CN112687763B - 一种钝化接触晶体硅电池制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钝化接触晶体硅电池制备方法，其中方法包括：采用激光对太阳电池划片并裂片，得到多个电池切片；对每一个电池切片，在其切割边缘上涂覆钝化浆料；以及对已涂覆钝化浆料的电池切片进行氢钝化，其中所述钝化浆料能够在所述氢钝化的过程中被烧结。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池领域，更具体地，涉及一种钝化接触晶体硅电池制备方法。
背景技术
目前，由于切片电池组件、叠瓦技术、并片和拼片技术的普及，采用激光对整片电池切割逐渐成为行业的主流趋势。特别是大硅片的推广应用，将整片电池切成1/2、1/3、……、1/n以降低组件的串联电阻，是提高太阳能电池组件的输出功率的必经之路。然而，目前行业在实践中发现，当采用激光将电池片沿对称轴局部融化，并采用热应力或者机械应力将电池分离的划片及裂片来对电池片进行切割时，由于在两片电池的断面处造成了非常严重的激光损伤，表面存在大量的悬挂键及缺陷态，成为载流子有效的复合中心。大量的载流子通过界面缺陷进行复合，严重的损失了太阳电池的转换效率。目前，对于常规PERC电池(Passivated Emitter and Rear Cell，即钝化发射极和背面电池)，激光划片及裂片相对于未切片之前光电转换效率损失达到0.1－0.2％。对于本征薄膜异质结电池片或者N型双面电池，切片后的效率下降则达到0.3－0.5％。
对于激光切割损伤导致切割后的太阳电池片的效率损失，进而减弱了切半组件或叠瓦组件的功率增益的问题，目前行业内在积极寻找解决方案，但并无很好的解决方案。因此，为了提高电池的效率，必须尽量地抑制边缘缺陷态对太阳电池转换效率的影响。
发明内容
提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步的描述一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
为解决上述问题，本发明提供了一种对切片电池的切割边缘进行钝化的方法，且同时进行的氢钝化工艺可以有效降低电池片内复合中心，更进一步的提升太阳电池转换效率，提高切片组件的功率；针对切割后的太阳电池分片进行测试分选，有效降低了激光切割过程对于太阳电池效率损失不均匀的影响，降低了制备光伏组件过程中失配的损失。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于对切片电池的切割边缘进行钝化的方法，其中所述方法包括：
采用激光对太阳电池划片并裂片，得到多个电池切片；
对每一个电池切片，在其切割边缘上涂覆钝化浆料；以及
对已涂覆钝化浆料的电池切片进行氢钝化，
其中所述钝化浆料能够在所述氢钝化的过程中被烧结。
根据本发明的进一步实施例，在电池切片的切割边缘上涂覆钝化浆料进一步包括：
使用链式设备传输经切割后的电池切片；
沿所述电池切片的前进方向在电池切片的切割边缘两侧水平地排布滚轮；
将所述钝化浆料覆盖在所述滚轮上；以及
通过滚轮运动将所述钝化浆料涂抹至所述电池切片的切割边缘。
根据本发明的进一步实施例，所述钝化浆料含有氧化硅成分，并且所需烧结温度在200-400℃之间。
根据本发明的进一步实施例，所述氢钝化进一步包括：
将电池切片加热至100－400℃；以及
以1－100个太阳强度的光源照射所述电池切片20秒－1分钟，以同步实现氢钝化以及钝化浆料烧结。
根据本发明的进一步实施例，所述氢钝化进一步包括：
将电池切片加热至100－400℃；
使用恒流电流对所述电池切片反向注入10A电流；以及
以高温及电注入对所述电池切片处理30－180分钟，以同步实现氢钝化以及钝化浆料烧结。
根据本发明的进一步实施例，所述方法进一步包括：
对经过氢钝化的电池切片进行测试分选。
根据本发明的进一步实施例，对经过氢钝化的电池切片进行测试分选进一步包括：
对切割后的电池切片进行EL测试表征，剔除不合格品；
进行IV测试表征，剔除不合格品；以及
对通过测试的电池切片进行组件封装。
