CN116544297A - 异质结电池的制备方法以及异质结电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异质结电池的制备方法以及异质结电池，异质结电池的制备方法包括以下步骤：制作出异质结电池；采用UV光照射所述异质结电池的表面，得到表面能值大于40mN/m的异质结电池。UV光可以更好地将异质结电池表面的有机物脏污去除，从而可以提升异质结电池的表面能，得到表面能值大于40mN/m的异质结电池，而且这样可以有效地改善异质结电池与封装胶膜之间的剥离能，提升封装胶膜与异质结电池的连接可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及异质结电池技术领域，尤其是涉及一种异质结电池的制备方法以及异质结电池。
背景技术
相关技术中，在异质结电池的制备过程中，低温烘干固化过程中浆料有机成分容易挥发在异质结电池的表面，导致异质结电池的表面能下降，异质结电池的表面能下降会导致异质结电池与封装胶膜的剥离能下降，导致可靠性失效风险，特别是在户外受到光照、温度变化、湿气等影响。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种异质结电池的制备方法，该制备方法可以有效地改善异质结电池与封装胶膜之间的剥离能，提升封装胶膜与异质结电池的连接可靠性。
本发明进一步地提出了一种异质结电池。
根据本发明的异质结电池的制备方法，包括以下步骤：制作出异质结电池；采用UV光照射所述异质结电池的表面，得到表面能值大于40mN/m的异质结电池。
根据本发明的异质结电池的制备方法，UV光可以更好地将异质结电池表面的有机物脏污去除，从而可以提升异质结电池的表面能，得到表面能值大于40mN/m的异质结电池，而且这样可以有效地改善异质结电池与封装胶膜之间的剥离能，提升封装胶膜与异质结电池的连接可靠性。
在本发明的一些示例中，所述采用UV光照射所述异质结电池的表面的步骤包括：采用单一UV光照射所述异质结电池的表面。
在本发明的一些示例中，所述采用单一UV光照射所述异质结电池的表面的步骤包括：采用单一UVC照射所述异质结电池的表面。
在本发明的一些示例中，所述采用单一UV光照射所述异质结电池的表面的步骤包括：采用辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的单一UVC照射所述异质结电池的表面。
在本发明的一些示例中，在所述采用单一UV光照射所述异质结电池的表面的步骤中，单一UVC的照射时长为t1，t1满足关系式：10min≤t1≤60min；和/或环境温度为T1，T1满足关系式：20℃≤T1≤200℃。
在本发明的一些示例中，所述采用UV光照射所述异质结电池的表面的步骤包括：采用UV光组合照射所述异质结电池的表面。
在本发明的一些示例中，所述采用UV光组合照射所述异质结电池的表面的步骤包括：采用UVA和UVB照射所述异质结电池的表面。
在本发明的一些示例中，所述采用UVA和UVB照射所述异质结电池的表面的步骤包括：采用辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的UVA和辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的UVB照射所述异质结电池的表面。
在本发明的一些示例中，在所述采用UVA和UVB照射所述异质结电池的表面的步骤中，UVA和UVB的照射时长为t2，t2满足关系式：1day≤t2≤7day；和/或环境温度为T2，T2满足关系式：20℃≤T2≤200℃。
在本发明的一些示例中，所述采用UV光组合照射所述异质结电池的表面的步骤包括：采用不同波长的UVC照射所述异质结电池的表面。
在本发明的一些示例中，所述采用不同波长的UVC照射所述异质结电池的表面的步骤包括：采用辐射强度范围在5W/m2-30W/m2的第一波长的UVC和辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的第二波长的UVC照射所述异质结电池的表面，所述第一波长小于所述第二波长。
在本发明的一些示例中，在所述采用不同波长的UVC照射所述异质结电池的表面的步骤中，不同波长的UVC的照射时长为t3，t3满足关系式：1min≤t3≤20min；和/或环境温度为T3，T3满足关系式：20℃≤T3≤120℃。
在本发明的一些示例中，在所述采用UV光照射所述异质结电池的表面的步骤之后，还包括：对所述异质结电池进行光热处理；对所述异质结电池测试分选。
在本发明的一些示例中，所述制作出异质结电池包括：制作出电池主体；在所述电池主体的正面和背面沉积透明导电膜层；在所述透明导电膜层表面设置金属电极；烘干和固化所述金属电极。
