WO2025171776A1 - 一种太阳能电池和光伏组件 - Google Patents
一种太阳能电池和光伏组件Info
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Definitions
- the present application relates to the technical field of solar cells, and in particular to a solar cell and a photovoltaic module.
- a solar cell is a device that utilizes solar energy, directly converting light energy into electrical energy through the photoelectric or photochemical effects.
- Solar cells include slicing solar cells.
- slicing solar cells typically involves cutting a solar cell that has already been formed with multiple film layers into at least two slicing solar cells, such as two halves. These slicing solar cells are then used to make photovoltaic modules.
- the purpose of this application is to provide a solar cell and a photovoltaic module for improving the efficiency of the solar cell.
- the present application provides a solar cell.
- the solar cell includes a first surface and a second surface opposite to each other, and a side surface connecting the first surface and the second surface.
- the side surface includes a cut surface, the cut surface including a cut edge adjacent to the first surface and a fracture edge adjacent to the second surface.
- a first passivation layer is formed on the cut surface, the first passivation layer including an aluminum oxide passivation layer.
- the cut surface includes a first region adjacent to the cut edge and a second region further away from the cut edge than the first region, wherein the ratio of oxygen to aluminum in at least a portion of the first region is greater than the ratio of oxygen to aluminum in at least a portion of the second region.
- the first area close to the cutting edge is the area that is most affected by direct external forces, it has a more complex composition and surface morphology.
- the morphology of silicon other than single crystal silicon includes irregularly arranged amorphous morphologies, which often contain a large number of defects and dangling bonds, and the complex surface morphology exacerbates the formation of defects. Therefore, the presence of more oxygen elements can fully react this part of silicon and eliminate the adverse effects it brings.
- the second area is not directly affected by external forces or the direct external forces are weaker, and is basically a single crystal silicon morphology with a complete crystal structure. The introduction of too much oxygen may bring more surface defects.
- the ratio of oxygen elements to aluminum elements in at least part of the first area is set to be greater than the ratio of oxygen elements to aluminum elements in at least part of the second area to balance the impact of the difference in surface morphology between the first area and the second area, thereby improving the overall efficiency of the solar cell.
- the cutting surface includes a first trench structure and a crack structure, the first trench structure is located in the first region, and the thickness of the first passivation layer is greater than the depth of the first trench structure and less than the depth of the crack structure.
- the first passivation layer can passivate the cut surface, reduce the recombination rate of photogenerated carriers at the cut surface, and improve the photoelectric conversion efficiency of the solar cell. Furthermore, since the first groove structure is densely distributed and complex in structure, and sometimes contains non-single-crystal silicon components of silicon, resulting in complex surface morphology and composition in this area, and a high density of surface recombination centers, the thickness of the first passivation layer is set to be greater than the depth of the first groove structure. At this time, the first passivation layer can completely fill the first groove structure to maximize passivation repair and improve the conversion efficiency of the solar cell.
- the crack structure is mostly formed by natural fracture under stress, its surface is relatively smooth. Setting the thickness of the first passivation layer to be less than the depth of the crack structure is sufficient to perform limited passivation on the area. At the same time, the first passivation layer formed on the cut surface is in an undulating state, which can enhance the light trapping effect of the cut surface and increase the concentration of photogenerated carriers on the cut surface, thereby improving the utilization rate of light on the cut surface of the solar cell, and further improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell.
- the depth of the first trench structure is less than 1.2 ⁇ m. This can reduce the degree of damage to the solar cell caused by the first trench structure, thereby ensuring that no cracks are caused or excessive defects are introduced during subsequent production.
- the depth of the crack structure is greater than or equal to 1 ⁇ m, which can ensure uniform coating and light trapping during the passivation process.
- the thickness of the first passivation layer is greater than or equal to 30 nm and less than or equal to 200 nm.
- the passivation effect of the solar cell gradually increases, and the conversion efficiency of the solar cell increases with the increase in the thickness of the first passivation layer.
- the difference between the aluminum content in at least a portion of the second region and the aluminum content in at least a portion of the first region is greater than 3%.
- the first groove structure is adjacent to the cutting edge, and the first groove structure includes an end portion extending from the cutting edge toward the breaking edge, and the end portion boundary of the first groove structure is wavy or sawtooth-shaped.
- the cutting surface includes an edge area and a middle area, the edge area is adjacent to the cutting edge or the broken edge, and the middle area is located in the middle part of the cutting surface; the roughness of the first passivation layer located in the middle area is less than the roughness of the first passivation layer located in the edge area.
- the spacing between the wave crests of the wave shape or sawtooth shape is greater than or equal to 3 um and less than or equal to 20 um.
- the spacing between the wave peaks is greater than or equal to 3 ⁇ m, the first groove structure can be prevented from being too concentrated, thereby preventing excessive stress concentration on the cut surface of the solar cell and improving the quality of the cut surface.
- an angle is formed between an extension direction of the crack structure and an extension direction of the first groove structure, and the angle is greater than or equal to 45° and less than 90°.
- the first surface includes a second groove structure, and the second groove structure is adjacent to the cutting edge.
- an extension length of the second trench structure is greater than or equal to 20 um and less than or equal to 100 um.
- the solar cell further includes: a second passivation layer formed in an edge region of the first surface, the edge region of the first surface is close to the cut surface, and the second passivation layer is continuously distributed with the first passivation layer.
- the second passivation layer can passivate the edge area of the first surface near the cut surface, reducing the carrier recombination rate at the first surface and improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell. Furthermore, when the second passivation layer covers the second trench structure, the second passivation layer can passivate and repair the second trench structure to improve the conversion efficiency of the solar cell.
