CN103311337A - 晶体硅太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

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任常瑞
张满良
高艳涛
陶龙忠
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Abstract

本发明公开了一种晶体硅太阳能电池及其制作方法，该晶体硅太阳能电池包括硅衬底和生长在硅衬底表面的氮化硅薄膜，在所述硅衬底和氮化硅薄膜之间还生长有氧化硅薄膜或非晶硅薄膜。本发明具备抗PID的性能，而且不降低太阳能电池的转换效率性能。

Description

晶体硅太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池及其制造方法，特别涉及晶体硅太阳电池端工艺改善与电势致衰减关系。 
背景技术
在光伏系统中，出于安全考虑，组件的铝边框通常是接地的，这样，电池端就会处于一个负压的状态。在这个负压的驱动下，电流从接地端通过铝边框，玻璃和EVA流向电池，在这个过程中，大量的正电荷会积累在电池表面，导致电池失效，这就是组件长期处于高电势下的衰减（potential induced degradation），简称PID。随着光伏技术的发展，在大型光伏系统串联在一起的电池板数量越来越多，在工作状态下，部分组件就会处于高压状态，通常能达到600到1000V，这样，PID问题就变得越来越重要。 
业内公认系统端的PID性能主要与1）电池端的减反膜SiNx、2）组件端的BOMs尤其是玻璃及EVA、3）系统端连接方式有关。通常组件和系统端的材料或者连接方式的更改会引起成本的增加，而电池端减反膜的改善主要是升高氮化硅薄膜的折射率，由于高折射率氮化硅薄膜光吸收的增加，会造成电池转换效率的降低。 
发明内容
发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种晶体硅太阳能电池及其制造方法，能显著改善PID。 
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的第一种技术方案为一种晶体硅太阳能电池，包括硅衬底和生长在硅衬底表面的氮化硅薄膜，在所述硅衬底和氮化硅薄膜之间还生长有氧化硅薄膜或非晶硅薄膜。 
进一步的，所述氧化硅薄膜用PECVD或APCVD或湿法溶液（如浓硝酸，但不仅限于浓硝酸）或热退火（包括热氧化以及离子注入热退火形成的氧化层）的方法制备。 
进一步的，所述氧化硅薄膜的厚度为1-100nm。 
进一步的，所述非晶硅薄膜用PECVD的方法制备。 
进一步的，所述非晶硅薄膜的厚度为1-50nm。 
进一步的，所述氮化硅薄膜的折射率为1.9-2.6，厚度为40-150nm。更优选的，所述氮化硅薄膜的厚度为70nm。 
本发明采用的第二种技术方案为一种晶体硅太阳能电池的制造方法，包括如下步骤： 
（1）P型硅片去损伤并制绒，清洗； 
（2）管式磷扩散，扩散方阻60ohm/sq； 
（3）湿法刻边，且去除背面的PN结； 
（4）采用质量浓度69%的HNO3，在70℃下，用时10min，在硅片的上表面生长一层厚度为1-100nm的氧化硅薄膜； 
（5）在氧化硅薄膜的上表面用PECVD的方法生长厚度为40-150nm的氮化硅薄膜； 
（6）印刷电极，烧结并测试分选； 
（7）串焊电池片； 
（8）敷设，层压，接线盒，装框，做成成品组件。 
进一步的，所述氧化硅薄膜的厚度为3-8nm，所述氮化硅薄膜为75nm。 
本发明采用的第三种技术方案为一种晶体硅太阳能电池的制造方法，包括如下步骤： 
（1）P型硅片去损伤并制绒，清洗； 
（2）管式磷扩散，扩散方阻60ohm/sq； 
（3）湿法刻边，且去除背面的PN结； 
（4）采用PECVD在硅片的上表面生长一层厚度为1-100nm的氧化硅薄膜； 
（5）在氧化硅薄膜的上表面用PECVD的方法生长厚度为40-150nm的氮化硅薄膜； 
（6）印刷电极，烧结并测试分选； 
（7）串焊电池片； 
（8）敷设，层压，接线盒，装框，做成成品组件。 
进一步的，所述氧化硅薄膜的厚度为10nm，氮化硅薄膜的厚度为70nm。 
有益效果：本发明在氮化硅和硅衬底之间加入一层氧化硅薄膜或非晶硅薄膜，这种氧化硅薄膜或非晶硅薄膜可以释放在高电势下氮化硅薄膜中储存的正电荷，从而起到抗PID的作用。 
本发明所得到的太阳能电池，采用常规商业化组件制作材料制成的组件具备抗PID的性能，而且不降低太阳能电池的转换效率性能。 
本发明同时适用于常规丝网印刷全铝背场电池和背钝化点接触电池。 
附图说明
图1为一种太阳能电池的结构示意图。图中，1、正面Ag电极，2、SiOx/SiNx 叠层减反射钝化膜，3、磷扩散层，4、P型硅基体，5、背面钝化膜，6、背面Al电极。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 
实施例1 
以P型单晶硅片为基体材料（即前述的衬底），制造方法的具体步骤如下： 
（1）P型硅片去损伤并制绒，清洗； 
（2）管式磷扩散，扩散方阻60ohm/sq； 
（3）湿法刻边，且去除背面的PN结； 
（4）采用质量浓度69%HNO3，在70℃下，用时10min，在硅片的上表面生长一层氧化硅，厚度为1-100nm（优选3-8nm）； 
（5）在氧化硅的上表面用PECVD的方法生长氮化硅薄膜（作为减反膜），厚度为40-150nm（优选75nm）； 
（6）印刷电极，烧结并测试分选； 
（7）串焊电池片； 
（8）敷设，层压，接线盒，装框，做成成品组件。 
将太阳能电池片制作成组件，组件材料采用常规商业化组件制作材料，在标准条件（电压-1000V，85℃，85%湿度，维持96小时），功率衰减<1%（测试标准要求<5%）。 
实施例2 
以P型单晶硅片为基体材料（即前述的衬底），制造方法的具体步骤如下： 
（1）P型硅片去损伤并制绒，清洗； 
（2）管式磷扩散，扩散方阻60ohm/sq； 
（3）湿法刻边，且去除背面的PN结； 
（4）采用PECVD在硅片的上表面生长一层氧化硅薄膜，厚度为10nm； 
（5）在氧化硅薄膜的上表面用PECVD的方法生长氮化硅薄膜（作为减反膜），厚度为70nm； 
（6）印刷电极，烧结并测试分选； 
（7）串焊电池片； 
（8）敷设，层压，接线盒，装框，做成成品组件。 
将太阳能电池片制作成组件，组件材料采用常规商业化组件制作材料，在标准条件（电压-1000V，85℃，85%湿度，维持96小时），功率衰减<1%（测试标准要求<5%）。 
实施例3 
以P型单晶硅片为基体材料（即前述的衬底），制造方法的具体步骤如下： 
（1）P型硅片去损伤并制绒，清洗； 
（2）管式磷扩散，扩散方阻60ohm/sq； 
（3）湿法刻边，且去除背面的PN结； 
（4）采用PECVD在硅片的上表面生长一层非晶硅薄膜，厚度为1-50nm（优选3-5nm）； 
（5）在氧化硅的上表面用PECVD的方法生长氮化硅薄膜（作为减反膜），厚度为75nm； 
（6）印刷电极，烧结并测试分选； 
（7）串焊电池片； 
（8）敷设，层压，接线盒，装框，做成成品组件。 
将太阳能电池片制作成组件，组件材料采用常规商业化组件制作材料，在标准条件（电压-1000V，85℃，85%湿度，维持96小时），功率衰减<1%（测试标准要求<5%）。 
结论：本发明确实能有效地抵抗PID，制得的太阳能电池如图1所示。 

