CN221150036U - 太阳能电池及光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太阳能电池及光伏组件。所述太阳能电池包括硅基底，包括相对的第一面和第二面；硅基底的至少一面包括重掺杂区域和轻掺杂区域，重掺杂区域对应硅基底的金属化区域，轻掺杂区域对应硅基底的非金属化区域；在重掺杂区域依次叠设有第一掺杂层和第一介质膜，第一介质膜中含有掺杂元素；在轻掺杂区域设有第二掺杂层，第一掺杂层的掺杂浓度大于第二掺杂层的掺杂浓度。通过设置含掺杂元素的介质膜，增大重掺杂区的掺杂浓度，增大重掺杂区域与轻掺杂区域的方块电阻差，降低金属复合区域的电流，提高开路电压，提高太阳能电池的转化效率。

Description

太阳能电池及光伏组件

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，具体涉及一种太阳能电池及光伏组件。

背景技术

选择性掺杂在光伏行业太阳电池制备中，是一种常用的工艺手段。通过在电极接触区进行重掺杂，电极之间的区域进行轻掺杂，可实现对发射极区域的优化，形成选择性发射极结构(Selective Emitter，简称SE)。重掺杂区域可降低金属电极与半导体基底之间的接触电阻，使金属化区域具有良好的欧姆接触，轻掺杂区域可降低扩散层区域的载流子复合，提高开路电压和短路电流，从而提高太阳能电池的转化效率。选择性掺杂在一定条件下，轻掺杂区和重掺杂区的方块电阻的差异越大越好。

目前光伏行业主流的量产化选择行掺杂工艺，利用激光的热效应，在激光处理区域形成重掺杂，但是由于激光加工时间的限制，轻掺杂和重掺杂给电池带来的效率提升无法进一步提高。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种太阳能电池及光伏组件，太阳能电池的重掺杂区域和轻掺杂区域的方块电阻差异大，可提高太阳能电池的转换效率。

本实用新型实施例提供一种太阳能电池，包括：硅基底，包括相对的第一面和第二面；所述硅基底的至少一面包括重掺杂区域和轻掺杂区域，所述重掺杂区域对应所述硅基底的金属化区域，所述轻掺杂区域对应硅基底的非金属化区域；在所述重掺杂区域依次叠设有第一掺杂层和第一介质膜，所述第一介质膜中含有掺杂元素；在所述轻掺杂区域设有第二掺杂层，所述第一掺杂层的掺杂浓度大于所述第二掺杂层的掺杂浓度。

在一些实施例中，所述第一介质膜的厚度大于5nm。

在一些实施例中，在所述硅基底上，所述重掺杂区域与所述轻掺杂区域在第一方向上的高度差大于等于0.1μm。

在一些实施例中，还包括第二介质膜，位于所述第二掺杂层及所述第一介质膜远离所述硅基底的一面，所述第二介质膜中含有与所述第一介质膜相同类型的掺杂元素，所述第二介质膜的掺杂元素的掺杂浓度小于所述第一介质膜的掺杂元素的掺杂浓度。

在一些实施例中，所述第一介质膜和所述第二介质膜为掺杂磷元素或硼元素的氧化硅膜或氮化硅膜。

在一些实施例中，所述第一介质膜中掺杂的杂质含量大于8％。

在一些实施例中，所述重掺杂区域与所述轻掺杂区域的方块电阻差大于200Ω/sq。

在一些实施例中，还包括减反射层，位于所述第二掺杂层与所述第一介质膜远离所述硅基底的一面。

在一些实施例中，还包括电极层，位于所述重掺杂区域的所述减反射层远离所述硅基底的一面上，所述电极层靠近所述硅基底的一侧与所述第一掺杂层相接触。

本实用新型实施例还提供了一种光伏组件，包括多个太阳能电池串，每个所述太阳能电池串由如上所述的太阳能电池连接形成。

本实用新型所提供的太阳能电池及光伏组件具有如下优点：

太阳能电池包括硅基底，包括相对的第一面和第二面；硅基底的至少一面包括重掺杂区域和轻掺杂区域，重掺杂区域对应硅基底的金属化区域，轻掺杂区域对应硅基底的非金属化区域；在重掺杂区域依次叠设有第一掺杂层和第一介质膜，第一介质膜中含有掺杂元素；在轻掺杂区域设有第二掺杂层，第一掺杂层的掺杂浓度大于第二掺杂层的掺杂浓度。通过设置含掺杂元素的介质膜，增大重掺杂区的掺杂浓度，增大重掺杂区域与轻掺杂区域的方块电阻差，降低金属复合区域的电流，提高开路电压，提高太阳能电池的转化效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本实用新型一实施例的太阳能电池的结构示意图；

