CN208608205U - P型晶体硅太阳能电池及光伏组件 - Google Patents

P型晶体硅太阳能电池及光伏组件 Download PDF

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薛文娟
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Abstract

本实用新型公开了一种P型晶体硅太阳能电池及光伏组件，属于太阳能电池技术领域。该P型晶体硅太阳能电池包括依次设置的正面电极、正面钝化层、发射极、P型晶体硅基体、背面钝化层以及背面电极，所述背面钝化层包括与所述P型晶体基体直接接触的氧化镓层。该太阳能电池中，利用氧化镓层所带有的负电荷对P型晶体硅基体的背表面进行化学钝化和场钝化，降低P型晶体硅基体背表面的硅原子的悬挂键和少数载流子数量，从而降低P型晶体硅基体背表面处的少数载流子复合速率，提高太阳能电池的电压与电流，提升太阳能电池的光电转换效率，进而提高光伏组件的输出功率，降低度电成本，提高光伏发电的性价比。

Description

P型晶体硅太阳能电池及光伏组件
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种P型晶体硅太阳能电池及光伏组件。
背景技术
光伏发电，即直接将太阳能转化为电能，是一种清洁、可持续性和性价比相对较高的发电方式。晶体硅太阳能电池是光伏发电***的重要组成部分，晶体硅太阳能电池的光电转换效率对光伏发电的输出功率及度电成本有重要影响。
按照晶体硅太阳能电池的中心晶体硅基体的类型划分，晶体硅太阳能电池可分为P型晶体硅太阳能电池和N型晶体硅太阳能电池。其中P型晶体硅太阳能电池主要包括依次设置的正面电极、正面钝化层、发射极、P型晶体硅基体、背面钝化层以及背面电极，背面钝化层的材料通常为氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等。
现有的P型晶体硅太阳能电池中少数载流子复合速率较高，限制了太阳能电池光电转换效率。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种P型晶体硅太阳能电池及制备方法、光伏组件，用于解决目前P型晶体硅太阳能电池中少数载流子复合速率较高的问题。
具体而言，包括以下的技术方案：
第一方面，本实用新型实施例提供了一种P型晶体硅太阳能电池，包括依次设置的正面电极、正面钝化层、发射极、P型晶体硅基体、背面钝化层以及背面电极，其中，所述背面钝化层包括与所述P型晶体硅基体直接接触的氧化镓层。
可选地，所述氧化镓层的厚度为1纳米～1000纳米。
可选地，所述氧化镓层的厚度为2纳米～150纳米。
可选地，所述氧化镓层的厚度为5纳米～60纳米。
可选地，所述背面钝化层还包括设置在所述氧化镓层上的覆盖层，所述覆盖层包括氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层中的至少一种，所述覆盖层的厚度在200纳米以下。
可选地，所述背面电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极呈线形，所述第二电极设置在所述背面钝化层上位于所述第一电极以外的区域，且所述第二电极与所述第一电极接触；所述背面钝化层设置有过孔，所述第二电极通过所述过孔与所述P型晶体硅基体接触。
可选地，所述过孔的截面形状为圆形、线形、正方形、三角形或者边数5以上的多边形等。
可选地，截面形状为圆形的过孔的直径为10微米～200微米，孔间距为100微米～1000 微米。
可选地，截面形状为线形的过孔的宽度为20微米～100微米，多个线形过孔之间相互平行，相邻两个过孔之间的距离为500微米～2000微米。
可选地，所述第二电极覆盖全部所述背面钝化层，或者所述第二电极覆盖部分所述背面钝化层。
可选地，所述第一电极由银浆料形成或者由银铝浆料形成。
可选地，所述第二电极由铝浆料形成。
可选地，所述正面钝化层包括氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层、碳化硅层中的至少一种，所述正面钝化层的厚度为60纳米～120纳米。
可选地，所述正面电极由银浆料形成。
第二方面，本实用新型实施例提供了一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，包括：
提供P型晶体硅基体；
在所述P型晶体硅基体的背面形成与所述P型晶体硅基体直接接触的氧化镓层。
