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CN112201701B - 太阳能电池和光伏组件 - Google Patents

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CN112201701B
CN112201701B CN202011069475.8A CN202011069475A CN112201701B CN 112201701 B CN112201701 B CN 112201701B CN 202011069475 A CN202011069475 A CN 202011069475A CN 112201701 B CN112201701 B CN 112201701B
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Jinko Solar Co Ltd
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Abstract

本申请提供了一种太阳能电池和光伏组件，涉及太阳能电池领域。该太阳能电池包括：半导体衬底，半导体衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；位于第一表面的第一电介质层；位于第一电介质层表面的第一N+掺杂层；位于第一N+掺杂层表面的第一钝化层和/或第一减反层；位于第一钝化层和/或第一减反层表面的第一电极；位于第二表面的第二电介质层；位于第二电介质层表面的第一P+掺杂层；位于第一P+掺杂层表面的第二钝化层和/或第二减反层；位于第二钝化层和/或第二减反层表面的第二电极。本申请能够缓解钝化接触结构应用于电池正面需要在横向传输和多晶硅薄膜吸光之间相互平衡的限制，实现高开路电压的同时提升电池短路电流。

Description

太阳能电池和光伏组件
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池和光伏组件。
背景技术
近年来，随着科学技术等的发展，太阳能电池从最初的理论上最清洁的取之不尽用之不竭的能源，一步步变成如今能稳定大规模生产供能的能源，太阳能电池的产量也在年年攀升。且随着光伏行业的发展，提升太阳能电池的转换效率也成为光伏企业追求的目标。为了实现太阳能电池的高效率，人们设计多种电池结构，其中，钝化接触技术(TunnelOxide Passivated Contact，TOPCon)是在电池的背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层，以形成钝化接触结构，具有高效率、长寿命、无LID和弱光响应好等优点。另外，在现有的太阳能电池中，双面太阳能电池由于能利用双面吸收光线，大大提升了单位面积的电池的光电转换效率，因而越来越受到各界的关注。
目前，常见的N型钝化接触太阳能电池，基体为N型硅，电池正表面为p+型掺杂层，背表面为超薄氧化硅层和n+重掺杂的多晶硅层。可知，一般钝化接触设置在电池的背面，若要实现电池正面的钝化接触或电池双面的钝化接触，需要模仿HIT(Heterojunction withintrinsic Thinlayer)电池结构，在电池的正面使用ITO(透明导电层)以解决超薄多晶硅的横向传输问题。然而，一方面，ITO虽然是透明导电氧化物，但是也会造成一定的吸光损失，影响电池的转换效率；另一方面，ITO使用后，不能与现有高温产线和高温金属化工艺兼容，对于现有的电池生产线的升级成本要求很高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种太阳能电池和光伏组件，能够缓解钝化接触结构应用于电池正面需要在横向传输和多晶硅薄膜吸光之间相互平衡的限制，实现高开路电压的同时提升电池短路电流。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：
根据本申请的一个方面，本申请提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：
半导体衬底，所述半导体衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；
位于所述第一表面的第一电介质层；
位于所述第一电介质层表面的第一N+掺杂层；
位于所述第一N+掺杂层表面的第一钝化层和/或第一减反层；
位于所述第一钝化层和/或第一减反层表面的第一电极；
位于所述第二表面的第二电介质层；
位于所述第二电介质层表面的第一P+掺杂层；
位于所述第一P+掺杂层表面的第二钝化层和/或第二减反层；
位于所述第二钝化层和/或第二减反层表面的第二电极。
在一种可能的实现方式中，所述第一电介质层包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；
所述第一电介质层的厚度为0.5nm-3nm。
在一种可能的实现方式中，所述第一N+掺杂层的掺杂浓度为5×1019-6×1020cm-3；
所述第一N+掺杂层的厚度为5nm-30nm。
在一种可能的实现方式中，所述第一钝化层和/或第一减反层包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的至少一种；
所述第一钝化层和/或第一减反层的厚度为70nm-180nm。
在一种可能的实现方式中，所述第二电介质层包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；
所述第二电介质层的厚度为0.5nm-3nm。
在一种可能的实现方式中，所述第一P+掺杂层的掺杂浓度为5×1019-6×1020cm-3；
所述第一P+掺杂层的厚度为80nm-300nm。
在一种可能的实现方式中，所述第二钝化层和/或第二减反层包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的至少一种；
所述第二钝化层和/或第二减反层的厚度为70nm-180nm。
在一种可能的实现方式中，所述半导体衬底为N型半导体衬底，所述第一表面为所述半导体衬底的正面，所述第二表面为所述半导体衬底的背面。
