【技術實現步驟摘要】
本文涉及一種基于表面鈍化的高效率perc電池及其制備工藝。
技術介紹
1、隨著對可再生能源的需求增加，光伏行業正經歷著快速增長。目前，大多數商業使用的太陽能電池是使用晶體硅作為基體材料的。為了提高轉換效率并降低制造成本，需要開發新的設計和技術以改進現有的太陽能電池結構。
2、通過背面局部減薄可以實現更高的光吸收率，并且可以通過摻雜來改善背場性能，從而進一步提高轉換效率。然而，由于背側金屬接觸的存在，通常無法獲得良好的背面鈍化效果。此外，由于局部減薄區域與未被處理區域之間的界面處存在缺陷，因此在局部減薄區域中容易發生深能級陷阱俘獲效應。
3、表面鈍化技術的開發是提高太陽能電池性能的關鍵，特別是在抑制表面電子空穴的復合方面。氧化鋁(al2o3)和其他材料如氮化硅(sinx)作為鈍化層已被廣泛應用。這些材料能有效降低表面缺陷密度，但還有進一步提高鈍化質量和效率的空間。
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本方案提供了一種基于雙層鈍化的，進一步提升光利用率的高效率perc電池結構，并提出該種電池結構的制備工藝。
2、一種基于表面鈍化的高效率perc電池，包括硅基底，所述硅基底的正面依次設有磷層發射極、前表面氮化硅鈍化層，前表面氮化硅鈍化層中設有前表面金屬銀電極；所述硅基底的背面依次雙層鈍化層，所述雙層鈍化層的底層為氧化鋁鈍化層，外層為氟摻雜氧化鋁鈍化層；雙層鈍化層以及氮化硅鈍化層的表面設有通過溶膠-凝膠法固定的氧化錫銦薄膜。
3、一種基于表面
4、s1：硅基底的準備
5、清潔硅基底，去除表面的污垢和氧化層，在硅基底的背面通過蝕刻獲得表面凹陷造型；
6、s2：反面底層鈍化層的制備
7、利用化學氣相沉積或原子層沉積在有表面凹陷造型的硅基底的背面沉積氧化鋁鈍化層；
8、s3：氟化處理
9、在氧化鋁鈍化層上進行氟化處理，氟化完成之后進行熱處理，穩定氟摻雜氧化鋁鈍化層的結構；
10、s4、硅基底的正面處理
11、在硅基底的正面設置前表面氮化硅鈍化層；
12、s5、氧化錫銦薄膜制備
13、使用溶膠-凝膠法在鈍化后的硅基底上涂覆氧化錫銦前驅體溶液，在一定溫度下進行初步熱處理，以蒸發溶劑并固化溶膠層，在較高溫度下進行最終燒結，形成均勻、高導電性的氧化錫銦薄膜；
14、s6：電極形成
15、在氧化錫銦薄膜上形成金屬柵線，使用絲網印刷技術，然后進行退火處理以改善接觸。
16、雙重鈍化層---在電池背面應用雙層鈍化層，底層使用傳統的氧化鋁(al2o3)層以實現良好的鈍化效果，頂層則使用新型的氟摻雜氧化鋁(al2o3:f)層以進一步提高表面鈍化質量。
17、雙重鈍化層設計方案：
18、第一層：氧化鋁鈍化層(al2o3)
19、材料選擇：選擇高純度的鋁源和氧化劑，例如使用高濃度的氧氣或臭氧。
20、工藝步驟：通過化學氣相沉積(cvd)或原子層沉積(ald)技術在硅基底表面形成一層均勻且致密的氧化鋁層。cvd或ald技術能夠實現精確的厚度控制和高質量的鈍化效果。
21、第二層：氟摻雜氧化鋁鈍化層(al2o3:f)
22、材料選擇：在氧化鋁層的基礎上，通過摻雜氟元素來進一步提高鈍化質量。氟源可以是氟化氫(hf)或氟化氨(nh4f)。
23、工藝步驟：
24、在第一層氧化鋁形成后，進行氟化處理，可以通過浸泡法或cvd法將氟元素引入氧化鋁層。
25、通過精確控制氟的摻雜濃度和處理時間，確保鈍化層的化學穩定性和鈍化效果。
