[0001] 本申请涉及光伏电池制备技术领域，尤其涉及异质结电池处理方法、切片异质结电池及异质结电池组件。

[0002] 随着光伏行业的飞速发展，对于新型产品的需求不断增加，为了适应光伏市场多元化发展，在市场需求的功率和电压不能兼顾的时候，须对太阳能电池片进行切割形成半片电池。半片电池技术一般都是采用激光切割法，沿着垂直于电池主栅线的方向将标准规格电池片切成相同的两个半电池片，再进行焊接串联、并联构成组件。

[0003] 异质结电池(HeteroJunction with intrinsic Thinfilm，简称HJT)在激光切割过程中，会在电池片的切割边缘形成激光损伤区和机械断裂区，导致电池片中硅原子无法保持原本的有序排列状态，形成悬挂键，降低电池效率，使得半片电池组件的外部输出功率有所折损；在激光切割裂片后，产生的透明导电氧化物膜层(Transparent Conductive Oxide，简称TCO，以下中文简称透明导电膜层)碎屑会使背面透明导电膜层与正面透明导电膜层或者背面PN结之间产生导电通道，造成切片异质结电池效率的大幅度下降。

[0004] 为解决此问题，一种方式是对异质结电池使用紫外激光先切割一次，在异质结电池形成一定深度的损伤，同时利用裂片的方式完成切片异质结电池的制备，由于紫外激光切割深度较浅，还需要使用较长波长的光再进行多次切割，对异质结电池形成多次损伤，而且在裂片后，背面透明导电膜层碎片仍然会与背面PN结导通。

[0005] 因此，如何保持切割后的异质结电池的效率，或减小因切割造成的异质结电池的效率降低，成为目前异质结电池领域亟待解决的技术问题之一。

[0032] 下面结合附图对本申请异质结电池处理方法、切片异质结电池及异质结电池组件的实施例进行详细描述。

[0033] 以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0034] 要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

[0035] 还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

[0036] 另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

[0037] 目前异质结电池的制备工艺是：分别在N型单晶硅的两侧分别镀上本征非晶硅层，再在其中一侧本征非晶硅层外镀上N型非晶硅层以与N型单晶硅形成高低结结构，另一侧本征非晶硅层外镀上P型非晶硅层以与N型单晶硅形成PN结结构；然后，再在N型非晶硅层、P型非晶硅层的外侧分别制备一层透明导电膜层；透明导电膜层镀膜结束后，在透明导电膜层上以丝网印刷的方式印刷银栅线电极即制备完成。

[0038] 目前，为了减小工作电流，提高组件的可靠性，将异质结电池切割后形成小片再进行串联组装，已经成为业内发展趋势，常见的异质结电池切割方式为激光切割，而在激光切割后，会在切割面形成透明导电膜层碎屑或者粉尘等，可能引起背面透明导电膜层与正面透明导电膜层之间，或者背面透明导电膜层与背面PN结之间产生导电通道，造成异质结电池效率的大幅度下降；切割后也会导致异质结电池中硅原子无法保持原本的有序排列状态，形成悬挂键，降低电池片的效率。因此，本发明针对现有技术的不足，提出异质结电池处理方法、切片异质结电池及异质结电池组件，用以解决上述问题。

[0039] 下面将结合附图1‑图3进行详细描述本申请异质结电池处理方法。

[0040] 结合图1和图2，本实施例提供一种异质结电池处理方法，通过对切割后的切片异质结电池10进行等离子刻蚀处理，并通过氧化过程，在电池切割面8形成氧化硅钝化层9，减小切片异质结电池因切割造成的功率损失，钝化后的切片异质结电池10的结构参照附图1，钝化处理后会在切割面8形成一层氧化硅钝化层9。

[0041] 具体的，图1中的切片异质结电池的结构，从正面向背面即从上至下依次包括：正面透明导电膜层1、N型非晶硅层2、正面本征非晶硅层3、N型单晶硅层4、背面本征非晶硅层5、P型非晶硅层6以及背面透明导电膜层7。正面透明导电膜层1、背面透明导电膜层7的外侧为栅线电极。

[0042] 如图2所示，所述钝化处理方法包括以下步骤：

[0043] S101、对异质结电池进行切割，得到切片异质结电池10。

[0044] 其中，对异质结电池进行切割的方法可选用激光切割，进一步的，可以为红外激光切割或紫外激光切割。在切割过程中，会形成透明导电膜层膜碎屑或者粉尘等杂质，可能导致PN结导通，造成PN结区复合明显变大；切割也会导致异质结电池中硅原子无法保持原本的有序排列状态，形成悬挂键，降低切片异质结电池的效率。