- a width of the second passivation layer is greater than an extension length of the second trench structure.
- a width of the second passivation layer is greater than or equal to 0.05 mm and less than or equal to 2 mm.
- the thickness of the first passivation layer is greater than the thickness of the second passivation layer.
- the first surface is a light-facing surface or a backlight surface.
- the present application further provides a photovoltaic module, which includes the solar cell described in the first aspect.
- the beneficial effects of the photovoltaic module provided in this application are the same as the beneficial effects of the solar cell described in the above technical solution, and will not be described in detail here.
- FIG1 is a SEM image of a cut surface in an embodiment of the present application.
- FIG2 is a schematic structural diagram of a solar cell having a first passivation layer, a second passivation layer, and a third passivation layer formed therein according to an embodiment of the present application;
- FIG3 is a SEM image of a first passivation layer formed on a cut surface in an embodiment of the present application.
- first and second are used for descriptive purposes only and should not be understood as indicating or implying relative importance or implicitly indicating the number of the technical features indicated. Therefore, a feature defined as “first” or “second” may explicitly or implicitly include one or more of the features.
- “multiple” means two or more, unless otherwise clearly and specifically defined.
- "Several” means one or more, unless otherwise clearly and specifically defined.
- a first passivation layer 4 is formed on the cutting surface 1, the first passivation layer comprising an aluminum oxide passivation layer.
- the cutting surface comprises a first region and a second region, the first region being adjacent to the cutting edge and the second region being further away from the cutting edge than the first region, and the ratio of oxygen to aluminum in at least a portion of the first region being greater than the ratio of oxygen to aluminum in at least a portion of the second region.
- the first area close to the cutting edge is the area that is most affected by direct external forces, it has a more complex composition and surface morphology.
- the morphology of silicon other than single crystal silicon includes irregularly arranged amorphous morphologies, which often contain a large number of defects and dangling bonds, and the complex surface morphology exacerbates the formation of defects. Therefore, the presence of more oxygen elements can fully react this part of silicon and eliminate the adverse effects it brings.
- the second area is not directly affected by external forces or the direct external forces are weaker, and is basically a single crystal silicon morphology with a complete crystal structure. The introduction of too much oxygen may bring more surface defects.
- the aluminum content in at least a portion of the first region is less than the aluminum content in at least a portion of the second region.
- the difference between the aluminum content in at least a portion of the second region and the aluminum content in at least a portion of the first region is greater than 3%.
- the desired passivation effect can be achieved on different passivation surfaces (i.e., different regions).
- the aluminum content in at least a portion of the first region is greater than or equal to 1% and less than or equal to 3%.
- the aluminum content in at least a portion of the first region may be 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 2.8%, or 3%.
- the aluminum content in at least a portion of the second region is greater than or equal to 4% and less than or equal to 7%.
- the aluminum content in at least a portion of the second region may be 4%, 4.5%, 5%, 5.5%, 6%, 6.5%, or 7%.
- the ratio of oxygen to aluminum in the first region is greater than 3, while the ratio of oxygen to aluminum in the second region is less than 3.
- the ratio of oxygen to aluminum in the first region is greater than or equal to 5, such as 5, 6, 7, 8, or 9.
- the ratio of oxygen to aluminum in the first region is greater than or equal to 3 and less than or equal to 8, such as 3, 4, 5, 6, 7, or 8.
- the above-mentioned solar cell includes a semiconductor substrate.
- the above-mentioned semiconductor substrate can be a silicon substrate.
- the solar cell can be an intrinsic conductive substrate, an N-type conductive substrate or a P-type conductive substrate.
- the semiconductor substrate is an N-type conductive substrate or a P-type conductive substrate.
- the N-type conductive substrate or the P-type conductive substrate has a higher conductivity, which is beneficial to reduce the series resistance of the solar cell and improve the efficiency of the solar cell.
- the first side of the solar cell can be a velvet surface to improve the light trapping effect of the solar cell to the light surface, thereby improving the utilization rate of light by the solar cell.
- the first side of the solar cell can also be a flat polished surface.
- the second side of the solar cell it can be a polished surface or a velvet surface, which is not specifically limited here.
- the cut surface includes a first trench structure 2 and a crack structure 3; the first trench structure 2 is located in the first region; the thickness of the first passivation layer 4 is greater than the depth of the first trench structure 2 and less than the depth of the crack structure 3.
- the crack structure substantially runs through the entire cut surface, extending from the cut edge to the fracture edge.
- the first passivation layer 4 can passivate the cut surface 1, reduce the recombination rate of photogenerated carriers at the cut surface, and improve the photoelectric conversion efficiency of the solar cell. Furthermore, since the first groove structure is densely distributed and complex in structure, and sometimes contains non-single-crystal silicon components of silicon, resulting in complex surface morphology and composition in this area and a high density of surface recombination centers, the thickness of the first passivation layer 4 is set to be greater than the depth of the first groove structure 2.
- the cut surface 1 includes an edge region 11 and a middle region 12.
- the edge region 11 is adjacent to the cut edge or fracture edge, and the middle region 12 is located in the middle portion of the cut surface 1.
- the roughness of the first passivation layer 4 in the middle region 12 is less than that of the first passivation layer 4 in the edge region 11. In this manner, the escape of sunlight can be minimized while maintaining the passivation effect.