图2、图4至图7是本实用新型一实施例的太阳能电池经制备步骤S1至步骤S5后的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的太阳能电池在步骤S2时去除轻掺杂区域上的第一介质膜的工艺示意图；

图8、图10至图12是本实用新型另一实施例的太阳能电池经制备步骤S1～S3和步骤S5后的结构示意图；

图9是本实用新型另一实施例的太阳能电池在步骤S2时去除轻掺杂区域上的第一介质膜的工艺示意图。

附图标记：

1 硅基底

11 重掺杂区域

12 轻掺杂区域

2 第一介质膜

3 第二介质膜

4 掺杂层

41 第一掺杂层

42 第二掺杂层

5 减反射层

6 电极层

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。说明书中的“或”、“或者”均可能表示“和”或者“或”。

在本申请的表示中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于表示目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的表示中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

为解决现有技术中的技术问题，如图1所示，本申请提供了一种太阳能电池，太阳能电池包括：硅基底1，包括相对的第一面和第二面；硅基底1的至少一面包括重掺杂区域11和轻掺杂区域12，重掺杂区域11对应硅基底1的金属化区域(金属化区域为经后续工艺设置有电极层的区域)，轻掺杂区域12对应硅基底1的非金属化区域(非金属化区域为经后续工艺未设置有电极层的区域)；在重掺杂区域11依次叠设有第一掺杂层41和第一介质膜2，第一介质膜2中含有掺杂元素；在轻掺杂区域设有第二掺杂层42，第一掺杂层41的掺杂浓度大于第二掺杂层42的掺杂浓度。

设置含掺杂元素的介质膜可为重掺杂区域提供掺杂元素，增大重掺杂区域的掺杂浓度，进而增大重掺杂区域与轻掺杂区域的方块电阻差，降低金属复合区域的电流，提高开路电压，提高太阳能电池的转化效率。

本实施例提供的太阳能电池采用以下制备方法制得，具体包括如下步骤：

步骤S1：选择N型掺杂或P型掺杂的硅基底1，在硅基底1的一面进行制绒，形成绒面；在设有绒面的一侧形成第一介质膜2，第一介质膜2中含有掺杂元素，例如磷元素和硼元素，得到如图2所示的结构。需要说明的是，掺杂元素根据需要的半导体类型进行掺杂，第一介质膜2的掺杂元素的掺杂形成的半导体类型与硅基底1的半导体类型相反。

本实施例中，硅基底1的一面呈金字塔状的绒面，与硅基底1的相对的第二面为平坦的表面。

在一些实施例中，硅基底1的材料可以为多晶硅或单晶硅材料。当硅基底1为单晶硅时，可采用碱性腐蚀剂进行制绒制备；当硅基底1为多晶硅时，可采用酸性腐蚀剂进行制绒制备。受腐蚀剂的成分、配比、温度及时间等因素的影响绒面形成的形貌。在另一些实施例中，绒面的制备也采用例如等离子刻蚀、激光刻蚀、机械法等进行处理，此处不做具体限制。

在一些实施例中，第一介质膜2可以为氧化硅、氮化硅等，可以通过LPCVD、PECVD等方法制备得到。在沉积制备第一介质膜2的同时，可进行原位掺杂处理形成含有掺杂元素的第一介质膜2，掺杂元素的浓度大于8％，此处掺杂浓度的计算为通过质量分数计算法得到，掺杂浓度＝m/M，其中，m为掺杂元素的质量，M为掺杂后的第一介质膜2的质量。

