太阳能电池

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
基底(1)，所述基底(1)的背面依次层叠设置有隧穿层(2)、场钝化层(3)、钝化功能层(4)和阻挡层(5)，所述钝化功能层(4)用于释放氢原子，以使所述隧穿层(2)、所述场钝化层(3)和所述钝化功能层(4)之间的配合界面钝化，所述阻挡层(5)用于阻挡所述氢原子向空气中扩散；所述阻挡层(5)的致密度大于所述钝化功能层(4)的致密度。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述阻挡层(5)包括第一阻挡层(51)和第二阻挡层(52)，所述第一阻挡层(51)设置于所述钝化功能层(4)背离所述基底(1)的一侧，所述第二阻挡层(52)设置于所述第一阻挡层(51)背离所述钝化功能层(4)的一侧；
所述第二阻挡层(52)的致密度大于所述第一阻挡层(51)的致密度。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池还包括光学匹配层(6)，所述光学匹配层(6)设置于所述第二阻挡层(52)背离所述第一阻挡层(51)的一侧。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述光学匹配层(6)的折射率小于所述第二阻挡层(52)的折射率。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二阻挡层(52)的折射率为
2.15～2.3，所述光学匹配层(6)的折射率为2.0～2.15。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一阻挡层(51)、所述第二阻挡层(52)和所述光学匹配层(6)均为氮化硅材料层。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述钝化功能层(4)的厚度范围值为2～8nm，所述第一阻挡层(51)的厚度范围值为30～50nm，所述第二阻挡层(52)的厚度范围值为10～20nm，所述光学匹配层(6)的厚度范围值为20～30nm；
所述钝化功能层(4)、所述第一阻挡层(51)、所述第二阻挡层(52)和所述光学匹配层(6)的总厚度为70～80nm。
8.根据权利要求1‑7任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述钝化功能层(4)为氧化铝材料层或氮化硅材料层。
9.根据权利要求2‑7任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述阻挡层(5)的含氢原子浓度大于所述钝化功能层(4)的含氢原子浓度量。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二阻挡层(52)的含氢原子浓度大于所述第一阻挡层(51)的含氢原子浓度。

太阳能电池\n技术领域\n[0001] 本申请涉及光伏领域，尤其涉及一种太阳能电池。\n背景技术\n[0002] 现有的TOPCon电池一般包括背钝化膜，其作为氢钝化功能层。该背钝化膜在高温下释放的一部分氢原子进入待钝化的界面，而另一部分氢原子则逃逸到空气中，导致起到有效钝化作用的氢原子较少。\n实用新型内容\n[0003] 本申请的目的在于提供一种太阳能电池，以解决上述现有技术中背钝化膜在高温条件下释放的氢原子不能被待钝化的界面有效利用的问题。\n[0004] 本申请提供了一种太阳能电池，其中，包括：\n[0005] 基底，所述基底的背面依次层叠设置有隧穿层、场钝化层、钝化功能层和阻挡层，所述钝化功能层用于释放氢原子，以使所述隧穿层、所述场钝化层和所述钝化功能层之间的配合界面钝化，所述阻挡层用于阻挡所述氢原子向空气中扩散；所述阻挡层的致密度大于所述钝化功能层的致密度。\n[0006] 在一种可能的设计中，所述阻挡层包括第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层设置于所述钝化功能层背离所述基底的一侧，所述第二阻挡层设置于所述第一阻挡层背离所述钝化功能层的一侧；所述第二阻挡层的致密度大于所述第一阻挡层的致密度。\n[0007] 在一种可能的设计中，所述太阳能电池还包括光学匹配层，所述光学匹配层设置于所述第二阻挡层背离所述第一阻挡层的一侧。\n[0008] 在一种可能的设计中，所述光学匹配层的折射率小于所述第二阻挡层的折射率。\n[0009] 在一种可能的设计中，所述第二阻挡层的折射率为2.15～2.3，所述光学匹配层的折射率为2.0～2.15。\n[0010] 在一种可能的设计中，所述第一阻挡层、所述第二阻挡层和所述光学匹配层均为氮化硅材料层。\n[0011] 在一种可能的设计中，所述钝化功能层的厚度范围值为2～8nm，所述第一阻挡层的厚度范围值为30～50nm，所述第二阻挡层的厚度范围值为10～20nm，所述光学匹配层的厚度范围值为20～30nm；所述钝化功能层、所述第一阻挡层、所述第二阻挡层和所述光学匹配层的总厚度为70～80nm。