异质结太阳能电池及其制备方法与流程

1.本公开涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及异质结太阳能电池及其制备方法。


背景技术：

2.异质结(heterojunction with intrinsic thin layer，简称hjt)太阳能电池目前越来越受到业内关注，异质结电池结构通常是以硅基体为中心，在硅基体两侧的掺杂非晶硅与硅基体之间沉积一层本征非晶硅薄膜，采取该工艺措施后，改善了pn结的性能，使异质结太阳能电池的转换效率提高。
3.异质结太阳能电池结构适于薄片化生产，如何降低异质结太阳能电池的生产成本是业界研究的热点。


技术实现要素：

4.鉴于以上相关技术的缺点，本公开的目的在于提供异质结太阳能电池及其制备方法，以解决相关技术中异质结太阳能电池生产成本高的技术问题。
5.本公开第一方面提供一种太阳能电池，其包括：
6.异质结单元；
7.位于异质结单元正面及背面的透明导电层；
8.位于透明导电层背离异质结单元一侧的电极栅线，电极栅线与透明导电层电连接；
9.其中，异质结单元至少一侧的透明导电层设置为分区结构，分区结构包括间隔排布的第一分区和第二分区并通过第二分区与电极栅线设置为电连接，第一分区的方阻大于第二分区的方阻，相邻两个第一分区和第二分区之间电连接。
10.可选地，分区结构包括沿第一直线方向间隔排布的多个第一分区和第二分区。
11.可选地，在异质结单元设置有分区结构的一侧设置有多条沿第二直线方向排布的电极栅线，电极栅线沿第一直线方向延伸；第一直线方向与第二直线方向垂直。
12.可选地，在异质结单元设置有分区结构的一侧，电极栅线还与第二分区之间设置为电连接。
13.可选地，第二分区与第一分区的材料不同，第二分区所使用材料的导电性好于第一分区。
14.可选地，第二分区的宽度和厚度中的至少一种尺寸大于第一分区。
15.可选地，相邻两个第一分区和第二分区之间的电连接为接触连接。
16.可选地，异质结单元包括：
17.硅基体；
18.第一掺杂非晶硅层、和设置于第一掺杂非晶硅层与硅基体的正面之间的第一本征非晶硅层，硅基体与第一掺杂非晶硅层的掺杂类型相同；
19.第二掺杂非晶硅层、和设置于硅基体的背面与第二掺杂非晶硅层之间的第二本征
非晶硅层，硅基体与第二掺杂非晶硅层的掺杂类型相反。
20.本公开实施例还提供一种太阳能电池的制备方法，其包括：
21.形成异质结单元；
22.在异质结单元的正面及背面均形成透明导电层，异质结单元至少一侧的透明导电层设置为分区结构，分区结构包括间隔排布的第一分区和第二分区，第一分区的方阻大于第二分区的方阻，相邻两个第一分区和第二分区之间电连接；
23.在每个透明导电层背离异质结单元一侧形成电极栅线，电极栅线与透明导电层电连接，其中设置有分区结构的透明导电层通过第二分区与电极栅线设置为电连接。
24.如上，本公开实施例中提供异质结太阳能电池及其制备方法，在异质结太阳能电池中，异质结单元至少一侧的透明导电层设置为分区结构，分区结构包括间隔排布的第一分区和第二分区并通过第二分区与电极栅线设置为电连接，第一分区的方阻大于第二分区的方阻，相邻两个第一分区和第二分区之间电连接。使用本实施例的异质结太阳能电池，由于第一分区和第二分区的方阻不同，因此其导电性不同，高方阻的第一分区可用于将光生载流子通过电连接传导到低方阻的第二分区，低方阻的第二分区可用于将载流子通过电连接再传导到相应的电极栅线，该第二分区起到汇流作用，能够承担相关技术中的副栅功能。在这种情况下，电极栅线作为主栅，该异质结太阳能电池能够实现通过不设置副栅来达到节省电极栅线浆料的目的，进而降低异质结太阳能电池的制作成本。
附图说明
25.图1为本公开实施例提供的一种异质结太阳能电池的俯视图；
26.图2为图1所示异质结太阳能电池沿aa’方向的剖视图；
27.图3为图1所示异质结太阳能电池沿bb’方向的剖视图。
28.图4展示本公开实施例的异质结太阳能电池制备方法的流程图。
具体实施方式
