CN111416022A - 一种用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法。它包括电池片前处理、正面制备高折氮氧化硅膜、正面制备三层氮化硅膜、正面制备低折氮氧化硅膜和正面制备氧化硅膜。通过本发明制备的电池片正面形成有包含高折氮氧化硅膜、氮化硅膜、低折氮氧化硅膜和氧化硅膜的复合膜层结构，每层介质膜的膜厚和折射率进行匹配性设计，很好的增加太阳光的吸收，达到理想的陷光效果，而且底层的氮氧化硅膜折射率较大，具有优异的钝化作用，同时提升了太阳能电池的抗PID性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池正膜的制备方法，尤其是涉及一种用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法。
背景技术
太阳能作为一种高效、无污染的可再生资源，目前已逐渐被各行各业所利用，国家也正在大力支持光伏扶贫等项目。近几年，分布式光伏系统得到迅速发展，由于人们对屋顶外观的要求，黑色组件在分布式光伏系统占有重要的位置，亦有不少地方政府为维护观光景点的历史建筑、整体景观完整性而推行了景观条例，规定只能使用黑色的太阳能组件。
目前主流的晶硅电池制造工艺所制备的太阳能电池在组件层压后膜色发蓝，无法满足人们对组件美学外观的要求，急迫需要改变现有的电池片膜色结构，满足市场需求。
发明内容
本发明提供了一种用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法；解决现有技术中存在太阳能电池在组件层压后膜色发蓝而无法满足人们对组件美学外观的要求的问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法，包括步骤一，电池片前处理：将所述电池片装入石墨舟中，并送入沉积炉管内；
其特征在于：步骤二，正面制备高折氮氧化硅膜：在沉积炉管中进行所述氮氧化硅膜的沉积，沉积温度为400至500摄氏度，射频功率为8至10千瓦，占空比为1:20至1:25，炉管压力为1400至1600毫托，所述氮氧化硅膜的沉积气体四氢化硅、氨气、一氧化二氮的流量比为1:2:0.2至1:3:0.4，沉积时间为20至40秒；
步骤三，正面制备三层氮化硅膜：在沉积炉管中进行下层氮化硅膜、中层氮化硅膜和上层氮化硅膜的沉积，沉积温度为400至500摄氏度，射频功率为8至10千瓦，占空比为1:10至1:15，炉管压力为1400至1800毫托；所述下层氮化硅膜的沉积气体四氢化硅与氨气流量比为0.3:1至0.25:1，沉积时间为70至90秒；所述中层氮化硅膜的沉积气体四氢化硅与氨气流量比为0.22:1至0.18:1，沉积时间为80至100秒；所述上层氮化硅膜的沉积气体四氢化硅与氨气流量比为0.10:1至0.07:1，沉积时间为140至180秒；由于形成下层氮化硅膜、中层氮化硅膜和上层氮化硅膜的沉积时间以及沉积气体的比例不同，使三层氮化硅膜的厚度、折射率均不相同，厚度关系为：下层氮化硅膜＜中层氮化硅膜＜上层氮化硅膜；折射率关系为：下层氮化硅膜＞中层氮化硅膜＞上层氮化硅膜。
步骤四，正面制备低折氮氧化硅膜：在沉积炉管中进行所述氮氧化硅膜的沉积，沉积温度为400至500摄氏度，射频功率为8至10千瓦，占空比为1:20至1:25，炉管压力为1400至1600毫托，所述氮氧化硅膜的沉积气体四氢化硅、氨气、一氧化二氮的流量比为1:1.5:7至1:1.7:9，沉积时间为160至200秒；
步骤五，正面制备氧化硅膜：在沉积炉管中进行所述氧化硅膜的沉积，沉积温度为400至500摄氏度，射频功率为8至10千瓦，占空比为1:20至1:25，炉管压力为1400至1600毫托，所述氮氧化硅膜的沉积气体四氢化硅与一氧化二氮的流量比为1:10至1:15，沉积时间为100至140秒。
作为优选，所述氮化硅膜的总膜厚为26至38纳米，所述氮化硅膜的总折射率为2.10至2.20。
作为优选，高折射率氮氧化硅膜层的厚度为3至7纳米、折射率为2.5至2.3。
作为优选，低折射率氮氧化硅膜层的厚度为20至30纳米、折射率为1.9至2.1。
作为优选，氧化硅膜层的厚度的厚度为13至20纳米、折射率为1.4至1.6。
作为优选，高折氮氧化硅膜、氮化硅膜、低折氮氧化硅膜和氧化硅膜相加的总膜厚为62纳米至95纳米，折射率为1.85至2.10，膜色为暗蓝色。
