一種提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法
【專利摘要】一種提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法，以制備好的太陽電池為襯底，在制備好的太陽電池前表面進(jìn)行后處理工藝。其實(shí)現(xiàn)流程整體上分成兩節(jié)：第一節(jié)為常規(guī)太陽電池制備流程：制絨清洗及干燥、高溫?cái)U(kuò)散、二次清洗、氮化硅沉積、絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)測試，第二節(jié)為后處理流程：前驅(qū)溶液沉積烘干和退火測試。本發(fā)明在太陽電池襯底的前表面采用噴涂法沉積氧化硅前驅(qū)溶液，烘干、退火后形成氧化硅膜層，得到“氧化硅/氮化硅”雙層減反射膜。
【專利說明】一種提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種太陽電池，尤其是晶體硅太陽電池的后處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽電池研制、生產(chǎn)的主要任務(wù)是降低成本，提高轉(zhuǎn)換效率，并保證使用過程中 的穩(wěn)定性。降低成本可以通過物料替換（￥611皿13叩，〇111111311211011，1611」；[1^13叩，61：· al.，Solar Energy，Vol. 95, 2013:265-270)的方式實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換效率提升有多種實(shí)現(xiàn)方式， 包括降低表面反射率（Yehua Tang, Chunlan Zhou, Su Zhou, et. al.，Chinese Journal of Chemical Physics, Vol. 26 (1)，2013:102-108)、電池結(jié)構(gòu)改進(jìn)（中國科學(xué)院電工研究所， 一種硼（B)擴(kuò)散摻雜的方法，201210301219. 6)和設(shè)備結(jié)構(gòu)改造（中國科學(xué)院電工研究所， 一種擴(kuò)散爐爐口回流部件，201210073355. 4)。就太陽電池使用穩(wěn)定性而言，電壓誘導(dǎo)衰減 (Potential Induced Degradation :PID)效應(yīng)成為目前廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。太陽電池 在運(yùn)行過程中，系統(tǒng)電壓使邊框和電池片之間形成了一個負(fù)偏壓，造成組件輸出功率降低， 這種由于偏壓誘導(dǎo)造成的功率衰減現(xiàn)象稱為電壓誘導(dǎo)衰減（即PID)效應(yīng)。偏壓大小取決 于陣列數(shù)量、逆變器類型和組件在陣列中所處的位置，安裝在陣列中不同位置的太陽電池 板形成的偏壓值各不相同，導(dǎo)致不同程度的漏電，因此PID效應(yīng)影響的程度也不同。
[0003] 為了減緩PID效應(yīng)的影響，從組件結(jié)構(gòu)進(jìn)行再設(shè)計(jì)、安裝監(jiān)控及輔料性能改進(jìn)等方 面著手確實(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)PID效應(yīng)的緩解，然而并無法從本質(zhì)上消除PID效應(yīng)的影響。人們曾經(jīng) 認(rèn)為，太陽電池生產(chǎn)過程及工藝流程變化不會影響太陽電池應(yīng)用，然而情況正好相反。太陽 電池片是光伏組件應(yīng)用的最基本單元，其制備各流程、步驟、工藝參數(shù)以及所用材料等對組 件使用的穩(wěn)定性有至關(guān)重要的作用，會對組件應(yīng)用造成影響。太陽電池組件在高偏壓下迫 使玻璃中的鈉形成正離子，鈉離子自由運(yùn)動穿過封裝膠膜向太陽電池表面擴(kuò)散，在太陽電池 表面的氮化娃膜層聚集（V. Naumann, C. Hagendorf, S. Grosser, M. Werner, J. Bagdahn, Energy Procedia, Proceedings of the2ndinternational conference on crystalline silicon photovoltaics silicon PV2012, Vol. 27, 2012:1-6)，所形成的電場與太陽電池發(fā)射極結(jié)區(qū)電 場相互疊加而削弱pn結(jié)的作用，降低局域并聯(lián)電阻形成局域漏電，導(dǎo)致電池失效，因此太陽 電池制備流程、工藝、參數(shù)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到應(yīng)用的穩(wěn)定性，影響太陽電池性能的參數(shù)都會在 應(yīng)用過程中影響 PID 效應(yīng)（Pingel S, Frank 0, Winkler M, et al.，Photovoltaic Specialists C onference(PVSC), 201035thIEEE, 2010:002817-002822.) 〇
