CN107645278B - 一种perc电池过烧的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PERC电池过烧的检测方法，该检测方法包括以下步骤：对烧结后PERC电池进行EL测试；根据烧结后PERC电池的背面EL测试图像判断PERC电池片是否存在过烧现象。本发明检测方法可以直观的观察到整片电池片的整体情况，能够及时、准确、全面的判断PERC电池是否存在过烧现象，能够避免因误判而造成不必要的损失；同时本发明检测方法通过及时、准确、全面的判断氮化硅薄膜是否被烧穿，为调整烧结工艺提供了更加直观的依据，对于及时调整PERC电池的制备工艺以提高电池片的效率具有重要意义。

Description

一种PERC电池过烧的检测方法
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，涉及一种PERC电池过烧的检测方法。
背景技术
常规太阳能电池是在硅片背面直接印刷铝浆，铝浆在高温的作用下，与硅共融形成合金层，该合金层具备一定的钝化作用。而PERC电池作为一种新型的高效太阳能电池，首先是在其背面镀一层25纳米左右的三氧化二铝薄膜，并在三氧化二铝薄膜上覆盖一层氮化硅薄膜，形成三氧化二铝/氮化硅薄膜；然后利用激光开槽，打开三氧化二铝/氮化硅薄膜，露出硅基底，其中槽的宽度40-50微米，间距0.5-1.0毫米；最后印刷铝浆，通过将铝浆渗入到激光打开的槽体中与硅直接接触，在随后的烧结过程中形成硅铝合金层。PERC电池中，利用三氧化二铝的场效应对硅片表面进行钝化，硅片少子寿命从10-20微秒提高到150-200微秒，具有较好的钝化效果，其中将氮化硅薄膜覆盖在三氧化二铝薄膜上，其作用是作为三氧化二铝薄膜的保护层，防止烧结过程中铝浆破坏三氧化二铝薄膜。
PERC电池中，受到镀膜、激光工序的限制，氮化硅保护层的厚度通常在80-120纳米之间。由于铝浆中含有玻璃粉成分，玻璃粉在高温作用下会腐蚀氮化硅保护层，若烧结工艺调整不当，铝浆很容易烧穿厚度为80-120纳米的氮化硅保护层，这种氮化硅保护层被烧穿的现象称为PERC电池的过烧现象。氮化硅保护层被烧穿后，三氧化二铝薄膜的钝化效果随即失去效果，造成电池片效率降低，因而需要及时、准确、全面的判断氮化硅薄膜是否被烧穿。通常情况下，氮化硅薄膜是否被烧穿是通过显微镜观察其截面形貌来判断的，但是，由于PERC电池中氮化硅薄膜的厚度仅为80-120纳米，常规显微镜无法判断其是否被烧穿，而采用扫描电子显微镜(SEM)进行判断时，由于SEM的制样、检测过程过于繁琐，耗时较长，不利于及时判断氮化硅薄膜是否被烧穿。另外，现有通过观察截面的方法只能反映微观区域的情况，无法反映整个电池片的整体情况，具有一定的随机性，存在误导调整方向的可能。因此，针对现有技术中存在的问题和不足，提供一种及时、准确、全面的判断PERC电池是否过烧的方法，能够避免因误判而造成不必要的损失；同时通过及时、准确、全面的判断氮化硅薄膜是否被烧穿，为调整烧结工艺提供依据，对及时调整PERC电池的制备工艺以提高电池片的效率具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种及时、准确、全面的PERC电池过烧的检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种PERC电池过烧的检测方法，包括以下步骤：
S1、对烧结后PERC电池进行EL测试；
S2、根据烧结后PERC电池的背面EL测试图像判断PERC电池片是否存在过烧现象。
上述的检测方法中，进一步改进的，所述烧结后PERC电池的背面EL测试图像为全黑，说明PERC电池背面氮化硅层未被烧穿，则PERC电池片无过烧现象；所述烧结后PERC电池的背面EL测试图像出现发亮现象，说明PERC电池背面氮化硅层被烧穿，则PERC电池片存在过烧现象。
上述的检测方法中，进一步改进的，所述烧结后PERC电池的背面EL测试图像出现发亮现象时，所述烧结后PERC电池的背面EL测试图像中发亮面积越大，说明PERC电池背面氮化硅层被烧穿面积越大，则PERC电池片的过烧现象越严重。
上述的检测方法中，进一步改进的，所述EL测试过程中测试电压为0.5V～1V。
