CN103602961B - 一种具有高并联电阻的晶体硅太阳能电池的镀膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高并联电阻的晶体硅太阳能电池的镀膜方法，包括采用管式PECVD沉积减反射膜，管式PECVD镀膜时炉体内温度从炉口到炉尾依次设定为：380~420℃、370~410℃、360~400℃、360~400℃、360~400℃。该方法能解决现有技术中采用管式PECVD镀膜时制得的晶体硅太阳能电池的并联电阻偏低的问题，能提高晶体硅太阳能电池的并联电阻。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种具有高并联电阻的晶体硅太阳能电池的镀膜方法。
背景技术
目前，晶体硅太阳能电池片的制备过程包括制绒、磷扩散、刻边、镀钝化膜、印刷正电极和负电极等工序，其中镀减反射膜在整个太阳能电池片生产过程中起着一个非常重要的作用。
现阶段晶体硅太阳能电池片正在向提升效率及25年功率损失保障这一方向发展，而电池片的效率衰减及功率损失的直接影响因素就是镀膜阶段，在这一阶段最主要的因素是镀膜对并联电阻的影响。镀膜目前一般采用板式PECVD和管式PECVD，其中管式PECVD镀膜后的太阳能电池片的并联电阻要远远低于板式PECVD镀膜后的太阳能电池片的并联电阻，管式PECVD镀膜后的电池并联电阻在100Ω左右，板式PECVD镀膜后的电池并联电阻在400Ω左右，这样晶体硅太阳能电池片中管式PECVD镀膜片的效率衰减要大于板式PECVD镀膜片，对晶体硅电池片效率及功率损失造成很大影响。
现有技术中，为了保持镀膜颜色的均匀性，一般电离特气（特殊气体，通常为氨气和硅烷）时的脉冲关断时间为33或36μs，为了保证镀膜产能，所以在电离步骤的功率一般为4000-4500W、温度一般在450℃左右，整个镀膜过程中，一般不会考虑到镀膜对太阳能电池并联电阻的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高并联电阻的晶体硅太阳能电池的镀膜方法，该方法能解决现有技术中采用管式PECVD镀膜制得的晶体太阳能电池的并联电阻偏低的问题，提高晶体硅片太阳能电池的并联电阻。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案来实现的：一种具有高并联电阻的晶体硅太阳能电池的镀膜方法，包括采用管式PECVD沉积减反射膜，管式PECVD镀膜时炉体内温度从炉口到炉尾依次设定为：380~420℃、370~410℃、360~400℃、360~400℃、360~400℃。
在整个工艺过程中，温度从炉口到炉尾依次都设定为：380~420℃、370~410℃、360~400℃、360~400℃、360~400℃，这样就能保证整个工艺过程中温度的稳定性，使整个工艺过程中，把温度作为一个定量，在调整蓝膜厚度和蓝膜折射率时，不用考虑温度的影响，为调试提供方便。
在本发明中，整个镀膜工艺过程中温度较普通工艺温度要低，主要是考虑到，在较高温度下硅片及边沿更容易受到影响，犹如在磷扩散阶段一样。但是由于镀膜阶段温度要远远低于磷扩散时的温度，所以镀膜过程中，温度对镀膜片表面影响较小，几乎看不出来，但是对镀膜片的边沿的影响就能体现出来，这样就比较容易造成边沿P结与N结联通，造成边沿漏电，使电池片的并联电阻变小。
作为本发明的改进：为了在降低温度下不影响蓝膜厚度及薄膜厚度的均匀性，所以将脉冲关断时间减少，同时增加镀膜时电离特气时的功率，将管式PECVD镀膜电离特殊气体时的功率调节为4500~5500W，此功率的脉冲关断时间为30μs。
功率的增加及脉冲关断时间调整为30μs可使特殊气体电离的更加充分，弥补因降低整个镀膜工艺过程中温度而增加的电离特殊气体时间，使整个工艺过程所用时间在温度改变前后没有变化。
作为本发明的进一步改进，本发明在管式PECVD镀膜时炉体中除了原有特殊气体氨气和硅烷外增加一种稳压气体，所述稳压气体为氮气，所述氮气的流量为8~12slm（每分钟标准升），因为脉冲关断时间调整为30μm，所以要想使镀膜片蓝膜厚度在片内均匀性得到保证，必须增加一种不参与电离且能够作为载气的气体去使电离气体在炉管内处处均匀，保持炉管内在电离特殊气体阶段压力处处均衡，所以选用价格相对便宜且不影响蓝膜品质的氮气作为稳压气体。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明通过降低镀膜的温度，能够提高晶体硅片的并联电阻到400Ω(欧姆)左右；
