一种抗PID光伏电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗PID光伏电池及其制备方法，该抗PID光伏电池包括钢化玻璃、上EVA层、电池片、下EVA层、PET背板、铝合金边框。其制造工艺包括装片、进舟、抽空、升温、检漏、充氮、抽空、预淀积、抽空、镀抗PID薄膜层、抽空、分步淀积、抽空、结束工艺。本发明专利技术具有抗PID性能好、电池功率不衰减、工艺简单、成本低等优点。

An anti PID photovoltaic cell and its preparation method

The invention relates to an anti-PID photovoltaic cell and a preparation method thereof. The anti-PID photovoltaic cell comprises toughened glass, an upper EVA layer, a battery sheet, a lower EVA layer, a PET backplane and an aluminum alloy frame. Its manufacturing process includes film loading, boat entry, evacuation, heating, leak detection, nitrogen filling, evacuation, pre-deposition, evacuation, anti-PID coating, evacuation, step-by-step deposition, evacuation, end process. The invention has the advantages of good PID resistance, no attenuation of battery power, simple process and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种抗PID光伏电池及其制备方法
本专利技术涉及太阳能光伏领域，尤其涉及抗PID光伏电池及其制备方法。
技术介绍
光伏发电系统在实际使用过程中，长期处于高温高湿和高压偏压的环境下，钢化玻璃与封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，造成光伏组件性能持续衰减的现象称为PID(PotentialInducedDegradation)。光伏电池组件的PID现象严重时会引起超过50％的功率衰减，进而影响整个光伏电站的功率输出，是影响光伏电池组件的品质和可靠性的重要因素。因此消除PID已成为目前光伏制造企业亟需解决的问题。除外界环境影响之外，造成PID现象的内部原因主要分为：系统设计原因，光伏组件原因和电池片原因。但无论是从系统设计还是组件材料角度上来提高抗PID性能的方法，都存在成本较高或预防效果不明显等缺陷，故无法广泛推广。而电池片的质量及制造工艺过程，基底材料硅片电阻率，方块电阻均匀性，以及电池片表面减反射层的厚度和折射率等特征都会对光伏电池抗PID性能产生较大影响，其中常通过优化电池片表面减反射层沉积方法和沉积参数来提高光伏电池的抗PID性能。传统的PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)气相沉积方法能够在多晶硅片表面形成一层SiNx：H减反射膜，该减反射膜具备一定的钝化作用，但这种钝化作用无法防止电池经过封装材料和组件边框形成的路径所导致的漏电流引起的PID现象。此外，在硅片表面形成SiO2薄膜层的方法，能够满足组件功率衰减不超过5％的抗PID性能的标准要求，且不影响电池效率及组件功率输出。现有的SiO2薄膜层制备方法主要有干氧、湿氧、臭氧、二氯乙烷(TCA)氧化，表面UV照射等方法。干氧氧化需要高温环境且工艺时间较长，成本较高；湿氧氧化对温度要求较低，但成膜质量较差；TCA氧化一般只在实验室中使用，不宜广泛推广。表面UV照射形成的氧化膜膜质比较酥松，降低PID效应的同时会引起电池效率的下降。传统的PECVD方法也能生成SiO2薄膜，但是在生成氮化硅薄膜之前的预清洗步骤会对SiO2薄膜造成很大的损坏，而取消预清洗步骤会带来薄膜质量不合格等潜在问题。