可选地，所述氧化镓层通过单原子层沉积法、等离子体增强化学气相沉积法、常压化学气相沉积法或者低压化学气相沉积法形成。
可选地，所述在所述P型晶体硅基体的背面形成与所述P型晶体硅基体直接接触的氧化镓层之前，所述制备方法还包括：
对所述P型晶体硅基体的正面进行掺杂，形成发射极；
对所述P型晶体硅基体的背表面进行平整。
可选地，所述在所述P型晶体硅基体的背面形成与所述P型晶体硅基体直接接触的氧化镓层之后，所述制备方法还包括：
在所述发射极上形成正面钝化层，在所述氧化镓层上形成覆盖层；
印刷背面电极和正面电极，并进行烧结。
可选地，在所述氧化镓层上形成覆盖层及所述印刷背面电极和正面电极之间，所述制备方法还包括：在所述背面钝化层上形成过孔。
第三方面，本实用新型实施例提供了一种光伏组件，包括依次设置的盖板、第一封装胶膜，电池串、第二封装胶膜和背板，所述电池串包括多个太阳能电池，所述太阳能电池为上述的P型晶体硅太阳能电池。
可选地，所述第一封装胶膜和所述第二封装胶膜的材料为EVA。
可选地，所述背板为玻璃或者TPT板。
本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：
本实用新型实施例中，通过在P型晶体硅基体的设置与P型晶体硅基体直接接触的氧化镓层，利用氧化镓层所带有的负电荷对P型晶体硅基体的背表面进行化学钝化和场钝化，降低P型晶体硅基体的背表面的硅原子的悬挂键和少数载流子数量，从而降低P型晶体硅基体的背表面处的少数载流子复合速率，提高太阳能电池的电压与电流，提升太阳能电池的光电转换效率，进而提高光伏组件的输出功率，降低度电成本，提高光伏发电的性价比。并且，氧化镓层还具有较宽的带隙与合适的光学折射系数，也有利于提高P型晶体硅太阳能电池的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型实施例提供的一种P型晶体硅太阳能电池的中氧化镓层设置方式示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种晶体硅PERC全铝背场太阳能电池的结构示意图；
图3为全局背场背面电极的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池的结构示意图；
图5为局部铝背场背面电极的结构示意图。
图中的附图标记分别表示：
1 P型晶体硅基体；
2 正面钝化层；
3 发射极；
4 背面钝化层；
41 氧化镓层；
42 覆盖层；
5 背面电极；
51 第一电极；
52 第二电极；
6 正面电极；
X 过孔；
Y 背电场；
T1 氧化镓层的厚度；
T2 正面钝化层的厚度；
T3 覆盖层的厚度。
具体实施方式
为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本实用新型实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率是提高光伏发电输出功率、降低度电成本的有效途径。目前，限制单节晶体硅太阳能电池光电转化效率的重要因素之一是太阳能电池中少数载流子的复合湮灭。少数载流子的复合湮灭会造成太阳能电池电压和电流的流失，从而降低电池的光电转换效率。在晶体硅表面存在大量的不饱和悬挂键，是很严重的复合中心。在硅片表面设置钝化层以钝化硅片表面，能够降低硅片表面少数载流子的复合概率，有利于提高太阳能电池的光电转化效率。
基于以上所述，本实用新型实施例提供了一种P型晶体硅太阳能电池及其制备方法，以及基于该P型晶体硅太阳能电池的光伏组件。
参见图1，并结合图2至图5，该P型晶体硅太阳能电池包括依次设置的正面电极6、正面钝化层2、发射极3、P型晶体硅基体1、背面钝化层4以及背面电极5，其中，背面钝化层4包括与P型晶体硅基体1直接接触的氧化镓(GaOx)层41。
由于氧化镓层41带有负电荷，能够对P型硅表面进行化学钝化和场钝化，因此在P型晶体硅基体1的背面设置与P型晶体硅基体1直接接触的氧化镓层41，可有效降低P型晶体硅基体1背表面的硅原子的悬挂键和少数载流子数量，从而降低P型晶体硅基体1背表面处的少数载流子复合速率，提高太阳能电池的电压与电流，提升太阳能电池的光电转换效率，进而提高光伏组件的输出功率，降低度电成本，提高光伏发电的性价比。并且，氧化镓层41还具有较宽的带隙与合适的光学折射系数，也有利于提高P型晶体硅太阳能电池的性能。
