晶体硅太阳能电池的退火方法和晶体硅太阳能电池

文档序号:1955710 发布日期:2021-12-10 浏览:4次 >En<

阅读说明:本技术 晶体硅太阳能电池的退火方法和晶体硅太阳能电池 (Annealing method of crystalline silicon solar cell and crystalline silicon solar cell ) 是由 李吉 杨联赞 时宝 林纲正 陈刚 于 2021-08-05 设计创作,主要内容包括:本申请适用于太阳能电池技术领域,提供了一种晶体硅太阳能电池的退火方法和晶体硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池的退火方法包括:将待氧化的硅片放入退火炉;利用氮气和氧气对退火炉中的硅片进行热氧化处理,以在硅片形成氧化硅层,氧气的占比范围为75%-90%,氮气的占比范围为10%-25%;对硅片进行降温退火处理。如此,可以更好地钝化硅片的表面,减少少数载流子的表面负荷,有利于提升光电转换效率。同时,这样可以生成更为致密的氧化硅层,改善电池片的PID。(The application is suitable for the technical field of solar cells, and provides an annealing method of a crystalline silicon solar cell and the crystalline silicon solar cell. The annealing method of the crystalline silicon solar cell comprises the following steps: putting a silicon wafer to be oxidized into an annealing furnace; carrying out thermal oxidation treatment on the silicon wafer in the annealing furnace by using nitrogen and oxygen to form a silicon oxide layer on the silicon wafer, wherein the proportion range of the oxygen is 75-90%, and the proportion range of the nitrogen is 10-25%; and carrying out cooling annealing treatment on the silicon wafer. Therefore, the surface of the silicon wafer can be passivated better, the surface load of minority carriers is reduced, and the photoelectric conversion efficiency is improved. Meanwhile, a more compact silicon oxide layer can be generated, and the PID of the cell piece is improved.)

晶体硅太阳能电池的退火方法和晶体硅太阳能电池

技术领域

本申请属于太阳能电池技术领域,尤其涉及一种晶体硅太阳能电池的退火方法和晶体硅太阳能电池。

背景技术

相关技术中,晶体硅太阳能电池的工序包括制绒、扩散、SE激光、刻蚀、退火、背镀膜、正镀膜、背面激光开槽、丝网印刷及测试分选,其中退火工序对太阳能电池的效率及可靠性具有很大影响。然而,退火工序中的氧气流量通常在500-1500sccm范围内,电池片氧化效果不明显。基于此,如何改善晶体硅太阳能电池的退火工艺,成为了亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种晶体硅太阳能电池的退火方法和晶体硅太阳能电池,旨在解决如何改善晶体硅太阳能电池的退火工艺的问题。

第一方面,本申请提供的晶体硅太阳能电池的退火方法,包括:

将待氧化的硅片放入退火炉;

利用氮气和氧气对所述退火炉中的所述硅片进行热氧化处理,以在所述硅片形成氧化硅层,所述氧气的占比范围为75%-90%,所述氮气的占比范围为10%-25%;

对所述硅片进行降温退火处理。

可选地,在所述利用氮气和氧气对所述退火炉中的所述硅片进行热氧化处理的步骤中,氧气的流量范围为3000sccm-8000sccm。

可选地,在所述利用氮气和氧气对所述退火炉中的所述硅片进行热氧化处理的步骤中,氧气的流量范围为4000sccm-7000sccm。

可选地,在所述利用氮气和氧气对所述退火炉中的所述硅片进行热氧化处理的步骤中,所述退火炉内气体的总流量范围为10000sccm-20000sccm。

可选地,在所述利用氮气和氧气对所述退火炉中的所述硅片进行热氧化处理的步骤中,热氧化时长的范围为1400s-2000s。

可选地,在所述对所述硅片进行降温退火处理的步骤中,退火温度的范围为550℃-650℃。

可选地,在所述对所述硅片进行降温退火处理的步骤中,退火时长的范围为800s-1000s。

可选地,在所述将待氧化的硅片放入退火炉的步骤前,所述方法包括:

向所述退火炉中通入氮气;

将所述退火炉内的温度调节至预设温度。

可选地,所述预设温度的范围为750-800℃。

第二方面,本申请提供的晶体硅太阳能电池包括硅片和形成于所述硅片的氧化硅层,所述氧化硅层采用上述任一项的方法制作得到。

本申请实施例的晶体硅太阳能电池的退火方法和晶体硅太阳能电池中,氧气的占比范围为75%-90%,可以更好地钝化硅片的表面,减少少数载流子的表面负荷,有利于提升光电转换效率。同时,这样可以生成更为致密的氧化硅层,改善电池片电势诱导衰减(PotenTIal Induced DegradaTIon,PID)。

附图说明

图1是本申请实施例的晶体硅太阳能电池的退火方法的流程示意图;

图2是本申请实施例的晶体硅太阳能电池的退火方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。

请参阅图1,本申请实施例的晶体硅太阳能电池的退火方法,包括:

步骤S13:将待氧化的硅片放入退火炉;

步骤S14:利用氮气和氧气对退火炉中的硅片进行热氧化处理,以在硅片形成氧化硅层,氧气的占比范围为75%-90%,氮气的占比范围为10%-25%;

步骤S15:对硅片进行降温退火处理。

本申请实施例的晶体硅太阳能电池的退火方法,氧气的占比范围为75%-90%,可以更好地钝化硅片的表面,减少少数载流子的表面负荷,有利于提升光电转换效率。同时,这样可以生成更为致密的氧化硅层,改善电池片电势诱导衰减(PotenTIal InducedDegradaTIon,PID)。

具体地,退火炉可包括低压炉管和/或常压炉管。如此,提供了多种炉管,在生产过程中,可根据实际情况进行选择。而且,使得本方法与退火炉的兼容性较好,无需对退火炉进行设备改造,有利于降低成本。

具体地,在步骤S13中,可将待氧化的硅片放入石英舟,并将装载了硅片的石英舟放入退火炉。如此,可通过石英舟一次性将多个硅片放入退火炉中,从而同时对多个硅片进行退火处理,有利于提高生产效率。

具体地,在步骤S14中,氧气的占比可指流量占比,也可指浓度占比。

具体地,在步骤S14中,氧气的占比例如为75%、76%、78%、80%、82%、85%、87%、89%、90%。氮气的占比例如为10%、11%、13%、15%、18%、20%、22%、24%、25%。在此不对氧气和氮气的占比的具体数值进行限定,只要满足前述范围即可。

进一步地,本实施例中,氧气的占比为75%-90%内的固定值。如此,可以保证氧化层的均匀性,利于提高钝化效果和改善PID。

可以理解,在其他的实施例中,氧气的占比可在75%-90%内波动。

具体地,在步骤S14中,可先向退火炉中通入氧气,再向退火炉中通入氮气;也可先向退火炉中通入氮气,再向退火炉中通入氧气;还可同时向退火炉中通入氮气和氧气。

具体地,在步骤S14中,退火炉可设有氧气浓度检测器和氮气浓度检测器,可获取氧气浓度检测器输出的氧气浓度值和氮气浓度检测器输出的氮气浓度值,根据氧气浓度值和氮气浓度值确定氧气浓度占比,在氧气浓度占比未处于75%-90%的情况下,向退火炉中通入氧气和/或氮气,以使氧气浓度占比处于75%-90%。如此,可以保证氧气浓度占比恒处于该范围,有利于提高钝化效果。

具体地,在步骤S14中,退火炉可设有氧气流量检测器和氮气流量检测器,可获取氧气流量检测器输出的氧气流量值和氮气流量检测器输出的氮气流量值,根据氧气流量值和氮气流量值确定氧气流量占比,在氧气流量占比未处于75%-90%的情况下,向退火炉中通入氧气和/或氮气,以使氧气流量占比处于75%-90%。如此,可以保证氧气流量占比恒处于该范围,有利于提高钝化效果。

