CN114944441B - 一种全黑晶硅太阳能电池及其制备方法与光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全黑晶硅太阳能电池及其制备方法与光伏组件，所述制备方法包括如下步骤：(1)PECVD法在硅片正面沉积膜层，所述膜层为层叠结构，所述膜层的包括最内层SiNx层，厚度在20nm以上，得到正面镀膜硅片；(2)对所得正面镀膜硅片进行背面PECVD和激光开槽，得到粗制硅太阳能电池；(3)对所得粗制硅太阳能电池进行丝网印刷和电注入后，得到所述全黑晶硅太阳能电池。本发明提供的制备方法中通过PECVD法在硅片正面沉积膜层，设计了最内层SiNx层的材料和厚度，尤其是厚度在20nm以上时，影响了入射光在电池表面的吸收和反射效果，使得几乎全部被吸收，而仅有极少量被反射，从而得到全黑硅晶太阳能电池。
Description
技术领域
本发明属于一样难呢过电池技术领域，涉及一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，尤其涉及一种全黑晶硅太阳能电池及其制备方法与光伏组件。
背景技术
非可再生能源逐渐枯竭，全球变暖日益严重，建立以可再生能源为主的能源系统，实现绿色可持续发展已成为共识。可再生能源渗透率仍处于低位，具有广阔发展空间，其中，光伏发电经济优势明显，度电成本已低于煤电，未来还将不断下降，发展潜力不容小觑。
太阳能作为一种清洁能源，人们对其研究开发已经进入到了一个新的阶段，开始关注电池组件的外观美观问题。全黑太阳能光伏组件由于其外观的一致性与美观性，因而越来越受到广泛的认可。
想要获得全黑组件，一方面组件物料可以采用黑色汇流条、镀膜玻璃等辅助手段实现，另外一方面关键的电池物料，则需要在电池生产制造端控制好，这是黑组件的核心关键点。如何在晶硅太阳能电池制造过程中，获得理想的黑色电池，是技术改进的关键。
CN 204497240U公开了一种晶硅高效黑电池的钝化减反射多层膜设计，其内容主要包括：所述钝化减反射多层膜底层为SiOx层，SiOx层折射率为1.48-1.8，厚度为2-20nm；多层钝化减反射膜中间层为SiNx层，SiNx层可以是单层SiNx，也可以是不同折射率的多层SiNx，折射率范围是1.90-2.20，厚度为30-70nm；钝化减反射多层膜顶层为SiOxNy层，SiOxNy层折射率为1.6-1.95，厚度为20-60nm；钝化减反射多层膜的总膜厚为80-140um，折射率1.9-2.1。该高效黑太阳电池的多层钝化减反射膜，既可以降低电池片表面界面态，提高钝化效果，又可以降低电池片表面反射率，提高短路电流，同时还具有较好的抗PID衰减特性，且制备的黑电池层压后颜色较暗、均匀、无色差。
CN 205452298U公开了一种新型光伏黑组件，其内容主要包括：从上至下依次设置的玻璃板、上封装材料、太阳能电池片、下封装材料、背板和包覆在玻璃和背板边缘的边框，背板和边框为黑色，太阳能电池片表面上具有氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的折射率为2.0-2.2，膜厚为60-90nm，玻璃板表面上的减反射膜厚度为100-180nm。该实用新型的设计原理是：将电池片表面氮化硅薄膜的厚度及折射率与光伏玻璃及玻璃镀膜层进行匹配，当镀膜玻璃与氮化硅膜层匹配较好时，组件外观能够呈现较均.的颜色效果。采用该实用新型的组件可以满足应用端对色差的严格要求，同时既可以使组件有较高的功率达成，又可以节约人工细分色所耗费的时间成本，大大提高工作效率。
CN 208753345U公开一种全黑色BIPV组件，其内容主要包括：上至下依次包括正面玻璃，正面玻璃的正面设有呈矩阵分布的花纹序块单元；透明PVB胶膜，用于进行正面封装；电池片组件，用于实现太阳能与电能之间的转换；黑色PVB胶膜，用于进行背面封装；背面玻璃，背面玻璃的正面和背面均为磨砂面。该实用新型一种全黑色BIPV组件采用正面设有花纹序块单元的正面玻璃可以有效实现防眩光，而背面采用黑色PVB胶膜不仅可以有效匹配周围建筑环境的颜色，还可以有效进行吸光，从而使组件减弱眩光。背面玻璃的正面和背面均为磨砂面使BIPV组件不管从任何角度都具有减低眩光效果。
以上技术方案中虽然也提高了太阳电池的黑色程度，但是CN 204497240U中对折射率的限定明显是有缺陷的，1.9-2.20的折射率局限性太小。同时，外层仅限定了氮氧化硅层的要求，没有涉及其他如氧化硅层的情况，并且仅仅是在PECVD单道镀膜工序，并未拓展到其他工序的匹配。CN 205452298U和CN 208753345U仅仅是在组件上进行改进，没有涉及在电池角度上的改进。
因此，提供一种改进太阳能电池外观全黑的方法，是太阳能电池技术领域急需解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种全黑晶硅太阳能电池及其制备方法与光伏组件，通过PECVD法在硅片正面沉积膜层，设计了最内层SiNx层的材料和厚度，尤其是厚度在20nm以上时，影响了入射光在电池表面的吸收和反射效果，使得几乎全部被吸收，而仅有极少量被反射，从而得到全黑硅晶太阳能电池。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)PECVD法在硅片正面沉积膜层，所述膜层为层叠结构，所述膜层的包括最内层SiNx层，厚度在20nm以上，得到正面镀膜硅片；
