太阳能电池片的制造方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池片的制造方法。


背景技术：

2.太阳能电池具有清洁无污染、可再生、工作性能稳定等优点。根据太阳能电池结构、制备工艺和使用材料的不同，太阳能电池划分为不同的类型。包括：硅基太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、有机太阳能电池等，其中硅基太阳能电池是发展最成熟的，例如异质结太阳能电池等。以异质结太阳能电池作为示例，其在n型衬底的一侧或两侧制备半导体层、透明导电层和金属电极形成电池片，多个电池片互联并封装形成组件，组件发电后通过逆变器回馈电网。
3.在太阳能电池领域，半片技术是降低组件封装损失、提高组件功率的有效途径。半片技术即将标准规格电池片分割成相同的两个半片电池片再进行互联。分割异质结太阳能电池之后，通常会在残留透明导电层产生的碎片，这些残留碎片附着于分割面上会导致p型层与n型衬底导通，造成电池片光电转化效率降低。此外，分割工艺通常在完成整片电池片结构之后进行，常规清洗残留碎片的方法易对电池片表面的金属电极造成损伤，因此难以直接应用。


技术实现要素：

4.本发明提供一种太阳能电池片制造方法，用于解决因分割造成太阳能电池片光电转化效率降低的问题。
5.本发明提供一种太阳能电池片的制造方法，包括以下步骤：形成原片太阳能电池片，原片太阳能电池片包括透明导电层；分割原片太阳能电池片以形成至少两片切片太阳能电池片；采用干法清洗工艺至少清洗切片太阳能电池片的分割面；进行干法清洗工艺之后，在切片太阳能电池片的表面形成栅线电极。
6.可选的，采用干法清洗工艺清洗切片太阳能电池片的步骤包括：使用清洗气流吹洗分割面，之后将切片太阳能电池片静置于室温环境下；清洗气流至少包括空气和惰性气体，清洗气流的温度适于使切片太阳能电池片降温。
7.可选的，所述清洗气流中增设干冰颗粒，在使用所述清洗气流吹洗所述分割面的过程中，所述清洗气流携带所述干冰颗粒非平行于所述分割面进行喷射。
8.可选的，喷射所述清洗气流的速率为400m/s～900m/s，喷射所述清洗气流的方向与所述分割面之间的夹角角度为15
°
～90
°
。
9.可选的，清洗气流包括惰性空气和惰性气体；清洗气流的温度为
‑
120℃～
‑
80℃；清洗气流的流量为0.5m3/min～3m3/min；清洗气流的吹洗时间为10s～60s；将切片太阳能电池片静置于室温环境下的时间为3min～20min。
10.可选的，使用清洗气流吹洗分割面的步骤采用文丘里喷嘴喷射清洗气流。
11.可选的，采用干法清洗工艺清洗切片太阳能电池片，且在形成栅线电极之前，太阳
能电池片的制造方法还包括：对切片太阳能电池片进行钝化处理。
12.可选的，对切片太阳能电池片进行钝化处理的步骤包括：采用钝化液对分割面进行钝化处理。
13.可选的，钝化液中具有臭氧，臭氧的质量浓度为30ppm～300ppm；钝化处理的时间为20s～180s。
14.可选的，进行钝化处理之后，且在形成栅线电极之前，太阳能电池片的制造方法还包括：对切片太阳能电池片进行水洗处理。以及，进行水洗处理之后，对切片太阳能电池片进行干燥处理。
15.可选的，形成原片太阳能电池片的步骤包括：提供半导体衬底层；在半导体衬底层一侧表面形成第一本征非晶硅层；在半导体衬底层另一侧表面形成第二本征非晶硅层；在第一本征非晶硅层背向半导体衬底层一侧表面形成第一导电类型半导体层，第一导电类型半导体层的导电类型与半导体衬底层的导电类型相反；在第二本征非晶硅层背向半导体衬底层一侧表面形成第二导电类型半导体层；第二导电类型半导体层的导电类型与第一导电类型半导体层的导电类型相反；在第一导电类型半导体层背向半导体衬底层的一侧形成第一透明导电层；在第二导电类型半导体层背向半导体衬底层的一侧形成第二透明导电层。
16.本发明的有益效果在于：
17.1.本发明的太阳能电池片的制造方法，对分割原片太阳能电池片形成的切片太阳能电池片进行干法清洗，以处理分割原片太阳能电池片时所形成的残留碎片，降低载流子发生复合而湮灭的几率。在采用干法清洗工艺去除因分割造成的透明导电层残留碎片的基础上，将形成栅线电极的步骤调节为在干法清洗之后进行，因此干法清洗的步骤不会对栅线电极造成物理损伤，避免对栅线电极的表面平整度造成影响，避免栅线电极的表面平整度因清洗造成缺陷，因此提高了太阳能电池的光电转换效率。此外，干法清洗工艺对切片太阳能电池片的各膜层损伤较小。
