太陽能電池生產(chǎn)方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種太陽能電池生產(chǎn)方法，其中將一種金屬化漿料(2)涂覆在基體(1)的表面(11)上，并通過在燒結(jié)工序中對基體進行處理，由金屬化漿料產(chǎn)生一個金屬化層(21)，燒結(jié)工序包含一個加熱階段(51a、52a)和一個接下來的冷卻階段(51b、52b)，在加熱階段基體沿著一條溫度變化曲線(51、52)被加熱至最高溫度，而在冷卻階段基體沿著一條溫度變化曲線(51、52)從最高溫度冷卻降溫；其特征在于：基體溫度變化曲線(51、52)在燒結(jié)工序加熱階段(51a、52a)和/或冷卻階段(51b、52b)的最大斜率為每秒100開爾文(100K/s)、70K/s、50K/s或30K/s。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
太陽能電池生產(chǎn)方法
本專利技術涉及一種太陽能電池生產(chǎn)方法。
技術介紹
當前太陽能電池結(jié)構(gòu)中可能出現(xiàn)衰減，表現(xiàn)為太陽能電池性能或者效率的突然下降。通常情況下這種衰減出現(xiàn)在太陽能電池運行期間，其中工作參數(shù)比如入射光的光照強度和工作溫度，可能對衰減的出現(xiàn)存在重要影響。也就是說衰減在太陽能電池運行過程中產(chǎn)生。最近人們發(fā)現(xiàn)，由于光線照射在硅片內(nèi)部形成的復合缺陷可能是太陽能電池衰減的原因。所以這種效應又被稱為光致衰減(LID-光致衰減)，其出現(xiàn)原因主要是在硅晶體中形成了硼氧復合體。可以根據(jù)已知方法通過在太陽能電池生產(chǎn)中使用硼和氧含量很低的硅晶片防止出現(xiàn)上述效應。但即使當太陽能電池由硼和氧含量降低的硅晶片生產(chǎn)時，仍然出現(xiàn)衰減效應，更準確地說，在太陽能電池設計中曾經(jīng)出現(xiàn)并且繼續(xù)出現(xiàn)衰減效應，并且其程度無法根據(jù)上述硼氧效應進行解釋。除了期間已經(jīng)為人們所知的硼-氧衰減效應(硼氧衰減或LID)之外還存在另外的衰減效應，比如通過2012年第二十七屆歐洲光伏會議暨展覽會(EUPVSEC)期間K.Ramspeck等人發(fā)表的文章“LightInducedDegradationofRearPassicatedmc-SiSolarCells”(“背面鈍化多晶硅太陽能電池的光致衰減”)，就可以得出這一結(jié)論。該文章解釋說，采用表面鈍化PERC(PERC–鈍化發(fā)射極和背面電池)設計的多晶硅太陽能電池(mc-Si太陽能電池)，會產(chǎn)生一種無法通過以往硼-氧模型解釋的光致衰減。通過降低氧含量，多晶硅太陽能電池中的硼氧衰減效應相對較小。但是這里出現(xiàn)了在程度上可能顯著超出已知硼氧衰減的衰減效應。上述文章指出：當光線照射強度為每平方米400瓦(W/m2)且電池溫度為75℃時，效率衰減值為5-6％(相對)。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是提供一種太陽能電池生產(chǎn)方法，通過這種方法能夠以可靠方式生產(chǎn)后期衰減度較小或者根本不會出現(xiàn)后期衰減的太陽能電池。根據(jù)本專利技術，上述目的通過權(quán)利要求所描述的太陽能電池生產(chǎn)方法達到。本專利技術的優(yōu)選方案在從屬權(quán)利要求中列出。為了將這里的重要衰減效應與被稱為光致衰減(LID)的衰減機理相區(qū)分，下文中將提到一種所謂的eLID。該名稱表示一種增強的光致衰減效應(eLID–增強的光致衰減)。盡管標準太陽能電池中也可能出現(xiàn)eLID，但是eLID主要出現(xiàn)在以多晶硅半導體為基礎的太陽能電池中，這種太陽能電池氧含量較少，因而具有較低的LID敏感性。新的太陽能電池設計方案表現(xiàn)出較高的eLID敏感性，比如PERC-太陽能電池或者其他采取表面鈍化措施的太陽能電池，尤其是那些通過鈍化層局部接觸的太陽能電池。