一种电池背面氮化硅膜层和PERC电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电池背面氮化硅膜层和PERC电池，属于单晶PERC电池制造领域。针对现有技术中存在的现有技术电池背膜反射率低，电池转换效率低，同时背膜制作工艺温度要求高，耗能大成本高的问题，本实用新型专利技术提供了一种PERC电池，所述电池包括正面氮化硅膜层，背面氧化铝膜层和背面氮化硅膜层，所述背面氮化硅膜层为五层结构，所述背膜五层结构的PERC电池，提升电池片光电转化效率，提高单晶PERC电池产品的性能，制作过程中耗能降低，制作时间缩短，提高生产效率，适于广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种电池背面氮化硅膜层和PERC电池
本技术涉及单晶PERC电池制造领域，更具体地说，涉及一种电池背面氮化硅膜层和PERC电池。
技术介绍
晶硅太阳能电池目前的主流技术是PERC(PassivatedEmitterRearCell)——发射极及背面钝化电池技术，它通过在电池的后侧上添加一个电介质钝化层来提高转换效率。PERC电池通过在电池背面实行钝化技术，增强光线在硅基的内背反射，降低了背面复合，最大化跨越了P-N结的电势梯度，使得电子更稳定的流动，减少了电子重组，从而使PERC电池的效率得到有效提高。单晶PREC电池背面用氧化铝和氮化硅覆盖是核心技术，由于背膜在硅基片上沉积氧化铝钝化层较薄，需要在此氧化铝膜上沉积氮化硅作保护作用，同时增加背面的反射率，目的得到更优的钝化表面，从而提高长波响应的作用，以此提高Isc/Uoc，从而提升电池的转换效率。背镀膜成膜质量好坏对电池片背面钝化效果及对氧化铝保护有着比较重要的影响，管式PECVD沉积氮化硅过程中，随着温度的升高使氧化铝薄膜中的羟基分解，薄膜中H含量会减少，使电池片表面钝化效果减弱，有效少子寿命降低，选择合适的生长温度，可使薄膜的结晶程度达到最佳。现有技术背膜主要为单层、三层膜，背面反射效果是瓶颈，短路电流上不去，同时背膜工艺温度在530度左右，耗能大成本较高。中国专利申请，申请号CN201910067978.2，公开日2019年5月21日，公开了一种抗PID双面PERC电池的背面减反钝化膜和双面PERC电池及其制备方法，背面减反钝化膜包括SiO2层；与SiO2层接触的氧化铝层；与氧化铝层接触的n层SiNx，1≤x≤1.5；从里指向外，n层SiNx的折射率呈下降趋势；n层SiNx的厚度呈增加趋势；n为正整数。本技术通过在硅片背面设置SiO2层和n层SiNx，n层SiNx的折射率呈下降趋势；n层SiNx的厚度呈增加趋势，使得钝化膜具有较好的抗PID效果。双面PERC电池在-1500V，85％湿度，85℃测试条件下，96h后正面衰减比为0.34％，背面衰减比为0.66％；192h后正面衰减比为1.65％，背面衰减比为2.10％，该专利技术硅氮比逐渐降低，即基硅底层起，从里到外膜层折射率逐渐降低、膜层厚度逐渐增加，此膜层结果对波长响应匹配相对不佳。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的现有技术电池背膜反射率低，电池转换效率低，同时背膜制作工艺温度要求高，耗能大成本高的问题，本技术提供了一种电池背面氮化硅膜层和PERC电池，它可以提升电池片光电转化效率，提高单晶PERC电池产品的性能。2.技术方案本技术的目的通过以下技术方案实现。一种电池背面氮化硅膜层，包括五层结构，所述背面五层氮化硅膜层的厚度从里向外依次为α1、α2、α3、α4和α5，α1至α5的厚度为α5≥α3≥α1≥α4≥α2或α5≥α3≥α1≥α2≥α4；所述背面五层氮化硅膜层的折射率从里向外依次为β1、β2、β3、β4和β5，β1至β5的折射率为β1≥β3＞β4＞β2＝β5。本技术电池背面氮化硅膜层设计五层结构，达到最佳的电池转化效率，所述背面氮化硅膜层的厚度和折射率与传统膜层厚度逐渐增加，折射率逐渐降低相比，本技术膜层对波长相应匹配更好，电流表现优势明显。更进一步的，所述背面五层氮化硅膜层的厚度取值范围从里向外依次为25nm±5nm、10nm±5nm、30nm±5nm、20nm±5nm和45nm±5nm，所述背面五层氮化硅膜层的折射率取值范围从里向外依次为2.6±0.2、2.1±0.1、2.5±0.1、2.3±0.05和2.1±0.1。更进一步的，所述背面五层氮化硅膜层的厚度从里向外依次为25nm、10nm、30nm、20nm和45nm，所述背面五层氮化硅膜层的折射率从里向外依次为2.6、2.1、2.5、2.3和2.1。