在一种可能的实现方式中，所述第一N+掺杂层的表面上的至少一个区域还设置有第三电介质层和第二N+掺杂层，所述第一电极穿过所述第一钝化层和/或第一减反层与所述第二N+掺杂层形成接触；
其中，所述第一N+掺杂层的表面上的至少一个区域与所述第一电极区域相对应。
在一种可能的实现方式中，所述第三电介质层包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；
所述第三电介质层的厚度为0.5nm-3nm。
在一种可能的实现方式中，所述第二N+掺杂层的厚度为50nm-150nm。
在一种可能的实现方式中，所述第一N+掺杂层的至少一个区域设置有增厚N+掺杂层区域，所述第一电极穿过所述第一钝化层和/或第一减反层与所述增厚N+掺杂层区域形成接触；
其中，所述第一N+掺杂层的至少一个区域与所述第一电极区域相对应。
在一种可能的实现方式中，所述增厚N+掺杂层区域的厚度为80nm-200nm。
在一种可能的实现方式中，所述半导体衬底为P型半导体衬底，所述第一表面为所述半导体衬底的背面，所述第二表面为所述半导体衬底的正面。
在一种可能的实现方式中，所述第一P+掺杂层的表面上的至少一个区域还设置有第四电介质层和第二P+掺杂层，所述第二电极穿过所述第二钝化层和/或第二减反层与所述第二P+掺杂层形成接触；
其中，所述第一P+掺杂层的表面上的至少一个区域与所述第二电极区域相对应。
在一种可能的实现方式中，所述第四电介质层包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；
所述第四电介质层的厚度为0.5nm-3nm。
在一种可能的实现方式中，所述第二P+掺杂层的厚度为50nm-150nm。
在一种可能的实现方式中，所述第一P+掺杂层的至少一个区域设置有增厚P+掺杂层区域，所述第二电极穿过所述第二钝化层和/或第二减反层与所述增厚P+掺杂层区域形成接触；
其中，所述第一P+掺杂层的至少一个区域与所述第二电极区域相对应。
在一种可能的实现方式中，所述增厚P+掺杂层区域的厚度为80nm-200nm。
需要说明的是，上述数值范围均包括端点值。
根据本申请的另一个方面，本申请提供一种光伏组件，所述光伏组件包括前述的太阳能电池，至少部分所述太阳能电池以拼片或层叠的方式连接并通过封装材料进行密封。
与现有技术相比，本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请提供的太阳能电池，在半导体衬底的第一表面形成有第一电介质层、第一N+掺杂层、第一钝化层和/或第一减反层和第一电极，在半导体衬底的第二表面形成有第二电介质层、第一P+掺杂层、第二钝化层和/或第二减反层和第二电极。如此，可以实现双面钝化接触的效果，在基体材料的辅助作用下，能实现较低的横向传输电阻，即可利用体材料辅助载流子横向传输，缓解钝化接触结构应用于电池正面需要在横向传输和多晶硅薄膜吸光之间相互平衡的限制，提升了开路电压和短路电流，能避免现有的ITO或较厚的多晶硅造成的吸光问题。
本申请的光伏组件，包括前述的太阳能电池，至少具有前面所述的太阳能电池的所有特点和优点，在此不再赘述。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请示例性的实施方式提供的一种N型钝化接触太阳能电池的结构示意图；
图2为本申请示例性的实施方式提供的另一种N型钝化接触太阳能电池的结构示意图；
图3为本申请示例性的实施方式提供的另一种N型钝化接触太阳能电池的结构示意图；
图4为本申请示例性的实施方式提供的一种P型钝化接触太阳能电池的结构示意图；
图5为本申请示例性的实施方式提供的另一种P型钝化接触太阳能电池的结构示意图；
图6为本申请示例性的实施方式提供的另一种P型钝化接触太阳能电池的结构示意图。
附图标记：
1-N型半导体衬底；
2-P型半导体衬底；
10-第一表面；
20-第二表面；
101-第一电介质层；
102-第一N+掺杂层；
103-第一钝化层和/或第一减反层；
104-第一电极；
105-第三电介质层；
106-第二N+掺杂层；
107-增厚N+掺杂层区域；
201-第二电介质层；
202-第一P+掺杂层；
203-第二钝化层和/或第二减反层；
204-第二电极；
205-第四电介质层；
206-第二P+掺杂层；
207增厚P+掺杂层区域。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
为克服现有技术的不完善，本发明实施例的技术方案提供一种太阳能电池和包含该太阳能电池的光伏组件，以期减少吸光损失，提升电池的转换效率，提升开路电压和电池短路电流。
有鉴于此，请参阅图1-图6所示，本发明的实施例提供一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
半导体衬底，所述半导体衬底包括相对设置的第一表面10和第二表面20；
位于所述第一表面10的第一电介质层101；
位于所述第一电介质层101表面的第一N+掺杂层102；
位于所述第一N+掺杂层102表面的第一钝化层和/或第一减反层103；
位于所述第一钝化层和/或第一减反层103表面的第一电极104；
位于所述第二表面20的第二电介质层201；
位于所述第二电介质层201表面的第一P+掺杂层202；
位于所述第一P+掺杂层202表面的第二钝化层和/或第二减反层203；
位于所述第二钝化层和/或第二减反层203表面的第二电极204。
该太阳能电池可以实现双面钝化接触的效果，在基体材料的辅助作用下，能实现较低的横向传输电阻，即可利用体材料辅助载流子横向传输，缓解钝化接触结构应用于电池正面需要在横向传输和多晶硅薄膜吸光之间相互平衡的限制，提升了开路电压和短路电流，能避免现有的ITO或较厚的多晶硅造成的吸光问题。
上述半导体衬底可以为晶体硅衬底(硅衬底)，例如为多晶硅衬底、单晶硅衬底或类单晶硅衬底等，本发明实施例对于半导体衬底的具体类型不作限定。
上述第一表面10可以为半导体衬底的背面，第二表面20可以为半导体衬底的正面；或者，第一表面10也可以为半导体衬底的正面，第二表面20也可以为半导体衬底的背面。
在一些实施例中，半导体衬底的正面为面向太阳的表面，也即面对阳光照射的表面，半导体衬底的背面即为背对太阳的表面。
