本发明属于太阳能电池技术领域,具体涉及切片硅异质结电池、切片硅异质结电池的制备方法、太阳能电池组件。
背景技术:
太阳能电池具有清洁无污染、可再生、工作性能稳定等优点。太阳能电池也称光伏电池,其利用半导体的光生伏特效应,将太阳光的能量直接转换为电能。在转换过程中,通过吸收光产生电子空穴对,电子空穴对分离,实现发电电流的传输。根据结构和制备工艺的不同,太阳能电池划分为不同的类型,包括非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及其他类型硅太阳能。例如,以晶硅为基底的异质结太阳能电池,在基底的一侧或两侧制备半导体层、电极形成电池片,接着将多个电池片进行焊接以进行串联或并联,然后封装形成组件,组件发电后通过逆变器回馈电网。
纵观中国光伏产业走过的这二十年里,太阳能电池的价格一年比一年低,成本下降的本质是技术和产业链的革新,而这其中的重要工艺是切片技术。在激光切片过程中,激光将电池片沿设定路径局部融化,再通过机械力量将电池片沿设定路径裂解实现切片。但是,在电池片的切割边缘形成激光损伤区和机械断裂区,导致电池片中硅原子无法保持原本的有序排列状态,形成悬挂键,降低电池片的效率,使得半片组件的外部输出功率有所折损。
如何保持切割后的硅异质结电池的效率,或减小因切割造成的效率降低,成为目前异质结太阳能电池领域亟待解决的技术问题之一。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足,提供一种切片硅异质结电池、切片硅异质结电池的制备方法及太阳能电池组件,通过对切片硅异质结电池主体的切割表面进行清洗钝化、形成侧硅薄膜、光注入退火处理三种处理方式的至少两种,有效钝化切割表面的缺陷,降低载流子的复合,提高电池的发电效率,修复现有技术中因激光切片技术导致切割表面出现损伤而导致的电池效率降低。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是:
作为本发明的一方面,提供一种切片硅异质结电池的制备方法,包括对整片异质结太阳能电池进行切割的步骤,其还包括:对切割后形成的切片硅异质结电池主体进行如下处理工艺中的至少两种:
对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行清洗钝化处理;
在所述切片硅异质结电池主体的切割表面形成侧硅薄膜;
对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行光注入退火处理;
其中,所述切片硅异质结电池主体包括晶硅基底、本征非晶硅层、掺杂非晶硅层、透明导电层和栅电极。
优选的是,对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行清洗钝化处理工艺中,处理溶液包括氟化氢溶液,所述氟化氢溶液中氟化氢的摩尔浓度范围为0.5%-10%;
优选的是,所述氟化氢溶液的温度范围为10℃-30℃;
优选的是,擦拭所述切割表面的速率范围为30mm/s-166mm/s;
优选的是,对所述切割表面采用擦拭方式进行清洗,每一所述切割表面擦拭次数为1次-5次,擦拭工具为棉签或无尘布。
优选的是,对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行清洗钝化处理工艺中,进行所述清洗钝化处理之后,对所述切片硅异质结电池主体进行干燥处理;
优选的是,使用烘箱烘干或使用氮气吹干的方式对所述切片硅异质结电池主体进行干燥处理。
优选的是,在所述切片硅异质结电池主体的切割表面形成侧硅薄膜时,所述侧硅薄膜的介电常数范围为1-10;
所述侧硅薄膜的厚度范围为20nm-110nm;
优选的是,形成所述侧硅薄膜的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及碳化硅中的任一种;
优选的是,所述侧硅薄膜的制备方法包括等离子体化学气相沉积法或热丝化学气相沉积法,所述等离子体化学气相沉积法或所述热丝化学气相沉积法的工艺气体至少包括sih4。
