CN113013291A - 一种perc双面电池及其烧结方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PERC双面电池及其烧结方法。所述烧结方法包括：将电池片的正面烧结分为依次进行的三个烧结阶段，包括背场烘干阶段、主烧结阶段和冷却阶段；同时，将电池片的背面烧结也分为依次进行的三个烧结阶段，包括背场烘干阶段、主烧结阶段和冷却阶段；其中，正面烧结和背面烧结同步进行，主烧结阶段中，正面烧结和背面烧结的温度保持一致。本发明通过将电池的烧结分为三个阶段，并合理的设置了背场烘干区温度及主烧结上下温区温度和降温后的温度，有效地减少了烧结过程中出现的烧结污染的比例，同时还一定程度上提升了电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明属于单晶硅太阳能电池的技术领域，涉及一种PERC双面电池及其烧结方法。
背景技术
太阳能电池片的烧结工艺是丝网工序最为重要的环节，烧结的好坏也直接影响丝网印刷的好坏，烧结的过程主要是将丝网印刷好了的正负电极在高温的作用下与硅片形成良好的接触——欧姆接触，从而提高太阳能电池片的开路电压和填充因子，同时烧结炉内的高温可以促使镀膜工艺过程中产生的H向电池内部扩散，对太阳能电池片有良好的钝化作用，提高太阳能电池的转换效率。烧结是一个扩散、流动和物理化学反应多重综合作用的过程。各温区温度是影响烧结效果的重要因素，由于Ag、Al与Si等的性质不同，就需要不同温区来分别实现他们的合金化形成良好的欧姆接触。
背场烘干区除了烘干硅片，最重要的是挥发浆料中的有机物，如果温度设置较低，这些有机物进入主烧结不仅影响转换效率还会导致烧结污染，如果温度设置过高超过Al的沸点，将有Al进入主烧结工艺环境，会扩散入电池正面的P-N结处，同时温度窜温引起主烧结温度波动会导致效率偏低及烧结污染。主烧结上温区温度设定要保证正面的Ag穿过SiNH层扩散进硅中，但同时不可到达P-N结，下温区温度设定可以使背面的Ag、Al扩散进硅，建立了良好的电极欧姆接触，同时还避免烧结污染。
CN110718605A公开了一种太阳能电池片的烧结方法，所述烧结过程包括500℃以上的升温过程和降至500℃的降温过程，所述升温过程的平均升温速率和降温过程的平均降温速率之和≤80℃/s。但是该文献存在一些问题，1)只考虑变温速率来降低光衰，没有考虑温度设定对电性能参数及烧结污染的影响；2)烧结带速明显偏低，对产能有巨大影响；3)目前采用掺镓硅片，烧结工艺对光致衰减影响甚微，不需要考虑调整烧结工艺降低光致衰减，重心应为调整烧结工艺提升效率及降低EL不良率，烧结污染为主要EL不良。
CN103268900A公开了一种电池片的烧结方法，包括对电池片依次进行制绒、扩散、去PSG、PECVD、印刷背电极，烘干、印刷铝背场、烘干、印刷正电极操作；然后，将印刷好正电极后的电池片翻转180度，使印刷在电池片上的正电极朝下放在烧结炉带上；然后，将烧结炉带上的电池片进入烧结炉进行烘干、烧结；最后，对烧结好的电池片进行测试分选。该文献所提供的烧结方法在生产中会导致电池片背面边缘尤其是边角烧结不良，影响电池转换效率并导致El下黑边黑角降级。
因此，如何降低太阳能电池在烧结过程中的烧结污染的比例，同时提高转换效率，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PERC双面电池及其烧结方法。本发明通过将电池的烧结分为三个阶段，并合理的设置了背场烘干区温度及主烧结上下温区温度和降温后的温度，有效地减少了烧结过程中出现的烧结污染的比例，同时还一定程度上提升了电池的转换效率。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种PERC双面电池的烧结方法，所述烧结方法包括：
将电池片的正面烧结分为依次进行的三个烧结阶段，包括背场烘干阶段、主烧结阶段和冷却阶段；
同时，将电池片的背面烧结也分为依次进行的三个烧结阶段，包括背场烘干阶段、主烧结阶段和冷却阶段；
