CN211507646U - 改善管式perc太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，其中，依次包括SiNx:Hy层、SiOxNy层和SiOx层；所述SiNx:Hy层至少包括5层不同折射率和厚度的SiNx:Hy层，分别为第一SiNx:Hy层、第二SiNx:Hy层、第三SiNx:Hy层、第四SiNx:Hy层和第五SiNx:Hy层，所述SiOxNy层至少包括2～3层不同折射率和厚度的SiOxNy层；所述SiOx层至少包括1层不同折射率和厚度的SiOx层。采用本实用新型，可以有效改善PERC电池制造过程中，采用管式等离子体设备制备背钝化膜带来的正面边缘绕镀色差，提高光伏组件外观均匀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池的制造领域，尤其涉及一种改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜。
背景技术
晶硅太阳能电池是一种将太阳光转换为电能的半导体光电器件，基本原理是利用半导体技术制造出PN结，大于半导体禁带宽度的太阳光被电池吸收，激发光生载流子，在PN结的内建势场作用下，光生电子和空穴分离，向相反方向分别运动到N型侧及P型侧，形成光生电压，经过电极引出后在负载电路上形成电流。
目前已成为光伏行业主流技术的P型单晶PERC太阳能电池，相比传统全铝背场单晶太阳能电池采用铝背场钝化背表面，PERC电池采用AlOx/SiOxNy/SiNx:Hy结构的多层膜钝化背表面，有效降低背表面少子复合速率，增加光生载流子迁移至背电极的几率，并提高入射光利用率，较大幅度地提升晶硅电池的光电转化效率。
但是，由于目前背面AlOx/SiOxNy/SiNx:Hy多层膜结构中，AlOx/SiOxNy/SiNx:Hy层或者SiOxNy/SiNx:Hy层或者SiNx:Hy层常采用管式PECVD(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition)设备制备，由于管式PECVD设备都采用石墨舟作为硅片承载装置，硅片竖直贴靠在管式等离子体镀膜设备在镀背钝化膜层过程中，会有部分反应气体迁移到正表面边缘区域反应生成SiOxNy、SiNx:Hy绕镀层，而采用现有技术镀正膜后，绕镀层会造成正膜边缘区域薄膜厚度大于中心区域薄膜厚度，在电池片最终封装成光伏组件后，正面不同区域薄膜厚度的差异会引起组件外观的颜色差异，将这种颜色差异称为“边缘绕镀色差”。
现有技术采用1～3层SiNx:Hy薄膜作为正面钝化及减反膜，无法有效解决管式PERC太阳能电池封装成光伏组件后的外观色差不均匀问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，可以有效改善PERC电池制造过程中，采用管式等离子体设备制备背钝化膜带来的正面边缘绕镀色差，提高光伏组件外观均匀性。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，依次包括SiNx:Hy层、SiOxNy层和SiOx层；
所述SiNx:Hy层至少包括5层不同折射率和厚度的SiNx:Hy层，分别为第一SiNx:Hy层、第二SiNx:Hy层、第三SiNx:Hy层、第四SiNx:Hy层和第五SiNx:Hy层；
所述SiOxNy层至少包括2～3层不同折射率和厚度的SiOxNy层，所述SiOxNy层与所述第五SiNx:Hy层连接；
所述SiOx层至少包括1层不同折射率和厚度的SiOx层，所述SiOx层与所述SiOxNy层连接。
作为上述方案的改进，所述第一SiNx:Hy层的厚度为6nm～12nm，折射率为2.25～2.3；
所述第二SiNx:Hy层的厚度为8nm～15nm，折射率为2.20～2.24；
所述第三SiNx:Hy层的厚度为10nm～17nm，折射率为2.15～2.19；
所述第四SiNx:Hy层的厚度为8nm～14nm，折射率为2.10～2.14；
所述第五SiNx:Hy层的厚度为4nm～10nm，折射率为2.05～2.09。
作为上述方案的改进，所述第一SiNx:Hy层的厚度为9nm，折射率为2.27；
所述第二SiNx:Hy层的厚度为13nm，折射率为2.22；
所述第三SiNx:Hy层的厚度为12nm，折射率为2.17；
所述第四SiNx:Hy层的厚度为10nm，折射率为2.12；
所述第五SiNx:Hy层的厚度为5nm，折射率为2.06。
作为上述方案的改进，所述SiOxNy层从下往上依次包括第一SiOxNy层、第二SiOxNy层和第三SiOxNy层，所述第一SiOxNy层与SiNx:Hy层连接；
所述第一SiOxNy层的厚度为10nm～18nm，折射率为1.90～2.03；
所述第二SiOxNy层的厚度为10nm～18nm，折射率为1.75～1.89；
