本发明一般涉及太阳能电池,具体涉及一种背接触太阳能电池、组件和系统。
背景技术:
1、当前,背接触(bc)电池主要的问题在于低双面率,p型电池中p区铝电极覆盖面积大,背面遮光严重,极大影响bc电池的双面率。对于topcon-bc(tbc)结构,p区替换为p-poly,掺杂困难、厚度高,光学寄生吸收严重,限制背接触电池光电转换效率的进一步提升。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种背接触太阳能电池、组件和系统,能够有效避免高浓度掺杂硅造成的严重光学寄生吸收问题、金属对硅衬底的破坏以及扩散进硅衬底造成的俄歇复合损失问题,从而改善钝化效果,提高太阳能电池和组件的光电转换效率。
2、第一方面,本发明提供一种背接触太阳能电池包括:硅基底,硅基底的背面包括间隔设置的多个第一区域和多个第二区域,第一区域和第二区域各自包括钝化选择性接触区域和非钝化选择性接触区域;
3、非钝化选择性接触区域包括设置在硅基底表面的钝化减反层;
4、第一区域的钝化选择性接触区域包括从内向外依次层叠设置在硅基底表面的第一钝化层、选择性传输层和第一金属电极。
5、作为可选的方案,第二区域包括由内向外层叠设置在硅基底表面的隧穿介电层、掺杂多晶硅层和第二金属电极。
6、作为可选的方案,第二区域还包括第二钝化层;和/或第二区域还包括选择性传输层,第二钝化层与第一钝化层相同或者不同。
7、作为可选的方案,第二区域的硅基底包括p型掺杂层,第一区域的选择性传输层包括电子选择性传输层。
8、作为可选的方案,第一金属电极和第二金属电极通过pvd或电镀工艺形成;
9、和/或,第一金属电极和第二金属电极在同一工艺中形成;
10、和/或,第一金属电极和第二金属电极各自包括银、铜、铝、镍、铬、钼、铟和锡中的至少一种。
11、作为可选的方案,以在硅基底表面的投影为准,第一钝化层的投影面积大于或等于选择性传输层的投影面积;
12、第二钝化层投影面积大于或等于选择性传输层的投影面积。
13、作为可选的方案,以在硅基底表面的投影为准,第一钝化层的投影覆盖位于第一区域的硅基底表面的部分区域,第一区域的选择性传输层的投影覆盖位于第一区域的硅基底表面的部分区域;
14、或,第一钝化层的投影覆盖位于第一区域的硅基底表面的全部区域,第一区域的选择性传输层的投影覆盖位于第一区域的硅基底表面的全部区域。
15、作为可选的方案,以在硅基底表面的投影为准,第二钝化层覆盖位于第二区域的硅基底表面的部分区域,第二区域的选择性传输层在硅基底表面的投影覆盖位于第二区域的硅基底表面的部分区域;
16、或,第二钝化层的投影覆盖位于第二区域的硅基底表面的全部区域,第二区域的选择性传输层的投影覆盖位于第二区域的硅基底表面的全部区域。
17、作为可选的方案,以在硅基底表面的投影为准,第一区域的选择性传输层的投影面积大于等于第一金属电极的投影面积;
18、第二区域的选择性传输层的投影面积大于等于第二金属电极的投影面积。
19、作为可选的方案,钝化减反层包括由内向外叠层设置的氧化铝和氮化硅。
20、作为可选的方案,选择性传输层包括空穴选择性传输层或电子选择性传输层;
21、空穴选择性传输层包括空穴选择层,或由内向外层叠设置的空穴选择层和空穴传输层,或由内向外层叠设置的空穴选择层和电子传输层;
22、电子选择性传输层包括电子选择层,或由内向外层叠设置的电子选择层和空穴传输层,或由内向外层叠设置的电子选择层和电子传输层。
23、作为可选的方案,空穴选择层选自功函大于4.8ev的材料,价带带阶δev小于0.5ev的材料,或者单分子层材料;空穴传输层选自氧化物、氮化物、氮氧化物、硫族化合物、卤化物、硫氰化物和有机导电聚合物中的至少一种;
24、电子选择层选自功函小于4.2ev的材料,导带带阶δec小于0.5ev的材料,或者有机导电聚合物;电子传输层选自掺杂或本征氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氮氧化物、硫族化合物、卤化物、或有机导电聚合物中的至少一种。
25、作为可选的方案,空穴选择层选自掺杂或本征的氧化钼、氧化钒、氧化钨、氧化铬、氧化钛、氧化铜、氧化镍、氧化钴、氧化铼、碘化铜、pedot:pss、碳化硅和磷酸基团单分子层中的至少一种;
26、空穴传输层选自掺杂或本征的氧化镍、氧化铜、碘化铜、硫氰酸铜、噻吩基、pedot:pss、ptaa、spiro-ometad和氟化吲哚洛芬衍生物中的至少一种;
27、电子选择层选自掺杂或本征的氟化锂、氟化镁、氟化钾、氟化铷、氟化铯、氟化钙、氟化锶、氟化钡、氟化铈、氟化铕、氧化钽、氧化锌、氧化铟、氧化钛、氧化镁、氧化锌、氧化锡、氧化铯、氧化铌、氧化钡、氮化钽、氮化钛、氮氧化钛、碳化硅、氯化铯、溴化铯、碘化铯、碳酸铯、碳酸钾、碳酸铷、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡、硫化锌、硫化镉、硫化铟、富勒烯衍生物和浴铜灵中的至少一种;
28、电子传输层选自掺杂或本征氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化钛、硫化镉、硒化镉、富勒烯衍生物和浴铜灵中的至少一种。
29、作为可选的方案,空穴选择性传输层的厚度为0.1nm-700nm,钝化减反层的厚度为0-525nm,电子选择性传输层的厚度为0.1-700nm。
30、作为可选的方案,第一钝化层和第二钝化层各自的厚度为0.1-300nm。
31、作为可选的方案,第一钝化层和第二钝化层各自选自氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化磷、氧化硼、氧化铪、碳化硅、氧化钛、氧化锡、非晶硅、微晶硅和纳晶硅中的至少一种。
32、第二方面,本发明提供一种背接触太阳能电池的制备方法,包括如下步骤:
33、在形成硅基底背面的钝化减反层后,在硅基底上位于第一区域的钝化减反层上形成开槽区;