- the first groove structure extends for a length greater than or equal to 1 ⁇ m and less than or equal to 20 ⁇ m within the cut surface, away from the cutting edge. Controlling the overall distribution of the first groove structure ensures efficient cell cutting without introducing excessive defects on the cut surface.
- the first groove structure can extend for a length of 1 ⁇ m, 3 ⁇ m, 5 ⁇ m, 8 ⁇ m, 10 ⁇ m, 12 ⁇ m, 15 ⁇ m, 18 ⁇ m, or 20 ⁇ m.
- the depth of the first trench structure is less than 1.2 ⁇ m. In this case, the degree of damage to the solar cell caused by the first trench structure can be reduced, thereby ensuring that no cracks are caused and no excessive defects are introduced during post-production.
- the first groove end boundary is the boundary away from the cut edge.
- the depth of the crack structure is greater than or equal to 1 ⁇ m and the surface is smooth, which can ensure the uniformity of the coating and the light trapping effect during the passivation process.
- the depth of the crack structure away from the area where the first groove structure is located is greater than or equal to 1um and less than or equal to 2um.
- the depth of the crack structure can be 1um, 1.2um, 1.5um, 1.7um, 1.9um or 2um.
- the horizontal spacing L between the wave-shaped or sawtooth-shaped peaks is greater than or equal to 3 ⁇ m and less than or equal to 20 ⁇ m.
- the horizontal spacing L can be 3 ⁇ m, 5 ⁇ m, 8 ⁇ m, 10 ⁇ m, 12 ⁇ m, 13 ⁇ m, 15 ⁇ m, 18 ⁇ m, 19 ⁇ m, or 20 ⁇ m. Since the spacing between the wave peaks is greater than or equal to 3 ⁇ m, the first groove structure can be prevented from being too concentrated, thereby preventing excessive stress concentration on the cut surface of the solar cell and improving the quality of the cut surface.
- the first surface includes a second groove structure, and the second groove structure is adjacent to the cutting edge.
- the second groove structure extends for a length greater than or equal to 20 ⁇ m and less than or equal to 100 ⁇ m in a direction away from the cutting edge.
- the length of the second groove structure may be 20 ⁇ m, 25 ⁇ m, 30 ⁇ m, 35 ⁇ m, 40 ⁇ m, 45 ⁇ m, 50 ⁇ m, 55 ⁇ m, 60 ⁇ m, 65 ⁇ m, 70 ⁇ m, 75 ⁇ m, 80 ⁇ m, 85 ⁇ m, 90 ⁇ m, 95 ⁇ m, or 100 ⁇ m.
- the width W of the second passivation layer 5 is greater than or equal to 0.05 mm and less than or equal to 2 mm.
- the width W of the second passivation layer 5 can be 0.05 mm, 0.15 mm, 0.55 mm, 1 mm, 1.05 mm, 1.55 mm, or 2 mm.
- the width W of the second passivation layer 5 is greater than or equal to 1 mm and less than or equal to 2 mm.
- the width of the second passivation layer can be 1 mm, 1.05 mm, 1.35 mm, 1.55 mm, 1.85 mm, or 2 mm.
- the thickness of the first passivation layer is greater than the thickness of the third passivation layer.
- the thickness of the third passivation layer gradually decreases along a direction from the edge of the second surface to the central area of the second surface.
- the first surface is a light-facing surface or a backlight-facing surface.
- the solar cell may be a bifacial solar cell or a back-contact solar cell.
- the solar cell may be a PERC cell, a TOPCON cell, a TBC cell, or a heterojunction solar cell.
- the solar cell may also include a tunneling passivation structure or other types of solar cells including a heterojunction structure.
- an embodiment of the present application further provides a photovoltaic assembly, which includes the solar cell described in the first aspect.
- the photovoltaic assembly includes a cell string formed by interconnecting a plurality of solar cells, wherein the cell string includes a welding interconnection structure, such as a welding ribbon or welding wire, that electrically interconnects two adjacent solar cells.
- the welding interconnection structure has a head and a tail, and at least one of the head and tail of the welding interconnection structure is adjacent to a cut surface of the solar cell.
- the two adjacent solar cells are a first solar cell and a second solar cell.
- the welding interconnection structure electrically interconnects the first and second adjacent solar cells, and the welding interconnection structure extends from a position near the cut surface of the first solar cell to a position near the cut surface of the second solar cell, or from a position near the cut surface of the first solar cell to a position near a side surface of the second solar cell opposite the cut surface, or from a position near the side surface of the first solar cell opposite the cut surface to a position near the cut surface of the second solar cell. Because the position and offset of the head and tail of the welding interconnection structure are difficult to control during the welding process, there is a certain probability that the passivation dielectric layer will be damaged or even punctured.
- the cell of the present application has a first passivation layer formed on the cut surface, and a second passivation layer is additionally formed in the edge regions of the first and second surfaces adjacent to the cut surface.
- This provides a relatively thick dielectric layer in the edge regions of the first and second surfaces, providing adequate protection for the edge regions of the cell and reducing the probability of the head and tail portions of the solder interconnect structure puncturing the passivation dielectric layer.
- at least one of the head and tail portions of the solder interconnect structure extends above the second passivation layer in the edge region of the first or second surface.