29.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本公开所揭露的消息轻易地了解本公开的其他优点与功效。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用系统，本公开中的各项细节也可以根据不同观点与应用系统，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.下面以附图为参考，针对本公开的实施例进行详细说明，以便本公开所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本公开可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。
31.在本公开的表示中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本公开的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本公开中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于表示目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本公开的表示中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本公开所属技术领域的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文献和当前提示的消息相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。
34.对相关技术的异质结太阳能电池制作工艺进行分析发现，相关技术采用低温制程，从而导致栅线的成本大幅增加，一方面是银耗量的增加，另一方面是低温银浆单价较高。降低银浆成本成为了降低成本的一个技术手段。
35.目前有以下几种方案：
36.1.使用激光转印技术。但是，目前还不太成熟，基膜的性能，稳定性，重复使用次数以及性价比有待提升。
37.2.电镀铜工艺，材料成本较低，遮光面积更小，对效率提升有帮助，但工序太长，污染较严重，大面积量产有难度。
38.3.新型栅线设计及印刷。通过对网板及印刷工艺的改善，以及浆料的匹配，减少栅线的宽度，提高栅线的高宽比，进而减少银浆的使用量以及提高转化效率。
39.本公开实施例提出，对透明导电层tcl(transparent conductive layer)上做改变，通过对tcl进行不同导电性的分区域设计与制作，来实现对传统副栅的功能替代和浆料的使用量减少的目的，来实现低温电极栅线浆料的使用量的减少。
40.图1为本公开实施例提供的一种异质结太阳能电池的俯视图，图2为图1所示异质结太阳能电池沿aa’方向的剖视图，图3为图1所示异质结太阳能电池沿bb’方向的剖视图，结合图1-图3所示，该异质结太阳能电池包括但不限于如下结构：
41.异质结单元1；
42.位于异质结单元1正面(图2所示上方)及背面(图2所示下方)的第一透明导电层21及第二透明导电层22；
43.位于第一透明导电层21背离异质结单元1一侧的第一电极栅线31，第一电极栅线31与第一透明导电层21电连接；
44.位于第二透明导电层22背离异质结单元1一侧的第二电极栅线32，第二透明导电层22与第一电极栅线32电连接；
45.其中，第一透明导电层21和第二透明导电层22均设置为分区结构，每一侧的分区结构包括间隔排布的第一分区201和第二分区202，第一分区201的方阻大于第二分区202的方阻，相邻两个第一分区201和第二分区202之间设置为电连接，每一侧的电极栅线与第二分区202设置为电连接。
46.使用本实施例的异质结太阳能电池，由于第一分区201和第二分区202的方阻不同，因此其导电性不同，高方阻的第一分区201可用于将光生载流子通过电连接传导到低方阻的第二分区202，低方阻的第二分区202可用于将载流子通过电连接再传导到相应的电极栅线，该第二分区202起到汇流作用，能够承担相关技术中的副栅功能。
47.在这种情况下，第一电极栅线31和第二电极栅线32作为主栅，该异质结太阳能电池能够实现通过不设置副栅来达到节省电极栅线浆料的目的，进而降低异质结太阳能电池的制作成本。
48.在本公开实施例中，第一分区201与第二分区202之间的方阻差范围是20-500ohm/sq。该参数范围可以适用于大部分常规工艺的范围，可以有效平衡电性能、光性能以及浆料节省的水平，实现降本增效的目的。
