CN113078222B - 一种双面太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种双面太阳能电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113078222B
CN113078222B CN202110334916.0A CN202110334916A CN113078222B CN 113078222 B CN113078222 B CN 113078222B CN 202110334916 A CN202110334916 A CN 202110334916A CN 113078222 B CN113078222 B CN 113078222B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
pressure
silicon
layer
nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110334916.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113078222A (zh
Inventor
任勇
何悦
任海亮
郭帅
张磊
周东
陈德爽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Original Assignee
Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd filed Critical Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Priority to CN202110334916.0A priority Critical patent/CN113078222B/zh
Priority to US18/043,174 priority patent/US20240014340A1/en
Priority to PCT/CN2021/088063 priority patent/WO2022205523A1/zh
Priority to EP21934177.3A priority patent/EP4184591A1/en
Priority to JP2023513415A priority patent/JP2023539251A/ja
Publication of CN113078222A publication Critical patent/CN113078222A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113078222B publication Critical patent/CN113078222B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/032Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0324Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIVBVI or AIIBIVCVI chalcogenide compounds, e.g. Pb Sn Te
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0684Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells double emitter cells, e.g. bifacial solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1868Passivation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

本发明提供了一种双面太阳能电池及其制备方法。所述双面太阳能电池包括:带有PN结的硅片,位于所述硅片N型层一侧且沿着远离所述硅片的方向依次层叠的正面第一硅氧化物层、正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层、正面第二含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层;位于所述硅片P型层一侧且沿着远离所述硅片的方向依次层叠的钝化层、背面硅氧化物层、背面第一含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层。本发明提供的双面太阳能电池采用特殊的膜层结构设计,加强综合膜层的致密性和电学特性,能非常有效的减缓背面PID现象的产生。

Description

一种双面太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域,涉及一种双面太阳能电池及其制备方法。
背景技术
近年来倍受关注的由于组件的电位诱发衰减(Potential Induced Degradation,简记为PID)现象引起的光伏系统发电量下降的问题越来越多的受到人们的关注。该现象最早是由Sunpower公司在2005年发现,PID是指组件长期在高电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流,导致组件性能低于设计标准。2010年,美国可再生能源实验室(NREL)和Solon公司研究发现采用P型晶体硅电池片所制备的组件在负偏压下都有潜在的PID现象。
一些光伏电站实际经历表明,光伏发电系统的系统电压存在对晶体硅电池组件有持续的“电位诱发衰减”效用,产生原因主要为玻璃上Na+离子在高电压的影响下迁移至电池表面,从而造成组件功率快速下降。近年来PID现象,已经成为影响电站质量的重要因素之一,严重时候它可以引起一块组件功率衰减50%以上,从而影响整个电站的功率输出,使电站投资商损失惨重,因此组件的PID现象越来越受到光伏行业的重视。近两年双面发电组件由于可以大幅提升电站投资商收益,所以得到了大规模发展及应用。双面组件的PID问题得到了业界的广泛重视。
PERC双面电池背面的钝化膜AlOx/Si界面具有较高的负电荷密度,形成了良好的场钝化效果。在高温高湿环境下,玻璃中会析出Na+离子。在正电压作用下,电池片呈高电势,边框呈低电势,Na+离子会流出电池片,不会在电池片表面富集。在负电压下,电池片呈低电势,边框呈高电势,Na+离子会穿过封装材料到达电池片表面。背面Na+离子的富集,形成额外的场效应,引起AlOx钝化膜中电荷进行重新分布,导致场钝化效果的降低。结果表明,如图1所示,电池片的背钝化效果恶化,组件功率明显衰减;越靠近组件边框,电池受到的电势越大,Na+离子迁移率越高,因此边框周围的电池片发生PID衰减的概率更大。
CN106876490A公开了一种高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池,在N型硅衬底的正面依次形成P+层、氧化硅层、氧化铝层和金属电极,在N型硅衬底的背面依次形成N+层、氮化硅层和金属电极,其特征在于:在正面金属化区域下方存在一层20nm以上的致密氧化硅层。
CN110137309A公开的技术方案是(1)明确生长氧化层的条件;(2)使用原子层沉积法进行背面氧化铝镀膜工艺时,确保背面氧化铝厚度为2-10nm;(3)双面PERC电池氧化铝镀膜工艺后,进行背面氮化硅镀膜工艺,确保双面PERC电池背面氮化硅镀膜厚度80-110nm,折射率2.12-2.3;(4)双面PERC电池经背面氮化硅镀膜工艺后,进行正面氮化硅镀膜工艺、背面激光开槽工艺、丝网印刷工艺,即可检测分选,完成制备。
CN209119114U提供了一种抗PID双面电池,包括硅基体、分别设置在所述硅基体两侧表面的正表面膜与背表面膜,所述正表面膜包括层叠设置的正面减反射膜与正面介质膜;所述背表面膜包括背面减反射膜与背面介质膜。本实用新型抗PID双面电池通过正面介质膜与背面介质膜能够有效阻挡离子迁移,降低电势诱导衰减,提升转换效率。(1)正面介质膜与背面介质膜均设置为氧化硅膜;(2)正面介质膜与背面介质膜的折射率均为1.4~1.7;(3)正面介质膜与背面介质膜的厚度均设置为1~10nm;(4)背表面膜还包括氧化铝膜,且所述背面介质膜、氧化铝膜与背面减反射膜沿背离所述硅基体的方向依次层叠设置;(5)正面减反射膜、背面减反射膜均设置为SiNx膜或SiOxNy膜中的任一种。
CN207602585U公开了一种抗PID的双面电池组件封装结构,包括玻璃、EVA膜、双面电池、EVA膜和背板;该双面电池组件封装结构分为单玻结构和双玻结构;单玻结构由上至下结构依次为:玻璃、EVA膜、双面电池、EVA膜和背板;双玻结构由上至下结构依次为:玻璃、EVA膜、双面电池、EVA膜和玻璃;背板包括高阻水层、阻水层和保护层;从上至下依次为高阻水层、阻水层和保护层。
CN207624714U公开了一种抗PID双面电池单玻封装结构,包括玻璃、第一封装胶膜、双面电池、第二封装胶膜和背板;玻璃、第一封装胶膜、双面电池、第二封装胶膜和背板从上到下依次连接;背板为三层结构,从上到下依次为掺杂二氧化钛的聚烯烃材料、电气绝缘及阻氧层和保护层;三层结构从上到下依次连接;第一封装胶膜为三层结构,从上到下依次为粘结层、阻隔层、粘结层,第二封装胶膜为两层结构,从上到下依次为粘结层和阻隔层。
CN109087956A介绍了一种新型的双面PERC电池结构及其制备工艺,所述电池的正面与背面钝化层结构对称,极大降低了双面电池的翘曲度,提升组件的机械载荷强度;叠层钝化结构在保证电池抗PID性能的基础上,采用了独特的表面钝化层沉积工艺,最佳化正面和背面光学(减反射效果)和电学(提升氢钝化效果)性能,实现电池正面转换效率、双面率和抗LID效果的改善与提升;同时,该发明所采用的双面PERC电池工艺,正面和背面的SiO2和AlOx层分别通过热氧化和ALD同时形成,正面和背面的SiNx/SiNy/SiOxNy/SiOx叠层分别通过PECVD沉积形成,正面和背面的沉积次序可调整。
但是几种抗PID的方案中,存在如下缺点:
针对CN106876490A中所描述,该方案首先是针对N型电池所描述,应用范围有局限性;其次,该解决方案仅仅是增加一层20nm以上的致密氧化硅层,无法有效解决电势场效应。
针对CN110137309A中所描述,该方案仅仅是针对双面电池结构进行了说明,正面结构依次为SiNx层和氧化硅层,背面结构依次为氧化铝层和SiNx膜层结构,这种工艺结构方案背面存在明显的缺陷,无法有效阻挡离子的富集或者侵入,容易形成双面PERC电池的抗PID失效。
针对CN209119114U中所描述,该方案明确了靠近硅基体的介质层为氧化硅层,并明确了折射率和厚度,但背面膜层结构说明依次为背面介质膜、氧化铝膜与背面减反射膜沿背离所述硅基体的方向依次层叠设置,这个结构存在部分膜层缺陷,无法有效阻挡表面离子的富集,产生的电势场效应。
针对CN207602585U中所描述,该实用新型发明方案,仅仅是提供了组件封装端,针对双面PERC电池封装成单玻组件和双面组件,所用到的封装材料设计和说明,以达到抗PID的效果,并没有就双面PERC电池端进行相应的改善说明。
针对CN207624714U中所描述,该实用新型发明方案,重点介绍了双面PERC电池在单玻组件封装中,所使用到的组件封装材料对抗PID的改善,并没有就双面PERC电池端进行相应的改善说明。
