本实用新型专利技术一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池，由上至下依次包括：正面金属电极、正面局部接触金属电极正面透明导电膜、正面减反射膜/钝化膜、N型层、P型硅基体和背面电极；正面局部接触金属电极以规则图案方式排布在正面减反射膜/钝化膜上，且正面局部接触金属电极穿透减反射膜及钝化膜与硅基体形成局部欧姆接触，透明导电膜将分散的正面局部接触金属电极和正面金属电极连接成为正面电极；所述背面电极为铝背场电极、局部接触电极或背面二维电极。本实用新型专利技术减少了金属电极的遮光面积与浆料的使用量，保证电极良好的导电性，平衡了受光面电极光遮挡与导电性之间的两难问题，使电池的转换效率提升、生产成本降低。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于太阳能电池
，特别涉及一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池。
技术介绍
自1954年第一块太阳能电池在贝尔实验室诞生以来，晶体硅太阳能电池得到了广泛的应用，转换效率不断提升，生产成本持续下降。目前，晶体硅太阳能电池占太阳能电池全球市场总额的80％以上，晶体硅电池片的产线转换效率目前已突破20％，全球年新增装机容量约50GW且增速明显，与火力发电的度电成本不断缩小，在未来几年有望与之持平。晶体硅太阳能电池作为一种清洁能源在改变能源结构、缓解环境压力等方面的重要作用日益凸显。晶体硅太阳能电池要想继续保持竞争力、获得更大的发展与应用，必须进一步提高转换效率，同时降低生产成本。目前晶体硅电池的受光面电极采用银浆丝网印刷的方式形成近百条细栅和若干条主栅，此工序使用的物料成本昂贵，且银电极会造成电池片表面5％～7％的面积形成对光的遮挡，大大降低了电池片的转换效率。如何在减少遮光面积与保持良好的导电性之间进行平衡，是近几年晶体硅电池技术研究的一个重点。由于浆料技术与印刷技术的进步，晶体硅电池的受光面电极细栅宽度不断减小，根据SEMI预测，到2020年细栅的宽度将减小至35微米以下，同时主栅采用多主栅及无主栅。在这个栅线细化技术过程中，电极的遮光面积有所下降，导电性有所提升，同时获得了效率的提升与成本的下降。但随着栅线宽度的不断减小，电极制备的工艺难度不断加大，进一步提高效率、降低生产成本的空间缩小。为了彻底解决金属电极的光遮挡及成本问题，透明导电膜在晶体硅电池中的应用日益受到
重视。有人提出采用透明导电膜取代金属细栅，但该方法由于仍保留了主栅，电极的光遮面积减少幅度有限，且细栅的取消会造成导电性变差，影响转换效率。还有人采用不同导电率的透明导电膜完全替代受光面金属电极与减反射膜，但该方法自提出至今十余年无法实现量产。还有人将透明导电膜应用于MWT技术，但实现工艺复杂，不易于控制与降低成本。
技术实现思路
本技术的目的是提供了一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池，本技术显著减少了金属电极的遮光面积与浆料的使用量，同时保证电极良好的导电性，很好的平衡了受光面电极光遮挡与导电性之间的两难问题，使电池的转换效率提升、生产成本降低。为实现上述目的，本技术采用以下技术手段：一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池，由上至下依次包括：正面金属电极、正面局部接触金属电极正面透明导电膜、正面减反射膜/钝化膜、N型层、P型硅基体和背面电极；正面局部接触金属电极以规则图案方式排布在正面减反射膜/钝化膜上，且正面局部接触金属电极穿透减反射膜及钝化膜与硅基体形成局部欧姆接触，透明导电膜将分散的正面局部接触金属电极和正面金属电极连接成为正面导电组合体；所述背面电极为铝背场电极、局部接触电极或背面二维电极。所述的背面二维电极包括背面透明导电膜、背面局部接触金属电极和背面金属电极，P型硅基体背面依次设置有全局P+层、背面钝化膜、背面透明导电膜和背面金属电极；背面局部接触金属电极以规则图案方式排布在背面钝化膜上，且背面局部接触金属电极穿透背面钝化膜与硅基体形成局部欧姆接触，背面透明导电膜将分散的背面局部接触金属电极和背面金属电极连接成为背面导电组合体。正面透明导电膜和背面透明导电膜均为ITO薄膜、AZO薄膜、GZO薄膜、FTO薄膜、IWO薄膜和石墨烯薄膜中的一种或多种叠层构成，透明导电膜的厚度为50～500nm。P型硅基体是P型单晶硅片或P型多晶硅片；所述的二维电极形成于P型硅基体或发射极表面；二维电极下方的局部硅基体为重掺杂区或一般掺杂区，重掺杂区的方阻为5～50Ω/□，一般掺杂区的方阻为50～150Ω/□。正面局部接触金属电极和背面局部接触金属电极均采用阵列图案排布，其图案为一维、二维几何图形或一维与二维几何图形的组合；一维几何图形选自：线段、虚线段或弧线；二维几何图形选自：圆形、椭圆形、纺锤形、环形、多边形、多角形或扇形。所述一维几何图形的线宽为30～100um，长度为0.05～1.5mm；同一行中相邻两个线形的间距为0.5～2mm，同一列中相邻两个线形的间距为0.5～2mm；所述二维几何图形的尺寸为30～200um，相邻两个图形中心距为0.8～2mm。正面金属电极和背面金属电极的排布图案为一组平行线段或多组平行线段的组合，线段的宽度为20～2000um，数量为5～100根，线长为2～156mm，相邻线段之间的距离为0.5～50mm。所述的P型硅基体表面为金字塔、倒金字塔、纳米/微米多孔结构。正面局部接触金属电极、背面局部接触金属电极、正面金属电极和背面金属电极均为银电极、铝电极、镍电极、铜电极、合金电极和金属复合电极。正面钝化膜为氧化铝薄膜、氧化硅薄膜、非晶硅薄膜中的一种或多种叠层构成，厚度为5～50nm；正面减反射膜为氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化钛薄膜、碳化硅薄膜中的一种或多种叠层构成，减反射膜整体厚度为50～100nm；背面的钝化膜为氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、非晶硅薄膜、氮氧化硅薄膜的中的一种或多种叠层构成，钝化膜整体厚度为5～50nm。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池，该电池可以为双面太阳能电池、背面场BSF电池或背面局部接触电池；其中的二维电池采用透明导电膜将其上下设置的
