太阳能电池、组件及系统的制作方法

专利检索2024-11-06  5


本发明一般涉及光伏,具体涉及一太阳能电池、组件及系统。


背景技术:

1、topcon(隧穿氧化层钝化接触)电池通常在硅片背面制备超薄隧穿氧化层,然后在隧穿氧化层表面沉积掺杂多晶硅层形成钝化接触结构;这种结构为硅片的背面提供了良好的表面化学钝化和场钝化,隧穿氧化层主要起到钝化晶硅表面悬挂键,降低表面缺陷态密度,并允许载流子传输。沉积掺杂多晶硅层形成强内建电场,起到促进载流子非对称选择和传输功能,显著降低反向饱和电流密度。同时高浓度掺杂的简并或近简并多晶硅层具有良好的侧向导电能力,有效降低方阻和接触电阻。此外,隧穿氧/掺杂多晶硅层的引入隔离了金属与硅基底,可显著降低接触复合损失。这些特性共同决定了topcon电池具备较高的开路电压(voc)和填充因子(ff),最终体现在较高的光电转换效率。这种结构上的优势更能在topcon-bc(背接触)电池得以体现,同时可集成bc电池高短路电流密度的优势,具备更高的光电转换效率。

2、然而相关技术中的topcon电池在高温制备重掺杂多晶硅层时,由于隧穿氧化层厚度过薄导致无法对杂质原子形成有效掩蔽,杂质穿过隧穿氧化层扩散进硅基底材料,形成掺杂浓度高且电场影响深度浅的同质结,硅基底表面的掺杂浓度过高,引发严重的俄歇复合损失;并且硅基底表面的高掺杂浓度会降低硅基底与掺杂多晶硅异质结两侧掺杂浓度的差异,降低硅基底表面异质结感应电场强度和深度,同时缩窄硅基底异质结感应电场的作用深度,导致异质结钝化效果减弱且硅基底载流子提取能力和提取深度受到影响,进而影响voc和ff的提升。


技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种太阳能电池、组件及系统,能够有效解决硅基底表面掺杂浓度高造成严重的俄歇复合损失问题,并且改善掺杂多晶硅层与硅基底之间的浓度差,增强硅基底表面的异质结感应电场,进而提升太阳能电池的效率。

2、第一方面,本发明提供一种太阳能电池,包括:

3、硅基底,硅基底的第一表面上背离硅基底层叠设置有隧穿介电层和掺杂多晶硅层;

4、同质结,同质结位于硅基底具有隧穿介电层的一侧,且同质结自硅基底的表面向硅基底内部扩散;

5、同质结的表面掺杂浓度为1×1015cm-3~5×1018cm-3,同质结的结深大于等于500nm且小于等于硅基底的厚度。

6、作为可选的方案,同质结的表面掺杂浓度为1×1016cm-3~3×1018cm-3。

7、作为可选的方案,同质结的结深为1000nm~2000nm。

8、作为可选的方案,掺杂多晶硅层的掺杂浓度为1×1019cm-3~1×1021cm-3。

9、作为可选的方案,以在硅基底表面的投影为准,掺杂多晶硅层的投影位于同质结的投影范围内。

10、作为可选的方案,隧穿介电层选自氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、碳氧化物或卤化物中的至少一种。

11、作为可选的方案,还包括:位于掺杂多晶硅层表面的钝化减反层;

12、以及金属电极,金属电极穿过钝化减反层与掺杂多晶硅层接触。

13、作为可选的方案,以在硅基底表面的投影为准,金属电极的投影位于同质结的投影范围内。

14、作为可选的方案,硅基底还包括与第一表面相对的第二表面,第二表面包括选择性发射极。

15、作为可选的方案,硅基底的第一表面包括间隔设置的多个第一区域和多个第二区域;

16、同质结位于第一区域的表面内。

17、作为可选的方案,第二区域包括p型掺杂层,同质结的掺杂类型与p型掺杂层的掺杂类型不同。

18、第二方面,本发明提供一种太阳能电池的制备方法,具体包括如下步骤:

19、在硅基底的第一表面形成掺杂源层,掺杂源层包括在硅基底的第一表面形成的第一预掺杂层和psg,或掺杂源层包括在硅基底的第一表面形成的第二预掺杂层和bsg;

20、去除硅基底的第一表面的psg或bsg;

21、通过有限源扩散的方式进行扩散处理;

22、在硅基底的第一表面上制备隧穿介电层;