根据本发明的异质结电池，采用以上所述的异质结电池的制备方法制造而成，所述异质结电池包括：电池主体、透明导电膜层和金属电极，所述透明导电膜层设置于所述电池主体上，所述透明导电膜层背离所述电池主体的一侧表面为电极固定面，所述电极固定面的表面能值大于等于40mN/m，所述金属电极设置于所述电极固定面上。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的异质结电池的制备方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的异质结电池的示意图。
附图标记：
1、异质结电池；
10、电池主体；20、透明导电膜层；21、电极固定面；30、金属电极。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的异质结电池1的制备方法，以及由该制备方法制作出的异质结电池1。
如图1所示，根据本发明实施例的异质结电池1的制备方法，包括以下步骤：
S1、制作出异质结电池1。具体地，制作出异质结电池1包括：制作出电池主体10，在电池主体10的正面和背面沉积透明导电膜层20，在透明导电膜层20表面设置金属电极30，烘干和固化金属电极30。电池主体10包括硅衬底和非晶硅层，制作出电池主体10，可以形成异质结电池1的主体部分，而在电池主体10的正面和背面沉积透明导电膜层20，并且在透明导电膜层20表面设置金属电极30，例如：可以通过丝网印刷、电镀或激光转印的方式将金属电极30设置于透明导电膜层20的表面，透明导电膜层20可以与金属电极30配合，从而可以实现异质结电池1的导电功能，另外，烘干和固化金属电极30，这样可以保证金属电极30与透明导电膜层20之间的连接稳定性，从而可以保证金属电极30的正常导电功能。
S2、采用UV光(紫外线光)照射异质结电池1的表面，得到表面能大于40mN/m的异质结电池1。也就是说，异质结电池1在制作完成后，可以通过UV光照射异质结电池1的表面，UV光可以更好地将异质结电池1表面的有机物脏污去除，从而可以提升异质结电池1的表面能，得到表面能值大于40mN/m的异质结电池1，而且这样可以有效地改善异质结电池1与封装胶膜之间的剥离能，提升封装胶膜与异质结电池1的连接可靠性。
其中，如图1所示，步骤S2包括：
S20、采用单一UV光照射异质结电池1的表面。也就是说，只通过单一UV光对异质结电池1表面进行照射，去除异质结电池1表面的有机物脏污，如此，操作较为简单和方便。
进一步地，如图1所示，步骤S20包括：
S200、采用单一UVC(短波紫外线)照射异质结电池1的表面。需要说明的是，UVC为UV光中波长较短的部分紫外线光，波长范围在200nm-280nm之间，采用UVC照射异质结电池1的表面后，可以更好地去除异质结电池1表面的有机物脏污，提升异质结电池1的表面能，而且可以有效地改善异质结电池1与封装胶膜之间的剥离能，提升封装胶膜与异质结电池1的连接可靠性。
此外，步骤S20包括：采用辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的单一UVC照射异质结电池1的表面。将单一UVC的辐射强度范围设置为：100W/m2-500W/m2，可以更好地满足单一UVC对于异质结电池1的表面的辐射要求，使单一UVC的照射效果更好，避免辐射强度太小去除异质结电池1表面的有机物脏污的效果不明显，而辐射太大又可能导致对异质结电池1的整体结构和性能产生影响。
当然，在步骤S20中，单一UVC的照射时长为t1，t1满足关系式：10min≤t1≤60min。也就是说，单一UVC的照射时长也需要满足一定的条件，照射时长优选在10min-60min的范围内，同样，这样可以使单一UVC的照射效果更好，避免照射时长太短去除异质结电池1表面的有机物脏污的效果不明显，而照射时长太长又可能导致对异质结电池1的整体结构和性能产生影响。
另外，在步骤S20中，环境温度为T1，T1满足关系式：20℃≤T1≤200℃。当环境温度在大于等于20℃，又小于等于200℃时，单一UVC可以更好地作用于异质结电池1的表面，从而可以更好地去除异质结电池1表面的有机物脏污。
根据本发明的一个可选实施例，如图1所示，步骤S2包括：
S21、采用UV光组合照射异质结电池1的表面。也就是说，通过UV光不同的组合方式对异质结电池1表面进行照射，这样也可以去除异质结电池1表面的有机物脏污，而且实现的效果不同，从而可以应对不同情况下的需求。
其中，如图1所示，步骤S21包括：
S210、采用UVA(长波黑斑效应紫外线)和UVB(户外紫外线)照射异质结电池1的表面。需要说明的是，UVA为UV光中波长较长的部分紫外线光，波长范围在320nm-400nm之间，UVB为UV光中波长处于中间位置的部分紫外线光，波长范围在280nm-320nm之间，采用UVA和UVB照射异质结电池1的表面后，在一定情况下也可以有效地去除异质结电池1表面的有机物脏污，提升异质结电池1的表面能，从而有效地改善异质结电池1与封装胶膜之间的剥离能，提升封装胶膜与异质结电池1的连接可靠性。
