一种电池片的制备方法与应用

本申请涉及电池片制作及切片技术领域，特别是涉及一种电池片的制备方法与应用。

背景技术：

随着目前光伏行业技术的不断发展和进步，半片及叠片设计封装能够更好的降低功率损耗，提高输出功率，同时也使组件的抗热斑能力增强电池片切片是组件封装前不可缺少的工序。然而随着对激光切片的深入研究发现，它虽然解决了光伏组件功率损失的问题，但又引入了切片电池效率损失及切片时边缘的微裂纹导致后续组件封装时电池碎片率及组件层叠返修率增加，同时也会增加组件机载可靠性风险等问题。当前电池片加工及组件主流技术为电池片光切片后进行组件封装，导致电池片效率损失及机械性能下降引起组件功率下降、组件制程难度及可靠性风险增加。激光切片较大的切割效率损失严重及机械性能降低限制了光伏组件技术向半片以及叠瓦技术发展的进度。

为了解决切片损伤及电池片效率损失的问题，中国专利公开cn110071178a泰州隆基乐叶光伏科技有限公司公开了一种切片电池的制备方法及切片电池及光伏组件，介绍了一种切片电池的制备方法，将整片电池激光切片后，对断裂面进行热氧化处理。热氧化处理包括：将子电池片在180摄氏度至230摄氏度，在含氧气氛下，处理时间为20至60分钟。但该方法是在低温条件下退火，电池片断裂面钝化效果差需要处理时间长影响实际产能。

电池片激光切片后电性能及机械性能的修复是新型电池及组件技术必须面对的问题。

电池片在制作时，在烧结时，炉体中进行300～900℃下烧结，正面银浆穿透减反射膜和钝化膜，与硅基体形成良好的欧姆接触；当前激光切片常规工艺步骤为激光刻槽后进行自动吸附裂片。根据以上现状，本发明介绍了一种新型电池片制作及切片钝化修复方法，即电池片丝网印刷后激光划片，激光划片采用先行激光刻槽，后利用烧结炉中于热应力作用自行裂片的方式。本发明可充分利用电池片在浆料烧结时高温条件，(最高温度约900℃)，此时由于激光刻槽后产生差异在热应力的影响下电池片会自行裂片且电池片断裂面会自行裸露在外，形成一层氧化膜。电池片经过的高温退火处理可消除电池切片面处的切割应力及其他缺陷，在断裂面形成的二氧化硅层对损伤起到了愈合“伤口”作用，提高了电池片机械强度，断裂面形成的二氧化硅钝化膜同时能够避免在断裂面由光电效应而产生的光生载流子的复合，进而大大改善切片电池的光电效率。

本发明在不增加设备的前提条件下，采取充分利用电池片高温烧结的热历史过程，解决了电池片切片时出现的电性能及机械性能衰减现象，提高了组件生产效率和降低了生产成本。

申请内容

解决的技术问题：

本申请需要解决的技术问题是电池片效率损失及机械性能下降引起组件功率下降、组件制程难度及可靠性风险增加。激光切片较大的切割效率损失严重及机械性能降低限制了光伏组件技术向半片以及叠瓦技术发展的进度等技术问题，提供一种电池片的制备方法与应用。

技术方案：

一种电池片的制备方法，步骤为：

第一步，硅片进行制绒：电池片进行前清洗，制绒，清洗，烘干步骤去除硅片表面的有机物脏污、金属杂质及表面损伤层，后在硅片表面形成绒面；

第二步，扩散：通过三氯氧磷(pocl3)液态源进行磷扩散，形成电池pn结；

第三步，刻蚀：通过利用hno3和hf的混合液体对硅片表面进行腐蚀，刻蚀掉硅片边缘部分和磷硅玻璃；

第四步，镀膜、减反射膜及钝化膜制备：电池正/背面分别镀上减反射膜和钝化膜；

第五步，丝网印刷和烘干：丝网印刷就是将浆料通过带有图案的网版印刷在硅片上，烘干是将硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，进行初步烘干；

第六步，激光刻槽(1)：采用激光或金刚石刀具设置第一划线槽；

第七步，烧结和裂片：炉体中进行300～900℃下烧结，烧结后银浆与硅基体形成良好的欧姆接触，电池裂片在烧结过程中受热应力影响会自行裂片；

第八步，测试分选：电池片裂片后分别进行表面外观检测，el检测，效率及颜色分档。

作为本申请的一种优选技术方案：所述第一步中硅片厚度为80-200μm。

作为本申请的一种优选技术方案：所述第五步中丝网印刷后浆料烘干至电池浆料不产生流动。

作为本申请的一种优选技术方案：所述第六步中激光刻槽为对烘干后的硅片进行2切或多切裂片(切片数大于2)，激光刻槽深度h1要求为硅片厚度的10％-70％。

作为本申请的一种优选技术方案：所述第七步中烧结为在炉体中进行300～900℃下烧结，正面点状银浆穿透减反射膜和钝化膜，与硅基体形成欧姆接触。

作为本申请的一种优选技术方案：所述烧结炉为常压空气。

本申请还公开了所述的制备方法制备得到的电池片的应用，述电池片应用于电池组件中。

作为本申请的一种优选技术方案：所述电池片在电池组件中的应用，步骤为：

第一步：测试分选好的电池片进行串焊；

第二步：将电池串、玻璃、eva和背板按照光伏组件设计版型进行层叠后进行层压，装框、接线盒安装、固化、清洗、测试工序封装成组件。

有益效果：

本申请所述一种电池片的制备方法与应用采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、电池片切片及后切片修复处理工艺方法，电池片在烧结过程自行裂片及切割面高温退火及氧化修复；

