[0001] 本发明属于太阳能单晶电池技术领域，具体涉及一种制备光致氢化黑电池的方法及光致氢化黑电池。

[0002] 全球能源体系正向低碳化转型，可再生能源规模化利用与常规能源的清洁低碳化将是基本趋势，加快发展可再生能源已成为全球能源转型的主流方向，光伏发电也成为了大国竞赛的关键领域。太阳能电池主要是一个大面积的半导体光电二极管，是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的电子元器件，能利用光电材料吸收光能后发生光电效应，将光能转换为电能，因此太阳能发电又称为光伏发电。

[0003] 太阳能作为一种清洁能源，人们对其研究开发已经进入到了一个新的阶段，并且越来越多的终端客户，开始关注电池组件的外观美观问题；尤其在欧美国家，全黑太阳能光伏组件由于其外观的一致性与美观性，因而越来越受到大众的欢迎，甚至有些地区对于全黑外观的组件，还卖出了明显高于常规组件的溢价。

[0004] 想要获得全黑组件，一方面组件物料可以采用黑色汇流条、镀膜玻璃等辅助手段实现，另外一方面关键的物料是电池，黑电池的核心需要在电池生产制造端控制好，这是黑组件的核心关键点。例如CN103000741A公开了一种黑色异质结晶硅电池，依次包括第一金属电极、第一导电薄膜、P型非晶硅层、第一本征非晶硅层、硅片、第二本征非晶硅层、N型非晶硅层、第二导电薄膜、第二金属电极；所述第一导电薄膜和第二导电薄膜为多晶掺硼ZnO薄膜。制造方法包括步骤：硅片表面预处理；双面沉积的本征非晶硅层镀膜；正面沉积P型非晶硅层，反面沉积N型非晶硅层；电池片正、反两面生长ZnO薄膜，正、反两面导电薄膜上丝网印刷金属栅线。该发明是通过绒面的陷光结构和表面生长TCO导电膜层来实现光的吸收，从而形成所谓的黑色异质结晶硅电池，但无法达到黑电池的效果。CN102290496A公开了一种异质结黑硅太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：对硅片表面进行处理，形成黑硅；将所述黑硅放置于原子层沉积设备反应腔中；在所述黑硅表面生长一层镍金属；向所述原子层沉积设备反应腔中通入碳氢物质，通过等离子体放电，形成碳原子，所述碳原子自发积累在所述镍金属表面形成碳纳米管结构；在所述碳纳米管表面涂上反射增透膜，形成异质结黑硅太阳能电池。该发明主要是利用硅片表面的陷光状态，实现了太阳光的入射吸收，从而形成所谓的视觉黑硅，但无法达到黑电池的效果。

[0005] 因此，如何开发一种外形美观且光吸收强的黑色晶硅电池，是亟需解决的技术难题。

[0049] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

[0050] 以下实施例中，室温指的是25℃。

[0051] 实施例1

[0052] 本实施例提供了一种制备光致氢化黑电池的方法，所述方法的工艺流程图如图2所示，所述方法包括以下步骤：

[0053] (1)对硅片依次进行制绒、硼扩散、SE激光掺杂、高温推进(即对掺杂区域进行高温修复，温度为900℃)、链式去BSG(即去除边缘和背面的绕扩的BSG)、槽式背抛光(即对边缘和背面进行碱腐蚀)、制备隧穿氧化层和掺杂多晶硅层(即制备TOPCon隧穿结构)、磷扩散、链式去PSG(即去除绕扩正面的PSG和边缘的PSG)、槽式去poly和RCA清洗(即碱抛光去除绕扩正面的边缘的poly，同时HF去除正面的BSG)、以及沉积氧化铝钝化层；

[0054] 其中，硼扩散的温度为975℃，硼源为BCl3，制备隧穿氧化层和掺杂多晶硅层的方法为LPCVD法，沉积氧化铝钝化层的方法为ALD法。

[0055] (2)采用等离子体增强CVD法，将硅源和氮源进行电离，在硅片的正面和背面分别沉积厚度为50nm的氮化硅膜层；

[0056] (3)在硅片的正面和背面分别印刷金属电极，然后在750℃的烧结炉中烧结进行金属合金化，得到成品晶硅电池；

[0057] (4)设定光致氢化炉的光照强度为10sun，设定光致氢化炉的温度为50℃；

[0058] (5)将成品晶硅电池正面栅线朝上，放在传送带上，送至光致氢化炉中，在预热区对电池进行30℃的预加热，然后在光致氢化区对电池进行60s的光致氢化处理，使得氮化硅膜层的折射率为1.9；

