本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種管式perc單面太陽能電池、以及管式perc單面太陽能電池的制備方法和專用設(shè)備。

背景技術(shù)：

晶硅太陽能電池是一種有效吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，當(dāng)太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在p-n結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。

傳統(tǒng)晶硅太陽能電池基本上只采用正面鈍化技術(shù)，在硅片正面用pecvd的方式沉積一層氮化硅，降低少子在前表面的復(fù)合速率，可以大幅度提升晶硅電池的開路電壓和短路電流，從而提升晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

隨著對晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率的要求越來越高，人們開始研究背鈍化太陽電池技術(shù)。目前主流的做法是采用板式pecvd來對背面鍍膜，板式pecvd由不同的腔室組成，每個腔室鍍一層膜，一旦設(shè)備固定，復(fù)合膜的層數(shù)就已經(jīng)固定，因此板式pecvd的缺點是不能靈活調(diào)節(jié)復(fù)合膜的組合，不能更好的優(yōu)化背面膜的鈍化效果，從而限制電池的光電轉(zhuǎn)換效率。同時，板式pecvd使用的是間接等離子法，膜層的鈍化效果不太理想。板式pecvd還具有uptime低，維護時間長的缺點，影響產(chǎn)能和產(chǎn)量。

本發(fā)明采用管式pecvd技術(shù)在硅片背面沉積復(fù)合膜，制作單面perc高效太陽能電池。由于管式pecvd技術(shù)采用的是直接等離子法，又可以靈活調(diào)節(jié)復(fù)合膜的組合和成分，膜層的鈍化效果好，能大幅提升perc太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。管式pecvd技術(shù)的優(yōu)秀鈍化性能和工藝的靈活性還可以相對降低三氧化二鋁膜層的厚度，減少tma的耗量，同時，管式perc技術(shù)容易維護，uptime高。綜合以上多種因素，與板式pecvd技術(shù)相比，管式pecvd技術(shù)制作高效perc電池有顯著的綜合成本優(yōu)勢。

盡管如此，管式pecvd技術(shù)由于存在繞鍍和劃傷這一對互相制約的難題，外觀良率和el良率一直比較低，影響該技術(shù)的大規(guī)模量產(chǎn)。

管式pecvd鍍膜設(shè)備是通過將硅片插入石墨舟，再將石墨舟送入石英管做鍍膜沉積。石墨舟通過3個卡點將硅片固定在石墨舟壁上，硅片的一面與石墨舟壁接觸，在硅片的另外一面上沉積膜層。為了保證鍍膜的均勻性，硅片要貼緊石墨舟壁，因此，卡點槽的寬度設(shè)置較小，約為0.25mm。管式pecvd鍍膜有兩個缺點：1，在插片過程中，硅片會與石墨舟壁發(fā)生摩擦，導(dǎo)致硅片挨著石墨舟壁的一面產(chǎn)生劃傷。2，在沉積過程中，由于硅片與石墨舟壁之間不可避免的存在縫隙，尤其是卡點處的縫隙較大，工藝氣體會擴散到硅片的另一面，在另一面形成膜的沉積，即繞鍍，卡點處的繞鍍更加嚴(yán)重。

用管式pecvd做常規(guī)太陽能電池的正面鍍膜，劃傷和繞鍍對成品電池不會產(chǎn)生不良影響，原因在于：1，硅片背面沒有pn結(jié)和鍍膜，劃痕不會影響電池的電性能和el良率。2，常規(guī)電池的背面沒有鍍膜，繞鍍到背面邊緣的膜層較薄，看起來不明顯，不影響外觀良率。

但是，用管式pecvd制作perc電池的背面膜，劃傷和繞鍍嚴(yán)重影響成品電池的合格率，問題在于：1，背面膜在沉積過程中，會繞鍍到正面的邊緣，由于perc電池是雙面鍍膜，正面邊緣的鍍膜厚度較厚導(dǎo)致電池正面邊緣出現(xiàn)舟齒印和色差，影響外觀良率。2，插片到石墨舟的過程中，硅片的正面會接觸石墨舟壁，正面pn結(jié)被劃傷，導(dǎo)致el測試出現(xiàn)劃痕，影響電池的電性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種管式perc單面太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率高，外觀良率和el良率高，解決劃傷和繞鍍的問題。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還在于，提供一種上述管式perc單面太陽能電池的制備方法，工藝簡單，可大規(guī)模量產(chǎn)，與目前生產(chǎn)線兼容性好，制得的電池外觀良率和el良率高，解決劃傷和繞鍍的問題。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還在于，提供一種上述管式perc單面太陽能電池的專用設(shè)備，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，降低成本，產(chǎn)量大，成品率高，制得的電池外觀良率和el良率高，解決劃傷和繞鍍的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種管式perc單面太陽能電池，包括背銀主柵、全鋁背電場、背面復(fù)合膜、p型硅、n型發(fā)射極、正面鈍化膜和正銀電極；所述全鋁背電場、背面復(fù)合膜、p型硅、n型發(fā)射極、正面鈍化膜和正銀電極從下至上依次層疊連接；