上述的检测方法中，进一步改进的，所述烧结后PERC电池由硅片经制绒、扩散、刻清、背钝化、退火、PECVD和丝印烧结后制备得到。
本发明中，在制绒过程中控制硅片的减重为0.5克/每片～0.6克/每片。在扩散过程中控制硅片的方块电阻为80欧姆～90欧姆。在刻清过程中控制硅片的减重为0.2克/每片～0.3克/每片。背钝化过程中控制背面反射率为28％～32％。在退火过程中，控制退火温度为650℃，其中退火时间为20分钟～30分钟。在PECVD过程中，控制氮化硅减反射膜的折射率为2.0～2.1，厚度为78nm～82nm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明中提供了一种PERC电池过烧的检测方法，通过对烧结后PERC电池的背面进行EL测试，根据烧结后PERC电池的背面EL测试图像判断PERC电池是否存在过烧现象。本发明检测方法可以直观的观察到整片电池片的整体情况，能够及时、准确、全面的判断PERC电池是否存在过烧现象，能够避免因误判而造成不必要的损失；同时本发明检测方法通过及时、准确、全面的判断氮化硅薄膜是否被烧穿，为调整烧结工艺提供了更加直观的依据，对于及时调整PERC电池的制备工艺以提高电池片的效率具有重要意义。
2、本发明中去掉了常规PERC制备流程中的“激光开槽”工序，并在“印刷烧结”工序后直接进行EL测试，由于激光开槽的目的是打开氮化硅保护层，使铝浆可以与硅片发生直接接触，因而未经过激光开膜处理的电池片中无法使得铝浆与硅片发生直接接触，且由于氮化硅为绝缘体，没有电流，从而使得EL测试图像为全黑，以此作为判断PERC电池是否存在过烧现象的基础，能够获得更加准确、全面的检测结果，避免了误判。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明PERC电池过烧的检测流程图。
图2为本发明实施例1中烧结后PERC电池的背面EL测试图像。
图3为PERC电池过烧的常规检测流程图。
图4为对比例1中烧结后PERC电池的背面EL测试图像。
图5为本发明实施例2中烧结后PERC电池的背面EL测试图像。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
一种PERC电池过烧的检测方法，其检测流程如图1所示，包括以下步骤：
(1)按照图1中的流程对硅片进行制绒、扩散、刻清、背钝化、退火、PECVD和丝印烧结，得到烧结后PERC电池。在制绒过程中控制硅片的减重为0.55克/每片。在扩散过程中控制硅片的方块电阻为85欧姆。在刻清过程中控制硅片的减重为0.25克/每片。背钝化过程中控制背面反射率为28％。在退火过程中，控制退火温度为650℃，其中退火时间为25分钟。在PECVD过程中，控制氮化硅减反射膜的折射率为2.1，厚度为82nm。在丝印烧结中烧结炉的温度参数如表1所示，其中烧结炉的带速为6m/min。
(2)对烧结后PERC电池的背面进行EL测试，其中EL测试的电压为0.5伏特，得到烧结后PERC电池的背面EL测试图像，如图2所示。图2为本发明实施例1中烧结后PERC电池的背面EL测试图像。
(3)根据烧结后PERC电池的背面EL测试图像判断PERC电池是否存在过烧现象。由图2可知，烧结后PERC电池的背面EL测试图像出现发亮现象，这说明PERC电池背面的氮化硅层被烧穿，此时PERC电池片存在过烧现象。同时，由图2可知，烧结后PERC电池的背面EL测试图像发亮面积较大，这说明PERC电池背面的氮化硅层被大面积烧穿，此时PERC电池片存在大量的过烧现象。由此可知，丝印烧结工艺中采用温度较高的烧结曲线使得PERC电池片出现了大量烧穿的现象。
常规检测方法，其检测流程如图3所示。相比常规的检测方法，本发明中去掉了常规PERC制备流程中的“激光开槽”工序，并在“印刷烧结”工序后直接进行EL测试，由于激光开槽的目的是打开氮化硅保护层，使铝浆可以与硅片发生直接接触，因而未经过激光开膜处理的电池片中无法使得铝浆与硅片发生直接接触，且由于氮化硅为绝缘体，没有电流，从而使得EL测试图像为全黑，以此作为判断PERC电池是否存在过烧现象的基础，能够获得更加准确、全面的检测结果，避免了误判。
对比例1
一种PERC电池过烧的检测方法，其检测流程如图1所示，包括以下步骤：