49.在本公开实施例中，第二分区202与第一分区201的材料不同，第二分区202所使用材料的导电性好于第一分区201，这样第二分区202的方阻小于第一分区201。
50.在相应实施例中，使用不同工艺，使第一分区201及第二分区202的氧气及水汽流量不同，使第二分区202的电导率高于第一分区201，例如载流子迁移率及载流子浓度增加。另外，第二分区202使用导电性更好的透明导电材料或者掺杂材料复配，比如金属纳米线、碳纳米管、石墨烯、ico、iwo等。
51.在本公开实施例中，第一分区201与第二分区202的尺寸设置为如下至少一种形式：
52.第二分区202的宽度不大于第一分区201的宽度；
53.第二分区202的厚度小于第一分区201的厚度。
54.其中，第二分区202的方阻小，导电性好，但其光学性相对差，通过设置宽度相对较小，能够提升其导电性，并减小光学性能差的影响，更好发挥其副栅功能。
55.其中，第二分区202的厚度相对较小，其尺寸窄，导电性更集中，能进一步提升第二分区202的导电性。
56.在本公开实施例中，第一电极栅线31还与正面的第一分区201之间设置为电连接。这样，高方阻的第一分区201还可用于将光生载流子通过电连接传导到第一电极栅线31。相应地，第二电极栅线32与背面的第一分区201之间也可设置为电连接。
57.在该实施例中，第一分区201相比于相邻的第二分区202及相应的电极栅线为高方阻，因此第一分区201与及第二分区202及相应的电极栅线电连接，能够起到很好的分流作用，增强电流传输效率。
58.在本公开实施例中，第一电极栅线31、第二电极栅线32与相应的第一分区201之间的电连接为接触连接。
59.在本公开另外实施例中，第一分区与相应的电极栅线之间也可以设置为绝缘，两者之间无载流子传导。
60.在本实施例中，第一电极栅线31及第二电极栅线32均与相应第二分区202之间的电连接均设置为接触连接。第一电极栅线31及第二电极栅线32均采用丝网印刷工艺制作，而避免相关技术中主栅与副栅焊接的步骤，以降低制作成本。
61.如图1所示，在本公开实施例中，在异质结单元1(参考图2)设置有分区结构的一侧，如上方，设置有多条沿第二直线方向bb’排布的第一电极栅线31，第一电极栅线31沿第一直线方向aa’延伸；第一直线方向aa’与第二直线方向bb’垂直。
62.在这种情况下，每一条第一电极栅线31横跨间隔排布的第一分区201和第二分区202，并与第二分区202进行电连接，并可以与第一分区201之间为绝缘设置。
63.在本公开实施例中，对于异质结单元1另一侧的第二电极栅线32的布局可参考第
一电极栅线31的设置，在此不再赘述。
64.在本公开实施例中，第一电极栅线31及第二电极栅线32均为金属电极，可采用银、铜或其他金属材料制成。
65.在本公开实施例中，在异质结单元1上方，第一透明导电层21的分区结构包括沿第一直线方向aa’间隔排布的多个第一分区201和第二分区202。对于第一分区201和第二分区202的数量和尺寸，不作特别限定。
66.在其他实施例中，对于异质结单元1下方，第二透明导电层的结构可参考第一透明导电层，在此不做限定。
67.在本公开实施例中，第一透明导电层21及第二透明导电层22设置为透明导电氧化物(transparent conductive oxide，简称：tco)薄膜，其中tco可为锡掺杂氧化铟(ito)、钨掺杂氧化铟(iwo)、铯掺杂氧化铟(ico)或铝掺杂氧化锌(azo)。
68.在本公开实施例中，可通过设置成分含量或尺寸实现两者方阻不同。
69.在本公开实施例中，第二分区202与第一电极栅线31之间可以设置为嵌合结构，第一电极栅线31嵌入第二分区202内，两者形成紧密接触，稳定性和导电性更好。
70.第一电极栅线31不嵌入第一分区201，例如可以横亘在第一分区201上方，以保持两者绝缘。
71.在本公开实施例中，异质结单元1可以包括：
72.硅基体11；
73.第一掺杂非晶硅层12、和设置于第一掺杂非晶硅层12与硅基体11的正面之间的第一本征非晶硅层13，硅基体11与第一掺杂非晶硅层12的掺杂类型相同；
