CN112599632A - 一种mwt电池制备方法及mwt电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种MWT电池制备方法及MWT电池，所述方法在MWT电池片烧结后增加一道绝缘胶丝网印刷与烘干工序，所述烘干工序在较低温度下进行；该方法不影响电池片正常生产工艺，又可实现电池片在组件封装时的正负极隔离，可直接替代组件绝缘膜的使用，而且丝网印刷的对准性优于组件铺设与打孔的定位准确性，可避免组件绝缘膜导致的电流收集不均，有利于提高组件良率，节省组件成本。采用该方法制备的MWT电池，组件良率明显提升。
Description
技术领域
本申请涉及光伏电池组件技术领域，尤其是涉及一种MWT电池制备方法及MWT电池。
背景技术
MWT为金属穿孔卷绕技术，应用在太阳能电池中，通过激光在原硅片上实现穿孔的工艺，达到将正负电极引到同一面上的目的，形成背接触电池，其特有无主栅设计减少遮光面积增加电池的转化效率；目前MWT组件通常使用导电胶与导电芯板的背接式封装方式，因为正负电极均在电池背面，封装时须在正负极铺设特制绝缘材料膜来杜绝正负极的导通。CN206650088U中提到使用一种EPE材料的绝缘膜进行正负极隔离。但是此绝缘膜需根据电池排版后电极点位置进行打孔，实际生产中因打孔偏移等造成导电胶与电极点接触异常，影响电流传输，形成电流不均，此类不良占据组件整体不良的近30~40%，严重影响组件的良率的提升，绝缘膜的铺设与打孔增加组件工序，对设备成本、厂房空间有额外要求。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本专利提供一种MWT电池的制备方法，在MWT电池片烧结后增加一道绝缘胶（聚酰亚胺类材料）丝网印刷与烘干工序，可直接替代组件绝缘膜的使用，可避免组件绝缘膜导致的电流收集不均，有利于提高组件良率，节省组件成本。
本发明为一种MWT电池制备方法，所述方法在MWT电池片烧结后增加一道绝缘胶丝网印刷与烘干工序，所述烘干工序在较低温度下进行。
进一步的，所述方法具体包括以下步骤：
步骤一，制作硅片衬底；
步骤二，在所述硅片上进行打孔，形成；
步骤三，采用化学清洗和织构化方法进行清洗和织构化，在所述硅片表面形成均匀绒面；
步骤四，将制绒后硅片背对背放置进行单面磷扩散，使用激光制备选择性发射极；
步骤五，先去除硅片背面及四边侧面磷硅玻璃PSG，再对硅片进行碱抛光；
步骤六，将刻蚀后硅片背对背放置于石英舟在退火炉中进行氧化退火；
步骤七，制作氮化硅钝化减反射膜；
步骤八，在硅片背面进行激光开槽；
步骤九，印刷堵孔电极，正极点，铝背场及正面栅线；经高温烧结固化正背面浆料；
步骤十，绝缘胶印刷与烘干。
更进一步的，所述步骤十，使用丝网印刷机台在正、负极点以外区域印刷绝缘胶，所述绝缘胶为聚酰亚胺体系材料，然后使用在线烘箱于150~250℃下烘干。
进一步的，所述步骤四具体为：
将制绒后硅片背对背放置进行单面磷扩散，扩散温度为800~850℃，扩散时间为50~90min，方阻为100~150Ω/□；使用激光制备选择性发射极，SE区域方阻为60~80Ω/□。
进一步的，所述步骤五具体为：
步骤5.1，扩散后硅片使用链式机台在水膜保护下，用体积比为2~5%的HF溶液和滚轮带液的方式去除硅片背面及四边侧面磷硅玻璃,PSG；
步骤5.2，去除PSG后使用槽式机台对硅片进行碱抛光，反应液为碱和抛光剂在50~70℃反应100~500s，获得反射率为40~50%的背表面。
进一步的，所述步骤七具体为：
使用PECVD或ALD沉积Al2O3钝化层，厚度为3~30nm；在Al2O3层上面使用PECVD制作80~150nm厚的氮化硅钝化减反射膜；硅片正面使用PECVD镀SiNx减反射膜，膜厚为60~90nm，折射率为2.0~2.3。
更进一步的，所述步骤十中，印刷绝缘胶距离硅片边缘的间距小于铝背场到硅片的间距；