针对CN109087956A中所描述,该发明专利侧重点说明的是双面的PERC电池结构和针对该双面电池结构进行了膜层的详细说明介绍;该发明专利首先,并没有针对PID的问题进行研究和保护说明,也没有任何数据的支持和体现;其次,该双面PERC电池的膜层结构虽和本发明专利有一些类似,但存在明显的膜层结构缺陷,主要是该膜层结构中的背面膜层为SiO2/AlOx/SiNx/SiNy/SiOxNy/SiOx叠层结构,其中背面的PID失效机理,其中有一点是Na+离子对背面膜层的侵蚀,从而导致了AlOx钝化层的失效,而SiO2膜是非常有效,可阻挡Na+离子对AlOx钝化层的破坏影响,但是CN109087956A的方案中把该关键SiO2膜层放在靠近Si基体的一层,这明显是不符合抗PID膜层结构设计的。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足,本发明的目的在于提供一种双面太阳能电池及其制备方法。本发明提供的双面太阳能电池采用特殊的膜层结构设计,加强综合膜层的致密性和电学特性,能非常有效的减缓背面PID现象的产生。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种双面太阳能电池,所述双面太阳能电池包括:带有PN结的硅片,位于所述硅片N型层一侧且沿着远离所述硅片的方向依次层叠的正面第一硅氧化物层、正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层、正面第二含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层;位于所述硅片P型层一侧且沿着远离所述硅片的方向依次层叠的钝化层、背面硅氧化物层、背面第一含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层。
本发明提供发的双面太阳能电池中,正面第一硅氧化物层的作用为界面钝化层,正面第二硅氧化物层的作用为正面阻挡层,正面第一含氮硅化合物层的作用为高折射率下的阻挡层和光吸收层,正面第二含氮硅化合物层的作用为为中间折射率下的光吸收层,正面第三硅氧化物层的作用为为低折射率下的光吸收层。
本发明提供的双面太阳能电池中,钝化层的作用为提高背界面的钝化,背面硅氧化物层的作用为阻挡外界离子侵入,背面第一含氮硅化合物层的作用为高折射率下的阻挡层和光吸收层,背面第二含氮硅化合物层的作用为低折射率下的光吸收层。
本发明提供的双面太阳能电池中,背面硅氧化物层和背面第一含氮硅化合物层是解决双面PERC电池背面PID最关键的结构。通过研究发明人发现,如何阻挡组件玻璃中Na+离子析出后的富集和侵蚀是非常关键的,尤其是对双面PERC电池的背面裸露膜层来说,通过膜层的结构优化,加强综合膜层的致密性和电学特性,能非常有效的减缓背面PID现象的产生。
因此,通过本发明的膜层结构的优化,正面可以有效阻挡Na+离子的侵蚀,背面可以有效减缓Na+离子的富集极化现象和侵蚀。
如图2所示,发明人通过对双面PERC电池PID失效模型的建立和分析,发现如下问题:
①当组件处于负偏压下,组件玻璃中会有大量的Na+离子迁移出来,通过电势场的作用,向电池附近移动;
②一部分的Na+离子会通过正面不致密的膜层间隙,侵入到PN结区附近,造成PN结区的破坏(PID-shunt),导致电池的发电失效;
③一部分的Na+离子会通过组件端电池与电池间的缝隙,迁移到电池的背面,并且在钝化区域富集起来,形成背面的有害电势场(PID-polarization),造成背面的极化现象。
以下作为本发明优选的技术方案,但不作为对本发明提供的技术方案的限制,通过以下优选的技术方案,可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案,所述正面第一硅氧化物层、正面第二硅氧化物层、正面第三硅氧化物层和背面硅氧化物层均为SiO2层。
优选地,所述正面第一硅氧化物层为热氧化硅层。
优选地,所述正面第二硅氧化物层、正面第三硅氧化物层和背面硅氧化物层为电沉积氧化硅层。
作为本发明优选的技术方案,所述正面第一含氮硅化合物层和背面第一含氮硅化合物层均为SiNx1层,x1独立地为0.75-1.34,例如0.75、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.34等。
优选地,所述正面第二含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层独立地为沿着远离所述硅片的方向依次层叠的SiNx2/SiNx3叠层结构或沿着远离所述硅片的方向依次层叠的SiNx2/SiNx3/SiOxNy叠层结构,其中x2为0.75-1.34,例如0.75、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.34等;x3为0.75-1.34,例如0.75、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.34等;x为1-2,例如1、1.5或2等,y为1-2,例如1、1.5或2等,x1>x2>x3。
优选地,所述正面第二含氮硅化合物层为沿着远离所述硅片的方向依次层叠的SiNx2/SiNx3/SiOxNy叠层结构,所述背面第二含氮硅化合物层为沿着远离所述硅片的方向依次层叠的SiNx2/SiNx3叠层结构。
优选地,所述钝化层为氧化铝层。
优选地,所述双面太阳能电池中还包含银电极。
优选地,所述硅片N型层一侧的银电极穿过正面第一硅氧化物层、正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层、正面第二含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层。
优选地,所述硅片P型层一侧的银电极穿过背面硅氧化物层、背面第一含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层。
作为本发明优选的技术方案,所述正面第二硅氧化物层的折射率在1.4以上,例如1.4、1.5、1.6或1.7等。本发明中,如果正面第二硅氧化物层的折射率过低,会导致该正面第二硅氧化物层的膜层致密性不好,从而影响膜层对外界离子的阻挡作用。
优选地,所述正面第二硅氧化物层的厚度在5nm以上,例如5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm等。本发明中,如果正面第二硅氧化物层的厚度过低,会导致膜层不够致密,从而影响膜层对外界离子的阻挡作用。
优选地,所述正面第一含氮硅化合物层的折射率在2.0以上,例如2.0、2.1、2.2、2.3或2.4等。本发明中,如果正面第一含氮硅化合物层的折射率过低,会导致膜层致密性不够,从而影响膜层对外界侵入离子的阻挡作用。
优选地,所述正面第一含氮硅化合物层的厚度在15nm以上,例如15nm、16nm、17nm、18nm或19nm等。本发明中,如果正面第一含氮硅化合物层的厚度过低,会导致膜层致密性不够,从而影响膜层对外界侵入离子的阻挡作用。
优选地,所述正面第三硅氧化物层的折射率在1.4以上,例如1.4、1.5、1.6、1.7或1.8等。本发明中,如果正面第三硅氧化物层的折射率过低,会导致光吸收失配,最终会影响太阳能电池的光电转换效率。
优选地,所述正面第三硅氧化物层的厚度在5nm以上,例如5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm等。本发明中,如果正面第三硅氧化物层的厚度过低,会导致光吸收失配,最终会影响太阳能电池的光电转换效率。
本发明中,通过对正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层的设计优化,可以有效阻挡Na+离子通过正面不致密的膜层间隙,侵入到PN结区附近,造成PN结区的破坏,最终导致电池抗PID的失效。
作为本发明优选的技术方案,所述钝化层的厚度在10nm以上,例如10nm、11nm、12nm、13nm、14nm或15nm等。本发明中,如果钝化层的厚度过薄,会导致一方面影响钝化效果,另外一方面对外部离子的侵入和富集会比较敏感。
优选地,所述背面硅氧化物层的折射率在1.4以上,例如1.4、1.5、1.6、1.7或1.8等。本发明中,如果背面硅氧化物层的折射率过低,会导致该膜层致密性不好,从而影响膜层对外界离子的阻挡作用。
优选地,所述背面硅氧化物层的厚度在5nm以上,例如5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm等。本发明中,如果背面硅氧化物的厚度过低,会导致该膜层致密性不好,从而影响膜层对外界离子的阻挡作用。
优选地,所述背面第一含氮硅化合物层的折射率在2.0以上,例如2.0、2.1、2.2、2.3、2.4或2.5等。本发明中,如果背面第一含氮硅化物层的折射率过低,会导致该膜层致密性不好,从而影响膜层对外界离子的阻挡作用。
优选地,所述背面第一含氮硅化合物层的厚度在10nm以上,例如10nm、11nm、12nm、13nm、14nm或15nm等。本发明中,如果背面第一含氮硅化物层的厚度过低,会导致该膜层致密性不好,从而影响膜层对外界离子的阻挡作用。
本发明通过对钝化层、背面硅氧化物层和背面第一含氮硅化合物层的设计优化,可以有效抵抗Na+离子在背面富集时,产生的电势场效应而引起的极化现象。
第二方面,本发明提供一种如第一方面所述双面太阳能电池的制备方法,所述方法包括以下步骤:
在带有PN结的硅片的N型层一侧生长正面第一硅氧化物层后,再进行正面生长和背面生长,得到所述双面太阳能电池;所述正面生长包括依次生长正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层、正面第二含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层;所述背面生长包括依次生长钝化层、背面硅氧化物层、背面第一含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层。
本发明提供的制备方法技术成熟,工艺简单,适于进行产业化大规模生产。
作为本发明优选的技术方案,所述生长正面第二硅氧化物层的方法为热氧化法。
优选地,所述正面生长和背面生长均为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)生长。本发明中,采用PECVD法的好处在于:成膜快速,有利于量产;2.气体流量和化学键配比可灵活调整;3.可在同一炉管内实现多层膜的结构。
优选地,所述制备方法还包括在正面生长和背面生长之后,制备银电极。
作为本发明优选的技术方案,所述背面生长在生长钝化层之前,先将带有PN且生长了正面第一硅氧化物层的硅片置于等离子体增强化学气相沉积炉中,进行抽真空测试和检漏、保压测试,通入工作气体,并将反应器的温度设为310-330℃,例如310℃、320℃或330℃等,压力设为1450-1550Pa,例如1450Pa、1480Pa、1500Pa、1520Pa或1550Pa等,恒温恒压9-11s,例如9s、10s或11s等。
优选地,所述工作气体包括笑气。
优选地,生长钝化层的方法包括:温度设为310-330℃,例如310℃、320℃或330℃等,压力设为1450-1550Pa,例如1450Pa、1480Pa、1500Pa、1520Pa或1550Pa等,通入工作气体和钝化层原料气,恒温恒压170-190s,170s、180s或190s等,之后抽真空45-55s,例如45s、50s或55s等,将温度设定为470-490℃,例如470℃、480℃或490℃等,压力设定为850-950Pa,例如850Pa、900Pa或950Pa等,通入工作气体和氨气,恒温恒压9-11s,例如9s、10s或11s等,之后保持温度、压力、工作气体以及氨气通入量维持340-360s,例如340s、350s或360s等,得到钝化层。
优选地,所述工作气体包括笑气。
优选地,所述钝化层原料气包括三甲基铝(TMA)。
优选地,生长背面硅氧化物层的方法包括:温度设为470-490℃,例如470℃、480℃或490℃等,压力设为1450-1550Pa,例如1450Pa、1500Pa或1550Pa等,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压75-85s,例如75s、80s或85s等,之后抽真空290-310s,例如280s、300s或310s等,将温度设定为470-490℃,例如470℃、480℃或490℃等,压力设定为1600-1800Pa,例如1600Pa、1700Pa或1800Pa等,通入硅原料气和氨气,恒温恒压9-11s,例如9s、10s或11s等,得到背面硅氧化物层。
优选地,所述工作气体包括笑气。
优选地,所述硅原料气包括硅烷。