74.第二掺杂非晶硅层14、和设置于硅基体11的背面与第二掺杂非晶硅层14之间的第二本征非晶硅层15，硅基体11与第二掺杂非晶硅层14的掺杂类型相反。
75.在异质结结构中，异质结是通过两种不同半导体材料构成p-n结。硅基体11选择带n型掺杂的单晶硅c-si，在其正面依次形成第一本征非晶硅(i-a-si，intrinsic amorphous silicon)层13和n型第一掺杂非晶硅(n-a-si，n-type amorphous silicon)层12，而在硅基体11背面则依次形成第二本征非晶硅层15和p型第二掺杂非晶硅(p-a-si，n-type amorphous silicon)层14形成背面场，以形成电流传输的p-n结。通过第一本征非晶硅层13和第二本征非晶硅层15，以钝化表面缺陷，从而产生较高的工作电压。
76.进一步地，可以对硅基体11正面的非晶硅进行氢化，a-si:h的光入射窗口的透明度更高，同时带隙更大，开路电压更高，并且氢原子对硅基体11可以起到钝化的作用，从而得到更高的转换效率。
77.在本实施例中，在异质结单元1的两侧均设置有基于分区结构的透明导电层。在另外实施例中，也可以在异质结单元的其中一侧设置基于分区结构的透明导电层，另一侧不设置分区结构的透明导电层。
78.因此，在相应实施例中，异质结单元至少一侧的透明导电层设置为分区结构，分区结构包括间隔排布的第一分区和第二分区并通过第二分区与电极栅线设置为电连接，第一分区的方阻大于第二分区的方阻，相邻两个第一分区和第二分区之间电连接。
79.在本公开实施例中，在异质结单元1设置有分区结构的一侧设置有多条沿第二直线方向排布bb’的电极栅线，电极栅线沿第一直线方向aa’延伸；第一直线方向aa’与第二直
线方向bb’垂直。
80.在异质结单元1设置有分区结构的一侧，电极栅线与第二分区202之间为绝缘设置。
81.图4展示本公开实施例提供的异质结太阳能电池的制备方法的流程图，如图4所示，该制备方法可以包括但不限于如下步骤：
82.步骤410：形成异质结单元；
83.步骤420：在异质结单元的正面及背面均形成透明导电层，其中，异质结单元至少一侧的透明导电层设置为分区结构，分区结构包括间隔排布的第一分区和第二分区，第一分区的方阻大于第二分区的方阻，相邻两个第一分区和第二分区之间电连接；
84.步骤430：在每个透明导电层背离异质结单元一侧形成电极栅线，电极栅线与透明导电层电连接，其中设置有分区结构的透明导电层通过第二分区与电极栅线设置为电连接。
85.对异质结单元，如上文，以n型单晶硅(c-si)为衬底光吸收区，经过制绒清洗后，其正面依次沉积本征非晶硅薄膜(i-a-si:h)和掺杂的p型非晶硅(p-a-si:h)，以与硅衬底形成p-n异质结。
86.进一步地，在硅基底的背面通过沉积i-a-si:h和掺杂的n型非晶硅(n-a-si:h)形成背表面场，双面沉积的透明导电层不仅可以减少收集电流时的串联电阻，还能起到减反作用。
87.更进一步地，可以通过丝网印刷在异质结单元的两侧形成金属栅线。
88.在本公开实施例中，对透明导电层的形成工艺，可采用物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)或反应等离子体沉积(reactive plasma deposition，rpd)。为了实现分区，可使用挡板进行第一分区和第二分区的分区制作。
89.对于tco，可使用pvd(如磁控溅射)或rpd制作。若透明导电层还叠加其他导电材料，可结合丝网印刷进行涂布，如喷涂、旋涂、浸涂或狭缝涂布等工艺。
90.上述实施例仅例示性说明本公开的原理及其功效，而非用于限制本公开。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本公开的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本公开所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本公开的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种异质结太阳能电池，其特征在于，包括：异质结单元；位于所述异质结单元正面及背面的透明导电层；位于所述透明导电层背离所述异质结单元一侧的电极栅线，所述电极栅线与所述透明导电层电连接；其中，所述异质结单元至少一侧的透明导电层设置为分区结构，所述分区结构包括间隔排布的第一分区和第二分区并通过所述第二分区与所述电极栅线设置为电连接，所述第一分区的方阻大于所述第二分区的方阻，相邻两个所述第一分区和第二分区之间电连接。