[0004] 因此，太陽電池片性能研究及改進(jìn)是消除組件應(yīng)用過程中PID效應(yīng)影響的本質(zhì)所 在。由于減反射膜相對其他工藝來說更容易調(diào)節(jié)和控制，所以太陽電池前表面的氮化硅 減反射膜成為目前一種被積極推崇并廣泛使用的手段之一。有研究者對單層膜進(jìn)行研究 和改進(jìn)：通過進(jìn)行襯底表面預(yù)處理（工藝氣體等離子體轟擊或者非工藝氣體等離子體轟 擊），或者控制工藝參數(shù)改變減反射膜沉積條件，提高減反射膜折射率，通過抑制太陽電池 的漏電流或者提高減反射膜層的電導(dǎo)率的方式來阻止帶電離子在減反射膜層表面積累，從 而達(dá)到緩解組件PID效應(yīng)的目的。然而，減反射膜層折射率提高會造成太陽電池轉(zhuǎn)換效率 降低。有研究者采用雙層減反射膜（Pingel S, Frank 0, Winkler M, et al.，Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 201035th IEEE. IEEE, 2010:002817-002822.)同時(shí)兼顧光 利用和PID效應(yīng)，使太陽電池既能實(shí)現(xiàn)高的轉(zhuǎn)換效率，又具有抗PID效應(yīng)的性能。也有研究 者采用了多層減反射膜的方式，但結(jié)果表明，相對于雙層減反射膜來說，當(dāng)減反射膜達(dá)到三 層以上時(shí)，所實(shí)現(xiàn)的PID效應(yīng)并沒有進(jìn)一步改善，也無法消除PID效應(yīng)的影響。
[0005] 可見，雙層減反射膜是太陽電池片中相對較為理想的抑制甚至消除組件應(yīng)用 中PID效應(yīng)的方法。有多種方式能夠?qū)崿F(xiàn)太陽電池表面雙層減反射膜的制備：溶膠 凝膠（R. B. Pettit, C. J. Brinker，C. S. Ashley, Solar Cells, Vol. 15, 1985:267-278 ; Shui-Yang Lien, Dong-Sing ffuu, ffen-Chang Yeh, et al. , Solar Energy Materials&Solar Cells，Vol.90,2006:2710_2719)、熱氧化（J.Zhao，A.Wang，P.Altermatt，M. A.Green，Applied Physics Letters，Vol. 66, 1995:3636-36338)、真空蒸發(fā)（Jianhua Zhao, Aihua Wang, Martin A. Green, IEEE transactions on electron devices, Vol. 41 (9 ),1994:1592-1594)等。其中旋涂溶膠凝膠直接在襯底表面制備雙減反射膜容易造成 襯底表面的污染，也不具有良好的氫鈍化效果，且旋涂方式不利于產(chǎn)業(yè)化推廣；高溫?zé)?氧化方式能夠?qū)崿F(xiàn)很好的表面鈍化效果，但是高溫過程容易造成雜質(zhì)污染，且耗時(shí)長，不 利于生產(chǎn)成本控制；而真空蒸發(fā)的設(shè)備成本較高、產(chǎn)量低，也不利于生產(chǎn)轉(zhuǎn)型。目前生 產(chǎn)上普遍采用穩(wěn)定、易控、操作簡單的等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD)法，基于這種工 藝方式，研究者研究抗PID效應(yīng)的膜層，有的通過控制工藝參數(shù)在襯底表面沉積不同折 射率的減反射膜層（S. Winderbaum, F. Yun, 0· Reinhold, Journal of Vacuum Science and Technology A, Vol. 15(3)，1997:1020-1025)，國內(nèi)也有廠家采用這種方式來制備具有抗 PID的減反射膜層（鎮(zhèn)江大全太陽能有限公司，抗PID效應(yīng)的太陽能電池片及其制造方 法，201310201143. 4);由于非晶硅層具有更好的導(dǎo)電性，可避免組件膠膜中電荷聚集，有 的廠家制備了"非晶硅/氮化硅"和"氮化硅/非晶硅/氮化硅"結(jié)構(gòu)的減反射膜層（常 州天合光能有限公司，能抗PID效應(yīng)的太陽電池鈍化減反膜，201310008588. 0)。也有的 導(dǎo)入不同的前驅(qū)氣體，依次沉積不同的膜層構(gòu)成鈍化減反射膜層，如導(dǎo)入一氧化二氮（即 笑氣）后，可制備成"氧化硅/氮化硅"雙層減反射膜（中節(jié)能太陽能科技（鎮(zhèn)江）有限 公司，一種抗PID效應(yīng)的晶體硅太陽能電極及其制備方法，201310354011. 5 ;上海神舟新 能源發(fā)展有限公司，一種抗PID晶硅太陽能電池，201320484943. 7);也可以制備成"氮化 硅/氧化硅"抗PID雙層減反射膜（鎮(zhèn)江大全太陽能有限公司，具有抗PID效應(yīng)鍍膜的 晶體硅電池片，201320292810. X);還可以制備成"氮硅氧/氧化硅"抗PID雙層減反射膜 (東方電氣集團(tuán)（宜興）邁吉太陽能科技有限公司，一種制備具有抗PID效應(yīng)的減反射膜 方法）。