[实用新型]一种全背电极P型晶硅异质结太阳电池结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池结构，具体涉及一种全背电极P型晶硅异质结太阳电池结构。

背景技术

随着晶硅太阳能电池技术不断发展，高效单晶硅太阳能电池研究已取得巨大成就。美国Sunpower公司开发的全背电极(IBC)电池结构，将其栅状电极全部设计到电池背面，正负极交叉排列，量产效率可达23％，实验室最高效率达到24.2％。2014年4月，松下公司宣布通过将异质结技术(HIT)和背面接触电极技术(IBC)相结合，其最新研发的商用尺寸(143.7cm²)单晶硅电池光电转换效率已达到25.6％，去年2月，松下采用101.8cm²硅片的HIT电池已经达到的24.7％的转换效率。松下公司此次的突破将效率提高了0.9个百分点，也打破了澳洲新南威尔士大学25％的晶硅电池效率世界记录。然而，Sunpower的IBC全背电极电池结构的制备工艺步骤已经非常繁多，松下公司提出的HIT和IBC结合电池，成本高势必也将成为大规模量产推广的瓶颈。此外，这类电池前表面绒面仍采用常规结构，因此前表面对光的吸收方面有很大提升空间。

此外，由于HIT和IBC技术结合的电池需要厚度比常规电池厚度更薄，这势必会降低硅片对光的吸收效果。然而，这类技术(如公开号为CN102214720A和CN102185031A等)都没有对硅片表面织构做特殊处理，会降低短路电流，所以需要增强硅片表面的陷光能力。在公开号为CN102214720A和CN102185031A的中国专利中采用PECVD法在硅片前表面沉积掺杂非晶硅薄膜，虽然也能达到提升开压的效果，但与传统扩散制备的晶硅扩散层无疑增加了生产成本。最致命的问题是，CN102214720A专利中“N型区域形成p⁺a-si/i-a-si/P-c-si/P⁺c-si/i-a-si/n-a-si异质结结构”中“背面P⁺c-si扩散晶硅层”的存在导致了势垒增加，大大降低了开路电压，因此需要去除N型区域该P⁺扩散层；而CN102185031A专利中P型区域的“前表面p⁺非晶硅薄膜/P型硅基底/P区电极”同样使得空穴很难越过势垒到达P区电极。

基于上述现有的技术的不足，需要开发一种简单廉价的太阳电池结构，进一步增强陷光能力，提高短路电流；优化电池结构和工艺，增加开路电压。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种新的HIT与IBC制备电池技术相结合的结构，并采用黑硅技术将P型硅基底前表面制备成纳米绒面结构，设计出全新的电池结构，不仅提高电池对光的吸收能力、转换效率，提高短路电流，而且简化工艺步骤、降低生产成本。

本实用新型的技术方案是：

一种全背电极P型晶硅异质结太阳电池结构，包括P型硅基底，在所述P型硅基底的前表面上由里至外依次有纳米绒面层、P⁺型硼浅扩散晶硅层以及SiOx钝化/SiNx减反层；所述P型硅基底的背面分为N区、P区和位于N区、P区之间的开膜区；所述N区从上到下包括本征非晶硅薄膜层、n型非晶硅薄膜层、透明导电薄膜层和背电极层，且所述本征非晶硅薄膜层与P型硅基底的背表面连接；所述P区从上到下包括P⁺⁺型硼重扩散晶硅层、透明导电薄膜层以及背电极层，且所述P⁺⁺型硼重扩散晶硅层与所述P型硅基底的背表面连接。

所述P型硅基底优选为P型单晶硅或多晶硅，厚度为50μm～300μm。

所述纳米绒面层优选为类金字塔状、蜂窝状，纳米绒面层厚度为50nm～900nm。所述的硅片前表面纳米绒面结构具有极低的反射率，具有提高对光的吸收，增加太阳电池电流的作用。

所述P⁺型硼浅扩散晶硅层的厚度优选为0.1μm～0.5μm，方块电阻为50～200ohm/Sq。

所SiOx钝化/SiNx减反层的总厚度优选为25nm～150nm，其中SiOx钝化层的厚度为5nm～50nm，SiNx减反层的厚度为20nm～100nm，SiNx减反层的折射率为1.9～2.3。所述的硅片前表面钝化膜为SiOx薄膜具有很好的钝化作用，减少前表面载流子复合。所述的硅片前表面减反膜为SiNx薄膜具有很好的减反作用，降低前表面光的反射，增加光的吸收。

所述本征非晶硅薄膜层的厚度优选为1～50nm。它能起到很好的背面钝化作用。