2.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述分区结构包括沿第一直线方向间隔排布的多个第一分区和第二分区。3.根据权利要求2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，在所述异质结单元设置有所述分区结构的一侧设置有多条沿第二直线方向排布的电极栅线，所述电极栅线沿所述第一直线方向延伸；所述第一直线方向与第二直线方向垂直。4.根据权利要求3所述的异质结太阳能电池，其特征在于，在所述异质结单元设置有所述分区结构的一侧，所述电极栅线还与所述第二分区之间设置为电连接。5.根据权利要求4所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述电极栅线与所述第一分区及第二分区之间的电连接均为接触连接。6.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一分区与第二分区之间的方阻差范围是20-500ohm/sq。7.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第二分区与第一分区的材料不同，所述第二分区所使用材料的导电性好于所述第一分区。8.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一分区与第二分区的尺寸设置为如下至少一种形式：所述第二分区的宽度不大于第一分区的宽度；所述第二分区的厚度小于第一分区的厚度。9.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，相邻两个所述第一分区和第二分区之间的电连接为接触连接。10.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述异质结单元包括：硅基体；第一掺杂非晶硅层、和设置于所述第一掺杂非晶硅层与所述硅基体的正面之间的第一本征非晶硅层，所述硅基体与第一掺杂非晶硅层的掺杂类型相同；第二掺杂非晶硅层、和设置于所述硅基体的背面与第二掺杂非晶硅层之间的第二本征非晶硅层，所述硅基体与所述第二掺杂非晶硅层的掺杂类型相反。11.一种异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：形成异质结单元；在所述异质结单元的正面及背面均形成透明导电层，所述异质结单元至少一侧的透明导电层设置为分区结构，所述分区结构包括间隔排布的第一分区和第二分区，所述第一分区的方阻大于所述第二分区的方阻，相邻两个所述第一分区和第二分区之间电连接；在每个所述透明导电层背离所述异质结单元一侧形成电极栅线，所述电极栅线与所述
透明导电层电连接，其中设置有所述分区结构的透明导电层通过所述第二分区与所述电极栅线设置为电连接。

技术总结
本公开实施例中提供异质结太阳能电池及其制备方法，在异质结太阳能电池中，异质结单元至少一侧的透明导电层设置为分区结构，包括间隔排布的第一分区和第二分区并通过第二分区与电极栅线设置为电连接，第一分区的方阻大于第二分区的方阻，相邻两个第一分区和第二分区之间电连接。使用本实施例的异质结太阳能电池，由于第一分区和第二分区的方阻不同，因此其导电性不同，高方阻的第一分区可用于将光生载流子通过电连接传导到低方阻的第二分区，低方阻的第二分区可用于将载流子通过电连接再传导到相应的电极栅线，该第二分区起到副栅的汇流作用，电极栅线起到主栅作用。该异质结太阳能电池能够实现通过不设置副栅来达到节省电极栅线浆料的目的。电极栅线浆料的目的。电极栅线浆料的目的。


技术研发人员：高纪凡 殷志豪 杨庆贺 段誉 杨广涛 陈达明
受保护的技术使用者：天合光能（常州）科技有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/14