一種雙面太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種雙面太陽能電池。
【背景技術】
[0002]晶硅太陽能電池由于制備工藝成熟、成本低、容易產業(yè)化，深受各光伏企業(yè)的青睞，占據(jù)了 90%以上的光伏市場。目前市場上的晶硅太陽能電池大部分設置一個受光面，即太陽能電池只能利用正面照射過來的那部分光子，對于電池背面的太陽光都不能利用，這成為提高太陽能電池實際發(fā)電量的一個很大的障礙。因此開發(fā)雙面太陽能電池成為了提高電池實際發(fā)電量的一個重要研宄課題。
[0003]現(xiàn)有技術的雙面太陽能電池結構:基底采用N型硅片，當太陽光子照射電池背面時，在N型硅片中產生的載流子穿過厚度約為200微米的硅片，由于N型硅片少子壽命高，載流子復合速率低，部分載流子可以到達正面的P-η結；太陽能電池的正面為主要受光面，其轉換效率比背面轉換效率高；正背面的綜合作用，從而大大提高整個電池的轉換效率。這種技術有兩個弊端:一是N型硅片價格高；二是由于背面的光線較弱，晶硅電池對于背面的弱光響應較差，有效載流子數(shù)量受弱光的限制，整個電池轉換效率提升不大。因此，如何開發(fā)高效低成本的雙面太陽能成為企業(yè)和研宄者關注的熱點。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種雙面太陽能電池?？煽朔F(xiàn)有雙面電池背面的弱光響應較差的技術問題，正背面都能實現(xiàn)載流子分離，能有效地提高電池光電轉換效率，且成本低廉。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種雙面太陽能電池，包括背面電極、TCO層、P型非晶硅層、第一本征非晶硅層、N型非晶硅層、第二本征非晶硅層、P型硅、N型發(fā)射極、減反膜和正面電極；所述背面電極、所述TCO層、所述P型非晶硅層、所述第一本征非晶硅層、所述N型非晶硅層、所述第二本征非晶硅層、所述P型硅、所述N型發(fā)射極、所述減反膜和所述正面電極從下向上依次層疊設置；
[0006]所述第二本征非晶硅層的厚度為3-5nm，折射率為1.7-1.9。
[0007]作為上述方案的改進，所述N型非晶硅層的厚度為10-200nm，P元素的摻雜濃度為0.1 X 119-1O X 119 cm—3。
[0008]作為上述方案的改進，所述P型非晶硅層的厚度為10-200nm，B元素的摻雜濃度為0.1x119-1ox11W3O
[0009]作為上述方案的改進，波長小于IlOOnm的太陽光照射所述減反膜時，反射率為0.5%-7%0
[0010]作為上述方案的改進，所述減反膜為單層氮化硅、多層氮化硅或氮化硅/ 二氧化娃置層減反月旲。
[0011]作為上述方案的改進，所述TCO層厚度為500-1000 nm，波長小于IlOOnm的太陽光的透光率大于90%，電阻率小于1(Γ5Ω.mo
[0012]作為上述方案的改進，所述正面電極為Ag電極，所述背面電極為Ag電極或Cu電極。
[0013]作為上述方案的改進，所述背面電極占雙面太陽能電池背面面積的比例為
4%-10%ο
[0014]實施本實用新型，具有如下有益效果:
[0015]本實用新型所述雙面太陽能電池的正面形成同質p-n結，而背面形成p-1-n非晶硅異質結，相當于兩個串聯(lián)的電源，不論光線從正面或背面照射電池，光線皆可穿透整個電池，正面p-n結和背面的p-1-n結都能實現(xiàn)載流子分離，相對于現(xiàn)有的雙面太陽能電池光電轉換效率提高至18.5%-24.5%，解決現(xiàn)有雙面太陽能電池采用N型硅片作為襯底而造成原料成本高，以及弱光響應差導致光電轉換效率提高受限的技術問題。
【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有的雙面太陽能電池的結構示意圖；
[0017]圖2是本實用新型一種雙面太陽能電池的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。
