CN113782641B - 太阳能电池的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种太阳能电池的制备工艺，包括以下步骤：提供电池片，其中电池片至少包括半导体衬底以及位于半导体衬底至少一个表面的钝化层；电池片具有相对的第一表面和第二表面，对电池片的表面丝网印刷导电浆料；对电池片进行烘干处理；对电池片进行烧结处理，第一表面烧结处理的升温速率为22℃/s～35℃/s，第一表面烧结处理的峰值温度为700℃～800℃；对电池片进行降温处理，第一表面降温处理的降温速率为55℃/s～65℃/s，第一表面降温处理的持续时间为5s～7s；对电池片进行退火处理，第一表面退火处理的温度为520℃～600℃，第一表面退火处理的持续时间为12s～25s。本申请的制备工艺，能够在提升太阳能电池转换效率的同时，节约工艺长度和能耗。
Description
技术领域
本申请涉及光伏电池技术领域，具体涉及太阳能电池的制备工艺。
背景技术
现有太阳能电池的制备工艺中，对半导体衬底进行丝网印刷后进入烧结炉进行烧结处理，常规的烧结处理工艺需要在到达烧结处理峰值温度后采用水冷或风冷的方式实现快速冷却将温度降至室温，而后经过设备自动化过渡，进入退火炉进行退火处理，实现太阳能电池的钝化。现有的工艺要求设备足够长，且电池在烧结炉及退火炉中时间较长，降低了产能，同时能耗较高；此外烧结炉和退火炉中间需要加自动一段自动传输装置，用于烧结后降温至室温，导致增加了设备投入。
因此，有必要研究一种能够降低能耗、节约成本、提高太阳能电池效率的制备工艺。
发明内容
鉴于此，本申请提出一种太阳能电池的制备工艺，既能够降低能耗、节约成本的同时，还能够提高太阳能电池的转化效率。
第一方面，本申请实施例公开了一种太阳能电池的制备工艺，包括以下步骤：
提供电池片，其中所述电池片至少包括半导体衬底以及位于所述半导体衬底至少一个表面的钝化层；
所述电池片具有相对的第一表面和第二表面，对所述电池片的表面丝网印刷导电浆料；
对所述电池片进行烘干处理；
对所述电池片进行烧结处理，所述第一表面烧结处理的升温速率为22℃/s～35℃/s，所述第一表面烧结处理的峰值温度为700～800℃；
对所述电池片进行降温处理，所述第一表面降温处理的降温速率为55℃/s～65℃/s，所述第一表面降温处理的持续时间为5s～7s；
对所述电池片进行退火处理，所述第一表面退火处理的温度为520℃～600℃，所处第一表面退火处理的持续时间为12s～25s。
结合第一方面，所述电池片第二表面烧结处理的升温速率为22℃/s～31℃/s，所述第二表面烧结处理的峰值温度为700℃～750℃，第二表面烧结处理的时间为12s～24s。
结合第一方面，所述电池片第二表面降温处理的降温速率为35℃/s～45℃/s，所述第二表面降温处理的持续时间为5s～7s。
结合第一方面，所述电池片第二表面退火处理的温度为510℃～580℃，第二表面退火处理的持续时间为12s～24s。
结合第一方面，所述烘干处理的温度为210℃～260℃，烘干处理的时间为24s～36s，烘干处理的升温速率为5℃/s～15℃/s。
结合第一方面，所述第一表面烧结处理的时间为12s～25s。
结合第一方面，所述第一表面烧结处理的带速为5m/min～13m/min。
结合第一方面，在所述烧结处理中，对所述电池片从覆盖导电浆料的侧面或导电浆料相对的侧面进行加热。
结合第一方面，所述电池片烧结处理的预设温度差为35℃～170℃。
结合第一方面，所述电池片退火处理的预设温度差为5℃～150℃。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
(1)本申请通过对烧结处理峰值温度、烧结处理升温速率和烧结完成后降温处理的降温速率进行限定，使得制备的电极和半导体衬底具有良好的欧姆接触，从而提高电池片的开路电压和填充因子，进而提高太阳能电池的转换效率。
(2)本申请的制备工艺，烧结处理中升温至烧结处理峰值温度即完成烧结处理过程，烧结处理后直接降温至退火所需温度，使得导电浆料中过量的金属粉埋在半导体衬底硅的表面，形成电流传导路径，本申请的制备工艺不仅能够有效减少工艺时间，而且还能降低能耗。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请太阳能电池的制备工艺流程图；
