本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)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(shè)備和工藝。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電已經(jīng)成為一種可替代化石能源的技術(shù)，這依賴于近年不斷降低的生產(chǎn)成本和光電轉(zhuǎn)換效率的提升。按照光伏電池片的材質(zhì)，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(chǎn)品，所占的比例在80％以上。

在晶體硅太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的最核心步驟之一是將晶體硅加工成實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的電池片的工序，因而電池片的光電轉(zhuǎn)換效率也成為了體現(xiàn)晶體硅太陽能發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)水平的關(guān)鍵指標(biāo)。

提升電池效率，建立鈍化接觸是關(guān)鍵。由于光生載流子在硅片內(nèi)部快速運(yùn)動(dòng)，一旦接觸表面就會(huì)導(dǎo)致復(fù)合而無法收集成電流發(fā)電。如果在表面鍍一層特別的保護(hù)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(xué)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(fù)合。

為了進(jìn)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(yīng)到達(dá)覆蓋在鈍化層上的導(dǎo)電層。hit電池就是基于這個(gè)理念設(shè)計(jì)的新電池，其具有發(fā)電量高、度電成本低的優(yōu)勢。

hit電池也叫做異質(zhì)結(jié)電池，其全稱為晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池。hit電池最早由日本三洋公司研發(fā)，其后日本的kaneka、美國的solarcity等相關(guān)企業(yè)相繼進(jìn)行跟進(jìn)。相較于傳統(tǒng)的太陽能電池而言，hit電池創(chuàng)新性的采用了單晶硅襯底和非晶硅薄膜異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)，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(yōu)勢。hit電池具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、電池成本低、工藝溫度低、光電轉(zhuǎn)換效率高、溫度特性好、雙面發(fā)電等眾多的特點(diǎn)，hit電池組件為電池行業(yè)從業(yè)者公認(rèn)的未來電池技術(shù)終極解決方案，也被譽(yù)為光伏電池產(chǎn)業(yè)的下一個(gè)風(fēng)口。

hit電池作為一種高效太陽能電池，它的常規(guī)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(fā)現(xiàn)，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(jìn)行一段時(shí)間的強(qiáng)光照射，電池的光電轉(zhuǎn)換效率可以進(jìn)一步提升0.2-1.0％。因此，為進(jìn)一步提升hit電池轉(zhuǎn)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(qiáng)度可見光(2-10倍的太陽光)照射電池，經(jīng)一段時(shí)間后，電池轉(zhuǎn)換效率增加。

現(xiàn)有技術(shù)方案，為實(shí)現(xiàn)電池轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提升，往往需要在印刷銀線后，再增加一臺(tái)獨(dú)立設(shè)備(光注入退火爐)來完成光注入工藝，其具有如下缺點(diǎn)：

1、從工藝角度來看，上述結(jié)構(gòu)電池形成后就可以正反面同時(shí)發(fā)電，它是一種天然的雙面電池，而且發(fā)電效率很高，最高發(fā)電效率達(dá)到25％以上，但是，hit雙面電池的缺點(diǎn)是導(dǎo)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(jìn)行光注入，其高于200℃的工藝溫度，勢必導(dǎo)致銀線與硅片的粘結(jié)強(qiáng)度急速下降；

2、從生產(chǎn)角度來看，在電池制造流程中，增加一臺(tái)獨(dú)立設(shè)備完成光注入即在hit制程中新增了一道電池制造工序，同時(shí)也額外增加了設(shè)備投入，電池制造成本也隨之提升；此外，還將涉及到硅片上下料的周轉(zhuǎn)，設(shè)備維護(hù)等問題，勢必造成人工成本的增加和生產(chǎn)效率的低下，而電池制程周期的延長還會(huì)對電池片良率造成不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明首先提供了一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設(shè)備，包括一體依次設(shè)置的tco鍍膜腔及光注入退火腔，對應(yīng)所述tco鍍膜腔及光注入退火腔的輸送機(jī)構(gòu)，以及設(shè)置在所述輸送機(jī)構(gòu)上的用于硅片承載的載板。

其中，所述tco鍍膜腔的進(jìn)料端還設(shè)置有裝載真空腔；所述光注入退火腔的出料端還設(shè)置有卸載真空腔。

其中，所述裝載真空腔的進(jìn)料端還設(shè)置有硅片上料機(jī)構(gòu)；所述卸載真空腔的出料端還設(shè)置有硅片下料機(jī)構(gòu)。

其中，還具有載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的進(jìn)口端連通至所述硅片下料機(jī)構(gòu)，所述載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的出口端連通至所述硅片上料機(jī)構(gòu)，以用于將卸載硅片后的空載板由所述硅片下料機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)至所述硅片上料機(jī)構(gòu)重復(fù)使用。

