專利名稱：晶體硅太陽能電池片冷“退火”消除翹曲工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽能電池生產(chǎn)工藝技術，尤其涉及一種晶體硅太陽能電
池片翹曲度的消除工藝，具體是指晶體硅太陽能電池經(jīng)過高溫快速燒結后在背面形成鋁硅
界面(BSF)，由于鋁硅不同膨脹系數(shù)導致電池片翹曲，為了降低后續(xù)工藝的碎片率在傳統(tǒng)制 造工藝基礎上增加的一道低溫(_15°C -5°C)"退火"工藝。經(jīng)過該工藝處理的電池片其 翹曲度小于0. 5mm，碎片率大大下降，使晶體硅太陽能電池的綜合加工制造成本明顯降低。
背景技術：
光伏產(chǎn)業(yè)的成本在過去的30年里下降了 2個數(shù)量級，在過去的5年時間里光伏產(chǎn)
業(yè)保持每年40% 50%的增長。世界光伏發(fā)電市場也將呈現(xiàn)10倍以上速度增長。2001
2006年全球太陽能電池產(chǎn)量從386麗增至2500麗，增長了 5. 48倍，年增長達45%，成為一
個快速發(fā)展的高技術新興行業(yè)。2007年全球光伏裝機總量達2300麗，增速超過40%，未來
幾年的增長勢頭則更加迅猛。至2030年，全球光伏發(fā)電裝機容量達300GW，整個產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值有
望突破3000億美元；至2040年光伏發(fā)電將達全球發(fā)電總量的15% 20%。 但發(fā)電成本過高一直是制約太陽能光伏電池發(fā)展的最主要因素，盡管太陽能光伏
發(fā)電產(chǎn)品成本已經(jīng)從上世紀60年代的100多美元/瓦降低到目前的低于4美元/瓦，但仍
遠遠高于傳統(tǒng)的發(fā)電成本。因此降低成本成為普及光伏發(fā)電的最有效方式。 以硅片為載體的光伏電池制造技術，其極限效率為29%。近年來由于一系列新技
術的突破，硅太陽能電池轉換效率產(chǎn)業(yè)化水平單晶16% 18%、多晶15% 17%，按目前
的晶體硅電池效率路線圖與電池理論技術，提升效率的難度已經(jīng)非常大或者提升效率的成
本已經(jīng)相當高昴，非低成本的生產(chǎn)，但以硅基為載體的太陽能光伏電池現(xiàn)狀卻不會改變，因
此目前降低成本的研發(fā)與生產(chǎn)方向已經(jīng)向大尺寸(如156mmX156mm、178mmX178mm)、薄片
(如200 ii m、 180 y m)發(fā)展。但目前低成本產(chǎn)業(yè)化電池制造工藝技術還中采用鋁反型及做為
背反射器，由于鋁硅界面存在、鋁硅不同的膨脹系數(shù)隨著襯底硅片厚度的不斷減薄其翹曲
度越來越明顯，過大的翹曲度將導致后續(xù)測試分選及組件封裝產(chǎn)生高達3%以上的碎片，以
一條25麗標準電池線計算，由于碎片導致的額外制造成本高達1. 5元/片，每年經(jīng)濟損失
高達上千萬。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、成本低廉、生產(chǎn)效率高且節(jié)能環(huán) 保的晶體硅太陽能電池片"冷退火"消除翹曲生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的
本發(fā)明包括以下工藝步驟 1、通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣， 流量分別為50L/min、120L/min、30L/min ; 2、調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的大小使隔斷氣簾氣體流速不小于5米/分；3、通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-l(TC ±5°C ;4、在20°C 25°C的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按 設備的溫度曲線進行低溫退火；
5、出口取片。 采用上述工藝是針對現(xiàn)有薄襯底硅片太陽能單多晶電池經(jīng)過燒結合金后翹曲度 過大、鋁硅界面內應力過大造成加工制造過程中碎片率上升等現(xiàn)象，由于本發(fā)明是在現(xiàn)有 硅電池制造工藝技術基礎上，僅對現(xiàn)有高溫燒結共融形成鋁硅界面后對鋁背場(BSF)進行 低溫"退火"以消除其內應力，該工藝為物理反應過程，工藝操作簡單，其冷媒液態(tài)氮汽化后 氮氣可用于工藝生產(chǎn)，不僅節(jié)能，而且整個過程環(huán)保，實現(xiàn)了低成本的生產(chǎn)的目的。


圖1低溫隧道反應腔結構示意圖；
圖2 "退火"工藝溫度曲線；
圖3燒結后成品電池片背面結構示意圖；
圖4是本發(fā)明中退火后電池結構。
具體實施例方式
本發(fā)明的設計原理是經(jīng)過高溫燒結后在硅片背面形成了硅載體、鋁硅共晶層及 鋁結晶層界面，由于鋁硅不同的熱膨脹系數(shù)，當襯底硅片越薄導致電池片翹曲度越大。經(jīng)過 研究發(fā)現(xiàn)導致翹曲原因是由于鋁硅界面燒結后產(chǎn)生的應力沒有及時消除所致。理論及實踐 表明該應力也得以在45(TC左右溫度下"退火"30分鐘后消除。但在高溫下容易導致銀電 極表面氧化、可焊性降低從而引起電性能下降導致電池效率降低；而低溫下"退火"不僅可 以避免表面銀電極的氧化，而且利用鋁在低溫下的收縮性也同樣可起到"退火"的作用。由 于該發(fā)明的反應均為物理反應，避免了影響電池電性能的風險因而更受到廣泛的重視。
如圖1、圖2所示選取經(jīng)過絲網(wǎng)印刷并高溫燒結后的成品電池片，背面朝上(有 鋁背場面)平置于低溫隧道爐的輸送網(wǎng)帶上送入隧道反應腔，由于反應腔內為零下低溫 (-l(TC ±5°C )，為防止反應腔內起霜及結冰，在隧道爐的入口與出口有氣簾用于隔離內外 環(huán)境，并且向反應隧道內壓入低露點潔凈空氣使其內壓高于外界環(huán)境5 10Pa，通過控制 其氣體流向與內置冷凝盤管進行熱交換，經(jīng)過熱交換的空氣再對經(jīng)過的電池片降溫，電池 片降溫速度與幅度可通過氣體的流量與流速來控制。
實施例一 生產(chǎn)工藝步驟如下 1、通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣， 流量分別為50L/min、120L/min、30L/min ; 2、調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的 大小使隔斷氣簾氣體流速為5米/分； 3、通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-15t:; 4、在2(TC的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備的溫 度曲線進行低溫退火；
4
5、出口取片。
實施例二 生產(chǎn)工藝步驟如下 1、通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣， 流量分別為50L/min、120L/min、30L/min ; 2、調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的 大小使隔斷氣簾氣體流速為5米/分； 3、通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-5t:; 4、在2(TC左右的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備
的溫度曲線進行低溫退火； 5、出口取片。