进一步地，如图1所示，本实用新型实施例中，氧化镓层41的厚度可以为1纳米～1000 纳米(即图1中T1所指示的尺寸)，例如1纳米、5纳米、10纳米、15纳米、20纳米、25 纳米、30纳米、35纳米、40纳米、45纳米、50纳米、55纳米、60纳米、65纳米、70纳米、 75纳米、80纳米、85纳米、90纳米、95纳米、100纳米、150纳米、200纳米、250纳米、 300纳米、350纳米、400纳米、450纳米、500纳米、550纳米、600纳米、650纳米、700 纳米、750纳米、800纳米、850纳米、900纳米、950纳米、1000纳米等。优选地，氧化镓层41的厚度可以为2纳米～150纳米，更优选地，氧化镓层41的厚度可以为5纳米～60纳米。
进一步地，本实用新型实施例中，背面钝化层4还可以包括设置在氧化镓层41上的覆盖层42，覆盖层42可以包括氮化硅(SiNx)层、氮氧化硅(SiOxNy)层、氧化硅(SiOx)层、碳化硅(SiCx)中的至少一种，即可以是单独的氮化硅层，单独的氮氧化硅层或者单独的氧化硅层，也可以是氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层、碳化硅层中的两种或者两种以上层叠设置。覆盖层42整体的厚度(即图1中T3所述指示的尺寸)可以为200纳米以下，例如200 纳米、190纳米、180纳米、170纳米、160纳米、150纳米、140纳米、130纳米、120纳米、 110纳米、100纳米、90纳米、80纳米、70纳米、60纳米、50纳米、40纳米、30纳米、20 纳米、10纳米、9纳米、8纳米、7纳米、6纳米、5纳米、4纳米、3纳米、2纳米、1纳米、 0.5纳米等。当覆盖层42为叠层结构时，每一层的厚度没有严格要求，可以根据需要进行设置，只要使覆盖层42整体的厚度满足要求即可。上述覆盖层42的设置可以进一步钝化(氢扩散)硅片。需要说明的是，本实用新型实施例中，也可不设置覆盖层，直接以单独的氧化镓层作为背面钝化层。
本实用新型实施例中，P型晶体硅太阳能电池中背面电极5的具体结构可根据电池的具体类型进行设置。
示例地，如图2至图5所示，对于PERC电池(Passivated Emitter and Rear cell)来说，背面电极5包括第一电极51和第二电极52，其中，第一电极51呈线形，第二电极52设置在背面钝化层4上位于第一电极51以外的区域，且第二电极52与第一电极51接触；同时，背面钝化层4设置有过孔X，第二电极52通过背面钝化层4的过孔X与P型晶体硅基体1 接触。
其中，第一电极51也可称为主电极，用于导电汇流以及光伏组件制备时的太阳能电池的串焊，第一电极51可以设置多条，例如2～4条，多条第一电极51之间可相互平行，第一电极51可以设置为非连续式线形电极。第一电极51可由银浆形成，也可由银铝浆形成，第二电极52可以由铝浆形成。
需要说明的是，在背面钝化层4设置过孔X后，将用于形成第二电极52的浆料印刷在背面钝化层4上，上述浆料在高温烧结过程中会与过孔X处露出的P型晶体硅基体1表面发生扩反应形成背电场Y，未发生扩散反应的浆料起到导通作用，形成第二电极52。以铝浆为例，铝浆与过孔X处露出的P型晶体硅基体1表面发生扩散反应形成铝掺杂的P+硅层以及硅铝合金，其中P+硅层(即背电场Y)可使能带发生弯曲排斥少子在表面的分布，提高少子寿命，起到场钝化的效果，
第二电极52可覆盖全部背面钝化层4(如图2和图3所示)，也覆盖部分背面钝化层4(如图4和图5所示)。对于第二电极52覆盖部分背面钝化层4的情况来说，第二电极52可以将一个过孔X全部覆盖，也可仅覆盖一个过孔X的部分。可以理解的是，第二电极52覆盖部分背面钝化层4的P型晶体硅太阳能电池的背面也可以吸收光线，实现双面透光，双面发电，具有更高的光电转化效率。
过孔X的截面形状可以为圆形、线形(即长条形)、正方形、三角形、边数为5以上的多边形或者其他形状。
对于圆形的过孔来说，其直径可以为10微米～200微米(例如10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、160微米、170微米、180微米、190微米、200微米等)，孔间距可以为100微米～1000微米(例如100微米、200微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1000微米等)。