其中，對應(yīng)所述tco鍍膜腔及光注入退火腔的所述輸送機(jī)構(gòu)為鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)構(gòu)，所述載板為平躺式載板。

其中，所述光注入退火腔內(nèi)采用的入射光源的沿載板前進(jìn)方向的長度由退火所需時(shí)間和載板的運(yùn)行速度決定，入射光源的寬度與載板寬度一致并在垂直于載板運(yùn)動(dòng)方向覆蓋整個(gè)載板上的硅片。

本發(fā)明還提供了一種基于上述集成設(shè)備的用于太陽能電池片鍍膜和光注入的工藝，包括如下步驟：

s1.采用硅片上料機(jī)構(gòu)將經(jīng)過非晶硅鍍膜后的硅片按照m×n的排列方式平放在平躺的載板上進(jìn)行上料；

s2.上料后的載板由鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)構(gòu)輸送進(jìn)入裝載真空腔，并在真空環(huán)境中將硅片加熱到100-300℃；

s3.載板進(jìn)入tco鍍膜腔內(nèi)，在硅片的表面進(jìn)行tco鍍膜；

s4.載板進(jìn)入光注入退火腔內(nèi)，將經(jīng)過tco鍍膜的硅片進(jìn)行光注入退火處理，包括正面光注入及反面光注入，或者僅為單面光注入；光注入退火腔的工藝溫度為150-300℃，壓力為真空或大氣壓，工藝氣體為n2、o2、h2、ar中的一種或多種混合；

s5.載板進(jìn)入卸載真空腔內(nèi)，回填到大氣壓力；

s6.采用硅片下料機(jī)構(gòu)將完成tco鍍膜及光注入退火的硅片下料；

s7.空的載板經(jīng)載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回傳到上料端。

其中，對于m×n規(guī)格的所述載板，m＝3-10，n＝6-12，且所述載板采用耐高溫材料、不銹鋼或者碳纖維板制備而成。

其中，步驟s3中，tco鍍膜方式采用pvd或rpd，依次完成上鍍膜和下鍍膜；或者同時(shí)完成上鍍膜和下鍍膜，且所述載板在所述tco鍍膜腔內(nèi)連續(xù)運(yùn)行通過或按需短暫停留。

其中，步驟s4中，光注入退火工藝的入射光源采用平板可見光源，平板可見光源為平行放置若干日光燈或led燈泡陣列排布，且入射光的強(qiáng)度達(dá)到太陽光強(qiáng)的2-10倍；入射光源可以設(shè)置在載板上方或下方，或是部分設(shè)置在上方且部分設(shè)置在下方；此外，光注入退火過程中硅片會(huì)放熱，溫度要控制在200±20℃范圍內(nèi)，如果入射光源在載板上方，載板下方可放置鋁板，并通過加熱或冷卻的方式控制鋁板溫度在20-150℃。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過將tco鍍膜及光注入退火兩道工序集成在一臺(tái)設(shè)備中，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、降低了設(shè)備投入，電池制造成本隨之降低；

2、利用平躺式載板運(yùn)輸硅片以實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)竭B續(xù)運(yùn)行，工序整合程度提高，制程周期縮短，規(guī)避了硅片上下料的周轉(zhuǎn)、設(shè)備維護(hù)等問題，人工成本降低，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良率提升；

3、在印刷銀線前先完成光注入退火，使銀線固化條件容易優(yōu)化達(dá)到最佳，由此解決了現(xiàn)有技術(shù)中光注入退火工序?qū)е碌你y線與硅片粘結(jié)強(qiáng)度下降的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所公開的集成設(shè)備示意圖。

100.硅片上料機(jī)構(gòu)；200.裝載真空腔；300.tco鍍膜腔；400.光注入退火腔；500.卸載真空腔；600.硅片下料機(jī)構(gòu)；700.載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

