太阳电池及其制备方法、光伏组件与流程

专利2026-02-11  20


本发明涉及太阳电池领域,尤其涉及一种太阳电池及其制备方法、光伏组件。


背景技术:

1、在太阳电池中,载流子在半导体层与电极之间的传输能力,对太阳电池的光电转化效率具有重要影响。若载流子向电极的传输时受到的阻力较大,则会导致载流子与半导体层中的缺陷和杂质接触的几率增大,会增加载流子散射的几率,还会导致更多的载流子复合,限制了太阳电池的光电转化效率的进一步提升。


技术实现思路

1、本发明实施例公开了一种太阳电池及其制备方法、光伏组件,该太阳电池能在能够提高载流子传输的效率,减小复合,降低散射,从而进一步提高太阳电池的光电转化效率。

2、第一个方面,本技术实施例公开了一种太阳电池,所述太阳电池包括:

3、硅基底;

4、设置在所述硅基底上的第一半导体层和第二半导体层,所述第一半导体层掺杂有n型导电元素,所述第二半导体层掺杂有p型导电元素;

5、第一电极,所述第一电极通过多个第一导电结构与所述第一半导体层电性连接;

6、第二电极,所述第二电极通过多个第二导电结构与所述第二半导体层电性连接;

7、其中,所述第一导电结构的密度大于所述第二导电结构的密度。

8、进一步地,在所述第一电极与所述第一半导体层的接触的任意1mm×1mm区域内,所述第一导电结构的数量为1×105个~1×106个,在所述第二电极与所述第二半导体层的接触的任意1mm×1mm区域内,所述第二导电结构的数量为5×104个~5×105个。

9、进一步地,所述第一导电结构在所述第一半导体层的投影尺寸大于或者等于所述第二导电结构在所述第二半导体层的投影尺寸,任一所述第一导电结构在所述第一半导体层的投影尺寸为100nm~2000nm,任一所述第二导电结构在所述第二半导体层的投影尺寸为100nm~1000nm。

10、进一步地,任一所述第一导电结构和任一所述第二导电结构均呈叶脉状。

11、进一步地,任一所述第一导电结构包括朝所述第一电极的方向发散的若干条状的第一结构;

12、任一所述第二导电结构包括朝所述第二电极的方向发散的若干条状的第二结构。

13、进一步地,任一条所述第一结构包括第一结晶主链,以及朝不同于所述第一结晶主链的生长方向延伸的多个第一结晶侧链;

14、任一条所述第二结构包括第二结晶主链,以及朝不同于所述第二结晶主链的生长方向延伸的多个第二结晶侧链。

15、进一步地,所述第一结构和所述第二结构均是由若干导电微粒经结晶聚合形成。

16、进一步地,所述导电微粒中的元素包括银元素、铝元素、铜元素、铅元素的一种或几种的组合。

17、进一步地,所述n型导电元素在所述第一半导体层的掺杂浓度为1×1020atoms/cm3~1×1021atoms/cm3,

18、所述p型导电元素在所述第二半导体层的掺杂浓度为1×1018atoms/cm3~1×1020atoms/cm3。

19、进一步地,所述第一半导体层和所述第二半导体层设于所述硅基底的背光面,所述第一半导体层与所述第二半导体层之间通过隔离区隔开,且所述第一半导体层与所述第二半导体层呈叉指排布。

20、进一步地,所述太阳电池还包括设置于所述第一半导体层和所述硅基底之间的第一介质层,以及设置于所述第二半导体层和所述硅基底之间的第二介质层。

21、进一步地,所述硅基底为n型,所述第二半导体层设置于所述硅基底的受光面,所述第一半导体层设置于所述硅基底的背光面,所述第一半导体层与所述硅基底之间还设有第一介质层。

22、进一步地,所述背光面上设置有多个所述第一半导体层,任意一个所述第一半导体层设置于所述背光面的部分区域上,相邻所述第一半导体层被第一分隔区域隔开;和/或,

23、所述受光面上设置有多个所述第二半导体层,任意一个所述第二半导体层设置于所述受光面的部分区域上,相邻两个所述第二半导体层被第二分隔区域隔开,其中,第二分隔区域上设置有绒面结构。