(2)对所得正面镀膜硅片进行背面PECVD和激光开槽，得到粗制硅太阳能电池；
(3)对所得粗制硅太阳能电池进行丝网印刷和电注入后，得到所述全黑晶硅太阳能电池。
本发明提供的制备方法中通过PECVD法在硅片正面沉积膜层，设计了最内层SiNx层的材料和厚度，尤其是厚度在20nm以上时，影响了入射光在电池表面的吸收和反射效果，使得几乎全部被吸收，而仅有极少量被反射，从而得到全黑硅晶太阳能电池。
本发明提供的制备方法中最内层SiNx层的厚度是控制电池外观为黑色的关键因素，当厚度越厚达到20nm以上时，电池组件层压的黑色效果好。
优选地，步骤(1)所述膜层包括从内至外层叠设置的最内层SiNx层、中间SiNx层、SiOxNy层和SiOx层。
优选地，步骤(1)所述膜层的最外层包括SiOx层。
优选地，所述最内层SiNx层的厚度为20～50nm，例如可以是20nm、25nm、30nm、40nm、45nm或50nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述最内层SiNx层的折射率为2.3以上，例如可以是2.3、2.4、2.5、2.6、2.7或2.8，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为2.3～3.4。
本发明所述最内层SiNx层的折射率是电池转换效率的影响因子，最内层SiNx层的折射率为2.3以上，保障了太阳能电池在全黑色外观的基础上，具备高转换性能。
优选地，所述SiOx层的厚度为20nm以上，例如可以是20nm、25nm、30nm、40nm、50nm或60nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为20～40nm。
优选地，所述SiOx层的折射率为1.45～1.55，例如可以是1.45、1.47、1.49、1.51、1.53或1.55，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明提供的SiOx层靠近玻璃界面层的低折射率，折射率为1.45～1.55，基本接近玻璃的折射率，有利于光的直接入射吸收，而不影响而不会产生折射和反射现象，大大增加了光的吸收，使得电池从视觉上显为黑色。
优选地，步骤(1)所述沉积的方式包括如下步骤：
(a)抽真空后，在恒压条件下预通入硅烷和氨气；
(b)在硅片正面沉积最内层SiNx层；
(c)在最内层SiNx层上沉积中间SiNx层，在中间SiNx层上沉积SiOxNy层；
(d)抽真空后，在恒压条件下预通入硅烷和笑气；
(e)在SiOxNy层上沉积SiOx层。
优选地，步骤(a)所述恒压的压力为200～250Pa，例如可以是200Pa、210Pa、220Pa、230Pa、240Pa或250Pa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述预通入的时间为15～30s，例如可以是15s、18s、20s、22s、25s、28s或30s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述预通入硅烷的流量为2200～2500sccm，例如可以是2200sccm、2250sccm、2300sccm、2400sccm、2450sccm或2500sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述预通入氨气的流量为9000～9300sccm，例如可以是9000sccm、9050sccm、9100sccm、9200sccm或9300sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述预通入的温度为400～600℃，例如可以是400℃、450℃、500℃、550℃、600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述沉积的时间为60～80s，例如可以是60s、65s、70s、75s或80s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述沉积的温度为400～600℃，例如可以是400℃、450℃、500℃、550℃、600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述沉积的压力为200～250Pa，例如可以是200Pa、210Pa、220Pa、230Pa、240Pa或250Pa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述沉积过程通入硅烷和氨气。