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
本申请公开了一种太阳能电池和光伏组件,涉及太阳能电池技术领域,以解决分片太阳能电池的切割面不同区域形态差异大,导致太阳能电池的效率降低的问题。所述太阳能电池包括相对的第一面和第二面,以及连接第一面和第二面的侧表面。侧表面包括切割面,切割面包括邻近第一面的切割边缘以及邻近第二面的断裂边缘。形成在切割面上的第一钝化层,第一钝化层包括氧化铝钝化层。切割面包括邻近切割边缘的第一区域和相比于第一区域更远离切割边缘的第二区域,至少部分第一区域中的氧元素与铝元素的比率大于至少部分第二区域中的氧元素与铝元素的比率。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2024年10月10日提交的、申请号为202411404868.8的中国专利申请的优先权和利益,其内容通过引用全部纳入本文。
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。
太阳能电池是利用太阳能的一种装置,通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能。太阳能电池包括分片太阳能电池,目前制作分片太阳能电池通常是对已经形成多种膜层的太阳能电池进行切割处理,以将整个太阳能电池切割为至少两个分片太阳能电池,例如两个半片。之后,将分片太阳能电池用于制作光伏组件。
但是经过切割后,分片太阳能电池的切割面不同区域形态差异较大,导致太阳能电池的效率降低。
本申请的目的在于提供一种太阳能电池和光伏组件,用于提高太阳能电池的效率。
为了实现上述目的,第一方面,本申请提供了一种太阳能电池。上述太阳能电池包括相对的第一面和第二面,以及连接第一面和第二面的侧表面。侧表面包括切割面,切割面包括邻近第一面的切割边缘以及邻近第二面的断裂边缘。形成在切割面上的第一钝化层,第一钝化层包括氧化铝钝化层。切割面包括邻近切割边缘的第一区域和相比于第一区域更远离切割边缘的第二区域,至少部分第一区域中的氧元素与铝元素的比率大于至少部分第二区域中的氧元素与铝元素的比率。
由于靠近切割边缘的第一区域为受到外部直接作用影响较大的区域,存在较为复杂的成分和表面形态,例如除单晶硅以外的硅的形态,这部分的硅包括了非规则排列的非晶体形态,往往存在大量的缺陷和悬挂键,且表面形态复杂加剧了缺陷的形成。因此,更多的氧元素的存在能够将该部分硅进行充分反应,消除其带来的不良影响。而第二区域相比第一区域未受到外力直接作用或者外力直接作用较弱,基本上为晶体结构完整的单晶硅形态,过多的氧的引入可能带来更多表面缺陷。因此设置至少部分第一区域中的氧元素与铝元素的比率大于至少部分第二区域中的氧元素与铝元素的比率,以平衡第一区域与第二区域表面形态的差异带来的影响,从而提高太阳能电池的整体效率。
在一种实现方式中,切割面包括第一沟槽结构和裂痕结构,第一沟槽结构位于第一区域。第一钝化层的厚度大于第一沟槽结构的深度,且小于裂痕结构的深度。
采用上述技术方案的情况下,由于在切割面形成有第一钝化层,第一钝化层可以对切割面进行钝化,降低光生载流子在切割面处的复合速率,提高太阳能电池的光电转换效率。进一步地,由于第一沟槽结构分布较密集,且结构复杂,有时还包含硅的非单晶硅成分,导致该区域表面形态和成分复杂,表面复合中心密度高,因此设置第一钝化层的厚度大于第一沟槽结构的深度,此时第一钝化层可以对第一沟槽结构进行完全的填充,以最大化钝化修复,以提高太阳能电池的转换效率。再进一步地,由于裂痕结构多为在应力作用下自然断裂形成,其表面较为光滑,设置第一钝化层的厚度小于裂痕结构的深度,已完全能够对该区域进行有限钝化,同时形成在切割面上的第一钝化层呈高低起伏状态,可以提高切割面的陷光作用,增加切割面的光生载流子浓度,从而提高太阳能电池的切割面对光线的利用率,以进一步提高太阳能电池的光电转换效率。在一种实现方式中,第一沟槽结构的深度小于1.2um,此时可以降低第一沟槽结构对太阳能电池的损伤程度,以确保后期制作时不造成裂片和引入过多的缺陷。
在一种实现方式中,裂痕结构的深度大于等于1um,此时可以保证在钝化过程中镀膜的均匀以及陷光作用。
在一种实现方式中,上述第一钝化层的厚度大于等于30nm且小于等于200nm;采用上述技术方案的情况下,太阳能电池的钝化效果逐增,太阳能电池的转换效率随着第一钝化层的厚度的增加而增加。
在一种实现方式中,至少部分第二区域中的铝的含量和至少部分第一区域中的铝的含量的差值大于3%。
采用上述技术方案的情况下,可以确保不同钝化面(即不同区域)达到需求的钝化效果。
在一种实现方式中,第一沟槽结构邻近切割边缘,第一沟槽结构包括自切割边缘向断裂边缘延伸的端部,第一沟槽结构的端部边界为波浪型或锯齿型。
采用上述技术方案的情况下,可以避免太阳能电池的切割面应力过于集中,提高切割面的质量。
在一种实现方式中,切割面包括边缘区域和中间区域,边缘区域临近切割边缘或断裂边缘,中间区域位于切割面的中间部分;位于中间区域的第一钝化层的粗糙度小于位于边缘区域的第一钝化层的粗糙度。
采用上述技术方案的情况下,可以尽可能避免太阳光的逃逸,且保障钝化效果。
在一种实现方式中,波浪型或锯齿型的波峰之间的间距大于等于3um且小于等于20um。
采用上述技术方案的情况下,由于波峰之间的间距大于等于3um,此时可以避免第一沟槽结构分布过于集中,以避免太阳能电池的切割面应力过于集中,提高切割面的质量。
在一种实现方式中,裂痕结构的延伸方向和第一沟槽结构的延伸方向之间具有夹角,夹角大于等于45°且小于90°。