一种PERC电池，包括所述的一种电池背面氮化硅膜层，还包括硅片和设置在硅片背面的背面氧化铝膜层，所述背面氧化铝膜层位于硅片和所述背面氮化硅膜层之间。在背面氧化铝膜层上沉积背面氮化硅膜层，保护背面氧化铝膜层，同时增加背面的反射率，得到更优的钝化表面，提升电池的转换效率。更进一步的，所述电池还包括设置在硅片正面的正面氮化硅膜层。正面氮化硅膜层为减少反射钝化膜。本技术中PERC电池的制备方法，包括以下步骤：步骤1：通过制绒、扩散、一次退火、刻蚀和二次退火操作，得到预处理硅片；步骤2：在所述预处理硅片的背面沉积背面氧化铝膜层；步骤3：在所述预处理硅片的正面沉积正面氮化硅膜层；步骤4：在所述背面氧化铝膜层上沉积背面氮化硅膜层；步骤5：采用激光对背面进行开槽，丝网印刷形成背电极、背电场、正电极；烧结，制备结束。本技术电池制作先正膜后背膜，背面氧化铝在未镀膜的情况下经过自动化皮带传送以及石墨舟擦取片，高频次的物理接触有可能增加EL不良，通过设备与自动化厂家摸索实验，EL不良与先背膜后正膜的工艺方式持平。本技术将原有的镀膜工序背背正改为背正背的镀膜顺序，通过镀膜顺序的改变，延长背面氧化铝的退火时间，提高背面氧化铝负电荷密度，提升氧化铝场钝化效应，钝化生成的Al2O3含有高密度的固定负电荷，形成的电场可以降低表面复合。在不增加任何额外投入的情况下，本技术电池片转化效率有0.05％-0.07％提升。步骤4中沉积背面氮化硅膜层时工艺温度为470℃±20℃。本技术通过对比不同背膜温度条件对电池片效率的影响，同时研究不同温度与不同背膜膜层结构匹配性进一步提升电池片光电转化效率，证实背膜低温与背膜五层膜的工艺匹配性，为背膜工艺优化拓展新的方向；新匹配工艺对比常规制程工艺光电转化效率提升比较显著。背面钝化后进行500℃退火，四面体从密度方面考虑明显优于八面体，可以得到更多的负电荷，增强背面钝化效果，同时有利于H2的释放。低温制作工艺使背膜退火时间缩短，提高了生产效率。步骤4中背面氮化硅膜层使用等离子体增强型化学气相沉积。所述等离子体增强型化学气相沉积为管式等离子体增强型化学气相沉积。步骤2中正面氮化硅膜层使用等离子体增强型化学气相沉积。制作时通过提升背面氧化铝致密性，提升电池的竞争力。步骤3中背面氧化铝膜层使用原子层沉积的方式形成。步骤3中背面氮化硅膜层由NH3和SiH4等气氛提供原料，制作时通过调整NH3和SiH4流量配比控制五层膜各层的折射率。本技术先正后背低温制作的背膜五层电池，较现有产线的背膜三层电池，在不增加任何额外投入的情况下，转化效率提升0.05％-0.07％，开路电压Uoc、短路电池Isc和填充因子FF等相关参数也均有明显改善。低温制作工艺不仅电池转化效率更好，还减少了背膜退火时间，提高了生产效率，适于广泛应用。3.有益效果相比于现有技术，本技术的优点在于：本技术背膜五层氮化硅膜层从里至外的折射率是高-低-高-低-低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池背面氮化硅膜层，其特征在于，包括五层结构，所述背面五层氮化硅膜层的厚度从里向外依次为α1、α2、α3、α4和α5，α1至α5的厚度为α5≥α3≥α1≥α4≥α2或α5≥α3≥α1≥α2≥α4；所述背面五层氮化硅膜层的折射率从里向外依次为β1、β2、β3、β4和β5，β1至β5的折射率为β1≥β3＞β4＞β2＝β5。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池背面氮化硅膜层，其特征在于，包括五层结构，所述背面五层氮化硅膜层的厚度从里向外依次为α1、α2、α3、α4和α5，α1至α5的厚度为α5≥α3≥α1≥α4≥α2或α5≥α3≥α1≥α2≥α4；所述背面五层氮化硅膜层的折射率从里向外依次为β1、β2、β3、β4和β5，β1至β5的折射率为β1≥β3＞β4＞β2＝β5。


2.根据权利要求1所述的一种电池背面氮化硅膜层，其特征在于，所述背面五层氮化硅膜层的厚度取值范围从里向外依次为25nm±5nm、10nm±5nm、30nm±5nm、20nm±5nm和45nm±5nm，所述背面五层氮化硅膜层的折射率取值范围从里向外依次为2.6±0.2、2.1±0.1、2.5±0.1、2.3±0.05和2.1±0.1。


3.根据权利要求2所述的一种电池背面氮化硅膜层，其特征在于，所述背面五层氮化硅膜层的厚度从里向外依次为25nm、10nm、30...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱浩，万柳斌，吴朋朋，张基勇，蒋柱，方雯，
申请(专利权)人：通威太阳能安徽有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34