[發明專利]一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設備和工藝

在審

• 申請號: 202011544481.4
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112582504A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 上官泉元;鄒開峰
• 申請（專利權）人: 常州比太科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/677
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 吳倩

本發明公開了一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設備和工藝，包括硅片上料機構以將硅片平放在平躺的載板上進行上料并由鏈式傳輸機構輸送載板進入裝載真空腔；載板進入TCO鍍膜腔內進行TCO鍍膜；載板進入光注入退火腔內進行光注入退火；載板進入卸載真空腔內進行大氣回填；采用硅片下料機構將硅片下料；空的載板經載板回轉機構回傳到上料端。本發明將TCO鍍膜及光注入退火兩道工序集成在一臺設備中，利用平躺式載板以實現鏈式連續運行，在印刷銀線前先完成光注入退火，工序整合度高，降低了設備投入，制程周期縮短，生產效率和產品良率提升，電池制造成本隨之降低，解決了現有技術光注入退火工序導致的銀線與硅片粘結強度下降的問題。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，特別涉及一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設備和工藝。

背景技術

光伏發電已經成為一種可替代化石能源的技術，這依賴于近年不斷降低的生產成本和光電轉換效率的提升。按照光伏電池片的材質，太陽能電池大致可以分為兩類：一類是晶體硅太陽能電池，包括單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池；另一類是薄膜太陽能電池，主要包括非晶硅太陽能電池、碲化鎘太陽能電池及銅銦鎵硒太陽能電池等。目前，以高純度硅材作為主要原材料的晶體硅太陽能電池是主流產品，所占的比例在80％以上。

在晶體硅太陽能發電系統中，實現光電轉換的最核心步驟之一是將晶體硅加工成實現光電轉換的電池片的工序，因而電池片的光電轉換效率也成為了體現晶體硅太陽能發電系統技術水平的關鍵指標。

提升電池效率，建立鈍化接觸是關鍵。由于光生載流子在硅片內部快速運動，一旦接觸表面就會導致復合而無法收集成電流發電。如果在表面鍍一層特別的保護膜，像氧化硅、氮化硅、氧化鋁、非晶硅等由于表面晶硅表面化學鍵的飽和以及薄膜和晶硅之間形成的電荷場，它們能有效阻止少子在表面的復合。

為了進一步提升效率，新的電池理論模擬要求鈍化層全覆蓋，載流子通過隧道穿透效應到達覆蓋在鈍化層上的導電層。HIT電池就是基于這個理念設計的新電池，其具有發電量高、度電成本低的優勢。

HIT電池也叫做異質結電池，其全稱為晶體硅異質結太陽能電池。HIT電池最早由日本三洋公司研發，其后日本的Kaneka、美國的Solarci ty等相關企業相繼進行跟進。相較于傳統的太陽能電池而言，HIT電池創新性的采用了單晶硅襯底和非晶硅薄膜異質結的結構，其在晶體硅上沉積非晶硅薄膜的做法，讓HIT電池兼具了晶體硅電池與薄膜電池的優勢。HIT電池具有結構簡單、穩定性高、電池成本低、工藝溫度低、光電轉換效率高、溫度特性好、雙面發電等眾多的特點，HIT電池組件為電池行業從業者公認的未來電池技術終極解決方案，也被譽為光伏電池產業的下一個風口。

HIT電池作為一種高效太陽能電池，它的常規制備流程是：1、清洗制絨；2.非晶硅鍍膜；3、TCO鍍膜；4、印刷銀線。然而，最新研究發現，在太陽能電池制造完成后，在高于200℃的溫度下，對太陽能電池表面進行一段時間的強光照射，電池的光電轉換效率可以進一步提升0.2-1.0％。因此，為進一步提升HIT電池轉換效率，在印刷銀線工序后，增加了光注入工序，即在一定溫度下使用高強度可見光(2-10倍的太陽光)照射電池，經一段時間后，電池轉換效率增加。

現有技術方案，為實現電池轉換效率的進一步提升，往往需要在印刷銀線后，再增加一臺獨立設備(光注入退火爐)來完成光注入工藝，其具有如下缺點：

1、從工藝角度來看，上述結構電池形成后就可以正反面同時發電，它是一種天然的雙面電池，而且發電效率很高，最高發電效率達到25％以上，但是，HIT雙面電池的缺點是導電銀漿必須在200℃以下溫度固化30分鐘左右，因此，必須使用低溫銀漿，但光注入的最佳溫度在200℃以上，如果硅片在印刷銀線后再進行光注入，其高于200℃的工藝溫度，勢必導致銀線與硅片的粘結強度急速下降；