进一步地，步骤S210包括：采用辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的UVA和辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的UVB照射异质结电池1的表面。将UVA和UVB的辐射强度范围均设置为：100W/m2-500W/m2，这样可以更好地满足UVA和UVB对于异质结电池1的表面的辐射要求，使UVA和UVB的照射效果更好，避免辐射强度太小去除异质结电池1表面的有机物脏污的效果不明显，而辐射太大又可能导致对异质结电池1的整体结构和性能产生影响。
此外，在步骤S210中，UVA和UVB的照射时长为t2，t2满足关系式：1day≤t2≤7day。也就是说，UVA和UVB的照射时长也需要满足一定的条件，照射时长优选在1day-7day的范围内，同样，这样可以使UVA和UVB的照射效果更好，避免照射时长太短去除异质结电池1表面的有机物脏污的效果不明显，而照射时长太长又可能导致对异质结电池1的整体结构和性能产生影响。
当然，在步骤S210中，环境温度为T2，T2满足关系式：20℃≤T2≤200℃。当环境温度在大于等于20℃，又小于等于200℃时，UVA和UVB可以更好地作用于异质结电池1的表面，从而可以更好地去除异质结电池1表面的有机物脏污。
可选地，如图1所示，步骤S21包括：
S211、采用不同波长的UVC照射异质结电池1的表面。采用不同波长的UVC照射异质结电池1的表面后，在一定情况下也可以有效地去除异质结电池1表面的有机物脏污，提升异质结电池1的表面能，从而有效地改善异质结电池1与封装胶膜之间的剥离能，提升封装胶膜与异质结电池1的连接可靠性。
具体地，步骤S211包括：采用辐射强度范围在5W/m2-30W/m2的第一波长的UVC和辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的第二波长的UVC照射异质结电池1的表面，第一波长小于第二波长。也就是说，将波长较小的UVC的辐射强度范围设置为：5W/m2-30W/m2，将波长较大的UVC的辐射强度范围设置为：100W/m2-500W/m2，这样设置较为合理，可以更好地满足不同波长的UVC对于异质结电池1的表面的辐射要求，使不同波长的UVC的照射效果更好，避免辐射强度太小去除异质结电池1表面的有机物脏污的效果不明显，而辐射太大又可能导致对异质结电池1的整体结构和性能产生影响。其中，第一波长优选为185nm，第二波长优选为254nm，第一波长的UVC光和第二波长的UVC光为同一个光源同时发出的光。
另外，在步骤S211中，不同波长的UVC的照射时长为t3，t3满足关系式：1min≤t3≤20min。也就是说，不同波长的UVC的照射时长也需要满足一定的条件，照射时长优选在1min-20min的范围内，同样，这样可以使不同波长的UVC的照射效果更好，避免照射时长太短去除异质结电池1表面的有机物脏污的效果不明显，而照射时长太长又可能导致对异质结电池1的整体结构和性能产生影响。
当然，在步骤S211中，环境温度为T3，T3满足关系式：20℃≤T3≤120℃。环境温度需要大于等于20℃，由于在不同波长的UVC照射异质结电池1的表面时，若环境温度过高会使异质结电池1的结构被破坏，因此环境温度也需要小于等于120℃，这样可以使不同波长的UVC更好地作用于异质结电池1的表面，从而可以更好地去除异质结电池1表面的有机物脏污。
根据本发明的一个可选实施例，在步骤S2之后，还包括以下步骤：对异质结电池1进行光热处理，对异质结电池1测试分选。光热处理可以提升异质结电池1的效率，以及对异质结电池1缺陷的修复，如果UV光照射对异质结电池1有损伤导致异质结电池1效率下降，可以在UV光照射后进行光热处理，而对异质结电池1测试分选，则可以测试异质结电池1的性能，并且挑选出符合要求的异质结电池1，从而可以提升异质结电池1的优良率。
根据本发明的另一个可选实施例，在步骤S1之后，而且在步骤S2之前，还包括以下步骤：对异质结电池1进行光热处理，在步骤S2之后，还包括：对异质结电池1测试分选。也就是说，在对异质结电池1进行光热处理和对异质结电池1测试分选之间进行UV光照射，这样可以在现有产线进行简单改造实现，在测试分选前进行UV光照射，即使异质结电池1的效率在光照射的过程中有变化，也可以通过测试分选分开，不会导致不合格的异质结电池1混杂在一起。
根据本发明的再一个可选实施例，在步骤S1之后，而且在步骤S2之前，还包括以下步骤：对异质结电池1进行光热处理，对异质结电池1测试分选。也就是说，在步骤S1和步骤S2之间对异质结电池1进行光热处理，以及测试分选，这样可以直接增加相关设备，但是不需要对现有的产线进行任何改造。
