一種抗電勢誘導衰減的太陽能電池片及其制作方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種抗電勢誘導衰減的太陽能電池片及其制作方法，該方法包括：利用氧化性氣體對硅片進行等離子體清洗，在所述硅片表面形成第一層氧化硅薄膜；在所述第一層氧化硅薄膜表面形成減反射膜，所述減反射膜至少包括一層氧化硅薄膜。由于氧化硅薄膜具有優越的電絕緣特性和減反射作用，因此，利用本發明實施例所提供的制作方法制作的太陽能電池片與封裝材料以及玻璃基板等之間具有良好的電絕緣性，從而使得其相應的光伏組件具有抗電勢誘導衰減效應，提高了所述光伏組件長期工作在高負壓環境中的電性能。
【專利說明】-種抗電勢誘導衰減的太陽能電池片及其制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及太陽能電池制造【技術領域】，尤其涉及一種抗太陽能電池誘導衰減的太 陽能電池片及其制作方法。
【背景技術】
[0002] 太陽能是一種清潔能源，而光伏組件利用硅材料P-N結的光生伏特效應，將光能 轉化為電能的裝置，包括：相對設置的玻璃背板和玻璃基板；設置在玻璃背板和玻璃基板 之間的太陽能電池片；固定所述玻璃背板、太陽能電池片和玻璃基板的封裝邊框等。
[0003] 傳統的太陽能電池片制作工藝包括：制絨、擴散、刻蝕、化學氣相沉積（即PECVD)、 絲網印刷和燒結等過程。其中，制絨是指利用酸或堿在硅片表面腐蝕出不同的表面形貌，即 表面織構化，從而減少光的反射率，提1?短路電流，最終提1?太陽能電池的光電轉換效率； 擴散是指對硅片進行雜質擴散，形成PN結，即半導體器件工作的"心臟";刻蝕是將硅片的 P型區域和N型區域隔絕開來；PECVD是借助微波或射頻等，使含有薄膜組成原子的氣體電 離，形成等離子體，而等離子體的化學活性很強，很容易發生化學反應，從而在硅片表面沉 積出所期望的減反射膜；絲網印數是指使用印刷刮刀上的膠條，使漿料通過帶有圖像或圖 案的絲網模板，對硅片表面進行印刷，形成印刷電極；燒結是指燃盡漿料中的有機組分，使 漿料與硅片形成良好的歐姆結合粗。
[0004] 但是，利用現有技術中太陽能電池制作工藝制作的光伏組件易出現電勢誘導衰 減（Potential Induced Potential,簡稱PID)效應，即所述光伏組件長期在高負電壓的作 用下，使得其玻璃基板、封裝材料之間存在漏電流通道，大量電荷聚集在太陽能電池片的表 面，而太陽能電池片表面累計的電荷會吸引光生載流子，產生漏電流，導致所述光伏組件的 填充因子FF、短路電流Jsc、開路電壓Voc等電性能參數降低，從而使所述光伏組件的電性 能低于設計標準。
【發明內容】
[0005] 為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種抗電勢誘導衰減的太陽能電池片 及其制作方法，利用該方法制作的太陽能電池片與外界封裝材料以及玻璃基板之間具有良 好的電絕緣特性，從而使得其相應光伏組件具有抗電勢誘導衰減效應，提高了所述光伏組 件長期工作在高負壓環境中的電性能。
[0006] 為解決上述問題，本發明實施例提供了如下技術方案：
[0007] -種抗電勢誘導衰減的太陽能電池片的制作方法，包括：利用氧化性氣體對硅片 進行等離子體清洗，在所述硅片表面形成第一層氧化硅薄膜；在所述第一層氧化硅薄膜表 面形成減反射膜，所述減反射膜至少包括一層氧化硅薄膜。
[0008] 優選的，所述氧化性氣體包括NH3和N20中的至少一種。
[0009] 優選的，所述等離子體清洗的時間范圍為30S-900S，包括端點值。
[0010] 優選的，在所述第一層氧化硅薄膜表面形成減反射膜包括：在所述第一層氧化硅 薄膜表面沉積均勻的氧化硅薄膜，形成減反射膜。