在一种实现方式中,在切割面内,第一沟槽结构的延伸长度大于等于1um且小于等于20um。
采用上述技术方案的情况下,可以减少裂痕对硅片带来的损伤。
在一种实现方式中,第一面包括第二沟槽结构,第二沟槽结构邻近切割边缘。
在一种实现方式中,沿着远离切割边缘的方向,第二沟槽结构的延伸长度大于等于20um且小于等于100um。
在一种实现方式中,太阳能电池还包括:形成在第一面的边缘区域的第二钝化层,第一面的边缘区域靠近切割面,第二钝化层与第一钝化层连续分布。
采用上述技术方案的情况下,第二钝化层可以对第一面靠近切割面的边缘区域进行钝化,降低载流子在第一面处的复合速率,提高太阳能电池的光电转换效率。进一步地,当第二钝化层覆盖第二沟槽结构时,第二钝化层可以对第二沟槽结构进行钝化修复,以提高太阳能电池的转换效率。
在一种实现方式中,沿所述第一面的边缘至所述第一面的中心区域的方向,所述第二钝化层的宽度大于所述第二沟槽结构的延伸长度。
在一种实现方式中,沿第一面的边缘至第一面的中心区域的方向,第二钝化层的宽度大于等于0.05mm且小于等于2mm。
在一种实现方式中,第一钝化层的厚度大于第二钝化层的厚度。
在一种实现方式中,沿第一面的边缘至第一面的中心区域的方向,第二钝化层的厚度逐渐减小。
在一种实现方式中,第二钝化层的厚度大于等于30nm且小于等于200nm。
在一种实现方式中,第一面为向光面或背光面。
第二方面,本申请还提供了一种光伏组件,该光伏组件包括第一方面所述的太阳能电池。
与现有技术相比,本申请提供的光伏组件的有益效果与上述技术方案所述太阳能电池的有益效果相同,此处不做赘述。
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例中切割面的SEM图;
图2为本申请实施例中形成有第一钝化层、第二钝化层和第三钝化层的太阳能电池的结构示意图;
图3为本申请实施例中在切割面上形成第一钝化层后的SEM图。
附图标记:
1-切割面,11-边缘区域,12-中间区域,2-第一沟槽结构,3-裂痕结构,4-第
一钝化层,5-第二钝化层。
1-切割面,11-边缘区域,12-中间区域,2-第一沟槽结构,3-裂痕结构,4-第
一钝化层,5-第二钝化层。
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,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用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
为了解决上述技术问题,第一方面,本申请提供了一种太阳能电池。参见图1和图2,上述太阳能电池包括相对的第一面和第二面,以及连接第一面和第二面的侧表面。侧表面包括切割面1,切割面1包括相对的切割边缘和断裂边缘。在电池片分片工艺中,通过外部直接作用,对电池片的第一面进行一定程度的损伤,以使得电池片能够断裂或引导电池片断裂。例如,先通过机械切割或激光照射第一面使得第一面形成一定的损伤,之后通过应力变化使得整个太阳能电池断裂,从而形成完整的切割面1。其中,切割边缘为切割面1中邻近电池片受到外部直接作用的第一面,断裂边缘邻近第二面。
形成在切割面1上的第一钝化层4,第一钝化层包括氧化铝钝化层。切割面包括第一区域和第二区域,第一区域邻近切割边缘,第二区域相比于第一区域更远离切割边缘,至少部分第一区域中的氧元素与铝元素的比率大于至少部分第二区域中的氧元素与铝元素的比率。
由于靠近切割边缘的第一区域为受到外部直接作用影响较大的区域,存在较为复杂的成分和表面形态,例如除单晶硅以外的硅的形态,这部分的硅包括了非规则排列的非晶体形态,往往存在大量的缺陷和悬挂键,且表面形态复杂加剧了缺陷的形成。因此,更多的氧元素的存在能够将该部分硅进行充分反应,消除其带来的不良影响。而第二区域相比第一区域未受到外力直接作用或者外力直接作用较弱,基本上为晶体结构完整的单晶硅形态,过多的氧的引入可能带来更多表面缺陷。因此设置至少部分第一区域中的氧元素与铝元素的比率大于至少部分第二区域中的氧元素与铝元素的比率,以平衡第一区域与第二区域表面形态的差异带来的影响,从而提高太阳能电池的整体效率。
作为一种可能的实现方式,第一区域为自切割边缘向断裂边缘延伸30um范围内的区域,第二区域为除了第一区域以外的区域。第一区域为自切割边缘向断裂边缘延伸30um范围内的区域时,此时,外力直接作用的区域有限,太阳能电池片的切割面应力整体较为平衡,光伏组件封装裂片风险降低,采用该钝化方式可有效对切割断裂痕处进行钝化修复,确保了修复效果。
位于第一区域的至少部分区域中的铝的含量小于位于第二区域的至少部分区域中的铝的含量。示例性的,至少部分第二区域中的铝的含量和至少部分第一区域中的铝的含量的差值大于3%。此时,可以确保不同钝化面(即不同区域)达到需求的钝化效果。
在一种可选的方式,至少部分第一区域中的铝的含量大于等于1%且小于等于3%。例如,至少部分第一区域中的铝的含量可以是1%、1.5%、2%、2.5%、2.8%或3%等。至少部分第二区域中的铝的含量大于等于4%且小于等于7%。例如,至少部分第二区域中的铝的含量可以是4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%或7%等。
表1位于第一区域和第二区域中不同元素的占比