根据本发明的再一个可选实施例，在步骤S2中，同步对异质结电池1进行光热处理，在步骤S2之后，还包括以下步骤：对异质结电池1测试分选。也就是说，在异质结电池1进行光热处理的过程中，可以将UV光照射集成到光热处理的光热炉内。
除此之外，步骤S2包括：采用单波长激光器、低压汞灯和氙灯中的一种发出UV光。可以使用单波长激光器、低压汞灯和氙灯发出UV光，而且单波长激光器、低压汞灯和氙灯发出的UV光的波长可能存在区别，从而可以将单波长激光器、低压汞灯和氙灯发出的UV光进行组合，从而可以实现不同的效果。
以下为详细介绍异质结电池1表面能的测试方法。
异质结电池1选择不同表面能数值的液体刷涂在异质结电池1的表面，在5秒时间内观察液体拓展或收缩情况。如果异质结电池1表面能小于等于液体表面能值，墨水不拓展或收缩，如果异质结电池1表面能大于液体表面能值，墨水拓展。其中，测试液体表面能上限为72mN/m。
制备流程：制绒、CVD(化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)、丝网印刷、低温烘干、固化、光热和测试分选制备得到的异质结电池1，再通过UV光对异质结电池1的表面进行辐照，改善受辐照面的表面能。
其中，异质结电池1受辐射面初始表面能为34mN/m。
实施例1：采用UVA和UVB照射异质结电池1的表面，其中环境温度为85℃，8W/m2UVB+142W/m2UVA，无UVC，辐照时长为12h，异质结电池1受辐射面的表面能提升至50mN/m。
实施例2：采用UVA和UVB照射异质结电池1的表面，其中环境温度为85℃，120W/m2UVB+30W/m2UVA，无UVC，辐照时长为12h，异质结电池1受辐射面的表面能提升至66mN/m。
实施例3：采用单一UVC照射异质结电池1的表面，其中环境温度为85℃，150W/m2UVC，波长为254nm，辐照时长为12h，异质结电池1受辐射面的表面能提升至大于72mN/m。
实施例4：采用不同波长的UVC照射异质结电池1的表面，其中环境温度为85℃，150W/m2UVC，其中第一波长为185nm，第二波长为254nm，辐照时长为1min，异质结电池1受辐射面表面能提升至68mN/m。
表1不同UV光对异质结电池1受辐射面表面能的改善
从上述表1结果可见，UV波长越短，对于异质结电池1表面有机物脏污的去除更为有效，体现为异质结电池1表面能上升幅度更大，同时，波长越短的UV光，越容易被ITO(氧化铟锡)吸收，也就是更不容易穿透至非晶硅钝化界面，因此对异质结电池1效率影响越小，另外，由于异质结电池1表面有机物脏污的去除，对异质结电池1的Isc(短路电流)也略有增益。
当然，在一定范围内提升辐射强度和环境温度，也可以缩短照射时长，使异质结电池1达到高表面能的状态。
需要说明的是，在低温浆料印刷HJT电池(异质结电池)时，由于制备过程中会有低温浆料中溶剂、树脂等受热挥发对异质结电池1的表面产生有机物污染，低温浆料可以是纯银浆料，也可以是银包铜等浆料。因此，通过电镀铜和激光转印等方法制备得到的异质结电池1，而且初始表面能较低时，也同样可以使用UV光照射的方法进行异质结电池1表面能的提升。
如图2所示，根据本发明实施例的异质结电池1，采用以上实施例所述的异质结电池1的制备方法制造而成。异质结电池1包括：电池主体10、透明导电膜层20和金属电极30，电池主体10为异质结电池1的主体部分，而透明导电膜层20可以与金属电极30配合，从而可以实现异质结电池1的导电功能。
如图2所示，透明导电膜层20设置于电池主体10上，这样可以使透明导电膜层20与电池主体10相联系，从而可以作用于异质结电池1上，起到导电的作用。透明导电膜层20背离电池主体10的一侧表面为电极固定面21，电极固定面21可以用于固定金属电极30，金属电极30可以设置于电极固定面21上，从而可以更好地与透明导电膜层20连接配合。
需要说明的是，表面能是指在恒温、恒压、恒组成的情况下，可逆地增加物系表面积须对物质所做的非体积功。而电极固定面21的表面能值大于等于40mN/m，这样可以保证电极固定面21的表面能处于一个可靠的范围内，从而在异质结电池1的制备过程中，可以避免电极固定面21的表面能下降而导致封装胶膜与透明导电膜层20的剥离能下降，降低封装胶膜与异质结电池1的连接可靠性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (15)
1.一种异质结电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制作出异质结电池；
采用UV光照射所述异质结电池的表面，得到表面能值大于40mN/m的异质结电池。