上述半导体衬底可以为P型掺杂或N型掺杂，也就是该半导体衬底可以为P型半导体衬底或N型半导体衬底。本发明实施例的太阳能电池可以为双面钝化接触P型太阳能电池，或者为双面钝化接触N型太阳能电池。
下面，将结合本发明实施例中的附图，分别对双面钝化接触N型太阳能电池和双面钝化接触P型太阳能电池进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[N型太阳能电池]
具体地，请参阅图1-图3所示，在一些实施例中提供一种太阳能电池，该太阳能电池为双面钝化接触N型太阳能电池，具体包括：
N型半导体衬底1，该N型半导体衬底1包括相对设置的第一表面10和第二表面20；第一表面10为半导体衬底的正面，第二表面20为所述半导体衬底的背面。
该N型半导体衬底1的正面依次包括第一电介质层101、第一N+掺杂层102、第一钝化层和/或第一减反层103、第一电极104；
该N型半导体衬底1的背面依次包括第二电介质层201、第一P+掺杂层202、第二钝化层和/或第二减反层203、第二电极204。
该背结双面钝化接触N型太阳能电池，正面第一N+掺杂层102与N型半导体衬底1(N型硅基体)形成N+N结，在第一N+掺杂层薄膜超薄的情况下，由于N型硅基体的辅助作用，实现较低的横向传输电阻；且，背面采用第一P+掺杂层202形成背面发射极，可采用较厚的P+掺杂层(如常规的P+掺杂层的厚度)而不会对电池吸光产生影响。其中，N+N结是指重掺杂的N+掺杂半导体材料层与N型半导体衬底形成的高低结。
从而，本申请实施例的背结双面钝化接触N型太阳能电池，通过N+N高低结可利用体材料辅助载流子横向传输，一次正面钝化接触可采用高方阻超薄掺杂多晶硅进行钝化和接触的方式，避免了现有的ITO或者较厚的掺杂多晶硅造成的吸光问题，缓解了钝化接触结构应用于电池正面需要在横向传输和多晶硅薄膜吸光之间相互平衡的限制，实现高开路电压的同时提升电池短路电流。此外，还缓解了高温金属浆料对超薄钝化接触的烧穿损伤问题，比如正面发射结可以设置至少两种选择性钝化接触结构。
其中，在一些实施例中，N型半导体衬底1的正面和背面均可具有表面形貌为极不平整的绒面结构，绒面可以包含正金字塔型，倒金字塔型，RIE(反应离子制绒)或MCT(金属催化剂辅助制绒)制成的孔洞状粗糙表面。
本申请实施例中，通过制绒使半导体衬底的表面具有绒面结构，产生陷光效果，增加太阳能电池对光线的吸收数量，从而提高太阳能电池的转换效率。
在一些实施例中，该N型半导体衬底1的厚度可以为100μm-300μm，进一步可以为100μm-250μm，进一步可以为120μm-240μm，例如可以为100μm、120μm、150μm、180μm、200μm、240μm、250μm、280μm、300μm等，当然也可以是此范围内的其它数值，在此不做限定。
上述第一电介质层101和第二电介质层201的具体类型可以是多种多样的，可由本领域技术人员根据实际情况而选择设定，本发明实施例对于该电介质层的种类不作限定。示例性的，在一些实施例中，第一电介质层101包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；例如，该第一电介质层101可以为二氧化硅电介质层、氮化硅电介质层、氧化铝电介质层、氧化铪电介质层、氧化钛电介质层、氮氧化硅电介质层中的任意一种，或者还可以为本领域已知的或新开发的其他电介质层。例如，在另一些实施中，第一电介质层101还可以为掺杂了磷或其他元素的其他介质膜层。
相应的，在一些实施例中，第二电介质层201包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；例如，该第二电介质层201可以为二氧化硅电介质层、氮化硅电介质层、氧化铝电介质层、氧化铪电介质层、氧化钛电介质层、氮氧化硅电介质层中的任意一种，或者还可以为本领域已知的或新开发的其他电介质层。例如，在另一些实施中，第二电介质层201还可以为掺杂了其他元素的其他介质膜层。
在一些实施例中，上述第一电介质层101可以为隧穿氧化层。上述第二电介质层201可以为隧穿氧化层。
在一些实施例中，所述第一电介质层101的厚度为0.5nm-3nm，进一步可以为1.0nm-2.5nm，例如可以为0.5nm、0.8nm、1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm等。
在一些实施例中，所述第二电介质层201的厚度为0.5nm-3nm，进一步可以为1.0nm-2.5nm，例如可以为0.5nm、0.8nm、1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm等。
上述第一电介质层101、第二电介质层201不仅对半导体衬底表面起到钝化作用，还需要使载流子隧穿通过，当电介质层的厚度过小时，无法起到钝化作用，当电介质层的厚度过大时，载流子无法有效隧穿。
该N型太阳能电池中，其PN结位于电池背面，也就是采用背结结构设计，正面利用第一N+掺杂层102与N型半导体衬底1形成N+N高低结，电池正面和背面均采用钝化接触结构，有利于提升电池的开路电压，增加短路电流。其中，第一N+掺杂层102可以为但不限于第一N+掺杂多晶硅层，其所掺杂的掺杂剂例如可以为磷、砷、锑等N型元素。第一P+掺杂层202可以为但不限于第一P+掺杂多晶硅层，其所掺杂的掺杂剂例如可以为硼、铟、镓、铝等P型元素。
具体地，在一些实施例中，所述第一N+掺杂层102的掺杂浓度为5×1019-6×1020cm-3；例如，该第一N+掺杂层102的掺杂浓度可以为5×1019cm-3、6×1019cm-3、7×1019cm-3、8×1019cm-3、9×1019cm-3、1×1020cm-3、2×1020cm-3、4×1020cm-3、5×1020cm-3、6×1020cm-3等，当然也可以是此范围内的其它数值。
在一些实施例中，所述第一N+掺杂层102的厚度为5nm-30nm，例如可以为5nm、8nm、10nm、15nm、18nm、20nm、22nm、25nm、30nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。
将第一N+掺杂层102的掺杂剂浓度控制在上述范围内，能够使得所制得的太阳能电池满足其性能需求，有助于提高太阳能电池的光电转换效率，提升太阳能电池的性能。并且，该第一N+掺杂层102的厚度较小，优选在5nm-30nm的范围内，这样通过采用高方阻超薄掺杂多晶硅进行钝化和接触，能避免现有的ITO或厚度较大的多晶硅造成的吸光问题。