金属电极与局部接触金属电极结合为一个可作为晶硅电池正面或背面电极的导电整体，使电池片的受光面积增加了3％～5％，同时保持了电极良好的导电性，使晶体硅电池的转换效率显著提升。此外，金属浆料的使用量大幅减少，使得生产成本显著降低，且生产上易于实现、控制。进一步，阵列图形为点状阵列或线状阵列，接触点多，局部欧姆接触良好。进一步，技术的晶体硅太阳能电池可以制成无金属细栅及主栅的P型晶体硅太阳能电池，或者在优化金属主栅的情况下制成无细栅的P型晶体硅太阳能电池，P型晶体硅太阳能电池可以是双面太阳能电池、背面场BSF电池或背面局部接触电池，以适应不同的需求。附图说明图1是基于具有二维电极结构的P型双面电池结构示意图。图2是基于具有二维电极结构的P型BSF常规电池结构示意图。图3是基于具有二维电极结构的P型背面钝化局部接触电池结构示意图。图4是点状局部接触金属电极示意图。图5是线段状局部接触金属电极示意图。其中，1、正面局部接触金属电极，2、透明导电膜，3、减反射膜/钝化膜，4、N型层，5、P型硅基体，6、铝背场，7、背场电极，8、背面钝化膜，9、背面透明导电膜，10、局部P+层，11、全局P+层，12、正面金属电极，13、背面金属电极，14、背面局部接触金属电极。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明。如图1至图3所示，本技术一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池，电池的正面或背面电极采用局部接触金属电极、金属电极与透明导电膜协同作用的形式，透明导电膜设置在局部接触金属电极之上，金属电极设置在透明导电膜之上，透明导电膜将分散的局部接触金属电极、金属电极连接成为电极的导电组合体。局部接触金属电极图案可以是为一维、二维几何图形或一维与二维几何图形的组合；一维几何图形选自：线段、虚线段或弧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，由上至下依次包括：正面金属电极(12)、正面局部接触金属电极(1)、正面透明导电膜(2)、正面减反射膜/钝化膜(3)、N型层(4)、P型硅基体(5)和背面电极；正面局部接触金属电极(1)以规则图案方式排布在正面减反射膜/钝化膜(3)上，且正面局部接触金属电极(1)穿透减反射膜及钝化膜(3)与硅基体形成局部欧姆接触，透明导电膜(2)将分散的正面局部接触金属电极(1)和正面金属电极(12)连接成为正面导电组合体；所述背面电极为铝背场电极、局部接触电极或背面二维电极。
【技术特征摘要】
1.一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，由上至下依次包括：正面金属电极(12)、正面局部接触金属电极(1)、正面透明导电膜(2)、正面减反射膜/钝化膜(3)、N型层(4)、P型硅基体(5)和背面电极；正面局部接触金属电极(1)以规则图案方式排布在正面减反射膜/钝化膜(3)上，且正面局部接触金属电极(1)穿透减反射膜及钝化膜(3)与硅基体形成局部欧姆接触，透明导电膜(2)将分散的正面局部接触金属电极(1)和正面金属电极(12)连接成为正面导电组合体；所述背面电极为铝背场电极、局部接触电极或背面二维电极。2.根据权利要求1所述的一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述的背面二维电极包括背面透明导电膜(9)、背面局部接触金属电极(14)和背面金属电极(13)，P型硅基体(5)背面依次设置有全局P+层(11)、背面钝化膜(8)、背面透明导电膜(9)和背面金属电极(13)；背面局部接触金属电极(14)以规则图案方式排布在背面钝化膜(8)上，且背面局部接触金属电极(1)穿透背面钝化膜(8)与硅基体形成局部欧姆接触，背面透明导电膜(9)将分散的背面局部接触金属电极(14)和背面金属电极(13)连接成为背面导电组合体。3.根据权利要求2所述的一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，正面透明导电膜(2)和背面透明导电膜(9)均为ITO薄膜、AZO薄膜、GZO薄膜、FTO薄膜、IWO薄膜和石墨烯薄膜中的一种或多种叠层构成，透明导电膜的厚度为50～500nm。4.根据权利要求1或2所述的一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，P型硅基体(5)是P型单晶硅片或P型多晶硅片；二维电极形成于P型硅基体或发射极表面；二维电极下方的局部硅基体为重掺杂区或一般掺杂区，重掺杂区的方阻为5～50Ω/□，一般掺杂区的方阻为50～150Ω/□。5.根据权利要求1或2所述的一种具有二维电极结构的P型晶体硅太阳能电...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟宝申，李华，赵科雄，
申请(专利权)人：乐叶光伏科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61
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