图2是本申请太阳能电池第一表面制备工艺的炉温曲线；
图3是常规太阳能电池正面制备工艺的炉温曲线；
图4是本申请太阳能电池第二表面制备工艺的炉温曲线。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
现有的太阳能电池的制备工艺中，对半导体衬底进行丝网印刷后进入烧结处理阶段，常规的烧结处理工艺需要在到达烧结处理峰值温度后采用水冷或风冷的方式实现快速冷却将温度降至室温，而后经过设备自动化过渡，进入退火炉进行退火处理，实现太阳能电池的钝化。现有的太阳能电池存在以下缺点：所用设备长度较长、电池在烧结处理炉及退火炉中时间较长，在能耗较高的情况下还降低了产能。
因而，为克服现有技术的不完善，本申请实施例的技术方案提供一种太阳能电池的制备工艺，如图1所示，为本申请太阳能电池制备工艺流程图，包括以下：
步骤S100、提供电池片，其中电池片至少包括半导体衬底以及位于半导体衬底至少一个表面的钝化层。
步骤S200、电池片具有相对的第一表面和第二表面，对步骤S100的电池片的表面丝网印刷导电浆料。
步骤S300、对步骤S200印刷导电浆料后的电池片进行烘干处理。
步骤S400、对步骤S300烘干后的电池片进行烧结处理，第一表面烧结处理的升温速率为22℃/s～35℃/s，第一表面烧结处理的时间为12s～25s，第一表面烧结处理的峰值温度为700℃～800℃。
步骤S500、将步骤S400烧结处理后的电池片进行降温处理，在降温处理过程中，第一表面的降温速率为55℃/s～65℃/s，第一表面降温处理的持续时间为5s～7s。
步骤S600、对电池片进行退火处理，第一表面退火处理的温度为520℃～600℃，第一表面退火处理的持续时间为12s～25s。
在上述技术方案中，如图2所示，为本申请太阳能电池第一表面制备工艺的炉温曲线，其中A段为烘干处理段，B段为烧结处理段，C段为降温处理段，D段为退火处理段，E段为退火后降温至室温段，如图3所示，为常规太阳能电池制备工艺的炉温曲线图，通过图2和图3对比可知：本申请C段降温处理段是直接将处于烧结处理峰值的电池片降温至所需退火温度，图3中烧结后降温段是将电池片降温至室温，再进行升温直至温度达到电池片退火处理所需温度，本申请的制备工艺相比于常规工艺，不仅能够简化制备工艺和设备长度，还能降低工艺能耗；而且，本申请通过对烧结处理峰值温度、烧结处理速率和降温处理速率的限定，使得制备的电极和半导体衬底具有良好的欧姆接触，从而提高电池片的开路电压和填充因子，且将烧结处理的峰值温度控制在本申请限定的范围内，有利于提高制备电极的金属原子的浓度，进一步提高电池片的串联电阻和填充因子，从而提高太阳能电池的转换效率。
在一些实施方式中，如图4所示，为本申请太阳能电池第二表面制备工艺的炉温曲线，在本申请的制备工艺中，还包括：
第二表面烧结处理的升温速率为22℃/s～31℃/s，第二表面烧结处理的峰值温度为700℃～750℃，第二表面烧结处理的持续时间为12s～24s。
第二表面降温处理的降温速率为35℃/s～45℃/s，第二表面降温处理的持续时间为5s～7s。
第二表面退火处理的温度为510℃～580℃，第二表面退火处理的持续时间为12s～24s。
可以理解地，可以对太阳能电池的一个表面进行工艺参数的限定，也可以对太阳能电池的两个表面的工艺参数均进行限定，为了尽可能的提高太阳能电池的性能，优选地，同时对太阳能电池的第一表面和第二表面进行工艺限定。
可以理解的，电池片具有相对的第一表面和第二表面，半导体衬底的第一表面对应电池片的正面或背面，则半导体衬底的第二表面则对应相应的另一面，半导体衬底的正面为面向太阳的表面，背面即为背对太阳的表面。
下面以第一表面对应电池片的正面、第二表面对应电池片的背面为例，通过以下详细步骤进一步解释本申请的技术方案。
步骤S100、提供电池片，其中电池片至少包括半导体衬底以及位于半导体衬底至少一个表面的钝化层。
在一些实施方式中，半导体衬底为晶体硅衬底(硅衬底)，例如为多晶硅衬底、单晶硅衬底或类单晶硅衬底，本发明实施例对于半导体衬底的具体类型不作限定。
在一些实施方式中，在制备钝化层前需要对半导体衬底的正面和背面进行制绒处理，以形成绒面或表面纹理结构(例如金字塔结构)。制绒处理的方式可以是化学刻蚀、激光刻蚀、机械法、等离子刻蚀等等，在此不做限定。示例性地，可以采用碱液对半导体衬底表面进行刻蚀制绒，具体地，碱液可以选择NaOH，由于NaOH溶液的腐蚀具有各向异性，从而可以制备得到金字塔结构绒面，绒面结构能够产生陷光效果，增加太阳能电池对光线的吸收数量，从而提高太阳能电池的转换效率。
