聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳能电池的方法技术

本发明专利技术涉及聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳能电池的方法，包括以下步骤：S1：选取P型单晶硅片，进行半成品太阳电池的制备；S2：在制备完半成品太阳电池后，利用激光切割成小电池片后，进行剩下的电池制备流程；利用酒精对半成品电池进行清洗，氮气吹干后在正面涂覆一层保护层；减薄后去除半成品电池正面的保护层，分别在丙酮、酒精和去离子水中清洗2min；S3：在不同厚度的半成品电池背面旋涂一层PS微球；S4：背面采用原子层沉积法沉积一层约10nm厚的Al2O3钝化膜；S5：利用快速热退火工艺，在氩气气氛下，400℃退火30min；利用磁控溅射仪在电池背面沉积一层银，作为电池背面电极。作为电池背面电极。

【技术实现步骤摘要】
聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳能电池的方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池制备方法领域，特别是聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳能电池的方法。

技术介绍

[0002]超薄(厚度小于100微米)晶硅太阳电池具有出色的轻质、柔性等特点，使其在某些承重能力有限并且对基底形状要求较高的场所更能体现出优势，从而大大扩展了太阳电池的应用范围，例如太阳能飞机、平流层飞艇和空间卫星等。据研究,晶硅太阳电池的最高转换效率为25％，电池最优的厚度应该为50～150μm。另有研究认为，15μm厚的晶硅电池的转换效率上限为27％，前提是存在最优的前表面陷光结构和背反镜且这两个表面没有光损失。
[0003]有人通过实验制备出了厚度仅为8.9μm、转换效率达7.7％的超薄晶硅太阳电池。所以硅片减薄后，仍有可能制得高转换效率的太阳电池。目前常规生产线上单晶太阳电池的厚度通常约为180μm，常规太阳电池制备工艺在背面丝网印刷厚度约为40μm的铝浆且要高温烧结，但是随着硅片厚度的减小，丝网印刷铝浆烧结的过程会给电池带来严重的翘曲问题，并且会影响电池的封装和使用。此外，晶硅片变薄会降低电池的光吸收能力，主要表现为：
①
晶片变薄，单次通过晶片可完全吸收的最大波长将向短波方向移动，例如光波单次通过厚度分别为200μm和50μm的晶硅电池的最大可吸收波长分别为1.05μm和0.85μm；
②
晶硅片越薄，截止波长附近光场的完全吸收越困难。晶片变薄意味着同等条件下(光生载流子产生总数相等)，晶片内少子浓度增加，从而使各种复合过程对载流子输运过程的影响更显著。钝化发射极和背面电池(PERC)由于对电池进行了双面钝化，且背面电极采用局域接触的方式，减少了电池的翘曲断裂，有效降低了电池的表面复合，在制备超薄晶硅电池的过程中得到了广泛的应用。
[0004]有研究改用PERC电池结构代替传统的全铝背场结构，通过优化激光开槽工艺，成功解决了电池翘曲的问题，获得的80μm厚超薄单晶硅电池的最高转换效率为17.93％。也可以利用层转移的方法制备出超薄硅，在此基础上，背面采用叠层钝化方式，利用激光开槽技术制备出厚度为43μm、转换效率达19.1％的超薄晶硅电池；但是利用激光开槽技术产生的损伤会影响太阳电池的性能，特别是当电池减薄到几十微米甚至几微米时，激光开槽对电池的损伤会使超薄电池在弯曲过程中易产生断裂。
[0005]因此，需要对超薄PERC太阳能电池的制备方法进行进一步的改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳能电池的制备方法，能够改善超薄太阳能电池的柔韧度，弯曲时不会轻易断裂。
[0007]为达到上述专利技术的目的，提供了一种聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳能电池的方法，包括以下步骤：
[0008]S1：选取厚度为180μm、面积为156X 156mm、电阻率为1～3Ω
·
cm的P型单晶硅片，利用生产线上常规的单晶太阳电池制备工艺流程进行半成品太阳电池的制备；
[0009]S2：半成品太阳电池的制备，制备的半成品太阳电池厚度为160μm；在制备完半成品太阳电池后，利用激光切割成40X 40mm的小电池片后，进行剩下的电池制备流程；利用酒精对半成品电池进行清洗，氮气吹干后在正面涂覆一层保护层，之后利用银辅助化学刻蚀在常温下对半成品电池进行背面减薄，通过调整刻蚀时间，获得40、55和70μm三种不同厚度的半成品电池；减薄后去除半成品电池正面的保护层，分别在丙酮、酒精和去离子水中清洗2 min，氮气吹干；
