CN115117207B - Hjt电池钝化方法、hjt电池及其组件 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于光伏技术领域，提供了一种HJT电池钝化方法、HJT电池及其组件，该方法包括将成片的HJT电池切片成多片电池片；将切片后的电池片置于电化学设备的电极阳极端，并使电池片切片断面边缘与电解液接触，电极阴极端为不与电解液反应的电极；电化学设备施加恒定电流源，使电池片的断面在电解液中反应沉积氧化层。本发明提供的HJT电池钝化方法，解决了现有热氧化技术会破坏HJT电池中非晶硅的结构而造成HJT电池的钝化效果大幅下降的问题。
Description
技术领域
本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种HJT电池钝化方法、HJT电池及其组件。
背景技术
近几年来，光伏工业界流行将加工制造完成的整片电池切割成面积更小的电池片，然后将这些小片电池采用叠瓦、叠片或拼片的方式组装成组件，从而可以更好地利用组件中单体电池片之间的空间来提升组件发电性能。
电池切割过程通常用激光切割工艺来完成，由于激光加工工艺会给切割后的小片电池边缘造成损失，尤其是电池正背面的掺杂结(PN结或高低结)裸露在外的同时再伴随这种激光工艺损失，会更加显著的降低小片电池的性能，通常会给HJT电池(Heterojunctionwith Intrinsic Thinlayer本征薄膜异质结)带来0.3％以上的效率损失，从而进一步增大了组装成组件的电学性能损失，这就需要有良好的边缘钝化技术来对这种切割后的小片电池进行边缘钝化。
通常一般电池片在切割后可以通过后续的热氧化处理在边缘形成钝化层，但是HJT电池由于非晶硅的存在无法进行高温工艺，使得现有热氧化技术会破坏非晶硅的结构，从而造成HJT电池的钝化效果大幅下降，因此现有没有有效的方案解决对切割后的HJT电池片进行有效钝化的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种HJT电池钝化方法，旨在解决现有热氧化技术会破坏HJT电池中非晶硅的结构而造成HJT电池的钝化效果大幅下降的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种HJT电池钝化方法，所述方法包括：
将成片的HJT电池切片成多片电池片；
将切片后的所述电池片置于电化学设备的电极阳极端，并使所述电池片的切片断面边缘与电解液接触，电极阴极端为不与电解液反应的电极；
所述电化学设备施加恒定电流源，使所述电池片的断面在电解液中反应沉积氧化层。
更进一步地，所述电解液中成分包括乙二醇、硝酸钾、硝酸铝、以及纯水。
更进一步地，所述电解液包括溶剂和溶质，所述溶剂包括浓度分别为96.5％-98.5％的乙二醇和1.5％-3.5％的纯水，所述溶质包括浓度分别为2-10g/L的硝酸钾和0.5-2g/L的硝酸铝。
更进一步地，所述电解液的溶液温度控制为10-60℃范围内。
更进一步地，所述电化学设备施加恒定电流源，使所述电池片的断面在电解液中反应沉积氧化层具体为：
所述恒定电流源采用10mA/cm2的电流密度，反应沉积的沉积时间为0.5-2min，所述电池片边缘所形成的氧化层的厚度为5-20nm。
更进一步地，所述将成片的HJT电池切片成多片电池片具体为：
通过激光在待切割的HJT电池进行刻划产生连续的划片切口；
对产生划片切口的HJT电池进行机械式裂片处理，以将成片的HJT电池切片成多片电池片。
更进一步地，所述电极阴极端选用铂片或石墨棒。
更进一步地，所述方法还包括：
将沉积好的所述电池片边缘进行纯水冲洗；
冲洗完成后对所述电池片在预设温度条件下进行鼓风干燥。
本发明另一实施例的目的还在于提供一种HJT电池，所述电池采用如上述所述的HJT电池钝化方法进行制作得到。
本发明另一实施例的目的还在于提供一种HJT电池组件，所述电池组件根据上述所述方法得到的所述HJT电池分别进行叠瓦、叠片或拼片的方式组装得到。