所述背面復(fù)合膜包括三氧化二鋁膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜中的一種或多種，且采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積而成，所述管式pecvd設(shè)備設(shè)有硅烷、氨氣、三甲基鋁、笑氣四條氣體管路，所述四條氣體管路單獨或組合作用，用于形成所述三氧化二鋁膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜，通過調(diào)節(jié)氣體流量比，可得到不同成分比例和折射率的氮氧化硅膜或氮化硅膜；所述管式pecvd設(shè)備裝卸硅片的器具為石墨舟，石墨舟的卡點槽的深度為0.5-1mm；

所述背面復(fù)合膜再經(jīng)過激光開槽后形成30-500個平行設(shè)置的激光開槽區(qū)，每個激光開槽區(qū)內(nèi)設(shè)置至少1組激光開槽單元，所述全鋁背電場通過激光開槽區(qū)與p型硅相連。

作為上述技術(shù)方案的改進，所述石墨舟的卡點槽的深度為0.6-0.8mm，卡點底座的直徑為6-15mm，卡點帽的斜面角度為35-45度，卡點帽的厚度為1-1.3mm。

作為上述技術(shù)方案的改進，電池背面形成3-5個卡點印。

作為上述技術(shù)方案的改進，所述背面復(fù)合膜的底層為三氧化二鋁膜，外層由二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜的一種或多種組成。

作為上述技術(shù)方案的改進，所述背面復(fù)合膜的底層為二氧化硅膜，第二層為三氧化二鋁膜，外層由二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜的一種或多種組成。

作為上述技術(shù)方案的改進，所述三氧化二鋁膜的厚度為5-15nm，所述氮化硅膜的厚度為50-150nm，所述氮氧化硅膜的厚度為5-20nm，所述二氧化硅膜的厚度為1-10nm。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種管式perc單面太陽能電池的制備方法，包括：

（1）在硅片正面和背面形成絨面，所述硅片為p型硅；

（2）在硅片正面進行擴散，形成n型發(fā)射極；

（3）去除擴散過程形成的磷硅玻璃和周邊pn結(jié)，并對硅片背面進行拋光,背刻蝕深度為3-6微米；

（4）對硅片進行退火，退火溫度為600-820度，氮氣流量為1-15l/min，氧氣流量為0.1-6l/min；

（5）采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積背面復(fù)合膜，包括：

采用tma與n2o沉積三氧化二鋁膜，tma的氣體流量為250-500sccm，tma與n2o的比例為1/15-25，等離子功率為2000-5000w；

采用硅烷、氨氣和笑氣沉積氮氧化硅膜，硅烷的氣體流量為50-200sccm，硅烷與笑氣的比例為1/10-80，氨氣的流量為0.1-5slm，等離子功率為4000-6000w；

采用硅烷和氨氣沉積氮化硅膜，硅烷的氣體流量為500-1000sccm，硅烷與氨氣的比例為1/6-15，氮化硅的沉積溫度為390-410℃，時間為300-500s，等離子功率為10000-13000w；

采用笑氣沉積二氧化硅膜，笑氣的流量為0.1-5slm，等離子功率為2000-5000w；

所述管式pecvd設(shè)備設(shè)有硅烷、氨氣、三甲基鋁、笑氣四條氣體管路，所述管式pecvd設(shè)備裝卸硅片的器具為石墨舟，石墨舟的卡點槽的深度為0.5-1mm；

（6）在硅片正面沉積鈍化膜；

（7）對硅片背面復(fù)合膜上進行激光開槽；

其中，激光波長為532nm，激光功率為14w以上，激光劃線速度在20m/s以上，頻率500khz以上；

（8）在硅片背面印刷背銀主柵漿料，烘干；

（9）在硅片背面采用絲網(wǎng)印刷鋁漿，烘干；

（10）在硅片正面印刷正銀電極漿料；

（11）對硅片進行高溫?zé)Y(jié)，形成背銀主柵、全鋁背電場和正銀電極；

（12）對硅片進行抗lid退火，制得管式perc單面太陽能電池成品。

作為上述技術(shù)方案的改進，采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積背面復(fù)合膜，包括：

采用tma與n2o沉積三氧化二鋁膜，tma的氣體流量為250-500sccm，tma與n2o的比例為1/15-25，三氧化二鋁膜的沉積溫度為250-300℃，時間為50-300s，等離子功率為2000-5000w；

采用硅烷、氨氣和笑氣沉積氮氧化硅膜，硅烷的氣體流量為50-200sccm，硅烷與笑氣的比例為1/10-80，氨氣的流量為0.1-5slm，氮氧化硅膜的沉積溫度為350-410℃，時間為50-200s，等離子功率為4000-6000w；

采用硅烷和氨氣沉積氮化硅膜，硅烷的氣體流量為500-1000sccm，硅烷與氨氣的比例為1/6-15，氮化硅膜的沉積溫度為390-410℃，時間為300-500s，等離子功率為10000-13000w；

采用笑氣沉積二氧化硅膜，笑氣的流量為0.1-5slm，等離子功率為2000-5000w。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種管式perc單面太陽能電池的專用設(shè)備，所述專用設(shè)備為管式pecvd設(shè)備，管式pecvd設(shè)備包括晶片裝載區(qū)、爐體、特氣柜、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及石墨舟，所述特氣柜設(shè)有用于通入硅烷的第一氣體管路、用于通入氨氣的第二氣體管路、用于通入三甲基鋁的第三氣體管路以及用于通入笑氣的第四氣體管路；