因此，亟需寻求一种能够综合传统PECVD方法和SiO2薄膜层二者优点而规避各自缺点的抗PID光伏电池制备方法尤为重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术中SiO2薄膜层制备方法中存在的成本高、时间长、成膜质量差、损失电池功率及不易推广等缺点，提出一种新的抗PID光伏电池及其制备方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种抗PID光伏电池，其从上至下分别为钢化玻璃、上EVA层、电池片、下EVA层、PET背板、铝合金边框。所述的钢化玻璃、上EVA层、电池片、下EVA层、PET按从上而下的顺序依次铺设层层叠压，并通过所述的铝合金边框组装在一起。上述电池片表面采用PECVD方法镀SiO2薄膜作为减反射膜。SiO2薄膜能够在不影响电池效率及组件功率输出的前提下，满足组件功率衰减不超过5％的抗PID性能的标准要求。而采用传统PECVD方法镀SiO2薄膜的同时也能够在电池片表面生成氮化硅薄膜层，使得该减反射膜同时具有氮化硅薄膜和SiO2薄膜二者的优点。上述电池片的制备方法包括以下步骤：(1)装片：将检查合格的石墨舟按照规定方向要求放置在推车上，并将经清洗干净的硅片装在石墨舟两面，仔细检查硅片是否有倾斜或重片；(2)进舟：将推车按照规定方向推入PECVD设备装载区中，并安装好；(3)抽空：将设备装载区抽真空至5×10-3Pa，并持续监测腔内压力；(4)升温：加热设备装载区，使温度达到400℃，并保持该温度直至工艺结束；(5)检漏：利用专业的腔体检漏工具检查装载区漏率；(6)充氮：在装载区内充入氮气，使真空度降至0.3MPa；(7)抽空：重复步骤(3)；(8)预淀积：先往装载区内通入NH3进行预清洗，再通入SiH4气体，NH3与SiH4的气体流量比为4：3，使之在硅片表面预先形成一层氮化硅薄膜层；(9)抽空：重复步骤(3)；(10)镀抗PID薄膜层：设置PECVD射频功率为4000W,往装载区内通入N2O和SiH4两种气体的流量分别为1300sccm和700sccm，控制腔内压强为1700mTiorr，脉冲时间为5|50ms，使通入的气体同时在硅片表面生成SiO2和氮化硅薄膜层；(11)抽空：重复步骤(3)；(12)分步淀积：重复多次步骤(10)和步骤(11)，直到达到所需的薄膜层厚度，最后以步骤(11)结束；(13)充氮：重复步骤(6)；(14)结束工艺：按照设备使用规定进行退舟，取片，清洗，检查合格率等等操作。优选的，上述制备方法中第(10)步镀抗PID薄膜层，射频功率最佳范围为3500～4500W；优选的，上述制备方法中第(10)步镀抗PID薄膜层，沉积温度最佳范围为350～450℃；优选的，上述制备方法中第(10)步镀抗PID薄膜层，装载区腔内压强最佳范围为1600～1800mTiorr；优选的，上述制备方法中第(10)步镀抗PID薄膜层，气体流量最佳配比范围为：SiH4600～800sccm，N2O1300sccm；优选的，上述制备方法中第(10)步镀抗PID薄膜层，脉冲时间最佳范围为5|45～5|55ms；优选的，上述制备方法中第(10)步镀抗PID薄膜层，镀膜时间根据实际所需的薄膜层厚度决定。本专利技术在原PECVD设备上增加一路N2O管路，并升级原控制系统策略，通过阀门、流量计和控制系统控制N2O通入顺序、时间和速度。在上述的电池片制备方法第(10)步镀抗PID薄膜层中，SiH4气体通入时间和流量根据N2O气体通入时间和流量来决定。在上述的电池片制备方法第(10)步镀抗PID薄膜层中，同时通入SiH4和N2O气体，同时在电池片表面生成氮化硅和SiO2薄膜。传统PECVD方法预先生成SiO2薄膜，并经过NH3清洗后再生成氮化硅薄膜，NH3清洗过程中会对预先生成的SiO2薄膜造成很大的伤害，而取消NH3清洗过程又会带来镀膜质量差等潜在问题。本专利技术提出的电池片制备方法，在同一工序内同时生成氮化硅和SiO2薄膜，能够保证两种薄膜的完整度和品质，且缩减了工艺步骤。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1.本专利技术中采用传统的PECVD方法在电池片表面同时镀氮化硅和SiO2薄膜，能够同时保证两种薄膜层的完整度和品质，使光伏电池同时具备两种薄膜层的优点。2.