[0010]S3：在不同厚度的半成品电池背面旋涂一层PS微球，使之随机分布在电池背面，PS微球采用悬浮聚合的方法合成，通过离心筛选后，粒径分布为30～50μm，其中PS微球的质量分数为0.5％，分散于体积比为1:1的超纯水和酒精溶液中；旋涂后PS微球在硅片的表面覆盖率为2.54％；
[0011]S4：背面采用原子层沉积法沉积一层约10nm厚的Al2O3钝化膜，沉积Al2O3时采用高纯氮气作为载体，设定前驱体Al(CH3)3的脉冲时间为30ms，H2O的脉冲时间为30ms，衬底温度为130℃；沉积的Al2O3覆盖在PS微球的顶部；
[0012]S5：利用快速热退火工艺，在氩气气氛下，400℃退火30min，在这个过程中PS微球挥发留下背电极开口；最后利用磁控溅射仪在电池背面沉积一层银，作为电池背面电极，溅射功率和溅射时间分别为100W、10min；背面银层还可以起到背反射器的作用，增加超薄晶硅电池对长波长的吸收。
[0013]进一步的，所述步骤S3中的旋涂工艺的转速和时间为600r/min，30s。
[0014]进一步的，所述步骤S3中的旋涂工艺的转速和时间为1200r/min，60s。
[0015]将制备完的电池进行测试，对于40、55和70μm厚的3组电池，每组电池样品数为4，测试各电池的转换效率，统计各组电池的转换效率分布规律，并对每组转换效率最高的电池进行EQE测试。另外对厚度为40μm的超薄电池进行弯曲测试，在弯曲测试中，在电池正面的两侧施加相同大小的压力，使电池向背面弯曲，弯曲过程中，经过中心点(电池的中心位置)的电池正面两侧的切线形成的角度计为弯曲角度，电池弯曲过程中断裂时的弯曲角度称为极限弯曲角度，并测试了厚度为40μm的电池在不同弯曲次数后的转换效率变化。
[0016]本专利技术一种聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳能电池的制备方法跟现有技术相比具有以下优点：
[0017](1)采用本专利技术的方法制备出的超薄单晶PERC太阳电池具有优异的柔韧性；
[0018](2)采用本专利技术的方法制备超薄单晶太阳电池简单易行、不产生翘曲；
[0019](3)采用本专利技术的方法制备超薄单晶太阳电池转化效率高。
具体实施方式
[0020]以下结合具体实施例，对本专利技术做进一步说明。
[0021]实验选取厚度为180μm、面积为156X 156mm、电阻率为1～3Ω
·
cm的P型单晶硅片，利用生产线上常规的单晶太阳电池制备工艺流程进行半成品太阳电池的制备；
[0022]半成品太阳电池的制备，制备的半成品太阳电池厚度为160μm。在制备完半成品太阳电池后，利用激光切割成40X 40mm的小电池片后，进行剩下的电池制备流程。利用酒精对
半成品电池进行清洗，氮气吹干后在正面涂覆一层保护层，之后利用银辅助化学刻蚀在常温下对半成品电池进行背面减薄，通过调整刻蚀时间，获得40、55和70μm三种不同厚度的半成品电池。减薄后去除半成品电池正面的保护层，分别在丙酮、酒精和去离子水中清洗2min，氮气吹干。
[0023]在不同厚度的半成品电池背面旋涂一层PS微球，使之随机分布在电池背面，PS微球采用悬浮聚合的方法合成，通过离心筛选后，粒径分布为30～50μm，其中PS微球的质量分数为0.5％，分散于体积比为1:1的超纯水和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：选取厚度为180μm、面积为156X 156mm、电阻率为1～3Ω
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cm的P型单晶硅片，利用生产线上常规的单晶太阳电池制备工艺流程进行半成品太阳电池的制备；S2：半成品太阳电池的制备，制备的半成品太阳电池厚度为160μm；在制备完半成品太阳电池后，利用激光切割成40X 40mm的小电池片后，进行剩下的电池制备流程；利用酒精对半成品电池进行清洗，氮气吹干后在正面涂覆一层保护层，之后利用银辅助化学刻蚀在常温下对半成品电池进行背面减薄，通过调整刻蚀时间，获得40、55和70μm三种不同厚度的半成品电池；减薄后去除半成品电池正面的保护层，分别在丙酮、酒精和去离子水中清洗2min，氮气吹干；S3：在不同厚度的半成品电池背面旋涂一层PS微球，使之随机分布在电池背面，PS微球采用悬浮聚合的方法合成，通过离心筛选后，粒径分布为30～50μm，其中PS微球的质量分数为0.5％，分散于体积比...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊选东，
申请(专利权)人：中建材浚鑫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：