[0011] 優選的，在所述第一層氧化硅薄膜表面形成減反射膜包括：在所述第一層氧化硅 薄膜表面沉積均勻的氧化硅薄膜；在所述氧化硅薄膜表面沉積均勻的氮化硅薄膜，形成減 反射膜。
[0012] 優選的，在所述第一層氧化硅薄膜表面形成減反射膜包括：在所述第一層氧化硅 薄膜表面沉積均勻的氮化硅薄膜；在所述氮化硅薄膜表面沉積均勻的氧化硅薄膜，形成減 反射膜。
[0013] 優選的，在所述第一層氧化硅薄膜表面形成減反射膜包括：在所述第一層氧化硅 薄膜表面沉積均勻的氧化硅薄膜；在所述氧化硅薄膜表面沉積均勻的氮化硅薄膜；在所述 氮化硅薄膜表面沉積均勻的氧化硅薄膜，形成減反射膜。
[0014] 優選的，所述減反射膜中氧化硅薄膜的沉積方法為PECVD、APCVD或LPCVD。
[0015] 優選的，所述減反射膜中氧化硅薄膜的成膜氣體包括N20和SiH4，且N 20和SiH4的 氣體流量比例范圍為1-50:1,包括端點值。
[0016] 優選的,所述減反射膜中氧化娃薄膜的厚度范圍為lnm_150nm,包括端點值。
[0017] 優選的，所述減反射膜中氮化硅薄膜的沉積方法為PECVD、APCVD或LPCVD。
[0018] 優選的，所述減反射膜中氮化硅薄膜的成膜氣體為冊13和SiH4，且所述冊1 3和SiH4 的氣體流量比例范圍為1-30:1，包括端點值。
[0019] 優選的,所述減反射膜中氮化娃薄膜的厚度范圍為10nm-150nm,包括端點值。
[0020] -種利用上述制作方法制作的太陽能電池片。
[0021] 與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點：
[0022] 本發明實施例所提供的技術方案，首先利用氧化性氣體對硅片進行等離子體清 洗，從而在對所述硅片進行清洗的同時，在所述硅片的表面形成一層致密的第一層氧化硅 薄膜，然后再在清洗完的硅片表面形成減反射膜，即在所述第一層氧化硅薄膜表面形成減 反射膜，所述減反射膜至少包括一層氧化硅薄膜。由于氧化硅薄膜具有優越的電絕緣特性 和減反射作用，因此，利用本發明實施例所提供的制作方法制作的太陽能電池片與封裝材 料以及玻璃基板等之間具有良好的電絕緣性，從而使得其相應的光伏組件具有抗電勢誘導 衰減效應，提高了所述光伏組件長期工作在高負壓環境中的電性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024] 圖1為本發明實施例所提供太陽能電池片的制作方法流程示意圖；
[0025] 圖2-7為本發明實施例所提供的太陽能電池片的制作方法的剖面圖。
【具體實施方式】
[0026] 正如【背景技術】部分所述，利用現有技術中太陽能電池制作工藝制作的光伏組件易 出現電勢誘導衰減效應，導致其長期工作在高負壓環境中時，FF、Jsc、Voc等電性能參數降 低，低于設計標準。
[0027] 發明人研究發現，導致電勢誘導衰減效應的原因主要有兩個：光伏組件系統和光 伏組件。
[0028] 在光伏組件系統方面，根據實際電站運行情況和研究表明，如果太陽能電池組件 陣列中間一塊太陽能電池組件和逆變器負極輸出端之間的所有光伏組件處于負偏壓下，則 越靠近逆變器負極輸出端的太陽能電池組件的電勢誘導衰減現象越明顯；如果太陽能電池 組件陣列中間一塊太陽能電池組件和逆變器正極輸出端之間的所有組件處于正偏壓下，則 電勢誘導衰減現象不明顯。而所述太陽能電池組件及其太陽能電池片是工作在正偏壓環境 中還是負偏壓環境中是由所述光伏組件系統的接地方式和所述光伏組件在太陽能電池組 件陣列中的位置決定的。
