太阳能电池的制作方法以及制作设备与流程

[0001]
本申请涉及光伏技术领域，特别是涉及一种太阳能电池的制作方法以及制作设备。


背景技术：

[0002]
太阳能是自然界取之不尽用之不竭的清洁能源。近年来，光电转换太阳能利用取得了长足的发展，技术不断进步，市场迅速拓展。其中，异质结太阳能电池，又称hjt电池，是一种混合型太阳能电池。该类电池具有制备工艺温度低、开路电压高，转换效率高，温度系数低等诸多优点，是目前应用最广的一种高效太阳能电池。
[0003]
异质结太阳能电池通常包括衬底以及分别形成在所述衬底两侧的p型半导体层以及n型半导体层，且在p型半导体层的远离所述衬底的表面和/或所述n型半导体层的远离所述衬底的表面形成透明导电薄膜。透明导电薄膜具有收集和传输电流以及减反膜等重要作用。
[0004]
太阳能电池形成的光伏电池组件通常是直接暴露于大气中而使用。因此，需要其对温度变化、紫外线照射及水汽侵蚀等环境因素具有一定的抵抗能力，从而防止光电转换性能衰减，而影响实用价值。然而，现有技术中的异质结太阳能电池，透明导电薄膜抗水性能差，严重影响其在户外条件下的可靠性。


技术实现要素：

[0005]
基于此，有必要针对现有技术中的透明导电薄膜抗水性能差的问题提供一种透明导电薄膜的制作方法、透明导电薄膜制作设备以及太阳能能电池。
[0006]
一种太阳能电池的制作方法，用于提高所述太阳能电池及其组件的抗水性能，在其中一个实施例中，包括：
[0007]
提供基片；
[0008]
将所述基片传输至工艺腔室；
[0009]
对所述基片进行镀膜，以形成具有多晶结构的透明导电薄膜。
[0010]
在其中一个实施例中，所述将所述基片传输至工艺腔室，包括：
[0011]
将所述基片由外部传输至预处理腔室；
[0012]
对所述预处理腔室进行除水处理；
[0013]
将所述基片由所述预处理腔室传输至所述工艺腔室。
[0014]
在其中一个实施例中，所述将所述基片由所述预处理腔室传输至所述工艺腔室之后，还包括：
[0015]
向所述工艺腔室内通入水汽，且控制工艺腔室内的水分含量小于第一预设含量。
[0016]
在其中一个实施例中，所述第一预设含量为1e-6mbar，所述对所述基片进行镀膜，以形成具有多晶结构的透明导电薄膜，包括：
[0017]
基于掺锡氧化铟靶材于所述基片表面形成所述透明导电薄膜，所述掺锡氧化铟靶
材中氧化铟与氧化锡的含量比为80:20～99:1。
[0018]
在其中一个实施例中，
[0019]
所述将所述基片传输至工艺腔室，包括：
[0020]
将所述基片由外部传输至加热后的工艺腔室；
[0021]
将所述工艺腔室加热至100～180℃；
[0022]
所述对所述基片进行镀膜，以形成具有多晶结构的透明导电薄膜，包括：
[0023]
基于掺锡氧化铟靶材于所述基片表面形成所述透明导电薄膜，所述掺锡氧化铟靶材中氧化铟与氧化锡的含量比为80:20～99:1。
[0024]
在其中一个实施例中，
[0025]
所述对所述基片进行镀膜，以形成具有多晶结构的透明导电薄膜，包括：
[0026]
基于掺锡氧化铟靶材于所述基片表面形成所述透明导电薄膜，所述掺锡氧化铟靶材中氧化铟与氧化锡的含量比为97:3～99:1。
[0027]
在其中一个实施例中，所述基片包括衬底以及分别形成在所述衬底两侧的p型半导体层以及n型半导体层，所述透明导电薄膜形成在所述p型半导体层的远离所述衬底的表面和/或所述n型半导体层的远离所述衬底的表面。
[0028]
一种太阳能电池的制作设备，用于实现上述的太阳能电池的制作方法。
[0029]
在其中一个实施例中，所述制作设备还包括：
[0030]
预处理腔室，用于接收由外部传输的基片，
[0031]
