[發明專利]一種提升太陽電池轉換效率的后處理方法

有效

• 申請號: 201410226317.7
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN104064623B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 湯葉華;周春蘭;王文靜;陳朋;王亞勛;王磊;王孟;費建明
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所;歐貝黎新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種太陽電池，尤其是晶體硅太陽電池的后處理方法。

背景技術

太陽電池研制、生產的主要任務是降低成本，提高轉換效率，并保證使用過程中的穩定性。降低成本可以通過物料替換(Yehua Tang,Chunlan Zhou,Wenjing Wang,et.al.,Solar Energy,Vol.95,2013:265-270)的方式實現，轉換效率提升有多種實現方式，包括降低表面反射率(Yehua Tang,Chunlan Zhou,Su Zhou,et.al.,Chinese Journal of Chemical Physics,Vol.26(1),2013:102-108)、電池結構改進(中國科學院電工研究所，一種硼(B)擴散摻雜的方法，201210301219.6)和設備結構改造(中國科學院電工研究所，一種擴散爐爐口回流部件，201210073355.4)。就太陽電池使用穩定性而言，電壓誘導衰減(Potential Induced Degradation：PID)效應成為目前廣泛關注的熱點問題之一。太陽電池在運行過程中，系統電壓使邊框和電池片之間形成了一個負偏壓，造成組件輸出功率降低，這種由于偏壓誘導造成的功率衰減現象稱為電壓誘導衰減(即PID)效應。偏壓大小取決于陣列數量、逆變器類型和組件在陣列中所處的位置，安裝在陣列中不同位置的太陽電池板形成的偏壓值各不相同，導致不同程度的漏電，因此PID效應影響的程度也不同。

為了減緩PID效應的影響，從組件結構進行再設計、安裝監控及輔料性能改進等方面著手確實能夠實現PID效應的緩解，然而并無法從本質上消除PID效應的影響。人們曾經認為，太陽電池生產過程及工藝流程變化不會影響太陽電池應用，然而情況正好相反。太陽電池片是光伏組件應用的最基本單元，其制備各流程、步驟、工藝參數以及所用材料等對組件使用的穩定性有至關重要的作用，會對組件應用造成影響。太陽電池組件在高偏壓下迫使玻璃中的鈉形成正離子，鈉離子自由運動穿過封裝膠膜向太陽電池表面擴散，在太陽電池表面的氮化硅膜層聚集(V.Naumann,C.Hagendorf,S.Grosser,M.Werner,J.Bagdahn,Energy Procedia,Proceedings of the2^ndinternational conference on crystalline silicon photovoltaics silicon PV2012,Vol.27,2012:1-6)，所形成的電場與太陽電池發射極結區電場相互疊加而削弱pn結的作用，降低局域并聯電阻形成局域漏電，導致電池失效，因此太陽電池制備流程、工藝、參數的設計直接關系到應用的穩定性，影響太陽電池性能的參數都會在應用過程中影響PID效應(Pingel S,Frank O,Winkler M,et al.,Photovoltaic Specialists Conference(PVSC),201035^thIEEE,2010:002817-002822.)。

因此，太陽電池片性能研究及改進是消除組件應用過程中PID效應影響的本質所在。由于減反射膜相對其他工藝來說更容易調節和控制，所以太陽電池前表面的氮化硅減反射膜成為目前一種被積極推崇并廣泛使用的手段之一。有研究者對單層膜進行研究和改進：通過進行襯底表面預處理(工藝氣體等離子體轟擊或者非工藝氣體等離子體轟擊)，或者控制工藝參數改變減反射膜沉積條件，提高減反射膜折射率，通過抑制太陽電池的漏電流或者提高減反射膜層的電導率的方式來阻止帶電離子在減反射膜層表面積累，從而達到緩解組件PID效應的目的。然而，減反射膜層折射率提高會造成太陽電池轉換效率降低。有研究者采用雙層減反射膜(Pingel S,Frank O,Winkler M,et al.,Photovoltaic Specialists Conference(PVSC),201035^th IEEE.IEEE,2010:002817-002822.)同時兼顧光利用和PID效應，使太陽電池既能實現高的轉換效率，又具有抗PID效應的性能。也有研究者采用了多層減反射膜的方式，但結果表明，相對于雙層減反射膜來說，當減反射膜達到三層以上時，所實現的PID效應并沒有進一步改善，也無法消除PID效應的影響。