所述石墨舟用于裝卸硅片，所述石墨舟包括卡點，所述卡點包括卡點軸、卡點帽和卡點底座，所述卡點軸安裝在卡點底座上，所述卡點帽與卡點軸連接，所述卡點軸與卡點帽、卡點底座之間形成卡點槽，卡點槽的深度為0.5-1mm。

作為上述技術(shù)方案的改進，所述卡點槽的深度為0.6-0.8mm，卡點底座的直徑為6-15mm，卡點帽的斜面角度為35-45度，卡點帽的厚度為1-1.3mm。

實施本發(fā)明，具有如下有益效果：

首先，本發(fā)明采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積背面復(fù)合膜，所述背面復(fù)合膜包括三氧化二鋁膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜中的一種或多種，管式perc設(shè)備采用直接等離子法，等離子直接對硅片表面進行轟擊，膜層的鈍化效果顯著。所述管式pecvd設(shè)備設(shè)有硅烷、氨氣、三甲基鋁、笑氣四條氣體管路，所述四條氣體管路單獨或組合作用，用于形成所述三氧化二鋁膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜。硅烷、氨氣、三甲基鋁、笑氣四條氣體管路可以通過采用不同的氣體組合、不同的氣體流量比，以及不同的沉積時間形成不同的膜層，對于氮化硅膜或氮氧化硅膜，通過調(diào)節(jié)氣體流量比，可以得到不同成分比例和折射率的氮化硅膜或氮氧化硅膜。復(fù)合膜的組合順序、厚度和膜的成分可以靈活調(diào)節(jié)，因此，本發(fā)明的生產(chǎn)過程靈活可控，降低成本，產(chǎn)量大。而且，通過優(yōu)化背面復(fù)合膜，使其與背面的全鋁背電場相適配，產(chǎn)生最佳的鈍化效果，大幅提升perc電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

再次，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)卡點軸直徑和卡點底座直徑的大小，減少卡點槽內(nèi)側(cè)的深度，從而減小卡點處硅片與卡點底座之間的縫隙大小，進而減少氣流繞鍍到硅片背面，大幅降低電池正面邊緣舟齒印的比例。而且，通過適當(dāng)增加卡點帽斜面的角度和卡點帽的厚度，通過調(diào)整自動插片機，略微增加插片時硅片離石墨舟壁的距離，降低劃傷的比例，增加卡點帽的斜面角度還可以減少硅片滑落時跟石墨舟壁的撞擊力，降低碎片率。

進一步，由于氮化硅處于背面復(fù)合膜的外層，隨著沉積時間的增加，硅片表面的膜層加厚，硅片發(fā)生彎曲，硅烷和氨氣就會更容易繞鍍到電池正面邊緣。本發(fā)明設(shè)定氮化硅的沉積溫度為390-410℃，時間為300-500s，通過縮短氮化硅沉積的時間和溫度，可以降低硅片的彎曲度，減少繞鍍的比例。氮化硅沉積的溫度窗口很窄，為390-410℃，可以最大程度減少繞鍍。但，當(dāng)沉積溫度低于390℃，繞鍍的比例卻上升。

同時為了滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，克服氮化硅沉積時間的縮短所帶來負(fù)面影響，本發(fā)明將激光功率設(shè)置為14w以上，激光劃線速度在20m/s以上，頻率500khz以上，才能使背面復(fù)合膜單位面積上吸收到較大的單位激光能量，確保激光打開復(fù)合膜層，保證后續(xù)印刷的鋁漿通過激光開槽區(qū)與基體硅接觸。

綜上，本發(fā)明管式perc單面太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率高，外觀良率和el良率高，解決劃傷和繞鍍的問題。同時，本發(fā)明還提供制備上述電池的方法和專用設(shè)備，該方法工藝簡單，可大規(guī)模量產(chǎn)，與目前生產(chǎn)線兼容性好。該專用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，降低成本，產(chǎn)量大，成品率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明管式perc單面太陽能電池的剖視圖；

圖2是圖1所示管式perc單面太陽能電池的背面結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3是圖1所示背面復(fù)合膜第一實施例的示意圖；

圖4是圖1所示背面復(fù)合膜第二實施例的示意圖；

圖5是圖1所示背面復(fù)合膜第三實施例的示意圖；

圖6是圖1所示背面復(fù)合膜第四實施例的示意圖；

圖7是圖1所示背面復(fù)合膜第五實施例的示意圖；

圖8是圖1所示背面復(fù)合膜第六實施例的示意圖；

圖9是本發(fā)明管式perc單面太陽能電池的專用設(shè)備的示意圖；

圖10是圖9所示石墨舟的示意圖；

圖11是圖10所示石墨舟的卡點的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細(xì)描述。

如圖1和2所示，本發(fā)明提供一種管式perc單面太陽能電池，包括背銀主柵1、全鋁背電場2、背面復(fù)合膜3、p型硅5、n型發(fā)射極6、正面鈍化膜7和正銀電極8；所述全鋁背電場2、背面復(fù)合膜3、p型硅5、n型發(fā)射極6、正面鈍化膜7和正銀電極8從下至上依次層疊連接；所述背面復(fù)合膜3經(jīng)過激光開槽后形成30-500組平行設(shè)置的激光開槽區(qū)，每個激光開槽區(qū)內(nèi)設(shè)置至少1組激光開槽單元9，所述全鋁背電場2通過激光開槽區(qū)與p型硅5相連。