优选地,生长背面第一含氮硅化合物层的方法包括:温度设为470-490℃,压力设为1650-1750Pa,例如1650Pa、1700Pa或1750Pa等,通入氨气和硅原料气,恒温恒压235-245s,例如235s、240s或245s等,得到背面第一含氮硅化合物层。
优选地,所述硅原料气包括硅烷。
优选地,生长背面第二含氮硅化合物层的方法包括:温度设为470-490℃,例如470℃、480℃或490℃等,压力设为1650-1750Pa,例如1650Pa、1700Pa或1750Pa等,通入氨气和硅原料气,恒温恒压125-135s,例如125s、130s或135s等,之后将温度设为470-490℃,例如470℃、480℃或490℃等,压力设为1650-1750Pa,例如1650Pa、1700Pa或1750Pa等,减少硅原料气的通入量,增加氨气的通入量,恒温恒压125-135s,例如125s、130s或135s等,得到背面第二含氮硅化合物。
优选地,所述硅原料气包括硅烷。
优选地,所述背面生长还包括:在生长背面第二含氮硅化合物层之后,进行抽真空和充保护性气体回常压,并取出产品。
作为本发明优选的技术方案,所述正面生长在生长正面第二硅氧化物层之前,先将带有PN且生长了正面第一硅氧化物层的硅片置于等离子体增强化学气相沉积炉中,进行抽真空,捡漏,再次抽真空,通入工作气体和硅原料气,并将反应器的温度设为490-510℃,例如490℃、500℃或510℃等,压力设为195-205Pa,例如195Pa、200Pa或205Pa等,恒温恒压15-25s,例如15s、20s或25s等。
优选地,所述工作气体包括笑气。
优选地,所述硅原料气包括硅烷。
优选地,生长正面第二硅氧化物层的方法包括:温度设为490-510℃,例如490℃、500℃或510℃等,压力设为195-205Pa,例如195Pa、200Pa或205Pa等,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压75-85s,例如75s、80s或85s等,之后抽真空15-25s,例如15s、20s或25s等,将温度设定为490-510℃,例如490℃、500℃或510℃等,压力设定为225-235Pa,例如225Pa、230Pa或235Pa等,通入硅原料气和氨气,恒温恒压15-25s,例如15s、20s或25s等,得到正面第二硅氧化物层。
优选地,所述工作气体包括笑气。
优选地,所述硅原料气包括硅烷。
优选地,生长正面第一含氮硅化合物层的方法包括:温度设为490-510℃,例如490℃、500℃或510℃等,压力设为225-235Pa,例如225Pa、230Pa或235Pa等,通入氨气和硅原料气,恒温恒压60-70s,例如60s、65s或70s等,得到正面第一含氮硅化合物层。
优选地,所述硅原料气包括硅烷。
优选地,生长正面第二含氮硅化合物层的方法包括:温度设为490-510℃,例如490℃、500℃或510℃等,压力设为225-235Pa,例如225Pa、230Pa或235Pa等,通入氨气和硅原料气,恒温恒压155-165s,例如155s、160s或165s等,之后将温度设为490-510℃,例如490℃、500℃或510℃等,压力设为225-235Pa,例如225Pa、230Pa或235Pa等,减少硅原料气的通入量,增加氨气的通入量,恒温恒压240-260s,例如240s、250s或260s等,之后温度设为490-510℃,例如490℃、500℃或510℃等,压力设为185-195Pa,例如185Pa、190Pa或195Pa等,通入硅原料气、氨气和工作气体,恒温恒压155-165s,例如155s、160s或160s等,之后抽真空,再通入硅原料气和工作气体,温度设为490-510℃,例如490℃、500℃或510℃等,压力设为175-185Pa,例如175Pa、180Pa或185Pa等,恒温恒压6-15s,例如6s、10s或15s等,得到正面第二含氮硅化合物层。
优选地,所述硅原料气包括硅烷。
所述工作气体包括笑气。
优选地,生长正面第三硅氧化物层的方法包括:温度设为490-510℃,例如490℃、500℃或510℃等,压力设为175-185Pa,例如175Pa、180Pa或185Pa等,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压175-185s,例如175s、180s或185s等。
优选地,所述工作气体包括笑气。
优选地,所述硅原料气包括硅烷。
优选地,所述正面生长还包括:在生长正面第三硅氧化物层之后,进行抽真空、清洗炉管、再次抽真空和回常压,并取出产品。
作为本发明所述制备方法的进一步优选技术方案,所述方法包括以下步骤:
在带有PN结的硅片的N型层一侧生长正面第一硅氧化物层后,再进行正面生长和背面生长,再制备银电极,得到所述双面太阳能电池;所述正面生长包括依次生长正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层、正面第二含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层;所述背面生长包括依次生长钝化层、背面硅氧化物层、背面第一含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层;
所述正面生长和背面生长均为等离子体增强化学气相沉积生长;
生长钝化层的方法包括:温度设为310-330℃,压力设为1450-1550Pa,通入工作气体和钝化层原料气,恒温恒压170-190s,之后抽真空45-55s,将温度设定为470-490℃,压力设定为850-950Pa,通入工作气体和氨气,恒温恒压9-11s,之后保持温度、压力、工作气体以及氨气通入量维持340-360s,得到钝化层;
生长背面硅氧化物层的方法包括:温度设为470-490℃,压力设为1450-1550Pa,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压75-85s,之后抽真空290-310s,将温度设定为470-490℃,压力设定为1600-1800Pa,通入硅原料气和氨气,恒温恒压9-11s得到背面硅氧化物层;
生长背面第一含氮硅化合物层的方法包括:温度设为470-490℃,压力设为1650-1750Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压235-245s,得到背面第一含氮硅化合物层;
生长背面第二含氮硅化合物层的方法包括:温度设为470-490℃,压力设为1650-1750Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压125-135s,之后将温度设为470-490℃,压力设为1650-1750Pa,减少硅原料气的通入量,增加氨气的通入量,恒温恒压125-135s,得到背面第二含氮硅化合物;
生长正面第二硅氧化物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为195-205Pa,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压75-85s,之后抽真空15-25s,将温度设定为490-510℃,压力设定为225-235Pa,通入硅原料气和氨气,恒温恒压15-25s得到正面第二硅氧化物层;
生长正面第一含氮硅化合物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为225-235Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压60-70s,得到正面第一含氮硅化合物层;
生长正面第二含氮硅化合物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为225-235Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压155-165s,之后将温度设为490-510℃,压力设为225-235Pa,减少硅原料气的通入量,增加氨气的通入量,恒温恒压240-260s,之后温度设为490-510℃,压力设为185-195Pa,通入硅原料气、氨气和工作气体,恒温恒压155-165s,之后抽真空,再通入硅原料气和工作气体,温度设为490-510℃,压力设为175-185Pa,恒温恒压6-15s,得到正面第二含氮硅化合物层;
生长正面第三硅氧化物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为175-185Pa,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压175-185s。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明在现有设备上,不增加额外的资金投入,同时考虑安全性的前提下,通过对PID失效模型的建立和分析,提供了有效解决双面PERC电池抗PID失效的发明方案。本发明提供的双面太阳能电池采用特殊的膜层结构设计(包括正面膜层的多层设计和背面膜层的多层设计,其中背面硅氧化物层和背面第一含氮硅化合物层是解决双面PERC电池背面PID最关键的结构),加强综合膜层的致密性和电学特性,能非常有效的减缓背面PID现象的产生。
(2)本发明提供的制备方法操作简单,流程短,易于实现产业化大规模生产。
附图说明
图1双面电池-双玻组件在实验室-1500V偏压下的PID失效EL图像;
图2双面PERC电池PID失效模型;
图3为实施例1提供的双面太阳能电池的结构示意图,其中,1-带有PN结的硅片,2-钝化层,3-背面硅氧化物层,4-背面第一含氮硅化合物层,5-背面第二含氮硅化合物层,6-正面第一硅氧化物层,7-正面第二硅氧化物层,8-正面第一含氮硅化合物层,9-正面第二含氮硅化合物层,10-正面第三硅氧化物层;
图4为实施例1提供的双面太阳能电池制备方法流程示意图;
图5(A)为实施例1提供的双面太阳能电池单玻组件1次测试中的初始EL图片;
图5(B)为实施例1提供的双面太阳能电池单玻组件中样品1#经过96h PID的EL图片;
图5(C)为实施例1提供的双面太阳能电池单玻组件中样品1#经过192h PID的EL图片;
图5(D)为实施例1提供的双面太阳能电池单玻组件中样品1#经过288h PID的EL图片;
图6(A)为实施例1提供的双面太阳能电池单玻组件中样品2#的初始EL图片;
图6(B)为实施例1提供的双面太阳能电池单玻组件中样品2#经过96h PID的EL图片;
图6(C)为实施例1提供的双面太阳能电池单玻组件中样品2#经过192h PID的EL图片;
图6(D)为实施例1提供的双面太阳能电池单玻组件中样品2#经过288h PID的EL图片;
图7(A)为实施例1提供的双面太阳能电池双玻组件的初始EL图片;
图7(B)为实施例1提供的双面太阳能电池双玻组件经过96h PID的EL图片;
图7(C)为实施例1提供的双面太阳能电池双玻组件经过192h PID的EL图片;
图7(D)为实施例1提供的双面太阳能电池双玻组件经过288h PID的EL图片。
具体实施方式
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子,并不代表或限制本发明的权利保护范围,本发明保护范围以权利要求书为准。
以下为本发明典型但非限制性实施例:
实施例1
本实施例提供一种双面太阳能电池,所述太阳能电池的结构如图3所示,所述双面太阳能电池包括:带有PN结的硅片1,位于带有PN结的硅片1的N型层一侧且沿着远离该硅片的方向依次层叠的正面第一硅氧化物层6、正面第二硅氧化物层7、正面第一含氮硅化合物层8、正面第二含氮硅化合物层9和正面第三硅氧化物层10;位于带有PN结的硅片1的P型层一侧且沿着远离该硅片的方向依次层叠的钝化层2、背面硅氧化物层3、背面第一含氮硅化合物层4和背面第二含氮硅化合物层5。所述双面太阳能电池中还包含银电极,带有PN结的硅片1的N型层一侧的银电极穿过正面第一硅氧化物层、正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层、正面第二含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层;带有PN结的硅片1的P型层一侧的银电极穿过背面硅氧化物层、背面第一含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层。
