CN102790124A - 一种彩色太阳能电池的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种彩色太阳能电池制作的方法,属于太阳能电池领域。本发明通过在硅PN结上制备钝化膜,经丝网印刷、烧结后再沉积一层光学薄膜,然后用激光除去沉积在主栅电极表面上的薄膜,制备得到晶体硅彩色太阳能电池。本发明改变电池表面结构,通过镀双层膜,将太阳能电池制作成彩色,避免了单层减反射膜彩色电池低效率的缺点,同时采用先印电极再镀第二层膜的工序,从而不需改变浆料的种类及丝网印刷和烧结的设备,只须对现有工艺进行微调,即可直接在常规电池生产线上增加设备进行生产,易于产业化,生产成本低。

Description

一种彩色太阳能电池的制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池,特别是一种彩色太阳能电池的制作方法。
背景技术
与建筑物结合及并网发电,是光伏***依附于建筑的一种新能源利用形式,是未来光伏发电的主要市场和重要发展方向。建筑物作为环境和城市的景观,外观色彩的要求高,因此对光伏***的外观协调性也相应提高。可通过在封装材料方面进行改进,在组件外层镀上一层彩色膜做成彩色电池组件,但彩色膜层一般会吸收太阳光、降低太阳能的透射强度;而CN201010212937.7在电池表面已用量子点技术做成彩色,但量子点不易获得和控制。物理表面的颜色与其光学反射性质相关联,通过太阳能电池表面的反射性能可以调整电池外观,因此,就出现利用调整光学膜层进行彩色电池制作,其中包括单层膜或多层膜。常规太阳能电池是单层膜,外观只有做成黑色、蓝色才能保证较高的转换效率,如果采用常规工艺将太阳电池做成其它颜色,如CN201010502146.8、CN201010168604.9、CN201010296313.8通过设备工装改造,调整减反射膜的光学厚度以获得相应颜色的太阳能电池片,但一般将导致电池转换效率的明显下降或增大制备的复杂程度及增加成本;而CN101651157A采用双层光学薄膜调制彩色,增镀的薄膜以常规电池作为样品进行镀膜处理,将后续的膜层镀在第一层光学薄膜和电极上,但由于常规电池产品存在不同程度的弯曲,后续彩色电池颜色均匀性不易控制,也易导致电极导电性降低和难以利用常规封装工艺生产大面积色彩均匀的彩色电池组件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不改变现有组件生产工艺的彩色太阳能电池制作方法,在常规电池生产工艺基础上,通过在硅PN结上制备钝化膜,经丝网印刷、烧结后再沉积一层光学薄膜,然后用激光除去沉积在主栅电极表面上的薄膜,制备得到晶体硅彩色太阳能电池。
一种彩色太阳能电池的制作方法主要包括以下步骤:
(1)选取硅片,制作绒面和清洗;
(2)扩散形成PN结,方块电阻范围30-150Ω/□;
(3)等离子刻蚀硅片边缘;
(4)去PSG;
(5)PN结表面生长第一层光学薄膜;
(6)丝网印刷前后电极;
(7)烧结;
(8)清洗第一层光学薄膜及电极表面;
(9)在表面上生长第二层光学薄膜或多层光学膜,匹配出所需要的色彩;
(10)去除沉积在表面主栅电极上的薄膜。
在本发明的较佳实施例中,步骤(5)中的第一层光学薄膜,厚度在1nm-200nm,能与第二层光学薄膜匹配出所需要的色彩;折射率在1.3-3.0,具有钝化功能,提高表面少子寿命,可以是MgF2、SiO2、Al2O3、Si3N4、TiO2、Ta2O5、ZnS等材料;
在本发明的较佳实施例中,步骤(9)中的第二层光学薄膜,不要求钝化功能,厚度在5nm-300nm;折射率在1.3-2.5,可以是MgF2、SiO2、Al2O3、Si3N4、TiO2、Ta2O5、ZnS等材料,能与第一层光学薄膜匹配出所需要的色彩;
在本发明的较佳实施例中,步骤(5)、步骤(9)双层连续制备光学薄膜选用材料的折射率差值不小于0.3,以保证所制备的彩色电池有较好的光电转换效率。
在本发明的较佳实施例中,步骤(8)所述的清洗方式包含物理方式或化学方式。
在本发明的较佳实施例中,步骤(1)选用的硅片电阻率0.1-100Ω·cm,厚度100-500um。
在本发明的较佳实施例中,步骤(10)所述的去除方法包括物理法和化学法。
本发明通过在硅PN结上制备钝化膜,经丝网印刷、烧结后再沉积一层光学薄膜,然后用激光等物理或化学方法除去沉积在主栅电极表面上的薄膜,制备得到晶体硅彩色太阳能电池。本发明改变电池表面结构,通过镀双层膜,将太阳能电池制作成彩色,避免了单层减反射膜彩色电池低效率的缺点,同时采用先印电极再镀第二层膜的工序,从而不需改变浆料的种类及丝网印刷和烧结的设备,只须对现有工艺进行微调,即可直接在常规电池生产线上增加设备进行生产,易于产业化,生产成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺流程示意图;
图2为本发明实施例2的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明提供的彩色太阳能电池的制作方法,具体实施方案如下:
实施例1:
(1)硅片选用P型单晶,(100)晶向、电阻率2Ω·cm、厚度180um;
(2)利用NaOH溶液腐蚀制作绒面和HF清洗;
(3)磷扩散形成PN结,PN结深度0.1-0.3um,方块电阻80Ω/□;
(4)等离子刻蚀硅片边缘;
(5)利用HF溶液去PSG;
(6)PN结上PECVD生长Si3N4光学膜,厚度约70nm,折射率约2.0;
(7)丝网印刷前后电极;
(8)烧结;
(9)PECVD预溅射清洗第一层光学薄膜及电极表面;
(10)如图1所示,用PECVD在表面生长约130nm厚SiO2薄膜,折射率1.45-1.55,两层膜匹配出***;
(11)用激光去除沉积在表面主栅电极上的SiO2薄膜。
实施例2:
(1)硅片选用P型多晶,电阻率2Ω·cm、厚度200um;
(2)利用酸溶液腐蚀制作绒面和HF清洗
(3)磷扩散形成PN结,PN结深度0.1-0.3um,方块电阻60Ω/□;
(4)等离子刻蚀硅片边缘;
(5)利用HF溶液去PSG;
(6)PN结上生长Si3N4光学膜,厚度约70nm,折射率约2.0;
(7)丝网印刷前后电极;
(8)烧结;
(9)如图2所示,PECVD预溅射清洗第一层光学薄膜及电极表面;
(10)用PECVD在表面生长约100nm厚SiO2薄膜,折射率1.6-1.7,两层膜匹配出黄色;
(11)用化学试剂腐蚀去除沉积在表面主栅电极上的SiO2薄膜。
上述仅为本发明的具体实施例,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。。

