一种双面PERC太阳电池及其制备方法与流程

本发明属于晶体硅太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种双面perc太阳电池及其制备方法。

背景技术：

pid(potentialinduceddegradation)效应即高压诱导衰减效应，是太阳能组件在高压条件下出现的一种衰减效应。关于光伏系统中产生的pid效应的完整机理仍有待研究，目前分为三种说法：1.组件串联后可形成较高的系统电压(600v～1000v)，组件长期在高电压工作，在盖板玻璃、封装材料、边框之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致填充因子、短路电流、开路电压降低，使组件性能低于设计标准，此现象为表面极化效应，但此衰减是可逆的；2.组件在受到负偏压时，由漏电流阳极离子(一般为na⁺)流入电池片，降低电池的并联电阻，即半导体内出现了杂质，这些杂质会形成电池内部的导电通道，降低了组件的电流输出；3.光伏组件的边缘部分容易有水气进入，eva发生水解后会生成醋酸，醋酸和玻璃中的na反应，可以生成大量的自由移动的na⁺，会与电池片表面的银栅线发生反应，从而腐蚀电池栅线，导致串联电阻的升高，导致组件性能衰减，此类衰减不可恢复。

由于双面perc电池的背面采用的是栅线设计，因此双面均存在pid问题，目前正面pid问题在产业化过程中已有成熟的技术方案，例如通过臭氧/热氧/硝酸等对电池正面进行氧化，制备出致密的氧化膜层，同时配合普通eva封装膜。背面目前主流的膜层结构只包括氧化铝薄膜和氮化硅薄膜，由于al2o3/si接触面具有较高的固定负电荷密度，在双玻组件中，背面玻璃析出来的na⁺使氧化铝内的电荷发生再分布，导致其钝化效果恶化，正面存在氧化层，起到抗pid效果，而背面没有，在组件端，目前针对双面电池，采用了致密性更高的poe材料进行封装，但由于poe材料价格昂贵，封装工艺复杂，此法并不具备成本优势，此外，即使采用poe材料进行封装，背面pid的衰减仍较高。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种双面perc太阳电池及其制备方法，制备出的双面电池在一定条件下(-1500v温度85℃湿度85％192h)，正面衰减可降低至0.75％，背面衰减可降低至0.74％。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种双面perc太阳电池的制备方法，包括：

对硅片做预处理；

在所述硅片的背面顺次沉积氧化硅薄膜和氮氧化硅薄膜，以及具有多层折射率的氮化硅薄膜；

对所述硅片做后处理，完成双面perc太阳能电池的制备。

可选地，所述多层折射率的氮化硅薄膜包括顺次设置的：

第一层氮化硅薄膜，所述第一层氮化硅薄膜的折射率为2.46，厚度为35～55nm；

第二层氮化硅薄膜，所述第二层氮化硅薄膜的折射率为2.35，厚度为20～40nm；

第三层氮化硅薄膜，所述第三层氮化硅薄膜的折射率为2.05，厚度为25～50nm。

可选地，所述多层折射率的氮化硅薄膜的沉积方法包括：

设置sih4的流量为800sccm，nh3的流量为4800sccm，形成第一层氮化硅薄膜；

设置sih4的流量为800sccm，nh3的流量为5600sccm，形成第二层氮化硅薄膜；

设置sih4的流量为1000sccm，nh3的流量为8000sccm，形成第三层氮化硅薄膜。

可选地，所述氮氧化硅薄膜的厚度为5～30nm，其沉积方法包括：

设置nh3与sih4的气体流量比例为1.5～5；nh3与n2o的气体流量比例为1～3，沉积时间为100～250秒，采用离子体增强型化学气相沉积形成所述氮氧化硅薄膜。

可选地，所述氧化硅薄膜的厚度为3～10nm，其沉积方法包括：

设置sih4浓度为200～800sccm，n2o浓度为2～4slm，温度为350～450℃，臭氧沉积过程中，o2浓度为15±5slm，n2浓度为35±10slm，o3浓度为400±50ppm，采用离子体增强型化学气相沉积或臭氧沉积方式，形成所述氧化硅薄膜。