所述第三SiOxNy层的厚度为4nm～8nm，折射率为1.60～1.74。
作为上述方案的改进，所述第一SiOxNy层的厚度为14nm，折射率为1.97；
所述第二SiOxNy层的厚度为13nm，折射率为1.85；
所述第三SiOxNy层的厚度为5.5nm，折射率为1.65。
作为上述方案的改进，所述SiOx层的厚度为5nm～12nm，折射率为1.25～1.60。
作为上述方案的改进，所述SiOx层的厚度为7.5nm，折射率为1.45。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
1、本实用新型提供的正面复合膜，依次包括SiNx:Hy层、SiOxNy层和SiOx层，其中，所述SiNx:Hy层至少包括5层不同折射率和厚度的SiNx:Hy层，其采用多层渐变膜设计，各层采用不同气体流量设计，得到不同厚度和折射率的SiNx:Hy层，相比现有技术，可以更好地提高正面薄膜的均匀性，减少电池片的边缘色差；
2、本实用新型提供的正面复合膜，相比现有技术，可以有效降低正膜表面的反射率，封装成光伏组件后，组件外观上不存在边缘与中心区域色差，组件外观呈现很好的均匀性，极大地改善了现有技术的边缘绕镀色差问题；
3、本实用新型提供的正面复合膜，可以方便地兼容现有管式PERC晶硅太阳能电池生产线，不需要额外投入新的设备，具有成本低、工艺简便和兼容性好的优点。
附图说明
图1是本实用新型改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜的示意图。
图2是本实用新型正面复合膜的反射率曲线图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型作进一步地详细描述。
结合图1，本实用新型提供的一种改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，依次包括SiNx:Hy层1、SiOxNy层2和SiOx层3；
所述SiNx:Hy层1至少包括5层不同折射率和厚度的SiNx:Hy层，分别为第一SiNx:Hy层11、第二SiNx:Hy层12、第三SiNx:Hy层13、第四SiNx:Hy层14和第五SiNx:Hy层15；
所述SiOxNy层2至少包括2～3层不同折射率和厚度的SiOxNy层，所述SiOxNy层2与所述第五SiNx:Hy层15连接；
所述SiOx层3至少包括1层不同折射率和厚度的SiOx层，所述SiOx层3与所述SiOxNy层2连接。
其中，所述第一SiNx:Hy层11的厚度为6nm～12nm，折射率为2.25～2.3；所述第二SiNx:Hy层12的厚度为8nm～15nm，折射率为2.20～2.24；所述第三SiNx:Hy层13的厚度为10nm～17nm，折射率为2.15～2.19；所述第四SiNx:Hy层14的厚度为8nm～14nm，折射率为2.10～2.14；所述第五SiNx:Hy层15的厚度为4nm～10nm，折射率为2.05～2.09。
优选的，所述第一SiNx:Hy层11的厚度为8nm～10nm，折射率为2.25～2.3；
所述第二SiNx:Hy层12的厚度为10nm～13nm，折射率为2.20～2.24；
所述第三SiNx:Hy层13的厚度为12nm～15nm，折射率为2.15～2.19；
所述第四SiNx:Hy层14的厚度为10nm～12nm，折射率为2.10～2.14；
所述第五SiNx:Hy层15的厚度为5nm～8nm，折射率为2.05～2.08。
更佳的，所述第一SiNx:Hy层11的厚度为9nm，折射率为2.27；
所述第二SiNx:Hy层12的厚度为13nm，折射率为2.22；
所述第三SiNx:Hy层13的厚度为12nm，折射率为2.17；
所述第四SiNx:Hy层14的厚度为10nm，折射率为2.12；
所述第五SiNx:Hy层15的厚度为5nm，折射率为2.06。
本实用新型主要是通过新型的正面复合膜设计，降低电池正面复合膜对入射光的反射率，减少电池片色差，最终解决封装组件后边缘色差的问题。具体的，首先采用多层SiNx:Hy结构渐变设计，基于减少正面光线反射以及提高电性能，同时考虑到电池整体的PID等可靠性，提高正膜整体的折射率，将SiNx:Hy层设置为至少5层不同折射率和厚度的SiNx:Hy层(第一SiNx:Hy层11、第二SiNx:Hy层12、第三SiNx:Hy层13、第四SiNx:Hy层14和第五SiNx:Hy层15)，通过具体限定每一层SiNx:Hy具有特定的厚度和折射率，可以提高薄膜的均匀性，减少电池片色差，同时可以更有效地传输入射光线。同时，多层SiOxNy薄膜组成一个优选的光学结构，对薄膜的光学特性有着更好的提高。