优选地，所述通入硅烷的流量为2200～2500sccm，例如可以是2200sccm、2250sccm、2300sccm、2350sccm、2400sccm、2450sccm或2500sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述通入氨气的流量为9000～9300sccm，例如可以是9000sccm、9050sccm、9100sccm、9200sccm或9300sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述沉积过程的射频功率为14000～16000W，例如可以是14000W、14500W、15000W、15500W或16000W，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述沉积过程的脉冲开关比为(3～5)/(50～70)，例如可以是3/50、4/60、5/70、3/70或5/50，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(d)所述恒压的压力为150～200Pa，例如可以是150Pa、180Pa、200Pa、210Pa、220Pa、230Pa、240Pa或250Pa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(d)所述预通入的时间为5～15s，例如可以是5s、8s、10s、12s或15s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(d)所述预通入硅烷的流量为600～700sccm，例如可以是600sccm、620sccm、640sccm、660sccm、680sccm或700sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(d)所述预通入笑气的流量为10000～12000sccm，例如可以是10000sccm、10500sccm、11000sccm、11500sccm或12000sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(d)所述预通入的温度为400～600℃，例如可以是400℃、450℃、500℃、550℃、600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(e)所述沉积的时间为150～200s，例如可以是150s、160s、170s、180s、190s或200s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(e)所述沉积的温度为400～600℃，例如可以是400℃、450℃、500℃、550℃、600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(e)所述沉积的压力为100～150Pa，例如可以是150Pa、180Pa、200Pa、210Pa、220Pa、230Pa、240Pa或250Pa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(e)所述沉积过程通入硅烷和笑气。
优选地，所述通入硅烷的流量为600～700sccm，例如可以是600sccm、620sccm、640sccm、660sccm、680sccm或700sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述通入笑气的流量为10000～12000sccm，例如可以是10000sccm、10500sccm、11000sccm、11500sccm或12000sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(e)所述沉积过程的射频功率为14000～16000W，例如可以是14000W、14500W、15000W、15500W或16000W，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(e)所述沉积过程的脉冲开关比为(1～3)/(30～50)，例如可以是1/30、2/40、3/50、1/50或3/30，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述丝网印刷采用渐变线宽式网版进行丝网印刷。
优选地，所述渐变线宽式网版的线宽由外向内呈梯度式减少。
优选地，所述渐变线宽式网版的线宽从外边缘向内每隔至多5mm减少至多1μm。
每隔至多5mm，例如可以是1mm、2mm、3mm、4mm或5mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
减少至多1μm，例如可以是0.2μm、0.4μm、0.6μm、0.8μm或1μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述渐变线宽式网版的精度为±1μm，例如可以是±0.1μm、±0.2μm、±0.5μm、±0.8μm或±1μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明提供的一种优选技术方案，所述渐变线宽式网版以边缘为起始向内12～15mm，每隔4～5mm，线宽减少0.5～1μm，起始位置的线宽为19-21μm。
现有技术中，印刷过程网版的线宽与实际电池线宽之间会存在差异，影响了电池组件层压后的外观视觉颜色，线宽越窄会越黑，而线宽越宽会越灰。同时，由于背面镀膜绕镀到正面，会导致电池四周发蓝。
本发明通过设计特殊线宽结构的渐变线宽式网版，进行网版四周的加宽设计，掩盖了发蓝的效果，形成了层压后视觉上的黑色效果，解决了在步骤(2)中背面PECVD时容易绕镀从而导致电池四周发蓝的现象，使得在视觉上太阳能电池全黑。
