一种HJT太阳能电池及其模块的制作方法

本实用新型属于太阳能技术领域，具体地涉及一种HJT太阳能电池及其模块。

背景技术：

太阳能电池能够将太阳光直接转换为电力，因此作为新的能量源受到越来越多国家的重视。

Heterojunction with Intrinsic Thin layer 太阳能电池简称HJT太阳能电池，其最早是由三洋公司发明的，其是非晶硅/晶硅异质结的太阳能电池，是一种利用晶硅基片和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池。由于HJT太阳能电池具有高的光电转换效率，低的温度系数和在相对低温条件下的制备技术，在近几年来成为光伏行业研究和开发的重点方向之一。目前日本的三洋公司产业化的HJT太阳能电池的效率已超过23%，其实验室效率已超过了25%。

图1所示为现有的HJT太阳能电池的结构示意图。在图1中，在由单晶硅、多晶硅等的结晶类半导体构成的n型结晶类硅基板1的一个主面上，本征非晶硅层（也即i型非晶硅膜层）2、p型非晶硅层3依次叠层，进而在其上形成ITO透明导电氧化物层4和由银浆印刷构成的栅电极8；在结晶类硅基板1的另一个主面上依次叠层本征非晶硅层5、n型非晶硅层6，进而在其上形成ITO透明导电氧化物层7´和由银浆印刷构成的栅电极8；在这里通常的ITO透明导电氧化物层的方块电阻一般都在30-60Ω/□，这就需要使用较多的栅电极来收集载流子，从而对栅电极材料（如银浆）的需求量增大。

由于非晶硅膜层的导电性较差，所以在HJT的制作过程中，在栅电极和非晶硅膜层之间设置一层ITO膜层可以有效的增加载流子的收集。ITO薄膜具有光学透明和导电双重功能，对有效载流子的收集起着关键作用，但是ITO膜层与非晶硅膜层之间会形成一定的肖特基接触，而肖特基接触会导致内建电场的降低从而导致开路电压的降低，且当势垒高度较大时还会引起一个附加的串阻。因此较高的势垒高度降低了电池的开路电压，同时也增加了电池的串联电阻，串联电阻的增加会导致电池填充因子的下降。在HJT太阳能电池中，传统所使用的ITO或IWO透明导电氧化物膜层的方块电阻一般都比较高，为了增加载流子的收集就要求增加栅电极的数量，这会导致栅电极材料（如银浆）使用量的增加，增加了制造成本，同时栅电极数量的增加又会使电池的有效发电面积的减少。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于为解决上述问题而提供一种HJT太阳能电池及其模块，本实用新型通过在晶硅基片的背面使用金属基导电叠层，有利于降低其串联电阻，提高电池的填充因子，从而增强了太阳能电池的性能，且晶硅基片的背面可使用较少数量的栅线电极，从而降低成本和增加电池背面的有效发电面积。

为此，本实用新型公开了一种HJT太阳能电池，包括晶硅基片，所述晶硅基片的受光面上依次设置有第一i型非晶硅膜层、p型非晶硅膜层、透明导电氧化物膜层和第一金属栅电极，所述晶硅基片的背面上依次设置有第二i型非晶硅膜层、n型非晶硅膜层、金属基导电叠层和第二金属栅电极。

进一步的，所述金属基导电叠层为三层结构或五层结构；所述三层结构由第一电介质膜层、第一金属膜层和第二电介质膜层依次堆叠组成；所述五层结构由第一电介质膜层、第一金属膜层、第三电介质膜层、第二金属膜层和第二电介质膜层依次堆叠组成；所述第一电介质膜层与所述n型非晶硅膜层直接接触。

本实用新型还公开了一种HJT太阳能电池，包括晶硅基片，所述晶硅基片的受光面上依次设置有第一i型非晶硅膜层、p型非晶硅膜层、透明导电氧化物膜层和第一金属栅电极，所述晶硅基片的背面上依次设置有第二i型非晶硅膜层、n型非晶硅膜层、n型微晶硅膜层、金属基导电叠层和第二金属栅电极。

进一步的，所述金属基导电叠层为三层结构或五层结构；所述三层结构由第一电介质膜层、第一金属膜层和第二电介质膜层依次堆叠组成；所述五层结构由第一电介质膜层、第一金属膜层、第三电介质膜层、第二金属膜层和第二电介质膜层依次堆叠组成；所述第一电介质膜层与所述n型微晶硅膜层直接接触。

进一步的，所述晶硅基片为单晶硅片或多晶硅片，优选所述晶硅基片为N型单晶硅片，所述第一和第二i型非晶硅膜层中可含有氧、碳、锗等元素，所述p型非晶硅膜层中可含有氧、碳等元素，所述n型非晶硅膜层中可含有氧、碳等元素，所述n型微晶硅膜层中也可含有氧、碳等元素。