若SiNx:Hy层只设有4层不同折射率和厚度的SiNx:Hy层，则会导致正膜光学特性发生变化，对于边缘绕镀色差的改善效果不好；若SiNx:Hy层设置6层以上不同折射率和厚度的SiNx:Hy层，则会增加正面膜厚，导致电池的外观变差，同时导致电性能出现下降。
降低电池正面复合膜对入射光的反射率，减少电池片色差，其次还需要在5层SiNx:Hy层的基础上搭配SiOxNy层2，所述SiOxNy层2从下往上依次包括第一SiOxNy层21、第二SiOxNy层22和第三SiOxNy层23，所述第一SiOxNy层21与SiNx:Hy层1连接；
所述第一SiOxNy层21的厚度为10nm～18nm，折射率为1.90～2.03；
所述第二SiOxNy层22的厚度为10nm～18nm，折射率为1.75～1.89；
所述第三SiOxNy层23的厚度为4nm～8nm，折射率为1.60～1.74。
优选的，所述第一SiOxNy层21的厚度为12nm～16nm，折射率为1.92～2.03；
所述第二SiOxNy层22的厚度为12nm～16nm，折射率为1.78～1.89；
所述第三SiOxNy层23的厚度为5nm～7nm，折射率为1.62～1.70。
更佳的，所述第一SiOxNy层21的厚度为14nm，折射率为1.97；
所述第二SiOxNy层22的厚度为13nm，折射率为1.85；
所述第三SiOxNy层23的厚度为5.5nm，折射率为1.65。
SiOxNy层2起到钝化硅片正面，提高电性能，以及降低硅片正面反射的作用，渐变膜设计可以更大程度地降低薄膜的反射率，同时提高电池片的可靠性。多层SiNx:Hy结构渐变设计，由于采用不同的气体流量比，相比单层膜，可以提高薄膜的均匀性，减少电池片色差，同时可以更有效地传输入射光线。多层SiOxNy薄膜组成一个优选的光学结构，对薄膜的光学特性有着更好的提高。
所述SiOx层3的厚度为5nm～12nm，折射率为1.25～1.60。优选的，所述SiOx层3的厚度为7nm～10nm，折射率为1.35～1.50。更佳的，所述SiOx层3的厚度为7.5nm，折射率为1.45。
降低电池正面复合膜对入射光的反射率，减少电池片色差，最后还需要搭配SiOx层3。SiOx层3的作用在于，SiOx层可以降低正面的反射率，减少组件边缘色差。不同的SiOx层厚度和折射率，会引起电池封装成组件后颜色的差异。若本实用新型设置有两层以上的SiOx层，反而会导致组件边缘产生色差，导致组件外观不均匀。同时，SiOx层还起到保护SiON的作用。
进一步，具有本实用新型正面复合膜的太阳能电池的制备方法如下：
(1)首先进行硅片的前道处理，包括硅片清洗制绒、扩散制备PN结、刻蚀去除磷硅玻璃层及背面PN结，以及根据产线情况，可在扩散工序之后添加激光正面选择性掺杂工序，在刻蚀工序之后添加退火热处理工序；
(2)硅片背面钝化处理，经过上述前道处理硅片，其中n型扩散层所在的表面为正面，硅片的另外一面为背面，在硅片的背面首先采用管式或板式PECVD制备AlOx或SiOxNy背钝化层，紧接着在硅片背面采用管式PECVD设备制备SiNx:Hy背面钝化及背面保护层；
(3)正面复合膜制备准备，将经过上述步骤处理的硅片装载入石墨舟，其中硅片的背面紧贴石墨舟的表面，紧接着将装载有硅片的石墨舟传输至管式PECVD设备反应腔室，设定腔室温度为350℃～500℃，腔室采用氮气(N2)作为保护气体；
(4)正面复合膜制备，包括依次制备第一SiNx:Hy层11、第二SiNx:Hy层12、第三SiNx:Hy层13、第四SiNx:Hy层14、第五SiNx:Hy层15、第一SiOxNy层21、第二SiOxNy层22、第三SiOxNy层23和SiOx层3，具体如下：
所述第一SiNx:Hy层11由下述方法制得：
在硅片的正面制备第一SiNx:Hy层11，反应腔室的沉积温度为420℃～490℃，优选为470℃，反应腔室压力为1100mtorr～1800mtorr，优选为1600mtorr，射频电源功率为7000w～11000w，优选为9000W，SiH4气体流量为700sccm～1200sccm，优选为800sccm，NH3气体流量为3000sccm～6000sccm，优选为4000sccm，沉积时间为50s～120s，优选为80s。
所述第二SiNx:Hy层12由下述方法制得：
在第一SiNx:Hy层11的表面生长第二SiNx:Hy层12，反应腔室的沉积温度为420℃～490℃，优选为470℃，反应腔室压力为1300mtorr～1800mtorr，优选为1600mtorr，射频电源功率为8000w～11000w，优选为9000W，SiH4气体流量为700sccm～1200sccm，优选为1000sccm，NH3气体流量为5000sccm～9000sccm，优选为7000sccm，沉积时间为80s～140s，优选为120s。
所述第三SiNx:Hy层13由下述方法制得：