34、在开槽区沉积第一钝化层;
35、在第一钝化层上制备选择性传输层;
36、在第一区域金属化形成第一金属电极。
37、第三方面,本发明提供一种太阳能电池组件,包括第一方面的一种背接触太阳能电池。
38、第四方面,本发明提供一种太阳能电池系统,包括第三方面的一种太阳能电池组件。
39、本发明的背接触太阳能电池,通过引入功函数较高的材料或功函数较低的材料形成强内建电场,或者通过引入与硅基底能带匹配的材料形成强内建电场,从而增强非对称载流子传输和分离,有效增强载流子提取和钝化能力,提升选择性系数。钝化层的引入为钝化选择性接触区域提供化学和场效应钝化,抑制界面缺陷态消除费米能级钉扎现象,为选择层提供的优异场钝化提供前提保障。搭配传输层可弥补选择层电阻大造成的载流子传输困难影响,改善填充因子,尤其适配于局域金属化结构。钝化选择性接触区域额外的化学钝化增益可通过引入氢,例如采取氮氢混合气体退火(fga)工艺,可进一步增强钝化效果。而叠加钝化减反层,可提供更多氢钝化增益;如此,在钝化层、选择层、传输层以及钝化减反层的协同作用下,实现了优异的钝化接触效果;并且无需使用窄带隙高掺杂硅材料,降低了光学寄生吸收损失,共同提高光电转换效率。
1.一种背接触太阳能电池,其特征在于,包括:硅基底,所述硅基底的背面包括间隔设置的多个第一区域和多个第二区域,所述第一区域和所述第二区域各自包括钝化选择性接触区域和非钝化选择性接触区域;
2.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述第二区域包括由内向外层叠设置在所述硅基底表面的隧穿介电层、掺杂多晶硅层和第二金属电极。
3.根据权利要求2所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述第二区域还包括第二钝化层;和/或所述第二区域还包括所述选择性传输层,所述第二钝化层与所述第一钝化层相同或者不同,所述第二区域的选择性传输层与所述第一区域的选择性传输层不同。
4.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述第二区域的硅基底包括p型掺杂层,所述第一区域的所述选择性传输层包括电子选择性传输层。
5.根据权利要求2所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述第一金属电极和所述第二金属电极通过pvd或电镀工艺形成;
6.根据权利要求3所述的背接触太阳能电池,其特征在于,以在所述硅基底表面的投影为准,所述第一钝化层的投影面积大于或等于所述选择性传输层的投影面积;
7.根据权利要求1-6任一项所述的背接触太阳能电池,其特征在于,以在所述硅基底表面的投影为准,所述第一钝化层的投影覆盖位于所述第一区域的所述硅基底表面的部分区域,所述第一区域的所述选择性传输层的投影覆盖位于所述第一区域的所述硅基底表面的部分区域;
8.根据权利要求3所述的背接触太阳能电池,其特征在于,以在所述硅基底表面的投影为准,所述第二钝化层覆盖位于所述第二区域的所述硅基底表面的部分区域,所述第二区域的所述选择性传输层在所述硅基底表面的投影覆盖位于所述第二区域的所述硅基底表面的部分区域;
9.根据权利要求3所述的背接触太阳能电池,其特征在于,以在所述硅基底表面的投影为准,所述第一区域的所述选择性传输层的投影面积大于等于所述第一金属电极的投影面积;
10.根据权利要求1-6任一项所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述钝化减反层包括由内向外叠层设置的氧化铝和氮化硅。
11.根据权利要求3所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述选择性传输层包括空穴选择性传输层或电子选择性传输层;
12.根据权利要求11所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述空穴选择层选自功函大于4.8ev的材料,价带带阶δev小于0.5ev的材料,或者单分子层材料;所述空穴传输层选自氧化物、氮化物、氮氧化物、硫族化合物、卤化物、硫氰化物和有机导电聚合物中的至少一种;
13.根据权利要求12所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述空穴选择层选自掺杂或本征的氧化钼、氧化钒、氧化钨、氧化铬、氧化钛、氧化铜、氧化镍、氧化钴、氧化铼、碘化铜、pedot:pss、碳化硅和磷酸基团单分子层中的至少一种;
14.根据权利要求11所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述空穴选择性传输层的厚度为0.1nm-700nm,所述钝化减反层的厚度为0-525nm;
15.根据权利要求3所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述第一钝化层和所述第二钝化层各自的厚度为0.1-300nm。
16.根据权利要求3所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述第一钝化层和所述第二钝化层各自选自氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化磷、氧化硼、氧化铪、碳化硅、氧化钛、氧化锡、非晶硅、微晶硅和纳晶硅中的至少一种。
17.一种背接触太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
18.一种太阳能电池组件,其特征在于,包括权利要求1-16任一项所述的一种背接触太阳能电池。
19.一种太阳能电池系统,其特征在于,包括权利要求18所述的一种太阳能电池组件。
