抗pid晶体硅电池的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种抗PID晶体硅电池的制备方法。
【背景技术】
[0002] 在光伏系统中，出于安全考虑，组件的铝边框通常是接地的，这样电池端就会处于 一个负压的状态。在这个负压的驱动下，电流从接地端通过铝边框，玻璃和EVA流向电池， 在这个过程中，大量的正电荷会积累在电池表面，导致电池失效，这就是组件长期处于高电 势下的衰减，英文为potential induced degradation，简称PID。随着光伏技术的发展，在 大型光伏系统串联在一起的电池板数量越来越多，在工作状态下，部分组件就会处于高压 状态，通常能达到600~1000V，这样，PID问题就变得越来越影响使用性能。目前常规的晶 体硅太阳能电池制备步骤为：制绒-扩散-湿法刻蚀-PECVD-丝网印刷-烧结；此工艺生产 的晶体硅太阳能电池氮化硅薄膜无法满足绝缘要求，PID衰减现象非常严重，组件输出功率 下降显著。
【发明内容】
[0003] 为了解决太阳能电池的PID问题，本发明提供了一种抗PID晶体硅电池的制备方 法，其在现有制备方法的湿法刻蚀和PECVD两步之间添加一道氧化工序，在硅片表面形成 一层二氧化硅膜，得到产品的PID测试结果均低于1 %。
[0004] 为此，本发明的技术方案如下：
[0005] -种抗PID晶体硅电池的制备方法，包括如下步骤：
[0006] 1)将硅衬底进行清洗、制绒、扩散、湿法刻蚀；
[0007] 2)将经湿法刻蚀后的硅衬底经过臭氧浓度为25~60ppm的臭氧氮气混合气氧化， 在所述娃衬底上生成一层二氧化娃膜；
[0008] 3)在经步骤2)处理后的硅衬底表面采用PECVD设备在其表面沉积一层厚度为 79~85nm，折射率为2. 01~2. 09的Si3N4膜；
[0009] 4)经过丝网印刷、烧结后得到所述抗PID晶体硅电池。
[0010] 优选，步骤2)所述臭氧氮气混合气喷淋到娃衬底表面，气体流速为30~50L/min， 硅片通过的速度为1. 5~2. 3m/min，反应温度为50~70°C。
[0011] 进行步骤2)氧化所用的氧化装置安装在湿法刻蚀机上，在所述湿法刻蚀机的卸 载滚轮上下分别安装喷淋装置和回风槽；所述回风槽设置于气体喷淋装置的正下方，且其 面积略大于气体喷淋装置；所述气体喷淋装置连接有进气管；所述回风槽连接有排风管。
[0012] 本发明制备抗PID晶体硅电池的方法，其氧化环节在改装后的湿法刻蚀机上同步 完成，减少了不必要的设备成本；同时，得到的抗PID晶体硅电池起到抗PID的主要部分是 Si3N4膜和SiO 2薄膜，这层复合膜对硅片表面起到了比较好的钝化作用，使负电荷难以在电 池表面聚集，从而可以减小PID现象的产生。
[0013] 说明书附图
[0014] 图1为湿法刻蚀机加装氧化装置部分示意图。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
[0016] 如图1所示，这是改装的湿法刻蚀机的卸载滚轮部分的示意图；在湿法刻蚀机的 卸载滚轮3上下分别安装喷淋装置1和回风槽2 ;回风槽2设置于气体喷淋装置1的正下 方，且其面积略大于气体喷淋装置1 ;气体喷淋装置1连接有进气管4 ;回风槽2连接有排风 管5。
[0017] 以下使用上述改装后的设备制备抗PID晶体硅电池。
[0018] 实施例1
[0019] -种抗PID晶体硅电池的制备方法，包括如下步骤：
[0020] 1)将硅衬底进行清洗、制绒、扩散、湿法刻蚀；
[0021] 2)将经湿法刻蚀后的硅衬底经过臭氧浓度为30ppm的臭氧氮气混合气氧化，在所 述娃衬底上生成一层二氧化娃膜；
[0022] 3)在经步骤2)处理后的硅衬底表面采用PECVD设备在其表面沉积一层厚度为 80nm，折射率为2. 01的Si3N4膜；
[0023] 4)经过丝网印刷、烧结后得到抗PID晶体硅电池，标记为1#。
[0024] 其中，步骤2)所述臭氧氮气混合气喷淋到娃衬底表面，气体流速为30L/min，娃片 通过的速度为2. 3m/min，反应温度为50°C。
[0025] 实施例2
[0026] -种抗PID晶体硅电池的制备方法，包括如下步骤：
[0027] 1)将硅衬底进行清洗、制绒、扩散、湿法刻蚀；
[0028] 2)将经湿法刻蚀后的硅衬底经过臭氧浓度为35ppm的臭氧氮气混合气氧化，在所 述娃衬底上生成一层二氧化娃膜；