23、在隧穿介电层上制备掺杂多晶硅层;

24、以在硅基底的第一表面内形成同质结,同质结的表面掺杂浓度为1×1015cm-3~5×1018cm-3,同质结的结深大于等于500nm且小于等于硅基底的厚度。

25、第三方面,本发明提供一种太阳能电池的制备方法,包括如下步骤:

26、在硅基底的第一表面制备介电层;

27、在介电层上制备第一掺杂多晶硅层,以在硅基底的第一表面内形成内扩层;

28、去除第一掺杂多晶硅层;

29、将内扩层通过有限源扩散的方式向硅基底内部扩散;

30、在硅基底的第一表面上形成隧穿介电层和第二掺杂多晶硅层;

31、以在硅基底的第一表面内形成同质结,同质结的表面掺杂浓度为1×1015cm-3~5×1018cm-3,同质结的结深大于等于500nm且小于等于硅基底的厚度。

32、第四方面,本发明提供一种太阳能电池组件,包括第一方面的一种太阳能电池。

33、第五方面,本发明提供一种太阳能电池系统,包括第四方面的一种太阳能电池组件。

34、本发明的太阳能电池,通过在硅基底靠近隧穿介电层和掺杂多晶硅的表面设置低掺杂深电场深度的同质结,即同质结表面掺杂浓度为1×1015cm-3~5×1018cm-3,同质结电场深度大于等于500nm且小于等于硅基底的厚度。一方面,本申请的同质结掺杂浓度和电场深度有利于在降低俄歇复合影响的同时,提高硅基底内部的载流子分离和提取能力;另一方面,本申请的同质结的掺杂浓度,能够增强掺杂多晶硅层和硅基底之间的掺杂浓度差,从而提升异质结硅基底表面的异质结感应电场强度和作用深度,对界面附近载流子分离起到很大的帮助,有效提高太阳能电池的voc和ff,进而提高太阳能电池的光电转化效率。



技术特征:

1.一种太阳能电池,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述同质结的表面掺杂浓度为1×1016cm-3~3×1018cm-3。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述同质结的结深为1000nm~2000nm。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述掺杂多晶硅层的掺杂浓度为1×1019cm-3~1×1021cm-3。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,以在所述硅基底表面的投影为准,所述掺杂多晶硅层的投影位于所述同质结的投影范围内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述隧穿介电层选自氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、碳氧化物或卤化物中的至少一种。

7.根据权利要求1-5任一项所述的太阳能电池,其特征在于,还包括:位于所述掺杂多晶硅层表面的钝化减反层;

8.根据权利要求7所述的太阳能电池,其特征在于,以在所述硅基底表面的投影为准,所述金属电极的投影位于所述同质结的投影范围内。

9.根据权利要求1-5任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述硅基底还包括与所述第一表面相对的第二表面,所述第二表面包括选择性发射极。

10.根据权利要求1-5任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述硅基底的第一表面包括间隔设置的多个第一区域和多个第二区域;

11.根据权利要求10所述的太阳能电池,其特征在于,所述第二区域包括p型掺杂层,所述同质结的掺杂类型与所述p型掺杂层的掺杂类型不同。

12.一种太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

13.一种太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

14.一种太阳能电池组件,其特征在于,包括权利要求1-11任一项所述的太阳能电池。

15.一种太阳能电池系统,其特征在于,包括权利要求14所述的一种太阳能电池组件。


技术总结
本申请公开了一种太阳能电池、组件及系统。所述太阳能电池包括:硅基底,硅基底的第一表面背离所述硅基底层叠设置有隧穿介电层和掺杂多晶硅层;同质结,同质结位于硅基底具有隧穿介电层的一侧,且同质结自硅基底表面向硅基底内部扩散;同质结的掺杂浓度为1×10<supgt;15</supgt;cm<supgt;‑3</supgt;~5×10<supgt;18</supgt;cm<supgt;‑3</supgt;,同质结的结深大于等于500nm且小于等于硅基底的厚度。本申请的太阳能电池优化了同质结的掺杂浓度和结深,有利于在降低俄歇复合影响和增加硅基底内载流子提取和分离深度的同时,能够增强掺杂多晶硅层和硅基底之间的浓度差,从而提升异质结硅基底界面的内建电场,进而提高太阳能电池的转化效率。

技术研发人员:李振国,童洪波,孙恒,谭善,於龙,徐新星,靳玉鹏
受保护的技术使用者:隆基绿能科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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