一种提升太阳电池转换效率的后处理方法技术

一种提升太阳电池转换效率的后处理方法，以制备好的太阳电池为衬底，在制备好的太阳电池前表面进行后处理工艺。其实现流程整体上分成两节：第一节为常规太阳电池制备流程：制绒清洗及干燥、高温扩散、二次清洗、氮化硅沉积、丝网印刷和烧结测试，第二节为后处理流程：前驱溶液沉积烘干和退火测试。本发明专利技术在太阳电池衬底的前表面采用喷涂法沉积氧化硅前驱溶液，烘干、退火后形成氧化硅膜层，得到“氧化硅/氮化硅”双层减反射膜。

【技术实现步骤摘要】
一种提升太阳电池转换效率的后处理方法
本专利技术涉及一种太阳电池，尤其是晶体硅太阳电池的后处理方法。
技术介绍
太阳电池研制、生产的主要任务是降低成本，提高转换效率，并保证使用过程中的稳定性。降低成本可以通过物料替换(YehuaTang,ChunlanZhou,WenjingWang,et.al.,SolarEnergy,Vol.95,2013:265-270)的方式实现，转换效率提升有多种实现方式，包括降低表面反射率(YehuaTang,ChunlanZhou,SuZhou,et.al.,ChineseJournalofChemicalPhysics,Vol.26(1),2013:102-108)、电池结构改进(中国科学院电工研究所，一种硼(B)扩散掺杂的方法，201210301219.6)和设备结构改造(中国科学院电工研究所，一种扩散炉炉口回流部件，201210073355.4)。就太阳电池使用稳定性而言，电压诱导衰减(PotentialInducedDegradation：PID)效应成为目前广泛关注的热点问题之一。太阳电池在运行过程中，系统电压使边框和电池片之间形成了一个负偏压，造成组件输出功率降低，这种由于偏压诱导造成的功率衰减现象称为电压诱导衰减(即PID)效应。偏压大小取决于阵列数量、逆变器类型和组件在阵列中所处的位置，安装在阵列中不同位置的太阳电池板形成的偏压值各不相同，导致不同程度的漏电，因此PID效应影响的程度也不同。为了减缓PID效应的影响，从组件结构进行再设计、安装监控及辅料性能改进等方面着手确实能够实现PID效应的缓解，然而并无法从本质上消除PID效应的影响。人们曾经认为，太阳电池生产过程及工艺流程变化不会影响太阳电池应用，然而情况正好相反。太阳电池片是光伏组件应用的最基本单元，其制备各流程、步骤、工艺参数以及所用材料等对组件使用的稳定性有至关重要的作用，会对组件应用造成影响。太阳电池组件在高偏压下迫使玻璃中的钠形成正离子，钠离子自由运动穿过封装胶膜向太阳电池表面扩散，在太阳电池表面的氮化硅膜层聚集(V.Naumann,C.Hagendorf,S.Grosser,M.Werner,J.Bagdahn,EnergyProcedia,Proceedingsofthe2ndinternationalconferenceoncrystallinesiliconphotovoltaicssiliconPV2012,Vol.27,2012:1-6)，所形成的电场与太阳电池发射极结区电场相互叠加而削弱pn结的作用，降低局域并联电阻形成局域漏电，导致电池失效，因此太阳电池制备流程、工艺、参数的设计直接关系到应用的稳定性，影响太阳电池性能的参数都会在应用过程中影响PID效应(PingelS,FrankO,WinklerM,etal.,PhotovoltaicSpecialistsConference(PVSC),201035thIEEE,2010:002817-002822.)。因此，太阳电池片性能研究及改进是消除组件应用过程中PID效应影响的本质所在。由于减反射膜相对其他工艺来说更容易调节和控制，所以太阳电池前表面的氮化硅减反射膜成为目前一种被积极推崇并广泛使用的手段之一。有研究者对单层膜进行研究和改进：通过进行衬底表面预处理(工艺气体等离子体轰击或者非工艺气体等离子体轰击)，或者控制工艺参数改变减反射膜沉积条件，提高减反射膜折射率，通过抑制太阳电池的漏电流或者提高减反射膜层的电导率的方式来阻止带电离子在减反射膜层表面积累，从而达到缓解组件PID效应的目的。然而，减反射膜层折射率提高会造成太阳电池转换效率降低。有研究者采用双层减反射膜(PingelS,FrankO,WinklerM,etal.,PhotovoltaicSpecialistsConference(PVSC),201035thIEEE.IEEE,2010:002817-002822.)同时兼顾光利用和PID效应，使太阳电池既能实现高的转换效率，又具有抗PID效应的性能。也有研究者采用了多层减反射膜的方式，但结果表明，相对于双层减反射膜来说，当减反射膜达到三层以上时，所实现的PID效应并没有进一步改善，也无法消除PID效应的影响。可见，双层减反射膜是太阳电池片中相对较为理想的抑制甚至消除组件应用中PID效应的方法。有多种方式能够实现太阳电池表面双层减反射膜的制备：溶胶凝胶(R.B.Pettit,C.J.Brinker,C.S.Ashley,SolarCells,Vol.15,1985:267-278；Shui-YangLien,Dong-SingWuu,Wen-ChangYeh,etal.,SolarEnergyMaterials&SolarCells,Vol.90,2006:2710-2719)、热氧化(J.Zhao,A.Wang,P.Altermatt,M.A.Green,AppliedPhysicsLetters,Vol.66,1995:3636-36338)、真空蒸发(JianhuaZhao,AihuaWang,MartinA.Green,IEEEtransactionsonelectrondevices,Vol.41(9),1994:1592-1594)等。其中旋涂溶胶凝胶直接在衬底表面制备双减反射膜容易造成衬底表面的污染，也不具有良好的氢钝化效果，且旋涂方式不利于产业化推广；高温热氧化方式能够实现很好的表面钝化效果，但是高温过程容易造成杂质污染，且耗时长，不利于生产成本控制；而真空蒸发的设备成本较高、产量低，也不利于生产转型。目前生产上普遍采用稳定、易控、操作简单的等离子增强化学气相沉积(PECVD)法，基于这种工艺方式，研究者研究抗PID效应的膜层，有的通过控制工艺参数在衬底表面沉积不同折射率的减反射膜层(S.Winderbaum,F.Yun,O.Reinhold,JournalofVacuumScienceandTechnologyA,Vol.15(3),1997:1020-1025)，国内也有厂家采用这种方式来制备具有抗PID的减反射膜层(镇江大全太阳能有限公司，抗PID效应的太阳能电池片及其制造方法，201310201143.4)；由于非晶硅层具有更好的导电性，可避免组件胶膜中电荷聚集，有的厂家制备了“非晶硅/氮化硅”和“氮化硅/非晶硅/氮化硅”结构的减反射膜层(常州天合光能有限公司，能抗PID效应的太阳电池钝化减反膜，201310008588.0)。也有的导入不同的前驱气体，依次沉积不同的膜层构成钝化减反射膜层，如导入一氧化二氮(即笑气)后，可制备成“氧化硅/氮化硅”双层减反射膜(中节能太阳能科技(镇江)有限公司，一种抗PID效应的晶体硅太阳能电极及其制备方法，201310354011.5；上海神舟新能源发展有限公司，一种抗PID晶硅太阳能电池，201320484943.7)；也可以制备成“氮化硅/氧化硅”抗PID双层减反射膜(镇江大全太阳能有限公司，具有抗PID效应镀膜的晶体硅电池片，201320292810.X)；还可以制备成“氮硅氧/氧化硅”抗PID双层减反射膜(东本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升太阳电池转换效率的后处理方法，其特征在于，所述的后处理方法包括以下步骤：第一节，常规太阳电池制备流程：(1)制绒清洗及干燥：腐蚀清洗待制备的衬底表面，并充分干燥；(2)高温扩散：在高温条件下将步骤(1)中制备好的衬底进行磷扩散，形成n‑type发射极；(3)二次清洗：将步骤(2)中扩散好的衬底进行湿法刻边、清洗并干燥；(4)氮化硅沉积：将步骤(3)制得的衬底采用等离子增强化学气相沉积法在衬底前表面沉积氮化硅减反射膜；(5)丝网印刷：采用丝网印刷的方式分别在步骤(4)制得的衬底前表面沉积银浆料，在所述衬底背表面的电极区沉积银铝浆，在所述衬底背面非电极区域沉积铝浆料；(6)烧结、测试：将完成步骤(5)丝网印刷的衬底进行烧结，形成良好的电极欧姆接触，完成常规太阳电池的制备；第二节，后处理流程：(7)前驱溶液沉积、烘干：以步骤(6)制备好的常规太阳电池为衬底，采用喷涂法在其前表面沉积氧化硅前驱溶液、并在100℃条件下进行烘干，使前驱溶液中有机溶剂挥发；(8)退火、测试：将步骤(7)制得的衬底在200～450℃温度范围、空气或者氮气氛围下退火10～120s，使沉积的氧化硅前驱溶液充分挥发、分解形成氧化硅膜层。...