此外，在光誘導(dǎo)電鍍激光摻雜選擇性發(fā)射極太陽電池的研究制備的發(fā)展過程中， 還形成了一種新的雙減反射膜層制備方式：先采用PECVD方式沉積單層氮化硅膜層，然 后再采用旋涂方式在氮化娃膜層上沉積上氧化娃膜（Zhou Chunlan, Li Tao, Song Yang, et al·，Solar Energy, Vol. 85, 2011:3057-3063)，制備得到"氧化娃/氮化娃"雙層減反射膜 結(jié)構(gòu)的選擇性發(fā)射極太陽電池，其主要目的是利用旋涂的氧化硅層防止光誘導(dǎo)電鍍過程中 發(fā)生過渡現(xiàn)象，以避免太陽電池轉(zhuǎn)換效率的降低（中國科學(xué)院電工研究所，專利申請?zhí)枺?201110177712. 7)，相對來說，這種雙層減反射膜的制備方式簡單，成本低，但是旋涂方式不 利于向產(chǎn)業(yè)化行業(yè)轉(zhuǎn)型。
[0006] 綜上所述，雙減反射膜是從太陽電池本身來避免甚至消除組件應(yīng)用過程中PID效 應(yīng)影響的主要方式之一。從膜層性質(zhì)上來說，高折射率的減反射膜層會造成光吸收增大， 抑制太陽電池光利用，從而降低太陽電池轉(zhuǎn)換效率；而低折射率的減反射膜層卻不利于抗 PID效應(yīng)的影響。從制備方式來說，旋涂溶膠凝膠方式不利于產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)、高溫氧化方式生 產(chǎn)成本過高且周期長，而真空蒸發(fā)方式也不適用于太陽電池生產(chǎn)。由此，發(fā)明簡潔、易于產(chǎn) 業(yè)化的方式制備既具有抗PID效應(yīng)的雙層減反射膜，又能夠提升轉(zhuǎn)換效率，成為目前太陽 電池研制的緊急任務(wù)之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是克服上述雙層減反射膜制備方式的不足，提出一種太陽電池的后 處理方法，實(shí)現(xiàn)太陽電池雙層膜的制備。采用本發(fā)明一種提升太陽轉(zhuǎn)換效率的后處理方法 對目前常規(guī)太陽電池進(jìn)行后處理，不僅使太陽電池能夠抗PID效應(yīng)，而且能夠有效提高太 陽電池的轉(zhuǎn)換效率，可使其轉(zhuǎn)換效率提升0.2% (abs.)以上。
[0008] 本發(fā)明一種提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法，其特點(diǎn)在于是以目前制備好的 太陽電池為襯底，在制備好的太陽電池前表面進(jìn)行后處理工藝而完成的。具體來說，是按照 目前的方法制備太陽電池，以制備好的太陽電池為襯底，在其前表面進(jìn)行后處理，即采用噴 涂的方式在制備好的太陽電池前表面沉積氧化硅前驅(qū)溶液，經(jīng)烘干、退火后形成氧化硅膜 層，從而實(shí)現(xiàn)太陽電池前表面"氧化硅/氮化硅"雙層減反射膜的制備。
[0009] 本發(fā)明一種提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法，其實(shí)現(xiàn)流程整體上分成兩節(jié)： 第一節(jié)為常規(guī)太陽電池制備流程，工藝過程為制絨清洗、高溫?cái)U(kuò)散、二次清洗、氮化硅沉積、 絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)、測試，第二節(jié)為后處理流程：前驅(qū)溶液沉積和退火、測試。
[0010] 本發(fā)明后處理方法的工藝步驟具體如下：
[0011] 第一節(jié)常規(guī)太陽電池制備流程，包括：
[0012] (1)(1)制絨清洗及干燥
[0013] 腐蝕清洗待制備的襯底表面。對于單晶硅片襯底采用堿溶液：氫氧化鉀或者氫氧 化鈉溶液進(jìn)行腐蝕；對于多晶硅襯底則采用硝酸和氫氟酸的混合溶液進(jìn)行腐蝕清洗。腐蝕 清洗的主要目的一是將硅片表面的損傷層去除，以減少表面復(fù)合速率，二是在襯底表面形 成具有良好減反射效果的結(jié)構(gòu)，以提高太陽電池的入射光利用。腐蝕完成后，采用高純?nèi)ルx 子水充分清洗襯底，然后將襯底表面充分干燥；
[0014] ⑵高溫?cái)U(kuò)散
[0015] 在800?900°C條件下將步驟（1)制備好的襯底在擴(kuò)散爐中進(jìn)行擴(kuò)散，使硅片前表 面薄層由于雜質(zhì)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)反型，形成晶體硅太陽電池發(fā)射極；
[0016] ⑶二次清洗
[0017] 高溫?cái)U(kuò)散后，襯底周邊形成了反型層，會造成太陽電池輸出參數(shù)的降低，因此需要 在電池制備之前將襯底周邊的反型層去除。將經(jīng)步驟（2)擴(kuò)散好的硅片進(jìn)行濕法刻邊，一 方面去除襯底背面及周邊形成的反型層，另一方面，將步驟（2)中在襯底前表面形成的磷 娃玻璃層清洗干凈，并充分清洗后干燥；
[0018] (4)氮化硅沉積
[0019] 在300?500°C條件下，將步驟（3)制備的襯底采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD)法在其前表面沉積80nm的氮化硅膜，沉積的氮化硅既是前表面的減反射膜，也是 前表面的鈍化膜層；