參考圖1，本發(fā)明提供了一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設(shè)備，包括一體依次設(shè)置的tco鍍膜腔300及光注入退火腔400，對應(yīng)tco鍍膜腔300及光注入退火腔400的鏈?zhǔn)絺鬏數(shù)妮斔蜋C(jī)構(gòu)，以及平躺式設(shè)置在輸送機(jī)構(gòu)上的用于硅片承載的載板；tco鍍膜腔300的進(jìn)料端還設(shè)置有裝載真空腔200，光注入退火腔400的出料端還設(shè)置有卸載真空腔500；裝載真空腔200的進(jìn)料端還設(shè)置有硅片上料機(jī)構(gòu)100，卸載真空腔500的出料端還設(shè)置有硅片下料機(jī)構(gòu)600；還具有載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)700，載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)700的進(jìn)口端連通至硅片下料機(jī)構(gòu)600，載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)700的出口端連通至硅片上料機(jī)構(gòu)100，以用于將卸載硅片后的空載板由硅片下料機(jī)構(gòu)600回轉(zhuǎn)至硅片上料機(jī)構(gòu)100重復(fù)使用。

其中，光注入退火腔400內(nèi)采用的入射光源的沿載板前進(jìn)方向的長度由退火所需時(shí)間和載板的運(yùn)行速度決定，入射光源的寬度與載板寬度一致并在垂直于載板運(yùn)動(dòng)方向覆蓋整個(gè)載板上的硅片。

基于上述集成設(shè)備的用于太陽能電池片鍍膜和光注入的工藝，包括如下步驟：

s1.采用硅片上料機(jī)構(gòu)100將經(jīng)過非晶硅鍍膜后的硅片按照m×n的排列方式平放在平躺的載板上進(jìn)行上料；其中，m＝3-10，n＝6-12，且載板采用耐高溫材料、不銹鋼或者碳纖維板制備而成；

s2.上料后的載板由鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)構(gòu)輸送進(jìn)入裝載真空腔200，并在真空環(huán)境中將硅片加熱到100-300℃；

s3.載板進(jìn)入tco鍍膜腔300內(nèi)，在硅片的表面進(jìn)行tco鍍膜；其中，tco鍍膜方式采用pvd或rpd，依次完成上鍍膜和下鍍膜；或者同時(shí)完成上鍍膜和下鍍膜，且載板在tco鍍膜腔300內(nèi)連續(xù)運(yùn)行通過或按需短暫停留；

s4.載板進(jìn)入光注入退火腔400內(nèi)，將經(jīng)過tco鍍膜的硅片進(jìn)行光注入退火處理，包括正面光注入及反面光注入；或者僅為單面光注入；光注入退火腔的工藝溫度為150-300℃，壓力為真空或大氣壓，工藝氣體為n2、o2、h2、ar中的一種或多種混合；其中，光注入退火工藝的入射光源采用平板可見光源，平板可見光源為平行放置若干日光燈或led燈泡陣列排布，且入射光的強(qiáng)度達(dá)到太陽光強(qiáng)的2-10倍；入射光源可以設(shè)置在載板上方或下方，或是部分設(shè)置在上方且部分設(shè)置在下方；此外，光注入退火過程中硅片會(huì)放熱，溫度要控制在200±20℃范圍內(nèi)，如果入射光源在載板上方，載板下方可放置鋁板，并通過加熱或冷卻的方式控制鋁板溫度在20-150℃；

s5.載板進(jìn)入卸載真空腔500內(nèi)，回填到大氣壓力；

s6.采用硅片下料機(jī)構(gòu)600將完成tco鍍膜及光注入退火的硅片下料；

s7.空的載板經(jīng)載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)700回傳到上料端。

本發(fā)明通過將tco鍍膜及光注入退火兩道工序集成在一臺(tái)設(shè)備中，降低了設(shè)備投入，電池制造成本隨之降低；利用平躺式載板運(yùn)輸硅片以實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)竭B續(xù)運(yùn)行，工序整合程度提高，制程周期縮短，規(guī)避了硅片上下料的周轉(zhuǎn)、設(shè)備維護(hù)等問題，人工成本降低，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良率提升；在印刷銀線前先完成光注入退火，使銀線固化條件容易優(yōu)化達(dá)到最佳，解決了現(xiàn)有技術(shù)中光注入退火工序?qū)е碌你y線與硅片粘結(jié)強(qiáng)度下降的問題。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對上述實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)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(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。