本專利技術建立在以下認識的基礎上：太陽能電池對于上述衰減的敏感性，即太陽能電池的eLID敏感性，主要取決于太陽能電池生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)參數(shù)。專利技術人發(fā)現(xiàn)，衰減建立在與已知硼-氧衰減相區(qū)別的另一種衰減機理的基礎上。此外專利技術人成功設計了一種顯著降低甚至完全避免eLID敏感性的方法。與LID敏感性類似，eLID敏感性極有可能導致生產(chǎn)的太陽能電池，經(jīng)過陽光照射或者通電后產(chǎn)生衰減。雖然在概念LID或eLID中包含詞語“光(導)致”，但衰減也可由于通電(即在太陽能電池上施加一個電壓從而在導通方向產(chǎn)生電流)而出現(xiàn)。產(chǎn)生衰減所需要的光照強度或電流密度，取決于工作溫度、光照或通電時間以及太陽能電池的其他工作參數(shù)和生產(chǎn)參數(shù)。本專利技術的主要觀點基于以下認識：燒結(jié)過程或燒結(jié)工序是影響太陽能電池eLID敏感性的一個重要因素。為了完成漿料金屬化，金屬化漿料被涂覆在基體表面，并通過燒結(jié)基體由金屬化漿料產(chǎn)生一個金屬化層。這個燒結(jié)工序極易導致將來的太陽能電池出現(xiàn)eLID敏感性。目前尚不清楚哪種效應導致eLID。LID的衰減機理以硼氧復合體形成為基礎，而在eLID中可能多種不同機理同時起作用。不過目前已經(jīng)知道，燒結(jié)工序?qū)е庐a(chǎn)生eLID敏感性的主要原因并不是基體承受的最高溫度，而是燒結(jié)期間基體所經(jīng)歷溫度變化梯度。eLID本身表現(xiàn)為太陽能電池效率出現(xiàn)若干個百分點的下降，有時下降幅度至少達到3％、5％、7％、9％或更高。這種效率衰減通常伴隨載流子壽命的下降，下降幅度至少為一半甚至下降一個數(shù)量級。比如載流子壽命可能由幾百微秒縮短至幾十微秒。基體上的載流子壽命測量在基體接觸或金屬化之前進行。基體所經(jīng)歷燒結(jié)工序包含一個加熱階段和一個冷卻階段。在加熱階段，基體沿著一條溫度變化曲線被加熱到最高溫度。在接下來的冷卻階段，基體沿著溫度變化曲線從最高溫度冷卻降溫，最好降至加熱階段開始的初始溫度，或者冷卻至室溫或環(huán)境溫度。燒結(jié)期間基體的溫度變化曲線，在加熱階段和/或冷卻階段的最大斜率為每秒100開爾文(K/s)，這個斜率最好是70K/s、50K/s、40K/s或30K/s。在某些結(jié)構(gòu)形式中采取以下做法可能具有優(yōu)勢：加熱階段溫度變化曲線的最大斜率為100K/s、70K/s、50K/s、40K/s或30K/s，而冷卻階段溫度變化曲線采用與加熱階段不同的最大斜率，其值為100K/s、70K/s、50K/s、40K/s或30K/s。在這里需要強調(diào)的是：上面所指為最大斜率絕對值(尤其是在斜率為負的冷卻階段)。通過將基體上溫度隨時間的變化值維持在某一規(guī)定值以內(nèi)，按照相應生產(chǎn)工藝制造的太陽能電池可以顯著減小或完全避免eLID敏感性。如果(比如)基體在一個溫度變化的空間內(nèi)移動，可以通過空間溫度的變化實現(xiàn)溫度隨時間的變化。尤其可以通過使基體穿越一個連續(xù)加熱爐完成整個燒結(jié)工序。根據(jù)本專利技術的一個優(yōu)化設計，最高溫度高于400℃、450℃、500℃、600℃或700℃。燒結(jié)工序中采用較大的最高溫度值，可以使基體表面和所產(chǎn)生金屬層實現(xiàn)緊密結(jié)合。此外較高的最高溫度還可以使?jié){料金屬化生產(chǎn)參數(shù)范圍得到更好利用。比如可以采用以下設計：燒結(jié)工序中加熱階段和/或冷卻階段的基體溫度變化曲線包含一個或者多個平臺，在平臺位置溫度隨時間的變化梯度幾乎為零。但也可以不依賴所選擇最高溫度設計一個或者多個上述平臺。太陽能電池的加熱可以借助于指向基體表面的熱能實現(xiàn)。