本实施例中,所述正面第一硅氧化物层6、正面第二硅氧化物层7、正面第三硅氧化物层10和背面硅氧化物层3均为SiO2层;正面第一硅氧化物层6为热氧化硅层,正面第二硅氧化物层7、正面第三硅氧化物层10和背面硅氧化物层3为电沉积氧化硅层。所述钝化层2为氧化铝层(AlOx,x=1.5)。
本实施例中,正面第一含氮硅化合物层为SiNx1层(x1=4/3),背面第一含氮硅化合物层也为SiNx1层(x1=4/3)。
正面第二含氮硅化合物层9为沿着远离带有PN结的硅片1的方向依次层叠的SiNx2/SiNx3/SiOxNy叠层结构(x2=4/3,x3=4/3,x=1,y=1)。
背面第二含氮硅化合物层5为沿着远离带有PN结的硅片1的方向依次层叠的SiNx2/SiNx3叠层结构(x2=4/3,x3=4/3)。
本实施例提供的双面太阳能电池中,正面第二硅氧化物层7的折射率为1.45,厚度为6nm;正面第一含氮硅化合物层8的折射率为2.2,厚度为20nm;正面第三硅氧化物层10的折射率为1.4,厚度为5;钝化层2的厚度为10nm;背面硅氧化物层3的折射率为1.45,厚度为12nm;背面第一含氮硅化合物层4的折射率为2.2,厚度为15nm。
本实施例还提供一种制备所述双面太阳能电池的方法,其具体步骤为:
对P性掺镓硅片经过前端工序处理(制绒、HF/HCl混酸清洗、扩散、正面激光掺杂SE),得到带有PN结的硅片,在带有PN结的硅片的N型层一侧热氧化法生长正面第一硅氧化物层,再进行正面生长和背面生长,经过背面激光开槽、丝网印刷银电极和烧结,得到所述双面太阳能电池。其流程示意图如图4所示。
所述背面生长的方法包括:
(1)步骤:将热氧化工序后的硅片,插入石墨舟内,并通过机械臂送入管式PECVD炉内管,时间设定为110s,温度设定为320℃,压力设定为10000pa,进舟速度设定为1000mm/min;
(2)步骤:机械臂从炉管内抽出,并关闭炉管,同时将温度设定为320℃,进行抽真空测试和检漏、保压测试;
(3)步骤:进入恒温和恒压阶段,时间设定为10s,温度设定为320℃,压力设定为1500pa,笑气流量通入5800sccm;
(4)步骤:进入氧化铝沉积阶段,时间设定为180s,温度设定为320℃,压力设定为1500pa,笑气流量通入5800sccm,三甲基铝TMA开度为75%,射频功率为7000W,脉冲开关比为20/1000;
(5)步骤:抽真空,以便排空反应残留的气体,时间设定为50s,温度设定为480℃,压力设定为0pa;
(6)步骤:进入第二次恒温和恒压阶段,时间设定为10s,温度设定为480℃,压力设定为900pa,氨气流量通入2500sccm,笑气流量通入2500sccm;
(7)步骤:进行氧化铝的激活预处理过程,即对步骤(4)生长的氧化铝进行H钝化的部分离子态注入,时间设定为350s,温度设定为480℃,压力设定为900pa,氨气流量通入2500sccm,笑气流量通入2500sccm,射频功率为3500W,脉冲开关比为30/120;
(8)步骤:进入氧化硅生长阶段,时间设定为80s,温度设定为480℃,压力设定为1500pa,硅烷流量通入650sccm,笑气流量通入5200sccm,射频功率为8000W,脉冲开关比为36/1000;
(9)步骤:抽真空,以便排空反应残留的气体,时间设定为300s,温度设定为480℃,压力设定为0pa;
(10)步骤:进入第三次恒温和恒压阶段,时间设定为10s,温度设定为480℃,压力设定为1700pa,硅烷流量通入1250sccm,氨气流量通入4880sccm;
(11)步骤:进入第一层高折率SiNx1层生长阶段,时间设定为240s,温度设定为480℃,压力设定为1700pa,硅烷流量通入1250sccm,氨气流量通入4880sccm,射频功率为13000W,脉冲开关比为50/700;
(12)步骤:进入第二层SiNx2层生长阶段,时间设定为130s,温度设定为480℃,压力设定为1700pa,硅烷流量通入850sccm,氨气流量通入6000sccm,射频功率为13000W,脉冲开关比为50/600;
(13)步骤:进入第三层SiNx3层生长阶段,时间设定为130s,温度设定为480℃,压力设定为1700pa,硅烷流量通入600sccm,氨气流量通入6500sccm,射频功率为13000W,脉冲开关比为50/600;
(14)步骤:完成工艺后,进入抽真空和充氮回常压的阶段,时间设定为150s,温度设定为430℃,压力设定为10000pa,氮气流量通入40000sccm;
(15)步骤:开炉门取舟,结束整个背面PECVD镀膜工艺流程,时间设定为110s,温度设定为430℃,压力设定为10000pa,出舟速度设定为1000mm/min。
所述正面生长的方法包括:
(1)步骤:进舟,将硅片放置在石墨承载夹具上,并由机械臂送入管式PECVD镀膜设备,时间设定为120s,温度设定在500℃,压力10000pa;
(2)步骤:抽真空,将炉管进行第一次的抽真空,时间设定为200s,温度设定在500℃,压力0pa;
(3)步骤:检漏,测试真空是否泄漏,以便在工艺气体通入前,确保工艺效果,时间设定为20s,温度设定在500℃,压力10000pa;
(4)步骤:抽真空,再次将炉管进行快速的抽真空,时间设定为20s,温度设定在500℃,压力0pa;
(5)步骤:恒压,将压力抽真空到工艺设定值,并预通入部分工艺气体,时间设定为20s,温度设定在500℃,压力200pa,硅烷流量985sccm,笑气流量4620sccm;
(6)步骤:沉积氧化硅,时间设定为80s,温度设定为500℃,压力设定为200pa,硅烷流量通入985sccm,笑气流量通入4620sccm,射频功率为12600W,脉冲开关比为5/150;
(7)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,准备进入下一个步骤,时间设定为20s,温度设定在500℃,压力0pa;
(8)步骤:恒压,将压力抽真空到工艺设定值,并预通入部分工艺气体,时间设定为20s,温度设定在500℃,压力230pa,硅烷流量2200sccm,氨气流量6600sccm;
(9)步骤:沉积第一层高折SiNx1层,时间设定为65s,温度设定为500℃,压力设定为230pa,硅烷流量通入2200sccm,氨气流量通入6600sccm,射频功率为16500W,脉冲开关比为5/80;
(10)步骤:沉积第二层SiNx2层阶段,时间设定为160s,温度设定为500℃,压力设定为230pa,硅烷流量通入1000sccm,氨气流量通入12000sccm,射频功率为17500W,脉冲开关比为5/80;
(11)步骤:沉积第三层SiNx3层阶段,时间设定为250s,温度设定为500℃,压力设定为230pa,硅烷流量通入800sccm,氨气流量通入12200sccm,射频功率为17500W,脉冲开关比为5/80;
(12)步骤:沉积SiOxNy层阶段,时间设定为160s,温度设定为500℃,压力设定为190pa,硅烷流量通入1000sccm,氨气流量通入2800sccm,笑气流量通入7800sccm,射频功率为17500W,脉冲开关比为5/80;
(13)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,准备进入下一个步骤,时间设定为20s,温度设定在500℃,压力0pa;
(14)步骤:恒压,将压力抽真空到工艺设定值,并预通入部分工艺气体,时间设定为10s,温度设定在500℃,压力180pa,硅烷流量600sccm,笑气流量9600sccm;
(15)步骤:沉积最外层氧化硅层,时间设定为180s,温度设定为500℃,压力设定为180pa,硅烷流量通入600sccm,笑气流量通入9600sccm,射频功率为14500W,脉冲开关比为5/150;
(16)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,时间设定为25s,温度设定在500℃,压力0pa;
(17)步骤:清洗炉管,吹扫炉内残余气体,时间设定为15s,温度设定在500℃,压力0pa,氮气流量25000sccm;
(18)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,时间设定为15s,温度设定在500℃,压力0pa;
(19)步骤:回常压,准备开启炉门,时间设定为90s,温度设定在500℃,压力10000pa,氮气流量50000sccm;
(20)步骤:开炉门,取石墨舟,结束整个正面PECVD镀膜工艺流程,时间设定为110s,温度设定为500℃,压力设定为10000pa,出舟速度设定为1000mm/min。
对本实施例提供的双面太阳能电池制备成双面PERC电池-单玻组件,:其结构为前板玻璃/正面EVA/电池片/背面白EVA/白色背板。
在上述单玻组件中取出两个样品(1#和2#)进行PID测试,PID测试的偏压为-1500V。测试结果如下表所示,判定合格的标准为PID 96h峰值功率衰减不超过3%,PID192h和288h峰值功率衰减不超过5%。
表1
Figure BDA0002997063440000101
/>
Figure BDA0002997063440000111
从上表可以看出,单玻组件在经过288h的-1500V偏压测试,功率衰减仍然能保持<2.5%以内。
图5(A)~图5(D)分别为1#在不同时间下的EL图片(EL是指Electroluminescenc,即电致发光),图6(A)~图6(D)分别为2#在不同时间下的EL图片,从上述图中可以看出,从初始测试至288h,EL图片中未见到明显的电池失效暗片。
对本实施例提供的双面太阳能电池制备成双面PERC电池-双玻组件,其结构为前板玻璃/高透EVA/电池片/透明POE/背板玻璃。
在上述双玻组件中取出样品(3#)进行PID测试,PID测试的偏压为-1500V。测试结果如下表所示,判定合格的标准为PID 96h峰值功率衰减不超过3%,PID 192h和288h峰值功率衰减不超过5%。
表2
Figure BDA0002997063440000112
从上表可以看出,双玻组件在经过288h的-1500V偏压测试,功率衰减仍然能保持在1.0%附近。
图7(A)~图7(D)分别为3#在不同时间下的EL图片,从上述图中可以看出,从初始测试至288h,EL图片中未见到明显的电池失效暗片。
实施例2
本实施例提供的双面太阳能电池的结构和材料种类与实施例1相同,本实施例提供的双面太阳能电池的具体厚度参数为:正面第二硅氧化物层7的折射率为1.43,厚度为7nm;正面第一含氮硅化合物层8的折射率为2.1,厚度为23nm;正面第三硅氧化物层10的折射率为1.4,厚度为8;钝化层2的厚度为12nm;背面硅氧化物层3的折射率为1.485,厚度为12nm;背面第一含氮硅化合物层4的折射率为2.3,厚度为18nm。
本实施例的制备方法与实施例1的区别在于,本实施例的背面生长和正面生长的方法如下:
所述背面生长的方法包括:
(1)步骤:将热氧化工序后的硅片,插入石墨舟内,并通过机械臂送入管式PECVD炉内管,时间设定为110s,温度设定为310℃,压力设定为10000pa,进舟速度设定为1000mm/min;
(2)步骤:机械臂从炉管内抽出,并关闭炉管,同时将温度设定为310℃,进行抽真空测试和检漏、保压测试;
(3)步骤:进入恒温和恒压阶段,时间设定为10s,温度设定为310℃,压力设定为1450pa,笑气流量通入5800sccm;
(4)步骤:进入氧化铝沉积阶段,时间设定为170s,温度设定为310℃,压力设定为1450pa,笑气流量通入5800sccm,三甲基铝TMA开度为75%,射频功率为7000W,脉冲开关比为20/1000;
(5)步骤:抽真空,以便排空反应残留的气体,时间设定为45s,温度设定为470℃,压力设定为0pa;