2.根据权利要求1所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，所述采用UV光照射所述异质结电池的表面的步骤包括：
采用单一UV光照射所述异质结电池的表面。
3.根据权利要求2所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，所述采用单一UV光照射所述异质结电池的表面的步骤包括：
采用单一UVC照射所述异质结电池的表面。
4.根据权利要求3所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，所述采用单一UV光照射所述异质结电池的表面的步骤包括：
采用辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的单一UVC照射所述异质结电池的表面。
5.根据权利要求3所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，在所述采用单一UV光照射所述异质结电池的表面的步骤中，
单一UVC的照射时长为t1，t1满足关系式：10min≤t1≤60min；和/或
环境温度为T1，T1满足关系式：20℃≤T1≤200℃。
6.根据权利要求1所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，所述采用UV光照射所述异质结电池的表面的步骤包括：
采用UV光组合照射所述异质结电池的表面。
7.根据权利要求6所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，所述采用UV光组合照射所述异质结电池的表面的步骤包括：
采用UVA和UVB照射所述异质结电池的表面。
8.根据权利要求7所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，所述采用UVA和UVB照射所述异质结电池的表面的步骤包括：
采用辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的UVA和辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的UVB照射所述异质结电池的表面。
9.根据权利要求7所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，在所述采用UVA和UVB照射所述异质结电池的表面的步骤中，
UVA和UVB的照射时长为t2，t2满足关系式：1day≤t2≤7day；和/或
环境温度为T2，T2满足关系式：20℃≤T2≤200℃。
10.根据权利要求6所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，所述采用UV光组合照射所述异质结电池的表面的步骤包括：
采用不同波长的UVC照射所述异质结电池的表面。
11.根据权利要求10所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，所述采用不同波长的UVC照射所述异质结电池的表面的步骤包括：
采用辐射强度范围在5W/m2-30W/m2的第一波长的UVC和辐射强度范围在100W/m2-500W/m2的第二波长的UVC照射所述异质结电池的表面，所述第一波长小于所述第二波长。
12.根据权利要求10所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，在所述采用不同波长的UVC照射所述异质结电池的表面的步骤中，
不同波长的UVC的照射时长为t3，t3满足关系式：1min≤t3≤20min；和/或
环境温度为T3，T3满足关系式：20℃≤T3≤120℃。
13.根据权利要求1所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，在所述采用UV光照射所述异质结电池的表面的步骤之后，还包括：
对所述异质结电池进行光热处理；
对所述异质结电池测试分选。
14.根据权利要求13所述的异质结电池的制备方法，其特征在于，所述制作出异质结电池包括：
制作出电池主体；
在所述电池主体的正面和背面沉积透明导电膜层；
在所述透明导电膜层表面设置金属电极；
烘干和固化所述金属电极。
15.一种异质结电池，其特征在于，采用权利要求1-14中任一项所述的异质结电池的制备方法制造而成，所述异质结电池包括：电池主体、透明导电膜层和金属电极，所述透明导电膜层设置于所述电池主体上，所述透明导电膜层背离所述电池主体的一侧表面为电极固定面，所述电极固定面的表面能值大于等于40mN/m，所述金属电极设置于所述电极固定面上。
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