在一些实施例中，所述第一P+掺杂层202的掺杂浓度为5×1019-6×1020cm-3；例如，该第一P+掺杂层202的掺杂浓度可以为5×1019cm-3、6×1019cm-3、7×1019cm-3、8×1019cm-3、9×1019cm-3、1×1020cm-3、2×1020cm-3、4×1020cm-3、5×1020cm-3、6×1020cm-3等，当然也可以是此范围内的其它数值。
在一些实施例中，所述第一P+掺杂层202的厚度为80nm-300nm，例如可以为80nm、100nm、150nm、180nm、200nm、220nm、250nm、280nm、300nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。
将第一P+掺杂层202的掺杂剂浓度控制在上述范围内，能够使得所制得的太阳能电池满足其性能需求，有助于提高太阳能电池的光电转换效率，提升太阳能电池的性能。并且，该第一P+掺杂层202的厚度适中，优选在80nm-300nm的范围内，这样电池背面通过采用P+掺杂多晶硅层与N型硅基体形成背面发射极，可采用厚度较厚的P+掺杂多晶硅层而不会对电池吸光产生影响。
在一些实施例中，所述第一钝化层和/或第一减反层103包括但不限于氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的任意一种或多种组合形成的叠层结构，当然，第一钝化层、第一减反层还可以采用其他类型的材质，例如还可以采用氧化铝、非晶硅等。优选的，在一些实施例中，所述第一钝化层和/或第一减反层103包括第一钝化层和第一减反层。
在一些实施例中，所述第二钝化层和/或第二减反层203包括但不限于氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅的任意一种或多种组合形成的叠层结构，当然，第二钝化层、第二减反层还可以采用其他类型的材质，例如还可以采用氧化铝、非晶硅等。优选的，在一些实施例中，所述第二钝化层和/或第二减反层203为第二钝化层。
具体地，根据本发明实施例，上述第一钝化层为正面钝化层，第一减反层为正面减反层。该正面钝化层和正面减反层均可由叠层膜构成，其膜成分可包含氧化铝、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化镓、碳化硅、非晶硅、碳氧化硅等物质，此外，正面钝化层和正面减反层的材质还可以包括其他类型，本发明实施例对此不作限定。上述钝化层能够对半导体衬底产生良好的钝化效果，有助于提高电池的转换效率。该减反层的设置目的一方面是减少光线的反射，增加太阳能电池吸收光线的数量，另一方面还可以起到钝化效果，从而提升太阳能电池的效率。相应的，上述第二钝化层为背面钝化层，第二减反层为背面反射层。类似的，该背面钝化层和背面反射层均可由叠层膜构成，其膜成分可包含氧化铝、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化镓、碳化硅、非晶硅、碳氧化硅等物质，本发明实施例对此不作限定。
关于上述正面钝化层和正面减反层(抗反射层)。通常，直接接触正面的膜层被视为钝化层，主要起到钝化表面悬挂键和防止载流子在表面区域复合的作用。而在钝化层之上的抗反射层，由于其远离硅基表面，即使可能存在部分的钝化作用，其主要存在的目的还是调整整体透光膜层的折射率，增加光吸收的减反射作用。同时，抗反射层还能进一步保护硅电池，提升耐候性，避免外部环境中的氧、水、金属离子等因素进入硅电池从而产生缺陷引起效率衰减。因此，在认定表面膜层结构时，把主要起钝化作用且紧贴硅基表面的膜层认定为钝化层，而在钝化层之上，不与硅基直接接触的膜层认定为抗反射层。例如，表面结构为硅基/氧化硅/氮化硅，则氧化硅应当视为钝化层，氮化硅应当视为抗反射层。同理，在氧化铝/氮化硅，氧化硅/氮氧化硅，氧化铝/氮氧化硅的钝化结构中，氧化铝和氧化硅应当视为钝化层，氮化硅和氮氧化硅应当视为抗反射层。在氧化硅/氧化铝/氮化硅的结构中，由于氧化铝含有高密度负电荷起场钝化作用，因此，氧化硅/氧化铝被视为钝化层，氮化硅被视为抗反射层。
对于该背面钝化层和背面反射层的理解可以同正面结构即正面钝化层和正面抗反射层的理解，即对钝化层和反射层以主要的作用和功能来理解，在此不再赘述。
在一些实施例中，所述第一钝化层和/或第一减反层103的厚度为70nm-180nm，例如可以为70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、150nm、160nm、180nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。
在一些实施例中，所述第二钝化层和/或第二减反层203的厚度为70nm-180nm，例如可以为70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、150nm、160nm、180nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。
在上述钝化层、减反层的厚度范围内，有利于产生良好的钝化效果和减反效果。
上述第一电极104为金属电极，金属电极由导电物质组成，穿透正面减反层和正面钝化层与第一N+掺杂层接触，收集因光电而产生的载流子并导出。上述第二电极204为金属电极，金属电极由导电物质组成，穿透背面反射层和背面钝化层与第一P+掺杂层接触，收集因光电而产生的载流子并导出。需要说明的是，本发明实施例中不限定第一电极104和第二电极204的具体材质，例如可以为银电极、铝电极、银铝电极等。
如图2所示，在上述实施例的基础之上，进一步地，该双面钝化接触N型太阳能电池还包括第三电介质层105和第二N+掺杂层106。具体地，在一些实施例中，所述第一N+掺杂层102的表面上的至少一个区域依次形成有第三电介质层105和第二N+掺杂层106，所述第一电极104穿过所述第一钝化层和/或第一减反层103与所述第二N+掺杂层106形成接触；其中，所述第一N+掺杂层102的表面上的至少一个区域与所述第一电极104区域相对应。
