[发明专利]一种抗PID晶体硅太阳能电池制作方法有效

专利信息
申请号: 201410134437.4 申请日: 2014-04-03
公开(公告)号: CN103872184A 公开(公告)日: 2014-06-18
发明(设计)人: 万松博;王栩生;章灵军 申请(专利权)人: 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司
主分类号: H01L31/18 分类号: H01L31/18
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 唐灵;常亮
地址: 215129 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 pid 晶体 太阳能电池 制作方法
【说明书】:

技术领域

本发明属于晶体硅太阳能电池制造领域,具体地,涉及一种具有抗PID效应的晶体硅太阳能电池的制作方法。

背景技术

PID(Potential Induced Degradation)效应称为高压诱导衰减效应,是最近几年光伏领域出现的较新的衰减效应。随着光伏并网系统的逐渐推广应用,系统电压越来越高,常用的有600V和1000V。组件内部电池片相对于大地的压力越来越高,有的甚至达到600-1000V。一般组件的铝边框都要求接地,这样在电池片和铝边框之间就形成了600-1000V的高压。一般来说,组件封装的层压过程中,结构为5层。电池片在EVA中间,玻璃和背板在最外层,层压过程中EVA形成了透明、电绝缘的物质。然而,任何塑料材料都不可能100%的绝缘,都有一定程度的导电性,特别是在湿度较大的环境中。会有漏电流通过电池片、在封装材料、玻璃、背板、铝边框流过,如果在内部电路和铝边框之间形成高电压,漏电流将会达到微安或毫安级别,这就是太阳能电池的高压诱导效应,PID效应使得电池表面钝化效果恶化和形成漏电回路,导致填充因子、开路电压、短路电流降低,使组件性能低于设计标准。PID效应可以使组件功率下降30%以上。

解决PID问题的关键是生产具有抗PID能力的太阳能电池片。有研究表明,在常规晶体硅太阳能电池片的氮化硅和晶体硅片之间增加一层介质膜是有效的抗PID手段。

如在中国专利CN201310239191中,公开了一种具有抗PID效应的晶体硅太阳能电池。其做法是在硅衬底和氮化硅层之间,通过PECVD或热氧化的方法制作一层氧化硅薄膜。然而经过申请人的研究发现,上述发明专利中仍然存在如下的问题:

第一、利用PECVD制作的氧化硅层,具有较高的界面态密度,容易影响薄膜的钝化效果,造成太阳能电池效率降低。

第二、PECVD和热氧化法制作氧化硅薄膜时,需要制作较厚的氧化硅薄膜(大于10nm)。然而较厚的氧化硅薄膜带来的问题是:首先影响了工艺的效率,无论是PECVD还是热氧化法,在制作大厚度的氧化硅薄膜时,都将需要消耗较长的工艺时间。其次由于氧化硅薄膜的折射率小于硅和氮化硅,在氧化硅薄膜的厚度过厚时,大大减少氮化硅和氧化硅双层膜的减反效果,使得太阳能电池的光线利用率大大降低,影响太阳能电池的效率。

因此,如何制作该层二氧化硅,使其能够适用抗PID太阳能电池的要求,成了业界关注的一个难题。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提出了一种新的抗PID晶体硅太阳能电池的制作方法,不仅可以解决二氧化硅厚度和抗PID效果的矛盾,而且还能增加钝化效果,减少工艺所需的时间,提高工艺的效率。

根据本发明的目的提出的一种抗PID晶体硅太阳能电池的制作方法,该抗PID晶体硅太阳能电池在硅基片和氮化硅之间制作一层氧化硅,以获得抗PID的效果,所述氧化硅使用臭氧氧化工艺制备而成。

优选的,所述臭氧氧化工艺包括步骤:

1)提供一经过扩散处理后的硅基片;

2)对所述硅基片进行清洗;

3)将所述硅基片至于臭氧氛围中,使硅基片的扩散面在臭氧中氧化,直至该氧化动作自然停止,得到所需氧化硅层。

优选的,所述步骤2)中的清洗包括:使用HF溶液清洗去除所述硅基片表面的磷硅玻璃层,所述HF溶液的体积浓度为2~8%,清洗温度为10~30℃,清洗时间为10~200s。

优选的,所述臭氧由臭氧发生器提供,该臭氧的浓度为5~100ppm。

优选的,所述氧化动作所需的处理时间为3s~60min,温度为15~25℃,得到的所述氧化硅层的厚度为0.6~2nm。

优选的,所述步骤2)和步骤3)之间的间隔时间小于30min。

优选的,所述臭氧氧化工艺之后,还包括步骤4):在氧化硅层表面沉积氮化硅层。

优选的,所述氮化硅层的厚度在80~90nm之间。

优选的,所述步骤3)和步骤4)之间的间隔时间小于30min,或者当所述步骤3)和步骤4)之间的间隔时间超过30min时,对所述硅基片实施一清洗动作,以去除表面的自然氧化层。

与现有技术相比,本发明的技术效果在于:

第一、生成的氧化硅厚度不超过2nm,在此厚度下,氧化硅层基本不会对减反效果产生影响;

第二、采用臭氧氧化的工艺得到的氧化硅膜层,具有较低的表面态密度,提高了氧化硅的钝化效果,从而提高了太阳能电池片的光电转换效率。

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