在一些实施方式中，第一介质膜2的厚度大于5nm，具体可以是5.5nm，6.5nm，7.5nm，8.5nm等，本领域技术人员可根据实际需求制备合理的厚度的第一介质膜2。

步骤S2：如图3所示，将轻掺杂区域12的第一介质膜2去除，形成如图4所示的结构。在一些实施中，硅基底1的第一面的轻掺杂区域12的面积占硅基底1的第一面的面积的百分比大于85％。

轻掺杂区域12的第一介质膜2的去除，可利用激光或刻蚀等方式，此处不做具体限定。

由于激光去除可能存在第一介质膜2未完全去除干净，仍存在一定厚度的第一介质膜2问题，因此，通过可通过酸性溶液进一步去除轻掺杂区域12的第一介质膜2。通过酸性溶液进一步处理轻掺杂区域12，以将轻掺杂区域12的第一介质膜2完全去除，防止后续掺杂工艺影响轻掺杂区域12的掺杂层的掺杂浓度。但此步骤根据实际需要进行处理，例如已检测激光将第一介质膜2去除完全，或轻掺杂区域12处的第一介质膜2足够薄，对后续工艺无影响，则可省略此步骤。

步骤S3：对轻掺杂区域12进行碱溶液处理，使硅基底1的重掺杂区域11和轻掺杂区域12在第一方向形成大于0.1μm的高度差，形成如图5所示的结构。此处第一方向为硅基底1的厚度方向。若是利用激光对轻掺杂区域12的第一介质膜2进行去除，由于激光的高温作用，可能会对硅基底1的表面产生位错，局部晶格结构发生改变等一些列损伤，为确保太阳能电池的性能，需对去除损伤层。目前大多采用去除损伤层的方法为采用小功率以及精密度高的激光器对损伤层进行去除，实现去除损伤层且不会对轻掺杂区域11产生新的损伤，而此种激光器的成本高，增加了制备太阳能电池的成本。而此处采用刻蚀工艺去除损伤层的方法，方法简单，成本低，可降低制备太阳能电池的工艺成本。经碱溶液处理的轻掺杂区域12会与重掺杂区域11形成具有明显的高度差。

步骤S4：形成第二介质膜3，分别覆盖所述轻掺杂区域12的硅基底1和所述第一介质膜2的正面，形成如图6所示的结构。第二介质膜3中含有与第一介质膜2相同类型的掺杂元素，第二介质膜3的掺杂元素掺杂浓度小于第一介质膜2的掺杂元素的掺杂浓度。第二介质膜3的制备方法同第一介质膜2，此处不再赘述。关于设置带有掺杂元素的介质膜的层数可根据实际需求设置，此处不做具体限定。

步骤S5：采用热扩散在硅基底1上形成如图7所示的第一掺杂层41和第二掺杂层42，第一掺杂层41、第二掺杂层42与硅基底1形成PN结。重掺杂区域11包括第一介质膜2和第二介质膜3，轻掺杂区域12仅包括第二介质膜3，在热扩散作用下，第一介质膜2和第二介质膜3的掺杂元素向硅基底1的重掺杂区域11内推进，第二介质膜3的掺杂元素向硅基底1的轻掺杂区域12内进行推进，向硅基底1的重掺杂区域11内推进的掺杂元素多，形成掺杂浓度高的第一掺杂层41，向硅基底1的轻掺杂区域12内推进的掺杂元素少，形成掺杂浓度低的第二掺杂层42。根据热扩散工艺的温度、时间等的调节，可使轻掺杂区域12的方块电阻较重掺杂区域11的方块电阻大200Ω/sq。采用热扩散时的设备包括管式扩散炉或链式扩散炉中的至少一种。

此处第一介质膜2和第二介质膜3的掺杂元素向硅基底1内推进后，第一介质膜2和第二介质膜3的掺杂元素浓度大大减小，可保留在太阳能电池上，此时可作为钝化膜，为太阳能电池提供良好的钝化效果。