在本專利技術的一個優(yōu)化設計中，加熱階段到達基體的加熱能量不超過以下最大功率密度：每平方厘米30瓦(30W/cm2)、25W/cm2、20W/cm2或15W/cm2。借助這種加熱能量限制措施，可以確保基體溫度變化曲線斜率不超過要求值或規(guī)定值。在本專利技術的一個優(yōu)選方案中，加熱階段對基體進行單面照射以便加熱基體。在這里可以選擇從覆蓋金屬化漿料的側(cè)面或者從與金屬化漿料相對的側(cè)面照射基體，以便對基體進行加熱。當然在加熱階段加熱基體時，也可以從兩面對基體進行照射。為了僅從底面或者另外從底面照射基體，可以將基體布置在一個輸送裝置上，這個輸送裝置僅固定基體的邊緣區(qū)域。在一個合理結(jié)構(gòu)形式中，基體的一面或兩面覆蓋有實現(xiàn)表面鈍化的鈍化層。這種鈍化層尤其可以設計在涂有金屬化漿料以便產(chǎn)生漿料金屬化的基體表面上。在這種情況下可以在燒結(jié)工序之前或之后額外進行激光燒制接觸處理(LFC)。尤其可以使用氧化鋁、氮氧化鋁、氧化硅和/或氮化硅作為鈍化層。也可以使用多個相互重疊的鈍化層，比如一個實現(xiàn)化學鈍化的鈍化層和一個實現(xiàn)場效應鈍化的鈍化層。上述鈍化層適合作為背面鈍化層和/或正面鈍化層，尤其可以使用氧化鋁、氮氧化鋁層，和/或由氧化鋁、氮氧化鋁、氮氧化硅和/或本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
太陽能電池生產(chǎn)方法，其中將一種金屬化漿料(2)涂覆在基體(1)的表面(11)上，并通過在燒結(jié)工序中對基體進行處理，由金屬化漿料生成一個金屬化層(21)，燒結(jié)工序包含一個加熱階段(51a、52a)和一個接下來的冷卻階段(51b、52b)，在加熱階段基體沿著一條溫度變化曲線(51、52)被加熱至最高溫度，而在冷卻階段基體沿著一條溫度變化曲線(51、52)從最高溫度冷卻降溫；其特征在于：基體溫度變化曲線(51、52)在燒結(jié)工序加熱階段(51a、52a)和/或冷卻階段(51b、52b)的最大斜率為每秒100開爾文(100K/s)、70K/s、50K/s或30K/s。

【技術特征摘要】
2013.11.27 DE 102013113108.51.太陽能電池生產(chǎn)方法，其中將一種金屬化漿料(2)涂覆在基體(1)的表面(11)上，并通過在燒結(jié)工序中對基體進行處理，由金屬化漿料生成一個金屬化層(21)，燒結(jié)工序包含一個加熱階段(51a、52a)和一個接下來的冷卻階段(51b、52b)，在加熱階段基體沿著一條溫度變化曲線(51、52)被加熱至最高溫度，而在冷卻階段基體沿著一條溫度變化曲線(51、52)從最高溫度冷卻降溫，其中：基體溫度變化曲線(51、52)在燒結(jié)工序加熱階段(51a、52a)和/或冷卻階段(51b、52b)的最大斜率為每秒100開爾文(100K/s)；使基體(1)的一面或兩面覆蓋有使表面鈍化的鈍化層；由氧化鋁、氮氧化鋁層產(chǎn)生背面鈍化，或者用氧化鋁、氮氧化鋁、氮氧化硅和/或氮化硅組成的重疊產(chǎn)生背面鈍化層。2.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能電池生產(chǎn)方法，其特征在于：所述最大斜率為30K/s。3.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能電池生產(chǎn)方法，其特征在于：最高溫度高于400℃。4.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能電池生產(chǎn)方法，其特征在于：最高溫度高于700℃。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：P·恩格爾哈特，F·克斯滕，
申請(專利權(quán))人：韓華QCELLS有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：德國;DE