實施例三生產(chǎn)工藝步驟如下 1、通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣， 流量分別為50L/min、120L/min、30L/min ; 2、調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的 大小使隔斷氣簾氣體流速為5米/分； 3、通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-l(TC ; 4、在2(TC左右的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備
的溫度曲線進行低溫退火； 5、出口取片。
實施例四生產(chǎn)工藝步驟如下 1、通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣， 流量分別為50L/min、120L/min、30L/min ; 2、調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的 大小使隔斷氣簾氣體流速為5米/分； 3、通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-15t:; 4、在25t:左右的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備
的溫度曲線進行低溫退火； 5、出口取片。
實施例五生產(chǎn)工藝步驟如下 1、通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣， 流量分別為50L/min、120L/min、30L/min ; 2、調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的 大小使隔斷氣簾氣體流速為5米/分； 3、通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-l(TC ; 4、在25t:左右的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備
的溫度曲線進行低溫退火； 5、出口取片。
實施例六生產(chǎn)工藝步驟如下 1、通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣，流量分別為50L/min、120L/min、30L/min ; 2、調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的 大小使隔斷氣簾氣體流速為5米/分； 3、通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-5t:; 4、在25t:左右的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備
的溫度曲線進行低溫退火； 5、出口取片。
實施例七生產(chǎn)工藝步驟如下 1、通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣， 流量分別為50L/min、120L/min、30L/min ; 2、調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的 大小使隔斷氣簾氣體流速為5米/分； 3、通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-15t:; 4、在23t:左右的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備
的溫度曲線進行低溫退火； 5、出口取片。
實施例八生產(chǎn)工藝步驟如下 1、通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣， 流量分別為50L/min、120L/min、30L/min ; 2、調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的 大小使隔斷氣簾氣體流速為5米/分； 3、通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-5t:; 4、在23t:左右的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備
的溫度曲線進行低溫退火； 5、出口取片。
實施例九生產(chǎn)工藝步驟如下 1、通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣， 流量分別為50L/min、120L/min、30L/min ; 2、調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的 大小使隔斷氣簾氣體流速為5米/分； 3、通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-l(TC ; 4、在23t:左右的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備
的溫度曲線進行低溫退火； 5、出口取片。 本發(fā)明整個工藝處理耗時約2 3分鐘，經(jīng)過處理后的電池片其翹曲度對 (125mmX125mm、裸片厚度180iim尺寸)小于0.5mm。如圖3、圖4所示經(jīng)過本發(fā)明處理后 的電池片翹曲現(xiàn)象得到改善。 在上述實施例中，我們特別對隔斷氣簾氣體流速高低作了進一步試驗，當隔斷氣 簾氣體流速分別增加到6米/分、7米/分、8米/分時均取得了良好的試驗效果；而將隔斷氣簾氣體流速減小到4. 9米/分、4. 8米/分時，試驗效果偏差，因而本發(fā)明中隔斷氣簾氣體流速應不小于5米/分。
權利要求
一種晶體硅太陽能電池片冷“退火”消除翹曲工藝，其特征在于包括以下生產(chǎn)工藝步驟(1)通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣，流量分別為50L/min、120L/min、30L/min；(2)調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的大小使隔斷氣簾氣體流速不小于5米/分；(3)通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-10℃±5℃；(4)在20℃～25℃的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備的溫度曲線進行低溫退火；(5)出口取片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽能電池片冷“退火”消除翹曲工藝，包括以下步驟1)通過隧道反應腔的三個工藝氣體注入嘴向隧道反應腔內通入干燥的壓縮空氣，流量分別為50L/min、120L/min、30L/min；2)調節(jié)傳輸帶速度為3米/分，打開入口與出口的隔斷氣簾，通過調節(jié)氣體流量的大小使隔斷氣簾氣體流速不小于5米/分；3)通過受控方式將隧道反應腔內溫度穩(wěn)定到-10℃±5℃；4)在20℃～25℃的室溫下將電池片反向置于傳輸網(wǎng)帶上送入隧道反應腔內，按設備的溫度曲線進行低溫退火；5)出口取片。本發(fā)明適用于晶體硅太陽能電池的生產(chǎn)。
文檔編號H01L31/18GK101740656SQ20081016201
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權日2008年11月13日
發(fā)明者何旭梅, 何珊, 向小龍, 王保軍, 蔣偉平, 酈曉苗 申請人:浙江弘晨光伏能源有限公司