26、加工步驟：
27、基底清潔：首先對硅基底進行徹底清潔，去除表面的油污、氧化層和其他污染物，以確保后續鈍化層與硅基底的良好結合。
28、第一層鈍化層形成：
29、設定cvd或ald的工藝參數，如溫度、壓力、氣體流量等。
30、在控制條件下，讓硅基底表面形成一層均勻的氧化鋁層。
31、氟化處理：
32、對第一層氧化鋁層進行氟化處理，可以通過調整hf或nh4f的濃度和處理時間來控制氟的摻雜濃度。
33、層間鈍化效果測試：
34、通過x射線光電子能譜(xps)、掃描電子顯微鏡(sem)等手段測試鈍化層的質量和厚度。
35、最終鈍化層形成：
36、在氟化處理后，進行后處理，如熱處理，以穩定氟摻雜層的結構。
37、性能評估：
38、對雙重鈍化層的表面鈍化效果進行評估，測試電池的暗電流密度(j0)、飽和電流密度(jsc)等參數。
39、進一步的，其中s2中，采用化學氣相沉積的方式，沉積氧化鋁鈍化層，其中沉積過程如下：
40、s21、使用有機溶劑、超聲清洗的方式去除硅基底背面的油脂、塵埃以及其他雜質；
41、s22、選擇氬氣或是氮氣作為載體氣體，選擇含鋁化合物與氧氣混合氣體作為反應氣體，通入在容器中；
42、s23、通入后，在硅基底的表面發生化學反應，生成氧化鋁，沉積完成后；降低容器內部溫度，排出反應氣體，引入氮氣進行氣氛置換。
43、高透光率的接觸材料-選擇具有高透光率和良好電導性的材料作為電池的正面接觸材料，以減少對光的吸收損失。
44、其中高透光性的透明材料為銦錫氧化物，具有高透光率和高的電導性。
45、制備方法為：溶膠-凝膠法：
46、制備含銦和錫的金屬有機化合物溶液，通常使用醇鹽或醋酸鹽作為前體。
47、通過溶膠-凝膠反應形成均勻的前體膜，然后在高溫下進行熱處理，得到ito薄膜。
48、這種方法可以精細控制膜的組成和微觀結構。
49、進一步的，s5中氧化錫銦前驅體溶液的制備包括以下步驟：配備醋酸錫sn(ac)4和醋酸銦in(ac)3作為原材料，溶劑選用有機溶劑；增加一定量的醋酸或醋酸鈉，調節ph值至2-5之間，加入氫氧化鈉或是氫氧化銨作為催化劑促進聚合反應，在室溫下進行老化，形成均勻的溶膠狀。
50、進一步的，有機溶劑選用乙醇、異丙醇或丙酮。
51、s3中，通過浸泡法或cvd法引入氟元素完成氟化反應。
52、s4中，將硅基底的正面清洗完畢后，在一定溫度的氧氣中進行氧化，形成二氧化硅保護層，再使用含磷物質作為擴散源，在800-1100攝氏度的溫度下，沉積在硅基底的正面區域，沉積完成后進行快速熱退火激活磷原子，形成n型摻雜區域；再經過清洗后附著前表面氮化硅鈍化層。反應溫度為800-1100攝氏度，硅基底的正面形成二氧化硅保護層。在整個n型摻雜區域形成后，硅基底再次進行清洗，然后附著前表面氮化硅鈍化層，附著溫度控制在300℃到400℃。
53、為了保持一定本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于表面鈍化的高效率PERC電池，其特征在于，包括硅基底，所述硅基底的正面依次設有磷層發射極、前表面氮化硅鈍化層，前表面氮化硅鈍化層中設有前表面金屬銀電極；所述硅基底的背面依次雙層鈍化層，所述雙層鈍化層的底層為氧化鋁鈍化層，外層為氟摻雜氧化鋁鈍化層；雙層鈍化層以及氮化硅鈍化層的表面設有通過溶膠-凝膠法固定的氧化錫銦薄膜。