可选地,在步骤S14中,氧气的流量范围为3000sccm-8000sccm。例如为3000sccm、3100sccm、3500sccm、3900sccm、4000sccm、4500sccm、4800sccm、5000sccm、5400sccm、5700sccm、6000sccm、6300sccm、6800sccm、7000sccm、7300sccm、7900sccm、8000sccm。如此,氧气的流量处于较高的范围,避免由于氧气的流量较低导致的钝化硅片的表面的效果和改善电池片PID的效果较差。

具体地,在步骤S14中,氧气的流量范围为4000sccm-7000sccm。例如为4000sccm、4500sccm、4800sccm、5000sccm、5400sccm、5700sccm、6000sccm、6300sccm、6800sccm、7000sccm。如此,使得钝化的效果最好,改善PID的效果最好。

具体地,本实施例中,氧气的流量为4000sccm-7000sccm内的固定值。如此,可以保证氧化层的均匀性,有利于提高钝化效果和改善PID。

可以理解,在其他的实施例中,氧气的流量可在4000sccm-7000sccm内波动。

可选地,在步骤S14中,退火炉内气体的总流量范围为10000sccm-20000sccm。例如为10000sccm、11000sccm、12300sccm、14800sccm、15000sccm、15400sccm、17500sccm、19000sccm、19800sccm、20000sccm。如此,使得热氧化过程中,气体总流量保持稳定,有利于提高钝化效果和改善PID。

具体地,本实施例中,退火炉内气体的总流量为10000sccm-20000sccm内的固定值。如此,可以保证氧化层的均匀性,有利于提高钝化效果和改善PID。

可以理解,在其他的实施例中,退火炉内气体的总流量可在10000sccm-20000sccm内波动。

可选地,在步骤S14中,热氧化时长的范围为1400s-2000s。例如为1400s、1450s、1480s、1500s、1550s、1600s、1670s、1700s、1740s、1800s、1860s、1900s、1990s、2000s。如此,使得热氧化的时长处于合适的范围,可以避免由于时长过短而导致的热氧化不够充分、氧化硅的品质较差,也可以避免由于时长过长而导致的生产效率较低。

具体地,在本实施例中,热氧化时长的范围为1600s-1800s。例如为1600s、1670s、1700s、1740s、1800s。如此,使得氧化硅的品质最好,从而使得钝化效果和改善PID的效果最好。

可选地,在步骤S15中,退火温度的范围为550℃-650℃。例如为550℃、560℃、575℃、580℃、592℃、600℃、615℃、633℃、648℃、650℃。如此,使得退火温度处于合适范围,有利于提高钝化效果和改善PID。

具体地,在本实施例中,退火温度的范围为580℃-620℃。例如为580℃、592℃、600℃、615℃、620℃。如此,使得钝化效果和改善PID的效果最好。

进一步地,本实施例中,退火温度为580℃-620℃内的固定值。如此,避免温度的波动导致氧化硅的品质较差。

可以理解,在其他的实施例中,退火温度可在580℃-620℃内波动。

可选地,在步骤S15中,退火时长的范围为800s-1000s。例如为800s、810s、830s、850s、880s、900s、920s、930s、950s、990s、1000s。如此,使得退火时长处于合适的范围,可以避免由于时长过短而导致的退火不够充分,也可以避免由于时长过长而导致的生产效率较低。

具体地,在本实施例中,退火时长的范围为900s-950s。例如为900s、920s、930s、950s。如此,使得钝化效果和改善PID的效果最好。

具体地,在步骤S15中,向退火炉的炉管内通入氮气,利用氮气对硅片进行降温退火处理。

请参阅图2,可选地,在步骤S13前,方法包括:

步骤S11:向退火炉中通入氮气;