优选的是,所述热丝化学气相沉积法形成所述侧硅薄膜,包括:
将多块所述切片硅异质结太阳能电池主体堆叠整齐;
采用所述热丝化学气相沉积法对多块所述切片硅异质结太阳能电池主体的切割表面进行镀膜,镀膜温度范围为180℃-220℃,镀膜时间范围为10s-2mins;
并对多块所述切片硅异质结太阳能电池主体进行辐照退火;
优选的是,所述等离子体化学气相沉积法制备氮氧化硅薄膜的工艺气体至少包括h2、sih4、n2o、nh3,沉积温度范围为30℃-300℃,压强范围为0.5torr-3.5torr;
所述等离子体化学气相沉积法制备氧化硅薄膜的工艺气体包括co2、sih4、h2,沉积温度范围为60℃-300℃,压强范围为0.5torr-3.5torr。
优选的是,对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行光注入退火处理的处理工艺中,将所述切片硅异质结电池主体置于氛围气体中,采用光注入退火方式在设定温度范围内,利用光源对且仅对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行处理;
优选的是,所述光注入退火方式中,所述光源垂直于所述切割表面进行照射;
优选的是,所述光注入退火方式中,所述光源照射方式为连续性照射或者间歇性照射,连续性照射总时间范围为20s-2min,间歇性照射总时间范围为20s-5min;
优选的是,在所述间歇性照射中,所述光源的单次照射时间范围为2ms-20s,单次间歇时间优选为2s-10s;
优选的是,所述光注入退火方式中,光强范围为20sun~100sun;
优选的是,光强范围为30sun-80sun;
优选的是,所述设定温度范围为180℃-220℃。
优选的是,对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行光注入退火处理的处理工艺中,所述氛围气体为空气或者为氮气;
优选的是,所述氛围气体为氧气和氮气的混合气体,所述混合气体的氧气含量在20%以上;
优选的是,所述氛围气体还包括部分纯水蒸汽;
优选的是,所述光注入退火方式包括采用不同波长的光进行照射,所述光源包括红外光、可见光、单色光及白光;
优选的是,所述光源包括激光、卤素灯或led灯。
优选的是,采用激光或无损切割机将所述整片硅异质结电池切割成所需要的形状,得到所述切片硅异质结电池主体。
作为本发明的一方面,提供一种切片硅异质结电池,其包括切片硅异质结电池主体,所述切片硅异质结电池主体的切割表面采用上述的切片硅异质结电池的制备方法进行处理;
其中,所述切片硅异质结电池为非晶硅/晶体硅异质结电池、非晶硅/晶体硅异质结-钙钛矿叠层电池中的至少一种。
作为本发明的一方面,提供一种太阳能电池组件,其包括上述的切片硅异质结电池。
本发明的有益效果是:
本发明的切片硅异质结电池的制备方法通过对切片硅异质结电池主体的切割表面进行清洗钝化、形成侧硅薄膜、光注入退火处理三种处理方式的至少两种,可以钝化切割表面的缺陷,降低载流子的复合,提高电池的发电效率,从而将现有技术中因激光切片技术导致切割表面出现损伤造成的0.3%-0.5%的电池效率降低,修复为使得电池效率仅降低0.15%-0.35%左右。
附图说明
图1为本发明实施例1中切片硅异质结电池的制备方法的流程图;
图2为本发明实施例1中对切片硅异质结电池主体的结构示意图;
图3为本发明实施例1中对切片硅异质结电池进行光注入退火的示意图;
图4为本发明实施例1中对切片硅异质结电池进行光注入退火的电池盒的结构简图;
附图标识中:
11-n型单晶硅片;21-第一本征非晶硅层;22-第二本征非晶硅层;31-n型非晶硅层;32-p型非晶硅层;41-第一透明导电层;42-第二透明导电层;51-第一电极;52-第二电极;
60-侧硅薄膜;61-电池盒;62-光源;63-切片硅异质结电池主体。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明切片硅异质结电池、切片硅异质结电池的制备方法、太阳能电池组件作进一步详细描述。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明的技术方案,并不用于限制本发明。