（2）本发明通过增加管式PECVD装置的功率和降低脉冲关断时间，保证了降低整个镀膜工艺过程的温度后时间没有变化。
（3）本发明通过在管式PECVD装置中增加稳压气体氮气，可以使镀膜硅片不同位置与电离气体接触的比较均匀，通过氮气的加入，镀膜片的蓝膜厚度的均匀性非常好，不会出现单个硅片上颜色不同的问题。
附图说明
图1是本发明提供的管式PECVD装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的PECVD装置镀膜时温度变化示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例采用的管式PECVD可以为centrotherm、七星或捷佳创等品牌，其结构示意图如图1所示，采用管式PECVD沉积减反射膜的时候，管式PECVD镀膜时炉体内温度从炉口到炉尾由传统的450℃、440℃、430℃、420℃、420℃，改为420℃、410℃、400℃、380℃、380℃（图2），并保持其他工艺不变，将镀膜后的晶体硅片，经过印刷背极、背场、正栅等工序烧结后，制备成为成品太阳能电池片，经过太阳能电池片电池性能测试***halm***测试，得出太阳能电池片各项电池性能，通过工艺改变前后太阳能电池片并联电阻对比，结果如下表1：
表1采用本实施例管式PECVD沉积减反射膜制成的太阳能电池片的性能参数和采用管式PECVD常规工艺沉积的减反射膜制成的太阳能电池片的性能对照
实验分析：通过温度降低，在光伏电池转换效率方面与常规工艺有0.01%的差异，在行业内这样的差异可以忽略不计，但是在并联电阻方面，优势非常的明显，较常规工艺并联电阻有250Ω左右的提高，同时漏电电流减小也比较明显。
实施例2
本实施例采用的管式PECVD可以为centrotherm、七星或捷佳创等品牌，其结构示意图如图1所示，采用管式PECVD沉积减反射膜时候，管式PECVD镀膜时炉体内温度从炉口到炉尾由传统的450℃、440℃、430℃、420℃、420℃，改为420℃、410℃、400℃、380℃、380℃，由于温度降低后，会导致整个工艺时间变长，所以可以通过调节辉光电离功率由常规工艺的4500W调整为5500W，并将脉冲关断时间由常规工艺的33μm或36μm调整为30μm，脉冲关断时间的调整使降低温度后整个工艺时间没有发生变化，但是镀膜片片内及片间膜厚均匀性出现了变化，镀膜片片内和片间膜厚差异增大，具体如下表2：
表2调整功率和脉冲关断时间后电池片减反射膜的膜厚及均匀性变化情况
实验分析：通过功率改变，整体膜厚平均值与目标值差异不大，镀膜片与镀膜片间及镀膜片片内的膜厚差异较大。
实施例3
本实施例采用的管式PECVD可以为centrotherm、七星或捷佳创等品牌，其结构示意图如图1所示，采用管式PECVD沉积减反射膜时候，管式PECVD镀膜时炉体内温度从炉口到炉尾由传统的450℃、440℃、430℃、420℃、420℃，改为420℃、410℃、400℃、380℃、380℃，由于温度降低后，会导致整个工艺时间变长，所以可以通过调节辉光电离功率由常规工艺的4500W调整为5500W，并将脉冲关断时间由常规工艺的33μm或36μm调整为30μm，脉冲使降低温度后整个工艺时间没有发生变化，但是镀膜片片内及片间膜厚均匀性出现了变化，镀膜片片内和片间膜厚差异增大，由于镀膜片间及镀膜片内部膜厚差异较大，因此在不影响工艺要求的前提下，向炉管内增加一种不参与电离反应的气体，由于氮气价格相对便宜且不影响蓝膜品质，所以选用氮气作为稳压气体，氮气的增加可以使特殊气体电离后的离子在炉管内更加均匀，均匀性明显好转，本实施例工艺膜厚数据情况见下表3，采用本实施例管式PECVD沉积减反射膜制成的光伏电池片的性能参数和采用管式PECVD常规工艺沉积的减反射膜制成的光伏电池片的性能对照见下表4。
表3降温且调整功率和脉冲关断时间以及增加氮气时电池片钝化膜的膜厚及均匀性变化情况
