CN104821345A - 一种抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：a)在硅片表面形成绒面；b)将硅片热扩散制备p-n结；c)将扩散后的硅片去磷硅玻璃；d)将硅片进行臭氧氧化处理；e)在硅片正面制备氮化硅减反膜；f)利用丝网印刷制备正背面金属电极。本发明不但提高了抗PID电池的良品率，还提升了电池的抗PID性能，此外，致密的二氧化硅层优异的钝化作用还能提高电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体的是涉及一种抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法。
背景技术
电势诱导衰减(PID)是指在高温、高湿和高电压的作用下，太阳能电池组件出现功率下降的现象。太阳能电池组件在发电状态下五年左右会出现不同程度的电势诱导衰减现象，这成为目前光伏发电领域面临的一个重大问题。
目前电池端的抗PID技术主要集中在二氧化硅/氮化硅叠层技术上，这种复合膜的抗PID性能已经得到行业的高度认可。在二氧化硅/氮化硅叠层的制备上，二氧化硅层是重点，其直接影响到组件的抗PID性能，电池外观和转换效率。二氧化硅层的制备有两种方法：一种是利用PECVD技术，对N2O/SiH4电离沉积出二氧化硅层，但这种技术的二氧化硅层致密性差，对石墨舟和炉管损伤严重，还会降低电池的转换效率；一种是在去PSG设备中增加臭氧氧化装置，对硅片表面进行氧化，形成二氧化硅层，这种技术成本低，工艺简单，还可以提高电池的转换效率，是目前抗PID技术的重中之重。
臭氧抗PID技术也存在一些弊端，如电池外观不良比例高，二氧化硅层的致密性有待提高等，也在制约着该技术的更大范围推广，因此，急需对臭氧抗PID技术进行改良。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：a)在硅片表面形成绒面；b)将硅片热扩散制备p-n结；c)将扩散后的硅片去磷硅玻璃；d)将硅片进行臭氧氧化处理；e)在硅片正面制备氮化硅减反膜；f)利用丝网印刷在硅片正背面制备金属电极。
优选的，所述步骤d)的具体方法步骤如下：1)将去磷硅玻璃后的硅片进行水蒸气清洗；2)清洗后的硅片干燥处理；3)干燥后的硅片表面进行臭氧氧化处理；4)最后将硅片退火处理。
优选的，所述水蒸气清洗硅片时间为10-40s。
优选的，所述硅片干燥处理为采用氮气或者过滤空气的热风；所述热风喷洒在硅片上，蒸发硅片表面水分。
优选的，所述热风温度为80-150℃，所述硅片干燥时间为5-10s。
优选的，所述臭氧氧化处理为臭氧和氮气进行混合，通过对臭氧和氮气混合气体进行加热，将加热后的臭氧和氮气混合气体喷在硅片表面上，硅片表面被氧化。
优选的，所述加热温度为100-150℃，所述硅片表面被氧化的时间为20-80s。
优选的，所述退火处理为热辐射处理。
优选的，所述退火处理的时间为20-100s，退火温度为150-250℃。
与现有技术相比，本发明所述一种抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法的有益效果为：本发明通过PSG设备上集成臭氧机来制备二氧化硅层，制备的方法加入了对流过的硅片进行清洗、干燥、氧化和退火处理，硅片放置在输送带上，经过水蒸气清洗去除硅片表面的脏污，然后进行干燥，为臭氧氧化提供了一个非常洁净的基底，这样可以防止直接氧化导致的硅片表面脏污，印记和划伤等问题，可以大大提高电池的良品率；臭氧的氧化反应在高温下完成，使得形成的二氧化硅层致密性大大提高；退火箱对对二氧化硅进一步退火，二氧化硅的致密性进一步提高，电池的抗PID性能大大提高。
附图说明
图1为现有技术的去PSG设备简图；
图2为本发明实施方式的去PSG和臭氧机集成设备简图；
图3为抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法的流程图；
图4为本发明实施方式的臭氧机结构图；
图5为臭氧氧化处理方法的流程图。
图6为本发明实施方式的水蒸气清洗箱结构图；
图7为本发明实施方式的干燥箱结构图；
图8为本发明实施方式的臭氧氧化箱结构图；
图9为本发明实施方式的退火箱结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图具体描述根据本发明实施例的抗电势诱导衰减太阳能电池的生产设备。
现有技术的去PSG设备如图1所示，硅片3经历依次排列连接的上料区、刻蚀槽、第一水槽、碱槽、第二水槽、HF酸槽、第三水槽、烘干槽和下料台，将硅片3正背面的PSG去除，将硅片3周边的p-n结层去除。
本发明是在所述烘干槽与下料台之间加入臭氧机100，其集成在所述烘干槽所用设备中，集成后的设备简图如图2和图4所示，即在现有技术的基础上，在烘干槽和下料台中间安装臭氧机100。
本发明是在所述烘干槽与下料台之间加入臭氧机100，所述臭氧机100包括水蒸气清洗箱4、干燥箱5、臭氧氧化箱6和退火箱7，所述水蒸气清洗箱4、干燥箱5、臭氧氧化箱6和退火箱7依次排列连接，在所述臭氧机100下方设有输送带2，所述水蒸气清洗箱4、干燥箱5和臭氧氧化箱6上连接有排气管，排气管(图中未视出)是为水蒸气清洗箱4、干燥箱5和臭氧氧化箱6补充或者增加一定的气体，使硅片3在经过上述水蒸气清洗箱4、干燥箱5和臭氧氧化箱6时，能快速和有效地喷晒在硅片3表面且作臭氧氧化处理。本臭氧机100的结构合理、性能稳定，硅片3在同一生产线上依次完成制备工艺，不但可以提高抗PID电池的良品率，还能提升电池的抗PID性能，此外，致密的二氧化硅层优异的钝化作用还能提高电池的转换效率。