18.2.本发明的太阳能电池片的制造方法，通过清洗气流吹洗的方式，一方面可通过气体吹洗分割面以去除分割面上附着的因分割而形成的部分透明导电层的残留碎片和附着的杂质，提高太阳能电池片的光电转化效率；另一方面通过清洗气流对切片太阳能电池片降温，之后再静置回温的方式，使得分割面上通过清洗气流吹洗仍未去除的另一部分透明导电层的残留碎片，通过气体降温
‑
静置回温的过程经历一个先冷缩再热胀的过程，从分割面上自然脱落。此外，通过气流吹洗分割面对切片太阳能电池片的损伤较少。并且可通过气体的选择和清洗气流的装置的选择实现对清洗效果的控制，对残留碎片的精准去除。
19.3.本发明的太阳能电池片的制造方法，通过喷射含有干冰颗粒的清洗气流的方式，一方面可实现吹洗残留碎片和分割面表面附着的杂质，另一方面一部分干冰颗粒在喷射过程中气化吸收大量热，可使得分割面处于较低的气氛环境中，而实现切片太阳能电池片的快速降温；另一部分干冰颗粒以颗粒形式冲击到分割面上的残留碎片，以辅助去除残留碎片；并且干冰颗粒易于气化，不会在分割面上形成残留。
附图说明
20.为了更清除地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明一实施例的太阳能电池片的制造方法的流程示意图；
22.图2为本发明一实施例的原片太阳能电池片的结构示意图；
23.图3为本发明一实施例的太阳能电池片的制造方法中切片太阳能电池片的分割面清洗过程中的状态示意图；
24.附图标记：
25.100、原片太阳能电池片；101、半导体衬底层；102、第二本征非晶硅层；103、第一本征非晶硅层；104、第二导电类型半导体层；105、第一导电类型半导体层；106、第二透明导电层；107、第一透明导电层；200、切片太阳能电池片；a、分割面；b、喷射装置。
具体实施方式
26.本发明实施例提供一种太阳能电池片的制造方法，包括以下步骤：
27.形成原片太阳能电池片，原片太阳能电池片包括透明导电层；
28.分割原片太阳能电池片以形成至少两片切片太阳能电池片；
29.采用干法清洗工艺至少清洗切片太阳能电池片的分割面；
30.进行干法清洗工艺之后，在切片太阳能电池片的表面形成栅线电极。
31.本发明的太阳能电池片的制造方法，通过调节栅线电极的形成顺序，并采用干法清洗工艺去除因分割造成的透明导电层残留碎片，可有效解决分割后的太阳能电池片光电转化效率降低的问题。
32.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
36.实施例1
37.参考图1～图3，本实施例提供一种太阳能电池片的制造方法，包括以下步骤：
38.s100：形成原片太阳能电池片100，原片太阳能电池片100包括透明导电层。
39.s200：分割原片太阳能电池片以形成至少两片切片太阳能电池片200；切片太阳能
电池片200具有由分割原片太阳能电池片100而形成的分割面a。
40.s300：采用干法清洗工艺至少清洗切片太阳能电池片200的分割面a。
41.s400：进行干法清洗工艺之后，在切片太阳能电池片200的表面形成栅线电极。
42.本实施例的太阳能电池片的制造方法，对分割原片太阳能电池片100形成的切片太阳能电池片200进行干法清洗，以处理分割原片太阳能电池片100时所形成的透明导电层的残留碎片，降低载流子发生复合的几率。本发明中形成栅线电极的步骤在干法清洗之后进行，通过调节栅线电极的形成顺序，并采用干法清洗工艺去除因分割造成的透明导电层残留碎片，因此干法清洗的步骤不会对栅线电极造成物理损伤，避免对栅线电极的表面平整度造成影响，避免栅线电极的表面平整度因清洗造成缺陷，因此提高了太阳能电池的光电转换效率。此外，干法清洗工艺对切片太阳能电池片的各膜层损伤较小。
43.具体的，当太阳能电池片为异质结太阳能电池片时，形成的原片太阳能电池片100如图2所示，步骤s100包括：提供半导体衬底层101，本实施例中的半导体衬底层101可以为n型晶硅片；