结合表1可知,第一区域内的氧元素与铝元素的比率大于3,而第二区域内的氧元素与铝元素的比率小于3。例如,在氧化铝钝化层膜厚小于50nm的情况下,第一区域内氧元素与铝元素的比率大于等于5,例如5、6、7、8、9。在氧化铝钝化层膜厚大于50nm的情况下,第一区域内氧元素与铝元素的比率大于等于3,小于等于8,例如3、4、5、6、7、8。
上述太阳能电池包括半导体衬底。示例性的,上述半导体衬底可以为硅衬底。从导电类型方面来讲,太阳能电池可以为本征导电基底、N型导电基底或P型导电基底。优选的,半导体衬底为N型导电基底或P型导电基底。与本征导电基底相比,N型导电基底或P型导电基底具有更高的导电率,利于降低太阳能电池的串联电阻,提高太阳能电池的效率。从结构方面来讲,太阳能电池的第一面可以为绒面,以提高太阳能电池向光面的陷光效果,进而提高太阳能电池对光线的利用率。当然,太阳能电池的第一面也可以为平坦的抛光面。至于太阳能电池的第二面,其可以为抛光面,也可以为绒面,此处不做具体限定。
本申请的另一个方面,所述切割面包括第一沟槽结构2和裂痕结构3;第一沟槽结构2位于第一区域;第一钝化层4的厚度大于第一沟槽结构2的深度,且小于裂痕结构3的深度。示例性的,裂痕结构大致贯穿整个切割面,由切割边缘延伸至断裂边缘。
参见图1和图2,本申请实施例提供的太阳能电池中,由于在切割面形成有第一钝化层4,第一钝化层4可以对切割面1进行钝化,降低光生载流子在切割面处的复合速率,提高太阳能电池的光电转换效率。进一步地,由于第一沟槽结构分布较密集,且结构复杂,有时还包含硅的非单晶硅成分,导致该区域表面形态和成分复杂,表面复合中心密度高,因此设置第一钝化层4的厚度大于第一沟槽结构2的深度,此时第一钝化层4可以对第一沟槽结构2进行完全的填充,以最大化的钝化修复,以提高太阳能电池的转换效率。再进一步地,由于裂痕结构3多为在应力作用下自然断裂形成,其表面较为光滑,设置第一钝化层4的厚度小于裂痕结构3的深度,已完全能够对该区域进行有限钝化,同时形成在切割面1上的第一钝化层4呈高低起伏状态,可以提高切割面1的陷光作用,增加切割面1的光生载流子浓度,从而提高太阳能电池的切割面1对光线的利用率,以进一步提高太阳能电池的光电转换效率。此外,由于裂痕结构3整体表面比较光滑且规则,因此裂痕结构3有利于光的吸收。
作为一种可能的实现方式,上述第一钝化层的厚度大于第一沟槽结构的深度,且小于裂痕结构的深度可以理解为,第一钝化层的平均厚度大于第一沟槽结构的最大深度,且小于裂痕结构的最小深度。或者,第一钝化层的平均厚度大于第一沟槽结构的平均深度,且小于裂痕结构的平均深度。
作为一种可能的实现方式,第一钝化层的厚度大于等于30nm且小于等于200nm。例如:第一钝化层的厚度可以是30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm、155nm、160nm、165nm、170nm、175nm、180nm、185nm、190nm、195nm或200nm等。采用上述技术方案的情况下,太阳能电池的钝化效果逐增,太阳能电池的转换效率随着第一钝化层的厚度的增加而增加。进一步的,过薄的钝化层厚度将导致钝化效果不足,而过厚的钝化层厚度所取得的钝化效果的边际效应降低,且增加了工艺时长和材料消耗。
下面以不同厚度的第一钝化层为例描述太阳能电池的相关参数。
表2太阳能电池的相关参数
其中,BSL表示对照组,30nm-BSL表示30nm厚的第一钝化层与对照组的差异。Eta表示转换效率,Isc表示短路电流,Voc表示开路电压,FF表示填充因子。
作为一种可能的实现方式,参见图1和图3,切割面1包括边缘区域11和中间区域12,边缘区域11临近切割边缘或断裂边缘,中间区域12位于切割面1的中间部分。位于中间区域12的第一钝化层4的粗糙度小于位于边缘区域11的第一钝化层4的粗糙度。此时,可以尽可能避免太阳光的逃逸,且保障钝化效果。
作为一种可能的实现方式,沿着远离切割边缘的方向,在切割面内,第一沟槽结构的延伸长度大于等于1um且小于等于20um。此时,控制第一沟槽结构的整体分布区域能够保证切割电池片有效切割,同时不会给切割面引入过多的缺陷。示例性的,第一沟槽结构的延伸长度可以是1um、3um、5um、8um、10um、12um、15um、18um或20um等。
作为一种可能的实现方式,第一沟槽结构的深度小于1.2um,此时可以降低第一沟槽结构对太阳能电池的损伤程度,以确保后期制作时不造成裂片和引入过多的缺陷。
作为一种可能的实现方式,参见图1,第一沟槽结构2分布于第一区域,第一沟槽结构2邻近切割边缘,第一沟槽结构2自切割边缘向断裂边缘延伸,第一沟槽结构2包括自切割边缘向断裂边缘延伸的端部,第一沟槽结构2的端部边界M为波浪型或锯齿型。
此时,可以避免太阳能电池的切割面应力过于集中,提高切割面的质量。应注意,上述第一沟槽端部边界是指远离切割边缘的边界。
作为一种可能的实现方式,裂痕结构的深度大于等于1um,且表面光滑,此时可以保证在钝化过程中镀膜的均匀以及陷光作用。
作为一种可能的实现方式,位于第一沟槽结构所在区域内的裂痕结构的深度大于等于1um且小于等于2um;示例性的,上述裂痕结构的深度可以是1um、1.2um、1.5um、1.7um、1.9um或2um等。
远离第一沟槽结构所在区域的裂痕结构的深度大于等于1um且小于等于2um。示例性的,上述裂痕结构的深度可以是1um、1.2um、1.5um、1.7um、1.9um或2um等。
作为一种可能的实现方式,参见图1,第一沟槽结构2可以是树枝状、分叉状、曲线中的任意一种方式分布。此时,可以避免太阳能电池的切割面应力过于集中,提高切割面的质量。