如图3所示，本发明实施方式的一种抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：a)制绒：在硅片3表面形成绒面，降低太阳光的反射率；b)热扩散制备p-n结：利用POCl3将硅片3热扩散形成p-n结；c)去磷硅玻璃：将扩散后的硅片3去磷硅玻璃；d)臭氧氧化：在硅片3表面制备二氧化硅层；e)制备减反膜：在硅片3正面制备氮化硅减反膜；f)正背面金属电极的制备：利用丝网印刷技术和烧结形成具有很好欧姆接触的正背面金属电极。
具体的臭氧机100的结构实施例如下：
臭氧机100的结构如图4所示，臭氧机100由水蒸气清洗箱4、干燥箱5、臭氧氧化箱6、退火箱7、输送带2和排气管组成；水蒸气清洗箱4、干燥箱5、臭氧氧化箱6和退火箱7按照硅片3流动方向依次连接，分别对流过的硅片3进行清洗、干燥、氧化和退火处理；排气管和所述水蒸气清洗箱4、干燥箱5和臭氧氧化箱6连接；输送带2在所述水蒸气清洗箱4、干燥箱5、臭氧氧化箱6、退火箱7的下方，为硅片3的传动装置。
如图5所示，其中，所述步骤d)的具体方法步骤如下：1)将去磷硅玻璃后的硅片3进行水蒸气清洗；2)清洗后的硅片3干燥处理；3)干燥后的硅片3表面进行臭氧氧化处理；4)最后将硅片3退火处理。本发明通过PSG设备上集成臭氧机100来制备二氧化硅层，制备的方法加入了对流过的硅片3进行清洗、干燥、氧化和退火处理，硅片3放置在输送带2上，经过水蒸气清洗去除硅片3表面的脏污，然后进行干燥，为臭氧氧化提供了一个非常洁净的基底，这样可以防止直接氧化导致的硅片3表面脏污，印记和划伤等问题，可以大大提高电池的良品率；臭氧的氧化反应在高温下完成，使得形成的二氧化硅层致密性大大提高；退火箱7对对二氧化硅进一步退火，二氧化硅的致密性进一步提高，电池的抗PID性能大大提高。
所述输送带2为多条滚轮构成，滚轮为不锈钢材质，这样是为了匹配臭氧机100中的高温。
水蒸气清洗箱4由水蒸气产生器403、水蒸气喷头402和清洗箱体401组成，如图6所示；水蒸气喷头402所喷出的水蒸气404垂直喷洒在硅片3上，对硅片3表面进行高温清洗，多余的水蒸气通过所述尾气回收管1排走；水蒸气清洗硅片3时间为10-40s。
干燥箱5由热风产生器502、热风喷头503和干燥箱501体组成，如图7所示；热风504采用氮气或者过滤空气；热风喷头喷出的热风垂直喷洒在硅片3上，将硅片3快速干燥，多余的热风通过所述尾气回收管1排走；热风温度为80-150℃，硅片3快速干燥时间为5-10s。
臭氧氧化箱6由臭氧产生器602、气体混合器603、第一加热器604、旋转式混合气体喷头605和臭氧氧化箱体601组成，如图8所示；臭氧产生器形成臭氧，气体混合器将臭氧和氮气进行混合，第一加热器对臭氧和氮气混合气体进行加热，旋转式混合气体喷头将加热后的臭氧和氮气混合气体606喷在硅片3表面上，硅片3表面被氧化；多余的气体通过尾气回收管1排走；加热器加热温度为100-150℃，硅片3表面被氧化的时间为20-80s；旋转式混合气体喷头可360°旋转。
退火箱7由第二加热器702和退火箱体701组成，如图9所示；对流经所述退火箱7的硅片3进行热辐射703处理；热辐射处理的时间为20-100s，退火温度为150-250℃。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，其特征在，包括如下步骤：
a)在硅片表面形成绒面；
b)将硅片热扩散制备p-n结；
c)将扩散后的硅片去磷硅玻璃；
d)将硅片进行臭氧氧化处理；
e)在硅片正面制备氮化硅减反膜；
f)利用丝网印刷在硅片正背面制备金属电极。
2.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤d)的具体方法步骤如下：
1)将去磷硅玻璃后的硅片进行水蒸气清洗；
2)清洗后的硅片干燥处理；
3)干燥后的硅片表面进行臭氧氧化处理；
4)最后将硅片退火处理。
3.根据权利要求2所述的抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述水蒸气清洗硅片时间为10-40s。
4.根据权利要求2所述的抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述硅片干燥处理为采用氮气或者过滤空气的热风；所述热风喷洒在硅片上，蒸发硅片表面水分。
5.根据权利要求4所述的抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述热风温度为80-150℃，所述硅片干燥时间为5-10s。
6.根据权利要求2所述的抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述臭氧氧化处理为臭氧和氮气进行混合，通过对臭氧和氮气混合气体进行加热，将加热后的臭氧和氮气混合气体喷在硅片表面上，硅片表面被氧化。
7.根据权利要求6所述的抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述加热温度为100-150℃，所述硅片表面被氧化的时间为20-80s。
8.根据权利要求2所述的抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述退火处理为热辐射处理。
9.根据权利要求8所述的抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述退火处理的时间为20-100s，退火温度为150-250℃。
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