抗紫外衰减的背接触太阳能电池及其制备方法和光伏组件与流程

本发明涉及太阳能电池，尤其是涉及一种抗紫外衰减的背接触太阳能电池及其制备方法和光伏组件。

背景技术：

1、背接触（bc）电池因其正面无栅线遮挡、美观、高效率等优点，已成为晶硅太阳能电池的发展前沿。然而，晶硅电池，尤其是高性能的掺硼p型晶硅电池，长期面临一个严峻挑战：光致衰减（light induced degradation, lid），其中由紫外线激发的硼氧复合体是导致衰减的主要原因（即uv-lid）。

2、为抑制uv-lid，行业普遍采用以下方法，比如：使用掺镓硅片替代掺硼硅片；制备过程中进行体钝化；使用紫外截止封装材料等。另一方面，氢（h）被证明是钝化晶硅体内缺陷（如硼氧复合体、金属杂质等）最有效的元素。传统的氢源多来自氢化硅氮烷（sinx:h）钝化膜，在烧结过程中释放氢原子。但其释氢是一次性的，且氢原子在电池后续使用过程中容易扩散逸出，无法对运营期间持续产生的uv诱导缺陷进行动态、长效的钝化。

3、因此，迫切需要一种能够在电池整个生命周期内，动态、持续地提供氢源，并智能响应uv光照以针对性钝化uv诱导缺陷的创新方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗紫外衰减的背接触太阳能电池及其制备方法和光伏组件，旨在解决现有技术中上述技术问题中的至少一种。

2、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

3、本发明的第一方面提供了一种抗紫外衰减的背接触太阳能电池，包括n型硅基底；在所述n型硅基底的受光面上，远离所述n型硅基底依次层叠设置有界面氧化层、紫外响应与氢源复合层、钙钛矿紫外转换层和减反射层；在所述n型硅基底的背光面上交替设置有p型掺杂区与n型掺杂区，相邻所述p型掺杂区和所述n型掺杂区之间设置有绝缘隔离区。

4、进一步地，所述界面氧化层的材质为sio2。

5、优选地，所述界面氧化层的厚度为1~5nm，优选为1.5~2.5nm。

6、优选地，所述紫外响应与氢源复合层的材质为sina:h，其中a为0.8~1.3。

7、优选地，所述紫外响应与氢源复合层的厚度为5~30nm，优选为10~20nm。

8、优选地，所述sina:h中，si-h键密度≥1×1022cm-3。

9、进一步地，所述钙钛矿紫外转换层的材质为cspbx3，其中x为cl、br、i中的至少一种。

10、优选地，所述钙钛矿紫外转换层的厚度为20~100nm，优选为40~60nm。

11、优选地，所述减反射层的材质为sina:h，其中a为0.8~1.3。

12、优选地，所述减反射层的厚度为60~120nm，优选为75~85nm。

13、优选地，所述减反射层的折射率为1.9~2.1。

14、进一步地，所述p型掺杂区在远离所述n型硅基底的方向上依次设置有隧穿氧化层、p+ poly层和p区金属电极层。

15、优选地，所述n型掺杂区在远离所述n型硅基底的方向上依次设置有隧穿氧化层、n+ poly层和n区金属电极层。

16、优选地，所述绝缘隔离区在远离所述n型硅基底的方向上依次设置有隧穿氧化层和钝化层。

17、优选地，所述隧穿氧化层的厚度为1~2nm。

18、优选地，所述p+ poly层的厚度为150~250nm。

19、优选地，所述n+ poly层的厚度为180~250nm。

20、优选地，所述钝化层延伸设置于非金属电极区域并沉积在所述n型硅基底侧壁。

21、优选地，所述钝化层的材质为氧化铝和/或sina，其中a为0.8~1.3。

22、本发明第二方面提供了所述的背接触太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

23、s1、在双面制绒的n型硅基底的背光面分别形成交替的p型掺杂区与n型掺杂区；

24、s2、在所述n型硅基底的受光面制备界面氧化层，然后采用pecvd沉积紫外响应与氢源复合层，继续制备钙钛矿紫外转换层，最后采用pecvd制备减反射层得到半成品；

25、s3、在所述半成品的背光面上形成金属电极后进行光热退火，自然冷却至室温得到所述背接触太阳能电池。

26、进一步地，所述界面氧化层的制备方式包括臭氧氧化或硝酸氧化。

27、优选地，所述臭氧氧化的过程为：将所述n型硅基底的受光面置于紫外灯光源下，在功率为80~120w、温度为25~50℃，照射5~10min形成所述界面氧化层。

28、优选地，所述硝酸氧化的过程为：将所述n型硅基底的受光面在硝酸溶液中浸泡3~5min形成界面氧化层。

29、进一步地，采用pecvd沉积紫外响应与氢源复合层的具体过程为：在pecvd设备中，将硅源、氮源和载气进行pecvd沉积，衬底温度为300~400℃，射频功率为50~150w，气体压力为50~200pa。