Claims (10)

1.一种晶体硅太阳能电池，包括硅衬底和生长在硅衬底表面的氮化硅薄膜，其特征在于：在所述硅衬底和氮化硅薄膜之间还生长有氧化硅薄膜或非晶硅薄膜。
2.根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述氧化硅薄膜用PECVD或APCVD或湿法溶液或热退火的方法制备。
3.根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述氧化硅薄膜的厚度为1-100nm。
4.根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述非晶硅薄膜用PECVD的方法制备。
5.根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述非晶硅薄膜的厚度为1-50nm。
6.根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述氮化硅薄膜的折射率为1.9-2.6，厚度为40-150nm。
7.一种晶体硅太阳能电池的制造方法，包括如下步骤：
（1）P型硅片去损伤并制绒，清洗；
（2）管式磷扩散，扩散方阻60ohm/sq；
（3）湿法刻边，且去除背面的PN结；
（4）采用质量浓度69%的HNO3，在70℃下，用时10min，在硅片的上表面生长一层厚度为1-100nm的氧化硅薄膜；
（5）在氧化硅薄膜的上表面用PECVD的方法生长厚度为40-150nm的氮化硅薄膜；
（6）印刷电极，烧结并测试分选；
（7）串焊电池片；
（8）敷设，层压，接线盒，装框，做成成品组件。
8.根据权利要求7所述晶体硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：所述氧化硅薄膜的厚度为3-8nm，所述氮化硅薄膜为75nm。
9.一种晶体硅太阳能电池的制造方法，包括如下步骤：
（1）P型硅片去损伤并制绒，清洗；
（2）管式磷扩散，扩散方阻60ohm/sq；
（3）湿法刻边，且去除背面的PN结；
（4）采用PECVD在硅片的上表面生长一层厚度为1-100nm的氧化硅薄膜；
（5）在氧化硅薄膜的上表面用PECVD的方法生长厚度为40-150nm的氮化硅薄膜；
（6）印刷电极，烧结并测试分选；
（7）串焊电池片；
（8）敷设，层压，接线盒，装框，做成成品组件。
10.根据权利要求9所述晶体硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：所述氧化硅薄膜的厚度为10nm，氮化硅薄膜的厚度为70nm。
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