可选地，所述预处理包括：

对硅片进行制绒形成绒面；

对硅片的正面进行扩散形成掺杂层，所述掺杂层中存在pn结；

对硅片的背面进行抛光，并去除硅片边缘处的pn结；

在硅片的正面进行氧化；

所述后处理包括：

在硅片的正面沉积氮化硅薄膜；

在硅片的背面进行激光开槽；

印刷电极；

烧结与测试。

第二方面，本发明提供了一种双面perc太阳电池，包括：

硅片；

正面钝化膜层，包括顺次设置的正面氧化硅膜和正面氮化硅膜，所述正面氧化硅膜覆盖在所述硅片的正面；

背面钝化膜层，包括顺次设置氧化硅膜、氮氧化硅膜和具有多层折射率的氮化硅薄膜，所述氧化硅膜覆盖在所述硅片的背面；

银栅线，设于所述正面钝化膜层上；

铝栅线，设于所述背面钝化膜层上。

可选地，所述具有多层折射率的氮化硅薄膜包括顺次设置的：

第一层氮化硅薄膜，所述第一层氮化硅薄膜的折射率为2.46，厚度为35～55nm；

第二层氮化硅薄膜，所述第二层氮化硅薄膜的折射率为2.35，厚度为20～40nm；

第三层氮化硅薄膜，所述第三层氮化硅薄膜的折射率为2.05，厚度为25～50nm。

可选地，所述氮氧化硅薄膜的厚度为5～30nm，其沉积方法包括：

设置nh3与sih4的气体流量比例为1.5～5；nh3与n2o的气体流量比例为1～3，沉积时间为100～250秒，采用离子体增强型化学气相沉积形成所述氮氧化硅薄膜。

可选地，所述氧化硅薄膜的厚度为3～10nm，其沉积方法包括：

设置sih4浓度为200～800sccm，n2o浓度为2～4slm，温度为350～450℃，臭氧沉积过程中，o2浓度为15±5slm，n2浓度为35±10slm，o3浓度为400±50ppm，采用离子体增强型化学气相沉积或臭氧沉积方式，形成所述氧化硅薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中的氧化硅/氮氧化硅薄膜均比较致密，很好的化学稳定性和很强的抗杂质扩散和水汽渗透能力，可有效解决pid问题，两种膜层均为较佳的钝化膜层，并不影响电性能；

本发明中的背面氮化硅采用多膜层设计，特别是第一层的膜厚为35～55nm，折射率为2.46，致密的膜层可有效的降低pid的影响，此外，折射率渐变的设计可有效的降低光学损失。

采用本发明中的双面perc太阳能电池，就不需要在组件端采用poe工艺来实现抗pid，能够降低成本，且工艺比较简单。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的电池的结构示意图；

其中，1-硅片，2-正面钝化膜层，11-正面氮化硅膜，12-正面氧化硅膜，3-背面钝化膜层，22-氧化硅膜，23-氮氧化硅膜，21-多层折射率的氮化硅薄膜，4-银栅线，5-铝栅线。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

本发明实施例中提供了一种双面perc太阳电池的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)对硅片1做预处理；

(2)在所述硅片1的背面顺次沉积氧化硅薄膜和氮氧化硅薄膜，以及具有多层折射率的氮化硅薄膜；

(3)对所述硅片1做后处理，完成双面perc太阳能电池的制备。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述多层折射率的氮化硅薄膜的总厚度为80～110nm，一共分为三层，所述多层折射率的氮化硅薄膜的沉积方法包括：