\n[0012] 在一种可能的设计中，所述钝化功能层为氧化铝材料层或氮化硅材料层。\n[0013] 在一种可能的设计中，所述阻挡层的含氢原子浓度大于所述钝化功能层的含氢原子浓度量。\n[0014] 在一种可能的设计中，所述第二阻挡层的含氢原子浓度大于所述第一阻挡层的含氢原子浓度。\n[0015] 本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：\n[0016] 本申请提供的太阳能电池，使阻挡层位于钝化功能层背离基底的一侧，可阻挡氢原子向背离基底一侧的空气中扩散。其中，阻挡层的致密度大于钝化功能层的致密度，可以使阻挡层的中原子相对于钝化功能层中的原子更紧凑，更不利于氢原子在阻挡层中扩散，实现阻挡氢原子向空气扩散的目的。\n[0017] 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。\n附图说明\n[0018] 图1为本申请一种实施例提供的太阳能电池的结构示意图；\n[0019] 图2为本申请另一种实施例提供的太阳能电池的结构示意图。\n[0020] 附图标记：\n[0021] 1‑基底；\n[0022] 2‑隧穿层；\n[0023] 3‑场钝化层；\n[0024] 4‑钝化功能层；\n[0025] 5‑阻挡层；\n[0026] 51‑第一阻挡层；\n[0027] 52‑第二阻挡层；\n[0028] 6‑光学匹配层；\n[0029] 7‑背面电极；\n[0030] 8‑正面电极；\n[0031] 9‑发射极；\n[0032] 10‑钝化膜。\n[0033] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。\n具体实施方式\n[0034] 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。\n[0035] 在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。\n对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。\n[0036] 本说明书的描述中，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，在上下文中，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”。\n[0037] 如图1所示，本申请实施例提供了一种太阳能电池，其包括基底1，基底1的背面依次层叠设置有隧穿层2、场钝化层3、钝化功能层4和阻挡层5。该太阳能电池还包括背面电极\n7，背面电极7贯穿阻挡层5、钝化功能层4后与场钝化层3电连接。在一些实施例中，背面电极\n7可以通过导电浆料(银浆、铝浆或者银铝浆)烧结印刷而成。其中，基底1的正面还可以依次层叠设置有发射极9和钝化膜10，且基底1的正面还设置有正面电极8，该正面电极8与发射极9电连接。\n[0038] 其中，钝化功能层4在电池制备过程中的高温工序会释放氢原子，使一部分氢原子进入电池内，以使隧穿层2、场钝化层3和钝化功能层4之间的配合界面钝化。\n[0039] 隧穿层2主要用于对基底1表面进行化学钝化，减少界面态。隧穿层2可以为隧穿氧化物层或隧穿氮化物层，隧穿氧化物层可以为氧化硅、氧化铝、氧化铪等，隧穿氮化物层可以为氮化硅等。在一些实施例中，隧穿层2的厚度较薄以便实现隧穿作用，例如，厚度为1‑\n4nm。\n[0040] 场钝化层3主要用于在基底1表面形成能带弯曲，实现载流子的选择性传输，减少复合损失。场钝化层3通常为掺杂有掺杂离子的多晶硅层。场钝化层3的掺杂离子类型与基底1的掺杂离子类型相同。具体地，基底1为N型硅片时，场钝化层3为N型掺杂层(如N型掺杂多晶硅)，掺杂离子包括磷离子等五族元素；基底1为P型硅片时，场钝化层3为P型掺杂(如P型掺杂多晶硅)，掺杂离子包括硼离子等三族元素。\n[0041] 阻挡层5位于钝化功能层4背离基底1的一侧，用于阻挡氢原子向背离基底1一侧的空气中扩散。\n[0042] 其中，阻挡层5的致密度大于钝化功能层4的致密度，致密度是指晶胞中原子本身所占的体积百分数，即晶胞中所包含的原子体积与晶胞体积的比值。致密度较大时，则晶胞中所包含的原子更紧凑，也就是说，阻挡层5的中原子相对于钝化功能层4中的原子更紧凑，更不利于氢原子在阻挡层5中扩散，实现阻挡氢原子向空气扩散的目的。\n[0043] 该阻挡层5的致密度可以通过采用不同的膜层组合来等效调节。\n[0044] 具体地，该钝化功能层4可以为氧化铝材料层或氮化硅材料层。当该钝化功能层4为氮化硅材料层时，氮化硅材料层在沉积之后的氢原子浓度较高，一般在10～15％，大部分是以键合态存在，在后续电池制备过程中的高温工序会使一部分氢原子进入电池内，钝化隧穿层2、场钝化层3和钝化功能层4之间的配合界面。但是，由于氮化硅材料层中的氢原子大部分是以键合态存在，在高温工序下，能够释放的氢原子浓度不高，从而导致钝化效果有限。