其中，正面烧结和背面烧结同步进行，主烧结阶段中，正面烧结和背面烧结的温度保持一致。
本发明所提供的烧结方法，在型号为迈为科技股份有限公司所生产MX-SDL-OVEN的烧结炉中进行，烧结过程为制备电池过程中的丝网工序中的一步。
本发明所提供的烧结方法，将其分为三个烧结阶段，有利于有机物充分燃烧挥发，形成良好的欧姆接触及致密氧化层，在主烧结阶段中，正面烧结和背面烧结的温度一直保持一致，可以避免电池片在烧结过程中正面和背面窜温，同时能够使正面Ag穿过SiNH扩散进硅但又不会到达P-N结，这样Ag、Ag/Al、Al将与硅形成合金，建立良好的电极欧姆接触，起到良好的收集电子的效果同时降低烧结污染比例。
优选地，所述正面烧结的主烧结阶段的温度为780～820℃，例如780℃、790℃、800℃、810℃或820℃等。
优选地，所述背面烧结的主烧结阶段的温度为780～820℃，例如780℃、790℃、800℃、810℃或820℃等。
本发明中，主烧结阶段的温度，过高会出现过烧的情况，会导致Ag过多的腐蚀SiN及SiON层，造成效率降低及烧结污染，过低会出现欠烧的情况，会导致Ag扩散不进硅，形成不了良好的欧姆接触造成效率降低及烧结污染。
优选地，所述正面烧结的背场烘干阶段分为依次进行的一次背场烘干、二次背场烘干、三次背场烘干、四次背场烘干和五次背场烘干。
优选地，所述正面烧结的一次背场烘干的温度为440～480℃，例如440℃、450℃、460℃、470℃或480℃等。
优选地，所述正面烧结的二次背场烘干的温度为450～490℃，例如450℃、460℃、470℃、480℃或490℃等。
优选地，所述正面烧结的三次背场烘干的温度为470～510℃，例如470℃、480℃、490℃、500℃或510℃等。
优选地，所述正面烧结的四次背场烘干的温度为510～550℃，例如510℃、520℃、530℃、540℃或550℃等。
优选地，所述正面烧结的五次背场烘干的温度为580～620℃，例如580℃、590℃、600℃、610℃或620℃等。
优选地，所述背面烧结的背场烘干阶段也分为依次进行的一次背场烘干、二次背场烘干、三次背场烘干、四次背场烘干和五次背场烘干
优选地，所述背面烧结的一次背场烘干的温度为440～480℃，例如440℃、450℃、460℃、470℃或480℃等。
优选地，所述背面烧结的二次背场烘干的温度为455～495℃，例如455℃、460℃、470℃、480℃、490℃或495℃等。
优选地，所述背面烧结的三次背场烘干的温度为470～510℃，例如470℃、480℃、490℃、500℃或510℃等。
优选地，所述背面烧结的四次背场烘干的温度为500～540℃，例如500℃、510℃、520℃、530℃或540℃等。
优选地，所述正面烧结的五次背场烘干的温度为580～620℃，例如580℃、590℃、600℃、610℃或620℃等。
本发明中，在充分燃烧有机物的前提下使得背场烘干区温度设定尽量低，达到共晶所需的温度，避免因窜温导致主烧结温度偏高。
优选地，所述正面烧结的冷却阶段依次分为一次冷却和二次冷却。
优选地，所述正面烧结的一次冷却的温度为680～720℃，例如680℃、690℃、700℃、710℃或720℃等。
优选地，所述正面烧结的二次冷却的温度为580～620℃，例如580℃、590℃、600℃、610℃或620℃等。
优选地，所述背面烧结的冷却阶段依次分为一次冷却和二次冷却。
优选地，所述背面烧结的一次冷却的温度为660～700℃，例如660℃、670℃、680℃、690℃或700℃等。
优选地，所述背面烧结的二次冷却的温度为580～620℃，例如580℃、590℃、600℃、610℃或620℃等。
作为优选的技术方案，所述PERC双面电池的烧结方法包括：
