一种PID抗性高的PERC电池组件及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体的是涉及一种pid抗性高的perc电池组件及其制备方法。

背景技术：

近年来，pid效应引发的光伏电池可靠性问题越来越受重视，pid效应(potentialinduceddegradation)，即电势差引起的组件功率衰减，又叫电位诱导衰减。pid现象产生的机理为：水汽通过封边的硅胶或背板进入组件内部，或组件在长时间的高温高湿环境下，组件eva中酯酸键产生分解，产生可以自由移动的醋酸根阴离子，醋酸根阴离子和玻璃中的纯碱(na2co3)反应将na+析出，在电池内部电场作用下，na+通过sinx层漂移至硅基体，破坏pn结，最终导致组件端功率出现较大程度的衰减。

随着pid问题的增加，目前解决perc电池pid效应的方案是采用高折射率的钝化减反膜，如专利申请号为“cn201310008588.0”公开的“能抗pid效应的太阳电池钝化减反膜”，其有两种结构，第一种：该钝化减反膜的底层为钝化减反层sinx，折射率为2.0-2.1，厚度为70-80nm；该钝化减反膜的顶层为导电层非晶硅层，厚度为3-10nm。第二种：该钝化减反膜的底层为钝化层sinx，折射率为2.2-2.3，厚度为9-11nm；b、该钝化减反膜的中间层为导电层非晶硅层，厚度为3-10nm；该钝化减反膜的顶层为减反层sinx层，折射率为2.0-2.1，厚度为60-70nm。而造成pid效应的原因主要在于：(1)衬底材料电阻率及掺杂；(2)膜层工艺；(3)组件封装材料；(4)组件阵列排布；(5)组件工作环境；(6)逆变器的类型和接地方式。由上述pid失效的主要因素分析可以得出，pid失效并不能单纯依靠钝化减反膜成分和厚度的改变，其pid失效的优化需要依赖于综合性的工艺改进、材料优化、组件排布和结构改进等。

故如何解决上述技术问题，对于本领域技术人员来说很有现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于：为了解决现有perc电池单纯依靠钝化减反膜成分和厚度的改变来解决pid效应，电池抗pid失效的性能较差的技术问题，本发明提供一种pid抗性高的perc电池组件及其制备方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种pid抗性高的perc电池组件，包括衬底层，衬底层顶面从下到上依次设置有扩散层、siox正钝化层和sixny正减反钝化保护膜层，衬底层底面从上到下依次设置有siox背钝化层、alox背钝化膜层和sixny背减反钝化保护膜层，sixny正减反钝化保护膜层的厚度为75-95nm，其折射率为2.08-2.13，sixny背减反钝化保护膜层的厚度为90-160nm，sixny背减反钝化保护膜层的膜层数量为至少2层，且距离衬底层最近一层的折射率≥2.1，alox背钝化膜层的厚度为2-28nm，alox背钝化膜层的折射率为1.56-1.76。

进一步地，sixny背减反钝化保护膜层的厚度为100nm。

进一步地，sixny背减反钝化保护膜层的膜层数量为5层。

进一步地，sixny正减反钝化保护膜层上表面设置有正电极，sixny背减反钝化保护膜层下表面设置有背电场，背电场底部设置有背电极。

进一步地，背电场的厚度为5-30μm。

一种pid抗性高的perc电池组件的制备方法，包括以下步骤：

s1：根据管式pecvd工艺，在衬底层顶面依次制备扩散层和siox正钝化层，在衬底层底面制备siox背钝化层；

s2：然后在siox背钝化层底面通过ald工艺沉积形成alox背钝化膜层，沉积的圈数为24-36圈；

s3：然后在siox正钝化层顶面镀膜形成sixny正减反钝化保护膜层，并进行退火，退火时间为17-44min，退火温度在380-480℃；

s4：然后在alox背钝化膜层底面镀膜形成sixny背减反钝化保护膜层，并进行退火，退火时间为17-44min，退火温度在380-480℃。

进一步地，还包括以下步骤：

s01：在sixny背减反钝化保护膜层底面通过532nm-1064nm的激光进行局部开槽，局部开槽区域占比0.5％-6％；

s02：在sixny背减反钝化保护膜层底面通过丝网印刷得到背电场；

s03：在对应局部开槽镂空区域，并在非背电场区域进行丝网印刷银浆料并烘干，形成背电极；

s04：在sixny正减反钝化保护膜层顶面进行丝网印刷正电极并烘干烧结。

本发明的有益效果如下：

1、本发明优化了perc电池组件关键部件排布组合，且优化了各层厚度及折射率，优化sixny正减反钝化保护膜层的厚度，确保对siox正钝化层的保护，同时优化alox背钝化膜层和sixny背减反钝化保护膜层的厚度，提高折叠率，形成高致密膜层，同时sixny背减反钝化保护膜层的膜层数量为至少2层，增强各层膜之间致密性和最终厚度，更好的保护alox背钝化膜层，增强alox背钝化膜层的稳定性，从而综合各方面来提高perc电池的抗pid能力。

2、本发明制备方法通过优化alox背钝化膜层沉积圈数，可提高perc电池pid抗性，同时严格控制镀膜顺序，依次按照alox背钝化膜层、sixny正减反钝化保护膜层和sixny背减反钝化保护膜层的顺序镀膜，增加了sixny背减反钝化保护膜层的致密性，并严格控制退火时间和温度，综合提高perc电池的抗pid能力。