进一步的，所述第一和第二i型非晶硅膜层、p型非晶硅膜层、n型非晶硅膜层和n型微晶硅膜层中都含有氢。

进一步的，所述透明导电氧化物膜层为AZO膜层、GZO膜层、IGZO膜层、BZO膜层、IZO膜层、ITO膜层、ITIO膜层、IWO膜层、ICO膜层、IMO膜层、氧化锡掺氟膜层、氧化锡掺碘膜层或氧化锡掺锑膜层。

更进一步的，所述透明导电氧化物膜层中含有氢。

进一步的，所述第一金属栅电极和/或第二金属栅电极为银栅电极或铜栅电极或其合金栅电极。

进一步的，所述第一电介质膜层、第二电介质膜层和第三电介质膜层分别可由一层或多层子膜层构成。

更进一步的，所述第一电介质膜层和所述第二电介质膜层为AZO膜层、GZO膜层、IGZO膜层、BZO膜层、IZO膜层、ITO膜层、ITIO膜层、IWO膜层、ICO膜层、IMO膜层、氧化钛膜层、氧化锡掺氟膜层、氧化锡掺碘膜层或氧化锡掺锑膜层；所述第一金属膜层和所述第二金属膜层为金膜层、银膜层、铜膜层、铝膜层、铬膜层、钼膜层、铌膜层、钨膜层、镍膜层或其合金膜层；所述第三电介质膜层为氧化钛膜层、氧化钛锡膜层、氧化钛铌膜层、氧化锌钛膜层、氧化锌膜层、氧化铟膜层、氧化锡膜层、氧化钼膜层、氧化铌膜层、氧化锌锡膜层、氧化锌镁膜层、氧化锌硅膜层、ITO膜层、ITIO膜层、AZO膜层、IWO膜层、BZO膜层、GZO膜层、IZO膜层、IGZO膜层、IMO膜层、ICO膜层、氧化锡掺氟膜层、氧化锡掺碘膜层或氧化锡掺锑膜层。

本实用新型还公开了一种HJT太阳能电池模块，包括依次堆叠的背面基板、第二粘结层、上述的HJT太阳能电池、第一粘结层和前基板。

进一步的，所述HJT太阳能电池的数量为多个，该多个HJT太阳能电池串联在一起后经汇流条引出电极接线。

进一步的，第一粘结层和第二粘结层为EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物的简称）或PVB（聚乙烯醇缩丁醛树脂的简称）；所述前基板为玻璃基板；所述背面基板为玻璃基板或树脂材质的基板。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型通过在晶硅基片的背面使用金属基导电叠层，这样可以使金属基导电叠层获得低的方块电阻，将金属基导电叠层与n型微晶硅膜层直接接触可实现良好的欧姆接触，有利于降低其串联电阻，提高电池的填充因子，从而增强了太阳能电池的性能，此外，本实用新型的晶硅基片的背面可使用较少数量的栅线电极，即可减少晶硅基片背面的栅电极的材料（如银浆）使用量，因而可降低制造成本，还增加电池背面的有效发电面积。

附图说明

图1为现有的一种HJT太阳能电池的结构示意图；

图2是本实用新型的一种HJT太阳能电池的结构示意图；

图3是本实用新型的另一种HJT太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

在此先说明，本实用新型中的ITO是指氧化铟掺杂锡的透明导电材料、ITIO是指氧化铟掺杂钛的透明导电材料、ICO是指氧化铟掺杂铈的透明导电材料、AZO是指氧化锌掺杂铝的透明导电材料、IWO是指氧化铟掺杂钨的透明导电材料、BZO是指氧化锌掺杂硼的透明导电材料、GZO是指氧化锌掺杂镓的透明导电材料、IGZO是指氧化锌掺杂铟镓的透明导电材料、IZO是指氧化锌掺杂铟的透明导电材料、IMO是指氧化铟掺杂钼的透明导电材料；本实用新型中的非晶硅膜层都是指有经过氢化的非晶硅膜层。

如图2所示，一种HJT太阳能电池，包括晶硅基片1，所述晶硅基片1的受光面上依次设置有第一i型非晶硅膜层2、p型非晶硅膜层3、透明导电氧化物膜层4和第一金属栅电极8，所述晶硅基片1的背面上依次设置有第二i型非晶硅膜层5、n型非晶硅膜层6、n型微晶硅膜层9、金属基导电叠层7和第二金属栅电极10。本具体实施例中，所述金属基导电叠层7为由第一电介质膜层71、第一金属膜层72和第二电介质膜层73依次堆叠组成的三层膜层结构，所述第一电介质膜层71与所述n型微晶硅膜层9直接接触。

