[發明專利]改善晶體硅太陽能電池片LID和PID的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410576530.0
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104505427A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 陳健生;董方;趙峰;徐君;傅曉敏;包大新
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及晶體硅太陽能電池片制造相關技術領域，尤其是指一種改善晶體硅太陽能電池片LID和PID的方法及裝置。

背景技術

p型硅片占據了產業化晶體硅太陽能電池90％以上的市場份額。但是，由于硼氧鍵的存在，導致太陽能電池出現光致衰減(LID)問題，嚴重時，電池片轉換效率下降超過0.5％；而且，由于衰減后電池片之間的效率存在差異，導致了按照初始功率分選的電池片進行組件封裝后，電池片間失配加劇，組件封裝損失增大，進一步拉大了組件實際功率與標稱功率的差異。

目前，解決LID的方法主要有：(1)降低硅片的硼或者氧含量，如：采用高電阻率硅片或MCZ法和區熔法制備硅片；(2)采用鎵或者磷替代硼摻雜，如：摻鎵的p型硅片或者摻磷的n型硅片。但是，這些方法要么以犧牲轉換效率為代價，要么增加了制備成本，均難以實現產業化。

自從2005年，SunPower首次發現晶體硅太陽能電池的電勢誘發衰減(PID)現象以來，該問題引起了人們越來越大的關注。抗PID也成為了衡量光伏組件可靠性的重要指標之一。在高溫高濕的環境下，處于負高偏壓下的晶體硅太陽能組件存在發生PID現象的極大風險。PID導致漏電發生，組件功率極大下降。PID現象可以從電池、組件和系統端三個方面進行預防，從電池端來解決PID被認為是一勞永逸的方法。提高SiNx薄膜的折射率或者在發射區上形成SiOx薄膜，是目前從電池層面解決PID問題最為有效的手段。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中存在上述的不足，提供了一種提高電池片轉換效率的改善晶體硅太陽能電池片LID和PID的方法及裝置。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

改善晶體硅太陽能電池片LID和PID的方法，在常規晶體硅太陽能電池片生產的擴散清洗工藝之后實施，硅片在光輻照條件下分別進行氫化和氧化兩個關鍵工藝，以實現晶體硅硼氧鍵的鈍化和發射區表面SiO2薄膜的生長，具體操作步驟如下：

(1)硅片分選后，在堿性溶液中進行粗拋去除雜質和損傷層；

(2)堿性溶液或者酸性溶液中制絨后，清洗，甩干；

(3)擴散爐中進行高溫磷擴散，形成pn結后，刻蝕去邊結和二次清洗去除PSG；

(4)氫化工藝：硅片放入到傳送系統上，輸送至具有一定壓強的反應腔，氫發生裝置開始工作，經過等離子系統產生的激發源形成氫等離子體，擴散至硅片，一定時間后，關閉激發源，開始加熱腔室，腔室加熱至一定溫度，一定時間后，開始進行光輻照硅片，一定時間后，腔室開始降溫，在降溫的過程中，保持光輻照，至一定溫度以下停止輻照；

(5)氧化工藝：通入氮氣清洗反應腔室后，調節腔體壓強，反應腔加熱至一定溫度，臭氧發生裝置以一定流量通入臭氧，待溫度和氣流穩定，進行紫外光照處理，氧化處理過后，在發射區表面形成一層致密氧化層，腔室開始降溫，至一定溫度以下，硅片經由傳送系統輸送至出料臺；

(6)進行正面減反層沉積，采用PECVD在發射區上沉積一層SiNx；

(7)背銀、背鋁和正銀絲網印刷及燒結后，進行測試分選。

本發明改善電池片LID的原理在于：在一定的溫度和光照引起載流子注入的情況下，硅片體內的氫原子鈍化引起LID的硼氧鍵，完成從退火態到衰減態到再生態的轉變，再生態是硼氧鍵永久失活的狀態，即處理后的硅片發生LID的概率大大下降，甚至不再發生LID現象。

本發明改善電池片PID的原理在于：關于PID發生的機理目前尚無定論，其中一種比較認可的解析為組件封裝玻璃在高溫高濕環境下產生的鈉離子在電場(-1000V高壓)作用下發生遷移，導致電荷聚集，使半導體結的性能衰減并造成分流。以熱氧化、等離子體氧化或者其他方式形成的致密SiOx薄膜可以很好的阻擋鈉離子的遷移，防止鈉離子對發射區及其表面的破壞，有效預防PID的發生。

本發明具體在常規晶體硅太陽能電池片生產的擴散清洗工藝之后實施，硅片在光輻照條件下分別進行氫化和氧化兩個關鍵工藝，以實現晶體硅硼氧鍵的鈍化和發射區表面SiO₂薄膜的生長，達到改善摻硼晶體硅太陽能電池片LID和PID的目的，同時提高電池片轉換效率。

作為優選，在步驟(1)和(2)中，堿性溶液為NaOH或者KOH溶液。

作為優選，在步驟(2)中，酸性溶液為HF+HNO₃溶液，絨面尺寸在5um以內。

作為優選，在步驟(3)中，采用等離子體刻蝕或者采用濕法刻蝕去邊結和二次清洗去除PSG，擴散方阻為80-120ohm/squ。