根据本发明的进一步实施例，所述IV测试表征进一步包括：
通过自动化装置同时传递多个电池切片至IV测试工位；以及
在同一次闪光内进行各个电池切片的IV信号收集，得到测试结果。
根据本发明的进一步实施例，所述太阳电池是TOPCon太阳电池或POLO太阳电池。
根据本发明的进一步实施例，所述太阳电池是n型TOPCon太阳电池。
通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。
附图说明
为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。
图1是晶体硅太阳电池的结构剖面图。
图2是经激光切割后的晶体硅太阳电池的结构剖面图。
图3为示出图2的晶体硅太阳电池的激光切割边缘界面的局部放大图。
图4是根据本发明的实施例的用于对切片电池的切割边缘进行钝化的方法的示意流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。
图1是晶体硅太阳电池的结构剖面图。作为一个示例，图1中所示的晶体硅太阳电池可以是n型TOPCon电池或POLO太阳电池，其典型的电池结构的剖面图如图1所示，包含N型硅片1、硼扩散发射极2、正面减反射膜3、正面电极4、遂穿氧化层5、磷掺杂多晶硅薄膜6、背面SiNx:H薄膜7、以及背面电极8。
假设对该电池进行激光切割，将其且为半片电池，则其剖面图如图2所示。如背景技术部分中提到的，由于传统的激光切割导致的损伤，将在图2中硅片1和发射极2的边缘界面形成含有大量缺陷的激光切割边缘界面1-2，如图3所示。本领域技术人员可以理解，如果将一块太阳电池激光切割成比半片更小的单位，则切割后的电池可能具有不止一个激光切割边缘界面。为方便解说，以下将以仅具有一个激光切割边缘界面的电池(例如切半)为例来详细描述，如果电池具有不止一个激光切割边缘界面，则以下描述的方法可被同样地应用于每一个激光切割边缘界面。
为了降低激光切割损伤导致的转换效率降低的问题，需要对切割边缘进行钝化及修复。
图4是根据本发明的实施例的用于对切片电池的切割边缘进行钝化的方法400的示意流程图。方法400开始于步骤402，采用激光对太阳电池划片并裂片，得到多个电池切片。这一过程可采用任何合适的现有技术中的激光划片及裂片手段及工序来完成。
作为一个示例，本发明的太阳电池可以是n型钝化接触太阳电池。以n型TOPCon太阳电池为例，在被激光划片并裂片之前，通常可采用以下的电池工艺流程来制备：
(1)硅片清洗制绒；
(2)硼扩散；
(3)背面清洗，去背面p-n结；
(4)氧化；
(5)背面LPCVD沉积poly-Si薄膜；
(6)poly-Si n型掺杂；
(7)湿法清洗；
(8)前、后表面介质膜钝化和减反射膜沉积；
(9)丝网印刷。
随后，就可以进行步骤402的激光切片，将电池一分为二、一分为三，或一分为多，形成多个电池切片。
接着，在步骤404，对每一个电池切片，在其切割边缘上涂覆钝化浆料。作为一个示例，钝化浆料可以是含有氧化硅成分，并且可在后续的氢钝化过程中被烧结。例如，选用的钝化浆料的所需烧结温度可在200-400℃之间。作为一个示例，钝化浆料的涂覆可通过以下方式进行。首先，使用链式设备传输经切割后的电池切片。在电池切片的传输前进方向上，可沿电池切片的切割边缘两侧水平地排布多个滚轮，每一个滚轮上可覆盖有上述钝化浆料，从而通过滚轮运动将钝化浆料涂抹至经过的电池切片的切割边缘。
在步骤406，对已涂覆钝化浆料的电池切片进行氢钝化。作为示例，氢钝化可以通过以下两种示例方式中的任意一种来进行。
方式一：
1.使用LED或氙灯作为光源，实现1－100个太阳强度(优选为80个太阳强度)的光强；
2.加热电池切片至100－400℃(优选为250－350℃)；
3.以高温及光照对电池切片处理20秒－1分钟(优选为25－35秒)，同步进行氢钝化与边缘钝化浆料烧结。
方式二：
1.加热电池切片至100－400℃(优选为250－350℃)；
2.使用恒流电流对电池切片反向注入10A电流；
3.以高温及电注入对电池切片处理30－180分钟(优选为75－100分钟)，同步进行氢钝化与边缘钝化浆料烧结。