[0020] (5)絲網(wǎng)印刷
[0021] 采用絲網(wǎng)印刷的方式分別在步驟（4)制得的襯底背面電極區(qū)沉積銀鋁漿，烘干 后，在所述襯底背面非電極區(qū)域沉積鋁漿料，烘干后，再在所述襯底前表面沉積銀漿料；
[0022] (6)燒結(jié)、測試
[0023] 將制備好電極的襯底置于快速燒結(jié)爐進(jìn)行烘干和燒結(jié)。烘干的目的主要是將襯底 背面及前表面漿料中有機(jī)溶劑充分揮發(fā)，然后在780?850°C溫度范圍、空氣或者氮?dú)夥諊?條件下燒結(jié)，使電極與襯底之間通過合金方式形成良好的歐姆接觸，同時(shí)在襯底背面實(shí)現(xiàn) 鋁摻雜形成背場。
[0024] 至此，完成了目前常規(guī)太陽電池的制備，可以對所制備的太陽電池進(jìn)行輸出性能 測試；
[0025] 第二節(jié)后處理流程，包括：
[0026] (7)前驅(qū)溶液沉積
[0027] 以已完成所述步驟（1)-(6)的常規(guī)太陽電池為襯底，進(jìn)行提升轉(zhuǎn)換效率的后處理 工藝。即以制備完成的常規(guī)太陽電池為襯底，采用噴涂法在太陽電池的前表面沉積氧化硅 前驅(qū)溶液，然后在l〇〇°C溫度、空氣氛圍下進(jìn)行烘干。所述的氧化硅前驅(qū)溶液為有機(jī)溶液，其 溶質(zhì)為硅氧聚合物，溶劑為酒精或者異丙醇，濃度為〇. 5?10. 0% ;
[0028] (8)退火、測試
[0029] 將經(jīng)步驟（7)沉積了前驅(qū)溶液的常規(guī)太陽電池在200?450°C溫度范圍、空氣或者 氮?dú)夥諊鷹l件下退火10?120s，形成氧化硅膜層。至此完成了本發(fā)明一種提升太陽電池轉(zhuǎn) 換效率的后處理流程，同時(shí)在常規(guī)太陽電池前表面形成抗PID的太陽電池雙層減反射膜結(jié) 構(gòu)。
[0030] 所述的步驟（1)-(6)是目前晶體硅太陽電池生產(chǎn)的制備流程。本發(fā)明的特征在于 其以目前制備完成的常規(guī)太陽電池為襯底，在太陽電池前表面采用噴涂的方式沉積一層氧 化硅薄膜的前驅(qū)溶液，即所述步驟（7);其特征還在于所述的步驟（8)退火過程中，前驅(qū)溶 液進(jìn)一步分解，在太陽電池前表面形成氧化硅薄膜，從而使太陽電池前表面具有"氧化硅/ 氮化硅"雙層減反射膜結(jié)構(gòu)，成為具有抗PID效應(yīng)的太陽電池。所述氧化硅膜層具有一定碳 含量。
[0031] 利用本發(fā)明方法制備的太陽電池前表面具有雙層減反射膜結(jié)構(gòu)，能夠改善太陽電 池前表面的入射光利用率，提高太陽電池短路電流，從而提升太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。太陽電 池前表面形成的氧化硅薄膜能夠很好地將太陽電池前表面的電極柵線遮蓋掩蔽，更好地避 免太陽電池前表面電極柵線被氧化，增強(qiáng)太陽電池性能的穩(wěn)定性。太陽電池表面形成的氧 化硅膜層具有一定的碳含量，能夠改善膜層性能，達(dá)到太陽電池抗PID效應(yīng)的效果。
[0032] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] (1)太陽電池制備流程簡單，基于目前太陽電池常規(guī)制備方法實(shí)現(xiàn)，與目前生產(chǎn)流 程相互兼容，容易實(shí)現(xiàn)，無需對生產(chǎn)、操作人員進(jìn)行額外培訓(xùn)，節(jié)省人員成本；
[0034] (2)所用溶劑為常見的有機(jī)溶劑，成本低廉；
[0035] (3)膜層沉積方式采用噴涂法，工藝簡單，操作方便，可重復(fù)性強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型快；
[0036] (4)在現(xiàn)有太陽電池前表面形成的氧化硅能夠降低太陽電池前表面反射率，有效 改善太陽電池短路電流，提高太陽電池轉(zhuǎn)換效率，使太陽電池轉(zhuǎn)換效率提升〇. 2% (abs.) 以上；
[0037] (5)制備的太陽電池具有抗PID特性，增加了太陽電池的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 圖1本發(fā)明方法工藝流程示意圖；
[0039] 圖2常規(guī)太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖3本發(fā)明方法所制備的太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0041] 以下結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0042] 本發(fā)明以目前一般生產(chǎn)方式實(shí)現(xiàn)的太陽電池為襯底，采用噴涂的方式在太陽電池 的前表面沉積氧化硅前驅(qū)溶液，在100°c條件下烘干后，再在200?450°C范圍內(nèi)、空氣或者 氮?dú)夥諊鷹l件下退火10?120s。
[0043] 圖1所示為本發(fā)明方法流程示意圖，本發(fā)明方法的工藝流程分兩節(jié)：第一節(jié)常規(guī) 太陽電池制備流程S-ι和第二節(jié)后處理流程S-2。