44.在半导体衬底层101一侧表面形成第一本征非晶硅层103；
45.在半导体衬底层101另一侧表面形成第二本征非晶硅层102；
46.在第一本征非晶硅层103背向半导体衬底层101一侧表面形成第一导电类型半导体层105，第一导电类型半导体层105的导电类型与半导体衬底层101的导电类型相反，第一导电类型半导体层105例如为p型非晶硅层，p型非晶硅层与n型晶硅片形成pn结；
47.在第二本征非晶硅层102背向半导体衬底层101一侧表面形成第二导电类型半导体层104；第二导电类型半导体层104的导电类型与半导体衬底层101的导电类型相同，第二导电类型半导体层104例如为n型非晶硅层，n型非晶硅层与n型晶硅片形成高低结；
48.在第一导电类型半导体层105背向半导体衬底层101的一侧形成第一透明导电层107；
49.在第二导电类型半导体层104背向半导体衬底层101的一侧形成第二透明导电层106。
50.参考图2，对于通常的太阳能电池片分割方法，分割异质结太阳能电池之后，通常会在其第一导电类型半导体层105(即p型层)一侧残留第一透明导电层107和半导体衬底层101(n型衬底)的碎片，该些残留碎片附着于分割面a上会导致第一导电类型半导体层105与第一透明导电层107导通，造成分割后的太阳能电池片光电转化效率降低。而本实施例的方法可以解决这一问题。
51.采用干法清洗工艺清洗切片太阳能电池片200的步骤s200包括：
52.使用清洗气流吹洗分割面a，之后将切片太阳能电池片200静置于室温环境下；清洗气流至少包括空气和惰性气体，例如可以为氮气、氩气、氦气；清洗气流的温度适于使切片太阳能电池片200降温。通过清洗气流吹洗的方式，通过清洗气流吹洗的方式，一方面可通过气体吹洗分割面a以去除分割面a附着的因分割而形成的部分第一透明导电层107的残留碎片和附着的杂质，提高太阳能电池片的光电转化效率；另一方面通过清洗气流对切片太阳能电池片降温，之后再静置回温的方式，使得分割面上通过清洗气流吹洗仍未去除的另一部分第一透明导电层107的残留碎片，通过气体降温
‑
静置回温的过程经历一个先冷缩再热胀的过程，从分割面上自然脱落。此外，通过气流吹洗分割面a对切片太阳能电池片200
的损伤较少。并且可通过气体的选择和清洗气流的装置的选择实现对清洗效果的控制，对残留碎片的精准去除。
53.在本实施例中，清洗气流包括空气和惰性气体，例如可以为氮气、氩气、氦气。空气和惰性气体清洗分割面a时不会与切片太阳能电池片200的膜层反应造成损伤。
54.在本实施例中，太阳能电池片的制造方法还包括：所述清洗气流中增设干冰颗粒，在使用所述清洗气流吹洗所述分割面a的过程中，所述清洗气流携带所述干冰颗粒非平行于所述分割面进行喷射。一般情况下，清洗气流温度无法持续保持低温，可通过干冰颗粒提供降温。干冰颗粒通过清洗气流带出，一部分在喷射到分割面之前气化降温，另一部分仍然保留颗粒的状态喷射到分割面上，然后气化。
55.对于残留碎片，既有清洗气体喷射的效果，还有干冰颗粒碰撞的效果。这样，一方面可实现吹洗和碰撞残留碎片与分割面a表面附着的杂质的作用，便于杂质脱落；另一方面清洗气流中含有的干冰颗粒在喷射过程中气化吸收大量热，可使得分割面a处于较低的气氛环境中，而实现切片太阳能电池片的快速降温；并且，干冰颗粒易于气化实现自然脱落，不会在分割面a上形成残留。
56.在本实施例中，通过增设干冰颗粒，清洗气流的温度保持为
‑
120℃～
‑
80℃。清洗气流的温度为
‑
120℃～
‑
80℃处于较低的温度，可使得分割面处于较低的气氛环境中快速降温。此外，若清洗气流的温度低于
‑
120℃，会对切片太阳能电池片200的膜层造成损伤；若清洗气流的温度高于
‑
80℃，则难以维持较低的温度，降温速度不理想。因此清洗气流的温度在
‑
120℃～
‑
80℃的范围内，可在较快的降温速度和尽量少对切片太阳能电池片200膜层造成损伤和之间取得平衡。
57.在本实施例中，喷射清洗气流的速率为400m/s～900m/s。喷射清洗气流的速率若小于400m/s，则干冰颗粒在喷射过程中完全气化，失去颗粒对残留碎片的冲击效果；喷射清洗气流的速率若大于900m/s，则干冰颗粒可能因冲击动能过大，对切片太阳能电池片的膜层造成损伤。喷射清洗气流的速率在400m/s～900m/s的范围内，可在有效冲击残留碎片和对切片太阳能电池片的膜层损伤尽量小之间取得平衡。
