CN221928102U - 电池片结构及太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于太阳能电池技术领域，提供了一种电池片结构及太阳能电池，电池片结构包括：硅片基体；设置于硅片基体背表面上的若干掺杂区；以及与若干掺杂区一一对应设置的若干电极；电极的宽度小于掺杂区的宽度，掺杂区除设置有所述电极之外的区域设置有荧光层，荧光层用于将太阳光中不能被太阳能电池吸收的光转换成能被太阳能电池吸收的光。本申请由于电极的宽度小于掺杂区的宽度，使得掺杂区部分区域被电极占据，而除设置电极之外的部分区域设置有荧光层，太阳光中不能被电池片直接吸收的光穿过硅片基体到达荧光层，通过荧光层将光转换为能够被电池片吸收的光，增加电池片的吸收效率，提高发电效率。

Description

电池片结构及太阳能电池

技术领域

本实用新型属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种电池片结构及太阳能电池。

背景技术

太阳能电池可以将阳光转化为电能，从而提供源源不断的清洁能源。太阳能电池的电池片结构为在硅片基体的正表面设置减反层，在硅片基体的背表面印刷电极。由于晶硅电池片的特性，单晶硅材料的带隙为1.1eV，Si单晶太阳能电池对太阳光谱辐射是非全谱响应，1.1ev对应于1127nm的光子能量，也即波长小于1127nm的太阳光都能被单晶硅太阳能电池吸收。太阳光中400nm到760nm波长之间的光为可见光，波长为10nm至400nm之间的光为紫外线，红外线的波长大于760nm。

紫外线的光子能量大于单晶硅的能隙即(禁带宽度)，所以短波长的紫外光可以被Si吸收，但紫外线吸收后会激发过热的光生载流子，过热的光生载流子的动能为紫外线的光子能量和单晶硅的禁带宽度的差。过热的光生载流子弛豫到带底时，其动能大部分转化为热能，并且在弛豫到带底的过程中，大部分的载流子被界面态复合，因此太阳辐射的短波长光未能被电池充分利用，这样，能量较高的短波长光子不能被有效利用，其有效响应光谱最低仅能达到500nm附近，也就是说，现有的太阳能电池只能吸收波长500nm-1127nm的光用于发电，其余的光不能吸收发电而浪费，发电效率低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电池片结构，旨在解决现有的太阳能电池只能吸收部分光用于发电导致发电效率低的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种电池片结构，包括：

硅片基体；

设置于硅片基体背表面上的若干掺杂区；以及

与若干掺杂区一一对应设置的若干电极；

电极的宽度小于掺杂区的宽度，掺杂区除设置有所述电极之外的区域设置有荧光层，荧光层用于将太阳光中不能被太阳能电池吸收的光转换成能被太阳能电池吸收的光。

更进一步地，荧光层包括稀土荧光粉和低熔点玻璃粉。

更进一步地，掺杂区包括P型掺杂区和N型掺杂区。

更进一步地，相邻掺杂区之间通过设置开槽分开。

更进一步地，硅片基体的正表面上设置有减反层。

第二方面，本申请还提供一种太阳能电池，包括如上述的电池片结构。

本申请的有益效果在于，本申请的硅片基体的背表面上设置有若干掺杂区，这些掺杂区一一对应设置有电极，由于电极的宽度小于掺杂区的宽度，使得掺杂区部分区域被电极占据，而除设置电极之外的部分区域设置有荧光层，太阳光中不能被电池片直接吸收的光穿过硅片基体到达荧光层，通过荧光层将光转换为能够被电池片吸收的光，增加电池片的吸收效率，提高发电效率。

附图说明

图1是本申请提供的电池片结构一个实施例的结构示意图；

图2是图1中A部分的放大示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。此外，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用。

本申请的硅片基体的背表面上设置有若干掺杂区，这些掺杂区一一对应设置有电极，由于电极的宽度小于掺杂区的宽度，使得掺杂区部分区域被电极占据，而除设置电极之外的部分区域设置有荧光层，太阳光中不能被电池片直接吸收的光穿过硅片基体到达荧光层，通过荧光层将光转换为能够被电池片吸收的光，增加电池片的吸收效率，提高发电效率。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供一种电池片结构，包括：

硅片基体100；

设置于硅片基体100背表面上的若干掺杂区200；以及

与若干掺杂区200一一对应设置的若干电极300；

电极300的宽度小于掺杂区200的宽度，掺杂区200除设置有所述电极300之外的区域设置有荧光层400，荧光层400用于将太阳光中不能被太阳能电池吸收的光转换成能被太阳能电池吸收的光。

硅片基体100为单晶硅，单晶硅通常指的是硅原子以一种排列形式形成的物质。硅是一种常见的半导体材料，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成晶核，其晶核长成晶面取向相同的晶粒，形成单晶硅。

硅片基体100包括相对的正表面和背表面，其中，背表面是指背向太阳的一侧表面。在硅片基体100的背表面上设置有若干掺杂区200，可选地，若干掺杂区200包括P型掺杂区210和N型掺杂区220。其中，P形掺杂区210是指在硅片基体100中掺入三价元素(例如硼、铟、镓等)，使掺入的三价元素取代晶格中的硅原子的位置，就形成了P型半导体。N型掺杂区220是指在硅片基体100中掺入五价元素(例如磷、砷等)，使掺入的五价元素取代晶格中的硅原子的位置，就形成了N型半导体。

硅片基体100背表面上的P形掺杂区210和N型掺杂区220均设置有多个，多个P形掺杂区210和N型掺杂区220依次交错分布，也就是说，相邻两个P形掺杂区210之间具有一个N型掺杂区220，同理，相邻两个N型掺杂区220之间具有一个P形掺杂区210。