本专利技术中采用传统的PECVD方法在电池片表面同时镀氮化硅和SiO2薄膜，取消了原工艺流程中预先生成SiO2薄膜的工序，缩减工艺步骤，节省时间成本和人力成本。3.本专利技术中在原PECVD设备上进行改进，不需要投入新的设备，且改进难度较低，节省了设备投入成本。4.本专利技术中采用传统的PECVD方法在电池片表面同时镀氮化硅和SiO2薄膜作为减反射膜，通过了光伏电池的双85抗PID试验标准<IEC62804>要求：本专利技术的抗PID光伏电池组件功率衰减不超过2.5％，远远低于行业测试标准中功率衰减不超过5％的性能要求，满足光伏电池抗PID性能的要求。附图说明图1是本专利技术的结构示意图，其中1为钢化玻璃、2为上EVA层、3为电池片、4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗PID光伏电池的制备方法，所述电池从上至下分别为钢化玻璃、上EVA层、电池片、下EVA层、PET背板和铝合金边框；所述的钢化玻璃、上EVA层、电池片、下EVA层、PET按从上而下的顺序依次铺设层层叠压，并通过所述的铝合金边框组装在一起，其特征在于：电池片表面采用PECVD方法镀SiO2薄膜作为减反射膜，制备方法包括以下步骤：(1)装片：将检查合格的石墨舟按照规定方向要求放置在推车上，并将经清洗干净的硅片装在石墨舟两面，仔细检查硅片是否有倾斜或重片；(2)进舟：将推车按照规定方向推入PECVD设备装载区中，并安装好；(3)抽空：将设备装载区抽真空至5×10‑3Pa，并持续监测腔内压力；(4)升温：加热设备装载区，使温度达到工艺要求的温度400℃，并保持该温度直至工艺结束；(5)检漏：利用专业的腔体检漏工具检查装载区漏率；(6)充氮：在装载区内充入氮气，保证腔内无空气残留，使真空度降至0.3MPa；(7)抽空：重复步骤(3)；(8)预淀积：先往装载区内通入NH3进行预清洗，再通入SiH4气体，NH3与SiH4的气体流量比为4：3，使之在硅片表面预先形成一层氮化硅薄膜层；(9)抽空：重复步骤(3)；(10)镀抗PID薄膜层：设置PECVD射频功率为4000W,往装载区内通入N2O和SiH4两种气体的流量分别为1300sccm和700sccm，控制腔内压强为1700mTiorr，脉冲时间为5|50ms，使通入的气体同时在硅片表面生成SiO2和氮化硅薄膜层；(11)抽空：重复步骤(3)；(12)分步淀积：重复多次步骤(10)和步骤(11)，直到达到所需的薄膜层厚度，最后以步骤(11)结束；(13)充氮：重复步骤(6)；(14)结束工艺：按照设备使用规定进行退舟，取片，清洗，检查合格率。...

【技术特征摘要】
2018.03.20 CN 20181022943281.一种抗PID光伏电池的制备方法，所述电池从上至下分别为钢化玻璃、上EVA层、电池片、下EVA层、PET背板和铝合金边框；所述的钢化玻璃、上EVA层、电池片、下EVA层、PET按从上而下的顺序依次铺设层层叠压，并通过所述的铝合金边框组装在一起，其特征在于：电池片表面采用PECVD方法镀SiO2薄膜作为减反射膜，制备方法包括以下步骤：(1)装片：将检查合格的石墨舟按照规定方向要求放置在推车上，并将经清洗干净的硅片装在石墨舟两面，仔细检查硅片是否有倾斜或重片；(2)进舟：将推车按照规定方向推入PECVD设备装载区中，并安装好；(3)抽空：将设备装载区抽真空至5×10-3Pa，并持续监测腔内压力；(4)升温：加热设备装载区，使温度达到工艺要求的温度400℃，并保持该温度直至工艺结束；(5)检漏：利用专业的腔体检漏工具检查装载区漏率；(6)充氮：在装载区内充入氮气，保证腔内无空气残留，使真空度降至0.3MPa；(7)抽空：重复步骤(3)；(8)预淀积：先往装载区内通入NH3进行预清洗，再通入SiH4气体，NH3与SiH4的气体流量比为4：3，使之在硅片表面预先形成一层氮化硅薄膜层；(9)抽空：重复步骤(3)；(10)镀抗PID薄膜层：设置PECVD射频功率为4000W,往装载区内通入N2O和SiH4两种气体的流量分...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵沁，朱广和，赵雅，费春燕，王燕，赵枫，李向华，赵卫东，
申请(专利权)人：江苏东鋆光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32