【技术特征摘要】
1.一种提升太阳电池转换效率的后处理方法，其特征在于，所述的后处理方法包括以下步骤：第一节，常规太阳电池制备流程：(1)制绒清洗及干燥：腐蚀清洗待制备的衬底表面，并充分干燥；(2)高温扩散：在800～900℃高温条件下将步骤(1)中制备好的衬底进行磷扩散，使硅片前表面薄层由于杂质补偿实现反型，即实现磷的均匀扩散，形成晶体硅太阳电池n-type发射极，即形成均匀发射极；(3)二次清洗：将步骤(2)中扩散好的衬底进行湿法刻边、清洗并干燥；(4)氮化硅沉积：将步骤(3)制得的衬底采用等离子增强化学气相沉积法在衬底前表面沉积氮化硅减反射膜；(5)丝网印刷：采用丝网印刷的方式分别在步骤(4)制得的衬底前表面沉积银浆料，在所述衬底背表面的电极区沉积银铝浆，在所述衬底背面非电极区域沉积铝浆料；每完成一种浆料印刷沉积后进行烘干处理；(6)烧结、测试：将完成步骤(5)丝网印刷的衬底进行烧结，使前表面银浆料、背表面电极区银铝浆在高温条件下与衬底形成良好的电极欧姆接触，同时使背表面非电极区铝浆料与衬底在780～850℃高温条件下通过合金方式在衬底背表面形成铝掺杂背场，即全铝背场，完成常规太阳电池的制备；第二节，后处理流程：(7)前驱溶液沉积、烘干：以步骤(6)制备好的常规太阳电池为衬底，采用喷涂法在...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤叶华，周春兰，王文静，陈朋，王亚勋，王磊，王孟，费建明，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，欧贝黎新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11