀有IWO薄膜层时，其厚度为50-150nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性可高达85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm，所述正面RPD透明导电膜层镀有IMO薄膜层时，其厚度为50-150nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性可高达85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm，所述正面RPD透明导电膜层镀有GZO薄膜层时，其厚度为50-150nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性可高达85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm。
所述正面P型非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
所述正面本征非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
所述背面本征非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
所述背面N型非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
所述背面PVD透明导电膜层上真空磁控溅镀ITO膜层时，其ITO膜层厚度为50-150nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性可高达82％以上,电阻率<4x10-4Ωcm。
所述背面金属导线为网印银膏线路时，其厚度为15-100um，电阻率<5x10-5Ωcm；所述背面金属导线为电铸铜线路时，其厚度为10-50um，电阻率<5x10-5Ωcm。
本实用新型的技术效果是：电池片封装时正面或者背面朝光都可以吸光，有助于HJT电池片的吸光及转换效率的提高，降低了企业的生产成本,有利于产品的市场推广及产品的普及。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
在图中，1、正面金属导线，2、正面RPD透明导电膜层，3、正面P型非晶硅层膜层，4、正面本征非晶硅层膜层，5、衬底，6、背面本征非晶硅层膜层，7、背面N型非晶硅层膜层，8、背面PVD透明导电膜层，9、背面金属导线。
具体实施方式
结合图1来具体说明本实用新型，一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，它包括正面金属导线(1)、正面RPD透明导电膜层(2)、正面P型非晶硅层膜层(3)、正面本征非晶硅层膜层(4)、衬底(5)、背面本征非晶硅层膜层(6)、背面N型非晶硅层膜层(7)、背面PVD透明导电膜层(8)、背面金属导线(9)，所述正面金属导线、正面RPD透明导电膜层、正面P型非晶硅层膜层、正面本征非晶硅层膜层、衬底、背面本征非晶硅层膜层、背面N型非晶硅层膜层、背面PVD透明导电膜层和背面金属导线由上而下依次连接。
所述正面金属导线为网印银膏线路或电铸铜线路，所述正面RPD透明导电膜层镀有IWO、IMO、ITIO或GZO薄膜层，所述正面P型非晶硅膜层为PECVD制程，所述正面本征非晶硅层膜层为PECVD制程，所述衬底为N型单晶硅片，所述背面本征非晶硅层膜层为PECVD制程，所述背面N型非晶硅层膜层为PECVD制程，所述背面PVD透明导电膜层上真空磁控溅镀ITO膜层，所述背面金属导线为网印银膏线路或电铸铜线路。
所述正面金属导线为网印银膏线路时，其膜层厚度为15-100um、电阻率<5x10-5Ωcm，所述正面金属导线为电铸铜线路时，其膜层厚度为10-50um、电阻率<5x10-5Ωcm。
所述正面RPD透明导电膜层镀有IWO薄膜层时，其厚度为50-150nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性可高达85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm，所述正面RPD透明导电膜层镀有IMO薄膜层时，其厚度为50-150nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性可高达85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm，所述正面RPD透明导电膜层镀有GZO薄膜层时，其厚度为50-150nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性可高达85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm。
所述正面P型非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
所述正面本征非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
所述背面本征非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
所述背面N型非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
所述背面PVD透明导电膜层上真空磁控溅镀ITO膜层时，其ITO膜层厚度为50-150nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性可高达82％以上,电阻率<4x10-4Ωcm。
所述背面金属导线为网印银膏线路时，其厚度为15-100um，电阻率<5x10-5Ωcm；所述背面金属导线为电铸铜线路时，其厚度为10-50um，电阻率<5x10-5Ωcm。
在镀膜前，衬底(5)需要进行预处理，包括清洗、除静电、离子束轰击、加热脱气处理等。
所述正面本征非晶硅层膜层(4)、背面本征非晶硅层膜层(6)、正面P型非晶硅层膜层(3)、背面N型非晶硅层膜层(7)在等离子体增强化学气象沉积设备中(PECVD)，分别通入硅烷(SiH4)、磷烷(PH3)、三甲基硼烷TMB(CH3)及H2(Ar)等气体，在衬底(5)上面依序先后完成膜层镀膜,衬底温度为150-500℃，正面本征非晶硅层膜层(4)厚度为5-20nm、背面本征非晶硅层膜层(6)厚度为5-20nm、正面P型非晶硅层膜层(3)厚度为5-20nm、背面N型非晶硅层膜层(7)厚度为5-20nm，在等离子体增强化学气象沉积设备中(PECVD)，依序先后完成膜层镀膜。