[0029] 在光伏組件方面，主要是由于外界環境條件，如溫度和濕度等因素，使得所述光伏 組件的封裝材料、玻璃背板、玻璃基板和封裝邊框之間形成漏電流通道，從而使得太陽能電 池片和接地邊框之間形成漏電流，導致所述光伏組件的填充因子FF、短路電流Jsc、開路電 壓 Voc等電性能參數降低，進而使所述光伏組件的電性能低于設計標準。
[0030] 發明人還發現，現有技術中降低光伏組件的電勢誘導衰減現象的方法主要是采用 高體電阻及質量好的封裝材料。雖然這種方法能夠在一定程度上減弱電勢誘導衰減現象， 但是，會導致所述光伏組件的成本大量增加。
[0031] 基于上述研究的基礎上，本發明實施例提供了一種抗電勢誘導衰減的太陽能電池 片及其制作方法。其中，所述太陽能電池片的制作方法包括以下步驟：
[0032] 利用氧化性氣體對硅片進行等離子體清洗，在所述硅片表面形成第一層氧化硅薄 膜；
[0033] 在所述第一層氧化硅薄膜表面形成減反射膜，所述減反射膜至少包括一層氧化硅 薄膜。
[0034] 本發明實施例所提供的技術方案，利用氧化硅薄膜優越的電絕緣特性，首先采用 氧化性氣體對硅片進行等離子體清洗，從而在對所述硅片進行清洗的同時，在所述硅片表 面形成一層致密的第一層氧化硅薄膜，然后再在清洗完的硅片表面形成減反射膜，即在所 述第一層氧化硅薄膜表面形成減反射膜，且所述減反射膜中至少包括一層氧化硅薄膜，從 而使得本發明實施例所提供的制作方法制作的太陽能電池片與封裝材料和玻璃基板等外 部結構之間具有良好的電絕緣特性，從而使得其相應的光伏組件具有抗電勢誘導衰減效 應，提高了所述光伏組件長期工作在高負壓環境中的電性能，且無需特殊的封裝材料，成本 較低，還與傳統太陽能電池片的生產工藝相兼容，適合于大規模生產。
[0035] 為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明 的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0036] 在以下描述中闡述了具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以多種不 同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類 似推廣。因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0037] 實施例一：
[0038] 如圖1所述，本發明實施例提供了一種太陽能電池片的制作方法，包括：
[0039] 步驟S1 :對單晶硅片進行制絨，擴散和刻蝕。需要說明的是，所述單晶硅片可以為 P型單晶硅片，也可以為N型單晶硅片，本發明對此并不限定。在發明實施例中，以所述單 晶硅片為P型單晶硅片為例對本發明所提供的太陽能電池片的制作方法進行詳細介紹。因 此，在本發明的一個實施例中，所述對單晶硅片進行制絨、擴散和刻蝕具體包括：對P型單 晶硅片進行酸制絨，磷擴散和刻蝕。
[0040] 步驟S2 :采用氧化性氣體對硅片進行等離子體清洗，在所述硅片表面形成第一氧 化層薄膜。
[0041] 對單晶硅片100刻蝕完成后，采用氧化性的氣體對其進行清洗，從而在去除所述 單晶硅片100表面雜質的同時，在所述單晶硅片100表面形成一層致密的第一層氧化硅薄 膜101，如圖2所示。需要說明的是，在本發明的一個實施例中，所述氧化性氣體優選為包括 NH3和N20中的至少一種，即所述氧化性氣體優選為NH3、N 20或NH3和N20的混合氣體，但本 發明對此并不限定，只要能夠在清洗的過程中，去除所述單晶硅片100表面的雜質，且在所 述單晶硅片1〇〇形成一層致密的第一層氧化硅薄膜101即可。優選的，所述等離子體清洗 的時間范圍為30S-900S，包括端點值。