[0029] 3)在经步骤2)处理后的硅衬底表面采用PECVD设备在其表面沉积一层厚度为 82. 7nm，折射率为2. 05的Si3N4膜；
[0030] 4)经过丝网印刷、烧结后得到抗PID晶体硅电池，标记为2#。
[0031] 其中，步骤2)所述臭氧氮气混合气喷淋到娃衬底表面，气体流速为40L/min，娃片 通过的速度为2. lm/min，反应温度为55°C。
[0032] 实施例3
[0033] -种抗PID晶体硅电池的制备方法，包括如下步骤：
[0034] 1)将硅衬底进行清洗、制绒、扩散、湿法刻蚀；
[0035] 2)将经湿法刻蚀后的硅衬底经过臭氧浓度为50ppm的臭氧氮气混合气氧化，在所 述娃衬底上生成一层二氧化娃膜；
[0036] 3)在经步骤2)处理后的硅衬底表面采用PECVD设备在其表面沉积一层厚度为 83nm，折射率为2. 07的Si3N4膜；
[0037] 4)经过丝网印刷、烧结后得到抗PID晶体硅电池，标记为3#。
[0038] 其中，步骤2)所述臭氧氮气混合气喷淋到娃衬底表面，气体流速为40L/min，娃片 通过的速度为2. 2m/min，反应温度为65°C。
[0039] 实施例4
[0040] -种抗PID晶体硅电池的制备方法，包括如下步骤：
[0041] 1)将硅衬底进行清洗、制绒、扩散、湿法刻蚀；
[0042] 2)将经湿法刻蚀后的硅衬底经过臭氧浓度为65ppm的臭氧氮气混合气氧化，在所 述娃衬底上生成一层二氧化娃膜；
[0043] 3)在经步骤2)处理后的硅衬底表面采用PECVD设备在其表面沉积一层厚度为 85nm，折射率为2. 09的Si3N4膜；
[0044] 4)经过丝网印刷、烧结后得到抗PID晶体硅电池，标记为4#。
[0045] 其中，步骤2)所述臭氧氮气混合气喷淋到娃衬底表面，气体流速为50L/min，娃片 通过的速度为2. 3m/min，反应温度为70°C。
[0046] 对上述实施例得到的1~4#电池性能进行测试，得到数据如下表
[0047]
[0048] 由表可知，利用本发明方法得到的抗PID晶体硅电池的PID均低于1 %，抗PID效 果明显。
【主权项】
1. 一种抗PID晶体硅电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤： 1) 将硅衬底进行清洗、制绒、扩散、湿法刻蚀； 2) 将经湿法刻蚀后的娃衬底经过臭氧浓度为25~60ppm的臭氧氮气混合气氧化，在所 述娃衬底上生成一层二氧化娃膜； 3) 在经步骤2)处理后的硅衬底表面采用PECVD设备在其表面沉积一层厚度为79~ 85nm，折射率为2. Ol~2. 09的Si3N4膜； 4) 经过丝网印刷、烧结后得到所述抗PID晶体硅电池。2. 如权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤2)所述臭氧氮气混合气喷淋到硅衬 底表面，气体流速为30~50L/min，硅片通过的速度为1. 5~2. 3m/min，反应温度为50~ 70。。。3. 如权利要求1所述制备方法中步骤2)所用的氧化装置，其特征在于：所述氧化装置 包括喷淋装置（1)、回风槽（2)、进气管（4)和出气管（5)，所述喷淋装置（1)和回风槽（2)分 别安装在湿法刻蚀机的卸载滚轮的（3)上部和下部，所述回风槽（2)设置于气体喷淋装置 (1)的正下方，且其面积大于气体喷淋装置（1);所述气体喷淋装置（1)连接有进气管（4); 所述回风槽（2)连接有排风管（5)。
【专利摘要】本发明公开了一种抗PID晶体硅电池的制备方法，包括如下步骤：1)将硅衬底进行清洗、制绒、扩散、湿法刻蚀；2)将经湿法刻蚀后的硅衬底经过臭氧浓度为25～60ppm的臭氧氮气混合气氧化；3)在经步骤2)处理后的硅衬底表面采用PECVD设备在其表面沉积一层厚度为79～85nm，折射率为2.01～2.09的Si3N4膜；4)经过丝网印刷、烧结后得到抗PID晶体硅电池。该抗PID晶体硅电池的制备方法在现有制备方法的湿法刻蚀和PECVD两步之间添加一道氧化工序，在硅片表面形成一层二氧化硅膜，使得到产品的PID测试结果均低于1％。
【IPC分类】H01L31/0216, H01L31/068, H01L31/18
【公开号】CN105118894
【申请号】CN201510579716
【发明人】杨福君, 王海滨, 康健, 杜彬, 于欣, 郑丽娜, 田小禾
【申请人】国网天津市电力公司, 国家电网公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月11日