可选地，在制绒处理之前，还可以包括对半导体衬底进行清洗的步骤，以去除半导体衬底表面的金属和有机污染物。
在一些实施方式中，钝化层可以是氮化硅、氮氧化硅、氧化铝等单层结构，或可以是氮化硅、氮氧化硅、氧化铝中任意两种及以上组合的叠层结构，本申请对钝化层的具体材质不作限定。
在一些实施方式中，钝化层可以通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)或者低压化学气相沉积法(LPCVD)或者物理气相沉积法(PVD)或者有机化学相沉积法或其他方法沉积得到，本申请对钝化层制备方法不作限定。
在一些实施方式中，钝化层的厚度为60nm～200nm，钝化层厚度具体可以是60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm等。
步骤S200、制备导电浆料，并采用制备好的电浆料对步骤S100的电池片的表面进行丝网印刷。
在一些实施方式中，导电浆料包括金属粉、玻璃粉和有机载体，可选地，导电浆料按照质量百分比由以下组分组成：金属粉85％，有机载体10％～12％，玻璃粉3％～5％，将金属粉和玻璃粉进行充分搅拌后，再加入有机载体通过三辊机研磨，在研磨达到3～5次之后即可得到均匀分散的浆料，金属粉在导电浆料中作为导电相，玻璃粉在高温烧结处理过程中融化，腐蚀绝缘层，将金属粉和半导体衬底粘结并形成欧姆接触，有机载体为酯类、醇类与增稠剂的混合物，有机载体起分散和润湿粉体颗粒的作用，使导电浆料具有良好的印刷性。
可以理解的，先对电池片正面丝网印刷导电浆料，然后再对电池片背面丝网印刷导电浆料，本申请中电池片正面和背面处理的顺序不做限制，此外，正面和背面的导电浆料可以相同或不同，在此本申请不做限制。
步骤S300、将步骤S200得到的电池片进行烘干处理，烘干处理的温度为210℃～260℃，烘干处理的时间为24s～36s，烘干处理的升温速率为5℃/s～15℃/s。
具体地，烘干处理的温度可以是210℃、220℃、230℃、240℃、250℃和260℃等，烘干处理的升温速率可以是5℃/s、6℃/s、7℃/s、8℃/s、9℃/s、10℃/s、11℃/s、12℃/s、13℃/s、14℃/s和15℃/s等，烘干时间可以是24s、25s、26s、27s、28s、29s、30s、31s、32s、33s、34s、35s和36s等，将烘干处理的温度、升温速率和烘干处理的时间控制在上述范围内，可以使得有机溶剂完全挥发，印刷后的膜收缩成固状物紧密黏附在半导体衬底上。
步骤S400、将步骤S300得到的电池片进行烧结处理。
在上述步骤中，烧结处理的作用是为了使导电浆料中的有机溶剂挥发，并形成完好的合金层和金属层，即形成欧姆接触，示例性的，采用铝粉作为导电浆料的金属粉，烧结处理形成铝硅合金层和铝层，在烧结处理过程中，烧结处理至烧结峰值温度即可完成烧结处理过程，烧结处理的过程中采用上温区和下温区同时进行加热烧结，使得电池片受热均匀，从而避免电池片受热不均导致起包的现象。
烘干后直接进行烧结处理，在烧结处理初始阶段有机溶剂进行挥发，继续进行加热烧结，玻璃粉开始融化，待玻璃粉达到熔融状态后开始刻蚀钝化层，进一步加热烧结直到电池温度达到烧结峰值温度，即达到导电浆料与半导体衬底硅的共晶温度，玻璃粉蚀穿钝化层并开始熔融半导体衬底硅的表层，半导体衬底中晶硅融于电极金属材料中，完成烧结处理过程。
在一些实施方式中，电池片正面烧结处理的峰值温度为700℃～800℃，具体峰值温度可以是700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃和800℃等，将正面烧结处理的峰值温度控制在上述范围内，有利于提高烧结处理得到合金中金属原子的浓度，从而提高电池片的串联电阻和填充因子，正面峰值温度大于800℃，会导致电极烧穿，并联电阻过小；正面峰值温度低于700℃，烧结处理不足，导致串联电阻过大，不利于太阳能电池转换效率的提升。
