CN214753811U - 衬底形成有凹槽的异质结电池和电池组件 - Google Patents

Abstract

本申请适用于太阳能电池技术领域，提供了一种衬底形成有凹槽的异质结电池和电池组件。衬底形成有凹槽的异质结电池依次层叠有：第一导电层、第一非晶硅层、第一本征层、硅衬底、第二本征层、第二非晶硅层和第二导电层；硅衬底形成有用于收容电极的凹槽，凹槽的深度范围为30μm‑70μm。这样，有利于提高光电转换效率。

Description

衬底形成有凹槽的异质结电池和电池组件

技术领域

本申请属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种衬底形成有凹槽的异质结电池和电池组件。

背景技术

相关技术中的异质结电池中，由于硅片较厚，对少子寿命要求较高，故非晶硅层通常较厚，以提供较强的钝化能力。然而，较厚的非晶硅层会吸收较多的光，导致异质结电池的光电转换效率较低。基于此，如何提高异质结电池的光电转换效率，成为了亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请提供一种衬底形成有凹槽的异质结电池和电池组件，旨在解决如何提高异质结电池的光电转换效率的问题。

第一方面，本申请提供的衬底形成有凹槽的异质结电池，依次层叠有：第一导电层、第一非晶硅层、第一本征层、硅衬底、第二本征层、第二非晶硅层和第二导电层；所述硅衬底形成有用于收容电极的凹槽，所述凹槽的深度范围为30μm-70μm。

可选地，所述凹槽的深度范围为40μm-60μm。

可选地，所述凹槽的宽度范围为20μm-200μm。

可选地，所述异质结电池包括分别设于所述硅衬底两侧的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的数量均为多个，多个所述第一电极和多个所述第二电极中的至少一个设于所述凹槽。

可选地，所述凹槽形成于所述硅衬底朝向所述第一电极的一侧，多个所述第一电极中的至少一个设于所述凹槽；

或，所述凹槽形成于所述硅衬底朝向所述第二电极的一侧，多个所述第二电极中的至少一个设于所述凹槽；

或，所述凹槽包括分别设于所述硅衬底两侧的第一凹槽和第二凹槽，多个所述第一电极中的至少一个设于所述第一凹槽，多个所述第二电极中的至少一个设于所述第二凹槽。

可选地，所述凹槽与设于所述凹槽的电极的宽度之差的范围为0.5μm-1.5μm。

可选地，所述凹槽与设于所述凹槽的电极的宽度之差为1μm。

可选地，所述第一导电层和所述第二导电层中的至少一个包括透明导电氧化物。

可选地，所述第一非晶硅层包括N型非晶硅层，所述硅衬底包括N型单晶硅片，所述第二非晶硅层包括P型非晶硅层。

第二方面，本申请提供的电池组件包括上述任一项的电池。

本申请实施例的衬底形成有凹槽的异质结电池和电池组件中，在硅衬底形成有深度范围为30μm-70μm的凹槽来收容电极，可以减小光生载流子的运动路径，降低复合。而且，可以在保证钝化性能的同时，适应更薄的非晶硅层，使得非晶硅层对光的吸收减少。这样，有利于提高光电转换效率。

附图说明

图1是本申请实施例的衬底形成有凹槽的异质结电池的结构示意图；

图2是本申请实施例的衬底形成有凹槽的异质结电池的结构示意图；

图3是本申请实施例的衬底形成有凹槽的异质结电池的结构示意图；

图4是本申请实施例的衬底形成有凹槽的异质结电池的结构示意图；

图5是本申请实施例的衬底形成有凹槽的异质结电池的结构示意图；

图6是本申请实施例的衬底形成有凹槽的异质结电池的结构示意图；

图7是本申请实施例的衬底形成有凹槽的异质结电池的结构示意图；

图8是本申请实施例的衬底形成有凹槽的异质结电池的结构示意图。

主要元件符号说明：

异质结电池10、第一电极11、第一导电层12、第一非晶硅层13、第一本征层14、硅衬底15、凹槽151、第二本征层16、第二非晶硅层17、第二导电层18、第二电极19。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

相关技术中，异质结电池的光电转换效率较低。本申请实施例的衬底形成有凹槽的异质结电池，衬底形成有深度范围为30μm-70μm的凹槽，有利于提高光电转换效率。

请参阅图1，本申请实施例提供的衬底形成有凹槽的异质结电池10，依次层叠有：第一导电层12、第一非晶硅层13、第一本征层14(i-a-Si:H)、硅衬底15、第二本征层16(i-a-Si:H)、第二非晶硅层17和第二导电层18；硅衬底15形成有用于收容电极的凹槽151，凹槽151的深度范围为30μm-70μm。