本发明实施例提供的HJT电池钝化方法，通过采用电解溶液结合电化学氧化的方法实现在HJT电池片的边缘切面原位生长氧化层，而电化学氧化方法在室温条件下即可实现氧化层的快速生长，使得不但能够形成质量较好的边缘钝化膜，还能避免高温技术所对电池片寿命的损害以及高温技术破坏HJT电池中的非晶硅结构而造成HJT电池的钝化效果大幅下降的问题，解决了现有热氧化技术会破坏HJT电池中非晶硅的结构而造成HJT电池的钝化效果大幅下降的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的HJT电池钝化方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的HJT电池钝化方法所使用的装置的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明通过采用电解溶液结合电化学氧化的方法实现在HJT电池片的边缘切面原位生长氧化层，而电化学氧化方法在室温条件下即可实现氧化层的快速生长，使得不但能够形成质量较好的边缘钝化膜，还能避免高温技术所对电池片寿命的损害以及高温技术破坏HJT电池中的非晶硅结构而造成HJT电池的钝化效果大幅下降的问题，解决了现有热氧化技术会破坏HJT电池中非晶硅的结构而造成HJT电池的钝化效果大幅下降的问题。
实施例一
请参阅图1，是本发明第一实施例提供的HJT电池钝化方法的流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，方法包括：
步骤S11，将成片的HJT电池切片成多片电池片；
其中，在本发明的一个实施例中，该HJT电池钝化方法用于对进行切割后的HJT电池片的边缘进行钝化以形成钝化层，其中在本步骤中，其先选取一定数量已经制备好的HJT电池成品，需要指出的是，该成片的HJT电池可以为任何尺寸的电池片，在此不做限定。同时该成片的HJT电池的表面沉积有钝化层。
此时，将成片的HJT电池采用激光刻划加机械裂片的方式进行切片形成多片电池片，本发明实施例中，上述将成片的HJT电池切片成多片电池片的步骤具体为：通过激光在待切割的HJT电池进行刻划产生连续的划片切口；对产生划片切口的HJT电池进行机械式裂片处理，以将成片的HJT电池切片成多片电池片。需要指出的是，该多片电池片至少为两片，其可以为2片、3片、4片，此时根据该成片的HJT电池的大小及所需制成的电池片的大小的需要相应的设置所切片的数量。
此时，所切片后的每片电池片在切片处均有断面边缘，由于激光加工工艺会给切割后的电池片边缘造成损失，尤其是电池片正背面的掺杂结(PN结或高低结)裸露在外的同时再伴随这种激光工艺损失会更加显著的降低电池片的性能，因此需要对所切割的电池片边缘进行钝化。
步骤S21，将切片后的电池片置于电化学设备的电极阳极端中预设位置，使电池片切片断面边缘与电解液接触，电极阴极端为不与电解液反应的电极；
其中，本发明的一个实施例中，为实现对该切片后的电池片进行边缘钝化，其通过电解液结合电化学氧化的方法实现电池片边缘切面原位生长出氧化层，具体实施时，其配置有一电化学设备搭配一电解槽，其中电化学设备具体选用如上海辰华系列的电化学工作站，其中电解槽中装有可以实现电池片边缘切面原位生长出氧化层的电解液，此时将切片后的电池片与电化学设备的电极阳极端连接，以使其电池片直接用来作为工作电极，同时选用任何不与电解液反应的电极作为电极阴极端，其选取的电极不参与氧化还原反应，只用集流体的作用，其电极对反应速率无影响，具体的，本实施例中，电极阴极端选用铂片或石墨棒。
进一步的，参照图2所示，其电池片固定在电解槽的特定位置，并且与电极保持一定的距离，其中需要指出的是，该特定位置用于保证只有电池片所切割的断面边缘与电解液的表面相接触，而电池片的其余部分不与电解液相接触，使得在沉积钝化层时，由于只有电池片的断面边缘与电解液接触发生沉积，而不对电池片的其他区域造成影响。
进一步的，电解液中成分包括乙二醇、硝酸钾、硝酸铝、以及纯水，具体的，电解液包括溶剂和溶质，其中溶剂包括浓度分别为96.5％-98.5％的乙二醇和1.5％-3.5％的纯水，溶质包括浓度分别为2-10g/L的硝酸钾和0.5-2g/L的硝酸铝。
步骤S31，电化学设备施加恒定电流源，使电池片的断面在电解液中反应沉积氧化层；