在一些实施方式中，电池片正面烧结处理的升温速率为22℃/s～35℃/s，具体升温速率可以是22℃/s、23℃/s、24℃/s、25℃/s、26℃/s、27℃/s、28℃/s、29℃/s、30℃/s、31℃/s、32℃/s、33℃/s、34℃/s和35℃/s等，将烧结处理速率控制在上述范围内，有利于快速升温至烧结处理峰值范围内，保证有机溶剂的快速挥发，提升工艺效率，有利于太阳能电池转换效率的提升。
在一些实施方式中，电池片正面烧结处理的温度为210℃～800℃，具体烧结处理温度可以是210℃、250℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃和800℃等，在本申请限定的烧结处理范围内，烧结温度快速达到峰值温度，随着烧结处理温度的升高，半导体衬底中硅融于电极金属材料中的原子数目越多，欧姆接触效果越好。
在一些实施方式中，正面烧结处理的时间为12s～25s，正面烧结处理的具体时间可以是12s、13s、14s、15s、16s、17s、18s、19s、20s、21s、22s、23s、24s和25s等。
值得注意的是，电池片正面和背面烧结处理时的温度和时间略有不同，可以理解的，由于电池正面和背面的镀膜结构不一样，对温度高低的要求有所不同；另外，电池正面和背面所用浆料的不同也会导致电池正面和背面烧结温度也会有所差异，从而保证电池正面和背面烧结的效果。
在一些实施方式中，电池片背面烧结处理的峰值温度为700℃～750℃，背面烧结处理的峰值温度具体可以是700℃、710℃、720℃、730℃、740℃和750℃等。
在一些实施方式中，电池片背面烧结处理的升温速率为22℃/s～31℃/s，具体升温速率可以是22℃/s、23℃/s、24℃/s、25℃/s、26℃/s、27℃/s、28℃/s、29℃/s、30℃/s和31℃/s等，将升温速率控制在上述范围内，有利于快速升温至烧结处理峰值范围内，保证有机溶剂的快速挥发，提升工艺效率。
在一些实施方式中，背面烧结处理的时间为12s～24s，背面烧结处理的具体时间可以是12s、13s、14s、15s、16s、17s、18s、19s、20s、21s、22s、23s和24s等。
可以理解的，将背面烧结处理的峰值温度、升温速率和处理时间控制在上述范围内，有利于电池片背面烧结处理形成金属层，金属的加入可以减少金属与半导体衬底硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善电池对红外线的响应。
在一些实施方式中，烧结处理的带速为5m/min～13m/min，具体带速可以是5m/min、6m/min、7m/min、8m/min、9m/min、10m/min、11m/min、12m/min和13m/min等，可以理解地，烧结处理工艺中采用烧结炉带进行移动，使得电池片在各个处理工艺区内进行移动，烧结炉带通过电机的带动将电池片依次输送至烘干区、烧结区和退火区，炉带的带速主要影响烧结处理电池片在每个温区的时间，其影响烧结处理时间以及半导体衬底的温度，将烧结处理的带速控制在上述范围内，烧结处理温度和烧结处理时间相配合，有利于节约整个工艺长度。
在一些实施方式中，如下表1所述，为本申请烧结工艺使用的热处理设备的温区温度设置，烧结处理包括烧结上温区和烧结下温区，上下温区同时对电池进行烧结处理，且上下温区可设计为多个子温区控制温度，通过上下温区对电池片进行烧结处理，在烧结处理的过程中，由于电池片正面和背面同时进行烧结，所以电池片正面背面的温度差相比预设温度差要小一些，烧结上温区和烧结下温区的预设温度差为35℃～170℃，上述预设温度差可以是35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃和170℃等，上述预设温度指的是预先设定的烧结处理温度，具体指的是烧结工艺所用设备设定的温度，而非烧结处理过程中电池正面和背面的温度，预设温度差指的是上温区设定温度与下温区设定温度的温度差。
步骤S500、将步骤S400得到的电池片进行降温处理。
在上述步骤中，降温处理的对象是经过步骤400达到烧结峰值温度的电池片，本申请的第一降温处理度指的是将电池正面从峰值温度直接降温至电池正面所需退火温度，本申请达到峰值温度后直接进行降温，熔融玻璃中过量的金属粉埋在硅的表面，形成电流传导路径，不仅能够减少工艺的设备长度、工艺时间，而且还能有效的降低能耗。