技術(shù)特征：

1.一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設(shè)備，其特征在于，包括一體依次設(shè)置的tco鍍膜腔(300)及光注入退火腔(400)，對應(yīng)所述tco鍍膜腔(300)及光注入退火腔(400)的輸送機(jī)構(gòu)，以及設(shè)置在所述輸送機(jī)構(gòu)上的用于硅片承載的載板。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設(shè)備，其特征在于，所述tco鍍膜腔(300)的進(jìn)料端還設(shè)置有裝載真空腔(200)；所述光注入退火腔(400)的出料端還設(shè)置有卸載真空腔(500)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設(shè)備，其特征在于，所述裝載真空腔(200)的進(jìn)料端還設(shè)置有硅片上料機(jī)構(gòu)(100)；所述卸載真空腔(500)的出料端還設(shè)置有硅片下料機(jī)構(gòu)(600)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設(shè)備，其特征在于，還具有載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(700)，所述載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(700)的進(jìn)口端連通至所述硅片下料機(jī)構(gòu)(600)，所述載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(700)的出口端連通至所述硅片上料機(jī)構(gòu)(100)，以用于將卸載硅片后的空載板由所述硅片下料機(jī)構(gòu)(600)回轉(zhuǎn)至所述硅片上料機(jī)構(gòu)(100)重復(fù)使用。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設(shè)備，其特征在于，對應(yīng)所述tco鍍膜腔(300)及光注入退火腔(400)的所述輸送機(jī)構(gòu)為鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)構(gòu)，所述載板為平躺式載板。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設(shè)備，其特征在于，所述光注入退火腔(400)內(nèi)采用的入射光源的沿載板前進(jìn)方向的長度由退火所需時(shí)間和載板的運(yùn)行速度決定，入射光源的寬度與載板寬度一致并在垂直于載板運(yùn)動(dòng)方向覆蓋整個(gè)載板上的硅片。

7.一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的工藝，其特征在于，包括如下步驟：

s1.采用硅片上料機(jī)構(gòu)(100)將經(jīng)過非晶硅鍍膜后的硅片按照m×n的排列方式平放在平躺的載板上進(jìn)行上料；

s2.上料后的載板由鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)構(gòu)輸送進(jìn)入裝載真空腔(200)，并在真空環(huán)境中將硅片加熱到100-300℃；

s3.載板進(jìn)入tco鍍膜腔(300)內(nèi)，在硅片的表面進(jìn)行tco鍍膜；

s4.載板進(jìn)入光注入退火腔(400)內(nèi)，將經(jīng)過tco鍍膜的硅片進(jìn)行光注入退火處理；光注入退火腔的工藝溫度為150-300℃，壓力為真空或大氣壓，工藝氣體為n2、o2、h2、ar中的一種或多種混合；

s5.載板進(jìn)入卸載真空腔(500)內(nèi)，回填到大氣壓力；

s6.采用硅片下料機(jī)構(gòu)(600)將完成tco鍍膜及光注入退火的硅片下料；

s7.空的載板經(jīng)載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(700)由硅片下料機(jī)構(gòu)(600)回傳到上料端的硅片上料機(jī)構(gòu)(100)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的工藝，其特征在于，對于m×n規(guī)格的所述載板，m＝3-10，n＝6-12，且所述載板采用耐高溫材料、不銹鋼或者碳纖維板制備而成。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的工藝，其特征在于，步驟s3中，tco鍍膜方式采用pvd或rpd，依次完成上鍍膜和下鍍膜；或者同時(shí)完成上鍍膜和下鍍膜，且所述載板在所述tco鍍膜腔(300)內(nèi)連續(xù)運(yùn)行通過或按需短暫停留。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的工藝，其特征在于，步驟s4中，光注入退火工藝的入射光源采用平板可見光源，平板可見光源為平行放置若干日光燈或led燈泡陣列排布，且入射光的強(qiáng)度達(dá)到太陽光強(qiáng)的2-10倍。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種用于太陽能電池片鍍膜和光注入的集成設(shè)備和工藝，包括硅片上料機(jī)構(gòu)以將硅片平放在平躺的載板上進(jìn)行上料并由鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)構(gòu)輸送載板進(jìn)入裝載真空腔；載板進(jìn)入TCO鍍膜腔內(nèi)進(jìn)行TCO鍍膜；載板進(jìn)入光注入退火腔內(nèi)進(jìn)行光注入退火；載板進(jìn)入卸載真空腔內(nèi)進(jìn)行大氣回填；采用硅片下料機(jī)構(gòu)將硅片下料；空的載板經(jīng)載板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回傳到上料端。本發(fā)明將TCO鍍膜及光注入退火兩道工序集成在一臺(tái)設(shè)備中，利用平躺式載板以實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)竭B續(xù)運(yùn)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(shè)備投入，制程周期縮短，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良率提升，電池制造成本隨之降低，解決了現(xiàn)有技術(shù)光注入退火工序?qū)е碌你y線與硅片粘結(jié)強(qiáng)度下降的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：上官泉元;鄒開峰

受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州比太科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.24

技術(shù)公布日：2021.03.30