图3所示为另一种HJT太阳能电池，其与图2所示的HJT太阳能电池区别在于：所述金属基导电叠层7为由第一电介质膜层71、第一金属膜层72、第三电介质膜层74、第二金属膜层75和第二电介质膜层73依次堆叠组成的五层膜层结构，所述第一电介质膜层71与所述n型微晶硅膜层9直接接触。

当然在其它实施例中，也可以没有n型微晶硅膜层9，第一电介质膜层71直接与n型非晶硅膜层6接触。

具体的，所述晶硅基片1为单晶硅片或多晶硅片，优选所示晶硅基片1为N型单晶硅片，所述第一i型非晶硅膜层2和第二i型非晶硅膜层5中可含有氧、碳、锗等元素，所述p型非晶硅膜层3中可含有氧、碳等元素，所述n型非晶硅膜层6中可含有氧、碳等元素，所述n型微晶硅膜层9中也可含有氧、碳等元素。优选的，所述第一i型非晶硅膜层2、第二i型非晶硅膜层5、p型非晶硅膜层3、n型非晶硅膜层6和n型微晶硅膜层9中都含有氢。

具体的，所述透明导电氧化物膜层4为AZO膜层、GZO膜层、IGZO膜层、BZO膜层、IZO膜层、ITO膜层、ITIO膜层、IWO膜层、ICO膜层、IMO膜层、氧化锡掺氟膜层、氧化锡掺碘膜层或氧化锡掺锑膜层，优选所述透明导电氧化物膜层4中含有氢。

具体的，所述第一金属栅电极8和/或第二金属栅电极10为银栅电极或铜栅电极或其合金栅电极。

具体的，所述第一电介质膜层71和所述第二电介质膜层73为AZO膜层、GZO膜层、IGZO膜层、BZO膜层、IZO膜层、ITO膜层、ITIO膜层、IWO膜层、ICO膜层、IMO膜层、氧化钛膜层、氧化锡掺氟膜层、氧化锡掺碘膜层或氧化锡掺锑膜层；所述第一金属膜层72和所述第二金属膜层75为金膜层、银膜层、铜膜层、铝膜层、铬膜层、钼膜层、铌膜层、钨膜层、镍膜层或其合金膜层；所述第三电介质膜层74为氧化钛膜层、氧化钛锡膜层、氧化钛铌膜层、氧化锌钛膜层、氧化锌膜层、氧化铟膜层、氧化锡膜层、氧化钼膜层、氧化铌膜层、氧化锌锡膜层、氧化锌镁膜层、氧化锌硅膜层、ITO膜层、ITIO膜层、AZO膜层、IWO膜层、BZO膜层、GZO膜层、IZO膜层、IGZO膜层、IMO膜层、ICO膜层、氧化锡掺氟膜层、氧化锡掺碘膜层或氧化锡掺锑膜层。

其中，第一i型非晶硅膜层2、第二i型非晶硅膜层5、p型非晶硅膜层3、n型非晶硅膜层6和n型微晶硅膜层9可以采用PECVD法、热丝CVD法等方法沉积，透明导电氧化物膜层4及金属基导电叠层7可以采用PVD法、RPD法、蒸镀法、ALD法、化学气相沉积法等方法沉积，晶硅基片1在沉积膜层之前是要经过酸碱等溶液的处理使晶硅基片的表面形成绒面。

下面将通过几个具体实施例来说明本实用新型的HJT太阳能电池。以下实施例中，均是在制绒后干净的晶硅基片表面上依次沉积上各膜层。

实施例1

准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法依次沉积8nm的第一i型非晶硅膜层2和15nm的p型非晶硅膜层3；接着在N型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积8nm的第二i型非晶硅膜层5、5nm的n型非晶硅膜层6和10nm的n型微晶硅膜层9；接着采用溅射法在p型非晶硅膜层3上沉积100nm的ITO膜层作为透明导电氧化物膜层4；接着采用溅射法在n型微晶硅膜层9上依次沉积25nm的ITO膜层71、20nm的银膜层72和30nm的AZO膜层73作为金属基导电叠层7；接着采用丝网印刷法在透明导电氧化物膜层4和金属基导电叠层7上印刷金属栅电极8和10，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8和10进行退火处理，在透明导电氧化物膜层4上的栅电极8的间距为2mm，在金属基导电叠层7上的栅电极9的间距为2mm，由此制得HJT太阳能电池。最后对HJT太阳能电池进行测试，测得其填充因子为79.8%。