24、第二个方面,本技术实施例公开了一种如第一个方面所述的太阳电池的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:

25、提供所述硅基底,所述硅基底上设置有所述第一半导体层和所述第二半导体层;

26、在所述第一半导体层上施加用于制作所述第一电极的浆料,在所述第二半导体层上施加用于制作所述第二电极的浆料;

27、热处理,使所述第一电极与所述第一半导体层的接触界面形成第一导电前驱体,使所述第二电极与所述第二半导体层的接触界面形成第二导电前驱体;

28、光注入,使所述第一导电前驱体转变为第一导电结构,所述第二导电前驱体转变为第二导电结构,制得所述太阳电池。

29、进一步地,在所述光注入的步骤包括:

30、加热阶段,加热所述第一导电前驱体和所述第二导电前驱体,所述加热阶段的峰值温度为400℃~650℃;

31、当所述加热阶段的温度由所述峰值温度降至预设温度时,对所述太阳电池施加光照,所述光照的温度为50℃~400℃,所述光照的能量密度为10kw/m2~100kw/m2;

32、其中,所述预设温度为320℃~360℃。

33、进一步地,所述加热阶段包括以下过程:

34、加热至所述预设温度;

35、在预设时间内从所述预设温度加热至所述峰值温度后,再降温至所述预设温度,其中,所述预设时间为10s~30s。

36、进一步地,任一所述第一导电前驱体包括朝所述第一电极的方向发散的若干第一结晶主链;

37、任一所述第二导电前驱体包括朝所述第二电极的方向发散的若干第二结晶主链。

38、进一步地,在所述热处理的步骤中,热处理温度为700℃~900℃。

39、进一步地,所述提供硅基底的步骤包括:

40、在所述硅基底的背光面上依次沉积第二介质层、所述第二半导体层;

41、对位于所述背光面的所述第二介质层、所述第二半导体层进行图形化处理,露出一部分所述背光面;

42、在露出来所述背光面和所述第二半导体层之上依次沉积第一介质层、所述第一半导体层;

43、去除位于所述第二半导体层上的所述第一半导体层和所述第一介质层,且在相邻的所述第二半导体层与所述第一半导体层之间形成隔离区。

44、进一步地,所述提供硅基底的步骤包括:

45、在所述硅基底的受光面上沉积所述第二半导体层;

46、在所述硅基底的背光面的上依次沉积第一介质层、所述第一半导体层。

47、第三个方面,本技术实施例公开了一种光伏组件,包括:如第一个方面所述的太阳电池,或者由第二个方面所述的制备方法制得的所述太阳电池。

48、与现有技术相比,本技术的有益效果在于:

49、本技术提供了一种太阳电池及其制备方法、光伏组件,该太阳电池能提高载流子的输送能力,减小复合,降低散射,从而提高太阳电池的稳定性和光电转化效率。

50、在上述太阳电池结构中,由于第一半导体层中掺杂的是n型导电元素,第二半导体层中的掺杂的是p型导电元素,故第一半导体层中的载流子的扩散的能力高于第二半导体层中的载流子的扩散能力,此时若第一半导体层中的载流子难以有效传输至第一电极,则会增大第一半导体层中的载流子与杂质和缺陷接触的几率,导致第一半导体层中载流子的散射加重、复合严重。故为了提高第一半导体层载流子的传输的有效性,本技术设置第一导电结构的密度高于第二导电结构的密度,从而使得第一导电结构的分布较为密集,为载流子的传输提供了多条路径,降低了接触电阻,有利于减小载流子在第一半导体层与第一电极之间的传输阻碍,从而提高了载流子的迁移率,降低载流子散射的程度,并且,还有助于减小了载流子的复合,提高太阳电池的光电转化效率。

51、也就是说,通过对第一导电结构和第二导电结构的密度进行设计,提高第一半导体层与第一导电结构之间的载流子传输的有效性,减小复合,降低散射,从而提高太阳电池的光电转化效率。


技术特征:

1.一种太阳电池,其特征在于,所述太阳电池包括:

2.根据权利要求1所述的太阳电池,其特征在于,在所述第一电极与所述第一半导体层的接触的任意1mm×1mm区域内,所述第一导电结构的数量为1×105个~1×106个,在所述第二电极与所述第二半导体层的接触的任意1mm×1mm区域内,所述第二导电结构的数量为5×104个~5×105个。