正面RPD透明导电膜层(2)的镀制，采用反应式等离子体沉积设备，以真空抽气***将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5-0.9×10-5torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5×10-3torr，利用高纯IWO、IMO、ITIO、GZO块状材料(纯度99.95％)，将材料蒸镀在正面P型非晶硅层膜层(3)上面溅镀一层50-150nm厚的IWO、IMO或GZO薄膜层，从而完成了正面RPD透明导电层(3)的镀制。
背面PVD透明导电层(8)的镀制，以真空抽气***将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5-0.9×10-5torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5×10-3torr，利用高纯ITO靶材(纯度99.95％)以脉冲直流电源在背面N型非晶硅层膜层(7)溅镀一层50-150nm厚的ITO薄膜层，从而完成了背面PVD透明导电层(8)的镀制。
正面金属导线(1)的制作，用网印机及网版以低温银膏为材料，在正面RPD透明导电膜层(2)上面网印银膏线路，其膜层厚度为15-100um，在小于200℃的低温环境下完成，其电阻率<5x10-5Ωcm；或者采用电镀的方式在正面RPD透明导电膜层(2)上面电铸铜线路，其膜层厚度为10-50um，电阻率<5x10-5Ωcm。
背面金属导线(9)的制作，用网印机及网版以低温银膏为材料，在背面透明导电膜层(8)上面网印银膏线路，其膜层厚度为15-100um，在小于200℃的低温环境下完成，其电阻率<5x10-5Ωcm；或者采用电镀的方式在背面RP D透明导电膜层(8)上面电铸铜线路，其膜层厚度为10-50um，电阻率<5x10-5Ωcm。
完成以上的制程，即完成正反两面不同制程透明导电膜层的HJT太阳能电池制作，电池片封装时正面或者背面朝光都可以使用，有助于HJT电池片的吸光及转换效率的提高，降低了企业的生产成本,有利于产品的市场推广及产品的普及。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，它包括正面金属导线、正面RPD透明导电膜层、正面P型非晶硅层膜层、正面本征非晶硅层膜层、衬底、背面本征非晶硅层膜层、背面N型非晶硅层膜层、背面PVD透明导电膜层、背面金属导线，其特征在于，所述正面金属导线、正面RPD透明导电膜层、正面P型非晶硅层膜层、正面本征非晶硅层膜层、衬底、背面本征非晶硅层膜层、背面N型非晶硅层膜层、背面PVD透明导电膜层和背面金属导线由上而下依次连接；所述正面金属导线为网印银膏线路或电铸铜线路，所述正面RPD透明导电膜层镀有IWO、IMO、ITIO或GZO薄膜层，所述正面P型非晶硅膜层为PECVD制程，所述正面本征非晶硅层膜层为PECVD制程，所述衬底为N型单晶硅片，所述背面本征非晶硅层膜层为PECVD制程，所述背面N型非晶硅层膜层为PECVD制程，所述背面ＰＶＤ透明导电膜层上真空磁控溅镀ITO膜层，所述背面金属导线为网印银膏线路或电铸铜线路。
2.根据权利要求1所述的一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，其特征在于，所述正面金属导线为网印银膏线路时，其膜层厚度为15-100um、电阻率<5x10-5Ωcm，所述正面金属导线为电铸铜线路时，其膜层厚度为10-50um、电阻率<5x10-5Ωcm。
3.根据权利要求2所述的一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，其特征在于，所述正面RPD透明导电膜层镀有IWO薄膜层时，其厚度为50-150nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性可高达85％以上, 电阻率<8x10-4Ωcm，所述正面RPD透明导电膜层镀有IMO薄膜层时，其厚度为50-150nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性可高达85％以上, 电阻率<8x10-4Ωcm，所述正面RPD透明导电膜层镀有GZO薄膜层时，其厚度为50-150nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性可高达85％以上, 电阻率<8x10-4Ωcm。
4.根据权利要求2所述的一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，其特征在于，所述正面P型非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
5.根据权利要求2所述的一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，其特征在于，所述正面本征非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
6.根据权利要求2所述的一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面本征非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
7.根据权利要求2所述的一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面N型非晶硅层膜层，其厚度为5-25nm。
8.根据权利要求2所述的一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面ＰＶＤ透明导电膜层上真空磁控溅镀ITO膜层时，其ITO膜层厚度为50-150nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性可高达82％以上, 电阻率<4x10-4Ωcm。
9.根据权利要求2所述的一种正反两面均可发电的硅基异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面金属导线为网印银膏线路时，其厚度为15-100um，电阻率<5x10-5Ωcm；所述背面金属导线为电铸铜线路时，其厚度为10-50um，电阻率<5x10-5Ωcm。
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| CN108914065A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-11-30 | 研创应用材料（赣州）股份有限公司 | 一种新型rpd用多元导电氧化物材料及其制备方法 |
| CN110416328A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-11-05 | 湖南红太阳光电科技有限公司 | 一种hjt电池及其制备方法 |
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