[0019]圖1為現(xiàn)有雙面太陽能電池的結構示意圖，由背電極I’、鈍化膜2’、N型硅3’、P+層4’、減反膜5’和正電極6’從下向上依次疊加，其中采用N型硅片作為基底，通過擴散在N型娃3’上形成P+層4’，從而在N型娃3’和P+層4’之間形成p_n結，由于N型娃片少子壽命高，載流子復合速率低，太陽光子照射電池正背面都能產生載流子，因此可大大提高電池的轉換效率。但此種雙面太陽能電池兩個弊端:一是N型硅片價格高；二是由于背面的光線較弱，晶硅電池對于背面的弱光響應較差，有效載流子數(shù)量受弱光的限制，整個電池轉換效率提升不大。
[0020]為了解決現(xiàn)有技術的問題，結合圖2，本實用新型提供一種雙面太陽能電池，包括背面電極1、TC0層2、P型非晶硅層3、第一本征非晶硅層4、N型非晶硅層5、第二本征非晶硅層6、P型硅7、N型發(fā)射極8、減反膜9和正面電極10 ;所述背面電極1、所述TCO層2、所述P型非晶硅層3、所述第一本征非晶硅層4、所述N型非晶硅層5、所述第二本征非晶硅層6、所述P型硅7、所述N型發(fā)射極8、所述減反膜9和所述正面電極10從下向上依次層疊設置；
[0021]所述第二本征非晶硅層6的厚度為3-5nm，折射率為1.7-1.9。
[0022]本實用新型采用PECVD、磁控濺射或PVD方法在所述P型硅7背面沉積一層厚度為3-5nm的第二本征非晶硅層6，該第二本征非晶硅層6不僅能使N型非晶硅層5收集到的電子可通過第二本征非晶硅層6迀移至P型硅7，形成電子隧穿導電，而且由于設在P型硅7的背面，第二本征非晶硅層6能減少P型硅7背表面的復合中心，提高有效少子壽命，起到鈍化的作用。
[0023]而第二本征非晶娃層6需控制厚度在3_5nm范圍內，以確保能起到電子隧穿導電的效果，如厚度低于3nm則其鈍化效果不佳，影響PN結晶硅結構的少子壽命，如厚度高于5nm則電子隧穿導電效果不佳，使得電子和空穴無法順利地迀移至正面電極10和背面電極I，影響電池性能。
[0024]優(yōu)選地，所述第二本征非晶硅層6折射率為1.8。
[0025]優(yōu)選地，所述N型非晶硅層5的厚度為10-200nm，P元素的摻雜濃度為0.1 X 119-1O X 119 Cm—3。
[0026]更佳地，所述N型非晶硅層5的厚度為50-100nm，P元素的摻雜濃度為2X1019-6X1019 cm—3。
[0027]優(yōu)選地，所述P型非晶硅層3的厚度為10_200nm，B元素的摻雜濃度為0.1x119-1ox11W3O
[0028]更佳地，所述P型非晶硅層3的厚度為30-100nm，B元素的摻雜濃度為2X1019-5X1019 cm—3。
[0029]優(yōu)選地，波長小于I10nm的太陽光照射所述減反膜9時，反射率為0.5%_7%。
[0030]優(yōu)選地，所述減反膜9為單層氮化硅、多層氮化硅或氮化硅/ 二氧化硅疊層減反膜。
[0031]優(yōu)選地，所述TCO層2厚度為500-1000 nm，波長小于IlOOnm的太陽光的透光率大于90%，電阻率小于10 5 Ω.m。
[0032]需要說明的是，TCO層2 (Transparent Conductive Oxide)，又稱透明導電膜，是在平板玻璃表面通過物理或化學鍍膜的方法均勻的鍍上一層透明的導電氧化物薄膜而制的玻璃產品。由于非晶硅幾乎沒有橫向導電性能，因此必須在玻璃表面沉積一層大面積的透明導電膜(TCO)以有效地收集電池的電流，同時TCO層2具有減反射的功能讓大部分光進入吸收層。
[0033]本實用新型所述雙面太陽能電池在P型硅7的背面依次層疊有第二本征非晶硅層6、N型非晶硅層5、第一本征非晶硅層4、P型非晶硅層3和TCO層2，形成p-1_n非晶硅結構。由于非晶硅電池光敏性好，在弱光的環(huán)境下光吸收系數(shù)高，適合與設置在電池的背面。
[0034]優(yōu)選地，所述正面電極10為Ag電極，所述背面電極I為Ag電極或Cu電極。
[0035]優(yōu)選地，所述背面電極I占雙面太陽能電池背面面積的比例為4%-10%。