其中，本发明的一个实施例中，通过电化学设备施加一个恒定的电流源，使得电池片中的硅通过得失电子与电解液中的氧离子反应形成氧化硅，因此本实施例中，该钝化层也即氧化层具体为氧化硅，此时通过电化学设备提供恒定的电流源，使得能够保证电化学反应在一个恒定的电流密度下进行，从而实现电池片的断面边缘进行均匀的氧化。
进一步的，电池片的切片断面边缘在电解液中反应沉积氧化层的过程中，其电解液的溶液温度控制为10-60℃范围内，其电化学设备施加恒定电流源，使电池片的断面在电解液中反应沉积氧化层具体为：恒定电流源采用10mA/cm2的电流密度，反应沉积的沉积时间为0.5-2min，电池片边缘所形成的氧化层的厚度为5-20nm。其中，需要指出的是，其电解液的溶液温度越高时，其反应的沉积速率越快，优选的，其溶液较佳温度可设定为50℃，或者其可直接在常温下的电解液中进行沉积反应，此时无需多余工艺步骤对溶液进行升温或降温，使得减少工艺成本。需要指出的是，在实际钝化过程中，其还根据实际的沉积厚度以及沉积速率等需求适当的升高溶液温度或降低溶液温度，使得在实际需求的沉积时间内实现在电池片的断面边缘沉积钝化出实际需求的沉积厚度的氧化层。
步骤S41，将沉积好的电池片边缘进行纯水冲洗；
其中，本发明的一个实施例中，在对电池片的边缘沉积氧化层完成后，其通过纯水将电池片边缘中附着残留的电解液进行清洗干净。
步骤S51，冲洗完成后对电池片在预设温度条件下进行鼓风干燥；
其中，本发明的一个实施例中，对冲洗干净的电池片进行鼓风干燥，其中干燥的温度例如可以控制在60℃。可以理解的，本发明的其他实施例中，其还可以采用其他任意合适的干燥处理方法、温度等，在此不做限定。
本发明实施例中，通过采用电解溶液结合电化学氧化的方法实现在HJT电池片的边缘切面原位生长氧化层，而电化学氧化方法在室温条件下即可实现氧化层的快速生长，使得不但能够形成质量较好的边缘钝化膜，还能避免高温技术所对电池片寿命的损害以及高温技术破坏HJT电池中的非晶硅结构而造成HJT电池的钝化效果大幅下降的问题，解决了现有热氧化技术会破坏HJT电池中非晶硅的结构而造成HJT电池的钝化效果大幅下降的问题。
同时，与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
1、本发明可以在室温下实现氧化硅钝化膜的快速生长，通常根据钝化膜的厚度需要可以在不超过数十秒的时间完成工艺。这不但能够形成质量较好的边缘钝化膜，还能避免高温技术对电池片寿命的损害(尤其对低温工艺的HJT电池有着好的保护作用)、工艺的成本增加、以及由于高温技术破坏HJT电池中的非晶硅结构而造成HJT电池的钝化效果大幅下降的问题。
2、本发明可直接用相应的电池片作为工作电极，其电池片可以是成片HJT电池片的1/2片、1/3片、1/4片…，适用于任何尺寸电池片的边缘钝化，并且钝化过程中只接触电池片的切片断面边缘，使得对电池片的其它部分有着很好的保护。
3、本发明所选用的电解液不仅廉价、无有害物质且便于处理，十分的经济环保。另外，整个工艺所需的设备简单、低廉、操作方法便捷，十分适用于大规模的生产。
实施例二
1、选取一定数量的HJT电池片成片；
2、采用激光刻划加机械裂片的方式将成片的HJT电池一分为二，切片成2半电池片；
3、将切片后的半片电池片的切片断面边缘浸没在由97.5％乙二醇和2.5％纯水组成的溶剂、及由4g/L硝酸钾和1.2g/L硝酸铝组成的溶质所共同组成的电解液中，并连接电化学设备的电极阳极端，电极阴极端选用石墨棒；
4、常温环境中，在电化学设备所施加的10mA/cm2的电流密度的恒定电流源下，进行时间为2min的恒电流沉积，使得在半片电池片的切片断面边缘均匀的形成氧化层；
5、对沉积好的半片电池边缘进行纯水冲洗；
6、冲洗完成后对电池片在60°的温度条件下进行鼓风干燥。
实施例三
1、选取一定数量的HJT电池片成片；
2、采用激光刻划加机械裂片的方式将成片的HJT电池一分为二，切片成2半电池片；
3、将切片后的半片电池片的切片断面边缘浸没在由97.5％乙二醇和2.5％纯水组成的溶剂、及由4g/L硝酸钾和1.2g/L硝酸铝组成的溶质所共同组成的电解液中，并连接电化学设备的电极阳极端，电极阴极端选用铂片；
4、电解液的溶液温度控制为50℃，在电化学设备所施加的10mA/cm2的电流密度的恒定电流源下，进行时间为0.5min的恒电流沉积，使得在半片电池片的切片断面边缘均匀的形成氧化层；