显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,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,都属于本发明保护的范围。下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明的技术构思在于:
异质结电池一般是以n型硅片为基底,在两侧形成非晶硅层、透明导电层和栅电极的结构,其具有低光致衰减率lid、低温度系数、高双面率、年衰减率低等优点。相比现有技术中的其他类型的太阳能电池,其在性能和制备工艺上均存在很大的差异。
硅异质结电池的电压与电池的面积无关,电流却与电池的面积成正比,当把整片硅异质结电池切割成切片异质结太阳能电池时,切片异质结太阳能电池的面积减小,电流下降,因此在同样的内部电流情况下内部损耗有效降低,外部输出功率得到提升。然而,事实是,整片硅异质结电池经过切割后,通常硅异质结电池效率会产生明显的损失,原因为经过切割的异质结太阳能电池的切割表面存在大量的缺陷和悬挂键,导致大量的载流子复合,造成载流子的大量损失,显著降低电池的效率。本发明根据切割表面的缺陷特点,采用清洗钝化、光注入退火、形成含硅薄膜等循序渐进的方式,逐步消除切割表面的缺陷和悬挂键,修复晶格损伤和使杂质原子移动到晶格点并激活,以及形成含硅薄膜作为保护层,从而减少载流子的体复合,减小表面态密度,降低因切割造成的异质结电池的效率损伤。
实施例1:
切片硅异质结电池由激光切割造成的侧断面附近存在较多缺陷,与体内的硅原子不同,位于表面的硅原子有悬挂键,不作钝化处理会引起大量的载流子复合。
本实施例提供一种切片硅异质结电池的制备方法,如图1所示,该制备方法包括对整片异质结太阳能电池进行切割的步骤,还包括:对切割后形成的切片硅异质结电池主体进行如下处理:
对切片硅异质结电池主体的切割表面进行清洗钝化处理;
在切片硅异质结电池主体的切割表面形成侧硅薄膜;
对切片硅异质结电池主体的切割表面进行光注入退火处理;
其中,切片硅异质结电池主体至少包括晶硅基底、本征非晶硅层、掺杂非晶硅层、透明导电层和栅电极。
本实施例的制备方法,步骤s0)对整片异质结太阳能电池进行切割,可以采用现有的工艺技术形成,在需要进行例如叠瓦等必须进行切割工艺时,均可采用本实施例的切片硅异质结电池的制备方法,对切割表面综合采用三种处理工艺中的至少两种,逐步消除因切割造成的硅异质结电池主体的切割表面缺陷和悬挂键,避免载流子的大量损失,从而避免降低电池效率。
其中,整片硅异质结太阳能电池结构包括,以n型硅片为衬底,在正面依次设置正面本征富氢非晶硅薄膜、p型非晶硅薄膜和正面透明导电层(tco),在背面依次设置背面本征富氢非晶硅薄膜、n型非晶硅薄膜和背面透明导电层(tco)。这里的晶硅基底即上述的n型硅片,具体可以为n型单晶硅片。当然,晶硅基底可以包括单晶硅片或多晶硅片中的任一种。
优选的是,结合烧结技术和光注入退火技术,可以在烧结的同时对整片硅异质结太阳能电池进行光注入退火。也就是说,在对整片异质结太阳能电池进行切割之前,对整片硅异质结电池的正表面和背表面进行预光注入退火,对正表面、背表面的缺陷预先进行修复。
在上述整片硅异质结太阳能电池结构的基础上,采用激光或无损切割机将整片硅异质结电池切割成所需要的形状,得到切片硅异质结电池主体,如图2所示,切片硅异质结电池主体63包括n型单晶硅片11(c-si(n)),在n型单晶硅片11的一侧(正表面)依次形成第一本征非晶硅层21(a-si(i))、n型非晶硅层31(a-si(n))、第一透明导电层41、第一电极51;在n型单晶硅片11(c-si(n))的另外一侧(背表面)依次形成第二本征非晶硅层22(a-si(i))、p型非晶硅层32(a-si(p))、第二透明导电层42、第二电极52。