表4采用本实施例管式PECVD沉积减反射膜制成的光伏电池片的性能参数和采用传统管式PECVD沉积减反射制成的光伏电池片的性能对照
实验分析：通过实施例1、2及实施例3中的工艺调试，本发明工艺在膜厚均匀性及并联电阻上优势都比较明显。
实施例4
本实施例采用的管式PECVD可以为centrotherm、七星或捷佳创等品牌，其结构示意图如图1所示，采用管式PECVD沉积减反射膜时候，管式PECVD镀膜时炉体内温度从炉口到炉尾由传统的450℃、440℃、430℃、420℃、420℃，改为380℃、370℃、360℃、360℃、360℃，并保持其他工艺不变，将镀膜后的晶体硅片，经过印刷背极、背场、正栅等工序烧结后，制备成为成品太阳能电池片，经过太阳能电池片电池性能测试***halm***测试，得出太阳能电池片各项电池性能，通过工艺改变前后太阳能电池片并联电阻对比发现，采用本发明工艺可显著增加太阳能电池片的并联电阻。
实施例5
本实施例采用的管式PECVD可以为centrotherm、七星或捷佳创等品牌，其结构示意图如图1所示，采用管式PECVD沉积减反射膜时候，管式PECVD镀膜时炉体内温度从炉口到炉尾由传统的450℃、440℃、430℃、420℃、420℃，改为400℃、390℃、380℃、370℃、360℃，并保持其他工艺不变，将镀膜后的晶体硅片，经过印刷背极、背场、正栅印刷等工序烧结后，制备成为成品太阳能电池片，经过太阳能电池片电池性能测试***halm***测试，得出太阳能电池片各项电池性能，通过工艺改变前后太阳能电池片并联电阻对比发现，采用本发明工艺可显著增加太阳能电池片的并联电阻。
实施例6
本实施例采用的管式PECVD可以为centrotherm、七星或捷佳创等品牌，其结构示意图如图1所示，采用管式PECVD沉积钝化膜时候，管式PECVD镀膜时炉体内温度从炉口到炉尾由传统的450℃、440℃、430℃、420℃、420℃，改为400℃、390℃、380℃、370℃、360℃，同时采用管式PECVD镀膜时电离特殊气体时间段的功率为5000W，电离特殊气体时间段的脉冲关断时间为30μs，整个工艺过程时间没有变化。保持其他工艺条件不变，将镀膜后的晶体硅片，经过印刷背极、背场、正栅印刷等工序烧结后，制备成为成品太阳能电池片，经过太阳能电池片电池性能测试***halm***测试，得出太阳能电池片各项电池性能，通过工艺改变前后太阳能电池片并联电阻对比发现，采用本发明工艺可显著增加太阳能电池片的并联电阻。
实施例7
本实施例采用的管式PECVD可以为centrotherm、七星或捷佳创等品牌，其结构示意图如图1所示，采用管式PECVD沉积钝化膜时候，管式PECVD镀膜时炉体内温度从炉口到炉尾由传统的450℃、440℃、430℃、420℃、420℃，改为400℃、390℃、380℃、370℃、360℃，同时采用管式PECVD镀膜时电离特殊气体时间段的功率为5500W，电离特殊气体时间段的脉冲关断时间为30μs。在管式PECVD镀膜时炉体中除了原有特殊气体氨气和硅烷外增加一种稳压气体氮气，氮气的流量为8~12slm。并保持其他工艺不变，将镀膜后的晶体硅片，经过印刷背极、背场、正栅印刷等工序烧结后，制备成为成品太阳能电池片，经过太阳能电池片电池性能测试***halm***测试，得出太阳能电池片各项电池性能，通过工艺改变前后太阳能电池片并联电阻对比发现，采用本发明工艺可显著增加太阳能电池片的并联电阻，同时成品电池片外观颜色看片与片间及片子内部颜色没有差异。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种具有高并联电阻的晶体硅太阳能电池的镀膜方法，包括采用管式PECVD沉积减反射膜，其特征是：管式PECVD镀膜时炉体内温度从炉口到炉尾依次设定为：420℃、410℃、400℃、380℃、380℃，采用管式PECVD镀膜时电离特殊气体时间段的功率为5500W，电离特殊气体时间段的脉冲关断时间为30μs。
2.根据权利要求1所述的具有高并联电阻的晶体硅太阳能电池的镀膜方法，其特征是：在管式PECVD镀膜时炉体中增加一种稳压气体，所述稳压气体为氮气，所述氮气的流量为8~12slm。
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