Claims (8)

1.一种彩色太阳能电池的制作方法,包括以下步骤:
(1)选取硅片,制作绒面和清洗;
(2)扩散形成PN结,方块电阻范围30-150Ω/□;
(3)等离子刻蚀硅片边缘;
(4)去PSG;
(5)PN结表面生长第一层光学薄膜;
(6)丝网印刷前后电极;
(7)烧结;
(8)清洗第一层光学薄膜及电极表面;
(9)在表面上生长第二层光学薄膜或多层光学膜,匹配出所需要的色彩;
(10)去除沉积在表面主栅电极上的薄膜。
2.如权利要求1所述的一种彩色太阳能电池的制作方法,其特征在于:步骤(5)中所述第一层光学薄膜,厚度在1nm-200nm,折射率在1.3-3.0,具有钝化功能。
3.如权利要求1所述的一种提高太阳能电池效率的方法,其特征在于:步骤(9)中所述的第二层光学薄膜,厚度在5nm-300nm,折射率在1.3-2.5,与第一层光学薄膜匹配出所需要的色彩,不要求钝化功能。
4.如权利要求1所述的一种彩色太阳能电池的制作方法,其特征在于:步骤(5)、步骤(9)中所述光学薄膜的材质包括MgF2、SiO2、Al2O3、Si3N4、TiO2、Ta2O5或ZnS。
5.如权利要求1所述的一种彩色太阳能电池的制作方法,其特征在于:步骤(5)、步骤(9)中所述的双层光学薄膜选用材料的折射率差值不小于0.3。
6.如权利要求1所述的一种彩色太阳能电池的制作方法,其特征在于:步骤(8)所述的清洗方式包含物理方式或化学方式。
7.如权利要求1所述的一种彩色太阳能电池的制作方法,其特征在于:步骤(1)选用的硅片电阻率0.1-100Ω·cm,厚度100-500um。
8.如权利要求1所述的一种彩色太阳能电池的制作方法,其特征在于:步骤(10)所述的去除方法包括物理法和化学法。
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