本发明专利技术具体涉及一种基于发电建材应用的彩色太阳能芯片制备方法，该彩色太阳能芯片制备方法，根据发电建材产品要求对成品表面色彩图案呈现多元多层次表现形式要求，在太阳能芯片生产过程中对硅片表面采用不同的制程工艺，通过调整在制绒、PECVD工艺段的不同工艺时间、各类工艺气体流量、制绒化学品配方、压力、温度的组合，从而获得需要的太阳能芯片外观颜色和图案。本发明专利技术的彩色太阳能芯片制备方法显著增加太阳能芯片的色彩和图案，提高建材型发电建材产品的建筑表现力，生产工艺可控性、重复性及成品率高，并可实现大规模量产，通过本发明专利技术的方法制备出的彩色太阳能芯片具备较高效率的光伏发电功能，还具备良好的建筑色彩和材质表现力。表现力。
【技术实现步骤摘要】
一种基于发电建材应用的彩色太阳能芯片制备方法
[0001]本专利技术属于建材化发电建材光伏
,具体是涉及一种基于发电建材应用的彩色太阳能芯片制备方法。
技术介绍
[0002]建筑表面覆盖或安装具备发电能力的维护结构一直是现代人类的梦想。这是让建筑从单纯的能源消费单元转变为同时具备能源生产能力，是实现建筑产能的重要技术手段，也是未来建筑的基本功能。
[0003]据推算，本专利一旦变成产业成果，人类利用建筑表面进行发电，加上储能技术的应用，可以基本实现目前所有化石能源和核电电力能源的代替，让人类进入一个全面的可再生能源时代。
[0004]建筑艺术对造型、构造、色彩、功能等需求不同，从而对建筑表面覆盖的光电材料提出了更为严苛的要求。传统的太阳能电池及组串成型的组件板已经难以适应这些要求，尤其是晶体硅材料的太阳能电池以深蓝色和黑色作为标准产品色彩，表面图案以发电效率为优先原则的设计，导致其应用于建筑外表面所呈现的丑陋、呆板、色彩单一等诸多缺点，一直难以获得建筑师的认可。
[0005]从建筑电场安全方面考虑，常规光伏组件通过叠加串联形成1000V，1500V电压等级的直流电，发电建材是在屋面或墙面上形成一个整体的高直流电压的覆盖面。无论是屋顶还是墙面，整个建筑被这样一个高电压的维护层所包裹，自然形成了一个高压电场，而这样的高压电场形成的人类生活空间，在人类历史上还从来没有人做过假设、试验和问题研究，人类也没有长期在这样的高电压电场中生存过，如果大量建筑通过发电建材或BAPV(光伏发电装置附着于建筑)模式形成这样一个高压电场，则可能存在不确定的安全隐患。
[0006]从建筑电气系统安全问题分析同样存在上述情形，如屋面墙面超过90％的面积铺装着高压直流导体，这样建筑表面绝大多地方存在1000V，1500V电压等级的直流电场面，造成整个面大面积的处于高压直流导体状态，这样的一个整面的导体对人类生活活动必然形成安全威胁。因此常规的光伏技术用于地面有组织的发电站较为安全，而与建筑物结合形成包覆形式的安装(如发电建材)时则存上述不确定性的安全隐患。
技术实现思路
[0007]为了解决现有技术中传统的发电建材存在的建筑外表面丑陋、呆板、色彩单一等问题，本专利技术提供了一种基于发电建材应用的彩色太阳能芯片制备方法，本专利技术在制绒、PECVD工艺段的不同工艺时间、各类工艺气体流量、制绒化学品配方、压力、温度的组合，从而获得需要的太阳能芯片外观颜色和图案。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0008]一种基于发电建材应用的彩色太阳能芯片制备方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1：根据外观要求,设定镀膜工艺；
[0010]步骤2：将硅片放入相应工艺条件的制绒机内进行漂浮式固液界面单面制绒，以获得不同深度的表面粗糙度和反射光能力；
[0011]步骤3：将硅片放入相应工艺条件的扩散炉中进行扩散制备相应的参杂和表面沉积膜，以形成发电层，并且发电层随表面形成发电基层，附着在相应粗糙度的表面；
[0012]步骤4：将硅片通过自动插片机放入PECVD中，通入相应工艺气体，进行化学反应，根据通入工艺气体的配方不同包含流量、比例、时间、温度和压力五个指标进行调整控制，以获得不同的表面色彩和图形；
[0013]步骤5：后续再进行表面导线印刷和电流导出引线，以便于后续与发电建材板电路图形匹配；
[0014]步骤6：固化、检测、测试、分选、包装，最后成为专用于发电建材产品的彩色太阳能芯片。
[0015]进一步地，上述步骤2具体为：将硅片放入制绒机进行表面制绒，硅片先进入清洗槽，再进入碱制绒槽，所述碱制绒槽中含强碱溶液和制绒添加剂，根据强碱溶液在硅片表面的腐蚀速率不同，以获得不同深度的表面粗糙度和反射光能力。
[0016]进一步地，上述步骤2中具体的工艺条件如下：
[0017]石材表面图形：碱槽停留时间为20s，采用潜沫式制绒，同时开启超声波震动，输入电流脉冲1/5s；
[0018]多晶格图形：碱槽停留时间为30s，采用半潜沫式制绒，同时开启超声波震动，输入电流脉冲3～5s；
[0019]砂石水磨面图形：碱槽停留时间为15s，采用漂浮式制绒，关闭超声波；
[0020]海洋色图形：碱槽停留时间为20s，采用漂浮式制绒，同时开启超声波震动，输入电流脉冲1/20s；
[0021]高级黑灰色均质磨砂图形碱槽停留时间为30s，采用漂浮式制绒，同时开启超声波震动，输入电流脉冲1/50s。
[0022]进一步地，上述步骤3具体为：进入扩散炉进行扩散制结，形成P
‑
N结；在扩散炉管中通入使用三氯氧磷和氧气，在温度830～850℃扩散条件下，加热时间30
‑
60分钟，三氯氧磷将分解，游离的磷和氧将进入硅片表面，形成P
‑
