[发明专利]一种高可靠性的双面电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高可靠性的双面电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明的一种高可靠性的双面电池制备方法，在电池背面通过ALD或PEALD的方式制备一层氧化硅保护层；氧化硅保护层沉积时的硅基前驱体为六氯乙硅烷、双硅烷、双硅烷、三硅烷及三甲硅烷基胺中的任一种；氧化剂前驱体为臭氧或氧气。采用本发明的技术方案可以有效改善双面电池的背面PID问题，进而提高了电池片的长期稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种高可靠性的双面电池及其制备方法。

背景技术

电势诱导衰减(potential induced degradation,PID)是指太阳电池组件在长期受到一定的外电压下发生功率衰减的现象。这种现象最早在2005年由Sunpower公司发现。相关权威机构统计，由PID造成的光伏电站发电量衰减最大可达30％以上，已成为光伏电站输出效率衰减的最主要原因之一，成为组件应用的一个重大问题。

关于PID失效机理，经行业大量研究并公认如下：在电网发电中，众多光伏组件由串联方式连接以达到所需电压。在电站设计中为了安全考虑，采用组件边框接地的方式，因此电池片与玻璃和边框之间形成了较大的电势差。组件在高电压、潮湿以及高温的周围环境长期工作条件下，水蒸气通过封边硅胶或背板进入组件内部，组件封装材料中的EVA(乙烯—醋酸乙烯共聚物)水解产生醋酸，醋酸与玻璃表面析出的碱(Na₂CO₃)反应产生可以自由移动的碱金属离子，如Na⁺，在电场作用下Na⁺移动至电池表面，穿透电池片表面的SiN_x钝化减反层，再迁移到电池结构中，从而破坏了光电转换中起关键作用的半导体PN结的性能，严重情况下甚至导致组件分层现象。以上因组件封装材料产生的碱金属离子在负偏压下，因破坏P型电池片正面PN结形成漏电等性能衰减的失效机理业内用PID-S命名，以区别于P型双面电池背面或N型电池正面因为极化而导致PID的失效(PID-P)。

针对减缓PID-S衰减的问题，主要途径是通过降低或防止碱金属离子迁移进入硅片内部的方法进行改善：①组件逆变器的类型和接地方式，组件阵列排布的优化，降低或者消除电池片表面的负偏压；②组件封装材料优化，如通过EVA改性或用POE取代EVA，提升封装材料的电阻率和降低水汽透过率，从而降低漏电流和降低甚至消除醋酸的产生，减少碱金属离子的产生和减缓碱金属离子的迁移速率；③电池工艺优化，如在硅片表面通过热氧、臭氧、PECVD等方式形成一层致密的氧化硅，阻挡碱金属离子进入硅片内部；正面减反膜采用一层折射率高的氮化硅膜结构，提升氮化硅的导电性能，从而降低碱金属离子在氮化硅和硅表面的堆积以及迁移进入硅片内部的数量。涉及以上相关措施或技术已有不少专利，如授权专利CN104538486B提供了一种用笑气在硅片表面生长一层氧化硅提升电池片抗PID-S的方法；授权专利CN104916710B提供了一种三层膜氮化硅膜外层叠加氮氧化硅复合减反膜提升电池片抗PID-S的方法。

另外一方面，由于双面PERC电池具有仅需对现有的PERC电池及组件生产线进行少量改动即可进行生产，可以比单面PERC电池组件产品增加5％-25％的系统发电收益等优势，使得双面PERC电池技术逐步大规模推广应用。随着光伏行业对双面PERC技术研究和应用的深入，双面PERC电池背面的PID问题逐步凸显。目前在-1500V，85％湿度和85℃标准测试条件下(IEC61215或UL1703标准)，双面电池片正面PID衰减在3％左右，而背面PID衰减高达5％-10％，甚至更高。