[0044] 1、第一節(jié)常規(guī)太陽電池制備流程S-1的工藝步驟與目前常規(guī)太陽電池制備流程 相同。
[0045] 如圖1所示，第一節(jié)常規(guī)太陽電池制備流程S-1包括：
[0046] 步驟S-101制絨清洗及干燥：首先將硅片襯底N-010進(jìn)行制絨清洗及干燥；采用 氫氧化鉀或者氫氧化鈉溶液對單晶硅片腐蝕，采用酸溶液對多晶硅襯底腐蝕，以去除硅片 表面的切割損傷層，同時(shí)使襯底表面形成具有良好減反射效果的結(jié)構(gòu)表面N-011，降低太陽 電池的表面反射和表面載流子復(fù)合速率，然后采用高純?nèi)ルx子水充分清洗并干燥硅片襯底 N-010 ；
[0047] 步驟S-102高溫?cái)U(kuò)散：將步驟S-101烘干后的硅片襯底N-010在800?900°C條 件下進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散，使前表面進(jìn)行雜質(zhì)補(bǔ)償而反型，制備太陽電池發(fā)射極N-012 ;
[0048] 步驟S-103二次濕法清洗：將經(jīng)步驟S-102高溫?cái)U(kuò)散后的硅片襯底N-010進(jìn)行二 次清洗，以去除硅片周邊及背面在高溫?cái)U(kuò)散過程中形成的反型層，同時(shí)將硅片襯底N-010 前表面形成的磷硅玻璃層清洗干凈，并干燥。
[0049] 步驟S-104氮化硅沉積：步驟S-103完成后，將硅片襯底N-010在300?500°C溫 度范圍內(nèi)進(jìn)行氮化硅沉積，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD)法在硅片襯底N-010的 前表面沉積80nm的氮化硅減反射膜N-013。氮化硅減反射膜層N-013的折射率約為2. 1， 非晶態(tài)的氮化硅膜層由于含有大量的氫，因此該氮化硅減反射膜層N-013對于太陽電池來 說還具有表面鈍化的作用，以進(jìn)一步降低太陽電池的表面反射和表面復(fù)合速率。
[0050] 步驟S-105絲網(wǎng)印刷：采用絲網(wǎng)印的方式在步驟S-104制備得到的襯底背面電極 區(qū)沉積銀鋁漿料，烘干后，在所述襯底背面的非電極區(qū)沉積鋁漿料，再烘干，再在所述襯底 的前表面電極區(qū)沉積銀漿料；
[0051] 步驟S-106燒結(jié)：將步驟S-105制得的襯底置于快速燒結(jié)爐中，在約780?850°C 溫度范圍進(jìn)行燒結(jié)，使得襯底的前表面及背表面電極與襯底之間通過合金方式形成良好的 歐姆接觸，成為太陽電池的前表面電極N-014及背面電極N-015,同時(shí)促使背面鋁向硅中摻 雜，形成太陽電池背場N-016。
[0052] 至此，完成了如圖2所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)太陽電池的制備，該太陽電池的前表面為氮 化硅單層減反射膜。該太陽電池所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換效率可以通過I-V測試得到。
[0053] 2、第二節(jié)后處理流程S-2,包括：
[0054] 步驟S-201前驅(qū)溶液沉積、烘干：采用噴涂法在第一節(jié)制得的常規(guī)太陽電池的前 表面沉積氧化硅前驅(qū)溶液：將配制好的濃度為〇. 5?10%的氧化硅前驅(qū)溶液采用噴涂的方 式沉積在太陽電池前表面，在l〇〇°C條件下烘干。
[0055] 步驟S-202退火、測試：將完成了步驟S-201即氧化硅膜前驅(qū)溶液沉積的太陽電池 在200?450°C溫度范圍、空氣或者氮?dú)夥諊鷹l件下退火10?120s，在此退火條件下太陽 電池前表面沉積的氧化硅前驅(qū)溶液發(fā)生分解，形成具有一定碳含量的氧化硅膜層M-017,氧 化硅膜層M-017均勻覆蓋在整個太陽電池前表面，得到前表面具有"氧化硅/氮化硅"雙減 反射膜結(jié)構(gòu)的太陽電池，如圖3所示，該太陽電池具有抗PID效應(yīng)。
[0056] 相對于常規(guī)結(jié)構(gòu)太陽電池，采用本發(fā)明方法制備的太陽電池具有"氧化硅/氮化 硅"雙減反射膜結(jié)構(gòu)，其中最外層氧化硅具有一定的碳含量，能夠有效降低表面反射率，提 商太陽電池的短路電流，使太陽電池的轉(zhuǎn)換效率能夠提商0.2% (abs.)以上。
[0057] 以下具體實(shí)施例中，制絨和二次清洗設(shè)備為Rina設(shè)備，高溫?cái)U(kuò)散、PECVD及快速 烘干燒結(jié)爐為Centrotherm設(shè)備，絲網(wǎng)印刷機(jī)是ASYS設(shè)備，太陽電池測試為Burger設(shè)備。 為了能夠?qū)⒈景l(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型，將硅氧聚合物的有機(jī)溶液沉積后的烘 干和退火進(jìn)行集成，采用Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐進(jìn)行烘干和退火，其中烘干溫度為 100°C，而退火峰值溫度為200?450°C，退火時(shí)間為10?120s，所述氧化硅前驅(qū)溶液濃度 為 0· 5 ?10%。
