一种TOPCon电池用烧结炉及烧结方法与流程

本发明涉及太阳能电池生产制造，具体涉及一种topcon电池用烧结炉及烧结方法。

背景技术：

1、topcon电池，即tunnel oxide passivated contact电池，是一种新型钝化接触太阳能电池，因其较高的光电转换效率以及可沿用大部分当前perc工艺技术等优势，已成为目前高效电池的发展趋势。

2、topcon电池的一般生产工序包括制绒、硼扩散、背面抛光、沉积超薄氧化层及多晶硅、磷扩散、等离子刻蚀、去绕镀、氧化铝镀膜、pecvd正背面镀膜、印刷和烧结。其中烧结工序作为topcon电池生产的最后一道工序，其主要作用是将印刷工序中印刷在正背面的金属浆料进行烧结，并将所有前道工序在烧结工序中成型。烧结炉作为烧结工序实施的场所，通常设置有烘干区、烧结区和冷却区，且烘干区和烧结区又分别设置多个子区，其中烧结区中子区的数量往往包括10个左右，整个烧结炉长度约为10m，不仅构造复杂，而且体积大，空间和能源的消耗较多。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供一种topcon电池用烧结炉及烧结方法，本烧结炉构造简单，长度短，节约空间和能源消耗；采用本发明提供的烧结方法对topcon电池前体进行烧结处理，topcon电池的良品率和光电转换效率均有提高。

2、为达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种topcon电池用烧结炉，包括炉体和沿所述炉体的轴向设置的传送带，其特征在于，所述炉体按照工艺流程顺序依次分为连通的烧结区和冷却区，其中，所述烧结区的长度为140～260cm，按照温度梯度分成4～6个烧结子区，各所述烧结子区内上下两端分别设有红外加热灯管，其中靠近冷却区一侧的至少两个烧结子区内下端红外加热灯管的数量大于上端红外加热灯管的数量。

4、相对于现有技术，本发明提供的topcon电池用烧结炉省去了烘干区，烧结区的长度仅为140～260cm，构造简单，长度短，节约空间和能源消耗。通过省去烘干区，在保证烧结炉对topcon电池前体烧结效果的前提下，简化了烧结炉的构造；通过使靠近冷却区一侧的至少两个烧结子区内，下端红外加热灯管的数量大于上端红外加热灯管的数量，使烧结子区内下端的辐射加热温度高于上端，以满足topcon电池前体正面和背面对于烧结温度的不同需求。在上述技术方案的基础上，将烧结区按照温度梯度分成4～6个烧结子区并限定了烧结区的长度，使各个烧结子区内温度更加均匀，各烧结子区内温度设置以及各烧结子区之间温度跨度更加合理，既保证了烧结炉对topcon电池前体的烧结效果，又减少了烧结炉的空间资源消耗。通过本发明提供的烧结炉制备出的topcon电池，良品率和光电转换效率均有提高。

5、在一些实施例中，所述烧结区分成4个烧结子区，靠近冷却区一侧的两个烧结子区下端红外加热灯管的数量大于上端红外加热灯管的数量；其中，第一烧结子区的长度为50～100cm，温度设置在580℃～620℃；第二烧结子区的长度为50～100cm，温度设置在630℃～670℃；第三烧结子区的长度为20～30cm，温度设置在750℃～810℃；第四烧结子区的长度为20～30cm，温度设置在870℃～930℃。通过限定4个烧结子区并限定各个烧结子区的长度和可调温度范围，进一步保证烧结炉对topcon电池前体的烧结效果。

6、在一些实施例中，所述第一烧结子区和所述第二烧结子区上下两端红外加热灯管的数量均为5～7个；所述第三烧结子区和所述第四烧结子区上端红外加热灯管的数量均为5～7个，下端红外加热灯管的数量均为7～9个；其中，同一烧结子区内上下两端的红外加热灯管在烧结炉运行过程中采用相同的功率进行辐射加热。通过限定上下端红外加热灯管的数量，进一步保证烧结炉对topcon电池前体的加热效果。

7、在一些实施例中，所述冷却区的长度为70～180cm，包括水冷区和风冷区，其中所述水冷区的长度为20～30cm，所述风冷区的长度为50～150cm。

8、在一些实施例中，每个烧结子区的上下两端分别设置至少一个进风管道；所述烧结区共设置至少两个排风管道。

9、本发明第二方便提供了一种topcon电池的烧结方法，包括如下步骤：将待烧结的topcon电池前体放入烧结炉的传送带上；所述topcon电池前体依次经烧结区和冷却区进行烧结，制得topcon电池；