3.根据权利要求1所述的太阳电池,其特征在于,所述第一导电结构在所述第一半导体层的投影尺寸大于或者等于所述第二导电结构在所述第二半导体层的投影尺寸,任一所述第一导电结构在所述第一半导体层的投影尺寸为100nm~2000nm,任一所述第二导电结构在所述第二半导体层的投影尺寸为100nm~1000nm。

4.根据权利要求1所述的太阳电池,其特征在于,任一所述第一导电结构和任一所述第二导电结构均呈叶脉状。

5.根据权利要求4所述的太阳电池,其特征在于,任一所述第一导电结构包括朝所述第一电极的方向发散的若干条状的第一结构;

6.根据权利要求5所述的太阳电池,其特征在于,任一条所述第一结构包括第一结晶主链,以及朝不同于所述第一结晶主链的生长方向延伸的多个第一结晶侧链;

7.根据权利要求6所述的太阳电池,其特征在于,所述第一结构和所述第二结构均是由若干导电微粒经结晶聚合形成。

8.根据权利要求7所述的太阳电池,其特征在于,所述导电微粒中的元素包括银元素、铝元素、铜元素、铅元素的一种或几种的组合。

9.根据权利要求1所述的太阳电池,其特征在于,所述n型导电元素在所述第一半导体层的掺杂浓度为1×1020atoms/cm3~1×1021atoms/cm3,

10.根据权利要求1至9任一项所述的太阳电池,其特征在于,所述第一半导体层和所述第二半导体层设于所述硅基底的背光面,所述第一半导体层与所述第二半导体层之间通过隔离区隔开,且所述第一半导体层与所述第二半导体层呈叉指排布。

11.根据权利要求10所述的太阳电池,其特征在于,所述太阳电池还包括设置于所述第一半导体层和所述硅基底之间的第一介质层,以及设置于所述第二半导体层和所述硅基底之间的第二介质层。

12.根据权利要求1至9任一项所述的太阳电池,其特征在于,所述硅基底为n型,所述第二半导体层设置于所述硅基底的受光面,所述第一半导体层设置于所述硅基底的背光面,所述第一半导体层与所述硅基底之间还设有第一介质层。

13.根据权利要求12所述的太阳电池,其特征在于,所述背光面上设置有多个所述第一半导体层,任意一个所述第一半导体层设置于所述背光面的部分区域上,相邻所述第一半导体层被第一分隔区域隔开;和/或,

14.一种如权利要求1至13任一项所述的太阳电池的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:

15.根据权利要求14所述的制备方法,其特征在于,在所述光注入的步骤包括:

16.根据权利要求15所述的制备方法,其特征在于,所述加热阶段包括以下过程:

17.根据权利要求14所述的制备方法,其特征在于,任一所述第一导电前驱体包括朝所述第一电极的方向发散的若干第一结晶主链;

18.根据权利要求14所述的制备方法,其特征在于,在所述热处理的步骤中,热处理温度为700℃~900℃。

19.根据权利要求14所述的制备方法,其特征在于,所述提供硅基底的步骤包括:

20.根据权利要求14所述的制备方法,其特征在于,所述提供硅基底的步骤包括:

21.一种光伏组件,其特征在于,包括:如权利要求1至13任一项所述太阳电池,或者由权利要求14至20任一项所述的制备方法制得的所述太阳电池。


技术总结
本发明涉及太阳电池领域,公开一种太阳电池及其制备方法、光伏组件,太阳电池包括:硅基底;设置在硅基底上的第一半导体层和第二半导体层,第一半导体层掺杂有N型导电元素,第二半导体层掺杂有P型导电元素;第一电极,第一电极通过多个第一导电结构与第一半导体层电性连接;第二电极,第二电极通过多个第二导电结构与第二半导体层电性连接;其中,第一导电结构的密度大于第二导电结构的密度。该太阳电池能够提高载流子传输的效率,减小复合,降低散射。

技术研发人员:陈杨,范建彬,孟夏杰
受保护的技术使用者:通威太阳能(成都)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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