对于线形的过孔来说，其宽度可以为20微米～100微米(例如20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米等)，其长度可以略小于P型晶体硅基体1的边长(P型晶体硅基体通常为正方形或者有倒角的正方形)。线形过孔的长度方向可以与第一电极51的长度方向垂直。线形过孔可以设置有多个，且多个线形过孔之间相互平行，相邻两个线形过孔之间的距离可以为500微米～2000微米(例如500微米、600微米、 700微米、800微米、900微米、1000微米、1100微米、1200微米、1300微米、1400微米、 1500微米、1600微米、1700微米、1800微米、1900微米、2000微米)。本实用新型实施例中，线形过孔可以设置为虚线的形式，即线形过孔在长度方向上是不连续的。
对于其他截面形状的过孔X，其尺寸可根据实际情况进行确定。
进一步地，本实用新型实施例提供的P型晶体硅太阳能电池中，正面钝化层2可以包括氮化硅(SiNx)层、氮氧化硅(SiOxNy)层、氧化硅(SiOx)层、碳化硅(SiCx)层中的至少一种，即可以是单独的氮化硅层，单独的氮氧化硅层、单独的氧化硅层或者单独的碳化硅层，也可以是氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层和碳化硅层中的两种或者两种以上层叠设置。正面钝化层的厚度(如图1中T2所指示的尺寸)可以为60纳米～120纳米(例如60纳米、65 纳米、70纳米、75纳米、80纳米、85纳米、90纳米、95纳米、100纳米、105纳米、110 纳米、115纳米、120纳米等)。可以理解的是，正面钝化层2不仅对设置在P型晶体硅基体 1的正面的发射极3进行钝化，同时还起到减反射的作用。当正面钝化层2为叠层结构时，每一层的厚度没有严格要求，可以根据需要(例如对折射率的需要)进行设置，只要使正面钝化层2整体的厚度满足要求即可。
此外，需要说明的是，本实用新型实施例中，P型晶体硅基体1可以是单晶硅，也可以是多晶硅，电阻率可以为0.1Ω·cm～10Ω·cm(例如0.1Ω·cm、0.2Ω·cm、0.3Ω·cm、0.4Ω·cm、 0.5Ω·cm、0.6Ω·cm、0.7Ω·cm、0.8Ω·cm、0.9Ω·cm、1Ω·cm、2Ω·cm、3Ω·cm、4Ω·cm、5Ω·cm、 6Ω·cm、7Ω·cm、8Ω·cm、9Ω·cm、10Ω·cm等)。P型晶体硅太阳能电池的发射极3可通过掺杂第V族元素(包括但不限于磷)形成，掺杂后形成的发射极3的方块电阻值可以在40 Ω/□～200Ω/□(例如40Ω/□、50Ω/□、60Ω/□、70Ω/□、80Ω/□、90Ω/□、100Ω/□、 110Ω/□、120Ω/□、130Ω/□、140Ω/□、150Ω/□、160Ω/□、170Ω/□、180Ω/□、190Ω/□、 200Ω/□等)，发射极3不同的区域的方块电阻值可以相同，也可以不同。
还需要说明的是，本实用新型实施例提供的P型晶体硅太阳能电池可以理解为包括：P 型晶体硅基体1，设置在P型晶体硅基体1正面(即受光面)的发射极3，设置在发射极3上的正面钝化层2，设置在正面钝化层2上的正面电极6，设置在P型晶体硅基体1背面(即背光面)的背面钝化层4以及设置在背面钝化层4上的背面电极5。即P型晶体硅太阳能电池中，P型晶体硅基体1的正面由内向外依次设置有发射极3、正面钝化层2和正面电极6， P型晶体硅基体1的背面由内向外依次设置有背面钝化层4和背面电极5。其中，背面钝化层 4包括与发射极3接触的氧化镓层41，还可以包括设置在氧化镓层41上的覆盖层42。正面电极6穿过正面钝化层2与发射极3形成欧姆接触。背面电极5可以包括第一电极51和第二电极52，第一电极51呈线形，用于汇流和组件串焊，第二电极52设置在背面钝化层4上位于第一电极51以外的区域，且第二电极52与第一电极51接触；背面钝化层4设置有过孔X，第二电极52通过过孔X与P型晶体硅基体1接触。
下面对本实用新型实施例的P型晶体硅太阳能电池的制备方法进行说明。
本实用新型实施例提供的一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
步骤S1，提供P型晶体硅基体1；
步骤S2，在P型晶体硅基体1的背面形成与P型晶体硅基体1直接接触的氧化镓层41。
如上文所述，采用本实用新型实施例提供的制备方法制备得到的P型晶体硅太阳能电池中，带有负电荷的氧化镓层41直接与P型晶体硅基体1的背表面接触，对P型晶体硅基体1 的背表面进行化学钝化和场钝化，从而降低P型晶体硅基体1背表面处的少数载流子复合速率，提升太阳能电池的光电转换效率，进而提高光伏组件的输出功率，降低度电成本，提高光伏发电的性价比。
本实用新型实施例中，氧化镓层41可通过单原子层沉积法(Atomic LayerDeposition， ALD)、等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，PECVD)、常压化学气相沉积法(Atmospheric Chemical Vapor Deposition，APCVD)或者低压化学气相沉积法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)形成。氧化镓层41沉积完成之后，还需进行退火步骤。