负极点与正极点处不进行印刷，正极点区域的绝缘胶非印刷区域直径大于正极点的直径，负极点区域绝缘胶的非印刷区域直径小于铝背场非印刷区域直径，确保绝缘胶完全覆盖除负极点与正极点以外的铝背场区域，以保证组件中电池背场与导电芯板的绝缘性。
本申请还包含采用一种MWT电池，该MWT电池采用如上述方法制备得到。
与现有技术相比，本发明一种MWT电池制备方法有以下有益效果：
本发明提供的一种MWT电池的制备方法，在MWT电池片烧结后增加一道绝缘胶（聚酰亚胺类材料）丝网印刷与烘干工序，不影响电池片正常生产工艺，又可实现电池片在组件封装时的正负极隔离，可直接替代组件绝缘膜的使用，而且丝网印刷的对准性优于组件铺设与打孔的定位准确性，工艺操作简单，易于实现，可避免组件绝缘膜导致的电流收集不均，有利于提高组件良率，节省组件材料成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对本发明中所需要使用的附图进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明专利中MWT电池片背面示意图；
图2为本发明专利中印刷绝缘胶后MWT电池背面示意图；
图中， 1-负极点，2-正极点，3-铝背场，4-正极点处绝缘胶非印刷区域直径，5-绝缘胶，A-铝浆非印刷区域直径，B-铝背场与硅片边缘距离，C-负极点处绝缘胶非印刷区域直径，D-绝缘胶与硅片边缘距离。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合说明书附图对本发明的实施方式做进一步地详细叙述。
本发明为一种MWT电池制备方法，所述方法在MWT电池片烧结后增加一道绝缘胶丝网印刷与烘干工序，所述烘干工序在较低温度下进行。
进一步的，所述方法具体包括以下步骤：
步骤一，制作硅片衬底；
步骤二，在所述硅片上进行打孔，形成；
步骤三，采用化学清洗和织构化方法进行清洗和织构化，在所述硅片表面形成均匀绒面；
步骤四，将制绒后硅片背对背放置进行单面磷扩散，使用激光制备选择性发射极；
步骤五，先去除硅片背面及四边侧面磷硅玻璃PSG，再对硅片进行碱抛光；
步骤六，将刻蚀后硅片背对背放置于石英舟在退火炉中进行氧化退火；
步骤七，制作氮化硅钝化减反射膜；
步骤八，在硅片背面进行激光开槽；
步骤九，印刷堵孔电极，正极点，铝背场及正面栅线；经高温烧结固化正背面浆料；
步骤十，绝缘胶印刷与烘干。
更进一步的，所述步骤十，使用丝网印刷机台在正、负极点以外区域印刷绝缘胶，所述绝缘胶为聚酰亚胺体系材料，然后使用在线烘箱于150~250℃下烘干。
进一步的，所述步骤四具体为：
将制绒后硅片背对背放置进行单面磷扩散，扩散温度为800~850℃，扩散时间为50~90min，方阻为100~150Ω/□；使用激光制备选择性发射极，SE区域方阻为60~80Ω/□。
进一步的，所述步骤五具体为：
步骤5.1，扩散后硅片使用链式机台在水膜保护下，用体积比为2~5%的HF溶液和滚轮带液的方式去除硅片背面及四边侧面磷硅玻璃,PSG；
步骤5.2，去除PSG后使用槽式机台对硅片进行碱抛光，反应液为碱和抛光剂在50~70℃反应100~500s，获得反射率为40~50%的背表面。
进一步的，所述步骤七具体为：
使用PECVD或ALD沉积Al2O3钝化层，厚度为3~30nm；在Al2O3层上面使用PECVD制作80~150nm厚的氮化硅钝化减反射膜；硅片正面使用PECVD镀SiNx减反射膜，膜厚为60~90nm，折射率为2.0~2.3。
更进一步的，所述步骤十中，印刷绝缘胶距离硅片边缘的间距小于铝背场到硅片的间距；
负极点与正极点处不进行印刷，正极点区域的绝缘胶非印刷区域直径大于正极点的直径，负极点区域绝缘胶的非印刷区域直径小于铝背场非印刷区域直径，确保绝缘胶完全覆盖除负极点与正极点以外的铝背场区域，以保证组件中电池背场与导电芯板的绝缘性。