需要說明的是，激光開槽單元9的圖案為圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊形、十字形或星形。

本發(fā)明采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積背面復(fù)合膜，管式perc設(shè)備采用直接等離子法，等離子直接對硅片表面進行轟擊，膜層的鈍化效果顯著。如圖3-8所示，所述背面復(fù)合膜3包括三氧化二鋁膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜中的一種或多種，且采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積而成。所述管式pecvd設(shè)備設(shè)有硅烷、氨氣、三甲基鋁、笑氣四條氣體管路，所述四條氣體管路單獨或組合作用，用于形成所述三氧化二鋁膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜，通過調(diào)節(jié)氣體流量比，可以得到不同成分比例和折射率的氮氧化硅膜或氮化硅膜，所述三氧化二鋁膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜的成型順序、厚度可調(diào)，所述氮氧化硅膜、氮化硅膜的成分和折射率可調(diào)。

硅烷、氨氣、三甲基鋁、笑氣四條氣體管路可以通過采用不同的氣體組合、不同的氣體流量比，以及不同的沉積時間形成不同的膜層，對于氮化硅膜或氮氧化硅膜，通過調(diào)節(jié)氣體流量比，可以得到不同成分比例和折射率的氮化硅膜或氮氧化硅膜。復(fù)合膜的組合順序、厚度和膜的成分可以靈活調(diào)節(jié)，因此，本發(fā)明的生產(chǎn)過程靈活可控，降低成本，產(chǎn)量大。而且，通過優(yōu)化背面復(fù)合膜，使其與背面的全鋁背電場相適配，產(chǎn)生最佳的鈍化效果，大幅提升perc電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

所述管式pecvd設(shè)備裝卸硅片的器具為石墨舟，石墨舟的卡點槽的深度為0.5-1mm。優(yōu)選的，所述石墨舟的卡點槽的深度為0.6-0.8mm，卡點底座的直徑為6-15mm，卡點帽的斜面角度為35-45度，卡點帽的厚度為1-1.3mm。更佳的，所述石墨舟的卡點槽的深度為0.7-0.8mm，卡點底座的直徑為8-12mm，卡點帽的斜面角度為35-40度，卡點帽的厚度為1-1.2mm。

對于管式pecvd做背膜沉積，劃傷和繞鍍是一對矛盾。通過調(diào)節(jié)自動插片機，讓硅片在不接觸石墨舟壁、硅片與石墨舟保持一定的距離的狀態(tài)下插入卡點槽，避免硅片與石墨舟壁發(fā)生摩擦。如果硅片與石墨舟片的距離過大，劃傷比例少，但是硅片不太容易貼緊舟壁，繞鍍比例就會增加。如果距離太大，硅片有可能不能插入卡點槽，產(chǎn)生掉片的可能；如果硅片與石墨舟片的距離過小，硅片更貼緊石墨舟片，繞鍍的比例小，劃傷的比例就會增加。

電池正面邊緣的舟齒印與pecvd背面鍍膜的卡點相對應(yīng)，是由于氣流從卡點處繞鍍到電池正面而形成。由于卡點底座的厚度略小于石墨舟片的厚度，導(dǎo)致卡點處的硅片與卡點底座之間存在縫隙，在鍍背膜時，氣流從卡點軸的下方兩側(cè)進入縫隙，使硅片的正面邊緣形成膜層的沉積，即產(chǎn)生半圓形的舟齒印。

本發(fā)明通過調(diào)節(jié)卡點軸直徑和卡點底座直徑的大小，減少卡點槽內(nèi)側(cè)的深度，從而減小卡點處硅片與卡點底座之間的縫隙大小，進而減少氣流繞鍍到硅片背面，大幅降低電池的正面邊緣舟齒印的比例。

通過調(diào)整自動插片機，當(dāng)硅片插入石墨舟中一定的位置，吸盤釋放真空，硅片掉入卡點帽的斜面上，依靠重力，硅片從斜面滑落至貼緊石墨舟壁。這種無接觸的插片方式，用來降低硅片的劃傷比例。

本發(fā)明通過適當(dāng)增加卡點帽斜面的角度和卡點帽的厚度，通過調(diào)整自動插片機，略微增加插片時硅片離石墨舟壁的距離，降低劃傷的比例，增加卡點帽的斜面角度還可以減少硅片滑落時跟石墨舟壁的撞擊力，降低碎片率。

所述管式pecvd設(shè)備裝卸硅片的器具為石墨舟，電池背面形成卡點印。電池背面形成3-5個卡印點。

所述背面復(fù)合膜3有多種實施方式，參見圖3、4和5，所述背面復(fù)合膜的底層為三氧化二鋁膜，外層由二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜的一種或多種組成。

如圖3所示的背面復(fù)合膜的第一實施例，所述背面復(fù)合膜3的底層31為三氧化二鋁膜，外層32由氮氧化硅膜、氮化硅膜組成。

如圖4所示的背面復(fù)合膜的第二實施例，所述背面復(fù)合膜的底層31為三氧化二鋁膜，外層32由氮化硅膜組成。

如圖5所示的背面復(fù)合膜的第三實施例，所述背面復(fù)合膜的底層31為三氧化二鋁膜，外層32由二氧化硅膜、氮氧化硅膜a、氮氧化硅膜b和氮化硅膜組成。

參見圖6、7和8，所述背面復(fù)合膜的底層31為二氧化硅膜，第二層32為三氧化二鋁膜，外層33由二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜的一種或多種組成。