除水装置，用于对所述预处理腔室进行除水处理；
[0032]
第一质谱仪，用于测量所述预处理腔室内的水分含量；
[0033]
第一控制装置，电连接所述第一质谱仪以及除水装置，用于根据所述第一质谱仪的测量结果控制所述除水装置开闭；
[0034]
所述工艺腔室，用于接收由所述预处理腔室传输的基片，对所述基片进行镀膜，以形成具有多晶结构的透明导电薄膜。
[0035]
在其中一个实施例中，所述制作设备还包括：
[0036]
第二质谱仪，用于测量所述工艺腔室内的水分含量；
[0037]
通水装置，用于向所述工艺腔室内通入水汽；
[0038]
第二控制装置，连接所述第二质谱仪以及所述通水装置，用于根据所述第二质谱仪的测量结果控制所述通水装置开闭。
[0039]
上述太阳能电池的制作方法以及制作设备，所形成的太阳能能电池的透明导电薄膜具有多晶结构，从而提高太阳能能电池的抗水性能以进一步提高太阳能电池组件的户外可靠性。
附图说明
[0040]
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]
图1为一个实施例中太阳能电池的制作方法流程图；
[0042]
图2为一个实施例中太阳能电池结构示意图；
[0043]
图3a-图3c为一个实施例中获得的太阳能电池的相关测试图示；
[0044]
图4a-图4c为现有技术中获得的太阳能电池的相关测试图示；
[0045]
图5为不同透明导电薄膜样品的xrd表征图；
[0046]
图6a-图6c为另一个实施例中获得的获得的太阳能电池的相关测试图示；
[0047]
图7a-图7c为又一个实施例中获得的获得的太阳能电池的相关测试图示；
[0048]
图8为一个实施例中太阳能电池的制作设备示意图。
具体实施方式
[0049]
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
[0050]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0051]
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
[0052]
在一个实施例中，请参阅图1，提供一种太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：
[0053]
步骤s1，提供基片；
[0054]
步骤s2，将基片传输至工艺腔室；
[0055]
步骤s3，对基片进行镀膜，以形成具有多晶结构的透明导电薄膜。
[0056]
在步骤s1中，参考图2，基片可以包括衬底10以及分别形成在衬底10两侧的p型半导体层以及n型半导体层。
[0057]
作为示例，衬底10可以为晶体硅衬底。p型半导体层20可以为p型非晶硅层。n型半导体层30可以为n型非晶硅层。
[0058]
透明导电薄膜40可以形成在p型半导体层20的远离衬底10的表面和n型半导体层30的远离衬底10的表面。此时，太阳能电池为双面太阳能电池。
[0059]
或者，透明导电薄膜40也可以形成在p型半导体层20的远离衬底10的表面(未图示)，或者透明导电薄膜40也可以形成在n型半导体层30的远离衬底10的表面(未图示)。此时，太阳能电池为单面太阳能电池。
[0060]
此外，参考图2，在本申请实施例中，太阳能电池还可以包括衬底10与n型半导体层30之间，以及衬底10与p型半导体层20之间形成的本征非晶硅层50。透明导电薄膜40两侧还可以分别形成正面栅线60以及背面栅线70。
[0061]
在步骤s2中，工艺腔室为用于形成透明导电薄膜的腔室。作为示例，工艺腔室可以为进行物理气相沉积(pvd)的腔室。
[0062]