(6)步骤:进入第二次恒温和恒压阶段,时间设定为9s,温度设定为470℃,压力设定为850pa,氨气流量通入2500sccm,笑气流量通入2500sccm;
(7)步骤:进行氧化铝的激活预处理过程,即对步骤(4)生长的氧化铝进行H钝化的部分离子态注入,时间设定为340s,温度设定为470℃,压力设定为850pa,氨气流量通入2500sccm,笑气流量通入2500sccm,射频功率为3500W,脉冲开关比为30/120;
(8)步骤:进入氧化硅生长阶段,时间设定为75s,温度设定为470℃,压力设定为1450pa,硅烷流量通入650sccm,笑气流量通入5200sccm,射频功率为8000W,脉冲开关比为36/1000;
(9)步骤:抽真空,以便排空反应残留的气体,时间设定为290s,温度设定为470℃,压力设定为0pa;
(10)步骤:进入第三次恒温和恒压阶段,时间设定为9s,温度设定为470℃,压力设定为1650pa,硅烷流量通入1250sccm,氨气流量通入4880sccm;
(11)步骤:进入第一层高折率SiNx1层生长阶段,时间设定为235s,温度设定为470℃,压力设定为1650pa,硅烷流量通入1250sccm,氨气流量通入4880sccm,射频功率为13000W,脉冲开关比为50/700;
(12)步骤:进入第二层SiNx2层生长阶段,时间设定为125s,温度设定为470℃,压力设定为1650pa,硅烷流量通入850sccm,氨气流量通入6000sccm,射频功率为13000W,脉冲开关比为50/600;
(13)步骤:进入第三层SiNx3层生长阶段,时间设定为125s,温度设定为470℃,压力设定为1650pa,硅烷流量通入600sccm,氨气流量通入6500sccm,射频功率为13000W,脉冲开关比为50/600;
(14)步骤:完成工艺后,进入抽真空和充氮回常压的阶段,时间设定为150s,温度设定为430℃,压力设定为10000pa,氮气流量通入40000sccm;
(15)步骤:开炉门取舟,结束整个背面PECVD镀膜工艺流程,时间设定为110s,温度设定为430℃,压力设定为10000pa,出舟速度设定为1000mm/min。
所述正面生长的方法包括:
(1)步骤:进舟,将硅片放置在石墨承载夹具上,并由机械臂送入管式PECVD镀膜设备,时间设定为120s,温度设定在4900℃,压力10000pa;
(2)步骤:抽真空,将炉管进行第一次的抽真空,时间设定为200s,温度设定在490℃,压力0pa;
(3)步骤:检漏,测试真空是否泄漏,以便在工艺气体通入前,确保工艺效果,时间设定为20s,温度设定在490℃,压力10000pa;
(4)步骤:抽真空,再次将炉管进行快速的抽真空,时间设定为20s,温度设定在490℃,压力0pa;
(5)步骤:恒压,将压力抽真空到工艺设定值,并预通入部分工艺气体,时间设定为15s,温度设定在490℃,压力195pa,硅烷流量985sccm,笑气流量4620sccm;
(6)步骤:沉积氧化硅,时间设定为75s,温度设定为450℃,压力设定为195pa,硅烷流量通入985sccm,笑气流量通入4620sccm,射频功率为12600W,脉冲开关比为5/150;
(7)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,准备进入下一个步骤,时间设定为15s,温度设定在500℃,压力0pa;
(8)步骤:恒压,将压力抽真空到工艺设定值,并预通入部分工艺气体,时间设定为15s,温度设定在490℃,压力225pa,硅烷流量2200sccm,氨气流量6600sccm;
(9)步骤:沉积第一层高折SiNx1层,时间设定为60s,温度设定为450℃,压力设定为225pa,硅烷流量通入2200sccm,氨气流量通入6600sccm,射频功率为16500W,脉冲开关比为5/80;
(10)步骤:沉积第二层SiNx2层阶段,时间设定为155s,温度设定为490℃,压力设定为225pa,硅烷流量通入1000sccm,氨气流量通入12000sccm,射频功率为17500W,脉冲开关比为5/80;
(11)步骤:沉积第三层SiNx3层阶段,时间设定为240s,温度设定为490℃,压力设定为225pa,硅烷流量通入800sccm,氨气流量通入12200sccm,射频功率为17500W,脉冲开关比为5/80;
(12)步骤:沉积SiOxNy层阶段,时间设定为160s,温度设定为490℃,压力设定为185pa,硅烷流量通入1000sccm,氨气流量通入2800sccm,笑气流量通入7800sccm,射频功率为17500W,脉冲开关比为5/80;
(13)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,准备进入下一个步骤,时间设定为20s,温度设定在490℃,压力0pa;
(14)步骤:恒压,将压力抽真空到工艺设定值,并预通入部分工艺气体,时间设定为10s,温度设定在490℃,压力180pa,硅烷流量600sccm,笑气流量9600sccm;
(15)步骤:沉积最外层氧化硅层,时间设定为175s,温度设定为490℃,压力设定为175pa,硅烷流量通入600sccm,笑气流量通入9600sccm,射频功率为14500W,脉冲开关比为5/150;
(16)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,时间设定为25s,温度设定在490℃,压力0pa;
(17)步骤:清洗炉管,吹扫炉内残余气体,时间设定为15s,温度设定在490℃,压力0pa,氮气流量25000sccm;
(18)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,时间设定为15s,温度设定在490℃,压力0pa;
(19)步骤:回常压,准备开启炉门,时间设定为90s,温度设定在490℃,压力10000pa,氮气流量50000sccm;
(20)步骤:开炉门,取石墨舟,结束整个正面PECVD镀膜工艺流程,时间设定为110s,温度设定为490℃,压力设定为10000pa,出舟速度设定为1000mm/min。
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-单玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表3
Figure BDA0002997063440000131
Figure BDA0002997063440000141
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-双玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表4
Figure BDA0002997063440000142
实施例3
本实施例提供的双面太阳能电池的结构和材料种类与实施例1相同,本实施例提供的双面太阳能电池的具体厚度参数为:正面第二硅氧化物层7的折射率为1.48,厚度为10nm;正面第一含氮硅化合物层8的折射率为2.4,厚度为20nm;正面第三硅氧化物层10的折射率为1.42,厚度为8nm;钝化层2的厚度为15nm;背面硅氧化物层3的折射率为1.48,厚度为15nm;背面第一含氮硅化合物层4的折射率为2.4,厚度为20nm。
所述背面生长的方法包括:
(1)步骤:将热氧化工序后的硅片,插入石墨舟内,并通过机械臂送入管式PECVD炉内管,时间设定为110s,温度设定为330℃,压力设定为10000pa,进舟速度设定为1000mm/min;
(2)步骤:机械臂从炉管内抽出,并关闭炉管,同时将温度设定为330℃,进行抽真空测试和检漏、保压测试;
(3)步骤:进入恒温和恒压阶段,时间设定为11s,温度设定为330℃,压力设定为1550pa,笑气流量通入5800sccm;
(4)步骤:进入氧化铝沉积阶段,时间设定为190s,温度设定为330℃,压力设定为1550pa,笑气流量通入5800sccm,三甲基铝TMA开度为75%,射频功率为7000W,脉冲开关比为20/1000;
(5)步骤:抽真空,以便排空反应残留的气体,时间设定为50s,温度设定为490℃,压力设定为0pa;
(6)步骤:进入第二次恒温和恒压阶段,时间设定为11s,温度设定为490℃,压力设定为950pa,氨气流量通入2500sccm,笑气流量通入2500sccm;
(7)步骤:进行氧化铝的激活预处理过程,即对步骤(4)生长的氧化铝进行H钝化的部分离子态注入,时间设定为360s,温度设定为490℃,压力设定为950pa,氨气流量通入2500sccm,笑气流量通入2500sccm,射频功率为3500W,脉冲开关比为30/120;
(8)步骤:进入氧化硅生长阶段,时间设定为85s,温度设定为490℃,压力设定为1550pa,硅烷流量通入650sccm,笑气流量通入5200sccm,射频功率为8000W,脉冲开关比为36/1000;
(9)步骤:抽真空,以便排空反应残留的气体,时间设定为300s,温度设定为490℃,压力设定为0pa;
(10)步骤:进入第三次恒温和恒压阶段,时间设定为11s,温度设定为490℃,压力设定为1800pa,硅烷流量通入1250sccm,氨气流量通入4880sccm;
(11)步骤:进入第一层高折率SiNx1层生长阶段,时间设定为245s,温度设定为490℃,压力设定为1750pa,硅烷流量通入1250sccm,氨气流量通入4880sccm,射频功率为13000W,脉冲开关比为50/700;
(12)步骤:进入第二层SiNx2层生长阶段,时间设定为135s,温度设定为490℃,压力设定为1750pa,硅烷流量通入850sccm,氨气流量通入6000sccm,射频功率为13000W,脉冲开关比为50/600;
(13)步骤:进入第三层SiNx3层生长阶段,时间设定为135s,温度设定为490℃,压力设定为1750pa,硅烷流量通入600sccm,氨气流量通入6500sccm,射频功率为13000W,脉冲开关比为50/600;
(14)步骤:完成工艺后,进入抽真空和充氮回常压的阶段,时间设定为150s,温度设定为430℃,压力设定为10000pa,氮气流量通入40000sccm;
(15)步骤:开炉门取舟,结束整个背面PECVD镀膜工艺流程,时间设定为110s,温度设定为430℃,压力设定为10000pa,出舟速度设定为1000mm/min。
所述正面生长的方法包括:
(1)步骤:进舟,将硅片放置在石墨承载夹具上,并由机械臂送入管式PECVD镀膜设备,时间设定为120s,温度设定在510℃,压力10000pa;
(2)步骤:抽真空,将炉管进行第一次的抽真空,时间设定为200s,温度设定在510℃,压力0pa;
(3)步骤:检漏,测试真空是否泄漏,以便在工艺气体通入前,确保工艺效果,时间设定为20s,温度设定在510℃,压力10000pa;
(4)步骤:抽真空,再次将炉管进行快速的抽真空,时间设定为20s,温度设定在510℃,压力0pa;
(5)步骤:恒压,将压力抽真空到工艺设定值,并预通入部分工艺气体,时间设定为25s,温度设定在510℃,压力205pa,硅烷流量985sccm,笑气流量4620sccm;
(6)步骤:沉积氧化硅,时间设定为85s,温度设定为510℃,压力设定为205pa,硅烷流量通入985sccm,笑气流量通入4620sccm,射频功率为12600W,脉冲开关比为5/150;
(7)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,准备进入下一个步骤,时间设定为25s,温度设定在510℃,压力0pa;
(8)步骤:恒压,将压力抽真空到工艺设定值,并预通入部分工艺气体,时间设定为25s,温度设定在510℃,压力235pa,硅烷流量2200sccm,氨气流量6600sccm;
(9)步骤:沉积第一层高折SiNx1层,时间设定为70s,温度设定为510℃,压力设定为235pa,硅烷流量通入2200sccm,氨气流量通入6600sccm,射频功率为16500W,脉冲开关比为5/80;
(10)步骤:沉积第二层SiNx2层阶段,时间设定为165s,温度设定为510℃,压力设定为235pa,硅烷流量通入1000sccm,氨气流量通入12000sccm,射频功率为17500W,脉冲开关比为5/80;