[0058] 實(shí)施例1
[0059] 1、將156X 156mm2的P型晶體硅片（多晶）在Rina設(shè)備中進(jìn)行酸腐蝕制絨、充分 清洗后用氮?dú)獯蹈珊髠溆茫?br> [0060] 2、將Centrotherm高溫?cái)U(kuò)散/氧化爐溫度升高至800°C，將步驟1制備好的清潔娃 片放置在恒溫區(qū)域進(jìn)行磷擴(kuò)散，使硅片前表面形成n-type發(fā)射極；
[0061] 3、將步驟2制得的硅片采用Rina設(shè)備進(jìn)行二次濕法刻蝕、清洗，一方面是去除襯 底周邊及背面在高溫?cái)U(kuò)散中形成的反型層，另一方面是將磷硅玻璃層清洗干凈；
[0062] 4、完成步驟3后，將硅片直接放置在Centrotherm公司管式"等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相 沉積設(shè)備"中，在300°C條件下沉積氮化硅減反射膜，所沉積氮化硅減反射膜厚度約80nm，折 射率約2. 1 ;
[0063] 5、將步驟4制得的硅片采用ASYS絲網(wǎng)印刷機(jī)在其背面印刷銀鋁漿料，烘干后再印 刷鋁漿料，再烘干后在硅片的前表面印刷銀漿料；
[0064] 6、將經(jīng)步驟5完成電極印刷的娃片置于Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐中進(jìn)行烘 干、燒結(jié)，燒結(jié)的峰值溫度為780°C。至此完成常規(guī)太陽電池的制備。采用Burger測試其 I-V特性，常規(guī)太陽電池短路電流為8. 695A，轉(zhuǎn)換效率為17. 52% ;
[0065] 7、配制氧化硅膜層前驅(qū)溶液：以酒精為溶劑，硅氧聚合物為溶質(zhì)，配制硅氧聚合物 的酒精溶液，溶液濃度為10. ο %。以步驟6制得的常規(guī)太陽電池為襯底，采用噴涂的方式將 所配制的濃度為10. 0%的硅氧聚合物酒精溶液均勻地沉積在所述常規(guī)太陽電池的前表面。 [0066] 8、將Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐的烘干區(qū)域溫度設(shè)定為KKTC，空氣氛圍下退 火峰值溫度為300°C，退火時(shí)間為120s，將完成步驟7即前表面沉積了硅氧聚合物酒精溶液 的太陽電池傳送至Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐進(jìn)行烘干、退火。太陽電池前表面沉積的 前驅(qū)溶液在退火條件下充分分解，在前表面形成氧化硅膜層，從而實(shí)現(xiàn)太陽電池具有"氧化 硅/氮化硅"的雙減反射膜結(jié)構(gòu)。至此完成了具有雙減反射膜層且抗PID太陽電池的制備。
[0067] 9、采用Burger測試雙減反射膜太陽電池的I-V特性，其短路電流為8. 814A，轉(zhuǎn)換 效率為17. 79%。由此，采用本發(fā)明一種提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法對常規(guī)太陽電 池進(jìn)彳丁后處理后，實(shí)現(xiàn)太陽電池短路電流提商119mA，轉(zhuǎn)換效率提商0. 27 %。
[0068] 實(shí)施例2
[0069] 1、將襯底為156X 156mm2的P型晶體硅片（多晶）在Rina設(shè)備中進(jìn)行酸腐蝕制 絨、充分清洗后用氮?dú)獯蹈珊髠溆茫?br> [0070] 2、將Centrotherm高溫?cái)U(kuò)散/氧化爐溫度升高至830°C，將步驟1制備好的清潔娃 片放置在恒溫區(qū)域進(jìn)行磷擴(kuò)散，使硅片前表面形成n-type發(fā)射極；
[0071] 3、將步驟2制得的硅片采用Rina設(shè)備進(jìn)行二次濕法刻蝕、清洗，一方面去除襯底 周邊及背面在步驟2高溫?cái)U(kuò)散中形成的反型層，另一方面將磷硅玻璃層清洗干凈；
[0072] 4、將步驟3制得的硅片直接放置在Centrotherm公司管式"等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相 沉積設(shè)備"中，在450°C條件下沉積氮化硅減反射膜，所沉積氮化硅減反射膜的厚度約80nm， 折射率約2. 1 ;
[0073] 5、采用ASYS絲網(wǎng)印刷機(jī)在步驟4制得的硅片背面印刷銀鋁漿料，烘干后再印刷鋁 漿料，再烘干后在硅片前表面印刷銀漿料；
[0074] 6、將印刷了電極的硅片在Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐中進(jìn)行烘干、燒結(jié)，燒結(jié) 的峰值溫度為830°C。至此完成常規(guī)太陽電池的制備。采用Burger測試該常規(guī)太陽電池的 I-V特性，該常規(guī)太陽電池短路電流為8. 641A，轉(zhuǎn)換效率為17. 39% ;
[0075] 7、配制氧化硅膜層前驅(qū)溶：以酒精為溶劑，硅氧聚合物為溶質(zhì)，配制硅氧聚合物的 酒精溶液，溶液濃度為8%。以經(jīng)步驟6制備完成的常規(guī)太陽電池為襯底，采用噴涂的方式 將所配制的濃度為8%的硅氧聚合物酒精溶液均勻地沉積在所述常規(guī)太陽電池的前表面；