在一些实施方式中，电池正面的降温速率为55℃/s～65℃/s，具体电池正面降温速度可以是55℃/s、56℃/s、57℃/s、58℃/s、59℃/s、60℃/s、61℃/s、62℃/s、63℃/s、64℃/s和65℃/s等，电池片正面降温处理的持续时间为5s～7s，具体持续时间可以是5s、6s和7s等。
在一些实施方式中，电池片背面的降温速率为35℃/s～45℃/s，具体电池片背面降温速度可以是35℃/s、36℃/s、37℃/s、38℃/s、39℃/s、40℃/s、41℃/s、42℃/s、43℃/s、44℃/s和45℃/s等，电池片背面降温处理的持续时间为12s～24s，具体持续时间可以是12s、13s、14s、15s、16s、17s、18s、19s、20s、21s、22s、23s和24s等。
将电池正面和背面降温处理的降温速率和降温时间控制在上述范围内，有利于电池片的温度快速降温至退火温度，能够提高电池片的电化学性能。
在一些实施方式中，本申请工艺中降温速率大于烧结处理的升温速率，而且，采用本申请限定的范围内的最高温度值烧结处理，降温速率采用本申请限定的最大速率值，能够使得半导体衬底与合金层实现紧密结合。
在一些实施方式中，对电池正面和背面进行烧结时选择从覆盖导电浆料的侧面或导电浆料相对的侧面对半导体衬底进行加热。
步骤S600、将步骤S500得到的电池片进行退火处理。
在上述步骤中，如图2和图4所示，电池片正面和背面的C段退火处理的温度变化为一个平台期，将退火温度与降温处理后的温度衔接，保持该退火温度一段时间，能够降低电池片在烧结处理步骤中光致衰减的敏感性。
在一些实施方式中，太阳能电池片正面的退火处理的温度为520℃～600℃，第一退火温度具体可以是520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃和600℃等，太阳能电池片正面的退火处理的持续时间为12s～25s，第一退火处理的持续时间具体可以是12s、13s、14s、15s、16s、17s、18s、19s、20s、21s、22s、23s、24s和25s等。
退火处理时，太阳能电池背面的退火处理的温度为510℃～580℃，退火温度具体可以是510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃和580℃等，第二退火处理的持续时间为12s～24s，第二退火处理的持续时间具体可以是12s、13s、14s、15s、16s、17s、18s、19s、20s、21s、22s、23s和24s等。
可以理解的是，退火完成后将电池片降温至室温，即完成了太阳能电池的热处理工艺，降温至室温的降温速率为25℃/s～35℃/s，具体降温速率可以是25℃/s、26℃/s、27℃/s、28℃/s、29℃/s、30℃/s、31℃/s、32℃/s、33℃/s、34℃/s和35℃/s等。
可以理解的是，在本申请中，所有提到的采用“烧结处理-降温处理-退火处理”的工艺曲线都适用于太阳能电池的处理过程。
在一些实施方式中，如下表1所述，为本申请烧结工艺使用的热处理设备的温区温度设置，退火区包括退火上温区和退火下温区，上下温区同时对电池进行退火处理，且上下温区可设计为多个子温区进行控制温度，通过退火区对电池片进行退火处理，在退火处理的过程中，由于电池片正面和背面同时进行退火，所以电池片正面背面的温度差相比预设温度差要小一些，退火上温区和退火下温区的预设温度差为5℃～150℃，上述预设温度差可以是5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃和150℃等，可以理解的是，退火处理的预设温度同烧结处理的预设温度类似，退火处理的预设温度指的是预先设定的退火处理温度，具体指的是退火工艺所用设备设定的温度。
本申请实施例还提供一种热处理设备，所述热处理设备用于上述工艺制备太阳能电池，热处理设备包括烘干区、烧结区和退火区，烧结区与退火区之间设有连接区，连接区用于将烧结处理后的太阳能电池降温至退火区所需温度。
热处理设备还包括炉带，炉带用于将太阳能电池依次输送到热处理设备内的烘干区、烧结区、连接区和退火区。
在上述技术方案中，烘干区，用于对丝网印刷后的电池进行烘干，目的是为了使得电池片表面印刷的导电浆料中的有机物挥发。烧结区，对于烘干后的电池片进行加热高温烧结处理至峰值温度，使得电池片的表面形成良好的欧姆接触。连接区，对于加热至峰值温度的电池片进行降温至退火所需温度；退火区，用于对烧结处理后的电池进行退火，从而提升所述电池的钝化性能，本申请设置连接区将烧结区和退火区进行连接，通过连接区将处于峰值温度的电池片降温至退火所需温度，能够有效的节约设备的长度，降低能耗损失。
