[發明專利]抗PID效應的太陽能電池片及其制造方法

有效

• 申請號: 201310201143.4
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103337525A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 張良;李良;姚劍;高貝貝;余東華;毛海燕
• 申請（專利權）人: 鎮江大全太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/042;H01L31/18
• 代理公司: 鎮江京科專利商標代理有限公司 32107
• 代理人: 夏哲華

技術領域

本發明屬于光伏太陽能電池的制造技術，涉及一種抗PID效應的太陽能電池片及其制造方法。

背景技術

晶體硅太陽能電池在使用過程中不排放和發射任何有害物質；沒有運動部件、無噪聲、重量輕、體積小、具有模塊化特征，可分散就地設置，建設周期短，工作壽命長20-25年，維護簡便，運行可靠等優點，是一種十分理想的可再生潔凈能源。在實際應用中由于單個晶體硅太陽能組件輸出電壓和功率偏低，不能滿足生活或者生產需要，所以需要將多個組件串接。在外框接地的條件下，多個組件串接將導致外框與電池片表面存在高的反偏壓。而在長期使用中，濕熱的環境是不可避免的，這些極端條件結合在一起就形成了PID（Potential?Induced?Degradation）測試條件即電池片對外框的偏壓1000?V，85℃和85%的相對濕度，測試時間一般為100?h。PID效應主要是指在高的偏壓，高溫，高濕度的條件下，組件表面封裝材料堿石灰玻璃中的金屬離子移動至電池片表面，在電池片表面形成局部聚集，使得電池片失效的一種效應。目前人們主要認為是通過改變組件接地方式，更換電池片組件封裝材料，開發抗PID的電池片等技術來消除PID效應。例如采用SiO2/SiNx膜層來消除PID，但是卻需要在傳統電池片生產設備基礎上增加氣路或者更新設備，從而增加了電池片生產成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種抗PID效果好、并能夠在傳統氮化硅鍍膜設備基礎上進行生產、設備投入小、生產成本低的抗PID效應的太陽能電池片及其制造方法。

本發明的抗PID效應的太陽能電池片包括有晶體硅襯底，以及依次沉積在晶體硅襯底上的SiN_x鈍化層和SiN_x透光層；所述透光層上還沉積有一層SiN_x抗PID效應層；通過改變沉積設備中的沉積工藝參數，可以改變各沉積層的折射率和厚度，所述鈍化層折射率為2.15－2.25，厚度為10－40nm；透光層折射率為2.0－2.15，厚度為40－70nm；抗PID效應層折射率為2.20－2.45，厚度為5－20nm。

本發明的抗PID效應的太陽能電池片的制造方法是：在氮化硅鍍膜設備中對晶體硅襯底表面依次沉積形成鈍化層、透光層和抗PID效應層，具體步驟如下，

步驟一，預熱，晶體硅襯底進入反應腔體先進行恒溫加熱，使溫度達到設定的反應溫度400-500℃；

步驟二，恒壓，向反應腔體充入反應氣體NH₃和SiH₄，SiH₄流量500～1000?sccm/min，NH₃流量3000～4000?sccm/min，壓力范圍1.0～2.0?Torr；

步驟三，鈍化層沉積，射頻電源打開，射頻功率范圍5000～10000?W，在反應溫度下，等離子體中的活性自由基在硅片表面沉積，鍍膜時間為100～150?s；

步驟四，透光層沉積，向反應腔直接通入反應氣體，SiH₄流量500～1000?sccm/min，NH₃流量6000～7000?sccm/min，壓力范圍1.0～2.0?Torr，鍍膜時間為150-250?s；

步驟五，抽真空，將反應腔體內的殘留反應氣體抽出；

步驟六，恒壓，通入反應氣體NH₃和SiH，SiH₄流量500～1000?sccm/min，?NH₃流量1000～4000?sccm/min，保持恒壓狀態，壓力范圍0.5-1.5?Torr。

步驟七，抗PID效應層沉積，射頻電源打開，射頻功率范圍5000～10000?W，在反應溫度下，等離子體中的各種成分互相反應生成新的膜層，反應時間為5-20?s。

本發明的優點體現在：

1、本發明的電池片與傳統晶體硅電池片相比，增加了沉積在透光層上的抗PID效應層，并且通過各膜層折射率和厚度的合理匹配，有效地消除了PID效應。其鈍化膜層保證晶體硅太陽能電池應有的鈍化效果，飽和晶體硅斷面的懸掛鍵，提高了少子壽命；透光層保證了電池對于太陽光的吸收；同時這兩個膜層的存在也使得晶體硅太陽能電池的橫向電阻不至于由于新膜層電導率的增加而減小。而新增加的抗PID效應層膜層具有厚度較薄，電導率較高的性質；厚度較薄可以減少自身對于太陽光的吸收，電導率較高可以將從堿石灰玻璃里面移動至電池片表面的金屬離子均勻分布，從而消除PID效應。