进一步地，本实用新型实施例中，步骤S1具体可以包括：
步骤S11，选择具有合适电阻率的P型单晶硅片或者P型多晶硅片作为P型晶体硅基体 1。
步骤S12，对P型晶体硅基体1进行清洗并在P型晶体硅基体1的正面制绒，以降低P型晶体硅基体1正面的反射率。制绒后，单晶硅片表面的反射率可以在10％～18％(例如10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％等)，多晶硅片表面的反射率可以在6％～20％ (例如6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、 20％等)。
进一步地，本实用新型实施例中，在步骤S1和步骤S2之间还包括以下步骤：
1)制备P-N结，即在P型晶体硅基体1的正面进行掺杂，形成发射极3，以磷元素掺杂为例，具体制备方法可以为炉管磷扩散、APCVD沉积磷硅玻璃(PSG)、或者磷离子注入等。 2)对P型晶体硅基体1的背表面进行平整，可通过化学溶液平P型晶体硅基体1背表面，以适当降低P型晶体硅基体1背表面的比表面积，并用氢氟酸(HF的水溶液)清洗硅片。其中，对P型晶体硅基体1背表面进行平整的化学溶液可以为碱溶液，包括但不限于四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液、氢氧化钠(NaOH)溶液、氢氧化钾(KOH)等，碱溶液的浓度可根据需要进行调整；也可以为酸溶液，例如硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)和硫酸(H2SO4)的混合溶液，混合溶液中各酸液的浓度以及各酸液间的配比也可根据需要进行调整。
进一步地，本实用新型实施例中，在步骤S2之后，还包括以下步骤：
1)在发射极3上形成正面钝化层2，在氧化镓层41上形成覆盖层42，如果正面钝化层 2和覆盖42层采用相同的材料，正面钝化层2的形成和覆盖层42的形成可同时进行。
2)背面电极5印刷和正面电极6印刷，之后进行快速高温烧结。其中，烧结的温度可以为600℃～900℃(例如600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃等)，烧结的时间可以为10秒到3分钟，例如10秒、20秒、30秒、40秒、60秒、70秒、80秒、90秒、 100秒、110秒、120秒、130秒、140秒、150秒、160秒、170秒、180秒等。
对于PERC电池来说，在形成覆盖层42之后，还需进行在背面钝化层4形成过孔X的步骤，可通过激光或者化学腐蚀的方法形成过孔X。背面电极5的印刷过程则具体包括先印刷用于形成第一电极51的浆料，再印刷用于形成第二电极52的浆料。
基于上述P型晶体硅太阳能电池，本实用新型实施例提供了一种光伏组件，该光伏组件包括依次设置的盖板、第一封装胶膜、电池串、第二封装胶膜和背板，电池串包括多个太阳能电池，其中，太阳能电池为上述本实用新型实施例提供的P型晶体硅太阳能电池。
由于本实用新型实施例提供的P型晶体硅太阳能电池中设置了与P型晶体硅基体背表面直接接触的氧化镓层，利用氧化镓层所带有的负电荷对P型晶体硅基体背表面进行化学钝化和场钝化，提升了太阳能电池的光电转换效率，因此，应用该P型晶体硅太阳能电池的光伏组件具有较高的输出功率，从而降低度电成本，提高光伏发电的性价比。
本实用新型实施例中，盖板为玻璃板，第一封装胶膜和第二封装胶膜的材料为EVA(乙烯—醋酸乙烯共聚物)，背板可以为玻璃板，也可以为TPT(PVF/PET/PVF)板。其中，当背板采用TPT板时，光伏组件还包括边框，边框内填充硅胶。
下面以PERC电池为例，对本实用新型实施例提供的P型晶体硅太阳能电池及其制备方法做进一步地说明。
实施例1
本实施例提供了一种氧化镓钝化的晶体硅PERC全铝背场太阳能电池，如图2和图3所示，该太阳能电池包括由正面(即太阳能电池的受光面)到背面(即太阳能电池的背光面)依次设置的正面电极6、正面钝化层2、发射极3、P型晶体硅基体1、背面钝化层4以及背面电极5。
其中，P型晶体硅基体1为电阻率为2.0Ω·cm、尺寸为156.75mm×156.75mm的P型单晶硅片。
背面钝化层4包括与P型晶体硅基体1直接接触的氧化镓层41以及设置在氧化镓层41 上的氮化硅覆盖层42，其中氧化镓层41的厚度为40纳米，氮化硅覆盖层42的厚度为 70纳米。