对实施例1步骤(1)中烧结后得到的PERC电池进行EL测试，其中EL测试的电压为4伏特，得到烧结后PERC电池的背面EL测试图像，如图4所示。
图4为对比例1中烧结后PERC电池的背面EL测试图像。由图4可知，在电压为4伏特条件下对烧结后得到的PERC电池进行EL测试，由此得到的烧结后PERC电池的背面EL测试图像存在较大面积的发亮面。由图2和图4对比可知，在高电压下所得烧结后PERC电池的背面EL测试图像中的发亮面积明显大于在较低电压下背面EL测试图像中的发亮面积，这主要是因为过高的电压会击穿氮化硅薄膜，从而使得EL测试结果出现偏差，容易造成误判。因此，本发明EL测试过程中测试电压为0.5V～1V时，能够获得更加准确的检测结果。
实施例2
一种PERC电池过烧的检测方法，其检测流程如图1所示，包括以下步骤：
(1)按照图1中的流程对硅片进行制绒、扩散、刻清、背钝化、退火、PECVD和丝印烧结。在制绒过程中控制硅片的减重为0.55克/每片。在扩散过程中控制硅片的方块电阻为85欧姆。在刻清过程中控制硅片的减重为0.25克/每片。背钝化过程中控制背面反射率为28％。在退火过程中，控制退火温度为650℃，其中退火时间为25分钟。在PECVD过程中，控制氮化硅减反射膜的折射率为2.1，厚度为82nm。在丝印烧结中烧结炉的温度参数如表1所示，其中烧结炉的带速为6m/min。
(2)烧结完成后，对PERC电池进行EL测试，其中EL测试的电压为0.5伏特，得到烧结后PERC电池的背面EL测试图像，如图5所示。图5为本发明实施例2中烧结后PERC电池的背面EL测试图像。
(3)根据烧结后PERC电池的背面EL测试图像判断PERC电池是否存在过烧现象。由图5可知，烧结后PERC电池的背面EL测试图像出现了发亮现象，这说明PERC电池背面的氮化硅层被烧穿，此时PERC电池片存在过烧现象。但是与图2相比，实施例2中烧结后PERC电池的背面EL测试图像的发亮面积明显缩小，这说明本发明实施例2中以温度较低的烧结曲线进行丝印烧结，能够降低氮化硅层被烧穿，从而减少PERC电池片出现过烧现象。结合图2、图5及表1可知，通过对比烧结后PERC电池的背面EL测试图像中的发亮情况，可以直观的看到烧结温度差异造成的影响，由此可知，通过对烧结后PERC电池的背面进行EL测试，能够为判断PERC电池片是否过烧提供及时、准确、全面且更加直观的依据。同时，通过及时、准确、全面的判断氮化硅薄膜是否被烧穿，为调整烧结工艺提供了更加直观的依据，对于及时调整PERC电池的制备工艺以提高电池片的效率具有重要意义。
表1实施例1和实施例2的丝印烧结中烧结炉的温度参数
编号 温区1 温区2 温区3 温区4 温区5 温区6
实施例1 450℃ 550℃ 620℃ 680℃ 830℃ 930℃
实施例2 450℃ 550℃ 620℃ 680℃ 780℃ 910℃
因此，本发明检测方法可以直观的观察到整片电池片的整体情况，能够及时、准确、全面的判断PERC电池是否存在过烧现象，能够避免因误判而造成不必要的损失。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种PERC电池过烧的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对烧结后PERC电池进行EL测试；所述EL测试过程中测试电压为0.5V～1V；所述烧结后PERC电池由硅片经制绒、扩散、刻清、背钝化、退火、PECVD和丝印烧结后制备得到；
S2、根据烧结后PERC电池的背面EL测试图像判断PERC电池片是否存在过烧现象；所述烧结后PERC电池的背面EL测试图像为全黑，说明PERC电池背面氮化硅层未被烧穿，则PERC电池片无过烧现象；所述烧结后PERC电池的背面EL测试图像出现发亮现象，说明PERC电池背面氮化硅层被烧穿，则PERC电池片存在过烧现象。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述烧结后PERC电池的背面EL测试图像出现发亮现象时，所述烧结后PERC电池的背面EL测试图像中发亮面积越大，说明PERC电池背面氮化硅层被烧穿面积越大，则PERC电池片的过烧现象越严重。
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