(11)步骤:沉积第三层SiNx3层阶段,时间设定为260s,温度设定为510℃,压力设定为235pa,硅烷流量通入800sccm,氨气流量通入12200sccm,射频功率为17500W,脉冲开关比为5/80;
(12)步骤:沉积SiOxNy层阶段,时间设定为165s,温度设定为510℃,压力设定为195pa,硅烷流量通入1000sccm,氨气流量通入2800sccm,笑气流量通入7800sccm,射频功率为17500W,脉冲开关比为5/80;
(13)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,准备进入下一个步骤,时间设定为20s,温度设定在510℃,压力0pa;
(14)步骤:恒压,将压力抽真空到工艺设定值,并预通入部分工艺气体,时间设定为15s,温度设定在510℃,压力185pa,硅烷流量600sccm,笑气流量9600sccm;
(15)步骤:沉积最外层氧化硅层,时间设定为185s,温度设定为510℃,压力设定为185pa,硅烷流量通入600sccm,笑气流量通入9600sccm,射频功率为14500W,脉冲开关比为5/150;
(16)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,时间设定为25s,温度设定在510℃,压力0pa;
(17)步骤:清洗炉管,吹扫炉内残余气体,时间设定为15s,温度设定在510℃,压力0pa,氮气流量25000sccm;
(18)步骤:抽真空,将多余的反应气体抽走,时间设定为15s,温度设定在510℃,压力0pa;
(19)步骤:回常压,准备开启炉门,时间设定为90s,温度设定在510℃,压力10000pa,氮气流量50000sccm;
(20)步骤:开炉门,取石墨舟,结束整个正面PECVD镀膜工艺流程,时间设定为110s,温度设定为510℃,压力设定为10000pa,出舟速度设定为1000mm/min。
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-单玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表5
Figure BDA0002997063440000161
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-双玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表6
Figure BDA0002997063440000162
实施例4
本实施例提供的双面太阳能电池与实施例1的区别仅在于,背面硅氧化物层3的折射率为1.2。
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-单玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表7
Figure BDA0002997063440000163
Figure BDA0002997063440000171
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-双玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表8
Figure BDA0002997063440000172
实施例5
本实施例提供的双面太阳能电池与实施例1的区别仅在于,背面硅氧化物层3的厚度为4nm。
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-单玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表9
Figure BDA0002997063440000173
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-双玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表10
Figure BDA0002997063440000174
实施例6
本实施例提供的双面太阳能电池与实施例1的区别仅在于,背面第一含氮硅化合物层4的折射率为1.8。
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-单玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表11
Figure BDA0002997063440000181
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-双玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表12
Figure BDA0002997063440000182
实施例7
本实施例提供的双面太阳能电池与实施例1的区别仅在于,背面第一含氮硅化合物层4的厚度为4nm。
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-单玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表13
Figure BDA0002997063440000183
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-双玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表14
Figure BDA0002997063440000184
/>
对比例1
本对比例提供的双面太阳能电池与实施例1的区别仅在于,不含背面硅氧化物层3。
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-单玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表15
Figure BDA0002997063440000191
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-双玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表16
Figure BDA0002997063440000192
对比例2
本对比例提供的双面太阳能电池与实施例1的区别仅在于,不含背面第一含氮硅化合物层4。
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-单玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表17
Figure BDA0002997063440000193
本实施例提供的双面太阳能电池按照实施例1的方法制备成双面PERC电池-双玻组件,用此组件按照实施例1的方法进行PID测试,测试结果如下:
表18
Figure BDA0002997063440000194
Figure BDA0002997063440000201
综合上述实施例和对比例的数据可知,实施例1-3提供的双面太阳能电池采用特殊的膜层结构设计(包括正面膜层的多层设计和背面膜层的多层设计,其中背面硅氧化物层和背面第一含氮硅化合物层是解决双面PERC电池背面PID最关键的结构),加强综合膜层的致密性和电学特性,能非常有效的减缓背面PID现象的产生。
实施例4因为背面硅氧化物层3的折射率偏低,导致膜层不够致密,引起了Na+离子对背面钝化层的破坏。
实施例5因为背面硅氧化物层3的厚度偏低,导致膜层较薄,容易造成Na+离子对背面钝化层的破坏。
实施例6因为背面第一含氮硅化合物层4的折射率偏低,导致膜层不够致密,引起了Na+离子对背面钝化层的破坏。
实施例7因为背面第一含氮硅化合物层4的厚度偏低,导致膜层较薄,容易造成Na+离子对背面钝化层的破坏。
对比例1因为不含背面硅氧化物层3,导致没有保护膜层阻挡,造成Na+离子对背面钝化层的破坏。
对比例2因为不含背面第一含氮硅化合物层4,导致没有保护膜层阻挡,造成Na+离子对背面钝化层的破坏。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (50)

1.一种双面太阳能电池,其特征在于,所述双面太阳能电池包括:带有PN结的硅片,位于所述硅片N型层一侧且沿着远离所述硅片的方向依次层叠的正面第一硅氧化物层、正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层、正面第二含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层;位于所述硅片P型层一侧且沿着远离所述硅片的方向依次层叠的钝化层、背面硅氧化物层、背面第一含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层;
所述背面硅氧化物层的折射率在1.4以上,厚度在5nm以上;
所述背面第一含氮硅化合物层的折射率在2.0以上,厚度在10nm以上。
2.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第一硅氧化物层、正面第二硅氧化物层、正面第三硅氧化物层和背面硅氧化物层均为SiO2层。
3.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第一硅氧化物层为热氧化硅层。
4.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第二硅氧化物层、正面第三硅氧化物层和背面硅氧化物层为电沉积氧化硅层。
5.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第一含氮硅化合物层和背面第一含氮硅化合物层均为SiNx1层,x1独立地为0.75-1.34。
6.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第二含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层独立地为沿着远离所述硅片的方向依次层叠的SiNx2/SiNx3叠层结构或沿着远离所述硅片的方向依次层叠的SiNx2/SiNx3/SiOxNy叠层结构,其中x2为0.75-1.34,x3为0.75-1.34,x为1-2,y为1-2,x1>x2>x3。
7.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第二含氮硅化合物层为沿着远离所述硅片的方向依次层叠的SiNx2/SiNx3/SiOxNy叠层结构,所述背面第二含氮硅化合物层为沿着远离所述硅片的方向依次层叠的SiNx2/SiNx3叠层结构。
8.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述钝化层为氧化铝层。
9.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述双面太阳能电池中还包含银电极。
10.根据权利要求9所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述硅片N型层一侧的银电极穿过正面第一硅氧化物层、正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层、正面第二含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层。
11.根据权利要求9所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述硅片P型层一侧的银电极穿过背面硅氧化物层、背面第一含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层。