[0059] (6)将处理后的成品晶硅电池送至降温区，降温至室温，然后出料，得到所述光致氢化黑电池。

[0060] 图1示出了本实施例中光致氢化处理的原理示意图，由图可知，利用氮化硅膜层中Si‑H键和N‑H键的键能断裂的差异，从而可以控制部分Si‑H键的断裂，同时抑制N‑H键的断+裂，进而提高氮化硅膜层中Si的含量，改变氮化硅膜层的折射率。

[0061] 图3示出了本实施例制备得到的光致氢化黑电池的示意图，由图可知，本实施例制备的光致氢化黑电池外观为黑色。

[0062] 实施例2

[0063] 本实施例提供了一种制备光致氢化黑电池的方法，所述方法包括以下步骤：

[0064] (1)对硅片依次进行制绒、硼扩散、SE激光掺杂、高温推进(即对掺杂区域进行高温修复，温度为800℃)、链式去BSG(即去除边缘和背面的绕扩的BSG)、槽式背抛光(即对边缘和背面进行碱腐蚀)、制备隧穿氧化层和掺杂多晶硅层(即制备TOPCon隧穿结构)、磷扩散、链式去PSG(即去除绕扩正面的PSG和边缘的PSG)、槽式去poly和RCA清洗(即碱抛光去除绕扩正面的边缘的poly，同时HF去除正面的BSG)、以及沉积氧化铝钝化层；

[0065] 其中，硼扩散的温度为950℃，硼源为BCl3，制备隧穿氧化层和掺杂多晶硅层的方法为LPCVD法，沉积氧化铝钝化层的方法为ALD法。

[0066] (2)采用等离子体增强CVD法，将硅源和氮源进行电离，在硅片的正面和背面分别沉积厚度为45nm的氮化硅膜层；

[0067] (3)在硅片的正面和背面分别印刷金属电极，然后在700℃的烧结炉中烧结进行金属合金化得到成品晶硅电池；

[0068] (4)设定光致氢化炉的光照强度为5sun，设定光致氢化炉的温度为60℃；

[0069] (5)将成品晶硅电池正面栅线朝上，放在传送带上，送至光致氢化炉中，在预热区对电池进行30℃的预加热，然后在光致氢化区对电池进行40s的光致氢化处理，使得氮化硅膜层的折射率为2；

[0070] (6)将处理后的成品晶硅电池送至降温区，降温至室温，然后出料，得到所述光致氢化黑电池。

[0071] 实施例3

[0072] 本实施例提供了一种制备光致氢化黑电池的方法，所述方法包括以下步骤：

[0073] (1)对硅片依次进行制绒、硼扩散、SE激光掺杂、高温推进(即对掺杂区域进行高温修复，温度为1000℃)、链式去BSG(即去除边缘和背面的绕扩的BSG)、槽式背抛光(即对边缘和背面进行碱腐蚀)、制备隧穿氧化层和掺杂多晶硅层(即制备TOPCon隧穿结构)、磷扩散、链式去PSG(即去除绕扩正面的PSG和边缘的PSG)、槽式去poly和RCA清洗(即碱抛光去除绕扩正面的边缘的poly，同时HF去除正面的BSG)、以及沉积氧化铝钝化层；

[0074] 其中，硼扩散的温度为1000℃，硼源为BCl3，制备隧穿氧化层和掺杂多晶硅层的方法为LPCVD法，沉积氧化铝钝化层的方法为ALD法。

[0075] (2)采用等离子体增强CVD法，将硅源和氮源进行电离，在硅片的正面和背面分别沉积厚度为60nm的氮化硅膜层；

[0076] (3)在硅片的正面和背面分别印刷金属电极，然后在750℃的烧结炉中烧结进行金属合金化，得到成品晶硅电池；

[0077] (4)设定光致氢化炉的光照强度为20sun，设定光致氢化炉的温度为40℃；

[0078] (5)将成品晶硅电池正面栅线朝上，放在传送带上，送至光致氢化炉中，在预热区对电池进行30℃的预加热，然后在光致氢化区对电池进行80s的光致氢化处理，使得，氮化硅膜层的折射率为1.95；