背面钝化层4开设有142×142个(即每行142个，共142行)圆形的过孔X，过孔X的孔径为50μm，相邻两个过孔X的间距(圆心之间的距离)为1100微米。
背面电极5包括第一电极51和第二电极52，其中第一电极51呈线形，用于导电汇流和太阳能电池的串焊，由杜邦(Dupant)公司的PV56x型银浆料形成，数量为4条，宽度为1.6mm；第二电极52为由杜邦(Dupant)公司的PV36x型铝浆料形成的铝电极，其覆盖背面钝化层4 上第一电极51以外的全部区域，且第二电极52穿过过孔X与P型晶体硅基体1接触。
正面电极6为栅线结构，由贺利氏(Heraeus)SOL9621型银浆料形成，其中主栅线4根，宽度1.1毫米，副栅线102根，宽度40微米，间距1.5毫米。
正面钝化层2为氮化硅层，其厚度为80纳米。
发射极3通过炉管磷扩散形成，掺杂后方块电阻值为100Ω/□。
本实施例提供的太阳能电池的制备方法如下：
步骤101，利用NaOH和H2O2的混合水溶液(NaOH、H2O2和H2O按照质量比 0.5％:1％:98.5％的比例混合)对P型单晶硅片进行清洗(清洗时间2min)，之后利用质量浓度 3％的氢氧化钠水溶液在P型单晶硅片的正面制绒，制绒后，P型单晶硅片的正面的反射率为 12％。
步骤102，通过炉管磷扩散的方法在制绒后的P型单晶硅片的正面进行磷掺杂制备发射极，形成P-N结。其中，炉管硼扩散采用SevenStart公司的L4511II-40/ZM型扩散设备，扩散条件为：以POCl3作为磷源，在820℃下向石英管内通入POCl3(通入时间20min)，之后停止通入POCl3并在840℃下保温20min。
步骤103，将经过扩散后的P型单晶硅片在70℃、质量浓度为20％的TMAH溶液中浸泡 5min，对N型单晶硅片背表面进行平整，之后用质量浓度为10％的HF水溶液清洗硅片2min。
步骤104，采用PEALD法在P型单晶硅片的背面沉积氧化镓薄膜，所用设备为芬兰倍耐克(Beneq)公司的TFS 200型原子层沉积薄膜***，沉积条件为：温度为75℃，压强为0.25Torr, 三甲基镓(TMGa)的体积流量为70sccm(标准状态毫升/分)，O2的体积流量为200sccm。
步骤105，采用PECVD法在P型单晶硅片的正面的发射极上以及背面的氧化镓薄膜上形成氮化硅薄膜，所用设备为ROTH&RAU公司的SINA型PECVD设备，沉积条件为：温度为400℃，压强为0.25mBar，SiH4的体积流量为100sccm，NH3的体积流量为180sccm。
步骤106，利用激光在P型单晶硅片背面的氧化镓/氮化硅叠层结构上开孔。
步骤107，丝网印刷用于形成背面电极中的第一电极的浆料，所用丝网印刷机为Applied materials公司的Baccini speedy thinking型印刷机(下同)。
步骤108，丝网印刷用于形成背面电极中的第二电极的浆料。
步骤109，丝网印刷用于形成正面电极的浆料。
步骤110，在790℃的温度下进行烧结，烧结时间为10秒；经烧结后正面金属银部分烧穿氮化硅薄膜与发射极形成欧姆接触，背面铝颗粒和与过孔区域对应的硅基体形成铝硅合金和铝背场。
采用I-V测试方法(德国Halm公司的CetisPV-XF2-PB型I-V测试仪)对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试(测试条件为25℃，光谱条件AM1.5)，结果为：开路电压0.668V，短路电流9.71A，光电转换效率20.73％。
实施例2
本实施例提供了一种氧化镓钝化的晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池，如图3所示，该太阳能电池的结构与实施例1提供的太阳能电池的结构的区别在于，背面钝化层4有部分区域未被由铝浆形成的第二电极52覆盖。
其中，第二电极52呈线型，共102条，每条第二电极的宽度为70微米，相邻两条第二电极之间52的距离为1.1毫米，第二电极52与用于导电汇流、串焊的第一电极51垂直。
按照实施例1的测试方法和测试条件对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试，结果为：开路电压0.668V，短路电流9.78A，光电转换效率20.83％。
实施例3
本实施例提供了一种氧化镓钝化的晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池，本实施例提供的太阳能电池与实施例2提供的太阳能电池的区别在于，本实施例提供的太阳能电池中氧化镓层的厚度为1纳米。