优选地，步骤(3)所述丝网印刷的方法包括：装片开槽后，进行一道印刷并烘干，进行二道印刷并烘干，进行三道印刷并烘干，进行四道印刷并烘干，烧结，测试电池线宽后完成丝网印刷。
优选地，所述四道印刷采用渐变线宽式网版进行挤压印刷。
优选地，所述渐变线宽式网版的线宽由外向内呈梯度式减少。由外向内是指从渐变线宽式网版最外边缘向内部呈梯度式减少。
优选地，所述渐变线宽式网版的线宽从外边缘向内每隔至多5mm减少至多1μm。
每隔至多5mm，例如可以是1mm、2mm、3mm、4mm或5mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
减少至多1μm，例如可以是0.2μm、0.4μm、0.6μm、0.8μm或1μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述测试电池线宽的误差不超过5μm，例如可以是1μm、2μm、3μm、4μm或5μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
当电池之间的线宽误差超过5μm时，容易导致整块电池具有明显的颜色跳跃度，影响视觉上的黑色效果。
第二方面，本发明提供了一种全黑晶硅太阳能电池，所述全黑晶硅太阳能电池根据第一方面所述制备方法得到。
第三方面，本发明提供了一种光伏组件，所述光伏组件含有如第二方面所述的全黑晶硅太阳能电池。
由以上技术方案，本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的制备方法中通过PECVD法在硅片正面沉积膜层，设计了最内层SiNx层的材料和厚度，尤其是厚度在20nm以上时，影响了入射光在电池表面的吸收和反射效果，使得几乎全部被吸收，而仅有极少量被反射，从而得到整体视觉黑色效果较好的全黑硅晶太阳能电池。
(2)不仅保障了太阳能电池在全黑色外观的基础上，还具备高转换性能。
(3)本发明通过设计特殊线宽结构的渐变线宽式网版，调整印刷过程，解决了在背面PECVD时容易绕镀从而导致电池四周发蓝的现象，使得在视觉上太阳能电池颜色全黑，外观均匀无色差，一致性较好。
附图说明
图1是本发明所提供的膜层的结构示意图。
图2是实施例1提供的一种渐变式线宽网版的结构示意图。
其中，1-硅片，2-最内层SiNx层，3-中间SiNx层，4-SiOxNy层，5-SiOx层。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。但下述的实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，本发明的保护范围以权利要求书为准。
实施例1
本实施例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)PECVD法在硅片1(隆基硅片，电阻率0.4～1.1，厚度为160μm，尺寸为166mm)正面沉积膜层(图1)，所述膜层为层叠结构，得到正面镀膜硅片；所述膜层从内至外层叠设置的最内层SiNx层2、中间SiNx层3、SiOxNy层4和SiOx层5；最内层SiNx层2，厚度为20nm，折射率为2.3；所述SiOx层5为最外层，厚度为20nm，折射率为1.5；
所述膜层的沉积方法包括：
(a)抽真空后，在恒压230Pa条件下，预通入硅烷和氨气，时间为20s，硅烷流量为2316sccm，氨气流量为9276sccm，温度为500℃；
(b)在硅片1正面沉积最内层SiNx层2，沉积时间为70s，温度为500℃，恒压240Pa，硅烷流量为2316sccm，氨气流量为9276sccm，射频功率为14500W，脉冲开关比为4/60；
(c)在最内层SiNx层2上沉积中间SiNx层3，在中间SiNx层3上沉积SiOxNy层4；
(d)抽真空后，在恒压180Pa条件下，温度为500℃，预通入硅烷和笑气10s，硅烷流量686sccm，笑气流量10990sccm；
(e)在SiOxNy层4上沉积SiOx层5，时间为190s，温度为500℃，恒压130pa，硅烷流量为686sccm，笑气流量为10990sccm，射频功率为14500W，脉冲开关比为2/38；
(2)对所得正面镀膜硅片进行背面PECVD和激光开槽，得到粗制硅太阳能电池；
(3)对所得粗制硅太阳能电池进行丝网印刷和电注入后，得到所述全黑晶硅太阳能电池；
丝网印刷的方法包括：装片开槽后，进行一道印刷并烘干，进行二道印刷并烘干，进行三道印刷并烘干，采用渐变线宽式网版进行四道印刷并烘干、烧结，测试电池线宽后完成丝网印刷；
所述渐变线宽式网版(图2)以边缘为起始向内15mm，每隔5mm，线宽减少1μm，起始位置的线宽为20μm。
实施例2
本实施例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)PECVD法在硅片1正面沉积膜层(图1)，所述膜层为层叠结构，得到正面镀膜硅片；所述膜层从内至外层叠设置的最内层SiNx层2、中间SiNx层3、SiOxNy层4和SiOx层5；最内层SiNx层2的厚度为22nm，折射率为2.5；所述SiOx层5为最外层，厚度为22nm，折射率为1.45；
所述膜层的沉积方法包括：
(a)抽真空后，在恒压250Pa条件下，预通入硅烷和氨气，时间为30s，硅烷流量为2200sccm，氨气流量为9300sccm，温度为400℃；