步骤S12:将退火炉内的温度调节至预设温度。

如此,在将硅片放入退火炉前,可以排出退火炉中的其他气体,避免其他气体干扰退火。并且,在将硅片放入退火炉前,先调节好退火炉内的温度,避免升温的过程干扰退火。这样,可以提高氧化硅的品质,使得钝化效果和改善PID的效果更好。

具体地,在步骤S11中,氮气的流量范围为1000sccm-5000sccm。例如为1000sccm、1100sccm、2230sccm、3300sccm、4500sccm、5480sccm、5000sccm。

进一步地,本实施例中,氮气的流量为1000sccm-5000sccm内的固定值。如此,无需对氨气的流量进行频繁的调节,有利于提高生产效率。

可以理解,在其他的实施例中,氮气的流量可在1000sccm-5000sccm内波动。

可选地,预设温度的范围为750-800℃。例如为750、760、770、780、790、800℃。如此,有利于提高氧化硅的品质,使得钝化效果和改善PID的效果更好。

进一步地,本实施例中,预设温度为750-800℃内的固定值。如此,无需对温度进行频繁的调节,有利于提高生产效率。而且,可以保证硅片进入退火炉后温度的稳定性。

可以理解,在其他的实施例中,预设温度可在750℃-800℃内波动。

进一步地,在步骤S12后,确定退火炉内的温度处于预设波动范围内的持续时长,在持续时长大于预设时长的情况下,进入步骤S13。

可以理解,在退火炉内的温度达到预设温度后,可能会发生波动,需要时间稳定。这样,通过预设波动范围和持续时长来监测温度的稳定性,通过持续时长和预设时长的关系来控制将硅片放入退火炉的时机,可以保证在退火炉内的温度稳定后,才将待氧化的硅片放入退火炉,有利于提高氧化硅的品质。

具体地,预设波动范围可为预设温度±5℃。预设时长可为1min。

可选地,在步骤S15后,可将装载有硅片的石英舟从退火炉中退出。换言之,可进行出舟。这样,便于对硅片进行后续的镀膜处理。

可选地,在步骤S15后,可对形成于硅片的氧化硅层进行评估,以得到评估结果;根据评估结果在75%-90%范围内调整氧气的占比。如此,可以及时调整氧气的占比,使得钝化效果和改善PID的效果更好。

进一步地,评估结果包括氧化硅层的致密度,在致密度小于预设致密阈值的情况下,在75%-90%范围内调整氧气的占比。如此,保证氧化硅层的致密度较好。

进一步地,评估结果包括氧化硅层的均匀度,在均匀度小于预设均匀阈值的情况下,在75%-90%范围内调整氧气的占比。如此,保证氧化硅层的均匀性较好。

进一步地,可从同批退火的多个硅片中挑选出预定比例的硅片进行评估;在评估通过的情况下,将本批退火的多个硅片放入第一容置槽;在评估未通过的情况下,将本批退火的多个硅片放入第二容置槽。如此,将评估通过和评估未通过的硅片分别放置,便于后续追溯原因,也便于对通过评估的硅片进行下一步处理,避免出错,有利于提高生产效率。

本申请实施例的晶体硅太阳能电池包括硅片和形成于硅片的氧化硅层,氧化硅层采用上述任一项的方法制作得到。

例如:步骤S13:将待氧化的硅片放入退火炉;

步骤S14:利用氮气和氧气对退火炉中的硅片进行热氧化处理,以在硅片形成氧化硅层,氧气的占比范围为75%-90%,氮气的占比范围为10%-25%;

步骤S15:对硅片进行降温退火处理。

本申请实施例的晶体硅太阳能电池,氧气的占比范围为75%-90%,可以更好地钝化硅片的表面,减少少数载流子的表面负荷,有利于提升光电转换效率。同时,这样可以生成更为致密的氧化硅层,改善电池片电势诱导衰减(PotenTIal Induced DegradaTIon,PID)。

以上仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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