按照实施例1的测试方法和测试条件对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试，结果为：开路电压0.647V，短路电流9.1A，光电转换效率19.04％。
实施例4
本实施例提供了一种氧化镓钝化的晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池，本实施例提供的太阳能电池与实施例2提供的太阳能电池的区别在于，本实施例提供的太阳能电池中氧化镓层的厚度为80纳米。
按照实施例1的测试方法和测试条件对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试，结果为：开路电压0.667V，短路电流9.7A，光电转换效率20.60％。
实施例5
本实施例提供了一种氧化镓钝化的晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池，本实施例提供的太阳能电池与实施例2提供的太阳能电池的区别在于，本实施例提供的太阳能电池中氧化镓层的厚度为200纳米。
按照实施例1的测试方法和测试条件对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试，结果为：开路电压0.666V，短路电流9.68A，光电转换效率20.39％。
实施例6
本实施例提供了一种氧化镓钝化的晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池，本实施例提供的太阳能电池与实施例2提供的太阳能电池的区别在于，本实施例提供的太阳能电池中氧化镓层的厚度为500纳米。
按照实施例1的测试方法和测试条件对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试，结果为：开路电压0.663V，短路电流9.51A，光电转换效率19.48％。
实施例7
本实施例提供了一种氧化镓钝化的晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池，本实施例提供的太阳能电池与实施例2提供的太阳能电池的区别在于，本实施例提供的太阳能电池中氧化镓层的厚度为1000纳米。
按照实施例1的测试方法和测试条件对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试，结果为：开路电压0.660V，短路电流9.52A，光电转换效率18.82％。
对比例1
本对比例提供了一种未设置氧化镓层的晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池，本对比例提供的太阳能电池与实施例2提供的太阳能电池的区别在于，本对比例提供的太阳能电池中未设置氧化镓层。在制备太阳能电池时，直接在P型单晶硅片的背面形成氮化硅薄膜。
按照实施例1的测试方法和测试条件对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试，结果为：开路电压0.642V，短路电流8.50A，光电转换效率17.29％。
对比例2
本对比例提供了一种氧化锆钝化的晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池，本对比例提供的太阳能电池与实施例2提供的太阳能电池的区别在于，本对比例提供的太阳能电池中采用氧化锆(ZrOx)薄膜替代氧化镓薄膜。在制备太阳能电池时，先在P型单晶硅片的背面形成氧化锆薄膜，再在氧化锆薄膜上形成氮化硅薄膜。
按照实施例1的测试方法和测试条件对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试，结果为：开路电压0.658V，短路电流9.53A，光电转换效率20.04％。
对比例3
本对比例提供了一种氧化钽钝化的晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池，本对比例提供的太阳能电池与实施例2提供的太阳能电池的区别在于，本对比例提供的太阳能电池中采用氧化钽(TaOx)薄膜替代氧化镓薄膜。在制备太阳能电池时，先在P型单晶硅片的背面形成氧化钽薄膜，再在氧化钽薄膜上形成氮化硅薄膜。
按照实施例1的测试方法和测试条件对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试，结果为：开路电压0.660V，短路电流9.63A，光电转换效率20.32％。