将电池片的正面烧结依次进行温度为440～480℃的一次背场烘干、温度为450～490℃的二次背场烘干、温度为470～510℃的三次背场烘干、温度为510～550℃的四次背场烘干、温度为580～620℃的五次背场烘干、温度为780～820℃的主烧结阶段、温度为680～720℃的一次冷却和温度为580～620℃的二次冷却；
同时，将电池片的背面烧结依次进行温度为440～480℃的一次背场烘干、温度为455～495℃的二次背场烘干、温度为470～510℃的三次背场烘干、温度为500～540℃的四次背场烘干、温度为580～620℃的五次背场烘干、温度为780～820℃的主烧结阶段、温度为660～700℃的一次冷却和温度为580～620℃的二次冷却；
其中，正面烧结和背面烧结同步进行，主烧结阶段中，正面烧结和背面烧结的温度保持一致。
第二方面，本发明还提供一种PERC双面电池，所述电池经由如第一方面所述的PERC双面电池的烧结方法烧结后得到。
优选地，所述PERC双面电池包括硅片，所述硅片的正面涂覆银浆。
优选地，所述硅片的背面涂覆铝浆。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过将电池的烧结分为三个阶段，并合理的设置了背场烘干区温度及主烧结上下温区温度和降温后的温度，有效地减少了烧结过程中出现的烧结污染的比例，同时还一定程度上提升了电池的转换效率，使得烧结污染的比例下降至0.25％及以下，同时效率可提升0.01％及以上。
附图说明
图1为实施例1中正面烧结的温区曲线。
图2为实施例1中背面烧结的温区曲线。
图3为对比例1中正面烧结的温区曲线。
图4为对比例1中背面烧结的温区曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种PERC双面电池的烧结方法，所述烧结方法如下：将正面涂覆有银浆，背面涂覆有铝浆的硅片送入烧结炉中，同时进行正面烧结和背面烧结，具体包括：
如图1所示，将电池片的正面烧结依次进行温度为460℃的一次背场烘干、温度为470℃的二次背场烘干、温度为490℃的三次背场烘干、温度为530℃的四次背场烘干、温度为600℃的五次背场烘干、温度为800℃的主烧结阶段、温度为700℃的一次冷却和温度为600℃的二次冷却；
同时，如图2所示，将电池片的背面烧结依次进行温度为600℃的一次背场烘干、温度为475℃的二次背场烘干、温度为490℃的三次背场烘干、温度为520℃的四次背场烘干、温度为600℃的五次背场烘干、温度为800℃的主烧结阶段、温度为680℃的一次冷却和温度为600℃的二次冷却。
表1中具体列出了各个烧结阶段的温度。
表1
实施例2
本实施例与实施例1的区别为，各个烧结阶段的温度不同，具体温度值如表2所示，其余烧结过程与实施例1保持一致。
表2
实施例3
本实施例与实施例1的区别为，各个烧结阶段的温度不同，具体温度值如表3所示，其余烧结过程与实施例1保持一致。
表3
对比例1
本对比例与实施例1的区别为，各个烧结阶段的温度不同，具体温度值如表4所示，其余烧结过程与实施例1保持一致。
表4
图3和图4示出了对比例1中正面烧结和背面烧结的温区曲线，可以看出，背面烧结的主烧结阶段温度高于正面烧结的，这样容易使得正面和背面窜温，导致正面温度不稳定影响Ag扩散进硅的程度，造成效率偏低及烧结污染。
将实施例1-3和对比例1经过烧结后的PERC双面电池进行电性能及烧结污染比例的测试，其结果如表5所示：
表5
从实施例1与对比例1的数据结果可知，主烧结阶段保持正面烧结和背面烧结的温度一致，有利于烧结炉内温度稳定，Ag、Al能够与硅形成良好的合金及欧姆接触，明显提升Uoc与Isc，降低了烧结污染比例，同时效率也得到了提升。
综上所述，主烧结阶段中，正面烧结和背面烧结的温度保持一致，可以避免电池片在烧结过程中正面和背面窜温，同时能够使正面Ag穿过SiNH扩散进硅但又不会到达P-N结，这样Ag、Ag/Al、Al将与硅形成合金，建立良好的电极欧姆接触，起到良好的收集电子的效果同时降低烧结污染比例。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种PERC双面电池的烧结方法，其特征在于，所述烧结方法包括：