该结构的双面钝化接触N型太阳能电池，在与第一电极104相对应的区域形成有第三电介质层105和第二N+掺杂层106，不仅能提升开路电压和短路电流，而且有助于解决高温金属浆料对超薄钝化接触的烧穿损伤问题。
具体地，在一些实施例中，第三电介质层105包括但不限于氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；例如，该第三电介质层105可以为二氧化硅电介质层、氮化硅电介质层、氧化铝电介质层、氧化铪电介质层、氧化钛电介质层、氮氧化硅电介质层中的任意一种，或者还可以为本领域已知的或新开发的其他电介质层。
需要指出的是，本发明实施例对于形成电介质层的具体操作方式的不作限定。示例性的，形成第一电介质层、第三电介质层的方式包括但不限于：化学气相沉积法、高温热氧氧化法、硝酸氧化法等中的任意一种或多种方法。
在一些实施例中，所述第三电介质层105的厚度为0.5nm-3nm，进一步可以为1.0nm-2.5nm，例如可以为0.5nm、0.8nm、1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm等。
在一些实施例中，所述第二N+掺杂层106的厚度为50nm-150nm，例如可以为50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、150nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。该第二N+掺杂层106的厚度要比第一N+掺杂层的厚度大，这样，有助于满足太阳能电池的性能需求，提升太阳能电池的性能。
需要指出的是，本发明实施例对于形成N+掺杂层的具体操作方式的不作限定。示例性的，形成第一N+掺杂层102、第二N+掺杂层106的方式包括但不限于：化学气相沉积法(CVD)或物理气相沉积法(PVD)或原子层沉积法(ALD)等，进一步可以为等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)、低压力化学气相沉积法(LPCVD)等。此外，形成第三电介质层、第二N+掺杂层可以通过图形化掩膜等的方式实现。
如图3所示，在上述实施例的基础之上，进一步地，该双面钝化接触N型太阳能电池还可以具有增厚N+掺杂层区域107。具体地，在一些实施例中，所述第一N+掺杂层102的至少一个区域设置有增厚N+掺杂层区域107，所述第一电极104穿过所述第一钝化层和/或第一减反层103与所述增厚N+掺杂层区域107形成接触；其中，所述第一N+掺杂层102的至少一个区域与所述第一电极104区域相对应。
该结构的双面钝化接触N型太阳能电池，在与第一电极104相对应的区域形成有增厚N+掺杂层区域107，这样，不仅能提升开路电压和短路电流，而且有助于解决高温金属浆料对超薄钝化接触的烧穿损伤问题。
在一些实施例中，所述增厚N+掺杂层区域107的厚度为80nm-200nm，例如可以为80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、150nm、160nm、180nm、200nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。
可以理解，该第一N+掺杂层102可以具有普通厚度的N+掺杂层区域和增厚N+掺杂层区域107，该普通厚度的N+掺杂层区域的厚度范围为5nm-30nm，该增厚N+掺杂层区域107的厚度范围为80nm-200nm。该增厚N+掺杂层区域的厚度与第一电极区域相对应。
[P型太阳能电池]
请参阅图4-图6所示，在一些实施例中提供一种太阳能电池，该太阳能电池为双面钝化接触P型太阳能电池，具体包括：
P型半导体衬底2，该P型半导体衬底2包括相对设置的第一表面10和第二表面20；第一表面10为半导体衬底的背面，第二表面20为所述半导体衬底的正面。
该P型半导体衬底2的正面依次包括第二电介质层201、第一P+掺杂层202、第二钝化层和/或第二减反层203、第二电极204；
该P型半导体衬底2的背面依次包括第一电介质层101、第一N+掺杂层102、第一钝化层和/或第一减反层103、第一电极104。
该背结双面钝化接触P型太阳能电池，正面第一P+掺杂层202与P型半导体衬底2(P型硅基体)形成P+P结，在第一P+掺杂层薄膜超薄的情况下，由于P型硅基体的辅助作用，实现较低的横向传输电阻；且，背面采用第一N+掺杂层102形成背面发射极，可采用较厚的N+掺杂层(如常规的N+掺杂层的厚度)而不会对电池吸光产生影响。其中，P+P结是指重掺杂的P+掺杂半导体材料层与P型半导体衬底形成的高低结。
从而，本申请实施例的背结双面钝化接触P型太阳能电池，通过P+P高低结可利用体材料辅助载流子横向传输，一次正面钝化接触可采用高方阻超薄掺杂多晶硅进行钝化和接触的方式，避免了现有的ITO或者较厚的掺杂多晶硅造成的吸光问题，缓解了钝化接触结构应用于电池正面需要在横向传输和多晶硅薄膜吸光之间相互平衡的限制，实现高开路电压的同时提升电池短路电流。此外，还缓解了高温金属浆料对超薄钝化接触的烧穿损伤问题，比如正面发射结可以设置至少两种选择性钝化接触结构。
其中，在一些实施例中，P型半导体衬底2的正面和背面均可具有表面形貌为极不平整的绒面结构，绒面可以包含正金字塔型，倒金字塔型，RIE(反应离子制绒)或MCT(金属催化剂辅助制绒)制成的孔洞状粗糙表面。本申请实施例中，通过制绒使半导体衬底的表面具有绒面结构，产生陷光效果，增加太阳能电池对光线的吸收数量，从而提高太阳能电池的转换效率。
在一些实施例中，该P型半导体衬底2的厚度可以为100μm-300μm，进一步可以为100μm-250μm，进一步可以为120μm-240μm，例如可以为100μm、120μm、150μm、180μm、200μm、240μm、250μm、280μm、300μm等，当然也可以是此范围内的其它数值，在此不做限定。
该P型太阳能电池中，第二电介质层201、第一电介质层101的具体类型也是可以是多种多样的，可由本领域技术人员根据实际情况而选择设定，本发明实施例对于该电介质层的种类不作限定。示例性的，在一些实施例中，第二电介质层201、第一电介质层101分别包括但不限于氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；例如，可以为二氧化硅电介质层、氮化硅电介质层、氧化铝电介质层、氧化铪电介质层、氧化钛电介质层、氮氧化硅电介质层中的任意一种，或者还可以为本领域已知的或新开发的其他电介质层。此外，在另一些实施中，第二电介质层201、第一电介质层101还可以为掺杂了磷或其他元素的其他介质膜层。