[0045] S102、对所述切片异质结电池的切割面8进行等离子刻蚀处理。

[0046] 等离子刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，例如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需要刻蚀的部位，在所需刻蚀的部位与被刻蚀材料进行反应形成挥发性反应物而被去除。等离子体刻蚀技术的优势在于快速的刻蚀速率，同时也可获得良好的物理形貌，各向同性反应。

[0047] 等离子刻蚀系统主要包括真空腔体、真空系统、气体系统、射频电源及其调节匹配电路系统，气体系统用于提供精确的气体种类和流量。具体的刻蚀步骤主要包括:

[0048] 在低压下，反应气体在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体，等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团(Radicals)；

[0049] 活性基团和被刻蚀物质表面形成化学反应并形成挥发性的反应生成物；

[0050] 反应生成物脱离被刻蚀物质表面，并被真空系统抽出腔体。

[0051] 本发明给出的方法在具体实现时，可将多个异质结切片电池堆叠后进行等离子刻蚀处理，可实现仅在电池边缘进行充分有效的氧化钝化，而不会使电池边缘以外的其他区域(也即硅片或电池的正背面)被氧化。在本实施例中，如图3所示，将若干切片异质结电池10层叠在一起，放置于遮挡罩11内，将除切割面以外的其他三面都遮挡住，仅暴露切片异质结电池10的切割面，采用刻蚀气体12对切割面进行处理。切割产生的透明导电膜层碎片或粉尘，通常附着于切割面的Si或含Si的物质上，通过等离子刻蚀处理使得Si或含Si的物质得到反应，从而对切割产生的杂质如透明导电膜层碎屑或粉尘进行清除。这种方法不仅非常有效地保护了切片异质结电池的边缘，还降低了该区域的漏电和电学复合。

[0052] 等离子刻蚀处理的刻蚀气体包括四氟化碳气体CF4、六氟化硫SF6或氯气Cl2中的至少一种，以及氧气O2；考虑到刻蚀氛围，还包括不活泼气体。

[0053] 在所有的有机氟化物中，四氟化碳CF4的氟含量最高，所以能产生最高浓度的氟自由基。四氟化碳CF4气体能有刻蚀作用正是由于其低温放电(辉光放电)激光生成高浓度的氟原子的自由基，随后由氟自由基同硅反应生成四氟化硅气体，产生刻蚀的效果。采用四氟化碳CF4气体时，化学反应方程式为：

[0054] 2CF4+Si→SiF4(气)+(CF2)2。

[0055] 当在四氟化碳CF4中加入少量的氧气O2时，可以加速氟自由基的形成，从而也加速了刻蚀的速度，同时调节四氟化碳CF4与氧气O2的比例，能有效地调节刻蚀的速度。经实验测试，在加入氧气O2后，比单独使用四氟化碳时产生的氟自由基要多，因而刻蚀速度增加。

[0056] 在一个具体实施例中，等离子刻蚀气体为四氟化碳CF4气体、氮气N2和氧气O2，具体的等离子刻蚀处理过程的参数设置为：四氟化碳CF4流量范围为100sccm‑200sccm，氧气O2流量范围为50sccm‑100sccm，氮气N2流量范围为200sccm‑400sccm，辉光功率范围为500W‑1000W，压力范围为100Pa‑200Pa。

[0057] 对于刻蚀气体，还可以选用其他含有氟的气体进行等离子刻蚀，例如六氟化硫气体SF6等。采用六氟化硫SF6气体时，化学反应方程式为：

[0058] 2SF6+Si→SiF4(气)+2SF4。

[0059] 通常情况下，这些氟化物是相对稳定的，但在高频电场作用下可产生辉光放电，形成等离子体，在等离子体中，包含有正离子、负离子、自由基、自由电子，以及中性的原子或分子。在化学上具有高活性的自由基与被刻蚀的材料发生化学反应，生成能够由气流带走的挥发性化合物，从而实现化学刻蚀，刻蚀效果稳定均匀。

