CN112289894A - 一种高效异质结太阳能电池及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效异质结太阳能电池及制备方法，所述制备方法是在常规异质结太阳能电池制备工序前增加一道吸杂工序，所述吸杂工序通过全链式工艺完成；所述全链式工艺包括：对硅片进行链式涂覆吸杂源；及链式高温吸杂。本发明的制备方法通过降低N型硅片的金属杂质含量，提高了高效异质结太阳能电池的转换效率；所制备的高效异质结太阳能电池的效率分布更集中，大大提高了产品一致性；降低了电池边缘漏电率，提高了电池良率；全链式吸杂工艺缩短了硅片在制程中的流转时间，减少了硅片受污染的概率，在一定程度上也提高了电池的转换效率，而且耗时短，能耗低，自动化程度高，利于产业化推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种高效异质结太阳能电池及制备方法。
背景技术
随着光伏行业的不断发展，高效率N型晶硅电池由于其高少子寿命和无光致衰减等天然优势，是高效电池技术路线的必然选择，也是光伏行业正在进入大规模生产的新一代电池技术。其中异质结太阳能电池由于其转换效率高，工序简单受到广泛关注。
由于异质结太阳能电池整个工艺过程中无传统电池中的高温扩散过程进行吸杂，因此将吸杂工序引入到异质结太阳能电池的制备流程中非常重要。然而目前行业中普遍使用的吸杂通常为类似传统工艺中的管式扩散过程，清洗后的硅片在高温管式设备中进行源的沉积和推进实现吸杂。采用这种方式吸杂，工艺流程繁琐，硅片每完成一个工序需要装卸片，耗时长，而且需要增加一台清洗设备和一台炉管设备，对应的每个设备需要增加上下料和搬运人工，导致电池制造成本很高。
发明内容
发明目的：本发明提出一种高效异质结太阳能电池的制备方法，能够缩短高效异质结太阳能电池的制程时间，简化工艺流程，提高异质结太阳能电池的转换效率。
本发明的另一个目的是提出一种通过上述方法所制备的高效异质结太阳能电池。
技术方案：本发明采用如下技术方案：
一种高效异质结太阳能电池的制备方法，在常规异质结太阳能电池制备工序前增加一道吸杂工序，所述吸杂工序通过全链式工艺完成；
所述全链式工艺包括：
对硅片进行链式涂覆吸杂源；
及链式高温热处理吸杂。
进一步地，所述吸杂源为液态源。
更进一步地，所述液态源可以为磷酸溶液、含磷浆料或含硼浆料中的一种。
进一步地，对所述硅片进行链式涂覆吸杂源之前还包括对所述硅片进行链式前清洗。
进一步地，所述链式前清洗包括碱液清洗。
更进一步地，所述碱液为质量百分比浓度1～3%的NaOH溶液或质量百分比浓度1～3%的KOH溶液。
更进一步地，所述碱液清洗后还包括对所述硅片进行酸液清洗。
更进一步地，所述酸液为质量百分比浓度1～10%的HF溶液。
进一步地，所述链式高温吸杂的温度为500～800℃，时间为2～20min。
进一步地，所述链式高温吸杂之后还包括对所述硅片进行链式后清洗。
更进一步地，所述链式后清洗为质量百分比浓度1～5%的HF溶液清洗。
具体地，一种高效异质结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
（1）对N型硅片进行吸杂；
（2）将吸杂后的N型硅片进行制绒，制绒的同时去除硅片表面的吸杂层；
（3）在制绒后硅片的正背面沉积本征非晶硅层；
（4）在本征非晶硅层的正背面沉积掺杂非晶硅层；
（5）硅片正背面沉积透明导电薄膜；
（6）硅片正背面丝网印刷金属电极制成N型高效异质结太阳能电池片。
其中，步骤（1）中对N型硅片进行吸杂为全链式吸杂工艺，包括对硅片进行链式前清洗、链式涂覆吸杂源、链式高温热处理吸杂和链式后清洗。
本发明还提出了一种根据上述方法所制备的高效异质结太阳能电池。
由于高效异质结太阳能电池制作过程中的工艺温度需控制在低温下完成，一般小于300℃，整个工艺无高温过程，因此该结构的电池对硅片的金属杂质含量要求很高，对硅片的质量要求越来越苛刻。
本发明提出一种高效异质结太阳能电池的制备方法，可降低N型硅片的金属杂质含量，提高N型硅片在异质结太阳能电池上的利用率，具体地，在常规异质结太阳能电池制备工序前增加一道吸杂工序，所述吸杂工序通过全链式工艺完成，也就是通过一台全链式设备即可完成，依次包括硅片前清洗、涂覆吸杂源、高温热处理吸杂和硅片后清洗。本发明中，经过链式前清洗的硅片表面通过链式设备涂覆一层吸杂源，其吸杂源可以为含磷液态源或含硼液态源，再通过链式退火炉进行高温热处理完成吸杂。吸杂过程中，磷元素的推进在硅片表面形成N+掺杂层，或者硼元素的推进在硅片表面形成P掺杂层，此时硅片体内的杂质原子也朝向表面N+掺杂层或P掺杂层进行迁移和扩散，并固定在N+掺杂层或P掺杂层中，在硅片表面形成吸杂层，最后硅片表面的吸杂层在后续常规电池的制绒工序中通过碱液腐蚀去除，最终达到降低硅片中金属杂质含量的目的。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：