重掺杂区域11与轻掺杂区域12的方块电阻差大于200Ω/sq，具体可以是250Ω/sq，350Ω/sq，450Ω/sq，550Ω/sq等。

在完成重掺杂区域的掺杂和轻掺杂区域的掺杂之后，如图1所示，可在形成位于第二掺杂层42与第一介质膜2或第二介质膜3远离硅基底1的一面的减反射层5。减反射层5可以为单层或多层氮化硅、氧化硅、氧化铝、氮氧化硅薄膜，具有高折射率，增加光的透射，减少对太阳光的反射，降低光反射，进而增加电池的光电转换效率。氮化硅薄膜可采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depositon，等离子体化学气相沉积)、ALD(AtomicLayer Depsition，原子层沉积)等工艺进行制备。

进一步地，如图1所示，通过丝网印刷制备位于减反射层远离硅基底1一侧的电极层6，用于收集太阳能电池内部形成的非平衡载流子，电极层6靠近硅基底1的一侧与第一掺杂层41相接触。电极包括正面副栅和正面主栅，正面副栅对应重掺杂区域11，正面主栅可以为与正面副栅相垂直的方向通过丝网印刷制备得到，通过浆料印刷正面主栅和正面副栅，并进行烘干形成对应的金属电极，最后将烘干后的电池片进行烧结，得到太阳能电池。电极层6与第一掺杂层41直接接触可通过在丝网印刷工艺完成后，对电极层6进行烧结，使电极层6直接烧穿减反射层5和第一介质膜2和第二介质膜3后，与第一掺杂层41直接接触。

本实施例提供的太阳能电池还可采用如图8至图12所示的另一种制备方法制得，与上一制备方法不同之处在于，此处在步骤S1时，在硅基底1的表面进行掺杂，形成与硅基底1的掺杂类型相反的掺杂层4；此处硅基底1的可通过热扩散工艺形成均一掺杂；以及省略步骤S4，仅形成第一介质膜2，其余步骤同前一制备方法，此处不再赘述。同样可制备得到重掺杂区域和轻掺杂区域的方块电阻相差大于200Ω/sq。

本实用新型实施例还提供了一种光伏组件，包括多个太阳能电池串，每个太阳能电池串由如上所述的太阳能电池连接形成，因此，光伏组件可取得上述太阳能电池的所有技术效果，此处不再赘述。

本实用新型所提供的太阳能电池及光伏组件具有如下优点：

通过设置含掺杂元素的介质膜，增大重掺杂区的掺杂浓度，增大重掺杂区域与轻掺杂区域的方块电阻差，降低金属复合区域的电流，提高开路电压，提高太阳能电池的转化效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：

硅基底，包括相对的第一面和第二面；

所述硅基底的至少一面包括重掺杂区域和轻掺杂区域，所述重掺杂区域对应所述硅基底的金属化区域，所述轻掺杂区域对应所述硅基底的非金属化区域；

在所述重掺杂区域依次叠设有第一掺杂层和第一介质膜，所述第一介质膜中含有掺杂元素；

在所述轻掺杂区域设有第二掺杂层，所述第一掺杂层的掺杂浓度大于所述第二掺杂层的掺杂浓度。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一介质膜的厚度大于5nm。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，在所述硅基底上，所述重掺杂区域与所述轻掺杂区域在第一方向上的高度差大于等于0.1μm。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，还包括第二介质膜，位于所述第二掺杂层以及所述第一介质膜远离所述硅基底的一面，所述第二介质膜中含有与所述第一介质膜相同类型的掺杂元素，所述第二介质膜的掺杂元素的掺杂浓度小于所述第一介质膜的掺杂元素的掺杂浓度。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一介质膜和所述第二介质膜为掺杂磷元素或硼元素的氧化硅膜或氮化硅膜。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述重掺杂区域与所述轻掺杂区域的方块电阻差大于200Ω/sq。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，还包括减反射层，位于所述第二掺杂层与所述第一介质膜远离所述硅基底的一面。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，还包括电极层，位于所述重掺杂区域的所述减反射层远离所述硅基底的一面，所述电极层靠近所述硅基底的一侧与所述第一掺杂层相接触。

9.一种光伏组件，其特征在于，包括多个太阳能电池串，每个所述太阳能电池串由权利要求1至8任一项所述的太阳能电池连接形成。