对比例4
本对比例提供了一种氧化铪钝化的晶体硅PERC局部铝背场太阳能电池，本对比例提供的太阳能电池与实施例2提供的太阳能电池的区别在于，本对比例提供的太阳能电池中采用氧化铪(HfOx)薄膜替代氧化镓薄膜。在制备太阳能电池时，先在P型单晶硅片的背面形成氧化铪薄膜，再在氧化铪薄膜上形成SiNx薄膜。
按照实施例1的测试方法和测试条件对本实施例提供的太阳能电池的性能进行测试，结果为：开路电压0.665V，短路电流9.65A，光电转换效率20.51％。
以下表1中，对以上实施例1～7和对比例1～4的太阳能电池的性能测试结果进行了汇总。
表1太阳性能测试结果汇总
序号 氧化物类型 氧化物薄膜厚度 开路电压 短路电流 光电转换效率
实施例1 氧化镓 40纳米 0.668V 9.71A 20.73％
实施例2 氧化镓 40纳米 0.668V 9.78A 20.83％
实施例3 氧化镓 1纳米 0.647V 9.1A 19.04％
实施例4 氧化镓 80纳米 0.667V 9.7A 20.60％
实施例5 氧化镓 200纳米 0.666V 9.68A 20.39％
实施例6 氧化镓 500纳米 0.663V 9.51A 19.48％
实施例7 氧化镓 1000纳米 0.660V 9.52A 18.82％
对比例1 —— —— 0.642V 8.50A 17.29％
对比例2 氧化锆 40纳米 0.658V 9.53A 20.04％
对比例3 氧化钽 40纳米 0.660V 9.63A 20.32％
对比例4 氧化铪 40纳米 0.665V 9.65A 20.51％
通过以上实施例和对比例的测试数据可以看出，本实用新型实施例提供的氧化镓钝化的P型晶体硅太阳能电池与未设置氧化镓层以及以其他氧化物代替氧化镓进行钝化的P型晶体硅太阳能电池相比，具有较高的光电转换效率。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种P型晶体硅太阳能电池，包括依次设置的正面电极(6)、正面钝化层(2)、发射极(3)、P型晶体硅基体(1)、背面钝化层(4)以及背面电极(5)，其特征在于，所述背面钝化层(4)包括与所述P型晶体硅基体(1)直接接触的氧化镓层(41)。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述氧化镓层(41)的厚度为1纳米～1000纳米。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述氧化镓层(41)的厚度为2纳米～150纳米。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述背面钝化层(4)还包括设置在所述氧化镓层(41)上的覆盖层(42)，所述覆盖层(42)包括氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层、碳化硅层中的至少一种，所述覆盖层(42)的厚度在200纳米以下。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述背面电极(5)包括第一电极(51)和第二电极(52)，所述第一电极(51)呈线形，所述第二电极(52)设置在所述背面钝化层(4)上位于所述第一电极(51)以外的区域，且所述第二电极(52)与所述第一电极(51)接触；
所述背面钝化层(4)设置有过孔(X)，所述第二电极(52)通过所述过孔(X)与所述P型晶体硅基体(1)接触。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二电极(52)覆盖全部所述背面钝化层(4)，或者所述第二电极(52)覆盖部分所述背面钝化层(4)。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述正面钝化层(2)包括氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层、碳化硅层中的至少一种，所述正面钝化层(2)的厚度为60纳米～120纳米。
8.一种光伏组件，包括依次设置的盖板、第一封装胶膜，电池串、第二封装胶膜和背板，所述电池串包括多个太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池为权利要求1～7任一项所述的P型晶体硅太阳能电池。
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