[0060] 等离子体中的自由电子由于带有负电而且质量小，在反应腔中的电场作用下，具有较快的运动速度，能很快到达阴极；而正离子则由于质量大，运动速度慢，不能在相同的时间内到达阴极，从而使阴极附近形成了带负电的鞘层电压。同时由于反应腔的低工作气压，这样正离子在阴极附近得到非常有效的加速，垂直轰击放于阴极表面的切片异质结电池，这种离子轰击可大大加快切片异质结电池切割面的化学反应及反应生成物的脱附，从而提高刻蚀速率。

[0061] 需要说明的是，辉光功率若低于500W，等离子体强度不稳定和分布不均匀，从而使局部刻蚀不足导致透明导电膜层粉尘清理不干净，辉光功率若高于1000W，等离子体强度过大，导致硅片被腐蚀过多，效率会明显降低。在具体应用中，辉光功率与腔室条件、样品大小有关，可根据需要进行灵活设置，这里不做限定。

[0062] 优选的，具体的等离子刻蚀处理过程的参数设置为：四氟化碳流量为150sccm，氧气流量为100sccm，氮气流量为400sccm，辉光功率为600W，压力为150Pa。将所述切片异质结电池置于含氧氛围环境中，所述含氧氛围的条件为：温度为120℃，时间为15min，氧气流量为1300sccm。

[0063] 优选的，具体的等离子刻蚀处理过程的参数设置为：四氟化碳流量为100sccm，氧气流量为50sccm，氮气流量为200sccm，辉光功率为800W，压力为180Pa。将所述切片异质结电池置于含氧氛围环境中，所述含氧氛围的条件为：温度为150℃，时间为20min，氧气流量为1800sccm。

[0064] 优选的，具体的等离子刻蚀处理过程的参数设置为：四氟化碳流量为100sccm，氧气流量为50sccm，氮气流量为200sccm，辉光功率为500W，压力为100Pa。将所述切片异质结电池置于含氧氛围环境中，所述含氧氛围的条件为：温度为180℃，时间为25min，氧气流量为1500sccm。

[0065] 优选的，具体的等离子刻蚀处理过程的参数设置为：四氟化碳流量为200sccm，氧气流量为75sccm，氮气流量为300sccm，辉光功率为1000W，压力为100Pa。将所述切片异质结电池置于含氧氛围环境中，所述含氧氛围的条件为：温度为100℃，时间为30min，氧气流量为1000sccm。

[0066] 优选的，具体的等离子刻蚀处理过程的参数设置为：四氟化碳流量为180sccm，氧气流量为90sccm，氮气流量为350sccm，辉光功率为900W，压力为120Pa。将所述切片异质结电池置于含氧氛围环境中，所述含氧氛围的条件为：温度为200℃，时间为10min，氧气流量为2000sccm。

[0067] 优选的，具体的等离子刻蚀处理过程的参数设置为：四氟化碳流量为120sccm，氧气流量为60sccm，氮气流量为250sccm，辉光功率为700W，压力为190Pa。将所述切片异质结电池置于含氧氛围环境中，所述含氧氛围的条件为：温度为160℃，时间为30min，氧气流量为1100sccm。

[0068] 优选的，具体的等离子刻蚀处理过程的参数设置为：四氟化碳流量为150sccm，氧气流量为100sccm，氮气流量为400sccm，辉光功率为800W，压力为200Pa。

[0069] 需要说明的是，上述所有实施例中所述不活泼气体均采用氮气，但在实际应用中，还可以为氮气、氦气、氩气、氖气中的至少其中一种，并根据所选用气体的不同进行相应的等离子刻蚀工艺的参数设置。

[0070] S103、对等离子刻蚀处理后的所述切片异质结电池进行氧化处理，使得所述切片异质结电池的切割面8形成氧化硅钝化层9。

[0071] 氧化处理是将所述切片异质结电池置于含氧氛围环境中，使氧与切割形成的硅的悬挂键结合，形成氧化硅薄膜，氧化硅薄膜可以钝化表面悬挂键，降低硅表面复合，维持硅的稳定，对裸露的硅提供保护，钝化表面悬挂键，降低硅表面复合，有效减小因切割造成的电池效率降低。

[0072] 氧化处理包括两个步骤，先是将所述切片异质结电池置于含氧氛围环境中，所述含氧氛围的条件为：温度范围为100℃‑200℃，时间范围为10min‑30min，氧气流量为1000sccm‑2000sccm。优选的是，将所述切片异质结电池置于含氧氛围环境中，所述含氧氛围的条件为：温度为200℃，时间为15min，氧气流量为2000sccm。