设置sih4的流量为800sccm，nh3的流量为4800sccm，形成第一层氮化硅薄膜；

设置sih4的流量为800sccm，nh3的流量为5600sccm，形成第二层氮化硅薄膜；

设置sih4的流量为1000sccm，nh3的流量为8000sccm，形成第三层氮化硅薄膜。

所述第一层氮化硅薄膜的折射率为2.46，厚度为45nm；所述第二层氮化硅薄膜的折射率为2.35，厚度为25nm；第三层氮化硅薄膜的折射率为2.05，厚度为20nm。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述氮氧化硅薄膜和氮化硅薄膜均采用离子体增强型化学气相沉积形成。

所述氮氧化硅薄膜的厚度为5～30nm，其沉积方法包括：

设置nh3与sih4的气体流量比例为1.5～5；nh3与n2o的气体流量比例为1～3，形成所述氮氧化硅薄膜，氮氧化硅的沉积时间为100～250秒；

具体地，设置nh3的气体流量为600sccm，sih4的气体流量为2000sccm，n2o的气体流量为1500sccm，形成所述氮氧化硅薄膜。

所述氧化硅薄膜的厚度为3～10nm，其沉积方法包括：

设置sih4浓度为200～800sccm，n2o浓度为2～4slm，温度为350～450℃，臭氧沉积过程中，o2浓度为15±5slm，n2浓度为35±10slm，o3浓度为400±50ppm，采用离子体增强型化学气相沉积或臭氧沉积方式，形成所述氧化硅薄膜，氮化硅的沉积时间为450～700秒。

优选地，所述氮化硅薄膜的厚度与氮氧化硅薄膜的厚度之比为3～6。

所述预处理为现有技术，具体包括：

对硅片1进行制绒形成绒面；

对硅片1的正面进行扩散形成掺杂层，所述掺杂层中存在pn结；

对硅片1的背面进行抛光，并去除硅片1边缘处的pn结；

在硅片1的正面进行氧化。

所述后处理为现有技术，具体包括：

在硅片1的正面沉积氮化硅薄膜；

在硅片1的背面进行激光开槽；

印刷电极；

烧结与测试。

采用以上方法，制备出的双面电池在特定测试条件下(-1500v温度85℃湿度85％192h)，正面衰减0.75％,背面衰减0.74％，具体参见表1。

表1

实施例2

本发明提供了一种双面perc太阳电池，可以通过实施例1中的双面perc电池的制备方法获得，具体地，本发明实施例中的双面perc太阳电池，包括：

硅片1；

正面钝化膜层2，包括顺次设置的正面氧化硅膜11和正面氮化硅膜12，所述正面氧化硅膜12覆盖在所述硅片1的正面；

背面钝化膜层3，包括顺次设置氧化硅膜22、氮氧化硅膜23和具有多层折射率的氮化硅薄膜21，所述氧化硅膜22覆盖在所述硅片1的背面；

银栅线4，设于所述正面钝化膜层2上；

铝栅线5，设于所述背面钝化膜层3上。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述具有多层折射率的氮化硅薄膜21包括：

第一层氮化硅薄膜，所述第一层氮化硅薄膜的折射率为2.46，厚度为35～55nm；

第二层氮化硅薄膜，所述第二层氮化硅薄膜的折射率为2.35，厚度为20～40nm；

第三层氮化硅薄膜，所述第三层氮化硅薄膜的折射率为2.05，厚度为25～50nm。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述氮氧化硅薄膜23的厚度为5～30nm，其沉积方法包括：

设置nh3与sih4的气体流量比例为1.5～5；nh3与n2o的气体流量比例为1～3，沉积时间为100～250秒，采用离子体增强型化学气相沉积形成所述氮氧化硅薄膜23。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述氧化硅薄膜22的厚度为3～10nm，其沉积方法包括：

设置sih4浓度为200～800sccm，n2o浓度为2～4slm，温度为350～450℃，臭氧沉积过程中，o2浓度为15±5slm，n2浓度为35±10slm，o3浓度为400±50ppm，采用离子体增强型化学气相沉积或臭氧沉积方式，形成所述氧化硅薄膜22。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。