CN103199153A - 一种晶体硅太阳电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：(1)将硅片进行表面清洗及织构化、扩散制结、边缘刻蚀；(2)在上述硅片的受光面或双面形成一层二氧化硅介质膜，其厚度为1.0~10nm；(3)镀减反膜、丝网印刷、烧结，即可得到晶体硅太阳电池。本发明开发了一种抗电位诱发衰减的晶体硅太阳电池的制造方法，形成的二氧化硅介质膜对于离子迁移有很好的阻挡作用，屏蔽了其对于PN结的破坏，有效抑制了PID效应，能满足PIDFree电池片的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳电池的制备方法，属于太阳能技术领域。
背景技术
太阳能电池，也称光伏电池，是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池是一种有广阔发展前途的新型能源。
众所周知，当一个由一或多个太阳能组件构成的太阳能组件串中的太阳能组件工作时，太阳能电池和框架之间会形成电位。如果太阳能组件中的太阳能电池采用串联连接，太阳能电池和框架之间的电位就会沿着该串联线路上升。工业上针对这个电位提出的限值通常约为1000伏，也即，沿该串联线路允许存在1000伏左右的电位，而且背膜一般也是为此设计的。如果其中一个太阳能电池相对于框架具有负电位或正电位，玻璃板和塑料膜中就相应会有正离子(例如钠离子、钙离子或镁离子)或负离子(例如氢氧根离子)沿电场朝该太阳能电池方向迁移。这会在玻璃板与塑料膜之间的界面和/或塑料膜与抗反射层之间的界面上引起载流子累积，从而导致太阳能电池发生故障。此外，并联电阻也会因此而减小，从而导致相关太阳能电池的部分或完全故障。这种基于组件框架和太阳能电池之间的诱发性电位差的衰退效应称为“电位诱发衰退”(PID)。该现象大多数最容易在潮湿的条件下发生，且其活跃程度与潮湿程度相关；同时组件表面被导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体的污染程度，也与上述衰减现象发生有关。在实际的应用场合，晶体硅光伏组件的PID现象已经被观察到，基于其电池结构和其他构成组件的材料以及设计形式的不同，PID现象可能是在其电路与金属接地边框成正向电压偏置的条件下发生，也可能是成反向偏置的条件下发生。
针对上述问题，现有的抗电位诱发衰减的方法主要有以下几种：(1) 避免太阳能组件框架与该太阳能组件所包含的太阳能电池之间形成负电位差(正面n型发射极)和正电位差(正面p型发射极)，例如采用接地的方式，但是，相关的接地措施有可能极其复杂，此外还会使逆变器的选择受到限制，对统效率产生不良影响；(2) 使用由硼硅玻璃构成的玻璃板，因为硼硅玻璃中会促进电荷聚集的离子成分相对较少，然而，这会增加太阳能组件的成本，从经济角度看是不可接受的解决方案；(3) 尝试用比EVA更合适的材料来制造塑料膜，例如有机硅(如blacker公司的Tectosil)、PVB聚乙烯醇缩丁醛或热塑性塑料(如Dupont公司的Surlyn)，因为EVA中所含的乙酸以及EVA的高透水透湿性可能会产生不良影响；但是，EVA薄膜出于各方面原因非常适合用于太阳能组件，这是上述其他材料薄膜无法达到的。
因此，开发一种晶体硅太阳电池的制备方法，以避免电位诱发衰减的影响，具有积极的现实意义。
发明内容
本发明目的是提供一种晶体硅太阳电池的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 将硅片进行表面清洗及织构化、扩散制结、边缘刻蚀；
(2) 在上述硅片的受光面或双面形成一层二氧化硅介质膜，其厚度为1.0~10 nm；
(3) 镀减反膜、丝网印刷、烧结，即可得到晶体硅太阳电池。
上文中，所述步骤(2)中的二氧化硅介质膜可以通过干氧、湿氧、PECVD、液相生长、旋涂等方式实现，也可以通过扩散形成的磷硅玻璃层来实现。
上述方案属于常规电池。
优选的，所述步骤(2)中的二氧化硅介质膜的厚度为1.5~4.5 nm。
与之相应的另一种技术方案，一种晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 将硅片进行表面清洗及织构化、扩散制结、边缘刻蚀；
(2) 在上述硅片的受光面或双面形成一层二氧化硅介质膜，其厚度为1.0~10 nm；
(3) 镀减反膜、打孔、丝网印刷、烧结，即可得到晶体硅太阳电池。
上文中，所述步骤(2)中的二氧化硅介质膜可以通过干氧、湿氧、PECVD、液相生长、旋涂等方式实现，也可以通过扩散形成的磷硅玻璃层来实现。
上述方案属于背接触电池。
优选的，所述步骤(2)中的二氧化硅介质膜的厚度为1.5~4.5 nm。
所述二氧化硅介质膜对于离子迁移有很好的阻挡作用，屏蔽了其对于PN结的破坏，可以完全解决PID效应。
由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1．本发明开发了一种抗电位诱发衰减的晶体硅太阳电池的制造方法，利用现有设备和条件对太阳电池进行了优化，形成的二氧化硅介质膜对于离子迁移有很好的阻挡作用，屏蔽了其对于PN结的破坏，有效抑制了PID效应，能满足PID Free电池片的要求。
