一种基于n型硅基底的双面TOPCon光伏电池

一种基于n型硅基底的双面topcon光伏电池
技术领域
1.本发明涉及光伏电池技术领域，具体涉及一种基于n型硅基底的双面topcon光伏电池。


背景技术：

2.晶体硅表面会产生界面态，界面态会影响少数载流子浓度从而降低电池的光电转化效率。双面topcon(tunnel oxide passivated contact)结构太阳电池可以避免上述问题。在现有的双面n型topcon结构太阳电池中，正面的重掺杂多晶硅层的场钝化作用可以显著降低晶硅表面少子复合速率，并且超薄的重掺杂多晶硅层可以保证多子的有效隧穿和显著提高多子的传导性能。然而，由于多晶硅的禁带宽度为1.1ev～1.7ev，因此相当一部分的入射可见光会被正面的多晶硅层吸收，电池的效率有待提高。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种基于n型硅基底的双面topcon光伏电池，以解决如何提升双面n型topcon电池的效率的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
5.一种基于n型硅基底的双面topcon光伏电池，包括在n型硅片背面依次设置的第一遂穿层、n型掺杂多晶硅层、第一钝化减反层以及背面电极；所述双面topcon光伏电池还包括在所述n型硅片正面依次设置的p型掺杂发射极层、第二遂穿层、p型cualo2层、第二钝化减反层以及正面电极。
6.其中，所述p型cualo2层的厚度为5nm～200nm。
7.其中，所述n型硅片的厚度为50μm～200μm，电阻率为0.1ω
·
cm～10ω
·
cm。
8.其中，所述第一遂穿层和所述第二遂穿层的材料分别选自sio2、al2o3和sic中的任意一种。
9.其中，所述第一遂穿层和所述第二遂穿层的厚度分别为1nm～5nm。
10.其中，所述第一钝化减反层和所述第二钝化减反层的材料为氮化硅或氮氧化硅。
11.其中，所述第一钝化减反层和所述第二钝化减反层的厚度分别为50nm～200nm。
12.其中，所述n型掺杂多晶硅层厚度为2nm～200nm。
13.其中，所述p型掺杂发射极层是通过扩散工艺形成在所述n型硅片正面的表面，所述p型掺杂发射极层的厚度为0.05μm～1μm。
14.其中，所述p型掺杂发射极层的电阻率为0.1ω
·
cm～1ω
·
cm。
15.本发明实施例中提供的基于n型硅基底的双面topcon光伏电池，在双面n型topcon光伏电池的正面结构中采用p型cualo2层代替现有的重掺杂多晶硅层，p型cualo2层具有较大的禁带宽度(》3.5ev)，在可见光范围内具有更高的透过率，可以提高可见光的入射效率，从而有效提高光伏电池的电流输出能力。
附图说明
16.图1是本发明实施例提供的基于n型硅基底的双面topcon光伏电池的结构示意图。
具体实施方式
17.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
18.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
19.本发明实施例提供了一种基于n型硅基底的双面topcon光伏电池，如图1所示，所述topcon光伏电池包括在n型硅片10背面依次设置的第一遂穿层11、n型掺杂多晶硅层12、第一钝化减反层13以及背面电极14。所述topcon光伏电池还包括在所述n型硅片10正面依次设置的p型掺杂发射极层15、第二遂穿层16、p型cualo2层17、第二钝化减反层18以及正面电极19。
20.本发明的光伏电池结构，在双面n型topcon光伏电池的正面结构中采用p型cualo2层17代替现有的重掺杂多晶硅层，p型cualo2层17具有较大的禁带宽度(》3.5ev)，在可见光范围内具有更高的透过率，可以提高可见光的入射效率，从而有效提高光伏电池的电流输出能力。
21.其中，所述p型cualo2层17是通过磁控溅射工艺制备获得，所述p型cualo2层17的厚度可以为5nm～200nm，例如是5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、120nm、150nm、180nm或200nm。
22.在具体的技术方案中，所述n型硅片10的厚度可以为50μm～200μm，例如是50μm、60μm、80μm、100μm、120μm、150μm、160μm、180μm或200μm。
23.其中，所述n型硅片10的电阻率优选为0.1ω
·
cm～10ω
·
cm，例如是0.1ω
·