在一些实施例中，上述第二电介质层201可以为隧穿氧化层。上述第一电介质层101可以为隧穿氧化层。
在一些实施例中，第二电介质层201的厚度为0.5nm-3nm，进一步可以为1.0nm-2.5nm，例如可以为0.5nm、0.8nm、1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm等。第一电介质层101的厚度为0.5nm-3nm，进一步可以为1.0nm-2.5nm，例如可以为0.5nm、0.8nm、1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm等。第二电介质层201、第一电介质层101不仅对半导体衬底表面起到钝化作用，还需要使载流子隧穿通过，当电介质层的厚度过小时，无法起到钝化作用，当电介质层的厚度过大时，载流子无法有效隧穿。
该P型太阳能电池中，其PN结位于电池背面，也就是采用背结结构设计，正面利用第一P+掺杂层202与P型半导体衬底2形成P+P高低结，电池正面和背面均采用钝化接触结构，有利于提升电池的开路电压，增加短路电流。其中，第一P+掺杂层202可以为但不限于第一P+掺杂多晶硅层，其所掺杂的掺杂剂例如可以为硼、铟、镓、铝等P型元素。第一N+掺杂层102可以为但不限于第一N+掺杂多晶硅层，其所掺杂的掺杂剂例如可以为磷、砷、锑等N型元素。
在一些实施例中，该P型太阳能电池中，所述第一P+掺杂层202的掺杂浓度为5×1019-6×1020cm-3；例如，该第一P+掺杂层202的掺杂浓度可以为5×1019cm-3、6×1019cm-3、7×1019cm-3、8×1019cm-3、9×1019cm-3、1×1020cm-3、2×1020cm-3、4×1020cm-3、5×1020cm-3、6×1020cm-3等，当然也可以是此范围内的其它数值。在一些实施例中，所述第一P+掺杂层202的厚度为5nm-30nm，例如可以为5nm、8nm、10nm、15nm、18nm、20nm、22nm、25nm、30nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。
将第一P+掺杂层202的掺杂剂浓度控制在上述范围内，能够使得所制得的太阳能电池满足其性能需求，有助于提高太阳能电池的光电转换效率，提升太阳能电池的性能。并且，该第一P+掺杂层202的厚度较小，优选在5nm-30nm的范围内，这样通过采用高方阻超薄掺杂多晶硅进行钝化和接触，能避免现有的ITO或厚度较大的多晶硅造成的吸光问题。
在一些实施例中，该P型太阳能电池中，所述第一N+掺杂层102的掺杂浓度为5×1019-6×1020cm-3；例如，该第一N+掺杂层102的掺杂浓度可以为5×1019cm-3、6×1019cm-3、7×1019cm-3、8×1019cm-3、9×1019cm-3、1×1020cm-3、2×1020cm-3、4×1020cm-3、5×1020cm-3、6×1020cm-3等，当然也可以是此范围内的其它数值。在一些实施例中，所述第一N+掺杂层102的厚度为80nm-300nm，例如可以为80nm、100nm、150nm、180nm、200nm、220nm、250nm、280nm、300nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。
将第一N+掺杂层102的掺杂剂浓度控制在上述范围内，能够使得所制得的太阳能电池满足其性能需求，有助于提高太阳能电池的光电转换效率，提升太阳能电池的性能。并且，该第一N+掺杂层102的厚度适中，优选在80nm-300nm的范围内，这样电池背面通过采用N+掺杂多晶硅层与P型硅基体形成背面发射极，可采用厚度较厚的N+掺杂多晶硅层而不会对电池吸光产生影响。
在一些实施例中，该P型太阳能电池中，所述第二钝化层和/或第二减反层203包括但不限于氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅的任意一种或多种组合形成的叠层结构，当然，第二钝化层、第二减反层还可以采用其他类型的材质，例如还可以采用氧化铝、非晶硅等。优选的，在一些实施例中，所述第二钝化层和/或第二减反层包括第二钝化层和第二减反层。
相应的，所述第一钝化层和/或第一减反层103包括但不限于氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的任意一种或多种组合形成的叠层结构，当然，第一钝化层、第一减反层还可以采用其他类型的材质，例如还可以采用氧化铝、非晶硅等。
具体地，根据本发明实施例，该P型太阳能电池中，第二钝化层为正面钝化层，第二减反层为正面减反层。第一钝化层为背面钝化层，第一减反层为背面反射层。关于正面钝化层、正面减反层、背面钝化层、背面反射层的具体材质、主要作用和功能等可参照前述N型太阳能电池中相应部分的描述，在此不再详细描述。
在一些实施例中，所述第二钝化层和/或第二减反层203的厚度为70nm-180nm，例如可以为70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、150nm、160nm、180nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。所述第一钝化层和/或第一减反层103的厚度为70nm-180nm，例如可以为70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、150nm、160nm、180nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。在上述钝化层、减反层的厚度范围内，有利于产生良好的钝化效果和减反效果。
如前所述，本发明实施例中不限定第二电极204和第一电极104的具体材质，例如可以为银电极、铝电极、银铝电极等。