可以理解的是，这里将基片传输至工艺腔室并不一定是将基片从外部直接传输至工艺腔室。在进入工艺腔室前，基片还可以经过其他腔室。例如其在进入工艺腔室前，还可
以依次进入进料腔室、缓冲腔室等。
[0063]
步骤s3中，作为示例，透明导电薄膜可以为掺锡氧化铟(ito)薄膜等。
[0064]
这里的具有多晶结构的透明导电薄膜，即可以是完全多晶化的透明导电薄膜，也可以是部分多晶化的透明导电薄膜，本申请对此并没有限制。
[0065]
本实施例所形成的太阳能电池的透明导电薄膜(tco)具有多晶结构。多晶结构能大大提高太阳能电池的抗水性能，从而提高太阳能电池形成的光伏电池组件的户外可靠性。
[0066]
在一个实施例中，步骤s2包括：
[0067]
步骤s211，将基片由外部传输至预处理腔室；
[0068]
步骤s212，对预处理腔室进行除水处理；
[0069]
步骤s213，将基片由预处理腔室传输至工艺腔室，使得所述工艺腔内的水分含量小于第一预设含量。
[0070]
在步骤s211中，预处理腔室为与工艺腔室不同的另一腔室，其可以接收由外部传输的基片，并可以向工艺腔室内传输基片。
[0071]
在步骤s212中，对预处理腔室进行除水处理，从而可以有效降低位于其内的基片表面的水分含量，从而有利于形成具有多晶结构的透明导电薄膜。
[0072]
可以理解的是，这里的“除水处理”可以是完全除水，也可以是部分除水。“完全除水”并不一定是绝对意义的百分之百去除水分，其可以理解为此时没有水分含量或者水分含量很少而可以被忽略，此时可以记作水分含量为0mbar。
[0073]
步骤s213使得所述工艺腔内的水分含量小于第一预设含量，从而可以保证多晶透明导电薄膜的形成。第一预设含量可以根据根据实际情况进行设置。
[0074]
在一个实施例中，在步骤s213包括：向工艺腔室内通入水汽，且控制工艺腔室内的水分含量小于第一预设含量。
[0075]
工艺腔室用于为形成透明导电薄膜提供合适的工艺条件。本实施例在透明导电薄膜的成膜工艺条件中，需要提供水汽时，可以满足成膜工艺需求。
[0076]
并且，本实施例在通入水汽的同时，控制工艺腔室内的水分含量小于第一预设含量。即本申请在水分含量小于第一预设含量的前提下通入水汽，从而保证可以形成多晶结构。
[0077]
本实施例通过先在预处理腔室内将基片表面的水分去除，然后再在工艺腔室内通入水汽的方式有利于对工艺腔室内水分含量的控制。
[0078]
在一个实施例中，在上述实施例的基础上，步骤s3进一步地包括：基于掺锡氧化铟靶材于基片表面形成透明导电薄膜，掺锡氧化铟靶材中氧化铟与氧化锡的含量比为80:20～99:1。此时，透明导电薄膜为ito薄膜。
[0079]
在本实施例中，同时设置第一预设含量为1e-6mbar。此时，可以有效地形成具有多晶结构的ito薄膜。
[0080]
具体地，本实施例在工艺腔室内进行ito薄膜的镀膜工艺前，首先控制其中的水气含量在1e-6mbar以下的范围内(此时，更具体地，可以同时控制氮气含量在(9.0e-10mbar，1.4e-9mbar)范围内，氧气含量在(9e-11mbar，1.1e-10mbar)范围内)。然后，在基片表面进行镀膜，形成ito薄膜。
[0081]
请参阅图3a-图3c，为应用本实施例方法，在步骤s212中进行完全除水处理，在步骤s214通入水汽且使得工艺腔室内的水分含量小于1e-6mbar，且控制掺锡氧化铟靶材中氧化铟与氧化锡的含量比为90：10时，获得的第一透明导电薄膜样品的相关测试图示：图3a为扫描电子显微镜(sem)图像；参考图3b为进行抗水性测试前的电致发光(el)测试图；参考图3c为进行抗水性测试后的电致发光(el)测试图。
[0082]