在实施时，相邻掺杂区200之间通过设置开槽分开。由于多个P形掺杂区210和N型掺杂区220依次交错分布，使得相邻两个掺杂区200之间的极性不同，因此相邻的P形掺杂区210和N型掺杂区220之间可以通过激光开槽分开。

可选地，每一掺杂区200均对应设置有一电极300，电极300是指太阳能电池的输出端，由于电极300的宽度小于对应掺杂区200的宽度，使得掺杂区200仅有部分区域被电极300占据，每一掺杂区200除被电极300占据的其他区域设置有荧光层400，荧光层400可以将太阳光中不能被太阳能电池吸收的光转换成能被太阳能电池吸收的光。

如图1所示，本申请在硅片基体100下设置有若干P区(P型掺杂区210)和N区(N型掺杂区220)，P区和N区通过激光开槽分开，在P区和N区上设置有宽度小于P区或N区的电极300，在P区和N区上除电极300外的位置处设置有荧光层400。

可选地，荧光层400包括稀土荧光粉和低熔点玻璃粉(例如Ca2P2O7CaB4O7和CaOBaOP2O5B2O3)，作为可能的情况，稀土荧光粉占5％～10％，低熔点玻璃粉占90％～95％，例如荧光层400包括8％的稀土荧光粉和92％的低熔点玻璃粉，或者将荧光层400设计成由9％的稀土荧光粉和91％的低熔点玻璃粉组成，不做限定。通过将稀土荧光粉与低熔点玻璃粉混合后印在电池片上，其中，对于水浆涂粉的场合，采用抗水性能良好的低熔点玻璃粉能更好地将荧光粉固定在电池片上，然后经过热熔与电池片连接在一起。

由于单晶硅材料(硅片基体)的带隙为1.1eV，Si单晶太阳能电池对太阳光谱辐射是非全谱响应，1.1ev对应于1127nm的光子能量，也就是说，波长小于1127nm的太阳光都能被单晶硅太阳能电池吸收。

太阳光中400nm到760nm波长之间的光为可见光，波长为10nm至400nm之间的光为紫外线，红外线的波长大于760nm。因此，紫外线的光子能量大于单晶硅的能隙，所以短波长的紫外光可以被Si吸收，但紫外线吸收后会激发过热的光生载流子，过热的光生载流子的动能为紫外线的光子能量和单晶硅的禁带宽度的差。过热的光生载流子弛豫到带底时，其动能大部分转化为热能，并且在弛豫到带底的过程中，大部分的光生载流子被界面态复合，因此太阳辐射的短波长光未能被太阳能电池充分利用，这样，能量较高的短波长光子不能被有效利用，导致有效响应光谱最低仅能达到500nm附近。500nm波长的光子能量为2.48eV，也就是说，小于500nm的短波长波段未被利用，从而导致很大的能量损失。

本申请提供的电池片结构中在硅片基体100背表面设置荧光层400，不能被太阳能电池吸收的光会被荧光层400吸收，然后由荧光层400转换为能够被太阳能电池吸收的光。

本申请的硅片基体100的背表面上设置有若干掺杂区200，这些掺杂区200一一对应设置有电极300，由于电极300的宽度小于掺杂区200的宽度，使得掺杂区200部分区域被电极300占据，而除设置电极300之外的部分区域设置有荧光层400，太阳光中不能被电池片直接吸收的光穿过硅片基体100到达荧光层400，通过荧光层400将不能被电池片直接吸收的光转换为能够被电池片吸收的光，增加电池片的吸收效率，提高发电效率。

在一些可能的实施例中，硅片基体100的正表面上设置有减反层500。

可选地，减反层500是指减反射层，减反射层可以看成是在硅片基体100正表面镀一层或贴设一层反射膜或者增透膜，用于减少对太阳光的反射，从而增加透光量，进而提高太阳能电池的发电效率。

实施例二

在一些可能的实施例中，本申请还提供一种太阳能电池，包括如上述的电池片结构。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的太阳能电池的结构和实现原理，可以参考前述实施例一中的对应结构和实现原理，在此不再赘述。

本申请的硅片基体100的背表面上设置有若干掺杂区200，这些掺杂区200一一对应设置有电极300，由于电极300的宽度小于掺杂区200的宽度，使得掺杂区200部分区域被电极300占据，而除设置电极300之外的部分区域设置有荧光层400，太阳光中不能被电池片直接吸收的光穿过硅片基体100到达荧光层400，通过荧光层400将光转换为能够被电池片吸收的光，增加电池片的吸收效率，提高发电效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电池片结构，其特征在于，包括：

硅片基体；

设置于所述硅片基体背表面上的若干掺杂区；以及

与若干所述掺杂区一一对应设置的若干电极；

所述电极的宽度小于所述掺杂区的宽度，所述掺杂区除设置有所述电极之外的区域设置有荧光层，所述荧光层用于将太阳光中不能被太阳能电池吸收的光转换成能被太阳能电池吸收的光。

2.如权利要求1所述的电池片结构，其特征在于，所述荧光层包括稀土荧光粉和低熔点玻璃粉。

3.如权利要求1所述的电池片结构，其特征在于，所述掺杂区包括P型掺杂区和N型掺杂区。

4.如权利要求1所述的电池片结构，其特征在于，相邻所述掺杂区之间通过设置开槽分开。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电池片结构，其特征在于，所述硅片基体的正表面上设置有减反层。

6.一种太阳能电池，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的电池片结构。