如圖6所示的背面復(fù)合膜的第四實施例，所述背面復(fù)合膜的底層31為二氧化硅膜，第二層32為三氧化二鋁膜，外層33由氮化硅膜組成。

如圖7所示的背面復(fù)合膜的第五實施例，所述背面復(fù)合膜的底層31為二氧化硅膜，第二層32為三氧化二鋁膜，外層33由二氧化硅膜、氮氧化硅膜a、氮氧化硅膜b、氮化硅膜組成。

如圖8所示的背面復(fù)合膜的第六實施例，所述背面復(fù)合膜的底層31為二氧化硅膜，第二層32為三氧化二鋁膜，外層33由二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜a、氮化硅膜b組成。

具體的，所述三氧化二鋁膜的厚度為5-15nm，所述氮化硅膜的厚度為50-150nm，所述氮氧化硅膜的厚度為5-20nm，所述二氧化硅膜的厚度為1-10nm。所述三氧化二鋁膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜和二氧化硅膜的實際厚度可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整，其實施方式并不局限于本發(fā)明所舉實施例。

因此，本發(fā)明管式perc單面太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率高，外觀良率和el良率高，解決劃傷和繞鍍的問題。

需要說明的是，el（electroluminescence,電致發(fā)光）,用于測試外觀和電性能.可以測試晶體硅太陽電池及組件潛在缺陷。el可以有效檢測出電池是否有破片、隱裂、斷柵、劃傷、燒結(jié)缺陷、黑芯片、電池片混擋、電池片電阻不均勻等等。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供管式perc單面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

（1）在硅片正面和背面形成絨面，所述硅片為p型硅。

選用濕法或者干法刻蝕技術(shù)，通過制絨設(shè)備在硅片表面形成絨面。

（2）在硅片正面進行擴散，形成n型發(fā)射極。

本發(fā)明所述制備方法采用的擴散工藝是將硅片置于熱擴散爐中進行擴散，在p型硅的上方形成n型發(fā)射極，擴散時應(yīng)控制控制溫度在800℃-900℃范圍內(nèi)，目標(biāo)方塊電阻為70-100歐/□。

對于管式perc電池，背面的p型硅與鋁漿不是全接觸，僅僅在激光的區(qū)域與鋁漿接觸，導(dǎo)致串聯(lián)電阻大。為了提高管式perc電池的性能，本發(fā)明選用較低擴散方阻（70-100歐/□），可以降低串聯(lián)電阻，提高光電轉(zhuǎn)換效率。

擴散過程中會在硅片的正面和背面形成磷硅玻璃層，磷硅玻璃層的形成是由于在擴散過程中，pocl3與o2反應(yīng)生成p2o5淀積在硅片表面。p2o5與si反應(yīng)又生成sio2和磷原子，這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的sio2，稱之為磷硅玻璃。所述磷硅玻璃層可以在擴散時收集硅片中的雜質(zhì)，可進一步降低太陽能電池的雜質(zhì)含量。

（3）去除擴散過程形成的磷硅玻璃和周邊pn結(jié)，并對硅片背面進行拋光,背刻蝕深度為3-6微米。

本發(fā)明將經(jīng)擴散后的硅片置于體積比為1/5-8的hf（質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%-50%）和hno3（質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%-70%）混合溶液酸槽中浸泡5-30s去除磷硅玻璃和周邊pn結(jié)。磷硅玻璃層的存在容易導(dǎo)致pecvd的色差及sixny的脫落，而且所述磷硅玻璃層中含有大量的磷以及從硅片中遷移的雜質(zhì)，因此需要去除磷硅玻璃層。

常規(guī)電池的刻蝕深度為2微米左右，本發(fā)明將背刻蝕深度設(shè)為3-6微米，提高管式perc電池的刻蝕深度，可以提高背反射率，提高電池的短路電流和光電轉(zhuǎn)換效率。

（4）對硅片進行退火，退火溫度為600-820度，氮氣流量為1-15l/min，氧氣流量為0.1-6l/min；所述退火步驟可以改善硅片正面的摻雜濃度分布，減少摻雜帶來的表面缺陷。

（5）采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積背面復(fù)合膜，包括：

采用tma與n2o沉積三氧化二鋁膜，tma的氣體流量為250-500sccm，tma與n2o的比例為1/15-25，等離子功率為2000-5000w；

采用硅烷、氨氣和笑氣沉積氮氧化硅膜，硅烷的氣體流量為50-200sccm，硅烷與笑氣的比例為1/10-80，氨氣的流量為0.1-5slm，等離子功率為4000-6000w；

采用硅烷和氨氣沉積氮化硅膜，硅烷的氣體流量為500-1000sccm，硅烷與氨氣的比例為1/6-15，氮化硅的沉積溫度為390-410℃，時間為300-500s，等離子功率為10000-13000w；

采用笑氣沉積二氧化硅膜，笑氣的流量為0.1-5slm，等離子功率為2000-5000w；

所述管式pecvd設(shè)備設(shè)有硅烷、氨氣、三甲基鋁、笑氣四條氣體管路，所述管式pecvd設(shè)備裝卸硅片的器具為石墨舟，石墨舟的卡點槽的深度為0.5-1mm。