本发明提供的一种MWT电池的制备方法，在MWT电池片烧结后增加一道绝缘胶（聚酰亚胺类材料）丝网印刷与烘干工序，不影响电池片正常生产工艺，又可实现电池片在组件封装时的正负极隔离，可直接替代组件绝缘膜的使用，而且丝网印刷的对准性优于组件铺设与打孔的定位准确性，工艺操作简单，易于实现，可避免组件绝缘膜导致的电流收集不均，有利于提高组件良率，节省组件材料成本。
本申请还包含采用一种MWT电池，该MWT电池采用如上述方法制备得到，该种方法制成的组件良率，节省组件材料成本。
实验组：
1、硅片：采用太阳能级P型单晶硅片作为衬底
2.、激光打孔：按照6×6孔洞点阵图形，使用激光器在硅片上打孔，形成直径为0.15mm的圆形孔洞。
3、制绒：采用常规化学清洗和织构化方法进行清洗和织构化，去除硅片表面的损伤层，降低光生载流子的复合速率；同时在硅片表面形成均匀绒面，可以起到陷光作用，提高对光的吸收。
4、扩散与选择性发射极：将制绒后硅片背对背放置进行单面磷扩散，最高扩散温度为830℃，扩散时间为93min，方阻为120Ω/□；使用激光制备选择性发射极，SE区域方阻为70Ω/□
5、刻蚀与碱抛：1）扩散后硅片使用链式机台在水膜保护下，用体积比为3%的HF溶液和滚轮带液的方式去除硅片背面及四边侧面磷硅玻璃（PSG），磷硅玻璃是磷扩散的副产物，可用HF溶液去除。 2）去除PSG后使用槽式机台对硅片进行碱抛光，反应液为碱（KOH或NaOH或有机碱）和抛光剂在60℃反应200s，获得反射率大于40%的背表面。
6、氧化退火：将刻蚀后硅片背对背放置于石英舟在退火炉中700℃进行氧化退火。
7、背钝化与镀膜：使用PECVD或ALD沉积Al2O3钝化层，厚度为3~30nm；在Al2O3层上面使用PECVD制作130nm厚的氮化硅钝化减反射膜。硅片正面使用PECVD镀SiNx减反射膜，膜厚为75nm，折射率2.08
8、激光开槽：硅片背面进行激光开槽，开槽宽度35µm，间距1.0mm
9、丝网印刷与烧结：印刷堵孔电极，正极点，铝背场及正面栅线；经高温烧结固化正背面浆料，形成良好的欧姆接触。
10、绝缘胶印刷与烘干：使用常规丝网印刷机台在负极点周围印刷绝缘胶（聚酰亚胺体系材料），在线烘箱于150~250℃下烘干。要求印刷绝缘胶5距离硅片边缘的间距D小于图1中铝背场到硅片的间距B；负极点1与正极点2处不进行印刷，正极点区域的绝缘胶非印刷区域直径4大于正极点2的直径，负极点区域绝缘胶的非印刷区域直径C小于图1中铝背场非印刷区域直径A，确保绝缘胶完全覆盖除负极点与正极点以外的铝背场区域，以保证组件中电池背场与导电芯板的绝缘性。
11、 电池片经测试分选后按照MWT组件封装方式进行组件制作，电池片通过导电胶和导电芯板互联从而形成完整的导电回路，但电池片与导电芯板之间可省掉绝缘膜的打孔与铺设。
对比组：
1、硅片：采用太阳能级P型单晶硅片作为衬底。
2、激光打孔：按照6×6孔洞点阵图形，使用激光器在硅片上打孔，形成直径为0.15mm的圆形孔洞。
3、制绒：采用常规化学清洗和织构化方法进行清洗和织构化，去除硅片表面的损伤层，降低光生载流子的复合速率；同时在硅片表面形成均匀绒面，可以起到陷光作用，提高对光的吸收。
4、扩散与选择性发射极：将制绒后硅片背对背放置进行单面磷扩散，最高扩散温度为830℃，扩散时间为90min，方阻为120Ω/□；使用激光制备选择性发射极，SE区域方阻为70Ω/□
5、刻蚀与碱抛：1）扩散后硅片使用链式机台在水膜保护下，用体积比为3%的HF溶液和滚轮带液的方式去除硅片背面及四边侧面磷硅玻璃（PSG），磷硅玻璃是磷扩散的副产物，可用HF溶液去除。 2）去除PSG后使用槽式机台对硅片进行碱抛光，反应液为碱（KOH或NaOH或有机碱）和抛光剂在60℃反应200s，获得反射率大于40%的背表面。
6、氧化退火：将刻蚀后硅片背对背放置于石英舟在退火炉中700℃进行氧化退火。