实施例2

准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法依次沉积8nm的第一i型非晶硅膜层2和15nm的p型非晶硅膜层3；接着在N型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积8nm的第二i型非晶硅膜层5、15nm的n型非晶硅膜层6；接着采用溅射法在p型非晶硅膜层3上沉积100nm的ITO膜层作为透明导电氧化物膜层4；接着采用溅射法在n型非晶硅膜层6上依次沉积25nm的ITO膜层71、20nm的银膜层72和40nm的GZO膜层73作为金属基导电叠层7；接着采用丝网印刷法在透明导电氧化物膜层4和金属基导电叠层7上印刷金属栅电极8和10，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8和10进行退火处理，在透明导电氧化物膜层4上的栅电极8的间距为2mm，在金属基导电叠层7上的栅电极9的间距为2mm，由此制得HJT太阳能电池。最后对HJT太阳能电池进行测试，测得其填充因子为79.2%。

实施例3

准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法依次沉积5nm的第一i型非晶硅膜层2和15nm的p型非晶硅膜层3；接着在N型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积5nm的第二i型非晶硅膜层5、5nm的n型非晶硅膜层6和10nm的n型微晶硅膜层9；接着采用溅射法在p型非晶硅膜层3上沉积100nm的IWO膜层作为透明导电氧化物膜层4；接着采用溅射法在n型微晶硅膜层9上依次沉积25nm的IWO膜层71、15nm的金膜层72和35nm的GZO膜层73作为金属基导电叠层7；接着采用丝网印刷法在透明导电氧化物膜层4和金属基导电叠层7上印刷金属栅电极8和10，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8和10进行退火处理，在透明导电氧化物膜层4上的栅电极8的间距为2mm，在金属基导电叠层7上的栅电极10的间距为2mm，由此制得HJT太阳能电池。最后对HJT太阳能电池进行测试，测得其填充因子为79.1%。

实施例4

准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法依次沉积8nm的第一i型非晶硅膜层2和15nm的p型非晶硅膜层3；接着在N型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积8nm的第二i型非晶硅膜层5、5nm的n型非晶硅膜层6和10nm的n型微晶硅膜层9；接着采用RPD法在p型非晶硅膜层3上沉积100nm的ICO膜层作为透明导电氧化物膜层4；接着采用溅射法在n型微晶硅膜层9上依次沉积25nm的ITO膜层71、25nm的铜膜层72和30nm的AZO膜层73作为金属基导电叠层7；接着采用丝网印刷法在透明导电氧化物膜层4和金属基导电叠层7上印刷金属栅电极8和10，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8和10进行退火处理，在透明导电氧化物膜层4上的栅电极8的间距为2mm，在金属基导电叠层7上的栅电极10的间距为2mm，由此制得HJT太阳能电池。最后对HJT太阳能电池进行测试，测得其填充因子为80.1%。

对比例1

准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法依次沉积8nm的第一i型非晶硅膜层2和15nm的p型非晶硅膜层3；接着在N型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积8nm的第二i型非晶硅膜层5、15nm的n型非晶硅膜层6；接着采用溅射法在p型非晶硅膜层3上沉积100nm的ITO膜层作为透明导电氧化物膜层4；接着采用溅射法在n型非晶硅膜层6上沉积100nm的ITO膜层作为透明导电氧化物膜层7´；接着采用丝网印刷法在透明导电氧化物膜层4和7´上印刷金属栅电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8进行退火处理，在单晶硅片1受光面的透明导电氧化物膜层4上的栅电极8的间距为2mm，在单晶硅片1背面的透明导电氧化物膜层7´上的栅电极8的间距为2mm，由此制得HJT太阳能电池。最后对HJT太阳能电池进行测试，测得其填充因子为77.3%。

对比例2

准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法依次沉积8nm的第一i型非晶硅膜层2和15nm的p型非晶硅膜层3；接着在N型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积8nm的第二i型非晶硅膜层5、15nm的n型非晶硅膜层6；接着采用溅射法在p型非晶硅膜层3上沉积100nm的ITO膜层作为透明导电氧化物膜层4；接着采用溅射法在n型非晶硅膜层6上沉积100nm的ITO膜层作为透明导电氧化物膜层7´；接着采用丝网印刷法在透明导电氧化物膜层4和7´上印刷金属栅电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极8进行退火处理，在单晶硅片1受光面的透明导电氧化物膜层4上的栅电极8的间距为2mm，在单晶硅片1背面的透明导电氧化物膜层7´上的栅电极8的间距为1mm，由此制得HJT太阳能电池。最后对HJT太阳能电池进行测试，测得其填充因子为78.2%。

从上述实施例与对比例的比较可以看出，本实用新型可提升HJT太阳能电池的填充因子，因而可提高异质结太阳能电池的性能。

本实用新型还公开了一种HJT太阳能电池模块，包括依次堆叠的背面基板、第二粘结层、上述的HJT太阳能电池、第一粘结层和前基板。

具体的，所述HJT太阳能电池的数量为多个，该多个HJT太阳能电池串联在一起后经所述汇流条引出电极接线。

所述粘结层为EVA或PVB；所述前基板为玻璃基板；所述背面基板为玻璃基板或树脂材质的基板。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。