本申请实施例的衬底形成有凹槽151的异质结电池10，在硅衬底15形成有深度范围为30μm-70μm的凹槽151，可以减小光生载流子的运动路径，降低复合。而且，可以在保证钝化性能的同时，适应更薄的非晶硅层，使得非晶硅层对光的吸收减少。这样，有利于提高光电转换效率。

可以理解，由于在硅衬底15形成有深度范围为30μm-70μm的凹槽151，故硅衬底15内部的光生载流子，不必再运动较长的路径就能达到非晶硅层，从而经过导电层被电极收集。在同等厚度的硅衬底上，本申请实施例的衬底形成有凹槽151的异质结电池10，光电转换效率更高，减小了对少子寿命的依赖。

具体地，凹槽151的深度例如为30μm、32μm、35μm、38μm、40μm、41μm、45μm、49μm、50μm、52μm、55μm、58μm、60μm、61μm、65μm、69μm、70μm。

优选地，凹槽151的深度范围为40μm-60μm。例如为40μm、41μm、45μm、49μm、50μm、52μm、55μm、58μm、60μm。如此，既能提高收集电流的能力，又能降低硅片碎裂的风险，使得异质结电池10的整体性能较好。

在同等厚度的硅衬底上，无凹槽的异质结电池的光电转换效率为23.8％，本申请中凹槽深度均为41μm的异质结电池10的光电转换效率为24.5％，本申请中凹槽深度均为50μm的异质结电池10的光电转换效率为24.7％。显然，相较于无凹槽的异质结电池，本申请实施例的衬底形成有凹槽151的异质结电池10，光电转换效率更高。

可以理解，在凹槽151的数量为多个的情况下，多个凹槽151的深度可以相同，也可以不同。

可选地，凹槽151的宽度范围为20μm-200μm。例如为20μm、22μm、38μm、50μm、85μm、92μm、110μm、133μm、150μm、188μm、200μm。如此，既能使得凹槽容纳电极，又能降低硅片碎裂的风险，使得异质结电池10的整体性能较好。

优选地，凹槽151的宽度范围为32μm-38μm。例如为32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm。如此，使得异质结电池10的整体性能更好。

可以理解，在凹槽151的数量为多个的情况下，多个凹槽151的宽度可以相同，也可以不同。

可选地，凹槽151与设于凹槽151的电极的宽度之差的范围为0.5μm-1.5μm。例如为0.5μm、0.52μm、0.58μm、0.6μm、0.65μm、0.72μm、0.88μm、1.0μm、1.13μm、1.25μm、1.32μm、1.48μm、1.5μm。如此，使得凹槽151与电极的宽度适配，避免凹槽151的宽度过小而无法容纳电极，避免凹槽151的宽度过大而导致硅片容易破碎。

在本实施例中，凹槽151与设于凹槽151的电极的宽度之差为1μm。如此，凹槽151与电极的宽度适配效果最好，从而使得异质结电池10的整体性能较好。

在本实施例中，1个电极设于1个凹槽151。可以理解，在其他的实施例中，可多个电极设于1个凹槽。

在本实施例中，第一非晶硅层13包括N型非晶硅层((n+)a-Si:H)，硅衬底15包括N型单晶硅片(n-Si)，第二非晶硅层17包括P型非晶硅层((p+)i-a-Si:H)。可以理解，在其他的实施例中，硅衬底15可包括P型单晶硅片。如此，凹槽151对硅片的适应度较广，无论是应用于N型单晶硅片还是P型单晶硅片，都可以提高光电转换效率。

可选地，第一导电层12和第二导电层18中的至少一个包括透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，TCO)。如此，导电层可以在导电的同时透过阳光，有利于提高光电转换效率。

具体地，可仅第一导电层12包括透明导电氧化物；可仅第二导电层18包括透明导电氧化物；可第一导电层12和第二导电层18均包括透明导电氧化物。

具体地，透明导电氧化物包括但不限于氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)、氟掺杂氧化锡(Fluorine-doped Tin Oxide，FTO)、铝掺杂氧化锌(Aluminum doped Zinc Oxid，AZO)中的至少一种。在此不对TCO的具体种类进行限定。

可以理解，在其他的实施例中，第一导电层12和/或第二导电层18可包括除氧化物膜系外的金属膜系、化合物膜系、高分子膜系、复合膜系等。例如EDOT(3,4-乙烯二氧噻吩单体)的聚合物PEDOT、金属网格、碳纳米棒导电薄膜(CNB Films)、纳米银线(silvernanowire，SNW)、石墨烯(Graphene)等。在此不对第一导电层12和第二导电层18的具体形式进行限定。