[0076] 8、將Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐的烘干區(qū)域溫度設(shè)定為100°C，氮?dú)夥諊峦?火峰值溫度為200°C，退火時(shí)間為30s，將完成步驟7即前表面沉積了硅氧聚合物酒精溶液 的太陽電池傳送至Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐進(jìn)行烘干、退火。太陽電池前表面沉積的 前驅(qū)溶液在退火條件下充分分解，在前表面形成氧化硅膜層，從而實(shí)現(xiàn)太陽電池具有"氧化 硅/氮化硅"的雙減反射膜結(jié)構(gòu)，至此完成了具有雙減反射膜層且抗PID太陽電池的制備。
[0077] 9、采用Burger測試雙減反射膜太陽電池的I-V特性，其短路電流為8. 742A，轉(zhuǎn)換 效率為17. 62%。由此，采用本發(fā)明一種提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法對常規(guī)太陽電 池進(jìn)彳丁后處理后，實(shí)現(xiàn)太陽電池短路電流提商101mA，轉(zhuǎn)換效率提商0. 23%。
[0078] 實(shí)施例3 :
[0079] 1、將156X 156mm2的P型晶體硅片（多晶）在Rina設(shè)備中進(jìn)行酸腐蝕制絨、充分 清洗后用氮?dú)獯蹈珊髠溆茫?br> [0080] 2、將Centrotherm高溫?cái)U(kuò)散/氧化爐溫度升高至830°C，將步驟1制備好的清潔娃 片放置在恒溫區(qū)域進(jìn)行磷擴(kuò)散，使硅片前表面形成n-type發(fā)射極；
[0081] 3、將步驟2完成的硅片采用Rina設(shè)備進(jìn)行二次濕法刻蝕、清洗，一方面去除襯底 周邊及在背面在高溫?cái)U(kuò)散中形成的反型層，另一方面將磷硅玻璃層清洗干凈；
[0082] 4、完成步驟3后，將硅片直接放置在Centrotherm公司管式"等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相 沉積設(shè)備"中，在500°C條件下沉積氮化硅減反射膜，所沉積氮化硅減反射膜厚度約80nm，折 射率約2. 1 ;
[0083] 5、采用ASYS絲網(wǎng)印刷機(jī)在步驟4制得的硅片背面印刷銀鋁漿料，烘干后再在此硅 片背面印刷鋁漿料，烘干后，在此硅片的前表面印刷銀漿料；
[0084] 6、將經(jīng)步驟5完成電極印刷的硅片置于Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐中進(jìn)行烘 干、燒結(jié)，燒結(jié)的峰值溫度為850°C。至此完成常規(guī)太陽電池的制備。采用Burger測試其 I-V特性，常規(guī)太陽電池短路電流為8. 607A，轉(zhuǎn)換效率為17. 34% ;
[0085] 7、配制氧化硅膜層前驅(qū)溶液：以異丙醇為溶劑，硅氧聚合物為溶質(zhì)，配制硅氧聚合 物的異丙醇溶液，溶液濃度為10. 〇%。以步驟6制備得的常規(guī)太陽電池為襯底，采用噴涂的 方式將所配制的濃度為10. 0%的硅氧聚合物異丙醇溶液均勻地沉積在所述常規(guī)太陽電池 的前表面；
[0086] 8、將Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐的烘干區(qū)域溫度設(shè)定為KKTC，空氣氛圍下退 火峰值溫度為300°C，退火時(shí)間為10s，將完成步驟7即前表面沉積了硅氧聚合物異丙醇溶 液的太陽電池傳送至Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐進(jìn)行烘干、退火。太陽電池前表面沉積 的前驅(qū)溶液在退火條件下充分分解，在前表面形成氧化硅膜層，從而實(shí)現(xiàn)太陽電池具有"氧 化硅/氮化硅"的雙減反射膜結(jié)構(gòu)。至此完成了具有雙減反射膜層且抗PID太陽電池的制 備。
[0087] 9、采用Burger測試雙減反射膜太陽電池的I-V特性，其短路電流為8. 762A，轉(zhuǎn)換 效率為17.64%。由此，采用本發(fā)明后處理方法對常規(guī)太陽電池進(jìn)行后處理后，太陽電池短 路電流提高155mA，轉(zhuǎn)換效率提高0. 30%。
[0088] 實(shí)施例4 :
[0089] 1、將襯底為156X 156mm2的P型晶體硅片（多晶）在Rina設(shè)備中進(jìn)行酸腐蝕制 絨、充分清洗后用氮?dú)獯蹈珊髠溆茫?br> [0090] 2、將Centrotherm高溫?cái)U(kuò)散/氧化爐溫度升高至90(TC，將步驟1制備好的清潔娃 片放置在恒溫區(qū)域進(jìn)行磷擴(kuò)散，使硅片前表面形成n-type發(fā)射極；
[0091] 3、將步驟2制得的硅片采用Rina設(shè)備進(jìn)行二次濕法刻蝕、清洗，一方面去除襯底 周邊及背面在步驟2中形成的反型層，另一方面將磷硅玻璃層清洗干凈；