（1）本发明的制备方法通过降低N型硅片的金属杂质含量，提高了高效异质结太阳能电池的转换效率；
（2）本发明所制备的高效异质结太阳能电池，效率分布更集中，大大提高了产品一致性；
（3）本发明所制备的高效异质结太阳能电池，降低了电池边缘漏电率，提高了电池良率；
（4）本发明的全链式吸杂工艺缩短了硅片在制程中的流转时间，减少了硅片受污染的概率，在一定程度上也提高了电池的转换效率，而且工艺耗时短，能耗低，自动化程度高，利于产业化推广使用。
附图说明
图1是本发明制备高效异质结太阳能电池的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明所述的高效异质结太阳能电池的制备方法，如图1所示，在常规异质结太阳能电池制作之前增加一道吸杂工序，该吸杂工序为全链式工艺，通过一台全链式设备便可完成所有工艺。
在本发明中，全链式工艺可以是包括链式涂覆吸杂源和链式高温热处理吸杂，再结合槽式前清洗和槽式后清洗；也可以是包括链式前清洗、链式涂覆吸杂源和链式高温热处理吸杂，结合槽式后清洗；也可以是包括链式前清洗、链式涂覆吸杂源、链式高温热处理吸杂和链式后清洗。
在本发明中，全链式设备可以包括链式涂覆吸杂源功能区和链式高温热处理吸杂功能区；也可以是包括链式前清洗功能区、链式涂覆吸杂源功能区和链式高温热处理吸杂功能区；也可以是包括链式前清洗功能区、链式涂覆吸杂源功能区、链式高温热处理吸杂功能区和链式后清洗功能区；该设备通过传送装置将硅片输送至各个功能区完成相应的工艺。
实施例1
一种高效异质结太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）对N型硅片进行全链式吸杂，包括：
链式前清洗：硅片通过传送辊传输进入链式前清洗功能区，先通过质量百分比浓度为1%的NaOH溶液清洗，水洗后再通过质量百分比浓度为5%的HF溶液清洗，水洗后烘干，用于去除硅片表面的有机物、损伤层、金属杂质和氧化层；
链式涂覆吸杂源：烘干后硅片通过传送辊传输进入链式涂覆吸杂源功能区，硅片表面通过涂覆装置涂覆一层含磷浆料，通过传送辊挤压使硅片表面的含磷浆料涂覆均匀并去除多余的含磷浆料，烘干；
链式高温热处理吸杂：表面涂覆有含磷浆料的硅片通过传送辊传输进入链式高温热处理吸杂功能区，此时硅片经过链式退火炉于500～800℃下进行热处理2min，完成磷元素的推进，在硅片表面形成N+掺杂层，同时硅片体内的杂质原子也朝向表面N+掺杂层进行迁移和扩散，并固定在表面的N+掺杂层中，完成吸杂，此时硅片表面的N+掺杂层为吸杂层；
链式后清洗：吸杂后的硅片通过传送辊传输进入链式后清洗功能区，采用质量百分比浓度为1%的HF溶液清洗硅片，用于去除硅片表面的氧化层；
（2）将吸杂后的N型硅片进行制绒，制绒的同时去除硅片表面的吸杂层；
（3）在制绒后硅片的正背面沉积本征非晶硅层；
（4）在本征非晶硅层的正背面沉积掺杂非晶硅层；
（5）硅片正背面沉积透明导电薄膜；
（6）硅片正背面丝网印刷金属电极制成N型高效异质结太阳能电池片。
实施例2
一种高效异质结太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）对N型硅片进行全链式吸杂，包括：
链式前清洗：硅片通过传送辊传输进入链式前清洗功能区，先通过质量百分比浓度为1%的KOH溶液清洗，水洗后再通过质量百分比浓度为1%的HF溶液清洗，水洗后烘干，用于去除硅片表面的有机物、损伤层、金属杂质和氧化层；
链式涂覆吸杂源：烘干后硅片通过传送辊传输进入链式涂覆吸杂源功能区，硅片表面通过涂覆装置涂覆一层磷酸溶液，通过传送辊挤压使得硅片表面的磷酸溶液涂覆均匀并去除多余的磷酸溶液，烘干；
链式高温热处理吸杂：表面涂覆有磷酸溶液的硅片通过传送辊传输进入链式高温热处理吸杂功能区，此时硅片经过链式退火炉于500～800℃下进行热处理2min，完成磷元素的推进，在硅片表面形成N+掺杂层，同时硅片体内的杂质原子也朝向表面N+掺杂层进行迁移和扩散，并固定在表面的N+掺杂层中，完成吸杂，此时硅片表面的N+掺杂层为吸杂层；
链式后清洗：吸杂后的硅片通过传送辊传输进入链式后清洗功能区，采用质量百分比浓度为5%的HF溶液清洗硅片，用于去除硅片表面的氧化层；