(b)在硅片1正面沉积最内层SiNx层2，沉积时间为80s，温度为400℃，恒压250Pa，硅烷流量为2500sccm，氨气流量为9300sccm，射频功率为16000W，脉冲开关比为3/70；
(c)在最内层SiNx层2上沉积中间SiNx层3，在中间SiNx层3上沉积SiOxNy层4；
(d)抽真空后，在恒压200Pa条件下，温度为400℃，预通入硅烷和笑气15s，硅烷流量700sccm，笑气流量12000sccm；
(e)在SiOxNy层4上沉积SiOx层5，时间为200s，温度为400℃，恒压150pa，硅烷流量为700sccm，笑气流量为12000sccm，射频功率为16000W，脉冲开关比为1/50；
(2)对所得正面镀膜硅片进行背面PECVD和激光开槽，得到粗制硅太阳能电池；
(3)对所得粗制硅太阳能电池进行丝网印刷和电注入后，得到所述全黑晶硅太阳能电池；
丝网印刷的方法包括：装片开槽后，进行一道印刷并烘干，进行二道印刷并烘干，进行三道印刷并烘干，采用渐变线宽式网版进行四道印刷并烘干、烧结，测试电池线宽后完成丝网印刷；
所述渐变线宽式网版以边缘为起始向内12mm，每隔4mm，线宽减少0.5μm，起始位置的线宽为21μm。
实施例3
本实施例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)PECVD法在硅片1正面沉积膜层(图1)，所述膜层为层叠结构，得到正面镀膜硅片；所述膜层从内至外层叠设置的最内层SiNx层2、中间SiNx层3、SiOxNy层4和SiOx层5；最内层SiNx层2的厚度为28nm，折射率为2.5；所述SiOx层5为最外层，厚度为25nm，折射率为1.55；
所述膜层的沉积方法包括：
(a)抽真空后，在恒压200Pa条件下，预通入硅烷和氨气，时间为15s，硅烷流量为2200sccm，氨气流量为9000sccm，温度为400℃；
(b)在硅片1正面沉积最内层SiNx层2，沉积时间为60s，温度为600℃，恒压200Pa，硅烷流量为2200sccm，氨气流量为9000sccm，射频功率为14000W，脉冲开关比为5/70；
(c)在最内层SiNx层2上沉积中间SiNx层3，在中间SiNx层3上沉积SiOxNy层4；
(d)抽真空后，在恒压150Pa条件下，温度为400℃，预通入硅烷和笑气15s，硅烷流量600sccm，笑气流量10000sccm；
(e)在SiOxNy层4上沉积SiOx层5，时间为190s，温度为500℃，恒压130pa，硅烷流量为600sccm，笑气流量为10000sccm，射频功率为14000W，脉冲开关比为1/30；
(2)对所得正面镀膜硅片进行背面PECVD和激光开槽，得到粗制硅太阳能电池；
(3)对所得粗制硅太阳能电池进行丝网印刷和电注入后，得到所述全黑晶硅太阳能电池；
丝网印刷的方法包括：装片开槽后，进行一道印刷并烘干，进行二道印刷并烘干，进行三道印刷并烘干，采用渐变线宽式网版进行四道印刷并烘干、烧结，测试电池线宽后完成丝网印刷；
所述渐变线宽式网版以边缘为起始向内15mm，每隔5mm，线宽减少1μm，起始位置的线宽为19μm。
实施例4
本实施例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，除最内层SiNx层的折射率为2外，其余与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，除SiOx层的折射率为1.3外，其余与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，除SiOx层的折射率为1.6外，其余与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，除步骤(3)不采用渐变式线宽网版替换为常规网版，其余与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，除最内层SiNx层的厚度为55nm外，其余与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，除SiOx层的厚度为15nm外，其余与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，除SiOx层的厚度为45nm外，其余与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，除最内层SiNx层的厚度为15nm外，其余与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种硅太阳能电池的制备方法，所述方法按照CN 204497240U得到。
将上述制备方法得到的太阳能电池进行测试和检测，结果如下表1所示。
表1
| 试验编号 | 转换效率 | 外观(黑色程度) |
| 实施例1 | 23.28％ | 100％ |
| 实施例2 | 23.30％ | 100％ |
| 实施例3 | 23.29％ | 100％ |
| 实施例4 | 23.31％ | 85％ |
| 实施例5 | 23.30％ | 80％ |
| 实施例6 | 23.31％ | 80％ |
| 实施例7 | 23.32％ | 60％ |