如图5所示，在上述实施例的基础之上，进一步地，该双面钝化接触P型太阳能电池还包括第四电介质层205和第二P+掺杂层206。具体地，在一些实施例中，所述第一P+掺杂层202的表面上的至少一个区域还设置有第四电介质层205和第二P+掺杂层206，所述第二电极204穿过所述第二钝化层和/或第二减反层203与所述第二P+掺杂层206形成接触；其中，所述第一P+掺杂层202的表面上的至少一个区域与所述第二电极204区域相对应。
该结构的双面钝化接触P型太阳能电池，在与第二电极204相对应的区域形成有第四电介质层205和第二P+掺杂层206，不仅能提升开路电压和短路电流，而且有助于解决高温金属浆料对超薄钝化接触的烧穿损伤问题。
具体地，在一些实施例中，所述第四电介质层205包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；所述第四电介质层205的厚度为0.5nm-3nm。
该第四电介质层205与前述第三电介质层105相类似，关于第四电介质层205的具体类型、形成方式等可参照前述第三电介质层105的描述，在此不再详细描述。
在一些实施例中，所述第二P+掺杂层206的厚度为50nm-150nm，例如可以为50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、150nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。该第二P+掺杂层206的厚度要比第一P+掺杂层202的厚度大，这样，有助于满足太阳能电池的性能需求，提升太阳能电池的性能。
如图6所示，在上述实施例的基础之上，进一步地，该双面钝化接触P型太阳能电池还可以具有增厚P+掺杂层区域207。具体地，在一些实施例中，所述第一P+掺杂层202的至少一个区域设置有增厚P+掺杂层区域207，所述第二电极204穿过所述第二钝化层和/或第二减反层203与所述增厚P+掺杂层区域207形成接触；其中，所述第一P+掺杂层202的至少一个区域与所述第二电极204区域相对应。
该结构的双面钝化接触P型太阳能电池，在与第二电极204相对应的区域形成有增厚P+掺杂层区域207，这样，不仅能提升开路电压和短路电流，而且有助于解决高温金属浆料对超薄钝化接触的烧穿损伤问题。
在一些实施例中，所述增厚P+掺杂层区域207的厚度为80nm-200nm，例如可以为80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、150nm、160nm、180nm、200nm等，当然也可以是此范围内的其它数值。
可以理解，该第一P+掺杂层202可以具有普通厚度的P+掺杂层区域和增厚P+掺杂层区域207，该普通厚度的P+掺杂层区域的厚度范围为5nm-30nm，该增厚P+掺杂层区域207的厚度范围为80nm-200nm。该增厚P+掺杂层区域的厚度与第二电极区域相对应。
本发明的实施例还提供一种光伏组件，所述光伏组件包括前述的太阳能电池，至少部分所述太阳能电池以拼片或层叠的方式连接并通过封装材料进行密封。
在一些实施例中，多个太阳能电池位于同一平面且以一定间隙(小间隙)或无间隙的形式进行电性连接形成所述光伏组件。在一些实施例中，多个太阳能电池以相互层叠(即位于不同平面)的形式进行电性连接形成所述光伏组件。所述太阳能电池可以采用如图1～6所述的任意一种电池。
本领域技术人员能够理解的是，该光伏组件与前述的太阳能电池是基于同一发明构思的，前面针对太阳能电池所描述的特征和优点，同样适用该光伏组件的应用，因而，该光伏组件至少具有与前述太阳能电池相同或的特征和优势，在此不再赘述。
示例性的，该光伏组件从下到上可以依次包括背板、封装材料、电池串、封装材料和玻璃。其中，封装材料可以为EVA、POE等本领域熟知的封装膜材料。电池串可由上述太阳能电池以拼片或层叠等的方式所形成，且以拼接的方式形成时电池之间可以有间隙，也可以没有间隙。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
需要指出的是，本专利申请文件的一部分包含受著作权保护的内容。除了对专利局的专利文件或记录的专利文档内容制作副本以外，著作权人保留著作权。

Claims (21)

1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括：
N型半导体衬底，所述N型半导体衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面为所述N型半导体衬底的正面，所述第二表面为所述N型半导体衬底的背面；
位于所述第一表面的第一电介质层；
位于所述第一电介质层表面的第一N+掺杂层，所述第一N+掺杂层的厚度为5nm-30nm；
位于所述第一N+掺杂层表面的第一钝化层和/或第一减反层；
位于所述第一钝化层和/或第一减反层表面的第一电极；
位于所述第二表面的第二电介质层；
位于所述第二电介质层表面的第一P+掺杂层；
位于所述第一P+掺杂层表面的第二钝化层和/或第二减反层；
位于所述第二钝化层和/或第二减反层表面的第二电极；
所述太阳能电池还包括：所述第一N+掺杂层的表面上的至少一个区域设置有第三电介质层和第二N+掺杂层，所述第一电极穿过所述第一钝化层和/或第一减反层与所述第二N+掺杂层形成接触，其中，所述第一N+掺杂层的表面上的至少一个区域与所述第一电极区域相对应；或
所述太阳能电池还包括：所述第一N+掺杂层的至少一个区域设置有增厚N+掺杂层区域，所述第一电极穿过所述第一钝化层和/或第一减反层与所述增厚N+掺杂层区域形成接触，其中，所述第一N+掺杂层的至少一个区域与所述第一电极区域相对应。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电介质层包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；
所述第一电介质层的厚度为0.5nm-3nm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一N+掺杂层的掺杂浓度为5×1019-6×1020cm-3。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一钝化层和/或第一减反层包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的至少一种；