12.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第二硅氧化物层的折射率在1.4以上。
13.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第二硅氧化物层的厚度在5nm以上。
14.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第一含氮硅化合物层的折射率在2.0以上。
15.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第一含氮硅化合物层的厚度在15nm以上。
16.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第三硅氧化物层的折射率在1.4以上。
17.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述正面第三硅氧化物层的厚度在5nm以上。
18.根据权利要求1所述的双面太阳能电池,其特征在于,所述钝化层的厚度在10nm以上。
19.一种如权利要求1-18任一项所述双面太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
在带有PN结的硅片的N型层一侧生长正面第一硅氧化物层后,再进行正面生长和背面生长,得到所述双面太阳能电池;所述正面生长包括依次生长正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层、正面第二含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层;所述背面生长包括依次生长钝化层、背面硅氧化物层、背面第一含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层。
20.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述生长正面第二硅氧化物层的方法为热氧化法。
21.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述正面生长和背面生长均为等离子体增强化学气相沉积生长。
22.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法还包括在正面生长和背面生长之后,制备银电极。
23.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述背面生长在生长钝化层之前,先将带有PN且生长了正面第一硅氧化物层的硅片置于等离子体增强化学气相沉积炉中,进行抽真空测试和检漏、保压测试,通入工作气体,并将反应器的温度设为310-330℃,压力设为1450-1550Pa,恒温恒压9-11s。
24.根据权利要求23所述的制备方法,其特征在于,所述工作气体包括笑气。
25.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,生长钝化层的方法包括:温度设为310-330℃,压力设为1450-1550Pa,通入工作气体和钝化层原料气,恒温恒压170-190s,之后抽真空45-55s,将温度设定为470-490℃,压力设定为850-950Pa,通入工作气体和氨气,恒温恒压9-11s,之后保持温度、压力、工作气体以及氨气通入量维持340-360s,得到钝化层。
26.根据权利要求25所述的制备方法,其特征在于,所述工作气体包括笑气。
27.根据权利要求25所述的制备方法,其特征在于,所述钝化层原料气包括三甲基铝。
28.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,生长背面硅氧化物层的方法包括:温度设为470-490℃,压力设为1450-1550Pa,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压75-85s,之后抽真空290-310s,将温度设定为470-490℃,压力设定为1600-1800Pa,通入硅原料气和氨气,恒温恒压9-11s得到背面硅氧化物层。
29.根据权利要求28所述的制备方法,其特征在于,所述工作气体包括笑气。
30.根据权利要求28所述的制备方法,其特征在于,所述硅原料气包括硅烷。
31.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,生长背面第一含氮硅化合物层的方法包括:温度设为470-490℃,压力设为1650-1750Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压235-245s,得到背面第一含氮硅化合物层。
32.根据权利要求31所述的制备方法,其特征在于,所述硅原料气包括硅烷。
33.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,生长背面第二含氮硅化合物层的方法包括:温度设为470-490℃,压力设为1650-1750Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压125-135s,之后将温度设为470-490℃,压力设为1650-1750Pa,减少硅原料气的通入量,增加氨气的通入量,恒温恒压125-135s,得到背面第二含氮硅化合物。
34.根据权利要求33所述的制备方法,其特征在于,所述硅原料气包括硅烷。
35.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述背面生长还包括:在生长背面第二含氮硅化合物层之后,进行抽真空和充保护性气体回常压,并取出产品。
36.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述正面生长在生长正面第二硅氧化物层之前,先将带有PN且生长了正面第一硅氧化物层的硅片置于等离子体增强化学气相沉积炉中,进行抽真空,捡漏,再次抽真空,通入工作气体和硅原料气,并将反应器的温度设为490-510℃,压力设为195-205Pa,恒温恒压15-25s。
37.根据权利要求36所述的制备方法,其特征在于,所述工作气体包括笑气。
38.根据权利要求36所述的制备方法,其特征在于,所述硅原料气包括硅烷。
39.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,生长正面第二硅氧化物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为195-205Pa,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压75-85s,之后抽真空15-25s,将温度设定为490-510℃,压力设定为225-235Pa,通入硅原料气和氨气,恒温恒压15-25s得到正面第二硅氧化物层。
40.根据权利要求39所述的制备方法,其特征在于,所述工作气体包括笑气。
41.根据权利要求39所述的制备方法,其特征在于,所述硅原料气包括硅烷。
42.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,生长正面第一含氮硅化合物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为225-235Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压60-70s,得到正面第一含氮硅化合物层。
43.根据权利要求42所述的制备方法,其特征在于,所述硅原料气包括硅烷。
44.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,生长正面第二含氮硅化合物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为225-235Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压155-165s,之后将温度设为490-510℃,压力设为225-235Pa,减少硅原料气的通入量,增加氨气的通入量,恒温恒压240-260s,之后温度设为490-510℃,压力设为185-195Pa,通入硅原料气、氨气和工作气体,恒温恒压155-165s,之后抽真空,再通入硅原料气和工作气体,温度设为490-510℃,压力设为175-185Pa,恒温恒压6-15s,得到正面第二含氮硅化合物层。
45.根据权利要求44所述的制备方法,其特征在于,所述硅原料气包括硅烷;
所述工作气体包括笑气。
46.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,生长正面第三硅氧化物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为175-185Pa,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压175-185s。
47.根据权利要求46所述的制备方法,其特征在于,所述工作气体包括笑气。
48.根据权利要求46所述的制备方法,其特征在于,所述硅原料气包括硅烷。
49.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述正面生长还包括:在生长正面第三硅氧化物层之后,进行抽真空、清洗炉管、再次抽真空和回常压,并取出产品。
50.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
在带有PN结的硅片的N型层一侧生长正面第一硅氧化物层后,再进行正面生长和背面生长,再制备银电极,得到所述双面太阳能电池;所述正面生长包括依次生长正面第二硅氧化物层、正面第一含氮硅化合物层、正面第二含氮硅化合物层和正面第三硅氧化物层;所述背面生长包括依次生长钝化层、背面硅氧化物层、背面第一含氮硅化合物层和背面第二含氮硅化合物层;
所述正面生长和背面生长均为等离子体增强化学气相沉积生长;
生长钝化层的方法包括:温度设为310-330℃,压力设为1450-1550Pa,通入工作气体和钝化层原料气,恒温恒压170-190s,之后抽真空45-55s,将温度设定为470-490℃,压力设定为850-950Pa,通入工作气体和氨气,恒温恒压9-11s,之后保持温度、压力、工作气体以及氨气通入量维持340-360s,得到钝化层;
生长背面硅氧化物层的方法包括:温度设为470-490℃,压力设为1450-1550Pa,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压75-85s,之后抽真空290-310s,将温度设定为470-490℃,压力设定为1600-1800Pa,通入硅原料气和氨气,恒温恒压9-11s得到背面硅氧化物层;
生长背面第一含氮硅化合物层的方法包括:温度设为470-490℃,压力设为1650-1750Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压235-245s,得到背面第一含氮硅化合物层;
生长背面第二含氮硅化合物层的方法包括:温度设为470-490℃,压力设为1650-1750Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压125-135s,之后将温度设为470-490℃,压力设为1650-1750Pa,减少硅原料气的通入量,增加氨气的通入量,恒温恒压125-135s,得到背面第二含氮硅化合物;
生长正面第二硅氧化物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为195-205Pa,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压75-85s,之后抽真空15-25s,将温度设定为490-510℃,压力设定为225-235Pa,通入硅原料气和氨气,恒温恒压15-25s得到正面第二硅氧化物层;