在一些实施方式中，热处理设备中烘干区、烧结区和退火区包括多个温区，采用烧结处理炉带将电池片传送至相应的区域的温区内，实现太阳能电池的处理工艺。
在一些实施方式中，烘干处理在热处理设备中的烘干区进行，对电池片的正面和背面分别进行烘干处理，烘干区仅包括一个温区即上温区，为了便于控制烘干区内每个区域的温度，上温区可以分为多个子温区，具体地，可以将本申请烘干区分为6个子温区，编辑区号为1、2、3……6，6个子温区之间设有温度梯度，可以根据需要控制每个子温区的温度。
在一些实施方式中，烘干处理后对电池片进行烧结处理，烧结处理在烧结区中进行，为了控制烧结区内每个区域的温度，烧结区包含两个温区即烧结上温区和烧结下温区，烧结上温区和烧结下温区的预设温差为35℃～170℃，具体温差可以为35℃、45℃、55℃、65℃、75℃、85℃、95℃、105℃、115℃、125℃、135℃、145℃、155℃、165℃、170℃等，具体地，本申请烧结区中上温区和下温区各设定10个子温区，温区编号为1、2、3……10，10个子温区之间设有温度梯度，可以根据需要控制每个子温区的温度。
在一些实施方式中，烧结处理后对电池片进行降温处理，降温处理在连接区进行。
在一些实施方式中，将电池片温度降温至所需退火温度后，对电池片在退火区进行退火处理，为了控制退火区内每个区域的温度，退火区包含两个退火温区即退火上温区和退火下温区，退火上温区和退火下温区各包含10个子温区，分别控制每个子温区的温度对电池进行精细处理，退火上温区和退火下温区的预设温差为5℃～150℃，具体温差可以是5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃和150℃等，具体地，本申请退火区设定10个子温区，温区编号为1、2、3……10，本申请电池烘干区、烧结区和退火区的温区温度如下表1所示：
表1.烘干区、烧结区和退火区的温区温度
在一些实施方式中，烘干区每个子温区长度为0.57m，烧结区每个子温区长度为0.32m，烧结区与退火区的连接区长度约为0.56m，退火区每个子温区长度为0.4m。
在一些实施方式中，本申请所用的热处理设备，烘干区长度约3.45m，烧结区长度3.2m，烧结结束与多功能连接处0.56m，退火区长度3.2m。而常规的热处理产线BSL所用工艺设备，烘干部分3.3m，烧结区长度4.9m，退火长度8m。本技术方案在长度上较产线有优势，与现有的工艺产线相比节约近5m～8m。由于本申请直接在烧结峰值温度直接到电池片进行降温至退火所需温度，不需要降温至常温阶段，退火阶段也不需要先升温至退火温度再进行退火处理，本申请的工艺产线大大降低了工艺时间，降低了能耗损失。
在一些实施方式中，本申请炉带的带速为5m/min～13m/min，带速具体可以是5m/min、6m/min、7m/min、8m/min、9m/min、10m/min、11m/min、12m/min和13m/min等，将带速控制在上述范围内，均可实现上本申请所述的工艺。
实施例1
步骤S100、提供电池片，其中电池片至少包括半导体衬底以及位于半导体衬底至少一个表面的钝化层；
步骤S200、电池片具有相对的第一表面和第二表面，对步骤S100的电池片的表面丝网印刷导电浆料；
步骤S300、对步骤S200印刷导电浆料的电池片进行烘干处理；
步骤S400、对烘干后的电池片进行烧结处理，第一表面烧结处理的升温速率为30℃/s，第一表面烧结处理的时间为25s，第一表面烧结处理的峰值温度为800℃；第二表面烧结处理的升温速率为31℃/s，所述第二表面烧结处理的峰值温度为700℃，第二表面烧结处理的时间为20s。
步骤S500、对电池片进行降温处理，第一表面降温处理的降温速率为60℃/s，第一降温处理的持续时间为7s；第二表面降温处理的降温速率为35℃/s，第二表面降温处理的持续时间为7s。
步骤S600、对电池片进行退火处理，第一表面退火处理的温度为550℃，第一表面退火处理的持续时间为20s。第二表面退火处理的温度为560℃，第二表面退火处理的持续时间为12s。
对比例1