所述第一钝化层和/或第一减反层的厚度为70nm-180nm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二电介质层包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；
所述第二电介质层的厚度为0.5nm-3nm。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一P+掺杂层的掺杂浓度为5×1019-6×1020cm-3；
所述第一P+掺杂层的厚度为80nm-300nm。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二钝化层和/或第二减反层包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的至少一种；
所述第二钝化层和/或第二减反层的厚度为70nm-180nm。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第三电介质层包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；
所述第三电介质层的厚度为0.5nm-3nm。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二N+掺杂层的厚度为50nm-150nm。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述增厚N+掺杂层区域的厚度为80nm-200nm。
11.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括：
P型半导体衬底，所述P型半导体衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面为所述P型半导体衬底的背面，所述第二表面为所述P型半导体衬底的正面；
位于所述第一表面的第一电介质层；
位于所述第一电介质层表面的第一N+掺杂层；
位于所述第一N+掺杂层表面的第一钝化层和/或第一减反层；
位于所述第一钝化层和/或第一减反层表面的第一电极；
位于所述第二表面的第二电介质层；
位于所述第二电介质层表面的第一P+掺杂层，所述第一P+掺杂层的厚度为5nm-30nm；
位于所述第一P+掺杂层表面的第二钝化层和/或第二减反层；
位于所述第二钝化层和/或第二减反层表面的第二电极；
所述太阳能电池还包括：所述第一P+掺杂层的表面上的至少一个区域设置有第四电介质层和第二P+掺杂层，所述第二电极穿过所述第二钝化层和/或第二减反层与所述第二P+掺杂层形成接触，其中，所述第一P+掺杂层的表面上的至少一个区域与所述第二电极区域相对应；或
所述太阳能电池还包括：所述第一P+掺杂层的至少一个区域设置有增厚P+掺杂层区域，所述第二电极穿过所述第二钝化层和/或第二减反层与所述增厚P+掺杂层区域形成接触，其中，所述第一P+掺杂层的至少一个区域与所述第二电极区域相对应。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电介质层包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；
所述第一电介质层的厚度为0.5nm-3nm。
13.根据权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一N+掺杂层的掺杂浓度为5×1019-6×1020cm-3；
所述第一N+掺杂层的厚度为80nm-300nm。
14.根据权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一钝化层和/或第一减反层包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的至少一种；
所述第一钝化层和/或第一减反层的厚度为70nm-180nm。
15.根据权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二电介质层包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；
所述第二电介质层的厚度为0.5nm-3nm。
16.根据权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一P+掺杂层的掺杂浓度为5×1019-6×1020cm-3。
17.根据权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二钝化层和/或第二减反层包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的至少一种；
所述第二钝化层和/或第二减反层的厚度为70nm-180nm。
18.根据权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述第四电介质层包括氧化硅、氧化铪、氧化钛、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的至少一种；
所述第四电介质层的厚度为0.5nm-3nm。
19.根据权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二P+掺杂层的厚度为50nm-150nm。
20.根据权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述增厚P+掺杂层区域的厚度为80nm-200nm。
21.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括权利要求1-10任一项所述的太阳能电池或权利要求11～20任一项所述的太阳能电池，至少部分所述太阳能电池以拼片或层叠的方式连接并通过封装材料进行密封。
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