参考图4a-图4c为现有技术中形成的传统透明导电薄膜样品的的相关测试图示：图4a为扫描电子显微镜(sem)图像；参考图4b为进行抗水性测试前的电致发光(el)测试图；参考图4c为进行抗水性测试后的电致发光(el)测试图。
[0083]
参考图5为不同透明导电薄膜样品的x射线衍射(xrd)图。
[0084]
对比图3、图4以及图5可知，本实施例获得的透明导电膜具有多晶结构，且太阳能电池的在100℃，100％湿度下进行20小时抗水性测试以后，电池效率衰减率为3.1％。而现有技术中未对工艺腔室内的水分含量进行控制时，获得的透明导电膜为非晶结构，且太阳能电池的在100℃，100％湿度下进行20小时抗水性测试以后，电池效率衰减率为25.78％。
[0085]
由此可知，本实施例获得的太阳能电池的抗水性得到有效提高。
[0086]
在其他实施例中，工艺腔室内的水分含量的控制形式也可以与此不同，本申请并以此为限制。
[0087]
例如，也可以在预处理腔室内将水分含量降低至工艺条件所需要的值，然后再将基片传输至工艺腔室。此时，也可以不再向工艺腔室内通入水汽。
[0088]
或者，也可以在预处理腔室内将水分含量为0mbar，然后再向预处理腔室内通入工艺条件所需要的值。然后再将基片传输至工艺腔室。此时，也可以不再向工艺腔室内通入水汽。
[0089]
在一个实施例中，步骤s2包括：
[0090]
步骤s221，将基片由外部传输至工艺腔室；
[0091]
步骤s222，将工艺腔室加热至100～180℃。
[0092]
步骤s3包括：基于掺锡氧化铟靶材于基片表面形成透明导电薄膜，掺锡氧化铟靶材中氧化铟与氧化锡的含量比为80:20～99:1。此时，透明导电薄膜为ito薄膜。
[0093]
本实施例步骤s221中，直接将基片外部传输至工艺腔室，从而不需要额外增加其他腔室，增加原有工艺腔室的兼容性能。
[0094]
请参阅图6a-图6c，为应用本实施例方法，具体控制掺锡氧化铟靶材中氧化铟与氧化锡的含量比为90：10时，获得的第二透明导电薄膜样品的相关测试图示：图6a为扫描电子显微镜(sem)图像；参考图6b为进行抗水性测试前的电致发光(el)测试图；参考图6c为进行抗水性测试后的电致发光(el)测试图。
[0095]
参考图4a-图4c为现有技术中形成太阳能电池的透明导电薄膜的相关图示：图4a为扫描电子显微镜(sem)图像；参考图4b为进行抗水性测试前的电致发光(el)测试图；参考图4c为进行抗水性测试后的电致发光(el)测试图。
[0096]
参考图5为不同透明导电薄膜样品的x射线衍射(xrd)图。
[0097]
对比图6、图4以及图5可知，本实施例获得的透明导电膜具有多晶结构，且太阳能电池的在100℃，100％湿度下进行20小时抗水性测试以后，电池效率衰减率为3.86％。而现有技术中未对工艺腔室内的水分含量进行控制时，获得的透明导电膜为非晶结构，且太阳
能电池的在100℃，100％湿度下进行20小时抗水性测试以后，电池效率衰减率为25.78％。
[0098]
由此可知，本实施例获得的太阳能电池的抗水性得到有效提高。
[0099]
在一个实施例中，步骤s3包括：基于掺锡氧化铟靶材于基片表面形成透明导电薄膜，掺锡氧化铟靶材中氧化铟与氧化锡的含量比为97:3～99:1，沉积温度为100-200度，更优选的温度为150-190；沉积压力为0.2～2.0pa，溅射功率密度为2～10kw/m。
[0100]
本实施例通过靶材含量比控制，可以简便有效地获取具有多晶结构的ito膜层。
[0101]
请参阅图7a-图7c，为应用本实施例方法，具体控制掺锡氧化铟靶材中氧化铟与氧化锡的含量比为97：3时，获得的第三透明导电薄膜样品的相关测试图示：图7a为扫描电子显微镜(sem)图像；参考图7b为进行抗水性测试前的电致发光(el)测试图；参考图7c为进行抗水性测试后的电致发光(el)测试图。