[0073] 接着，将经所述含氧氛围环境处理后的所述切片异质结电池置于氧化氛围环境中，所述氧化氛围环境包括四氢化硅SiH4、二氧化碳CO2、氢气H2，所述氧化氛围的条件为：温度范围为100℃‑200℃，硅烷SiH4流量范围为1000‑2000sccm，二氧化碳CO2流量范围为100‑1000sccm，氢气H2流量范围为4000‑5000sccm，时间范围为10min‑30min；优选的是，所述氧化氛围的条件为：温度为150℃，硅烷SiH4流量为1800sccm，二氧化碳CO2流量为200sccm，氢气H2流量为4400sccm，时间为20min。化学反应方程式为：

[0074] SiH4+CO2→SiO2+H20

[0075] 这里，硅烷SiH4、二氧化碳CO2作为反应气体，氢气H2作为处理气体。在本实施例中，氢处理用于钝化硅片表面。在沉积本征硅薄膜钝化层之前，对硅片表面进行氢等离子处理，有助于清洁硅片表面，去除表面上的残留氧化物和氟，同时能钝化表面的悬挂键缺陷。

[0076] 本申请的异质结电池处理方法中，采用等离子刻蚀技术去除切割后产生的碎屑等杂质，氧化处理过程选择合适的气体，如氧气与氩气，在一定条件下产生活性含氧粒子对切割面进行氧化。相比现有技术中选择用溶液法进行腐蚀处理需精确控制反应位置来避免影响切片异质结电池其他膜层从而影响电池效率的方法，更容易进行控制，效果也更好。

[0077] 这里应该理解的是，上述实施例均针对的是矩形电池片，但在实际应用中，也可能是具有一个或几个倒角的正方形(或矩形)电池片，也可能是其他异形片等等，其形状并不影响上述工艺的实现，只是在制作过程中，将各切割面依次进行等离子刻蚀处理即可。

[0078] 在一个实施例中，采用上述列举的处理工艺参数对切片异质结电池进行处理，后进行电性能测试，并将其与激光切割后未进行其他处理的切片异质结电池的电性能测试进行对比，实验数据参见图4所示。实验结果表明，激光切割后未进行其他处理的四片电池片的转化效率(Eta)损失分别为0.412％、0.188％、0.187％、0.207％，填充因子(FF)损失分别为1.238％、0.507％、0.522％、0.513％，短路电流(Isc)损失分别为0.008A、0.014A、0.013A、0.018A；而激光切割后采用本实施例的等离子刻蚀处理及氧化处理后的四片电池片的转化效率(Eta)损失分别为0.050％、0.030％、0.020％、0.020％，填充因子(FF)损失分别为0.174％、0.104％、0.033％、0.070％，短路电流(Isc)损失均为0。明显可见，采用本实施例的等离子刻蚀和氧化处理的电池片的效率转化损失及填充因子均优于未进行其他处理的相应结果。也正说明，通过本实施例的异质结电池处理方法，经过等离子刻蚀处理及氧化处理异质结电池，其转化效率和填充因子的损失可有效降低，从而减小因激光切割造成的功率损失。

[0079] 本发明实施例提出的异质结电池处理方法，对切割形成的切片异质结电池的切割侧面进行等离子刻蚀工艺，去除激光切割面的透明导电膜层碎屑和粉尘，避免PN结导通造成的PN结区复合明显变大，进而减少电池片的功率损失；之后进行氧化处理，将等离子刻蚀处理后的切片异质结电池置于含氧氛围环境中，在切割面形成氧化硅的钝化膜层，既能中和切割后形成的硅原子的悬挂键，使其有序排列，又能给切割面处裸露的硅提供保护，避免形成透明导电膜层之间或透明导电膜层与PN结之间产生导电通道，减少了电池片的切割损伤，防止功率的损失，能提高切片组件的效率。该方法的工艺无污染，原理简单，便于推广使用。

[0080] 相应的，本实施例还提供一种基于上述异质结电池处理方法得到的切片异质结电池。该切片异质结电池由异质结电池切割得到，经上述异质结电池等离子刻蚀处理和氧化处理后，切片异质结电池的切割面设置有氧化硅薄膜。

[0081] 本实施例还提供一种异质结电池组件，其包括上述的切片异质结电池。相邻的切片异质结电池之间通过焊带形成电池串，再并联形成电池组件。

[0082] 以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。