10、其中，所述烧结区包括4～6个烧结子区；

11、靠近冷却区的至少两个烧结子区中，topcon电池前体背面烧结的温度较正面烧结的温度高15～20℃。

12、相对于现有技术，本发明中topcon电池前体依次经烧结区和冷却区进行烧结，即可制得topcon电池，用时短，生产效率高，制备出的topcon电池良品率和光电转换效率均有提高。通过设置4～6个烧结子区，既保证了烧结效果，又提高了烧结效率；通过设置靠近冷却区的至少两个烧结子区中，topcon电池前体背面烧结的温度高于正面烧结的温度15～20℃，保证topcon电池前体的正面和背面都可以形成比较好的欧姆接触，背面纯银浆在高温下有少量银颗粒穿透氧化隧穿层，从而形成更好的电荷收集作用，提高了填充效果，进而改善topcon电池的光电转换效率。

13、可选地，所述烧结区包括4个烧结子区；第一烧结子区的温度为580℃～620℃，第二烧结子区的温度为630℃～670℃，第三烧结子区的温度为750℃～810℃，第四烧结子区的温度为870℃～930℃；第三、第四烧结子区中，下端的烧结温度较上端烧结温度高15～20℃。

14、可选地，将硅片依次经制绒、硼扩散、背面抛光、沉积超薄氧化层及多晶硅、磷扩散、等离子刻蚀、去绕镀、氧化铝镀膜、pecvd正背面镀膜和印刷处理，即得正背面均印刷有金属浆料的所述topcon电池前体，其中正面印刷有含铝银浆，背面印刷有纯银浆。

15、在一些实施例中，传送带的带速为7500～8500mm/min。通过限定传送带的带速，保证了topcon电池前体可以充分烧结，且不会出现过烧现象。

技术特征：

1.一种topcon电池用烧结炉，包括炉体和沿所述炉体的轴向设置的传送带，其特征在于，所述炉体按照工艺流程顺序依次分为连通的烧结区(10)和冷却区(20)，其中，所述烧结区(10)的长度为140～260cm，按照温度梯度分成4～6个烧结子区，各所述烧结子区内上下两端分别设有红外加热灯管(16)，其中靠近冷却区(20)一侧的至少两个烧结子区内下端红外加热灯管的数量大于上端红外加热灯管的数量。

2.如权利要求1所述的topcon电池用烧结炉，其特征在于，所述烧结区分成4个烧结子区，靠近冷却区(20)一侧的两个烧结子区下端红外加热灯管的数量大于上端红外加热灯管的数量；其中，

3.如权利要求2所述的topcon电池用烧结炉，其特征在于，所述第一烧结子区(11)和所述第二烧结子区(12)上下两端红外加热灯管的数量均为5～7个；

4.如权利要求1所述的topcon电池用烧结炉，其特征在于，所述冷却区(20)的长度为70～180cm，包括水冷区(21)和风冷区(22)，其中所述水冷区(21)的长度为20～30cm，所述风冷区(22)的长度为50～150cm。

5.如权利要求1所述的topcon电池用烧结炉，其特征在于，每个烧结子区的上下两端分别设置至少一个进风管道(17)；

6.一种topcon电池的烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的topcon电池的烧结方法，其特征在于，所述烧结区包括4个烧结子区；

8.如权利要求6所述的topcon电池的烧结方法法，其特征在于，将硅片依次经制绒、硼扩散、背面抛光、沉积超薄氧化层及多晶硅、磷扩散、等离子刻蚀、去绕镀、氧化铝镀膜、pecvd正背面镀膜和印刷处理，即得正背面均印刷有金属浆料的所述topcon电池前体，其中正面印刷有含铝银浆，背面印刷有纯银浆。

9.如权利要求6所述的topcon电池的烧结方法，其特征在于，传送带的带速为7500～8500mm/min。

技术总结
本发明属于太阳能电池生产制造技术领域，具体公开了一种TOPCon电池用烧结炉及烧结方法。包括炉体和沿所述炉体的轴向设置的传送带，所述炉体按照工艺流程顺序依次分为连通的烧结区和冷却区，其中，所述烧结区的长度为140～260cm，按照温度梯度分成4～6个烧结子区，各所述烧结子区内上下两端分别设有红外加热灯管，其中靠近冷却区一侧的至少两个烧结子区内下端红外加热灯管的数量大于上端红外加热灯管的数量。本发明提供的烧结炉构造简单，长度短，节约空间和能源消耗；采用本发明提供的烧结方法对TOPCon电池前体进行烧结处理，TOPCon电池的良品率和光电转换效率均有提高。

技术研发人员：刘伟,陈晨,吝占胜,张东升,王静,王志国,李倩,李志彬,李青娟,刘新玉,张红妹,魏双双,张雷,刘莉丽,于波,何广川,张树骞
受保护的技术使用者：英利能源发展（保定）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12