在一种可选方式中,参见图1,波浪型或锯齿型的波峰之间的水平间距L大于等于3um且小于等于20um。示例性的,上述水平间距L可以是3um、5um、8um、10um、12um、13um、15um、18um、19um或20um等。由于波峰之间的间距大于等于3um,此时可以避免第一沟槽结构分布过于集中,以避免太阳能电池的切割面应力过于集中,提高切割面的质量。
在一种可选方式中,参见图1,裂痕结构3的延伸方向和第一沟槽结构2的延伸方向之间具有夹角A,夹角A的存在能够引导裂痕的深度以及宽度分布更加均匀。夹角A优选为大于等于45°且小于90°。示例性的,夹角A可以是45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或89°等。
作为一种可能的实现方式,第一面包括第二沟槽结构,第二沟槽结构邻近切割边缘。
在一种可选方式中,沿着远离切割边缘的方向,第二沟槽结构的延伸长度大于等于20um且小于等于100um。示例性的,第二沟槽结构的长度可以是20um、25um、30um、35um、40um、45um、50um、55um、60um、65um、70um、75um、80um、85um、90um、95um或100um等。
在一种可选方式中,参见图2,上述太阳能电池还包括:形成在第一面的边缘区域的第二钝化层5,第一面的边缘区域靠近切割面,第二钝化层5与第一钝化层4连续分布。
采用上述技术方案的情况下,第二钝化层可以对第一面靠近切割面的边缘区域进行钝化,降低载流子在第一面处的复合速率,提高太阳能电池的光电转换效率。进一步地,当第二钝化层覆盖第二沟槽结构时,第二钝化层可以对第二沟槽结构进行钝化修复,以提高太阳能电池的转换效率。
作为一种可能的实现方式,参见图2,沿第一面的边缘至第一面的中心区域的方向,第二钝化层5的宽度W大于第二沟槽结构的延伸长度。
作为一种可能的实现方式,参见图2,第二钝化层5的宽度W大于等于0.05mm且小于等于2mm。例如,第二钝化层5的宽度W可以是0.05mm、0.15mm、0.55mm、1mm、1.05mm、1.55mm或2mm等。优选地,第二钝化层5的宽度W大于等于1mm且小于等于2mm。例如,第二钝化层的宽度可以是1mm、1.05mm、1.35mm、1.55mm、1.85mm或2mm等。
在一种可选方式中,第一钝化层的厚度大于第二钝化层的厚度。
在一种可选方式中,沿第一面的边缘至第一面的中心区域的方向,第二钝化层的厚度逐渐减小。
在一种可选方式中,沿第一面的边缘至第一面的中心区域的方向,第二钝化层的厚度大于等于30nm且小于等于200nm。示例性的,第二钝化层的厚度可以是30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm、155nm、160nm、165nm、170nm、175nm、180nm、185nm、190nm、195nm或200nm等。
作为一种可能的实现方式,上述太阳能电池还包括:形成在第二面的边缘区域的第三钝化层,第二面的边缘区域靠近切割面,第三钝化层与第一钝化层连续分布。
采用上述技术方案的情况下,第三钝化层可以对第二面靠近切割面的边缘区域进行钝化,降低载流子在第二面处的复合速率,提高太阳能电池的光电转换效率。
作为一种可能的实现方式,除了第一钝化层、第二钝化层和第三钝化层,还可以包括叠置在第一钝化层、第二钝化层或第三钝化层上或下的其他钝化层,例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的至少一种。
在一种可选方式中,沿第二面的边缘至第二面的中心区域的方向,第三钝化层的宽度大于等于20um且小于等于100um。示例性的,第三钝化层的宽度可以是20um、25um、30um、35um、40um、45um、50um、55um、60um、65um、70um、75um、80um、85um、90um、95um或100um等。
在一种可选方式中,第一钝化层的厚度大于第三钝化层的厚度。
在一种可选方式中,沿第二面的边缘至第二面的中心区域的方向,第三钝化层的厚度逐渐减小。
在一种可选方式中,沿第二面的边缘至第二面的中心区域的方向,第三钝化层的厚度大于等于30nm且小于等于200nm。示例性的,第三钝化层的厚度可以是30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm、155nm、160nm、165nm、170nm、175nm、180nm、185nm、190nm、195nm或200nm等。
在一种可选的方式中,第一面为向光面或者背光面。太阳能电池可以为双面太阳能电池或者背接触太阳能电池。太阳能电池可以为perc电池、topcon电池、TBC电池或异质结太阳能电池,当然太阳能电池还可以为包括隧穿钝化结构的太阳能电池或者包括了异质结结构的其他类型的太阳能电池。
第二方面,本申请实施例还提供了一种光伏组件,该光伏组件包括第一方面所述的太阳能电池。
所述光伏组件包括多个太阳能电池互联形成的电池串,其中电池串包括焊接互联结构,例如焊带或焊丝,焊接互联结构将相邻的两个太阳能电池电互联,其中焊接互联结构具有头部和尾部,焊接互联结构的头部和尾部中的至少一者邻近太阳能电池的切割面。例如,相邻的两个太阳能电池为第一太阳能电池和第二太阳能电池。焊接互联结构将相邻的第一太阳能电池和第二太阳能电池电互联,焊接互联结构由第一太阳能电池的切割面附近的位置延伸至第二太阳能电池的切割面附近的位置,或者焊接互联结构由第一太阳能电池的切割面附近的位置延伸至第二太阳能电池的与切割面相对的侧表面附近的位置,或者焊接互联结构由第一太阳能电池的与切割面相对的侧表面附近的位置延伸至第二太阳能电池的切割面附近的位置。由于焊接互联结构的头部和尾部在焊接工艺中位置和偏移较难控制,有一定概率会破坏钝化介质层,甚至刺破钝化介质层。本申请的电池片的切割面形成有第一钝化层,以及额外在邻近所述切割面的第一面和第二面的边缘区域形成第二钝化层,使得第一面和第二面的该边缘区域具有较厚的介质层,能够对电池片的该边缘区域形成足够的保护,降低焊接互联结构的头部和尾部对钝化介质层的刺破概率。进一步的,焊接互联结构的头部和尾部中的至少一者延伸至第一面或第二面的该边缘区域的第二钝化层上方。