切割后的切片硅异质结电池主体的包括被激光切割导致的热损伤区域和存在许多悬挂键的机械断裂区域的切割表面,这些区域导致大量的载流子复合。在本实施例中,对切割后形成的切片硅异质结电池主体具体进行如下处理:
步骤s1)对切片硅异质结电池主体的切割表面进行清洗钝化处理。
在该步骤中,清洗钝化处理的步骤包括:采用擦拭工具蘸取处理溶液,对切割表面进行擦拭。具体的,单侧的切割表面的擦拭次数可以为1次-5次;擦拭工具可以为棉签或无尘布。清洗钝化处理至少对切割表面上的杂质颗粒进行清洗,以及至少对切割表面上的悬挂键进行钝化。进一步的,对切片硅异质结电池主体63的切割表面的整面进行清洗钝化处理。
优选的是,清洗钝化处理包括氟化氢溶液。氟化氢溶液中氟化氢的摩尔浓度范围为0.5%-10%。摩尔浓度若低于0.5%,则反应速度过慢,无法有效处理悬挂键;摩尔浓度若高于10%,则反应速度过快,不易控制。氟化氢溶液的摩尔浓度在这一区间内,能够利于在清洗钝化处理的效果和高效进行清洗钝化处理之间取得平衡。
优选的是,氟化氢溶液的温度范围为10℃-30℃。氟化氢溶液的温度若低于10℃,则反应速度过慢,无法有效处理悬挂键;温度若高于30℃,则反应速度过快,不易控制;并且,温度过高则氟化氢挥发较快,产生氟化氢气体,有毒性危险。氟化氢溶液的温度在这一区间内,能够利于清洗钝化处理效果和高效进行清洗钝化处理之间取得平衡,且不会产生毒性危险。
优选的是,擦拭切片硅异质结电池主体63的切割表面的速率范围为30mm/s-166mm/s。擦拭速率若低于30mm/s,则氟化氢挥发过多,参与反应的氟化氢较少,钝化效果不佳;擦拭速率若高于166mm/s,氟化氢与切割表面上的硅无法充分接触,反应效果不佳;采用如上的速率范围,能够利于钝化处理效果和高效进行钝化处理之间取得平衡。
一方面,可以通过氟化氢去除附着在切割表面上的杂质颗粒,例如当杂质颗粒为切割步骤中的si和sio2残留时,可以通过氟化氢去除残留的si和sio2杂质颗粒。存在如下反应:
sio2(s) 6hf(aq)=h2sif6(s) 2h2o(l)
另一方面,由于激光切割实际上为一受热变形过程,异质结太阳能电池片的切割表面形成的断面缺陷较大,经过该步骤的清洗钝化处理,氟化氢可以提供氢离子,氢离子在切割表面上与硅的悬挂键形成si-h键,钝化切割表面上的悬挂键,使得载流子在切割表面上不易发生复合,还能够去除切割表面上的杂质颗粒,降低载流子的损耗,保证切片硅异质结电池主体63的光电转化效率。
在清洗钝化完成后,优选还包括:对进行钝化清洗处理后的切片硅异质结电池主体63进行干燥处理。具体的,可以使用烘箱烘干或使用氮气吹干的方式对切片硅异质结电池主体63进行干燥处理,从而去除残留溶液中的水,避免异质结太阳能电池片表面因溶液的水渍残留吸附空气中的杂质颗粒,对表面造成污染或杂质颗粒对造成切片硅异质结电池主体63的结构破坏。
步骤s2):在切片硅异质结电池主体的切割表面形成侧硅薄膜。
在该步骤中,参考图2,在切片硅异质结太阳能电池主体的切割表面形成侧硅薄膜60,侧硅薄膜60的介电常数范围为1-10,侧硅薄膜60的折射率范围为1.4-2.5。介电常数与薄膜沉积速率、薄膜致密性、化学键的类型、电子迁移率和氢原子的含量有关。在1-10范围的介电常数薄膜,具有良好的致密性,合适的氢原子含量,能够对界面的缺陷形成良好的钝化作用,且具有相应的绝缘性能,能有效避免产生漏电流。
在该步骤中,可以采用等离子体化学气相沉积法(pecvd)在切片硅异质结太阳能电池主体的切割表面沉积一定厚度的含硅薄膜即侧硅薄膜60,比如氧化硅层,沉积工艺条件为工艺气体包括co2、sih4、nh3等,沉积温度范围为60℃-300℃,压强范围为0.5torr-3.5torr。
当然,该步骤的侧硅薄膜60的制备方法也可以采用热丝化学气相沉积法。采用热丝化学气相沉积法制备侧硅薄膜60的方法包括:
首先将多块切片硅异质结太阳能电池主体堆叠整齐。
接着采用热丝化学气相沉积法对多块切片硅异质结太阳能电池主体的切割表面进行镀膜,形成侧硅薄膜60。
在该步骤中,镀膜温度范围为180-220℃,优选镀膜温度为200℃;镀膜时间范围为10s-2min,优选镀膜时间为1min。在实际工艺中,可以通过镀膜时间、镀膜温度以及镀膜速率、工作功率的调整,确保侧硅薄膜60的膜厚满足要求。
