一种硅片背面退火和正面镀膜一体化的方法以及一种电池片的制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种硅片背面退火和正面镀膜一体化的方法以及包括了该一体化方法的一种电池片的制备方法。

背景技术：

随着光伏技术的不断发展，晶硅太阳能电池作为以一种将太阳能转化为电能的清洁能源产品得到了迅猛发展。

钝化和接触的匹配优化能不断提高晶硅太阳能电池效率，铝背场由整面的铝硅接触发展到目前广泛使用的perc局部钝化铝硅接触，降低了硅片背面的复合速率，减少了少子复合从而提高电池效率。但局部钝化接触的开槽(开窗)主要是通过高能量的激光轰击硅片背面钝化膜，这会对硅片背面带来严重的激光热冲击和损伤，破坏硅基体的晶格结构和应力集中从而导致电池效率损失和隐裂碎片增加。

技术实现要素：

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种硅片背面退火和正面镀膜一体化的方法，该方法能恢复和修复背面激光热损伤和晶格缺陷，且提高了太阳能电池效率和降低了电池片碎片率，同时还能和正面镀膜一体化，优化了工艺步骤。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种硅片背面退火和正面镀膜一体化的方法，包括以下步骤：利用激光设备对硅片的背面进行激光开槽，将激光开槽后的硅片放入沉积设备中，向所述沉积设备的沉积腔中通入反应气体sih4和nh3以及n2进行沉积以在硅片的正面镀膜。

优选地，所述硅片已经进行过清洗制绒、背面镀钝化膜和保护膜。

优选地，所述激光开槽中的激光参数为：激光百分率为50-100％，激光频率为200-1000khz。

更加优选地，所述激光开槽中的激光参数为：激光百分率100％，激光频率为800khz。

优选地，将硅片放入沉积设备中时将两片所述硅片的背面相贴固定在石墨舟卡槽里，然后放入所述沉积设备中。

更加优选地，相邻所述的硅片的背面之间的距离小于相邻所述的硅片的正面之间的距离。

优选地，所述沉积过程为在无氧低压且高温下进行。

更加优选地，所述沉积条件为：沉积温度为300-500℃，反应时间为30-50min，压强为1000-3000mtorr。mtorr为压强单位，为微米汞柱的压强，即毫米汞柱压强的千分之一，1mtorr等于0.133pa。

进一步优选地，所述沉积条件为：沉积温度为400℃，反应时间为40min，压强为2000mtorr。

本发明还提供了一种电池片的制备方法，所述制备方法包括如上所述的硅片背面退火和正面镀膜一体化的方法。

具体的，所述制备方法包括准备硅片后进行制绒清洗、背面镀膜后进行背面激光开槽，之后在沉积设备中进行背面退火和正面镀膜，最后进行丝网印刷和烧结。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明的一种硅片背面退火和正面镀膜一体化的方法，该方法对传统的电池片制备工艺流程做出了调整，将激光开槽移至正面镀膜之前进行，利用了pecvd的中高温无氧环境进行背面退火的同时还能实现正面镀膜同步完成，没有增加额外的退火工序；且该方法恢复和修复了背面高能量激光开槽后带来的热冲击、热损伤和晶格缺陷。进一步降低了激光后硅片受损表面的复合速率，同时还能对背面开槽(开窗)位置进行氢钝化，从而提高受激光损伤硅片的少子寿命，进一步提高太阳能电池效率和降低了电池片碎片率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。

图1为对比例1的传统工艺中电池片的制备步骤流程框图；

图2为本发明优选实施例1中电池片的制备步骤流程框图；

图3为本发明优选实施例1中硅片插在石墨舟中的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以下实施例中，所采用的硅片可为单多晶硅片，购自中环股份有限公司；所采用的激光开槽设备型号为dr-al-y100,购自武汉帝尔激光科技有限公司；沉积设备型号为e2000ht410-4，购自centrotherm；检测硅片少子的仪器为wct120少子寿命测试仪；电池效率测试为halm效率测试(少子寿命变高，电池效率越好)。

实施例1

参照图2至3，本实施例的一种电池片的制备方法，包括以下步骤：

步骤s1：准备材料

准备适宜电阻率的单多晶硅片，按电池工艺进行制绒清洗、背面镀膜等。

步骤s2：背面激光开槽

将步骤s1中经过制绒清洗、背面镀膜等工艺后的硅片放入激光设备中，在激光参数中设置激光百分率100％，激光频率800khz，激光图形为相离点500um的正六边形对称图形，激光打点图形尺寸155*155mm，设置合适的激光参数后，开始用高能量的激光束轰击硅片背面膜层，形成去除膜层和熔融硅表层的背面开槽(开窗)效果。

在其他的一些实施例中，激光百分率的范围可为50-100％，激光频率的范围可为200-1000khz。

步骤s3：背面退火+正面镀膜

在步骤s2结束后将背面开槽(开窗)后的硅片按图3所示的形式背对背插入到石墨舟内，将插好片的石墨舟放入pecvd镀膜设备。即将开槽后的硅片在pecvd设备中以背靠背的方式进行插片，相邻硅片的背面之间的距离小于相邻硅片的正面之间的距离，且两片硅片的背面朝里、正面朝外用于正面镀膜。

沉积过程为在无氧低压且高温下进行。具体的，在沉积腔中通入反应气体sih4、nh3和n2，其中sih4的气体流量为3-9slm，nh3的气体流量为700-1900sccm，n2的气体流量为7-10sccm。压强为2000mtorr，反应温度为450℃，保温时间为30min。

通过在硅片正面形成氮化硅薄膜时背面也进行退火处理，修复了背面开槽(开窗)激光带来的损伤和晶格缺陷，最终形成背面退火和正面镀膜一体化，进一步降低了激光后硅片受损表面的复合速率，同时还能对背面开槽(开窗)位置进行氢钝化，从而提高受激光损伤硅片的少子寿命，进一步提高太阳能电池效率。

激光开槽对硅片的内部损伤可以通过高温退火来修复，而硅片表层的损伤是通过反应气体反应时产生的氢实现了修复。

在其他的一些实施例中，沉积温度的范围可为300-500℃，反应时间的范围可为30-50min，压强的范围可为1000-3000mtorr。

步骤s4：丝印烧结

将经过步骤s3后的硅片进行丝网印刷以及烧结，得到电池片。

即本实施例中在硅片背面镀膜和进行激光开槽后，在pecvd炉管里完成高温无氧条件下保持一定时间从而修复背面激光损伤，且同步完成硅片正面镀膜，简化了流程工艺，且提高受激光损伤硅片的少子寿命，进一步提高太阳能电池效率。

对比例1

参照图1，本对比例中的电池片按照传统的方法进行制备，即按照硅片清洗制绒、背面镀膜、正面镀膜、背面激光开槽以及丝网印刷并烧结后制得。

实施例2结果与讨论

将采用实施例1制作出的电池片与对比例1的传统工艺制作出的电池片进行的检测，其中，eta为转化效率，uoc为开路电压，isc为短路电流，ff为填充因子，rs为串联电阻，rsh为并联电阻，irev2为反向电流，breakage为丝印碎片率，结果如下表：

表1测试结果

实施例1中将背面退火和正面镀膜结合一体化，通过退火修复晶格缺陷和热应力损伤，提高电池效率和降低隐裂碎片。从表1的电性能测试结果可以得出：实施例1中电池光电转换效率的增益来自于uoc的改善，主要原因为激光损伤退火后，修复晶格损伤和氢钝化表面缺陷，减少表面复合和体复合，从而提高了光电转换效率和降低了电池片碎片率。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。