请再次参阅图1，可选地，异质结电池10包括分别设于硅衬底15两侧的第一电极11和第二电极19，第一电极11和第二电极19的数量均为多个，多个第一电极11和多个第二电极19中的至少一个设于凹槽151。

如此，可以通过电极收集电流，保证异质结电池10的正常工作。而至少一个电极设于凹槽151，可以减少电极对光的遮挡，提高光的利用率，并减少光生载流子的运动路径，可以提高光电转换效率。

可以理解，“多个第一电极11和多个第二电极19中的至少一个设于凹槽151”包括三种情况：多个第一电极11中的1个、2个、3个……或全部，设于凹槽151，多个第二电极19均不设于凹槽151；多个第二电极19中的1个、2个、3个……或全部，设于凹槽151，多个第一电极11均不设于凹槽151；多个第一电极11中的1个、2个、3个……或全部，设于凹槽151，且，多个第二电极19中的1个、2个、3个……或全部，设于凹槽151。

可以理解，在部分第一电极11设于凹槽151且多个第二电极19均不设于凹槽151的情况下，设于凹槽151的第一电极11可连续分布。

例如，异质结电池10的第一面可分为第一区域和第二区域，第一区域开设有凹槽151，第一区域内的多个第一电极11均设于凹槽151，第二区域未开设有凹槽151，第二区域内的多个第一电极11均未设于凹槽151。

具体地，第一区域内的第一电极11的数目可为10-20个。例如为10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个。如此，使得提高光电转换效率的效果较好。

可以理解，在部分第一电极11设于凹槽151且多个第二电极19均不设于凹槽151的情况下，设于凹槽151的第一电极11也可间断分布。例如，相邻两个设于凹槽151的第一电极11之间，间隔有1个未设于凹槽151的第一电极11。

类似地，在部分第二电极19设于凹槽151且多个第一电极11均不设于凹槽151的情况下，设于凹槽151的第二电极19可连续分布。

例如，异质结电池10的第二面可分为第三区域和第四区域，第三区域开设有凹槽151，第三区域内的多个第二电极19均设于凹槽151，第四区域未开设有凹槽151，第四区域内的多个第二电极19均未设于凹槽151。

具体地，第三区域内的第二电极19的数目可为10-20个。例如为10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个。如此，使得提高光电转换效率的效果较好。

进一步地，第一区域和第三区域开设有凹槽151，第二区域和第四区域未开设有凹槽151，第一区域与第四区域在厚度方向上重叠，第二区域与第三区域在厚度方向上重叠。如此，使得在一个面开设凹槽151的区域，与在另一个面开设凹槽151的区域错开，可以降低异质结电池10破碎的风险。

可以理解，在部分第二电极19设于凹槽151且多个第一电极11均不设于凹槽151的情况下，设于凹槽151的多个第二电极19也可间断分布。例如，相邻两个设于凹槽151的第二电极19之间，间隔有1个未设于凹槽151的第二电极19。

请参阅图1和图2，可选地，凹槽151形成于硅衬底15朝向第一电极11的一侧，多个第一电极11中的至少一个设于凹槽151。具体地，在图1中，1个第一电极11设于凹槽151，第二电极19均不设于凹槽151。在图2中，2个第一电极11均设于凹槽151，第二电极19均不设于凹槽151。

请参阅图3和图4，可选地，凹槽151形成于硅衬底15朝向第二电极19的一侧，多个第二电极19中的至少一个设于凹槽151。

具体地，在图3中，1个第二电极19设于凹槽151，第一电极11均不设于凹槽151。在图4中，2个第二电极19均设于凹槽151，第一电极11均不设于凹槽151。

请参阅图5、图6、图7和图8，可选地，凹槽151包括分别设于硅衬底15两侧的第一凹槽1511和第二凹槽1512，多个第一电极11中的至少一个设于第一凹槽1511，多个第二电极19中的至少一个设于第二凹槽1512。

具体地，在图5中，1个第一电极11设于第一凹槽1511，1个第二电极19设于第二凹槽1512。在图6中，2个第一电极11均设于第一凹槽1511，1个第二电极19设于第二凹槽1512。在图7中，1个第一电极11设于第一凹槽1511，2个第二电极19均设于第二凹槽1512。在图8中，2个第一电极11均设于第一凹槽1511，2个第二电极19均设于第二凹槽1512。

在此不对凹槽151与电极的具体设置方式进行限定。

请参阅图8，在本实施例中，多个第一电极11均设于第一凹槽1511，多个第二电极19均设于第二凹槽1512，第一凹槽1511和第二凹槽1512在异质结电池10的厚度方向上错开设置，第一电极11和第二电极19在异质结电池10的厚度方向上错开设置。