通过本发明制备的电池片正面形成有包含高折氮氧化硅膜、氮化硅膜、低折氮氧化硅膜和氧化硅膜的复合膜层结构，每层介质膜的膜厚和折射率进行匹配性设计，很好的增加太阳光的吸收，达到理想的陷光效果，而且底层的氮氧化硅膜折射率较大，具有优异的钝化作用，同时提升了太阳能电池的抗PID性能。
本发明通过改进正面膜层结构以及优化镀膜工艺，优化太阳光的陷光效果，使所制备的太阳能电池在组件层压后膜色发黑，解决现有电池片层压后膜色发蓝无法用于黑背板组件的难题。
因此，本发明相比现有技术具有以下特点：1.本发明制备的电池片正面形成有包含高折氮氧化硅膜、氮化硅膜、低折氮氧化硅膜和氧化硅膜的复合膜层结构，每层介质膜的膜厚和折射率进行匹配性设计，很好的增加太阳光的吸收，达到理想的陷光效果；2.底层的氮氧化硅膜折射率较大，具有优异的钝化作用，同时提升了太阳能电池的抗PID性能。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程图；
附图2是采用本发明生产的电池片的剖面图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：步骤一，电池片前处理：将电池片1装入石墨舟中，并送入沉积炉管内；
步骤二，正面制备高折氮氧化硅膜：在沉积炉管中进行氮氧化硅膜2的沉积，氮氧化硅膜2的沉积温度为450摄氏度，射频功率为9千瓦，占空比为1:22，炉管压力为1500毫托，氮氧化硅膜2的沉积气体四氢化硅流量为1500标准毫升每分钟，氨气流量为3800标准毫升每分钟，一氧化二氮的流量为500标准毫升每分钟，氮氧化硅膜2的沉积时间为35秒，氮氧化硅膜2的厚度为5纳米、折射率为2.4；
步骤三，背面制备氮化硅膜：在沉积炉管中进行氮化硅膜3的沉积，氮化硅膜3的沉积温度为440摄氏度，射频功率为10千瓦，占空比为1:14，炉管压力为1650毫托；下层氮化硅膜31的沉积气体四氢化硅流量为1200标准毫升每分钟，氨气流量为4400标准毫升每分钟，下层氮化硅膜31的沉积时间为80秒；中层氮化硅膜32的沉积气体四氢化硅流量为1000标准毫升每分钟，氨气流量为5000标准毫升每分钟，中层氮化硅膜32的沉积时间为90秒；上层氮化硅膜33的沉积气体四氢化硅流量为800标准毫升每分钟，氨气流量为8600标准毫升每分钟，上层氮化硅膜33的沉积时间为160秒；三层氮化硅膜的厚度依次增加、折射率依次降低，三层氮化硅膜相加的总膜厚为32纳米，折射率为2.15。
步骤四，背面制备氮氧化硅膜：在沉积炉管中进行氮氧化硅膜4的沉积，氮氧化硅膜4的沉积温度为450摄氏度，射频功率为9千瓦，占空比为1:22，炉管压力为1500毫托，氮氧化硅膜4的沉积气体四氢化硅流量为750标准毫升每分钟，氨气流量为1200标准毫升每分钟，一氧化二氮的流量为6000标准毫升每分钟，氮氧化硅膜4的沉积时间为180秒，氮氧化硅膜4的厚度为25纳米、折射率为1.95；
步骤五，背面制备氧化硅膜：在沉积炉管中进行氧化硅膜5的沉积，氧化硅膜5的沉积温度为450摄氏度，射频功率为9千瓦，占空比为1:22，炉管压力为1500毫托，氧化硅膜5的沉积气体四氢化硅的流量为640标准毫升每分钟，一氧化二氮的流量为7400标准毫升每分钟，氧化硅膜5的沉积时间为120秒，氧化硅膜5的厚度为18纳米、折射率为1.5。
本实施例1中一层高折氮氧化硅膜、三层氮化硅膜、一层低折氮氧化硅膜和一层氧化硅膜复合膜层的总厚度为80纳米，折射率为1.98。下、中、上三层氮化硅膜制备过程中，四氢化硅气体流量逐渐减小，氨气气体流量逐渐增大，得到下、中、上三层氮化硅膜的折射率也是逐渐降低的，复合膜层的折射率是由高折氮氧化硅膜-氮化硅膜-低折氮氧化硅膜-氧化硅膜渐降低的，这样的优势在于折射率的渐变，增加光的吸收，达到陷光效果。因此采用本实施例1工艺生产的电池片颜色发黑，且无边缘发蓝的现象，符合黑组件的要求
同时将采用实施例制作出单面PERC电池，与现有产线工艺（正膜结构为氮化硅层膜）制作出的电池进行测试效率进行对比，结果如下表1所示：
| 名称 | Uoc（V） | Isc（mA） | FF | Eta（%） |
| 产线工艺 | 0.6777 | 10.183 | 81.37 | 22.28% |
| 本发明新工艺 | 0.6788 | 10.238 | 81.36 | 22.43% |
表1
采用实施例1制作出单面PERC电池，与现有产线工艺制作出的电池，取相同档位电池片相同BOM材料各制作2块60版型组件，进行PID测试对比，结果如下表2所示：