步骤s3)采用光注入退火方式对切片硅异质结电池主体的切割表面进行处理。
在本实施例中,如图3所示,将切片硅异质结电池主体63置于有且仅有一面镂空的电池盒61内,调节氛围气体,采用光注入退火方式在设定温度范围内,利用光源62对且仅对切片硅异质结电池主体63的切割表面进行处理。
在该步骤中,采用光注入退火方式处理切割后的非晶硅/晶体硅异质结电池的切割表面,光注入退火的环境条件如下:
氛围气体为空气,或氛围气体为氮气(n2),或氛围气体为氧气(o2)和氮气的混合气体,或氛围气体为氧气、氮气和纯水蒸汽的混合气体;
光源62包括激光、卤素灯或led白色灯,光强范围为20sun~100sun,更优选为30sun-80sun;
当然,也可以采用不同波长的光进行照射,光源62可以是白光、红外光、可见光及单色光(例如绿光或红光),光强范围为20sun-100sun。其中,白光是全波长,红外光的波长900nm左右,单色光为其他单个颜色的光。优选采用光注入退火效果较好的红光和白光。
光源62垂直于被切割的切割表面照射,照射方式可以为连续性照射或者间歇性照射,连续性照射总时间范围为20s-2min,间歇性照射总时间范围为20s-5min。
优选的是,间歇性照射时,光源62的单次照射时间为2ms-20s,单次间歇时间(即光源62关闭时间)优选为2s-10s;
设定温度范围为180℃-220℃。
光注入退火对切片硅异质结电池的效果与时间、光强和温度都有关系。光注入退火对切片硅异质结太阳能电池的效果随时间、光强和温度的变化而变化,当光强和温度一定时,光注入退火效果随时间的延长先变好后趋于饱和不变;当时间和温度一定时,光注入退火效果随光强的增强先变好后趋于饱和不变;当时间和光强一定时,光注入退火效果随温度的升高先变好后变差。优选的,光注入退火对切片硅异质结太阳能电池的效果较好的时间、光强和温度分别为40s、80sun和200℃。
在本实施例中,对切片硅异质结电池的切割表面进行光注入退火处理时,采用专用的光注入退火设备,其包括用于放置待光注入退火处理电池的电池盒61,电池盒61具有电池容置腔,在容置腔的至少一侧面设置为镂空,如图4所示;容置腔的底面边长不小于待光注入退火处理电池的面积,例如为电池尺寸加0-5mm;容置腔的高度大于至少两块待光注入退火处理电池的厚度之和,容置腔的高度决定可放置待光注入退火处理电池的数量,优选高度范围为3cm-10cm。
光源62设置于电池盒61镂空的一侧,将50-500片切片硅异质结电池叠置装入光注入设备特定的电池盒61中,该电池盒61有且仅有一侧为镂空,切割表面就朝向于镂空的这一侧,例如右边,退火时光源62从右边照射切片硅异质结电池,照射方式采用连续性照射或间歇性照射,调节光源62的功率,使得硅异质结电池主体的切割表面的温度范围保持在180℃-220℃,光注入退火的时间在20s-5min之间。
该步骤采用设置于退火炉中的特制的一面镂空的电池盒61,可以将一摞切片硅异质结电池同时放入电池盒61里,再将电池盒61放在退火炉的支架上,实现对切片硅异质结电池的加热和辐照,由于对多片电池同时退火。相比现有技术中通用工艺将电池片一片一片水平放在链式结构进行光注入退火的处理方式,能够极大地提高退火片均速率,提高退火速率。
在一种更通用的陶瓷辊道式或金属网带式的退火炉的设备中,可以同时对切片硅异质结电池主体63的正表面、背表面和侧表面同时进行光注入退火,光子能在切片硅异质结电池主体63的整体表面形成均匀分布,而且具有一定深度的透射效应,因此形成光注入整体效应,对全区的缺陷均进行修复。该方式的光注入退火工艺设置在激光切片工艺之后,对切割后的切割表面连同非切割的正表面、背表面甚至体内的缺陷进行一次性修复,因此在整片异质结太阳能电池切割之前无需再进行单独的光注入退火,而且对设备的更新投入较小。
采用光注入退火方式处理切片硅异质结电池主体63的切割表面后,由于光注入退火可以激发非晶硅薄膜中氢原子的迁移,对切割表面进行光注入退火可以激发切割表面附近的氢原子,以此来钝化或部分钝化切割表面的缺陷和悬挂键,减轻少数载流子的复合,保持切割后的电池效率或降低切割后的电池效率损失。