以上所描述的电注入和光注入是氢钝化工艺中的两种常用方式，同时氢钝化过程本身在光/电条件之外需要一定的高温条件，因此本发明通过选择烧结所需温度与氢钝化所需温度接近的特殊钝化浆料，将特殊浆料的烧结和氢钝化这两个工艺环节整合在一起，简化了工艺步骤，既节省了时间和成本，也提高了制备效率，并且通过上述方法得到的经边缘钝化和氢钝化的电池切片，其切割损伤区域的修复和改善的效果与现有工艺相比显著提高。此外，本领域技术人员可以理解，以上的具体数值均为示例，也可以选择其他合适的参数，只需要确保氢钝化与边缘钝化浆料的烧结可以同步完成即可。
可选地，方法100还可进一步包括对经过氢钝化的电池切片进行测试分选，并将通过测试的电池切片封装成组件。目前行业内通常为整片电池分选后到组件端进行切割，在组件工厂制备半片组件。取代这一传统方式，本发明在电池端切割后再进行测试分选，组件端可直接使用通过测试的电池切片来制备切片组件或叠瓦组件，将会进一步的提升组件功率。作为一个示例，测试分选的过程可包括首先对切割后的电池切片进行EL测试表征，剔除不合格品。接着，进行IV测试表征。在进行IV测试表征时，可通过自动化装置同时传递多个电池切片至IV测试工位，在同一次闪光内进行各分片的IV信号收集，得到测试结果。
以上所已经描述的内容包括所要求保护主题的各方面的示例。当然，出于描绘所要求保护主题的目的而描述每一个可以想到的组件或方法的组合是不可能的，但本领域内的普通技术人员应该认识到，所要求保护主题的许多进一步的组合和排列都是可能的。从而，所公开的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的变更、修改和变化。
Claims (7)
1.一种用于对切片电池的切割边缘进行钝化的方法，其特征在于，所述方法包括：
采用激光对太阳电池划片并裂片，得到多个电池切片；
对每一个电池切片，在其切割边缘上涂覆钝化浆料，所述钝化浆料含有氧化硅成分，并且所需烧结温度在200-400˚C之间；以及
对已涂覆钝化浆料的电池切片进行氢钝化，
其中所述钝化浆料能够在所述氢钝化的过程中被烧结，其中所述氢钝化进一步包括以下两种方式中的任意一种：
将电池切片加热至100－400˚C；以及
以1－100个太阳强度的光源照射所述电池切片20秒－1分钟，以同步实现氢钝化以及钝化浆料烧结，或者
将电池切片加热至100－400˚C；
使用恒流电流对所述电池切片反向注入10A电流；以及
以高温及电注入对所述电池切片处理30－180分钟，以同步实现氢钝化以及钝化浆料烧结。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在电池切片的切割边缘上涂覆钝化浆料进一步包括：
使用链式设备传输经切割后的电池切片；
沿所述电池切片的前进方向在电池切片的切割边缘两侧水平地排布滚轮；
将所述钝化浆料覆盖在所述滚轮上；以及
通过滚轮运动将所述钝化浆料涂抹至所述电池切片的切割边缘。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
对经过氢钝化的电池切片进行测试分选。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对经过氢钝化的电池切片进行测试分选进一步包括：
对切割后的电池切片进行EL测试表征，剔除不合格品；
进行IV测试表征，剔除不合格品；以及
对通过测试的电池切片进行组件封装。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述IV测试表征进一步包括：
通过自动化装置同时传递多个电池切片至IV测试工位；以及
在同一次闪光内进行各个电池切片的IV信号收集，得到测试结果。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述太阳电池是TOPCon太阳电池或POLO太阳电池。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述太阳电池是n型TOPCon太阳电池。
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