| TEST CONDITION | BEFOREPID Pmax(w) | AFTER 96h Pmax(w) | Pmax(w) PL | Pmax(w) 96h PL% | AFTER192h Pmax(w) | Pmax(w) PL | Pmax(w) 192h PL% |
| 本发明新工艺-1 | 316.11 | 313.07 | 3.04 | 0.96% | 311.79 | 4.32 | 1.37% |
| 本发明新工艺-2 | 315.66 | 312.24 | 3.42 | 1.08% | 310.95 | 4.71 | 1.49% |
| 现有产线工艺-1 | 317.53 | 313.53 | 4.00 | 1.26% | 310.98 | 6.54 | 2.06% |
| 现有产线工艺-2 | 317.10 | 313.19 | 3.91 | 1.23% | 310.91 | 6.19 | 1.95% |
表2
根据上表1实验数据可得，本发明生产的电池光电转换效率比现有产线工艺增加了0.15%，根据上表2实验数据可得，本发明生产的电池PID后的功率衰减率比现有产线工艺降低了0.53%。
本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。
Claims (6)
1.一种用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法，包括步骤一，电池片前处理：将所述电池片装入石墨舟中，并送入沉积炉管内；
其特征在于：步骤二，正面制备高折氮氧化硅膜：在沉积炉管中进行所述氮氧化硅膜的沉积，沉积温度为400至500摄氏度，射频功率为8至10千瓦，占空比为1:20至1:25，炉管压力为1400至1600毫托，所述氮氧化硅膜的沉积气体四氢化硅、氨气、一氧化二氮的流量比为1:2:0.2至1:3:0.4，沉积时间为20至40秒；
步骤三，正面制备三层氮化硅膜：在沉积炉管中进行下层氮化硅膜、中层氮化硅膜和上层氮化硅膜的沉积，沉积温度为400至500摄氏度，射频功率为8至10千瓦，占空比为1:10至1:15，炉管压力为1400至1800毫托；所述下层氮化硅膜的沉积气体四氢化硅与氨气流量比为0.3:1至0.25:1，沉积时间为70至90秒；所述中层氮化硅膜的沉积气体四氢化硅与氨气流量比为0.22:1至0.18:1，沉积时间为80至100秒；所述上层氮化硅膜的沉积气体四氢化硅与氨气流量比为0.10:1至0.07:1，沉积时间为140至180秒；
步骤四，正面制备低折氮氧化硅膜：在沉积炉管中进行所述氮氧化硅膜的沉积，沉积温度为400至500摄氏度，射频功率为8至10千瓦，占空比为1:20至1:25，炉管压力为1400至1600毫托，所述氮氧化硅膜的沉积气体四氢化硅、氨气、一氧化二氮的流量比为1:1.5:7至1:1.7:9，沉积时间为160至200秒；
步骤五，正面制备氧化硅膜：在沉积炉管中进行所述氧化硅膜的沉积，沉积温度为400至500摄氏度，射频功率为8至10千瓦，占空比为1:20至1:25，炉管压力为1400至1600毫托，所述氮氧化硅膜的沉积气体四氢化硅与一氧化二氮的流量比为1:10至1:15，沉积时间为100至140秒。
2.根据权利要求1所述的用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法，其特征在于：所述氮化硅膜的总膜厚为26至38纳米，所述氮化硅膜的总折射率为2.10至2.20。
3.根据权利要求1或2所述的用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法，其特征在于：高折射率氮氧化硅膜层的厚度为3至7纳米、折射率为2.5至2.3。
4.根据权利要求3所述的用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法，其特征在于：低折射率氮氧化硅膜层的厚度为20至30纳米、折射率为1.9至2.1。
5.根据权利要求4所述的用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法，其特征在于：氧化硅膜层的厚度的厚度为13至20纳米、折射率为1.4至1.6。
6.根据权利要求5所述的用于制备黑组件太阳能电池正膜的制备方法，其特征在于：高折氮氧化硅膜、氮化硅膜、低折氮氧化硅膜和氧化硅膜相加的总膜厚为62纳米至95纳米，折射率为1.85至2.10，膜色为暗蓝色。
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