在第二SiNx:Hy层12的表面生长第三SiNx:Hy层13，反应腔室的沉积温度为420℃～490℃，优选为470℃，反应腔室压力为1300mtorr～1800mtorr，优选为1600mtorr，射频电源功率为8000w～12000w，优选为9500w，SiH4气体流量为700sccm～1200sccm，优选为1000sccm，NH3气体流量为7000sccm～11000sccm，优选为9000sccm，沉积时间为80s～150s，优选为120s。
所述第四SiNx:Hy层14由下述方法制得：
在第三SiNx:Hy层13的表面生长第四SiNx:Hy层14，反应腔室的沉积温度为420℃～490℃，优选为475℃，反应腔室压力为1300mtorr～1800mtorr，优选为1700motrr，射频电源功率为8000w～12000w，优选为10000w，SiH4气体流量为500sccm～1000sccm，优选为800sccm，NH3气体流量为7000sccm～11000sccm，优选为9500sccm，沉积时间为60s～120s，优选为100s。
所述第五SiNx:Hy层15由下述方法制得：
在第四SiNx:Hy层14的表面生长第五SiNx:Hy层15，反应腔室的沉积温度为420℃～490℃，优选为480℃，反应腔室压力为1300mtorr～1800mtorr，优选为1600mtorr，射频电源功率为8000w～12000w，优选为9900w，SiH4气体流量为400sccm～900sccm，优选为700sccm，NH3气体流量为7000sccm～11000sccm，优选为9300sccm，沉积时间为30s～70s，优选为50s。
所述SiOxNy层2由下述方法制得：
在第五SiNx:Hy层15的表面生长第一SiOxNy层21，反应腔室的沉积温度为420℃～500℃，优选为460℃，反应腔室压力为1100mtorr～1700mtorr，优选为1400mtorr，射频电源功率为9000w～14000w，优选为1300w，SiH4气体流量为500sccm～1000sccm，优选为750sccm，NH3气体流量为500sccm～1200sccm，优选为800sccm，N2O气体流量为6000sccm～9000sccm，优选为7000sccm，沉积时间为100s～300s，优选为200s；
在第一SiOxNy层21的表面生长第二SiOxNy层22，反应腔室的沉积温度为420℃～500℃，优选为460℃，反应腔室压力为1100mtorr～1700mtorr，优选为1400mtorr，射频电源功率为9000w～15000w，优选为11000w，SiH4气体流量为500sccm～1000sccm，优选为750sccm，NH3气体流量为500sccm～1200sccm，优选为800sccm，N2O气体流量为3000sccm～6000sccm，优选为4500sccm，沉积时间为200s～400s，优选为260s；
在第二SiOxNy层22的表面生长第三SiOxNy层23，反应腔室的沉积温度为420℃～500℃，优选为460℃，反应腔室压力为1100mtorr～1700mtorr，优选为1200mtorr，射频电源功率为6000w～11000w，优选为8000w，SiH4气体流量为200sccm～600sccm，优选为300sccm，NH3气体流量为400sccm～1000sccm，优选为750sccm，N2O气体流量为3000sccm～6000sccm，优选为4500sccm，沉积时间为50s～160s，优选为90s。
所述SiOx层3由下述方法制得：
在第三SiOxNy层23的表面生长SiOx层3，反应腔室的沉积温度为420℃～500℃，优选为460℃，反应腔室压力为1100mtorr～1700mtorr，优选为1450motorr，射频电源功率为9000w～14000w，优选为12000w，SiH4气体流量为80sccm～300sccm，优选为200sccm，N2O气体流量为3000sccm～6000sccm，优选为4300sccm，沉积时间为200s～400s，优选为315s。
测试本实用新型的正面复合膜的反射率，并将其与现有技术做比较，结果如图2所示。图2中，曲线1是现有技术制备正面复合膜的反射率曲线，曲线2是本实用新型制备正面复合膜的反射率曲线。由图2可知，本实用新型有效降低了电池正面复合膜对入射光的反射率，尤其是在波长为300-500nm范围内，反射率降低幅度高达100-200％，有效减少电池片色差，最终解决封装组件后边缘色差的问题。
综上所述，本实用新型提供的正面复合膜，其采用多层渐变膜设计，各层采用不同气体流量设计，得到不同厚度和折射率的SiNx:Hy层，相比现有技术，可以更好地提高正面薄膜的均匀性，减少电池片的边缘色差；
本实用新型提供的正面复合膜，相比现有技术，可以有效降低正膜表面的反射率，封装成光伏组件后，组件外观上不存在边缘与中心区域色差，组件外观呈现很好的均匀性，极大地改善了现有技术的边缘绕镀色差问题；
