CN110581183A - 一种纯黑组件单晶perc电池及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纯黑组件单晶PERC电池及其制备工艺，包括硅片本体以及设置在硅片本体正面和背面的膜层结构，制备工艺具有以下步骤，1)对单晶硅片进行前段工艺处理，直至硅片背面抛光结束；2)在硅片正面通过管式热氧化方式生长一层SiO2；3)采用ALD在硅片背面生长一层致密氧化铝；4)在硅片正面进行管式PECVD镀膜；5)在硅片背面进行管式PECVD镀膜；6)进行背面激光开槽、丝网印刷烧结、分选，最后进行黑背板层压，即得到全黑组件。本发明采用了ALD氧化铝单面钝化以及先正面镀膜再背面镀膜的工艺顺序，通过这些工艺优化增强了正面膜色的均匀性，降低了边缘绕镀情况，实现了黑背板层压后的纯黑组件的效果。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是一种纯黑组件单晶PERC电池及其制备工艺。
背景技术
常规的太阳能电池的工艺流程一般为：制绒→扩散→SE(或无)→刻蚀→热氧化(或臭氧)→氧化铝钝化→PECVD背膜→PECVD正膜→激光开槽→丝网印刷，或者为：制绒→扩散→SE(或无)→刻蚀→热氧化(或臭氧)→氧化铝背膜一体→PECVD正膜→激光开槽→丝网印刷。
目前市场上主流的PERC电池片用于白背板层压，但是由于客户对组件外观要求越来越高，需求为黑色背板层压的全黑组件，因此目前市场上大部分的PERC电池均不能满足全黑组件效果。其主要原因是：硅片背面SiNx膜层绕镀，硅片正面膜层偏蓝等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种纯黑组件单晶PERC电池及其制备工艺，能够使电池正面膜色均匀发黑，匹配黑背板层压后可为纯黑组件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纯黑组件单晶PERC电池及其制备工艺，包括以下步骤，
1)对单晶硅片进行前段工艺处理，直至硅片背面抛光结束；
2)在硅片正面通过管式热氧化方式生长一层SiO2，厚度为1-3nm，温度600℃-750℃，时间30-60min；
3)采用ALD模式进行单面氧化铝原子沉积，在硅片背面生长一层致密氧化铝，氧化铝厚度2-5nm；
4)在硅片正面进行镀膜，膜层为多层膜，包括底层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiOx层，所述的多层膜的总膜厚为70-90nm，折射率为1.9-2.1；
5)在硅片背面进行镀膜，膜层为多层膜，包括底层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiOx层，所述的多层膜总膜厚为100-200nm，折射率为1.9-2.1；
6)进行背面激光开槽、丝网印刷烧结、分选，最后进行黑背板层压，即得到全黑组件。
进一步的说，本发明所述的步骤4)中，底层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为5-30nm；中间层为单层或多层SiNx层，总膜厚为30-70nm，折射率为1.9-2.3；顶层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为10-40nm。
再进一步的说，本发明所述的步骤5)中，底层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为5-25nm；中间层为单层或多层SiNx层，总膜厚为40-80nm，折射率为1.9-2.3；顶层为单层或多层SiNx层，总膜厚为40-80nm，折射率为1.9-2.3。
采用以上工艺顺序，得到，一种纯黑组件单晶PERC电池，具有硅片本体，所述的硅片本体的正面自下而上分别设置有热氧化SiOx层、管式PECVD正面镀膜底层SiOx层、管式PECVD正面镀膜中间单层或多层SiNx层以及管式PECVD正面镀膜顶层SiOx层；所述的硅片本体的背面自上而下分别设置有ALD氧化铝钝化层、管式PECVD背面镀膜底层SiOx层、管式PECVD背面镀膜中间单层或多层SiNx层以及管式PECVD背面镀膜顶层SiNx层。
进一步的说，本发明所述的硅片本体的正面设置的热氧化SiOx层的厚度为1-3nm，硅片本体的背面设置的ALD氧化铝钝化层的厚度为2-5nm。
管式PECVD正面镀膜底层SiOx层、管式PECVD正面镀膜中间单层或多层SiNx层以及管式PECVD正面镀膜顶层SiOx层的总膜厚为70-90nm，折射率为1.9-2.1；管式PECVD正面镀膜底层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为5-30nm；管式PECVD正面镀膜中间单层或多层SiNx层，总膜厚为30-70nm，折射率为1.9-2.3；管式PECVD正面镀膜顶层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为10-40nm。