作為本步驟的優(yōu)選實施方式，采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積背面復(fù)合膜，包括：

采用tma與n2o沉積三氧化二鋁膜，tma的氣體流量為250-500sccm，tma與n2o的比例為1/15-25，三氧化二鋁膜的沉積溫度為250-300℃，時間為50-300s，等離子功率為2000-5000w；

采用硅烷、氨氣和笑氣沉積氮氧化硅膜，硅烷的氣體流量為50-200sccm，硅烷與笑氣的比例為1/10-80，氨氣的流量為0.1-5slm，氮氧化硅膜的沉積溫度為350-410℃，時間為50-200s，等離子功率為4000-6000w；

采用硅烷和氨氣沉積氮化硅膜，硅烷的氣體流量為500-1000sccm，硅烷與氨氣的比例為1/6-15，氮化硅膜的沉積溫度為390-410℃，時間為300-500s，等離子功率為10000-13000w；

采用笑氣沉積二氧化硅膜，笑氣的流量為0.1-5slm，等離子功率為2000-5000w。

作為本步驟的更佳實施方式，采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積背面復(fù)合膜，包括：

采用tma與n2o沉積三氧化二鋁膜，tma的氣體流量為350-450sccm，tma與n2o的比例為1/18-22，三氧化二鋁膜的沉積溫度為270-290℃，時間為100-200s，等離子功率為3000-4000w；

采用硅烷、氨氣和笑氣沉積氮氧化硅膜，硅烷的氣體流量為80-150sccm，硅烷與笑氣的比例為1/20-40，氨氣的流量為1-4slm，氮氧化硅膜的沉積溫度為380-410℃，時間為100-200s，等離子功率為4500-5500w；

采用硅烷和氨氣沉積氮化硅膜，硅烷的氣體流量為600-800sccm，硅烷與氨氣的比例為1/6-10，氮化硅膜的沉積溫度為395-405℃，時間為350-450s，等離子功率為11000-12000w；

采用笑氣沉積二氧化硅膜，笑氣的流量為1-4slm，等離子功率為3000-4000w。

作為本步驟的最佳實施方式，采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積背面復(fù)合膜，包括：

采用tma與n2o沉積三氧化二鋁膜，tma的氣體流量為400sccm，tma與n2o的比例為1/18，三氧化二鋁膜的沉積溫度為280℃，時間為140s，等離子功率為3500w；

采用硅烷、氨氣和笑氣沉積氮氧化硅膜，硅烷的氣體流量為130sccm，硅烷與笑氣的比例為1/32，氨氣的流量為0.5slm，氮氧化硅膜的沉積溫度為420℃，時間為120s，等離子功率為5000w；

采用硅烷和氨氣沉積氮化硅膜，硅烷的氣體流量為780sccm，硅烷與氨氣的比例為1:8.7，氮化硅膜的沉積溫度為400℃，時間為350s，等離子功率為11500w；

采用笑氣沉積二氧化硅膜，笑氣的流量為2slm，等離子功率為3500w。

申請人發(fā)現(xiàn)，繞鍍主要發(fā)生在氮化硅的沉積階段。由于氮化硅處于背面復(fù)合膜的外層，隨著沉積時間的增加，硅片表面的膜層加厚，硅片發(fā)生彎曲，硅烷和氨氣就會更容易繞鍍到電池正面邊緣。通過縮短氮化硅沉積的時間和溫度，可以降低硅片的彎曲度，減少繞鍍的比例。進一步的試驗表明，氮化硅沉積的溫度窗口很窄，為390-410度，當(dāng)進一步降低溫度，繞鍍的比例卻上升。

沉積三氧化二鋁膜時，將等離子功率設(shè)為2000-5000w；沉積氮氧化硅膜時，將等離子功率設(shè)為4000-6000w；沉積氮化硅膜時，將等離子功率設(shè)為10000-13000w；沉積二氧化硅膜時，等離子功率設(shè)為2000-5000w。確保不同的膜層都具有較佳的沉積速率，改善沉積的均勻性。

進一步，所述管式pecvd設(shè)備設(shè)有硅烷、氨氣、三甲基鋁、笑氣四條氣體管路，所述管式pecvd設(shè)備裝卸硅片的器具為石墨舟，石墨舟的卡點槽的深度為0.5-1mm。石墨舟的技術(shù)細(xì)節(jié)同上所述，在此不再贅述。

（6）在硅片正面沉積鈍化膜，所述鈍化膜優(yōu)選為氮化硅膜。

（7）對硅片背面復(fù)合膜進行激光開槽。

采用激光開槽技術(shù)在硅片背面復(fù)合膜上開槽，開槽深度直至p型硅下表面。其中，激光波長為532nm，激光功率為14w以上，激光劃線速度在20m/s以上，頻率500khz以上；

優(yōu)選的，激光波長為532nm，激光功率為14-20w，激光劃線速度在20-30m/s，頻率500khz以上。

隨著氮化硅沉積時間的縮短，氮化硅膜厚度變薄，影響背面復(fù)合膜層的氫鈍化效果，會降低電池的光電轉(zhuǎn)換效率，因此氮化硅沉積時間不能過短。另外，氮化硅膜越薄，對激光的吸收率越低，同時為了滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，激光劃線速度必須保證在20m/s，激光功率保證在14w以上，因此激光的功率和頻率必須達到一定的條件，才能使背面復(fù)合膜單位面積上吸收到較大的單位激光能量確保激光打開復(fù)合膜層，保證后續(xù)印刷的鋁漿通過激光開槽區(qū)與基體硅接觸。