5、对沉积好的半片电池边缘进行纯水冲洗；
6、冲洗完成后对电池片在60°的温度条件下进行鼓风干燥。
实施例四
本发明第四实施例还提供一种HJT电池，该HJT电池采用前述实施例所述的HJT电池钝化方法进行制作得到。
本实施例中的HJT电池，由于采用电解溶液结合电化学氧化的方法实现在HJT电池片的边缘切面原位生长氧化层，使得避免了高温技术所对电池片寿命的损害以及高温技术破坏HJT电池中的非晶硅结构而造成HJT电池的钝化效果大幅下降的问题，使得提高了HJT电池的电学性能及效率。
实施例五
本发明第五实施例还提供一种HJT电池组件，该电池组件根据前述实施例所述方法得到的HJT电池分别进行叠瓦、叠片或拼片的方式组装得到。
本实施例中的组件，由于所使用的HJT电池为整片电池进行切割所形成的面积更小的电池片，使得将这些电池片采用叠瓦、叠片或拼片的方式组装成组件时，可以更好地利用组件中单体电池片之间的空间来提升组件的发电性能；同时由于所使用的HJT电池采用电解溶液结合电化学氧化的方法实现在HJT电池片的边缘切面原位生长氧化层，使得避免了所切割的电池片正背面的掺杂结(PN结或高低结)裸露在外、以及激光工艺所带来的降低电池片的性能和效率损失的问题，使得最终组件的发电性能得到有效的提升。
实施例六
本发明第六实施例还提供一种系统，该系统包括前述实施例所述的组件。
本实施例中的系统，由于所使用的组件由整片HJT电池进行切割所形成的面积更小的电池片通过采用叠瓦、叠片或拼片的方式组装成，使得通过利用组件中单体电池片之间的空间来提升组件的发电性能；同时由于所使用的HJT电池采用电解溶液结合电化学氧化的方法实现在HJT电池片的边缘切面原位生长氧化层，使得避免了所切割的电池片正背面的掺杂结(PN结或高低结)裸露在外、以及激光工艺所带来的降低电池片的性能和效率损失的问题，使得系统的发电性能得到有效的提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种HJT电池钝化方法，其特征在于，所述方法包括：
将成片的HJT电池切片成多片电池片；
将切片后的所述电池片置于电化学设备的电极阳极端，并使所述电池片的切片断面边缘与电解液接触，电极阴极端为不与电解液反应的电极；
所述电化学设备施加恒定电流源，使所述电池片的断面在电解液中反应沉积氧化层。
2.如权利要求1所述的HJT电池钝化方法，其特征在于，所述电解液中成分包括乙二醇、硝酸钾、硝酸铝、以及纯水。
3.如权利要求2所述的HJT电池钝化方法，其特征在于，所述电解液包括溶剂和溶质，所述溶剂包括浓度分别为96.5％-98.5％的乙二醇和1.5％-3.5％的纯水，所述溶质包括浓度分别为2-10g/L的硝酸钾和0.5-2g/L的硝酸铝。
4.如权利要求1所述的HJT电池钝化方法，其特征在于，所述电解液的溶液温度控制为10-60℃范围内。
5.如权利要求1所述的HJT电池钝化方法，其特征在于，所述电化学设备施加恒定电流源，使所述电池片的断面在电解液中反应沉积氧化层具体为：
所述恒定电流源采用10mA/cm2的电流密度，反应沉积的沉积时间为0.5-2min，所述电池片边缘所形成的氧化层的厚度为5-20nm。
6.如权利要求1所述的HJT电池钝化方法，其特征在于，所述将成片的HJT电池切片成多片电池片具体为：
通过激光在待切割的HJT电池进行刻划产生连续的划片切口；
对产生划片切口的HJT电池进行机械式裂片处理，以将成片的HJT电池切片成多片电池片。
7.如权利要求1所述的HJT电池钝化方法，其特征在于，所述电极阴极端选用铂片或石墨棒。
8.如权利要求1所述的HJT电池钝化方法，其特征在于，所述方法还包括：
将沉积好的所述电池片边缘进行纯水冲洗；
冲洗完成后对所述电池片在预设温度条件下进行鼓风干燥。
9.一种HJT电池，其特征在于，所述电池采用如权利要求1-8任一项所述的HJT电池钝化方法进行制作得到。
10.一种HJT电池组件，其特征在于，所述电池组件根据权利要求1-8任一项所述方法得到的所述HJT电池分别进行叠瓦、叠片或拼片的方式组装得到。
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