[0036]在所述電池的正面和背面各形成一個p-n結，即正面的P型硅7和N型發(fā)射極8形成同質P-n結，背面的P型非晶硅層3、第一本征非晶硅層4和N型非晶硅層5形成p-1_n非晶硅異質結，相當于兩個串聯(lián)的電源，光線正面照射電池時，光線穿透電池，正面p-n結和背面的p-n結都能實現(xiàn)載流子分離，實現(xiàn)轉換效率17.5%-18.5% ;背面的弱光照射電池的背面時，光線穿透電池，正面P-n結和背面的p-n結都能載流子分離，實現(xiàn)轉換效率1%_6% ;本實用新型雙面太陽能電池置于太陽光下時，正背面都可以利用太陽光，實現(xiàn)轉換效率18.5%-24.5%，相對于現(xiàn)有的雙面太陽能電池有效且明顯地提高光電轉換效率，解決現(xiàn)有雙面太陽能電池采用N型硅片作為襯底而造成原料成本高，以及弱光響應差導致光電轉換效率提高受限的技術問題。
[0037]以上所揭露的僅為本實用新型一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型權利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
【主權項】
1.一種雙面太陽能電池，其特征在于，包括背面電極、TCO層、P型非晶硅層、第一本征非晶硅層、N型非晶硅層、第二本征非晶硅層、P型硅、N型發(fā)射極、減反膜和正面電極；所述背面電極、所述TCO層、所述P型非晶硅層、所述第一本征非晶硅層、所述N型非晶硅層、所述第二本征非晶硅層、所述P型硅、所述N型發(fā)射極、所述減反膜和所述正面電極從下向上依次層疊設置； 所述第二本征非晶硅層的厚度為3-5nm，折射率為1.7-1.9。
2.如權利要求1所述雙面太陽能電池，其特征在于，所述N型非晶硅層的厚度為10-200nm，P 元素的摻雜濃度為 0.1 X 119-1O X 119 cnT3。
3.如權利要求1所述雙面太陽能電池，其特征在于，所述P型非晶硅層的厚度為10-200nm, B 元素的摻雜濃度為 0.1 X 119-1O X 1019cnT3。
4.如權利要求1所述雙面太陽能電池，其特征在于，波長小于IlOOnm的太陽光照射所述減反膜時，反射率為0.5%-7%。
5.如權利要求4所述雙面太陽能電池，其特征在于，所述減反膜為單層氮化硅、多層氮化硅或氮化硅/二氧化硅疊層減反膜。
6.如權利要求1所述雙面太陽能電池，其特征在于，所述TCO層厚度為500-1000nm，波長小于IlOOnm的太陽光的透光率大于90%，電阻率小于10_5Ω.m。
7.如權利要求1所述雙面太陽能電池，其特征在于，所述正面電極為Ag電極，所述背面電極為Ag電極或Cu電極。
8.如權利要求7所述雙面太陽能電池，其特征在于，所述背面電極占雙面太陽能電池背面面積的比例為4%-10%。
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙面太陽能電池，包括背面電極、TCO層、P型非晶硅層、第一本征非晶硅層、N型非晶硅層、第二本征非晶硅層、P型硅、N型發(fā)射極、減反膜和正面電極；所述背面電極、所述TCO層、所述P型非晶硅層、所述第一本征非晶硅層、所述N型非晶硅層、所述第二本征非晶硅層、所述P型硅、所述N型發(fā)射極、所述減反膜和所述正面電極從下向上依次層疊設置；所述第二本征非晶硅層的厚度為3-5nm，折射率為1.7-1.9。采用本實用新型，可克服現(xiàn)有雙面電池背面的弱光響應較差的技術問題，正背面都能實現(xiàn)載流子分離，能有效地提高電池光電轉換效率，且成本低廉。
【IPC分類】H01L31-078, H01L31-0352
【公開號】CN204315611
【申請?zhí)枴緾N201420704049
【發(fā)明人】石強, 秦崇德, 方結彬, 黃玉平, 何達能
【申請人】廣東愛康太陽能科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年11月21日