（8）在硅片背面印刷背銀主柵漿料，烘干。

根據(jù)背銀主柵的圖案印刷背銀主柵漿料。所述背銀主柵的圖案為連續(xù)直柵；或所述背銀主柵呈間隔分段設(shè)置；或所述背銀主柵呈間隔分段設(shè)置，各相鄰分段間通過連通線連接。

（9）在硅片背面采用絲網(wǎng)印刷鋁漿，烘干。

（10）在硅片正面印刷正銀電極漿料。

（11）對硅片進行高溫?zé)Y(jié)，形成背銀主柵、全鋁背電場和正銀電極。

（12）對硅片進行抗lid退火，制得管式perc單面太陽能電池成品。

所述制備方法工藝簡單，生產(chǎn)過程靈活可控，復(fù)合膜的組合順序、厚度和膜的成分可以靈活調(diào)節(jié)，降低成本，產(chǎn)量大，且與目前生產(chǎn)線兼容性好。所述制備方法制得的管式perc單面太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率高，外觀良率和el良率高，解決劃傷和繞鍍的問題。

如圖9所示，本發(fā)明還公開一種管式perc單面太陽能電池的專用設(shè)備，所述專用設(shè)備為管式pecvd設(shè)備，管式pecvd設(shè)備包括晶片裝載區(qū)1、爐體2、特氣柜3、真空系統(tǒng)4、控制系統(tǒng)5以及石墨舟6，所述特氣柜3設(shè)有用于通入硅烷的第一氣體管路、用于通入氨氣的第二氣體管路、用于通入三甲基鋁的第三氣體管路以及用于通入笑氣的第四氣體管路，第一氣體管路、第二氣體管路、第三氣體管路、第四氣體管路設(shè)于特氣柜3的內(nèi)部，于圖中未示出；

如圖10和11所示，所述石墨舟6用于裝卸硅片，所述石墨舟6包括卡點60，所述卡點60包括卡點軸61、卡點帽62和卡點底座63，所述卡點軸61安裝在卡點底座63上，所述卡點帽62與卡點軸61連接，所述卡點軸61與卡點帽62、卡點底座63之間形成卡點槽64，所述卡點槽64的深度為0.5-1mm。

如圖11所示，所述卡點槽64的深度為h，h優(yōu)選為0.6-0.8mm，卡點底座63的直徑為d，d優(yōu)選為6-15mm，卡點帽62的斜面角度為α，α優(yōu)選為35-45度，卡點帽62的厚度為a，a優(yōu)選為1-1.3mm。

更佳的，所述卡點槽64的深度h為0.7mm，卡點底座63的直徑d為9mm，卡點帽62的斜面角度α為40度，卡點帽62的厚度a為1.2mm。

需要說明的是，所述卡點槽的深度h是指卡點槽內(nèi)側(cè)的深度，主要是指卡點軸61與卡點底座63所成夾角的一側(cè)的深度?？c槽的深度h=（卡點底座直徑-卡點軸直徑）/2?？c帽的斜面角度為α,是指卡點帽的斜面與豎直方向的夾角。

現(xiàn)有的卡點槽的深度h為1.75mm，卡點底座的直徑d為9mm，卡點帽的斜面角度α為30度，卡點帽的厚度a為1mm?，F(xiàn)有卡點槽的深度大，導(dǎo)致卡點處硅片與卡點底座的縫隙過大，從而繞鍍到硅片背面的氣體多，造成電池正面邊緣的舟齒印比例很高?？c帽的角度小、厚度小，導(dǎo)致自動插片機的調(diào)整空間小，劃傷的比例不能有效降低。

對于管式pecvd做背膜沉積，劃傷和繞鍍是一對矛盾。通過調(diào)節(jié)自動插片機，讓硅片在不接觸石墨舟壁、硅片與石墨舟保持一定的距離的狀態(tài)下插入卡點槽，避免硅片與石墨舟壁發(fā)生摩擦。如果硅片與石墨舟片的距離過大，劃傷比例少，但是硅片就不容易貼緊舟壁，繞鍍比例就會增加。如果距離太大，硅片有可能不能插入卡點槽，產(chǎn)生掉片的可能；如果硅片與石墨舟片的距離過小，硅片更貼緊石墨舟片，繞鍍的比例小，劃傷的比例就會增加。

電池正面邊緣的舟齒印與pecvd背面鍍膜的卡點相對應(yīng)，是由于氣流從卡點處繞鍍到電池正面而形成。由于卡點底座的厚度略小于石墨舟片的厚度，導(dǎo)致卡點處的硅片與卡點底座之間存在縫隙，在鍍背膜時，氣流從卡點軸的下方兩側(cè)進入縫隙，使硅片的正面邊緣形成膜層的沉積，即產(chǎn)生半圓形的舟齒印。

本發(fā)明通過調(diào)節(jié)卡點底座直徑d和卡點軸直徑的大小，減少卡點槽內(nèi)側(cè)的深度h，從而減小卡點處硅片與卡點底座之間的縫隙大小，進而減少氣流繞鍍到硅片背面，大幅降低正面邊緣舟齒印的比例。