58.在本实施例中，清洗气流的流量为0.5m3/min～3m3/min。清洗气流的流量若小于0.5m3/min，则难以对残留碎片实现去除；若清洗气流的流量大于3m3/min，则可能因流量过大携带更多的能量对切片太阳能电池片200造成冲击或升温，损伤膜层。清洗气流的流量在0.5m3/min～3m3/min的范围内，可在有效去除残留碎片和尽量少的对切片太阳能电池片造成损伤之间取得平衡。
59.在本实施例中，清洗气流的吹洗时间为10s～60s。清洗气流的吹洗时间若小于10s，则难以对残留碎片实现去除，且难以实现对切片太阳能电池片200的降温；若清洗气流的时间大于60s，则可能因长时间降温对切片太阳能电池片200造成损伤。清洗气流的吹洗时间在10s～60s的范围内，可在有效去除残留碎片和尽量少的对切片太阳能电池片造成损伤之间取得平衡。
60.在本实施例中，将切片太阳能电池片200静置于室温环境下的时间为3min～20min。若静置时间小于3min，则回温时间不足以使残留的碎片完成热胀而脱落，难以对残留碎片实现去除；若静置时间大于20min，则切片太阳能电池片200和分割面a上的残留碎片已完成回温，更长的时间不能使附着的残留碎片形成脱落，反而造成作业时间的加长，影响
生产效率。切片太阳能电池片200静置于室温环境下的时间在3min～20min的范围内，可在有效去除残留碎片和尽量少的作业时间之间取得平衡。
61.优选的是，所述清洗气流携带所述干冰颗粒非平行于所述分割面进行喷射，例如喷射清洗气流的方向与分割面a之间的夹角角度为15
°
～90
°
。
62.本发明的太阳能电池片的制造方法，使用一喷射装置b向分割面a清洗气流吹洗。具体的，在本实施例中，喷射装置b可以为文丘里喷嘴，即使用文丘里喷嘴向分割面a清洗气流。文丘里喷嘴原理是根据贝努力(bernoulli)射流引力原理，采用合理的几何曲面参数设计而成。文丘里喷嘴在喷嘴引导口周围形成低压区域，利用区域压力差以及液动量作用于吸引液体，本质是使高速工作射流与被吸引液体共同以设定的流体输量进入混合扩散段，使得流体从锥形喷嘴高速喷射出来，达到溶液无空气混合搅拌，从而能喷射出较好的喷雾效果。在本实施例中，使用文丘里喷嘴向分割面a清洗气流有利于清洗气流的流量控制。
63.在本实施例中，太阳能电池片的制造方法还包括：进行干法清洗之后，且在形成栅线电极之前，对切片太阳能电池片200进行钝化处理。
64.具体的，对切片太阳能电池片200进行钝化处理的步骤包括：采用钝化液对分割面进行钝化处理。钝化处理可以处理分割面上的悬挂键，提高太阳能电池片的光电转化效率。
65.钝化液中具有臭氧，臭氧的质量浓度为30ppm～300ppm，例如可以为30ppm、60ppm、90ppm、120ppm、180ppm、240ppm、300ppm。钝化液中臭氧的质量浓度为若小于30ppm，则对分割面的悬挂键氧化钝化效果不佳；臭氧的质量浓度若大于300ppm，则可能对膜层产生过多损伤，影响光电转化效率。因此钝化液中臭氧的质量浓度在30ppm～300ppm的范围，可在较佳的钝化效果和较小的损伤之间取得平衡。
66.钝化处理的时间为20s～180s，例如可以为20s、40s、60s、120s、180s。钝化处理的时间若小于20s，则对分割面的悬挂键氧化钝化效果不佳；钝化处理的时间若大于180s，则可能对膜层产生过多损伤，影响光电转化效率。因此钝化处理的时间在20s～180s的范围，可在较佳的钝化效果和较小的损伤之间取得平衡。
67.进一步的，太阳能电池片的制造方法还包括：进行钝化处理之后，且在形成栅线电极之前，对切片太阳能电池片200进行水洗处理；进行水洗处理之后，对切片太阳能电池片200进行干燥处理。水洗处理避免钝化液残留在切片太阳能电池片200的表面，避免对栅线电极的形成造成不利影响。干燥处理去除切片太阳能电池片200表面的水分，利于栅线电极制程的进行。
68.显然，上述实施例仅仅是为清除地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。