[发明专利]一种用于太阳能电池片镀膜和光注入的集成设备和工艺

说明书

本发明公开了一种用于太阳能电池片镀膜和光注入的集成设备和工艺，包括硅片上料机构以将硅片平放在平躺的载板上进行上料并由链式传输机构输送载板进入装载真空腔；载板进入TCO镀膜腔内进行TCO镀膜；载板进入光注入退火腔内进行光注入退火；载板进入卸载真空腔内进行大气回填；采用硅片下料机构将硅片下料；空的载板经载板回转机构回传到上料端。本发明将TCO镀膜及光注入退火两道工序集成在一台设备中，利用平躺式载板以实现链式连续运行，在印刷银线前先完成光注入退火，工序整合度高，降低了设备投入，制程周期缩短，生产效率和产品良率提升，电池制造成本随之降低，解决了现有技术光注入退火工序导致的银线与硅片粘结强度下降的问题。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种用于太阳能电池片镀膜和光注入的集成设备和工艺。

背景技术

光伏发电已经成为一种可替代化石能源的技术，这依赖于近年不断降低的生产成本和光电转换效率的提升。按照光伏电池片的材质，太阳能电池大致可以分为两类：一类是晶体硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池；另一类是薄膜太阳能电池，主要包括非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池及铜铟镓硒太阳能电池等。目前，以高纯度硅材作为主要原材料的晶体硅太阳能电池是主流产品，所占的比例在80％以上。

在晶体硅太阳能发电系统中，实现光电转换的最核心步骤之一是将晶体硅加工成实现光电转换的电池片的工序，因而电池片的光电转换效率也成为了体现晶体硅太阳能发电系统技术水平的关键指标。

提升电池效率，建立钝化接触是关键。由于光生载流子在硅片内部快速运动，一旦接触表面就会导致复合而无法收集成电流发电。如果在表面镀一层特别的保护膜，像氧化硅、氮化硅、氧化铝、非晶硅等由于表面晶硅表面化学键的饱和以及薄膜和晶硅之间形成的电荷场，它们能有效阻止少子在表面的复合。

为了进一步提升效率，新的电池理论模拟要求钝化层全覆盖，载流子通过隧道穿透效应到达覆盖在钝化层上的导电层。HIT电池就是基于这个理念设计的新电池，其具有发电量高、度电成本低的优势。

HIT电池也叫做异质结电池，其全称为晶体硅异质结太阳能电池。HIT电池最早由日本三洋公司研发，其后日本的Kaneka、美国的Solarci ty等相关企业相继进行跟进。相较于传统的太阳能电池而言，HIT电池创新性的采用了单晶硅衬底和非晶硅薄膜异质结的结构，其在晶体硅上沉积非晶硅薄膜的做法，让HIT电池兼具了晶体硅电池与薄膜电池的优势。HIT电池具有结构简单、稳定性高、电池成本低、工艺温度低、光电转换效率高、温度特性好、双面发电等众多的特点，HIT电池组件为电池行业从业者公认的未来电池技术终极解决方案，也被誉为光伏电池产业的下一个风口。

HIT电池作为一种高效太阳能电池，它的常规制备流程是：1、清洗制绒；2.非晶硅镀膜；3、TCO镀膜；4、印刷银线。然而，最新研究发现，在太阳能电池制造完成后，在高于200℃的温度下，对太阳能电池表面进行一段时间的强光照射，电池的光电转换效率可以进一步提升0.2-1.0％。因此，为进一步提升HIT电池转换效率，在印刷银线工序后，增加了光注入工序，即在一定温度下使用高强度可见光(2-10倍的太阳光)照射电池，经一段时间后，电池转换效率增加。

现有技术方案，为实现电池转换效率的进一步提升，往往需要在印刷银线后，再增加一台独立设备(光注入退火炉)来完成光注入工艺，其具有如下缺点：

1、从工艺角度来看，上述结构电池形成后就可以正反面同时发电，它是一种天然的双面电池，而且发电效率很高，最高发电效率达到25％以上，但是，HIT双面电池的缺点是导电银浆必须在200℃以下温度固化30分钟左右，因此，必须使用低温银浆，但光注入的最佳温度在200℃以上，如果硅片在印刷银线后再进行光注入，其高于200℃的工艺温度，势必导致银线与硅片的粘结强度急速下降；