[0042] 步驟S3 :將清洗完成后的單晶硅片10放入鍍膜設備中，并在所述鍍膜設備中通入 反應氣體，在所述第一層氧化硅薄膜101表面形成減反射膜20,如圖3所示，所述減反射膜 至少包括一層氧化硅薄膜。
[0043] 本發明實施例中，所述減反射膜20的沉積方法可以為PECVD、APCVD或LPCVD，本發 明對此并不做限定，常用的鍍減反射膜方法為PECVD，其主要包括：將成膜氣體通入鍍膜設 備中，所述成膜氣體在射頻電源的作用下電離成離子，并經過多次碰撞產生大量的活性基， 這些活性基吸附在硅片表面。被吸附的原子在自身動能和硅片表面溫度的作用下在硅片表 面遷移，選擇能量最低的點穩定下來，同時硅片表面的原子不斷脫離周圍原子的束縛，進入 等離子體中，以達到動態平衡。當原子沉積的速度大于逃逸的速度后，就可以不斷在硅片表 面沉積成所需要的減反射膜。
[0044] 優選的，在沉積減反射膜的過程中，所述氧化硅薄膜的沉積方法可以為PECVD、 APCVD或LPCVD，其成膜氣體為N20和SiH4,且N20和SiH 4的氣體流量比例范圍為1-50: 1，包 括端點值。需要說明的是，在沉積減反射膜的過程中，所述成膜氣體還可以包括NH3,但本發 明對其流量比例并不做限定，視具體的工藝需求而定。更優選的，所述氧化硅薄膜的厚度范 圍為lnm-150nm，包括端點值。
[0045] 需要說明的是，所述減反射膜20可以為氧化硅薄膜單層膜結構，還可以為包括氧 化硅薄膜和氮化硅薄膜的多層膜結構，以提高所述減反射膜的光吸收率，進而提高制作的 太陽能電池片的光電轉換效率。
[0046] 優選的，在沉積減反射膜的過程中，所述氮化硅薄膜的沉積方法可以為PECVD、 APCVD或LPCVD，其成膜氣體為NH3和SiH4，且所述NH3和SiH 4的氣體流量比例范圍為 1-30:1,包括端點值。更優選的，所述氮化娃薄膜的厚度范圍為10nm-150nm,包括端點值。
[0047] 在本發明的一個實施例中，在所述第一層氧化硅薄膜101表面形成減反射膜20包 括：在鍍膜設備中通入氧化硅薄膜的成膜氣體，然后在所述第一層氧化硅薄膜101表面沉 積均勻的氧化硅薄膜200,形成減反射膜20,如圖4所示。在本實施例的一個具體實施例 中，所述減反射膜20中氧化硅薄膜200的成膜氣體為N 20和SiH4，其中，N20的氣體流量為 2000SCCm，SiH 4的氣體流量為20〇SCCm。更優選的，沉積完成后的氧化硅薄膜200厚度為 70nm，折射率為1· 5。
[0048] 在本發明的另一個實施例中，在所述第一層氧化硅薄膜101表面形成減反射膜20 包括：在鍍膜設備中通入氧化硅薄膜的成膜氣體，在所述第一層氧化硅薄膜101表面沉積 均勻的氧化硅薄膜201 ;再在鍍膜設備中通入氮化硅薄膜的成膜氣體，在所述氧化硅薄膜 201表面沉積均勻的氮化硅薄膜202,形成減反射膜20,如圖5所示。
[0049] 在本實施例的一個具體實施例中，所述減反射膜20中氧化硅薄膜201的成膜氣體 為Ν 20和SiH4,其中，Ν20的氣體流量為2000sccm，SiH4的氣體流量為200sccm。更優選的，沉 積完成后的氧化硅薄膜201厚度為10nm，折射率為1. 5 ;所述減反射膜20中氮化硅薄膜202 的成膜氣體為NH3和SiH4，其中，NH 3的氣體流量為6000sccm，SiH4的氣體流量為560sccm。 更優選的，沉積完成后的氮化硅薄膜202的厚度為70nm，折射率為2. 06。
[0050] 在本發明的又一個具體實施例中，在所述第一層氧化硅薄膜101表面形成減反射 膜20包括：在鍍膜設備中通入氮化娃薄膜的成膜氣體，在所述第一層氧化娃薄膜101表面 沉積均勻的氮化硅薄膜202 ;再在鍍膜設備中通入氧化硅薄膜的成膜氣體，在所述氮化硅 薄膜202表面沉積均勻的氧化硅薄膜201，形成減反射膜20,如圖6所示。