本实用新型提供的正面复合膜，可以方便地兼容现有管式PERC晶硅太阳能电池生产线，不需要额外投入新的设备，具有成本低、工艺简便和兼容性好的优点。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，其特征在于，依次包括SiNx:Hy层、SiOxNy层和SiOx层；
所述SiNx:Hy层至少包括5层不同折射率和厚度的SiNx:Hy层，分别为第一SiNx:Hy层、第二SiNx:Hy层、第三SiNx:Hy层、第四SiNx:Hy层和第五SiNx:Hy层；
所述SiOxNy层至少包括2～3层不同折射率和厚度的SiOxNy层，所述SiOxNy层与所述第五SiNx:Hy层连接；
所述SiOx层至少包括1层不同折射率和厚度的SiOx层，所述SiOx层与所述SiOxNy层连接。
2.如权利要求1所述的改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，其特征在于，所述第一SiNx:Hy层的厚度为6nm～12nm，折射率为2.25～2.3；
所述第二SiNx:Hy层的厚度为8nm～15nm，折射率为2.20～2.24；
所述第三SiNx:Hy层的厚度为10nm～17nm，折射率为2.15～2.19；
所述第四SiNx:Hy层的厚度为8nm～14nm，折射率为2.10～2.14；
所述第五SiNx:Hy层的厚度为4nm～10nm，折射率为2.05～2.09。
3.如权利要求2所述的改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，其特征在于，所述第一SiNx:Hy层的厚度为9nm，折射率为2.27；
所述第二SiNx:Hy层的厚度为13nm，折射率为2.22；
所述第三SiNx:Hy层的厚度为12nm，折射率为2.17；
所述第四SiNx:Hy层的厚度为10nm，折射率为2.12；
所述第五SiNx:Hy层的厚度为5nm，折射率为2.06。
4.如权利要求1所述的改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，其特征在于，所述SiOxNy层从下往上依次包括第一SiOxNy层、第二SiOxNy层和第三SiOxNy层，所述第一SiOxNy层与SiNx:Hy层连接；
所述第一SiOxNy层的厚度为10nm～18nm，折射率为1.90～2.03；
所述第二SiOxNy层的厚度为10nm～18nm，折射率为1.75～1.89；
所述第三SiOxNy层的厚度为4nm～8nm，折射率为1.60～1.74。
5.如权利要求4所述的改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，其特征在于，所述第一SiOxNy层的厚度为14nm，折射率为1.97；
所述第二SiOxNy层的厚度为13nm，折射率为1.85；
所述第三SiOxNy层的厚度为5.5nm，折射率为1.65。
6.如权利要求1所述的改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，其特征在于，所述SiOx层的厚度为5nm～12nm，折射率为1.25～1.60。
7.如权利要求6所述的改善管式PERC太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜，其特征在于，所述SiOx层的厚度为7.5nm，折射率为1.45。
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Cited By (1)
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| CN111029415A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 广东爱旭科技有限公司 | 改善管式perc太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜 |
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2019
- 2019-12-31 CN CN201922500675.3U patent/CN211507646U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111029415A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 广东爱旭科技有限公司 | 改善管式perc太阳能电池边缘绕镀色差的正面复合膜 |
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