| 实施例8 | 23.00％ | 95％ |
| 实施例9 | 23.27％ | 75％ |
| 实施例10 | 23.15％ | 85％ |
| 对比例1 | 23.33％ | 70％ |
| 对比例2 | 23.20％ | 50％ |
从上述表1中可以得出如下结论：
(1)由实施例1-3可知，本发明提供的制备方法影响了入射光在电池表面的吸收和反射效果，使得几乎全部被吸收，而仅有极少量被反射，从而得到全黑硅晶太阳能电池；同时，还具备高转换性能。
(2)由实施例4与实施例1的比较可知，最内层SiNx层的折射率不在2.3以上时，制备得到的全黑晶硅太阳能电池的黑色效果差。
(3)由实施例5、6与实施例1的比较可知，当SiOx层的折射率不在本发明提供1.45-1.55范围内时，制备得到的全黑晶硅太阳能电池的黑色效果差。
(4)由实施例7与实施例1的比较可知，当不采用本发明提供的渐变式线宽网版时，制备得到的全黑晶硅太阳能电池四周发蓝。
(5)由实施例8与实施例1的比较可知，当最内层SiNx层的厚度大于55nm时，制备得到的全黑晶硅太阳能电池的黑色效果差。
(6)由实施例9、10与实施例1的比较可知，当SiOx层的厚度不在20～40nm的范围内时，制备得到的全黑晶硅太阳能电池的黑色效果差。
(7)由对比例1与实施例1的比较可知，当最内层SiNx层的厚度不在本发明提供的20nm以上时，制备得到的全黑晶硅太阳能电池的黑色效果差。
(8)由对比例2与实施例1的比较可知，本发明在现有技术上的改进提高了全黑晶硅太阳能电池的黑色效果和转换效率。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、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 (37)
1.一种全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)PECVD法在硅片正面沉积膜层，所述膜层为层叠结构，所述膜层的包括最内层SiNx层，所述最内层SiNx层的厚度为25～50nm，所述最内层SiNx层的折射率为2.8～3.4，得到正面镀膜硅片；
(2)对所得正面镀膜硅片进行背面PECVD和激光开槽，得到粗制硅太阳能电池；
(3)对所得粗制硅太阳能电池进行丝网印刷和电注入后，得到所述全黑晶硅太阳能电池；
所述丝网印刷的方法包括：装片开槽后，进行一道印刷并烘干，进行二道印刷并烘干，进行三道印刷并烘干，进行四道印刷并烘干，烧结，测试电池线宽后完成丝网印刷；其中，所述测试电池线宽的误差不超过5μm；所述四道印刷采用渐变线宽式网版进行挤压印刷；所述渐变线宽式网版的线宽由外向内呈梯度式减少。
2.根据权利要求1所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述膜层包括从内至外层叠设置的最内层SiNx层、中间SiNx层、SiOxNy层和SiOx层。
3.根据权利要求1所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述膜层的最外层包括SiOx层。
4.根据权利要求3所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述SiOx层的厚度为20nm以上。
5.根据权利要求4所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述SiOx层的厚度为20～40nm。
6.根据权利要求3所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述SiOx层的折射率为1.45～1.55。
7.根据权利要求1-6任一项所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述沉积的方式包括如下步骤：
(a)抽真空后，在恒压条件下预通入硅烷和氨气；
(b)在硅片正面沉积最内层SiNx层；
(c)在最内层SiNx层上沉积中间SiNx层，在中间SiNx层上沉积SiOxNy层；
(d)抽真空后，在恒压条件下预通入硅烷和笑气；
(e)在SiOxNy层上沉积SiOx层。
8.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述恒压的压力为200～250Pa。
9.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述预通入的时间为15～30s。
10.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述预通入硅烷的流量为2200～2500sccm。
11.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述预通入氨气的流量为9000～9300sccm。
12.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述预通入的温度为400～600℃。
13.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(b)所述沉积的时间为60～80s。
14.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(b)所述沉积的温度为400～600℃。