30、优选地，所述硅源、所述氮源和所述载气的流量比为1:(1~5):(4~15)。

31、优选地，所述钙钛矿紫外转换层的制备方法包括溶液旋涂法或热蒸发法。

32、优选地，所述溶液旋涂法的过程为：将csx与pbx2溶解于混合溶剂中，得到钙钛矿溶液，然后在所述n型硅基底的以2000-4000 rpm旋涂钙钛矿溶液30-60 s形成钙钛矿层，最后在150-200℃热板上退火10-30 min得到钙钛矿紫外转换层。

33、优选地，所述钙钛矿溶液的浓度为0.5~1.0m。

34、优选地，采用pecvd制备减反射层的过程为：在pecvd设备中，将硅源、氮源、氢源和载气进行pecvd沉积，衬底温度≤150℃，射频功率为30~80w，气体压力为30~80pa。

35、优选地，所述硅源、所述氮源、所述氢源和所述载气的流量比为1:(1~5):(3~8):(4~15)。

36、进一步地，所述光热退火的过程为：将形成金属电极的半成品置于200~230℃的加热板上，使用波长为300~400 nm的uv-led光源，以光功率密度为5~50 mw/cm2照射电池正面，持续10~30 min。

37、进一步地，所述形成金属电极的方法为：在所述p型掺杂区与所述n型掺杂区沉积钝化膜，然后在所述钝化膜上蚀刻开孔，接着在开孔区域印刷金属电极，最后在700~800℃退火10~30s，得到金属电极。

38、优选地，所述蚀刻开孔使用的蚀刻液为hf溶液。

39、优选地，所述金属电极的材质为铝和/或银。

40、优选地，在双面制绒的n型硅基底的背光面分别形成交替的p型掺杂区与n型掺杂区的过程为：在双面制绒的n型硅基底的背光面采用lpcvd沉积第一隧穿氧化层，接着进行硼掺杂和第一退火，形成硼掺杂多晶硅；在背光面继续沉积掩膜层，接着去除n型掺杂区和绝缘隔离区上的层状结构露出n型硅基底，在裸露出的n型硅基底上采用lpcvd沉积第二隧穿氧化层，接着在n型掺杂区进行磷掺杂和第二退火。

41、优选地，绒面的高度为1.1~2μm。

42、优选地，所述第一退火的温度为800~900℃，时间为10~60min。

43、优选地，所述第二退火的温度为800~900℃，时间为10~60min。

44、本发明第三方面提供了一种光伏组件，包括所述的背接触太阳能电池。

45、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

46、本发明提供的背接触太阳能电池，在受光面上界面氧化层与紫外响应与氢源复合层协同钝化n型硅基底受光面缺陷，并原位释放氢原子强化体钝化；钙钛矿紫外转换层将紫外光子下转换为可见光，被下方硅基底高效吸收，提升短波响应；背光面p/n交替掺杂区配合绝缘隔离区，实现无金属穿通的横向载流子分离与选择性收集，显著降低复合损失，整体提升电池开路电压、短路电流及光电转换效率。

47、本发明提供的制备方法，在双面制绒基底背光面直接形成交替p/n掺杂区，保留绒面结构并避免正面损伤，提升光捕获与载流子选择性收集能力；采用pecvd依次沉积界面氧化层、紫外响应与氢源复合层及钙钛矿紫外转换层，确保各功能层间界面兼容与氢钝化同步进行，强化硅表/体缺陷钝化；光热退火在金属电极成形后原位激活氢扩散与钙钛矿晶格重整，兼顾电极接触优化与光电层稳定性提升，全过程无需高温长时间热处理，抑制掺杂扩散失配。

48、本发明提供的光伏组件，鉴于上述背接触太阳能电池所具有的优势，使得组装得到的光伏组件无正面电极遮光，受光面全透光设计显著提升有效受光面积与短路电流；背光面p/n交替掺杂结构兼容标准串并联封装工艺，可直接适配现有背接触组件互连技术，无需额外转接结构，降低封装复杂度与隐裂风险；钙钛矿紫外转换层与氢源复合层协同提升长期稳定性，显著增强组件在高温高湿工况下的功率保持率与生命周期发电量。