上述切片硅异质结太阳能电池的制备方法简单便捷,能在硅异质结太阳能电池完成切割后选择性实施其中的两个步骤,实现与现有技术的硅异质结太阳能电池的生产方式进行无缝衔接。
本实施例中切片硅异质结太阳能电池的性能实验数据如下表所示。
现有技术中的激光切片技术会对电池切割侧面出现损伤,导致电池的效率降低0.3%。经实验对比发现,采用本实施例切片硅异质结电池的制备方法,经过清洗钝化、形成侧硅薄膜和光注入退火的综合处理后,切片硅异质结电池的电池效率的降低从0.3%下降到0.15%。
实施例2:
本实施例提供一种切片硅异质结电池的制备方法,本实施例与实施例1的区别在于,仅包括清洗钝化处理、光注入退火处理两个处理工艺,而不包括形成侧硅薄膜工艺。
具体的实施参数可以参考实施例1的对应步骤,这里不再详述。
本实施例中切片硅异质结太阳能电池的性能实验数据如下表所示。
实施例3:
本实施例提供一种切片硅异质结电池的制备方法,本实施例与实施例1的区别在于,仅包括清洗钝化处理、形成侧硅薄膜两个处理工艺,而不包括光注入退火处理工艺。
具体的实施参数可以参考实施例1的对应步骤,这里不再详述。
本实施例中切片硅异质结太阳能电池的性能实验数据如下表所示。
实施例4:
本实施例提供一种切片硅异质结电池的制备方法,本实施例与实施例1的区别在于,仅包括光注入退火处理、形成侧硅薄膜两个处理工艺,而不包括清洗钝化处理工艺。
具体的实施参数可以参考实施例1的对应步骤,这里不再详述。
本实施例中切片硅异质结太阳能电池的性能实验数据如下表所示。
实施例5:
相应的,本实施例还提供一种基于实施例1-实施例4任一项的切片硅异质结太阳能电池,形成的高效率的太阳能电池组件。
在本实施例中,作为示例,将切片硅异质结电池进行清洗钝化处理、形成侧硅薄膜处理、光注入退火处理的综合处理后的切片硅异质结电池,按照设计并联或串联成相应的组件图型,依次进行串焊、叠层、层压、装框、装接线盒、固化、测试等组件工艺步骤,制备得到切片硅异质结电池组件。
经过清洗钝化处理、形成侧硅薄膜处理、光注入退火处理的综合处理后,切片硅异质结电池的电池效率的降低从0.3%下降到0.15%,经过两项以上处理的切片硅异质结电池构成的电池组件功率比未经处理的硅异质结电池构成的电池组件可提升2w~3w,甚至更高。
需要理解的是,本发明中使用的术语仅仅处于描述特定实施例的目的,而非旨在限定本发明。具体实施方式是实施发明技术方案的具体实例。同时,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件或组件的存在,但并不排除一个或更多个其他特征、整件或组件的存在或附加。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
1.一种切片硅异质结电池的制备方法,包括对整片异质结太阳能电池进行切割的步骤,其特征在于,还包括:对切割后形成的切片硅异质结电池主体进行如下处理工艺中的至少两种:
对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行清洗钝化处理;
在所述切片硅异质结电池主体的切割表面形成侧硅薄膜;
对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行光注入退火处理;
其中,所述切片硅异质结电池主体包括晶硅基底、本征非晶硅层、掺杂非晶硅层、透明导电层和栅电极。
2.根据权利要求1所述的切片硅异质结电池的制备方法,其特征在于,对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行清洗钝化处理工艺中,处理溶液包括氟化氢溶液,所述氟化氢溶液中氟化氢的摩尔浓度范围为0.5%-10%;
优选的是,所述氟化氢溶液的温度范围为10℃-30℃;
优选的是,擦拭所述切割表面的速率范围为30mm/s-166mm/s;
优选的是,对所述切割表面采用擦拭方式进行清洗,每一所述切割表面擦拭次数为1次-5次,擦拭工具为棉签或无尘布。