生长正面第一含氮硅化合物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为225-235Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压60-70s,得到正面第一含氮硅化合物层;
生长正面第二含氮硅化合物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为225-235Pa,通入氨气和硅原料气,恒温恒压155-165s,之后将温度设为490-510℃,压力设为225-235Pa,减少硅原料气的通入量,增加氨气的通入量,恒温恒压240-260s,之后温度设为490-510℃,压力设为185-195Pa,通入硅原料气、氨气和工作气体,恒温恒压155-165s,之后抽真空,再通入硅原料气和工作气体,温度设为490-510℃,压力设为175-185Pa,恒温恒压6-15s,得到正面第二含氮硅化合物层;
生长正面第三硅氧化物层的方法包括:温度设为490-510℃,压力设为175-185Pa,通入工作气体和硅原料气,恒温恒压175-185s。
CN202110334916.0A 2021-03-29 2021-03-29 一种双面太阳能电池及其制备方法 Active CN113078222B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110334916.0A CN113078222B (zh) 2021-03-29 2021-03-29 一种双面太阳能电池及其制备方法
US18/043,174 US20240014340A1 (en) 2021-03-29 2021-04-19 Double-sided solar cell and preparation method therefor
PCT/CN2021/088063 WO2022205523A1 (zh) 2021-03-29 2021-04-19 一种双面太阳能电池及其制备方法
EP21934177.3A EP4184591A1 (en) 2021-03-29 2021-04-19 Double-sided solar cell and preparation method therefor
JP2023513415A JP2023539251A (ja) 2021-03-29 2021-04-19 両面太陽電池およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110334916.0A CN113078222B (zh) 2021-03-29 2021-03-29 一种双面太阳能电池及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113078222A CN113078222A (zh) 2021-07-06
CN113078222B true CN113078222B (zh) 2023-03-31

Family

ID=76611183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110334916.0A Active CN113078222B (zh) 2021-03-29 2021-03-29 一种双面太阳能电池及其制备方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240014340A1 (zh)
EP (1) EP4184591A1 (zh)
JP (1) JP2023539251A (zh)
CN (1) CN113078222B (zh)
WO (1) WO2022205523A1 (zh)

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8168462B2 (en) * 2009-06-05 2012-05-01 Applied Materials, Inc. Passivation process for solar cell fabrication
CN202601629U (zh) * 2012-05-25 2012-12-12 中节能太阳能科技有限公司 晶体硅太阳能电池
CN106876490B (zh) 2017-02-24 2018-09-11 天合光能股份有限公司 高转化效率抗pid的n型晶体硅双面电池及其制备方法
EP3618124B1 (en) * 2017-04-27 2022-12-14 Kyocera Corporation Solar battery element and solar battery element manufacturing method
CN106972066B (zh) * 2017-04-28 2019-01-18 江苏顺风新能源科技有限公司 一种perc电池背面钝化膜层以及基于ald工艺的perc电池制备方法
CN207624714U (zh) 2017-08-15 2018-07-17 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种抗pid双面电池单玻封装结构
CN207602585U (zh) 2017-08-15 2018-07-10 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种抗pid的双面电池组件封装结构
CN109087956B (zh) * 2018-07-16 2020-07-17 横店集团东磁股份有限公司 一种双面perc太阳能电池结构及其制备工艺
CN109216473B (zh) * 2018-07-20 2019-10-11 常州大学 一种晶硅太阳电池的表界面钝化层及其钝化方法
CN109004038B (zh) * 2018-07-26 2020-09-08 东莞南玻光伏科技有限公司 太阳能电池及其制备方法和光伏组件
CN109148613A (zh) * 2018-08-23 2019-01-04 宁波尤利卡太阳能科技发展有限公司 一种抗pid双面perc太阳电池的制备方法
CN209119114U (zh) 2018-12-17 2019-07-16 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 抗pid双面电池
CN109786477A (zh) * 2019-01-24 2019-05-21 江西展宇新能源股份有限公司 一种抗pid双面perc电池多层钝化膜和双面perc电池的制备方法
CN110137309A (zh) 2019-05-23 2019-08-16 通威太阳能(成都)有限公司 一种提升双面电池背面抗pid性能的方法
CN112481600A (zh) * 2019-08-23 2021-03-12 中国电子科技集团公司第四十八研究所 利用平板式pecvd设备沉积双面perc电池背面薄膜的方法
CN110491954B (zh) * 2019-09-20 2024-05-03 浙江晶科能源有限公司 一种太阳能电池及其制造方法、一种光伏组件
CN112382672A (zh) * 2020-11-13 2021-02-19 中建材浚鑫(桐城)科技有限公司 一种perc双面太阳能电池及其制作方法
CN112510100A (zh) * 2020-12-01 2021-03-16 横店集团东磁股份有限公司 一种perc电池的背面钝化膜结构及其制备方法和用途

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023539251A (ja) 2023-09-13
WO2022205523A1 (zh) 2022-10-06
US20240014340A1 (en) 2024-01-11
CN113078222A (zh) 2021-07-06
EP4184591A1 (en) 2023-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Benagli et al. High-efficiency amorphous silicon devices on LPCVD-ZnO TCO prepared in industrial KAI-M R&D reactor
Meier et al. Amorphous solar cells, the micromorph concept and the role of VHF-GD deposition technique
CN114759097B (zh) 太阳能电池及其制备方法、光伏组件
CN101807618B (zh) 一种叠层薄膜太阳能电池的制作方法
CN111554764A (zh) 一种高效稳定的钙钛矿/硅两端叠层太阳电池
CN113621946A (zh) 一种叠层背膜及其制备方法
CN101295743A (zh) 薄膜、薄膜的形成方法和具有该薄膜的太阳能电池
WO2005078154A1 (ja) 透明導電膜の製造方法、及びタンデム型薄膜光電変換装置の製造方法
WO2010023991A1 (ja) 光電変換装置の製造方法、光電変換装置、及び光電変換装置の製造システム
CN103078001A (zh) 硅基薄膜叠层太阳能电池的制造方法
US20130153024A1 (en) Multilayer transparent electroconductive film and method for manufacturing same, as well as thin-film solar cell and method for manufacturing same
CN113078222B (zh) 一种双面太阳能电池及其制备方法
CN111987183A (zh) 一种基于双极性SnOX的晶硅太阳电池
KR20130035858A (ko) 박막 태양전지 및 그 제조방법
CN103066153A (zh) 硅基薄膜叠层太阳能电池及其制造方法
Li et al. Effects of seeding methods on the fabrication of microcrystalline silicon solar cells using radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition
Myong Recent patent issues on intermediate reflectors for high efficiency thin-film silicon photovoltaic devices
CN112563342A (zh) 一种光伏电池的钝化层结构、其制备方法及光伏电池
CN112670354A (zh) 一种高效钝化结构电池及其制备方法
CN116072741B (zh) 太阳电池及其制备方法、光伏组件、用电装置
CN112366232B (zh) 一种异质结太阳能电池及其制备方法与应用
CN219040488U (zh) 一种perc电池背面复合钝化膜和perc电池
CN220604697U (zh) 一种降低双面perc电池el发黑的背膜结构
CN218160390U (zh) 一种具备钝化介质氧化膜的hjt电池结构
CN203325950U (zh) 一种多带隙双面透光太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A double-sided solar cell and its preparation method

Granted publication date: 20230331

Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd.

Pledgor: HENGDIAN GROUP DMEGC MAGNETICS Co.,Ltd.

Registration number: Y2024330000516