[0051] 在本實施例的一個具體實施例中，所述減反射膜中氮化硅薄膜202的成膜氣體為 NH3和SiH4，其中，NH3的氣體流量為6000sccm，SiH 4的氣體流量為600sccm。更優選的，沉積 完成后的氮化硅薄膜202的厚度為70nm，折射率為2. 07 ;所述減反射膜中氧化硅薄膜201 的成膜氣體為N20和SiH4,其中，N 20的氣體流量為2000sccm，SiH4的氣體流量為200sccm。 更優選的，沉積完成后的氧化硅薄膜201厚度為10nm，折射率為1. 5。
[0052] 在本發明的再一個實施例中，在所述第一層氧化硅薄膜101表面形成減反射膜20 包括：在鍍膜設備中通入氧化硅薄膜的成膜氣體，在所述第一層氧化硅薄膜101表面沉積 均勻的氧化硅薄膜201 ;再在鍍膜設備中通入氮化硅薄膜的成膜氣體，在所述氧化硅薄膜 201表面沉積均勻的氮化硅薄膜202 ;重新在鍍膜設備中通入氧化硅薄膜的成膜氣體，在所 述氮化硅薄膜202表面沉積均勻的氧化硅薄膜203,形成減反射膜20,如圖7所示。
[0053] 在本實施例的一個具體實施例中，位于所述氮化硅薄膜202朝向所述硅片10 -側 的氧化硅薄膜201的成膜氣體為N20和SiH4，其中，N20的氣體流量為2000 SCCm，SiH4的氣體 流量為20〇SCCm。更優選的，沉積完成后的氧化硅薄膜201厚度為5nm，折射率為1. 5 ;所述 氮化硅薄膜202的成膜氣體為NH3和SiH4，其中，NH3的氣體流量為6000 SCCm，SiH4的氣體流 量為56〇SCCm。更優選的，沉積完成后的氮化硅薄膜202的厚度為70nm，折射率為2. 06 ;位 于所述氮化娃薄膜202背離所述娃片10 -側的氧化娃薄膜203的成膜氣體為N20和SiH4， 其中，N20的氣體流量為2000 SCCm，SiH4的氣體流量為20〇SCCm。更優選的，沉積完成后的 氧化硅薄膜203厚度為10nm，折射率為1. 5。
[0054] 步驟S4 :在形成減反射膜20后的硅片進行電極印刷，并對印刷好電極的硅片進行 燒結，制成太陽能電池片。
[0055] 本發明實施例還提供了一種利用上述制作方法制作的太陽能電池片。
[0056] 本發明實施例所提供的太陽能電池片的制作方法，在硅片表面沉積減反射膜前， 先對硅片進行預處理，即采用氧化性的氣體對其進行等離子體清洗，以便在清除所述硅片 表面雜質的同時，在所述硅片表面形成致密的第一層氧化硅薄膜，然后再經過等離子體清 洗的硅片表面形成減反射膜，即在所述第一層氧化硅薄膜表面形成減反射膜，所述減反射 膜中至少包括一層氧化硅薄膜，從而可以利用氧化硅薄膜優越的電絕緣特性，使得利用該 方法制作完成的太陽能電池片與封裝材料、玻璃基板以及玻璃背板之間相互絕緣，進而使 得即使在所述太陽能電池片表面累積部分電荷的情況下，所述太陽能電池片與接地邊框之 間也不能形成漏電流，最終使得包括該太陽能電池片的光伏組件具有抗電勢誘導衰減效 應，即可降低或消除所述光伏組件長期工作在高負壓環境中所產生的電勢誘導衰減效應， 提高了所述光伏組件長期工作在高負壓環境中的電性能，且無需特殊的封裝材料，成本較 低，還與傳統太陽能電池片的生產工藝相兼容，適合于大規模生產。
[0057] 本說明書中各個部分采用遞進的方式描述，每個部分重點說明的都是與其他部分 的不同之處，各個部分之間相同相似部分互相參見即可。
[0058] 對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明 將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的 最寬的范圍。
