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CN106653872B - 一种抗pid效应的太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗PID效应的太阳能电池，其包括有晶体硅衬底、绒面、扩散发射结以及依次沉积在晶体硅衬底上的四层钝化减反射膜，第一层为非晶硅层，厚度为5‑8nm，第二层为SiNx，折射率为2.25‑2.35，厚度为6‑9nm，第三层SiNx的折射率为1.95‑2.05，厚度为60‑70nm，第四层为氧化铝，折射率为1.75‑1.85，厚度为3‑9nm。本发明抗PID效应效果好，并能够在传统氮化硅镀膜设备基础上进行生产，成本低。

Description

一种抗PID效应的太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种抗PID效应的太阳能电池。
背景技术
晶体硅太阳能电池在使用过程中不排放和发射任何有害物质；没有运动部件、无噪声、重量轻、体积小、具有模块化特征，可分散就地设置，建设周期短，工作寿命长20-25年，维护简便，运行可靠等优点，是一种十分理想的可再生洁净能源。在实际应用中由于单个晶体硅太阳能组件输出电压和功率偏低，不能满足生活或者生产需要，所以需要将多个组件串接。在外框接地的条件下，多个组件串接将导致外框与电池片表面存在高的反偏压。
而在长期使用中，湿热的环境是不可避免的，这些极端条件结合在一起就形成了PID(Potential Induced Degradation，电势诱导衰减)测试条件即电池片对外框的偏压1000V，85℃和85％的相对湿度，测试时间一般为100h。PID效应主要是指在高的偏压，高温，高湿度的条件下，组件表面封装材料碱石灰玻璃中的金属离子移动至电池片表面，在电池片表面形成局部聚集，使得电池片失效的一种效应。目前人们主要认为是通过改变组件接地方式，更换电池片组件封装材料，开发抗PID的电池片等技术来消除PID效应。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种抗PID效应的太阳能电池。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种抗PID效应的太阳能电池，包括硅片、绒面、扩散发射结和电极，其特征在于，在所述扩散发射结表面有四层钝化减反射膜，第一层为非晶硅层，厚度为5-8nm，第二层为SiNx，折射率为2.25-2.35，厚度为6-9nm，第三层SiNx的折射率为1.95-2.05，厚度为60-70nm，第四层为氧化铝，折射率为1.75-1.85，厚度为3-9nm。
作为优选，所述的非晶硅层为采用管式或板式等离子化学气相沉积方法制备得到的膜。
作为优选，所述的SiNx为采用管式或板式等离子化学气相沉积方法制备得到的膜。
作为优选，所述的氧化铝为等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法制备得到的氧化铝。
作为优选，所述硅片为多晶硅片。
作为优选，所述第一层为非晶硅层，厚度为7nm，第二层为SiNx，折射率为2.3，厚度为9nm，第三层SiNx的折射率为2.0，厚度为65nm，第四层为氧化铝，折射率为1.8，厚度为4nm。
本发明的电池片与传统晶体硅电池片相比，增加了沉积在透光层上的抗PID效应层，并且通过各膜层的材质、折射率和厚度的合理匹配，有效地消除了PID效应。
附图说明
图1为本发明所述一种抗PID效应的太阳能电池结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。
实施例1：
本发明的一种抗PID效应的太阳能电池的制备方法如下步骤：
步骤一，预热，晶体硅衬底进入反应腔体先进行恒温加热，使温度达到设定的反应温度400-500℃；
步骤二，第一层非晶硅薄膜沉积，NH3的流量设为0，SiH4的流量设为1800sccm，时间设为15s，在硅片1表面形成5-8nm的抗PID致密非晶硅层2
步骤三，第二层薄膜沉积，通入反应气体NH3和SiH4，SiH4流量500～1000sccm/min，NH3流量1000～4000sccm/min，保持恒压状态，压力范围0.5-1.5Torr,，镀膜时间为100～150s；
步骤三，第三层薄膜沉积，向反应腔直接通入反应气体，SiH4流量500～1000sccm/min，NH3流量6000～7000sccm/min，压力范围1.0～2.0Torr，镀膜时间为250s-500s；
步骤四，第四层氧化铝薄膜沉积，采用原子层沉积制备氧化铝薄膜。
本发明是一种抗PID效应的太阳能电池，如图1所示，其包括硅片5、绒面、扩散发射结和电极，在所述扩散发射结表面有四层钝化减反射膜，第一层为非晶硅层4，厚度为5nm，第二层为SiNx3，折射率为2.35，厚度为6nm，第三层SiNx2的折射率为2.05，厚度为70nm，第四层为氧化铝1，折射率为1.85，厚度为9nm。
实施例2
本发明是一种抗PID效应的太阳能电池，包括硅片、绒面、扩散发射结和电极，在发射结表面有四层钝化减反射膜，第一层为非晶硅层，厚度为7nm，第二层为SiNx，折射率为2.3，厚度为9nm，第三层SiNx的折射率为2.0，厚度为65nm，第四层为氧化铝，折射率为1.8，厚度为4nm。
实施例3
本发明是一种抗PID效应的太阳能电池，包括硅片、绒面、扩散发射结和电极，在发射结表面有四层钝化减反射膜，第一层为非晶硅层，厚度为8nm，第二层为SiNx，折射率为2.25，厚度为7nm，第三层SiNx的折射率为1.95，厚度为60nm，第四层为氧化铝，折射率为1.75，厚度为3nm。
对比例
一种抗PID效应的太阳能电池，包括硅片、绒面、扩散发射结和电极，在发射结表面有一层钝化减反射膜SiNx，所述减反射膜SiNx的折射率为2.0-2.1，膜厚为80-90nm。
将上述的对比例和实施例的电池片，采用相同的封装材料封装成组件，在-1000V的偏压下进行96h的PID后，结果如下：
实验状态 PID前功率/W PID后功率/W 衰减
对比例 248.1 198.4 20％
实施例1 248.1 243.3 1.85％
实施例2 248 243 2.00％
实施例3 248 242.8 2.10％
PID96h后测试数据小于5％，说明使用本镀膜工艺完全达到了消除PID效应。
本发明的电池与传统晶体硅电池片相比，增加了沉积在透光层上的抗PID效应层，并且通过各膜层、材质、折射率和厚度的合理匹配，有效地消除了PID效应。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种抗PID效应的太阳能电池，包括硅片、绒面、扩散发射结和电极，其特征在于，在所述扩散发射结表面有四层钝化减反射膜，第一层为非晶硅层，厚度为5-8nm，第二层为SiNx，折射率为2.25-2.35，厚度为6-9nm，第三层SiNx的折射率为1.95-2.05，厚度为60-70nm，第四层为氧化铝，折射率为1.75-1.85，厚度为3-9nm,所述的非晶硅层为采用管式或板式等离子化学气相沉积方法制备得到的膜，所述的SiNx为采用管式或板式等离子化学气相沉积方法制备得到的膜，所述的氧化铝为等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法制备得到的氧化铝，所述硅片为多晶硅片，所述第一层为非晶硅层，厚度为7nm，第二层为SiNx，折射率为2.3，厚度为9nm，第三层SiNx的折射率为2.0，厚度为65nm，第四层为氧化铝，折射率为1.8，厚度为4nm。
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