如此，由于全部的电极均设于凹槽，故能够最大限度地减少光生载流子的运动路径，降低复合，从而提高光电转换效率。由于第一凹槽1511和第二凹槽1512在异质结电池10的厚度方向上错开设置，避免了第一凹槽1511和第二凹槽1512在异质结电池10的厚度方向上重叠，从而可以降低异质结电池10破碎的风险，有利于保障异质结电池10的强度。

可以理解，“第一凹槽1511和第二凹槽1512在异质结电池10的厚度方向上错开设置”是指，第一凹槽1511沿厚度方向在第一面的正投影，与第二凹槽1512沿厚度方向在第一面的正投影无重叠部分。

具体地，第一凹槽1511的深度与第二凹槽1512的深度之和，可小于硅衬底15的厚度。如此，可以降低异质结电池10破碎的风险。

进一步地，硅衬底15与凹槽总深度之差的范围为大于2μm，凹槽总深度为第一凹槽1511的深度与第二凹槽1512的深度之和。例如为2μm、3μm、4μm、5μm。如此，可以进一步降低异质结电池10破碎的风险。

在本实施例中，第一电极11和第二电极19为银电极。如此，导电效果较好。第一电极11和第二电极19可由银浆料丝网印刷而成。如此，制作的准确性较高，效率较高。

在本实施例中，可对硅片进行刻槽，以形成凹槽，从而得到硅衬底15。具体地，可利用激光进行刻槽。如此，刻槽的准确性较高，效率较高。

在本实施例中，可对硅衬底15进行制绒。换言之，硅衬底15可包括绒面。如此，可以通过绒面减少异质结电池10对太阳光的反射，有利于提高光电转换效率。

在本实施例中，可在硅衬底15的正面依次沉积第一本征层14和第一非晶硅层13，再在硅衬底15的背面依次沉积第二本征层16和第二非晶硅层17，再在硅衬底15的正面和背面分别镀上第一导电层12和第二导电层18。最后在硅衬底15的正面和背面分别印刷第一电极11和第二电极19。

本申请实施例提供的电池组件，包括上述任一项的太阳能电池10。

本申请实施例的电池组件，在硅衬底15形成有深度范围为30μm-70μm的凹槽151，可以减小光生载流子的运动路径，降低复合。而且，可以在保证钝化性能的同时，适应更薄的非晶硅层，使得非晶硅层对光的吸收减少。这样，有利于提高光电转换效率。

关于电池组件的解释和说明，可参照前文，为避免冗余，在此不再赘述。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种衬底形成有凹槽的异质结电池，其特征在于，依次层叠有：第一导电层、第一非晶硅层、第一本征层、硅衬底、第二本征层、第二非晶硅层和第二导电层；所述硅衬底形成有用于收容电极的凹槽，所述凹槽的深度范围为30μm-70μm。

2.根据权利要求1所述的衬底形成有凹槽的异质结电池，其特征在于，所述凹槽的深度范围为40μm-60μm。

3.根据权利要求1所述的衬底形成有凹槽的异质结电池，其特征在于，所述凹槽的宽度范围为20μm-200μm。

4.根据权利要求1所述的衬底形成有凹槽的异质结电池，其特征在于，所述异质结电池包括分别设于所述硅衬底两侧的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的数量均为多个，多个所述第一电极和多个所述第二电极中的至少一个设于所述凹槽。

5.根据权利要求4所述的衬底形成有凹槽的异质结电池，其特征在于，所述凹槽形成于所述硅衬底朝向所述第一电极的一侧，多个所述第一电极中的至少一个设于所述凹槽；

或，所述凹槽形成于所述硅衬底朝向所述第二电极的一侧，多个所述第二电极中的至少一个设于所述凹槽；

或，所述凹槽包括分别设于所述硅衬底两侧的第一凹槽和第二凹槽，多个所述第一电极中的至少一个设于所述第一凹槽，多个所述第二电极中的至少一个设于所述第二凹槽。

6.根据权利要求1所述的衬底形成有凹槽的异质结电池，其特征在于，所述凹槽与设于所述凹槽的电极的宽度之差的范围为0.5μm-1.5μm。

7.根据权利要求6所述的衬底形成有凹槽的异质结电池，其特征在于，所述凹槽与设于所述凹槽的电极的宽度之差为1μm。

8.根据权利要求1所述的衬底形成有凹槽的异质结电池，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层中的至少一个包括透明导电氧化物。

9.根据权利要求1所述的衬底形成有凹槽的异质结电池，其特征在于，所述第一非晶硅层包括N型非晶硅层，所述硅衬底包括N型单晶硅片，所述第二非晶硅层包括P型非晶硅层。

10.一种电池组件，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电池。

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