【權利要求】
1. 一種抗電勢誘導衰減的太陽能電池片的制作方法，其特征在于，包括： 利用氧化性氣體對硅片進行等離子體清洗，在所述硅片表面形成第一層氧化硅薄膜； 在所述第一層氧化硅薄膜表面形成減反射膜，所述減反射膜至少包括一層氧化硅薄 膜。
2. 根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述氧化性氣體包括順3和N20中的 至少一種。
3. 根據權利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述等離子體清洗的時間范圍為 30S-900S，包括端點值。
4. 根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，在所述第一層氧化硅薄膜表面形成 減反射膜包括： 在所述第一層氧化硅薄膜表面沉積均勻的氧化硅薄膜，形成減反射膜。
5. 根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，在所述第一層氧化硅薄膜表面形成 減反射膜包括： 在所述第一層氧化硅薄膜表面沉積均勻的氧化硅薄膜； 在所述氧化硅薄膜表面沉積均勻的氮化硅薄膜，形成減反射膜。
6. 根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，在所述第一層氧化硅薄膜表面形成 減反射膜包括： 在所述第一層氧化硅薄膜表面沉積均勻的氮化硅薄膜； 在所述氮化硅薄膜表面沉積均勻的氧化硅薄膜，形成減反射膜。
7. 根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，在所述第一層氧化硅薄膜表面形成 減反射膜包括： 在所述第一層氧化硅薄膜表面沉積均勻的氧化硅薄膜； 在所述氧化硅薄膜表面沉積均勻的氮化硅薄膜； 在所述氮化硅薄膜表面沉積均勻的氧化硅薄膜，形成減反射膜。
8. 根據權利要求4-7任一項所述的制作方法，其特征在于，所述減反射膜中氧化硅薄 膜的沉積方法為PECVD、APCVD或LPCVD。
9. 根據權利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述減反射膜中氧化硅薄膜的成膜 氣體包括N20和SiH 4,且N20和SiH4的氣體流量比例范圍為1-50:1，包括端點值。
10. 根據權利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述減反射膜中氧化硅薄膜的厚度 范圍為lnm-150nm，包括端點值。
11. 根據權利要求5-7任一項所述的制作方法，其特征在于，所述減反射膜中氮化硅薄 膜的沉積方法為PECVD、APCVD或LPCVD。
12. 根據權利要求11的所述的制作方法，其特征在于，所述減反射膜中氮化硅薄膜的 成膜氣體為見13和SiH 4，且所述見13和SiH4的氣體流量比例范圍為1-30:1，包括端點值。
13. 根據權利要求12的所述的制作方法，其特征在于，所述減反射膜中氮化硅薄膜的 厚度范圍為10nm-150nm，包括端點值。
14. 一種利用權利要求1-13任一項所述制作方法制作的太陽能電池片。
【文檔編號】H01L31/0216GK104064622SQ201310092404
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月21日 優先權日:2013年3月21日
【發明者】黃紀德, 蔣方丹, 金浩, 陳康平 申請人:晶科能源有限公司