2.一種基于表面鈍化的高效率PERC電池的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種基于表面鈍化的高效率PERC電池的制備工藝，其特征在于，S2中，采用化學氣相沉積的方式，沉積氧化鋁鈍化層，其中沉積過程如下：
4.根據權利要求2-3中任一權利要求所述的一種基于表面鈍化的高效率PERC電池的制備工藝，其特征在于，S5中氧化錫銦前驅體溶液的制備包括以下步驟：配備醋酸錫Sn(Ac)4和醋酸銦In(Ac)3作為原材料，溶劑選用有機溶劑；增加一定量的醋酸或醋酸鈉，調節pH值至2-5之間，加入氫氧化鈉或是氫氧化銨作為催化劑促進聚合反應，在室溫下進行老化，形成均勻的溶膠狀。
5.根據權利要求4所述
6.根據權利要求2所述的一種基于表面鈍化的高效率PERC電池的制備工藝，其特征在于，其中反面底層鈍化層、氟摻雜氧化鋁鈍化層制備完成后，進行熱處理保持穩定，所述熱處理溫度為400-600攝氏度。
7.根據權利要求2所述的一種基于表面鈍化的高效率PERC電池的制備工藝，其特征在于，S3中，通過浸泡法或CVD法引入氟元素完成氟化反應。
8.根據權利要求2所述的一種基于表面鈍化的高效率PERC電池的制備工藝，其特征在于，S4中，將硅基底的正面清洗完畢后，在一定溫度的氧氣中進行氧化，形成二氧化硅保護層，再使用含磷物質作為擴散源，在800-1100攝氏度的溫度下，沉積在硅基底的正面區域，沉積完成后進行快速熱退火激活磷原子，形成n型摻雜區域；再經過清洗后附著前表面氮化硅鈍化層。
9.根據權利要求8所述的一種基于表面鈍化的高效率PERC電池的制備工藝，其特征在于，反應溫度為800-1100攝氏度，硅基底的正面形成二氧化硅保護層。
10.根據權利要求8所述的一種基于表面鈍化的高效率PERC電池的制備工藝，其特征在于，在整個n型摻雜區域形成后，硅基底再次進行清洗，然后附著前表面氮化硅鈍化層，附著溫度控制在300℃到400℃。
...【技術特征摘要】
1.一種基于表面鈍化的高效率perc電池，其特征在于，包括硅基底，所述硅基底的正面依次設有磷層發射極、前表面氮化硅鈍化層，前表面氮化硅鈍化層中設有前表面金屬銀電極；所述硅基底的背面依次雙層鈍化層，所述雙層鈍化層的底層為氧化鋁鈍化層，外層為氟摻雜氧化鋁鈍化層；雙層鈍化層以及氮化硅鈍化層的表面設有通過溶膠-凝膠法固定的氧化錫銦薄膜。
2.一種基于表面鈍化的高效率perc電池的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種基于表面鈍化的高效率perc電池的制備工藝，其特征在于，s2中，采用化學氣相沉積的方式，沉積氧化鋁鈍化層，其中沉積過程如下：
4.根據權利要求2-3中任一權利要求所述的一種基于表面鈍化的高效率perc電池的制備工藝，其特征在于，s5中氧化錫銦前驅體溶液的制備包括以下步驟：配備醋酸錫sn(ac)4和醋酸銦in(ac)3作為原材料，溶劑選用有機溶劑；增加一定量的醋酸或醋酸鈉，調節ph值至2-5之間，加入氫氧化鈉或是氫氧化銨作為催化劑促進聚合反應，在室溫下進行老化，形成均勻的溶膠狀。
5.根據權利要求4所述的一種基于表面鈍化的高效率perc電池的制備工藝，其特征在于，有機溶劑選用乙醇、異丙醇或丙酮...
【專利技術屬性】
技術研發人員：白玲玲，謝文靜，張中建，
申請(專利權)人：中節能太陽能科技鎮江有限公司，
類型：發明
國別省市：
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