\n[0045] 当该钝化功能层4为氧化铝材料层时，氧化铝材料层在沉积之后的氢原子浓度在2～4％，虽然相比于氮化硅材料层沉积之后的氢原子浓度低，但是，氧化铝材料层在高温工序下，从键合态氢原子转变成非键合态氢原子更丰富，即能够释放的氢原子浓度相比于氮化硅材料层更高，可以有效钝化隧穿层2、场钝化层3和钝化功能层4之间的配合界面。\n[0046] 具体地，阻挡层5可以仅具有一层，也可以具有多层。本实施例中，如图2所示，阻挡层5包括第一阻挡层51和第二阻挡层52，第一阻挡层51设置于钝化功能层4背离基底1的一侧，第二阻挡层52设置于第一阻挡层51背离钝化功能层4的一侧；第二阻挡层52的致密度大于第一阻挡层51的致密度。\n[0047] 其中，第一阻挡层51和第二阻挡层52形成叠层结构，对氢原子可以形成双重阻挡效果，能够有效避免氢原子向空气中扩散。其中，由于第二阻挡层52的致密度大于第一阻挡层51的致密度，使原子的紧凑程度形成梯度，可以对氢原子形成逐级阻挡，提升阻挡效果。\n[0048] 具体地，第一阻挡层51和第二阻挡层52均可以为氮化硅材料层，其中，第一阻挡层\n51中氮和硅的原子比例与第二阻挡层52中氮和硅的原子比例不同，从而可以使阻挡氢原子扩散的能力不同，实现阶梯式的阻挡效果，从而有效防止氢原子向外扩散逃逸。\n[0049] 需要说明的是，传统的背钝化膜10通常不会考虑到在电池封装成组件时，组件封装材料对光学效果的影响，普遍会存在光学失配问题，导致电池背面效率的提升并不能在整体光伏组件上体现。\n[0050] 为此，本实施例中，太阳能电池还包括光学匹配层6，光学匹配层6设置于第二阻挡层52背离第一阻挡层51的一侧。该光学匹配层6可以综合考虑例如玻璃、透明背板、EVA等封装材料对光学效果的影响，通过设置光学匹配层6，能够使电池效率的提升体现在整个光伏组件上。\n[0051] 其中，该光学匹配层6也可以为氮化硅材料层，即光学匹配层6、第一阻挡层51和第二阻挡层52均可以为氮化硅材料层，但光学匹配层6中的氮原子和硅原子的比例与第一阻挡层51和第二阻挡层52均不同，以实现光学匹配层6的光学调控的效果。\n[0052] 本实施例中，通过氮化硅材料的光学匹配层6、第一阻挡层51和第二阻挡层52的配合，可以控制各个氮化硅材料层的折射率均在2以上，从而使光伏组件具有较高的效率。\n[0053] 具体地，钝化功能层4的厚度范围值为2～8nm，钝化功能层4在该厚度范围内可以实现最优的钝化效果，在高温条件下释放的氢原子具有最佳的利用率。本实施例中，钝化功能层4的厚度优选为2nm、4nm、6nm、8nm。\n[0054] 第一阻挡层51的厚度范围值为30～50nm，第二阻挡层52的厚度范围值为10～\n20nm，钝化功能层4释放的氢原子首先接触第一阻挡层51，厚度较大的第一阻挡层51可以优先阻挡大部分的氢原子，少量的氢原子可以经过第一阻挡层51而与厚度较小的第二阻挡层\n52接触，第二阻挡层52能够进一步阻挡氢原子的扩散，由于接触第二阻挡层52的氢原子的量较少，仅需要厚度较小的第二阻挡层52即可，从而在实现阻挡氢原子的同时能够实现组合膜层的轻薄化。本实施例中，第一阻挡层51的厚度优选为30nm、40nm、50nm，第二阻挡层52的厚度优选为10nm、15nm、20nm。\n[0055] 光学匹配层6的厚度范围值为20～30nm，具有该厚度的光学匹配层可以具有最优的光学调控效果。本实施例中，光学匹配层6的厚度优选为20nm、25nm、30nm。\n[0056] 其中，钝化功能层4、第一阻挡层51、第二阻挡层52和光学匹配层6的总厚度可以为\n70～80nm。在该厚度范围内，一方面可以实现防止氢原子向空气扩散，另一方面也可以获得较佳的光学调控效果，提升光利用率，还可以实现电池的轻薄化。\n[0057] 具体地，光学匹配层6的折射率小于第二阻挡层52的折射率，从而有利于光从光学匹配层6射入至电池内部，有利于提升电池上具有光学匹配层6一侧的发电效率。\n[0058] 其中，第二阻挡层52的折射率为2.15～2.3，光学匹配层6的折射率为2.0～2.15。\n第二阻挡层52和光学匹配层6的折射率在上述范围内，可以降低封装材料对光学匹配的不良影响，能够使电池效率的提升体现在整个光伏组件上。本实施例中，第二阻挡层52的折射率可以为2.15、2.18、2.21、2.24、2.27、2.3。光学匹配层6的折射率可以为2.0、2.03、2.06、\n2.09、2.12、2.15。\n[0059] 作为一种具体的实现方式，阻挡层5的含氢原子浓度大于钝化功能层4的含氢原子浓度量。膜层中含氢原子浓度量越高，氢原子越不易扩散，也就是说，本实施中，阻挡层5的含氢原子浓度大于钝化功能层4的含氢原子浓度量，可以使氢原子难以在阻挡层5中向外扩散逃逸。\n[0060] 具体地，阻挡层5包括第一阻挡层51和第二阻挡层52，第二阻挡层52的含氢原子浓度大于第一阻挡层51的含氢原子浓度。也就是说，第一阻挡层51和第二阻挡层52中含氢原子浓度呈梯度分布，从而更有利于阻止氢原子向空气扩散。\n[0061] 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。