[0079] (6)将处理后的成品晶硅电池送至降温区，降温至室温，然后出料，得到所述光致氢化黑电池。

[0080] 实施例4

[0081] 本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(4)设定光致氢化炉的光照强度为3sun。

[0082] 其余制备方法和参数与实施例1保持一致。

[0083] 实施例5

[0084] 本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(4)设定光致氢化炉的光照强度为23sun。

[0085] 其余制备方法和参数与实施例1保持一致。

[0086] 实施例6

[0087] 本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(4)设定光致氢化炉的温度为35℃。

[0088] 其余制备方法和参数与实施例1保持一致。

[0089] 实施例7

[0090] 本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(4)设定光致氢化炉的温度为65℃。

[0091] 其余制备方法和参数与实施例1保持一致。

[0092] 实施例8

[0093] 本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(5)所述光致氢化处理的时间为30s。

[0094] 其余制备方法和参数与实施例1保持一致。

[0095] 实施例9

[0096] 本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(5)所述光致氢化处理的时间为90s。

[0097] 其余制备方法和参数与实施例1保持一致。

[0098] 对比例1

[0099] 本对比例与实施例1的不同之处为，不进行步骤(4)‑(6)，即本对比例制备得到的是常规晶硅电池。

[0100] 其余制备方法和参数与实施例1保持一致。

[0101] 图4示出了本对比例制备得到的光致氢化黑电池的示意图，由图可知，本对比例制备的光致氢化黑电池外观为蓝色。

[0102] 图5示出了实施例1制备得到的光致氢化黑电池和对比例1制备的常规晶硅电池的反射率曲线，可以看出，通过光致氢化处理的电池与常规电池对比，反射率能明显看到下降的趋势，尤其是300nm至500nm的短波长区间，反射率值下降了接近5％。

[0103] 性能测试

[0104] 将实施例1‑9制备得到的光致氢化黑电池和对比例1制备得到的常规晶硅电池进行反射率测试，以检测电池对光吸收的强弱。

[0105] 测试结果如表1所示。

[0106] 表1

[0107]

[0108]

[0109] 分析：

[0110] 由上表可知，本发明通过对成品晶硅电池进行光致氢化处理，得到的光致氢化黑电池具有优异的光吸收性能，且外观为黑色，使得光伏组件具有优异的一致性黑色外观和美观性。

[0111] 由实施例1与实施例4‑5的数据结果对比可知，若光照强度过低，则Si‑H键裂解不足，从而导致处理后电池的膜层折射率＞2.1，电池至组件层压后会呈现蓝色系；若光照强度过高，则Si‑H键裂解过度，从而导致处理后电池的膜层折射率＜1.9，电池至组件层压后会呈现灰褐色系。

[0112] 由实施例1与实施例6‑7的数据结果对比可知，若光致氢化炉的温度过低，则Si‑H键裂解不足，从而导致处理后电池的膜层折射率＞2.1，电池至组件层压后会呈现蓝色系；若光致氢化炉的温度过高，则Si‑H键裂解过度，从而导致处理后电池的膜层折射率＜1.9，电池至组件层压后会呈现灰褐色系。

[0113] 由实施例1与实施例8‑9的数据结果对比可知，若光致氢化处理的时间过短，则Si‑H键裂解不足，从而导致处理后电池的膜层折射率＞2.1，电池至组件层压后会呈现蓝色系；若光致氢化处理的时间过长，则Si‑H键裂解过度，从而导致处理后电池的膜层折射率＜
1.9，电池至组件层压后会呈现灰褐色系。

[0114] 由实施例1与对比例1的数据结果对比可知，与常规电池对比，反射率能明显看到下降的趋势，表明本发明制备的光致氢化黑电池具有优异的光吸收能力。

[0115] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。