本申请实施例提供的光伏组件的有益效果与上述技术方案所述太阳能电池的有益效果相同,此处不做赘述。
在上述实施方式的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (20)
- 一种太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池包括相对的第一面和第二面,以及连接所述第一面和所述第二面的侧表面;所述侧表面包括切割面;所述切割面包括邻近第一面的切割边缘以及邻近所述第二面的断裂边缘;形成在所述切割面上的第一钝化层;所述第一钝化层包括氧化铝钝化层;所述切割面包括邻近所述切割边缘的第一区域和相比于所述第一区域更远离所述切割边缘的第二区域;至少部分所述第一区域中的氧元素与铝元素的比率大于至少部分所述第二区域中的氧元素与铝元素的比率。
- 根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述切割面包括第一沟槽结构和裂痕结构;所述第一沟槽结构位于所述第一区域;所述第一钝化层的厚度大于所述第一沟槽结构的深度,且小于所述裂痕结构的深度。
- 根据权利要求2所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一沟槽结构的深度小于1.2um;或,所述裂痕结构的深度大于等于1um。
- 根据权利要求1或2所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一钝化层的厚度大于等于30nm且小于等于200nm。
- 根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述至少部分所述第二区域中的铝的含量和所述至少部分所述第一区域中的铝的含量的差值大于3%。
- 根据权利要求2所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一沟槽结构邻近所述切割边缘,所述第一沟槽结构包括自所述切割边缘向所述断裂边缘延伸的端部,所述第一沟槽结构的端部边界为波浪型或锯齿型。
- 根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述切割面包括边缘区域和中间区域,所述边缘区域临近所述切割边缘或所述断裂边缘,所述中间区域位于所述切割面的中间部分;位于所述中间区域的所述第一钝化层的粗糙度小于位于所述边缘区域的所述第一钝化层的粗糙度。
- 根据权利要求6所述的太阳能电池,其特征在于,所述波浪型或锯齿型的波峰之间的间距大于等于3um且小于等于20um。
- 根据权利要求6或8所述的太阳能电池,其特征在于,所述裂痕结构的延伸方向和所述第一沟槽结构的延伸方向之间具有夹角,所述夹角大于等于45°且小于90°。
- 根据权利要求6或8所述的太阳能电池,其特征在于,在所述切割面内,所述第一沟槽结构的延伸长度大于等于1um且小于等于20um。
- 根据权利要求1至3、5至8任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一面包括第二沟槽结构,所述第二沟槽结构邻近所述切割边缘。
- 根据权利要求11所述的太阳能电池,其特征在于,沿着远离所述切割边缘的方向,所述第二沟槽结构的延伸长度大于等于20um且小于等于100um。
- 根据权利要求11所述的太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池还包括:形成在所述第一面的边缘区域的第二钝化层,所述第一面的边缘区域靠近所述切割面;所述第二钝化层与所述第一钝化层连续分布。
- 根据权利要求13所述的太阳能电池,其特征在于,沿所述第一面的边缘至所述第一面的中心区域的方向,所述第二钝化层的宽度大于所述第二沟槽结构的延伸长度。
- 根据权利要求13所述的太阳能电池,其特征在于,沿所述第一面的边缘至所述第一面的中心区域的方向,所述第二钝化层的宽度大于等于0.05mm且小于等于2mm。
- 根据权利要求13所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一钝化层的厚度大于所述第二钝化层的厚度。
- 根据权利要求13所述的太阳能电池,其特征在于,沿所述第一面的边缘至所述第一面的中心区域的方向,所述第二钝化层的厚度逐渐减小。
- 根据权利要求13所述的太阳能电池,其特征在于,所述第二钝化层的厚度大于等于30nm且小于等于200nm。
- 根据权利要求1至3、5至8任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一面为向光面或背光面。
- 一种光伏组件,其特征在于,包括如权利要求1~19任一项所述的太阳能电池。
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