15.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(b)所述沉积的压力为200～250Pa。
16.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(b)所述沉积过程通入硅烷和氨气。
17.根据权利要求16所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述通入硅烷的流量为2200～2500sccm。
18.根据权利要求16所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述通入氨气的流量为9000～9300sccm。
19.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(b)所述沉积过程的射频功率为14000～16000W。
20.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(b)所述沉积过程的脉冲开关比为(3～5)/(50～70)。
21.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(d)所述恒压的压力为150～200Pa。
22.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(d)所述预通入的时间为5～15s。
23.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(d)所述预通入硅烷的流量为600～700sccm。
24.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(d)所述预通入笑气的流量为10000～12000sccm。
25.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(d)所述预通入的温度为400～600℃。
26.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(e)所述沉积的时间为150～200s。
27.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(e)所述沉积的温度为400～600℃。
28.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(e)所述沉积的压力为100～150Pa。
29.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(e)所述沉积过程通入硅烷和笑气。
30.根据权利要求29所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述通入硅烷的流量为600～700sccm。
31.根据权利要求29所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述通入笑气的流量为10000～12000sccm。
32.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(e)所述沉积过程的射频功率为14000～16000W。
33.根据权利要求7所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(e)所述沉积过程的脉冲开关比为(1～3)/(30～50)。
34.根据权利要求1所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述渐变线宽式网版的线宽从外边缘向内每隔至多5mm减少至多1μm。
35.根据权利要求1所述全黑晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述渐变线宽式网版的精度为±1μm。
36.一种全黑晶硅太阳能电池，其特征在于，所述全黑晶硅太阳能电池根据权利要求1-35任一项所述制备方法得到。
37.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件含有如权利要求36所述的全黑晶硅太阳能电池。
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Denomination of invention: An all black crystalline silicon solar cell and its preparation method and photovoltaic module Effective date of registration: 20231102 Granted publication date: 20230725 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: HENGDIAN GROUP DMEGC MAGNETICS Co.,Ltd. Registration number: Y2023980063485 |