[0092] 4、將步驟3制得的硅片直接放置在Centrotherm公司管式"等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相 沉積設(shè)備"中，在450°C條件下沉積氮化硅減反射膜，所沉積氮化硅減反射膜的厚度約80nm， 折射率約2. 1 ;
[0093] 5、采用ASYS絲網(wǎng)印刷機(jī)在步驟4制得的硅片背面印刷銀鋁漿料，烘干后再在此硅 片背面印刷鋁漿料，烘干后，在此硅片的前表面印刷銀漿料；
[0094] 6、將印刷了電極的硅片在Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐中進(jìn)行烘干、燒結(jié)，燒結(jié) 的峰值溫度為830°C。至此完成常規(guī)太陽電池的制備。采用Burger測試其I-V特性，常規(guī) 太陽電池短路電流為8. 593A，轉(zhuǎn)換效率為17. 33% ;
[0095] 7、配制氧化硅膜層前驅(qū)溶：以酒精為溶劑，硅氧聚合物為溶質(zhì)，配制硅氧聚合物的 酒精溶液，溶液濃度為〇. 5%。以步驟6制備完成的常規(guī)太陽電池為襯底，采用噴涂的方式 將所配制的濃度為0. 5%的硅氧聚合物酒精溶液均勻地沉積在所述常規(guī)太陽電池的前表 面；
[0096] 8、將Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐的烘干區(qū)域溫度設(shè)定為KKTC，氮?dú)夥諊峦?火峰值溫度為450°C，退火時(shí)間為30s，將完成步驟7即前表面沉積了硅氧聚合物酒精溶液 的太陽電池傳送至Centrotherm快速烘干燒結(jié)爐進(jìn)行烘干、退火。太陽電池前表面沉積的 前驅(qū)溶液在退火條件下充分分解，在前表面形成氧化硅膜層，使太陽電池具有"氧化硅/氮 化硅"的雙減反射膜結(jié)構(gòu)，至此完成了具有雙減反射膜層且抗PID太陽電池的制備。
[0097] 采用Burger測試雙減反射膜太陽電池的I-V特性，其短路電流為8. 707A，轉(zhuǎn)換效 率為17.55%。由此，采用本發(fā)明后處理方法對常規(guī)太陽電池進(jìn)行后處理后，太陽電池短路 電流提高114mA，轉(zhuǎn)換效率提高0. 22 %。
【權(quán)利要求】
1. 一種提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法，其特征在于，所述的后處理方法包括以 下步驟： 第一節(jié)，常規(guī)太陽電池制備流程： (1) 制絨清洗及干燥：腐蝕清洗待制備的襯底表面，并充分干燥； (2) 高溫?cái)U(kuò)散：在高溫條件下將步驟（1)中制備好的襯底進(jìn)行磷擴(kuò)散，形成n-type發(fā) 射極； (3) 二次清洗：將步驟（2)中擴(kuò)散好的襯底進(jìn)行濕法刻邊、清洗并干燥； (4) 氮化硅沉積：將步驟（3)制得的襯底采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在襯底前表 面沉積氮化硅減反射膜； (5) 絲網(wǎng)印刷：采用絲網(wǎng)印刷的方式分別在步驟（4)制得的襯底前表面沉積銀漿料，在 所述襯底背表面的電極區(qū)沉積銀鋁漿，在所述襯底背面非電極區(qū)域沉積鋁漿料； (6) 燒結(jié)、測試：將完成步驟（5)絲網(wǎng)印刷的襯底進(jìn)行燒結(jié)，形成良好的電極歐姆接觸， 完成常規(guī)太陽電池的制備； 第二節(jié)，后處理流程： (7) 前驅(qū)溶液沉積、烘干：以步驟（6)制備好的常規(guī)太陽電池為襯底，采用噴涂法在其 前表面沉積氧化硅前驅(qū)溶液、并在l〇〇°C條件下進(jìn)行烘干，使前驅(qū)溶液中有機(jī)溶劑揮發(fā)； (8) 退火、測試：將步驟（7)制得的襯底在200?450°C溫度范圍、空氣或者氮?dú)夥諊?退火10?120s，使沉積的氧化硅前驅(qū)溶液充分揮發(fā)、分解形成氧化硅膜層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法，其特征在于，經(jīng)后處 理的太陽電池前表面為"氧化硅/氮化硅"雙減反射膜，所述氧化硅是以常規(guī)太陽電池為襯 底，在前表面采用噴涂法沉積氧化硅前驅(qū)溶液，烘干后在退火過程中分解形成的，所述氧化 娃膜膜層含有碳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法，其特征在于所述的前 驅(qū)溶液為有機(jī)溶液，其中溶質(zhì)為硅氧聚合物，溶劑為酒精或者異丙醇，所述前驅(qū)溶液的濃度 為 0· 5 ?10%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的后處理方法，其特征在于所述的步 驟（7)中的烘干和步驟（8)的退火在同一鏈?zhǔn)缴a(chǎn)設(shè)備中進(jìn)行。
【文檔編號】H01L31/18GK104064623SQ201410226317
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】湯葉華, 周春蘭, 王文靜, 陳朋, 王亞勛, 王磊, 王孟, 費(fèi)建明 申請人:中國科學(xué)院電工研究所, 歐貝黎新能源科技股份有限公司