将电池片的正面烧结分为依次进行的三个烧结阶段，包括背场烘干阶段、主烧结阶段和冷却阶段；
同时，将电池片的背面烧结也分为依次进行的三个烧结阶段，包括背场烘干阶段、主烧结阶段和冷却阶段；
其中，正面烧结和背面烧结同步进行，主烧结阶段中，正面烧结和背面烧结的温度保持一致。
2.根据权利要求1所述的PERC双面电池的烧结方法，其特征在于，所述正面烧结的主烧结阶段的温度为780～820℃；
优选地，所述背面烧结的主烧结阶段的温度为780～820℃。
3.根据权利要求1或2所述的PERC双面电池的烧结方法，其特征在于，所述正面烧结的背场烘干阶段分为依次进行的一次背场烘干、二次背场烘干、三次背场烘干、四次背场烘干和五次背场烘干；
优选地，所述正面烧结的一次背场烘干的温度为440～480℃；
优选地，所述正面烧结的二次背场烘干的温度为450～490℃；
优选地，所述正面烧结的三次背场烘干的温度为470～510℃；
优选地，所述正面烧结的四次背场烘干的温度为510～550℃；
优选地，所述正面烧结的五次背场烘干的温度为580～620℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的PERC双面电池的烧结方法，其特征在于，所述背面烧结的背场烘干阶段也分为依次进行的一次背场烘干、二次背场烘干、三次背场烘干、四次背场烘干和五次背场烘干；
优选地，所述背面烧结的一次背场烘干的温度为440～480℃；
优选地，所述背面烧结的二次背场烘干的温度为455～495℃；
优选地，所述背面烧结的三次背场烘干的温度为470～510℃；
优选地，所述背面烧结的四次背场烘干的温度为500～540℃；
优选地，所述正面烧结的五次背场烘干的温度为580～620℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的PERC双面电池的烧结方法，其特征在于，所述正面烧结的冷却阶段依次分为一次冷却和二次冷却；
优选地，所述正面烧结的一次冷却的温度为680～720℃；
优选地，所述正面烧结的二次冷却的温度为580～620℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的PERC双面电池的烧结方法，其特征在于，所述背面烧结的冷却阶段依次分为一次冷却和二次冷却；
优选地，所述背面烧结的一次冷却的温度为660～700℃；
优选地，所述背面烧结的二次冷却的温度为580～620℃。
7.根据权利要求1-6任一项所述的PERC双面电池的烧结方法，其特征在于，所述烧结方法包括：
将电池片的正面烧结依次进行温度为440～480℃的一次背场烘干、温度为450～490℃的二次背场烘干、温度为470～510℃的三次背场烘干、温度为510～550℃的四次背场烘干、温度为580～620℃的五次背场烘干、温度为780～820℃的主烧结阶段、温度为680～720℃的一次冷却和温度为580～620℃的二次冷却；
同时，将电池片的背面烧结依次进行温度为440～480℃的一次背场烘干、温度为455～495℃的二次背场烘干、温度为470～510℃的三次背场烘干、温度为500～540℃的四次背场烘干、温度为580～620℃的五次背场烘干、温度为780～820℃的主烧结阶段、温度为660～700℃的一次冷却和温度为580～620℃的二次冷却；
其中，正面烧结和背面烧结同步进行，主烧结阶段中，正面烧结和背面烧结的温度保持一致。
8.一种PERC双面电池，其特征在于，所述电池经由如权利要求1-7任一项所述的PERC双面电池的烧结方法烧结后得到。
9.根据权利要求8所述的PERC双面电池，其特征在于，所述PERC双面电池包括硅片，所述硅片的正面涂覆银浆。
10.根据权利要求8或9所述的PERC双面电池，其特征在于，所述硅片的背面涂覆铝浆。
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