2．与传统的方法相比，本发明实现了电池端抗电位诱发衰减介质膜的优化，因此组件端可以采用常规的封装材料，节约了组件端成本，提高了组件端的输出功率，有效抑制了PID效应。
3．本发明的制备方法简单易行，成本低，适于工业化生产。
4．实验证明：采用本发明的制备方法得到的常规电池PID后功率衰减2%左右，MWT电池衰减小于1%，相对于现有的常规电池衰减30%和MWT电池衰减58.02%而言，衰减大大降低，取得了意想不到的技术效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
一种晶体硅太阳电池的制备方法，以制备现有的常规电池为例，包括如下步骤：
(1) 将硅片进行制绒、扩散、边缘刻蚀；
(2) 在硅片的受光面上通过PECVD形成二氧化硅介质膜，氧化硅厚度为2.2 nm；
(3) 镀减反膜、通过丝网印刷印刷电极，并烧结形成欧姆接触；
(4) 采用常规封装材料，对电池串进行互联、封装、层压制作组件。
实施例二
一种晶体硅太阳电池的制备方法，以制备现有的常规电池为例，包括如下步骤：
(1) 将硅片进行制绒、扩散、边缘刻蚀；
(2) 在硅片的双面上通过PECVD形成二氧化硅介质膜，二氧氧化硅厚度为2.2 nm；
(3) 镀减反膜、通过丝网印刷印刷电极，并烧结形成欧姆接触；
(4) 采用与实施例一相同效率档的电池片和常规封装材料，对电池串进行互联、封装、层压制作组件。
对比例一
以制备现有的常规电池为例，步骤如下：
(1) 将硅片进行制绒、扩散、边缘刻蚀；
(2) 在硅片的受光面上通过PECVD形成氮化硅减反膜；
(3) 通过丝网印刷印刷电极，并烧结形成欧姆接触；
(4) 采用与实施例一相同效率档的电池片和常规封装材料，对电池串进行互联、封装、层压制作组件。
在-1000V的偏压下进行96h的PID后，测试实施例一、实施例二和对比例一的功率衰减数据，结果如下：
由上表可见，本发明制得的常规电池组件PID试验效果明显，不管是单面形成二氧化硅介质膜还是双面形成二氧化硅介质膜，电池PID后功率只衰减将近2%，相对于对比例一（电池PID后功率衰减30%）来说取得了意想不到的技术效果，满足PID Free电池片的要求（功率衰减都小于5%）。
实施例三
一种晶体硅太阳电池的制备方法，以制备MWT电池为例，包括如下步骤：
(1) 将硅片进行制绒、扩散、边缘刻蚀；
(2) 在硅片的受光面上通过PECVD形成二氧化硅介质膜，氧化硅厚度为2.5 nm；
(3) 镀减反膜、打孔、通过丝网印刷印刷电极，并烧结形成欧姆接触；
(4) 采用常规封装材料，对电池串进行互联、封装、层压制作组件。
实施例四
一种晶体硅太阳电池的制备方法，以制备现有的常规电池为例，包括如下步骤：
(1) 将硅片进行制绒、扩散、边缘刻蚀；
(2) 在硅片的双面上通过PECVD形成二氧化硅介质膜，二氧氧化硅厚度为2.5 nm；
(3) 镀减反膜、打孔、通过丝网印刷印刷电极，并烧结形成欧姆接触；
(4) 采用与实施例三相同效率档的电池片和常规封装材料，对电池串进行互联、封装、层压制作组件。
对比例二
以制备现有的常规MWT电池为例，步骤如下：
(1) 将硅片进行制绒、扩散、边缘刻蚀；
(2) 在硅片的受光面上通过PECVD形成氮化硅减反膜、打孔；
(3) 通过丝网印刷印刷电极，并烧结形成欧姆接触；
(4) 采用与实施例三相同效率档的电池片和常规封装材料，对电池串进行互联、封装、层压制作组件。
在-1000V的偏压下进行96h的PID后，测试实施例三、实施例四和对比例二的功率衰减数据，结果如下：
由上表可见，本发明制得的MWT电池组件PID试验效果明显，不管是单面形成二氧化硅介质膜还是双面形成二氧化硅介质膜，电池PID后功率衰减小于1%，相对于对比例二（电池PID后功率衰减58.02%）来说取得了意想不到的技术效果，满足PID Free电池片的要求（功率衰减都小于5%）。
Claims (4)
1.一种晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将硅片进行表面清洗及织构化、扩散制结、边缘刻蚀；
(2) 在上述硅片的受光面或双面形成一层二氧化硅介质膜，其厚度为1.0~10 nm；
(3) 镀减反膜、丝网印刷、烧结，即可得到晶体硅太阳电池。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的二氧化硅介质膜的厚度为1.5~4.5 nm。
3.一种晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将硅片进行表面清洗及织构化、扩散制结、边缘刻蚀；
(2) 在上述硅片的受光面或双面形成一层二氧化硅介质膜，其厚度为1.0~10 nm；
(3) 镀减反膜、打孔、丝网印刷、烧结，即可得到晶体硅太阳电池。
4.根据权利要求3所述的晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的二氧化硅介质膜的厚度为1.5~4.5 nm。
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