管式PECVD背面镀膜底层SiOx层、管式PECVD背面镀膜中间单层或多层SiNx层以及管式PECVD背面镀膜顶层SiNx层的总膜厚为100-200nm，折射率为1.9-2.1；管式PECVD背面镀膜底层底层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为5-25nm；管式PECVD背面镀膜中间单层或多层SiNx层，总膜厚为40-80nm，折射率为1.9-2.3；管式PECVD背面镀膜顶层SiNx层为单层或多层SiNx层，总膜厚为40-80nm，折射率为1.9-2.3。
本发明采用了先正面后背面的镀膜流程以及本发明特定的膜层结构，这样的工艺顺序以及结构能够使得硅片正面均匀性明显要优于先背面后正面的镀膜流程，更适用于黑组件的需求。其主要原因为：管式PECVD石墨舟作为硅片的载体，硅片通过石墨卡点和舟片形成接触，硅片也作为电场的一部分，因此硅片和石墨舟片的接触电阻越小越好；而如果采用先背面后正面的镀膜流程，硅片背面先镀一层很厚的氮化硅层的话，在镀正面时，硅片背面的氮化硅层极大地增加了硅片和石墨舟片的接触电阻，从而导致正面均匀性较差。
本发明的有益效果是，解决了背景技术中存在的缺陷，采用了ALD氧化铝单面钝化以及先正面镀膜再背面镀膜的工艺顺序以及特定的结构，通过这些工艺优化和结构增强了正面膜色的均匀性，降低了边缘绕镀情况，实现了黑背板层压后的纯黑组件的效果。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是采用本发明制备的产品结构示意图；
图3-图4是采用本发明制备的纯黑组件示意图；
图中：
1、正面镀膜顶层SiOx层；
2、正面镀膜中间单层或多层SiNx层；
3、正面镀膜底层SiOx层；
4、热氧化SiOx层；
5、ALD氧化铝钝化层；
6、背面镀膜底层SiOx层；
7、背面镀膜中间单层或多层SiNx层；
8、背面镀膜顶层SiNx层；
9、硅基底。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种纯黑组件单晶PERC电池制备工艺，包括以下步骤，
1)对单晶硅片进行前段工艺处理，直至硅片背面抛光结束；
2)在硅片正面通过管式热氧化方式生长一层SiO2，厚度为1-3nm，温度600℃-750℃，时间30-60min；
3)采用ALD模式进行单面氧化铝原子沉积，在硅片背面生长一层致密氧化铝，氧化铝厚度2-5nm；
4)在硅片正面进行镀膜，膜层为多层膜，包括底层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiOx层，所述的多层膜的总膜厚为70-90nm，折射率为1.9-2.1；
5)在硅片背面进行镀膜，膜层为多层膜，包括底层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiOx层，所述的多层膜总膜厚为100-200nm，折射率为1.9-2.1；
6)进行背面激光开槽、丝网印刷烧结、分选，最后进行黑背板层压，即得到全黑组件。
电池结构如图2所示，包括硅基底9、管式PECVD正面镀膜顶层SiOx层1、管式PECVD正面镀膜中间单层或多层SiNx层2、管式PECVD正面镀膜底层SiOx层3、热氧化SiOx层4、ALD氧化铝钝化层5、管式PECVD背面镀膜底层SiOx层6、管式PECVD背面镀膜中间单层或多层SiNx层7以及管式PECVD背面镀膜顶层SiNx层8。
下面通过实施例进行具体的工艺说明。
实施例1
1、将单晶硅片进行制绒、扩散、SE、边缘刻蚀和背面抛光。
2、采用管式热氧化方式，温度750℃，时间60min，在硅片正面生长一层SiO2，厚度3nm。
3、采用ALD模式进行单面氧化铝原子沉积，在硅片背面生长一层致密氧化铝，氧化铝厚度4.5nm。
4、管式PECVD正面镀膜，底层SiOx层折射率为1.65，厚度为10nm；多层膜中间层为单层，总膜厚为60nm，折射率为2.2；多层膜顶层为SiOx层，其折射率为1.65，厚度为10nm；该多层膜总膜厚为80nm，折射率为1.95。
5、管式PECVD背面镀膜，底层SiOx层折射率为1.65，厚度为20nm；多层膜中间层为双层SiNx层，底层SiNx膜厚为40nm，折射率为2.2，上层SiNx膜厚为40nm，折射率为2.3；多层膜顶层为单层SiNx层，总膜厚为40nm，折射率为2.0；该多层膜总膜厚为140nm，折射率为2.1。
6、上述工艺结束后，进行印刷烧结分选，然后进行黑背板层压后如图3纯黑组件。
实施例2
1、将单晶硅片进行制绒、扩散、SE、边缘刻蚀和背面抛光。
2、采用管式热氧化方式，温度700℃，时间45min，在硅片正面生长一层SiO2，厚度2nm。
3、采用ALD模式进行单面氧化铝原子沉积，在硅片背面生长一层致密氧化铝，氧化铝厚度3.0nm。