附图说明

图1是本发明一种pid抗性高的perc电池组件的结构示意图；

图2是本发明中的alox背钝化膜层沉积圈数对pid的影响效果图。

附图标记：1-衬底层，2-扩散层，3-siox正钝化层，4-sixny正减反钝化保护膜层，5-正电极，6-siox背钝化层，7-alox背钝化膜层，8-sixny背减反钝化保护膜层，9-背电场，10-背电极。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种pid抗性高的perc电池组件及其制备方法，包括衬底层1，衬底层1顶面从下到上依次设置有扩散层2、siox正钝化层3和sixny正减反钝化保护膜层4，衬底层1底面从上到下依次设置有siox背钝化层6、alox背钝化膜层7和sixny背减反钝化保护膜层8，sixny正减反钝化保护膜层4的厚度为75-95nm，其折射率为2.08-2.13，sixny背减反钝化保护膜层8的厚度为90-160nm，sixny背减反钝化保护膜层8的膜层数量为至少2层，且距离衬底层1最近一层的折射率≥2.1，alox背钝化膜层7的厚度为2-28nm，alox背钝化膜层7的折射率为1.56-1.76。

本实施例中，通过优化sixny正减反钝化保护膜层的厚度，确保对siox正钝化层的保护，同时优化alox背钝化膜层和sixny背减反钝化保护膜层的厚度，提高折叠率，形成高致密膜层，同时sixny背减反钝化保护膜层的膜层数量为至少2层，增强各层膜之间致密性和最终厚度，更好的保护alox背钝化膜层，增强alox背钝化膜层的稳定性，并优化各膜层组合排布及折射率，从而综合提高perc电池组件的抗pid能力。

下表1为sixny背减反钝化保护膜层厚度对pid影响的实验测试结果表：

表1

由上表1可知，sixny背减反钝化保护膜层厚度为100nm时对pid抗性最好，因此作为本发明的一种优选技术方案：

sixny背减反钝化保护膜层8的厚度为100nm。

下表2为sixny背减反钝化保护膜层的膜层数量对pid影响的实验测试结果表：

表2

由上表2可知，随着sixny背减反钝化保护膜层的膜层数量的增加，其pid抗性能力增强，但受其厚度限制，膜层数量不宜过多，因此作为本发明的一种优选技术方案：

sixny背减反钝化保护膜层8的膜层数量为5层。

作为本发明的一种优选技术方案：

sixny正减反钝化保护膜层4上表面设置有正电极5，sixny背减反钝化保护膜层8下表面设置有背电场9，背电场9底部设置有背电极10，背电场9的厚度为5-30μm。

实施例2

如图1到2所示，本实施例提供一种pid抗性高的perc电池组件的制备方法，包括以下步骤：

s1：根据管式pecvd工艺，在衬底层1顶面依次制备扩散层2和siox正钝化层3，在衬底层1底面制备siox背钝化层6；

s2：然后在siox背钝化层6底面通过ald工艺沉积形成alox背钝化层7，沉积的圈数为24-36圈；

s3：然后在siox正钝化层3顶面镀膜形成sixny正减反钝化保护膜层4，并进行退火，退火时间为17-44min，退火温度在380-480℃；

s4：然后在alox背钝化层7底面镀膜形成sixny背减反钝化保护膜层8，并进行退火，退火时间为17-44min，退火温度在380-480℃。

进一步地，还包括以下步骤：

s01：在sixny背减反钝化保护膜层8底面通过532nm-1064nm的激光进行局部开槽，局部开槽区域占比0.5％-6％；

s02：在sixny背减反钝化保护膜层8底面通过丝网印刷得到背电场9；

s03：在对应局部开槽镂空区域，并在非背电场9区域进行丝网印刷银浆料并烘干，形成背电极10；

s04：在sixny正减反钝化保护膜层4顶面进行丝网印刷正电极5并烘干烧结。

本实施例中，所述的pecvd工艺流程包括清洗制绒衬底层表面、扩散形成掺杂扩散层、刻蚀抛光、表面氧化、背面ald钝化、pecvd镀膜并退火、激光刻槽、丝网印刷和烧结，而管式pecvd工艺区别于板式pecvd工艺，镀膜过程中，硅片竖直插入石墨舟中吸附，由sic桨送入石英炉管内作为一电极端进行镀膜，因此称为管式pecvd。本发明制备方法通过优化alox背钝化膜层沉积圈数，可提高perc电池pid抗性，同时严格控制镀膜顺序，依次按照alox背钝化膜层、sixny正减反钝化保护膜层和sixny背减反钝化保护膜层的顺序镀膜，增加了sixny背减反钝化保护膜层的致密性，并严格控制退火时间和温度，综合提高perc电池的抗pid能力。

图2为alox背钝化膜层沉积圈数对pid的影响效果图，从图2可看出，取六组perc电池，其alox背钝化膜沉积圈数分别为24、26、28、30、32和36圈，并分别测试对pid的影响，测试条件为：在温度85℃、湿度85％以及-1000v的条件下持续96h，结合现行控制的圈数，以及可靠性结果，alox背钝化膜的圈数为26时的抗pid效果最好，作为本发明的一种优选技术方案：

在步骤s2中，alox背钝化层7沉积的圈数为26圈。

下表3为退火时间对pid影响的实验测试结果表：

表3

由上表3可以得出，随着退火时间的延长，电池pid性能得以提升，氧浓度n2：02为(500-1500)：2000，退火降温回压n2：02为2000：2000，氧浓度比例提高，反应更加致密，对pid抗性更佳。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。