3.根据权利要求2所述的切片硅异质结电池的制备方法,其特征在于,对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行清洗钝化处理工艺中,进行所述清洗钝化处理之后,对所述切片硅异质结电池主体进行干燥处理;
优选的是,使用烘箱烘干或使用氮气吹干的方式对所述切片硅异质结电池主体进行干燥处理。
4.根据权利要求1所述的切片硅异质结电池的制备方法,其特征在于,在所述切片硅异质结电池主体的切割表面形成侧硅薄膜时,所述侧硅薄膜的介电常数范围为1-10;
所述侧硅薄膜的厚度范围为20nm-110nm;
优选的是,形成所述侧硅薄膜的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及碳化硅中的任一种;
优选的是,所述侧硅薄膜的制备方法包括等离子体化学气相沉积法或热丝化学气相沉积法,所述等离子体化学气相沉积法或所述热丝化学气相沉积法的工艺气体至少包括sih4。
5.根据权利要求4所述的切片硅异质结太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述热丝化学气相沉积法形成所述侧硅薄膜,包括:
将多块所述切片硅异质结太阳能电池主体堆叠整齐;
采用所述热丝化学气相沉积法对多块所述切片硅异质结太阳能电池主体的切割表面进行镀膜,镀膜温度范围为180℃-220℃,镀膜时间范围为10s-2mins;
并对多块所述切片硅异质结太阳能电池主体进行辐照退火;
优选的是,所述等离子体化学气相沉积法制备氮氧化硅薄膜的工艺气体至少包括h2、sih4、n2o、nh3,沉积温度范围为30℃-300℃,压强范围为0.5torr-3.5torr;
所述等离子体化学气相沉积法制备氧化硅薄膜的工艺气体包括co2、sih4、h2,沉积温度范围为60℃-300℃,压强范围为0.5torr-3.5torr。
6.根据权利要求1所述的切片硅异质结电池的制备方法,其特征在于,对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行光注入退火处理的处理工艺中,将所述切片硅异质结电池主体置于氛围气体中,采用光注入退火方式在设定温度范围内,利用光源对且仅对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行处理;
优选的是,所述光注入退火方式中,所述光源垂直于所述切割表面进行照射;
优选的是,所述光注入退火方式中,所述光源照射方式为连续性照射或者间歇性照射,连续性照射总时间范围为20s-2min,间歇性照射总时间范围为20s-5min;
优选的是,在所述间歇性照射中,所述光源的单次照射时间范围为2ms-20s,单次间歇时间优选为2s-10s;
优选的是,所述光注入退火方式中,光强范围为20sun~100sun;
优选的是,光强范围为30sun-80sun;
优选的是,所述设定温度范围为180℃-220℃。
7.根据权利要求6所述的切片硅异质结电池的制备方法,其特征在于,对所述切片硅异质结电池主体的切割表面进行光注入退火处理的处理工艺中,所述氛围气体为空气或者为氮气;
优选的是,所述氛围气体为氧气和氮气的混合气体,所述混合气体的氧气含量在20%以上;
优选的是,所述氛围气体还包括部分纯水蒸汽;
优选的是,所述光注入退火方式包括采用不同波长的光进行照射,所述光源包括红外光、可见光、单色光及白光;
优选的是,所述光源包括激光、卤素灯或led灯。
8.根据权利要求1-7任一项所述的切片硅异质结电池的制备方法,其特征在于,采用激光或无损切割机将所述整片硅异质结电池切割成所需要的形状,得到所述切片硅异质结电池主体。
9.一种切片硅异质结电池,其特征在于,包括切片硅异质结电池主体,所述切片硅异质结电池主体的切割表面采用权利要求1-8任一项所述的切片硅异质结电池的制备方法进行处理;
其中,所述切片硅异质结电池为非晶硅/晶体硅异质结电池、非晶硅/晶体硅异质结-钙钛矿叠层电池中的至少一种。
10.一种太阳能电池组件,其特征在于,包括权利要求9所述的切片硅异质结电池。
技术总结