[0102]
参考图4a-图4c为现有技术中形成太阳能电池的透明导电薄膜的相关图示：图4a为扫描电子显微镜(sem)图像；参考图4b为进行抗水性测试前的电致发光(el)测试图；参考图4c为进行抗水性测试后的电致发光(el)测试图。
[0103]
参考图5为不同透明导电薄膜样品的x射线衍射(xrd)图。
[0104]
对比图7、图4以及图5可知，本实施例获得的透明导电膜具有多晶结构，且太阳能电池的在100℃，100％湿度下进行20小时抗水性测试以后，电池效率衰减率为1.05％。而现有技术中未对工艺腔室内的水分含量进行控制时，获得的透明导电膜为非晶结构，且太阳能电池的在100℃、100％湿度下进行20小时抗水性测试以后，电池效率衰减率为25.78％。
[0105]
在一个实施例中，还提供一种太阳能的制作设备，用于实现权利要求上述的太阳能电池的制作方法。
[0106]
在一个实施例中，请参阅图8，太阳能的制作设备包括：预处理腔室100、除水装置300、第一质谱仪400、第一控制装置500以及工艺腔室200。
[0107]
预处理腔室100用于接收由外部传输的基片。除水装置300用于对预处理腔室100进行除水处理。第一质谱仪400用于测量预处理腔室内的水分含量。第一控制装置500电连接第一质谱仪400以及除水装置300，用于根据第一质谱仪的测量结果控制除水装置300开闭。工艺腔室200用于接收由预处理腔室200传输的基片，对基片进行镀膜，以形成具有多晶结构的透明导电薄膜。
[0108]
预处理腔室100可以便于对基片表面水分的去除。除水装置300可以位于预处理腔室100内，也可以为与预处理腔室100导通的装置。本申请对此并没有限制。
[0109]
应用本申请实施例，可以有效控制工艺腔室内的基片表面水分，从而形成多晶结构，进而提高抗水性能。
[0110]
在一个实施例中，太阳能电池的制作设备还包括：第二质谱仪600、通水装置700以及第二控制装置800。
[0111]
第二质谱仪600用于测量工艺腔室内的水分含量。通水装置700用于向工艺腔室内通入水汽。第二控制装置800连接第二质谱仪600以及通水装置700，用于根据第二质谱仪的测量结果控制通水装置开闭。
[0112]
第二控制装置800可以为plc控制系统等，其与第一控制装置300可以为同一控制装置，也可以为两个分立的控制装置。
[0113]
作为示例，应用本实施例制作设备进行透明导电薄膜时：
[0114]
基片放置在载板上先传入到预处理腔室100。
[0115]
除水装置300打开。第一质谱仪400对水分含量进行实时监控。当监控得到水分含量为0mbar时，第一控制装置500控制除水装置300关闭，载板将基片继续传入工艺腔室200。
[0116]
基片进入工艺腔室200后，打开通水装置700。同时在第二质谱仪600开始检测。当检测到水分含量在小于1e-6mbar范围内时，镀膜工作开始。
[0117]
其中通水装置700的打开和关闭由第二控制装置800控制。当第二质谱仪600检测到的腔室内水汽含量高于1e-9mbar时，第二控制装置800控制通水装置700关闭。也就是说只有水分含量在1e-6mbar以下范围内才可进行镀膜。
[0118]
在本实施例中，通水装置700的加入可以便于对形成透明导电薄膜的工艺条件的控制。
[0119]
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0120]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0121]
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。