2、半片组件制作的流程，实现组件制作流程的优化，减少了组件制作时的电池片切割流程；

3、组件制程增益，降低了组件封装层前返修率了，大大提高了半片组件制程良率及加工效率，降低了组件制造成本；

4、组件功率增益，经过本发明的方法得到的组件，以提升了组件的功率。

附图说明

图1为本申请电池片刻槽示意图；

图2为本申请电池片刻槽截面示意图；

图3为本申请现有电池片及组件制作流程图；

图4为本申请优化后的电池片及组件制作流程图。

附图标记说明：

图1中，1、激光刻槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里制备的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例1:

步骤1

如图1所示，一种电池片的制备方法，步骤为：

第一步：硅片进行制绒，电池片进行前清洗，制绒，清洗，烘干等步骤去除硅片表面的有机物脏污、金属杂质及表面损伤层，后在表硅片表面形成绒面；

第二步：磷扩散，通过三氯氧磷(pocl3)液态源进行磷扩散，形成电池pn结；

第三步：刻蚀，通过利用hno3和hf的混合液体对硅片表面进行腐蚀，刻蚀掉硅片边缘部分和磷硅玻璃；

第四步：镀膜，减反射膜及钝化膜制备，通过pecvd或ald技术在电池片镀上钝化膜，后通过pecvd方法在电池镀上减反射膜；

第五步：丝网印刷和烘干，丝网印刷就是将浆料通过带有图案的网版印刷在硅片上，烘干是将硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，进行烘干；

第六步：激光刻槽1，如图1，图2所示，采用激光或金刚石刀具设置第一划线槽；

第七步：烧结和裂片，炉体中进行300～900℃下烧结，烧结后银浆与硅基体形成良好的欧姆接触，电池裂片在烧结过程中受热应力影响会自行裂片；

第八步：测试分选，电池片裂片后分别进行表面外观检测，el检测，效率及颜色分档。

所述第一步中所述硅片要求，硅片厚度为80-200μm。

所述第五步中所述丝网印刷和烘干步骤要求，丝网印刷后浆料烘干，电池浆料不产生流动。

所述第六步中所述激光刻槽步骤要求，电池片进行2切或多切裂片(切片数大于2)，激光刻槽深度h1要求为硅片厚度的10％-70％。

所述第七步中所述烧结要求，在炉体中进行300～900℃下烧结，正面点状银浆穿透减反射膜和钝化膜，与硅基体形成良好的欧姆接触。

所述第一步中所述烧结要求，激光刻槽后的电池片依次排放进入烧结炉，烧结炉为常压空气。

实施例2

一种电池片在电池组件中的应用，步骤为：

第一步：测试分选好的电池片进行串焊；

第二步：将电池串、玻璃、eva和背板按照光伏组件设计版型进行层叠后进行层压，装框、接线盒安装、固化、清洗、测试工序封装成组件。

对比例1：

如图3所示，一种电池片的制备方法，采用以下步骤：硅片进行制绒、扩散、刻蚀、镀膜、丝网印刷、烧结、测试分选片、激光划片、组件制作。

将对比例1对照组与实施例2试验组制得的电池进行测试，采用以下步骤：

第一步：m6电池(二切)72双玻组件的数量各10个；

第二步，组件制作过程中，在层压前统计返修率，结果如下：

组件封装层前返修率由15％下降至7.5％，大大提高了半片组件制程良率及加工效率。

制作的组件进行了电性能测试，测试方法参考国标(iec60904-1-2)，测试结果如下：

以上测试结果可知：经过本发明的方法得到的组件，每个组件可以提升功率2瓦。

对比例2：

如图3所示，一种电池片的制备方法，采用以下步骤：硅片进行制绒、扩散、刻蚀、镀膜、丝网印刷、烧结、测试分选片、激光划片、组件制作。

将对比例1对照组与实施例2试验组制得的电池进行测试，采用以下步骤：

第一步：m12电池(三切)55双玻组件)的数量各10个

第二步，组件制作过程中，在层压前统计返修率，结果如下：

组件封装层前返修率由17％下降至8％，大大提高了半片组件制程良率及加工效率。

制作的组件进行了电性能测试，测试方法参考国标(iec60904-1-2)，测试结果如下：

以上测试结果可知：经过本发明的方法得到的组件，每个组件可以提升功率3瓦。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。