cm、0.5ω
·
cm、1.0ω
·
cm、2.0ω
·
cm、3.0ω
·
cm、4.0ω
·
cm、5.0ω
·
cm、6.0ω
·
cm、7.0ω
·
cm、8.0ω
·
cm、9.0ω
·
cm或10ω
·
cm。
24.在具体的技术方案中，所述第一遂穿层11和所述第二遂穿层16的材料分别选自sio2、al2o3和sic中的任意一种。所述第一遂穿层11和所述第二遂穿层16的厚度分别可以为1nm～5nm，例如是1nm、2nm、3nm、4nm或5nm。
25.在具体的技术方案中，所述n型掺杂多晶硅层12厚度可以为2nm～200nm，例如是2nm、5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、150nm或200nm。
26.其中，所述p型掺杂发射极层15是通过扩散工艺形成在所述n型硅片10正面的表面，所述p型掺杂发射极层15的厚度可以设置为0.05μm～1μm，例如是0.05μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.5μm、0.6μm、0.8μm或1μm。
27.优选的，所述p型掺杂发射极层15的电阻率为0.1ω
·
cm～1ω
·
cm，例如是0.1ω
·
cm、0.2ω
·
cm、0.3ω
·
cm、0.5ω
·
cm、0.6ω
·
cm、0.7ω
·
cm、0.8ω
·
cm或1ω
·
cm。
28.在具体的技术方案中，所述第一钝化减反层13和所述第二钝化减反层18的材料为氮化硅(sinx)或氮氧化硅(sixoynz)。
29.其中，所述第一钝化减反层13和所述第二钝化减反层18的厚度分别可以为50nm～
200nm，例如是50nm、60nm、70nm、80nm、100nm、120nm、150nm、160nm、180nm或200nm。
30.具体的技术方案中，所述背面电极14和所述正面电极19分别为金属电极。
31.实施例1
32.本实施例提供一种基于n型硅基底的双面topcon光伏电池，如图1所示，如图1所示，所述topcon光伏电池包括在n型硅片10背面依次设置的第一遂穿层11、n型掺杂多晶硅层12、第一钝化减反层13以及背面电极14。所述topcon光伏电池还包括在所述n型硅片10正面依次设置的p型掺杂发射极层15、第二遂穿层16、p型cualo2层17、第二钝化减反层18以及正面电极19。
33.其中，n型硅片10的厚度为170μm，电阻率为1.5ω
·
cm。
34.其中，所述第一遂穿层11和所述第二遂穿层16的材料分别为sio2，厚度为1nm。
35.其中，所述p型掺杂发射极层15的厚度为0.5μm，电阻率为0.5ω
·
cm。所述n型掺杂多晶硅层12厚度为100nm。
36.其中，所述p型cualo2层17的厚度为100nm。
37.其中，所述第一钝化减反层13和所述第二钝化减反层18的材料为si3n4，厚度分别为100nm。
38.其中，所述p型cualo2层17是采用磁控溅射工艺制备获得，对磁控溅射反应室设置如下条件参数：溅射功率为80w，衬底温度为20℃，沉积时间为60min，反应室压力为10pa，通入反应室气体为ar与o2；退火温度为800℃，退火氛围为空气。
39.实施例2
40.实施例2与实施例1不同的是：实施例2提供的topcon光伏电池中，所述p型cualo2层17的厚度为150nm。
41.对比例1
42.对比例1与实施例1不同的是，对比例1提供的topcon光伏电池中，参照现有技术的方案，将实施例1的p型cualo2层17替换为p型掺杂的多晶硅，厚度为100nm。
43.针对以上的实施例1和实施例2以及对比例1的光伏电池进行电性测试，获得电池的开路电压(voc)、短路电流(isc)、填充因子(ff)、能量转换效率(eta)的参数，如下表1的数据：
44.表1：
[0045] voc(v)isc(a)ff(％)eta(％)实施例10.6809.2081.4020.42实施例20.6819.2581.5020.31对比例10.6819.181.5020.04
[0046]
综上所述，本发明实施例中提供的基于n型硅基底的双面topcon光伏电池，在双面n型topcon光伏电池的正面结构中采用p型cualo2层代替现有的重掺杂多晶硅层，p型cualo2层具有较大的禁带宽度(》3.5ev)，在可见光范围内具有更高的透过率，可以提高可见光的入射效率，从而有效提高光伏电池的电流输出能力。
[0047]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。