与实施例1不同的是，采用热处理产线BSL所用工艺设备进行，步骤S500替换为：采用风冷的方式将电池片的温度降温至室温。步骤600替换为：对电池片进行退火处理，先将电池片的温度从室温开始升温，直到第一表面退火处理的温度为550℃，保温时间为20s。第二表面退火处理的温度为560℃，保温时间为12s。
将实施例1和对比例1制备的太阳能电池进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2.实施例1和对比例1的性能测试对比
由上表2可知：本申请的太阳能电池的制备工艺，可以保证一定水平的退火平台温度，可以达到较好的钝化效果；同时烧结区也能达到和退火匹配的一个比较好的状态，即本申请技术方案可实现和产线基本持平的水平，且电性能表现良好。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。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。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种太阳能电池的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
提供电池片，其中所述电池片至少包括半导体衬底以及位于所述半导体衬底至少一个表面的钝化层；
所述电池片具有相对的第一表面和第二表面，对所述电池片的表面丝网印刷导电浆料；
对所述电池片进行烘干处理；
对所述电池片进行烧结处理，所述第一表面烧结处理的升温速率为22℃/s～35℃/s，所述第一表面烧结处理的峰值温度为700℃～800℃；
对所述电池片进行降温处理，所述第一表面降温处理的降温速率为55℃/s～65℃/s，所述第一表面降温处理的持续时间为5s～7s；
对所述电池片进行退火处理，所述第一表面退火处理的温度为520℃～600℃，所处第一表面退火处理的持续时间为12s～25s，
其中，将处于烧结处理峰值温度的所述电池片进行所述降温处理，直至所述电池片的温度降温至所述退火处理所需温度。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述电池片第二表面烧结处理的升温速率为22℃/s～31℃/s，所述第二表面烧结处理的峰值温度为700℃～750℃，第二表面烧结处理的时间为12s～24s。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述电池片第二表面降温处理的降温速率为35℃/s～45℃/s，所述第二表面降温处理的持续时间为5s～7s。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述电池片第二表面退火处理的温度为510℃～580℃，第二表面退火处理的持续时间为12s～24s。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述烘干处理的温度为210℃～260℃，烘干处理的时间为24s～36s，烘干处理的升温速率为5℃/s～15℃/s。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述第一表面烧结处理的时间为12s～25s。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述电池片烧结处理的带速为5m/min～13m/min。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，在所述烧结处理过程中，对所述电池片从覆盖导电浆料的侧面或导电浆料相对的侧面进行加热。
9.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述电池片烧结处理的预设温度差为35℃～170℃。
10.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述电池片退火处理的预设温度差为5℃～150℃。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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