通過調(diào)整自動插片機，當(dāng)硅片插入石墨舟中一定的位置，吸盤釋放真空，硅片掉入卡點帽的斜面α上，依靠重力，硅片從斜面滑落至貼緊石墨舟壁。這種無接觸的插片方式，用來降低硅片的劃傷比例。

本發(fā)明通過適當(dāng)增加卡點帽斜面的角度α和卡點帽的厚度a，通過調(diào)整自動插片機，略微增加插片時硅片離石墨舟壁的距離，降低劃傷的比例，增加卡點帽的斜面角度減少硅片滑落時跟石墨舟壁的撞擊力，降低碎片率。

需要說明的是，現(xiàn)有技術(shù)中，對繞鍍一般都是通過事后的補救來完成的，例如申請?zhí)枺?01510945459.3公開的perc晶體硅太陽能電池生產(chǎn)中的堿拋光方法，在正面pecvd鍍氮化硅膜工序后，利用帶式傳動方式刻蝕去除背表面及邊緣繞鍍氮化硅，解決了目前正面膜層繞鍍導(dǎo)致背表面鈍化效果不佳等問題。然而，本發(fā)明管式perc電池是背面鍍膜繞鍍到正面，正面有pn結(jié)，如果采用以上專利的堿拋光方式，會破壞正面的pn結(jié)。本發(fā)明通過調(diào)整鍍膜工藝和鍍膜結(jié)構(gòu)，使得在生產(chǎn)過程就可以避免繞鍍的發(fā)生，從本質(zhì)上解決了繞鍍的問題。無需另外增加一道工序，簡化加工過程，節(jié)省成本，本發(fā)明對于成本極其敏感的光伏太陽能行業(yè)，具有重要的意義。。而且，本發(fā)明還解決了劃傷的問題。

綜上所述，實施本發(fā)明，具有如下有益效果：

首先，本發(fā)明采用管式pecvd設(shè)備在硅片背面沉積背面復(fù)合膜，所述背面復(fù)合膜包括三氧化二鋁膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜中的一種或多種，管式perc設(shè)備采用直接等離子法，等離子直接對硅片表面進行轟擊，膜層的鈍化效果顯著。所述管式pecvd設(shè)備設(shè)有硅烷、氨氣、三甲基鋁、笑氣四條氣體管路，所述四條氣體管路單獨或組合作用，用于形成所述三氧化二鋁膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜。硅烷、氨氣、三甲基鋁、笑氣四條氣體管路可以通過采用不同的氣體組合、不同的氣體流量比，以及不同的沉積時間形成不同的膜層，對于氮化硅膜或氮氧化硅膜，通過調(diào)節(jié)氣體流量比，可以得到不同成分比例和折射率的氮化硅膜或氮氧化硅膜。復(fù)合膜的組合順序、厚度和膜的成分可以靈活調(diào)節(jié)，因此，本發(fā)明的生產(chǎn)過程靈活可控，降低成本，產(chǎn)量大。而且，通過優(yōu)化背面復(fù)合膜，使其與背面的全鋁背電場相適配，產(chǎn)生最佳的鈍化效果，大幅提升perc電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

再次，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)卡點軸直徑和卡點底座直徑的大小，減少卡點槽內(nèi)側(cè)的深度，從而減小卡點處硅片與卡點底座之間的縫隙大小，進而減少氣流繞鍍到硅片背面，大幅降低電池正面邊緣舟齒印的比例。而且，通過適當(dāng)增加卡點帽斜面的角度和卡點帽的厚度，通過調(diào)整自動插片機，略微增加插片時硅片離石墨舟壁的距離，降低劃傷的比例，增加卡點帽的斜面角度還可以減少硅片滑落時跟石墨舟壁的撞擊力，降低碎片率。

進一步，由于氮化硅處于背面復(fù)合膜的外層，隨著沉積時間的增加，硅片表面的膜層加厚，硅片發(fā)生彎曲，硅烷和氨氣就會更容易繞鍍到電池正面邊緣。本發(fā)明設(shè)定氮化硅的沉積溫度為390-410℃，時間為300-500s，通過縮短氮化硅沉積的時間和溫度，可以降低硅片的彎曲度，減少繞鍍的比例。氮化硅沉積的溫度窗口很窄，為390-410℃，可以最大程度減少繞鍍。但，當(dāng)沉積溫度低于390℃，繞鍍的比例卻上升。

同時為了滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，克服氮化硅沉積時間的縮短所帶來負(fù)面影響，本發(fā)明將激光功率設(shè)置為14w以上，激光劃線速度在20m/s以上，頻率500khz以上，才能使背面復(fù)合膜單位面積上吸收到較大的單位激光能量，確保激光打開復(fù)合膜層，保證后續(xù)印刷的鋁漿通過激光開槽區(qū)與基體硅接觸。

綜上，本發(fā)明管式perc單面太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率高，外觀良率和el良率高，解決劃傷和繞鍍的問題。同時，本發(fā)明還提供制備上述電池的方法和專用設(shè)備，該方法工藝簡單，可大規(guī)模量產(chǎn)，與目前生產(chǎn)線兼容性好。該專用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，降低成本，產(chǎn)量大，成品率高。

最后所應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。