（2）将吸杂后的N型硅片进行制绒，制绒的同时去除硅片表面的吸杂层；
（3）在制绒后硅片的正背面沉积本征非晶硅层；
（4）在本征非晶硅层的正背面沉积掺杂非晶硅层；
（5）硅片正背面沉积透明导电薄膜；
（6）硅片正背面丝网印刷金属电极制成N型高效异质结太阳能电池片。
实施例3
一种高效异质结太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）对N型硅片进行全链式吸杂，包括：
链式前清洗：硅片通过传送辊传输进入链式前清洗功能区，先通过质量百分比浓度为3%的NaOH溶液清洗，水洗后再通过质量百分比浓度为10%的HF溶液清洗，水洗后烘干，用于去除硅片表面的有机物、损伤层、金属杂质和氧化层；
链式涂覆吸杂源：烘干后硅片通过传送辊传输进入链式涂覆吸杂源功能区，硅片表面通过涂覆装置涂覆一层含硼浆料，通过传送辊挤压使得硅片表面的含硼浆料涂覆均匀并去除多余的含硼浆料，烘干；
链式高温热处理吸杂：表面涂覆有含硼浆料的硅片通过传送辊传输进入链式高温热处理吸杂功能区，此时硅片经过链式退火炉于500～800℃下进行热处理20min，完成硼元素的推进，在硅片表面形成P掺杂层，同时硅片体内的杂质原子也朝向表面P掺杂层进行迁移和扩散，并固定在表面的P掺杂层中，完成吸杂，此时硅片表面的P掺杂层为吸杂层；
链式后清洗：吸杂后的硅片通过传送辊传输进入链式后清洗功能区，采用质量百分比浓度为3%的HF溶液清洗硅片，用于去除硅片表面的氧化层；
（2）将吸杂后的N型硅片进行制绒，制绒的同时去除硅片表面的吸杂层；
（3）在制绒后硅片的正背面沉积本征非晶硅层；
（4）在本征非晶硅层的正背面沉积掺杂非晶硅层；
（5）硅片正背面沉积透明导电薄膜；
（6）硅片正背面丝网印刷金属电极制成N型高效异质结太阳能电池片。
值得一提的是，在本发明中，常规异质结太阳能电池的制备工序中的首道工序为制绒，全链式吸杂工序同制绒工序也能够很好地衔接在一起，也可以通过传送装置完成硅片的输出和输入，自动化程度高，进一步减少了人工投入，利于产业化推广应用。
Claims (12)
1.一种高效异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：在常规异质结太阳能电池制备工序前增加一道吸杂工序，所述吸杂工序通过全链式工艺完成；
所述全链式工艺包括：
对硅片进行链式涂覆吸杂源；
及链式高温吸杂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述吸杂源为液态源。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述液态源可以为磷酸溶液、含磷浆料或含硼浆料中的一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：对所述硅片进行链式涂覆吸杂源之前还包括对所述硅片进行链式前清洗。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述链式前清洗包括碱液清洗。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述碱液为质量百分比浓度1～3%的NaOH溶液或质量百分比浓度1～3%的KOH溶液。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述碱液清洗后还包括对所述硅片进行酸液清洗。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述酸液为质量百分比浓度1～10%的HF溶液。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述链式高温吸杂的温度为500～800℃，时间为2～20min。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述链式高温吸杂之后还包括对所述硅片进行链式后清洗。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述链式后清洗为质量百分比浓度1～5%的HF溶液清洗。
12.一种高效异质结太阳能电池，其特征在于，所述高效异质结太阳能电池由权利要求1-11任一项的制备方法所制成。
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