4、管式PECVD正面镀膜，底层SiOx层折射率为1.55，厚度为5nm；多层膜中间层为双层SiNx层，底层SiNx膜厚为20nm，折射率为2.1，上层SiNx膜厚为40nm，折射率为2.3；多层膜顶层为SiOx层，其折射率为1.55，厚度为10nm；该多层膜总膜厚为75nm，折射率为2.05。
5、管式PECVD背面镀膜，底层SiOx层折射率为1.45，厚度为10nm；多层膜中间层为双层SiNx层，底层SiNx膜厚为30nm，折射率为2.1，上层SiNx膜厚为30nm，折射率为2.1；多层膜顶层为单层SiNx层，总膜厚为60nm，折射率为2.3；该多层膜总膜厚为130nm，折射率为2.0。
6、上述工艺结束后，进行印刷烧结分选，然后进行黑背板层压后如图4纯黑组件。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。
Claims (7)
1.一种纯黑组件单晶PERC电池制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，
1)对单晶硅片进行前段工艺处理，直至硅片背面抛光结束；
2)在硅片正面通过管式热氧化方式生长一层SiO2，厚度为1-3nm，温度600℃-750℃，时间30-60min；
3)采用ALD模式进行单面氧化铝原子沉积，在硅片背面生长一层致密氧化铝，氧化铝厚度2-5nm；
4)在硅片正面进行镀膜，膜层为多层膜，包括底层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiOx层，所述的多层膜的总膜厚为70-90nm，折射率为1.9-2.1；
5)在硅片背面进行镀膜，膜层为多层膜，包括底层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiOx层，所述的多层膜总膜厚为100-200nm，折射率为1.9-2.1；
6)进行背面激光开槽、丝网印刷烧结、分选，最后进行黑背板层压，即得到全黑组件。
2.如权利要求1所述的一种纯黑组件单晶PERC电池制备工艺，其特征在于：所述的步骤4)中，底层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为5-30nm；中间层为单层或多层SiNx层，总膜厚为30-70nm，折射率为1.9-2.3；顶层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为10-40nm。
3.如权利要求1所述的一种纯黑组件单晶PERC电池制备工艺，其特征在于：所述的步骤5)中，底层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为5-25nm；中间层为单层或多层SiNx层，总膜厚为40-80nm，折射率为1.9-2.3；顶层为单层或多层SiNx层，总膜厚为40-80nm，折射率为1.9-2.3。
4.一种纯黑组件单晶PERC电池，具有硅片本体，其特征在于：所述的硅片本体的正面自下而上分别设置有热氧化SiOx层、管式PECVD正面镀膜底层SiOx层、管式PECVD正面镀膜中间单层或多层SiNx层以及管式PECVD正面镀膜顶层SiOx层；所述的硅片本体的背面自上而下分别设置有ALD氧化铝钝化层、管式PECVD背面镀膜底层SiOx层、管式PECVD背面镀膜中间单层或多层SiNx层以及管式PECVD背面镀膜顶层SiNx层。
5.如权利要求4所述的一种纯黑组件单晶PERC电池，其特征在于：所述的硅片本体的正面设置的热氧化SiOx层的厚度为1-3nm，硅片本体的背面设置的ALD氧化铝钝化层的厚度为2-5nm。
6.如权利要求4所述的一种纯黑组件单晶PERC电池，其特征在于：所述的管式PECVD正面镀膜底层SiOx层、管式PECVD正面镀膜中间单层或多层SiNx层以及管式PECVD正面镀膜顶层SiOx层的总膜厚为70-90nm，折射率为1.9-2.1；管式PECVD正面镀膜底层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为5-30nm；管式PECVD正面镀膜中间单层或多层SiNx层，总膜厚为30-70nm，折射率为1.9-2.3；管式PECVD正面镀膜顶层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为10-40nm。
7.如权利要求4所述的一种纯黑组件单晶PERC电池，其特征在于：所述的管式PECVD背面镀膜底层SiOx层、管式PECVD背面镀膜中间单层或多层SiNx层以及管式PECVD背面镀膜顶层SiNx层的总膜厚为100-200nm，折射率为1.9-2.1；管式PECVD背面镀膜底层底层SiOx层的折射率为1.4-1.65，厚度为5-25nm；管式PECVD背面镀膜中间单层或多层SiNx层，总膜厚为40-80nm，折射率为1.9-2.3；管式PECVD背面镀膜顶层SiNx层为单层或多层SiNx层，总膜厚为40-80nm，折射率为1.9-2.3。
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