N结；游离的氯则将形成氯气，以氯气的形式随过量的氧气一起排出。
[0023]进一步地，上述步骤3的具体工艺参数：在扩散过程中，POCl3采用N2携带，流量携带N2流量在1600～2000sccm，时间约30分钟，共可携带POCl3约20g；O2流量一般在2500～3000sccm，时间约40分钟。
[0024]进一步地，上述步骤4具体为：将硅片通过自动插片机放入平板式PECVD中，硅片进入刻蚀槽，所述刻蚀槽中含有HNO3、HF、H2O的混合物，去除硅片背面1～2μm厚度；硅片再进入含HF的酸洗槽，来去除表面磷硅玻璃；硅片再进入碱槽，去除多孔硅层，以获得不同的表面色彩和图形。
[0025]进一步地，上述步骤4的具体工艺参数：
[0026]在刻蚀槽中，HF溶液和HNO3溶液的浓度比为1：10，反应槽中液体流速为30L/min，反应温度为6
‑
8℃；
[0027]在碱槽中，NaOH溶液的浓度为5％，反应中补液速度为NaOH溶液0.9L/h，DI水4.5L/
h；
[0028]在酸洗槽中，HF溶液的浓度为5％，反应中补液速度为补HF溶液1.1L/h，DI水4.5L/h。
[0029]进一步地，上述步骤5具体为：采用PECVD镀膜，反应温度在430～450℃，硅片在进行预加热之后，进入沉积腔，设置氨气和硅烷不同的流量、沉积时间、压力和温度，以在不同制绒面芯片表面形成不同厚度的氮化硅镀膜，从而呈现不同的色彩和材质表现。
[0030]进一步地，上述步骤5的具体工艺参数：
[0031]红褐色的石材表面图形：镀膜工艺时间设置为1000S,控制硅烷流量为1200sccm,氨气流量5500sccm,炉管工艺压力1600mTorr,炉管温度430℃；
[0032]金色多晶格图形：镀膜工艺时间设置为700S,控制硅烷流量为1200sccm,氨气流量4800sccm，炉管工艺压力1500mTorr,炉管温度430℃；
[0033]黄色砂石水磨面图形：镀膜工艺时间设置为1500S,控制硅烷流量2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于发电建材应用的彩色太阳能芯片制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据外观要求,设定镀膜工艺；步骤2：将硅片放入相应工艺条件的制绒机内进行漂浮式固液界面单面制绒，以获得不同深度的表面粗糙度和反射光能力；步骤3：将硅片放入相应工艺条件的扩散炉中进行扩散制备相应的参杂和表面沉积膜，以形成发电层，并且发电层随表面形成发电基层，附着在相应粗糙度的表面；步骤4：将硅片通过自动插片机放入PECVD中，通入相应工艺气体，进行化学反应，根据通入工艺气体的配方不同包含流量、比例、时间、温度和压力五个指标进行调整控制，以获得不同的表面色彩和图形；步骤5：后续再进行表面导线印刷和电流导出引线，以便于后续与发电建材板电路图形匹配；步骤6：固化、检测、测试、分选、包装，最后成为专用于发电建材产品的彩色太阳能芯片。2.根据权利要求1所述的基于发电建材应用的彩色太阳能芯片制备方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将硅片放入制绒机进行表面制绒，硅片先进入清洗槽，再进入碱制绒槽，所述碱制绒槽中含强碱溶液和制绒添加剂，根据强碱溶液在硅片表面的腐蚀速率不同，以获得不同深度的表面粗糙度和反射光能力。3.根据权利要求1所述的基于发电建材应用的彩色太阳能芯片制备方法，其特征在于，所述步骤2中具体的工艺条件如下：石材表面图形：碱槽停留时间为20s，采用潜沫式制绒，同时开启超声波震动，输入电流脉冲1/5s；多晶格图形：碱槽停留时间为30s，采用半潜沫式制绒，同时开启超声波震动，输入电流脉冲3～5s；砂石水磨面图形：碱槽停留时间为15s，采用漂浮式制绒，关闭超声波；海洋色图形：碱槽停留时间为20s，采用漂浮式制绒，同时开启超声波震动，输入电流脉冲1/20s；高级黑灰色均质磨砂图形碱槽停留时间为30s，采用漂浮式制绒，同时开启超声波震动，输入电流脉冲1/50s。4.根据权利要求1所述的基于发电建材应用的彩色太阳能芯片制备方法，其特征在于，所述步骤3具体为：进入扩散炉进行扩散制结，形成P
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N结；在扩散炉管中通入使用三氯氧磷和氧气，在温度830～850℃扩散条件下，加热时间30
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60分钟，三氯氧磷将分解，游离的磷和氧将进入硅片表面，形成P
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N结；游离的氯则将形成氯气，以氯气的形式随过量的氧气一起排出。5.根据权利要求1所述的基于发电建材应用的彩色太阳能芯片制备方法，其特征在于，所述步骤3的具体工艺参数：在扩散过程中，POCl3采用N2携带，流量携带N2流量在1600～2000sccm，时间约30分钟，共可携带POC...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔永祥，侯康强，
申请(专利权)人：赫里欧新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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