7、背钝化与镀膜：使用PECVD或ALD沉积Al2O3钝化层，厚度为4nm；在Al2O3层上面使用PECVD制作130nm厚的氮化硅钝化减反射膜。硅片正面使用PECVD镀SiNx减反射膜，膜厚为80nm，折射率2.08
8、激光开槽：硅片背面进行激光开槽，开槽宽度30µm，间距0.9mm
9、丝网印刷与烧结：印刷堵孔电极，正极点，铝背场及正面栅线；经高温烧结固化正背面浆料，形成良好的欧姆接触。
10、电池片经测试分选后按照MWT组件封装方式进行组件制作，电池片通过导电胶和导电芯板互联从而形成完整的导电回路，电池片与导电芯板之间铺设为EPE绝缘膜层，该绝缘膜层上设置有多个保证导电胶实现电池片与导电芯板形成回路的开孔，其开孔位置与电池片电极点一一对应。
将以上实验组与对比组组件进行测试对比，组件功率基本一致，实验组电流不均类不良占比1.2%，对比组电流不均类不良占比为0.5%，组件良率明显提升。
上述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种MWT电池制备方法，其特征在于，所述方法在MWT电池片烧结后增加一道绝缘胶丝网印刷与烘干工序，所述烘干工序在较低温度下进行。
2.根据权利要求1所述的一种MWT电池制备方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
步骤一，制作硅片衬底；
步骤二，在所述硅片上进行打孔，形成；
步骤三，采用化学清洗和织构化方法进行清洗和织构化，在所述硅片表面形成均匀绒面；
步骤四，将制绒后硅片背对背放置进行单面磷扩散，使用激光制备选择性发射极；
步骤五，先去除硅片背面及四边侧面磷硅玻璃PSG，再对硅片进行碱抛光；
步骤六，将刻蚀后硅片背对背放置于石英舟在退火炉中进行氧化退火；
步骤七，制作氮化硅钝化减反射膜；
步骤八，在硅片背面进行激光开槽；
步骤九，印刷堵孔电极、正极点、铝背场及正面栅线；经高温烧结固化正背面浆料；
步骤十，绝缘胶印刷与烘干。
3.根据权利要求2所述的一种MWT电池制备方法，其特征在于，所述步骤十，使用丝网印刷机台在正、负极点以外区域印刷绝缘胶，所述绝缘胶为聚酰亚胺体系材料，然后使用在线烘箱于150~250℃下烘干。
4.根据权利要求3所述的一种MWT电池制备方法，其特征在于，所述步骤四具体为：
将制绒后硅片背对背放置进行单面磷扩散，扩散温度为800~850℃，扩散时间为50~90min，方阻为100~150Ω/□；使用激光制备选择性发射极，SE区域方阻为60~80Ω/□。
5.根据权利要求3所述的一种MWT电池制备方法，其特征在于，所述步骤五具体为：
步骤5.1，扩散后硅片使用链式机台在水膜保护下，用体积比为2~5%的HF溶液和滚轮带液的方式去除硅片背面及四边侧面磷硅玻璃,PSG；
步骤5.2，去除PSG后使用槽式机台对硅片进行碱抛光，反应液为碱和抛光剂在50~70℃反应100~500s，获得反射率为40~50%的背表面。
6.根据权利要求3所述的一种MWT电池制备方法，其特征在于，所述步骤七具体为：
使用PECVD或ALD沉积Al2O3钝化层，厚度为3~30nm；在Al2O3层上面使用PECVD制作80~150nm厚的氮化硅钝化减反射膜；硅片正面使用PECVD镀SiNx减反射膜，膜厚为60~90nm，折射率为2.0~2.3。
7.根据权利要求3至6任一项所述的一种MWT电池制备方法，其特征在于，所述步骤十中，印刷绝缘胶距离硅片边缘的间距小于铝背场到硅片的间距；
负极点与正极点处不进行印刷，正极点区域的绝缘胶非印刷区域直径大于正极点的直径，负极点区域绝缘胶的非印刷区域直径小于铝背场非印刷区域直径，确保绝缘胶完全覆盖除负极点与正极点以外的铝背场区域，以保证组件中电池背场与导电芯板的绝缘性。
8.一种MWT电池，其特征在于，所述MWT电池采用如权利要求1至8任一项所述方法制备得到。
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