本發(fā)明屬于光伏太陽能電池制造
技術領域：
，具體涉及一種PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料及制備方法。
背景技術：
：太陽能光伏發(fā)電具有重大的應用前景，目前光伏行業(yè)發(fā)展趨勢為提效降本，而常規(guī)結(jié)構(gòu)電池的效率已無較大提升空間，高效晶硅電池成為市場研發(fā)的主流，通過調(diào)研目前市場上存在的各種P型高效電池，只有背鈍化技術能夠在成本持平的基礎上最大化提高電池的性能。該技術生產(chǎn)的產(chǎn)品效率高、開壓高、封裝損失低、具有更好的弱光響應，是搶占主流市場的戰(zhàn)略性產(chǎn)品。PERC電池背鈍化技術是在電池背表面沉積一層Al2O3膜，主要通過Al2O3膜負電荷充足的特性對背表面實現(xiàn)良好的鈍化效果，之后在背面鈍化疊層膜上進行激光開槽，在開槽后的鈍化膜上印刷電極，通過開槽使金屬電極與硅能夠形成歐姆接觸，使得光生載流子得到有效收集。PERC電池背鈍化技術對電性能的貢獻主要體現(xiàn)在開路電壓和短路電流的大幅度提升，目前業(yè)內(nèi)單晶PERC電池的普遍效率可以達到20.6-20.9％。PERC電池可以實現(xiàn)與目前生產(chǎn)線的最大兼容，在常規(guī)產(chǎn)線基礎上增加ALD原子層沉積設備及激光開槽設備，目前PERC電池工藝生產(chǎn)流程為：濕法堿制絨、低壓擴散、刻蝕&拋光、ALD制備氧化鋁鍍膜、PECVD制備正/反氮化硅鍍膜、激光背面開槽、印刷燒結(jié)、測試分選，在常規(guī)晶硅電池工藝基礎上增加了拋光、ALD制備氧化鋁鍍膜、PECVD制備反面氮化硅鍍膜及激光背面開槽的工序。然而目前使用的背鈍化膜為Al2O3膜，需要在其基礎上沉積鈍化疊層膜才能達到較好的背鈍化效果，這樣的結(jié)構(gòu)較為復雜，以至于其工藝步驟較多，并且消耗了更多的材料。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的：針對目前存在的問題，提供一種PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料及其制備方法，將其用于制備PERC太陽能電池背鈍化膜，簡化了現(xiàn)有PERC太陽能電池背鈍化膜的結(jié)構(gòu)，減少其制備工序，節(jié)省更多的材料，達到省時、省力、省材的目的。本發(fā)明的技術方案：一種PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料，選用納米二氧化硅作為主體材料，第一次加入釩單質(zhì)，將兩者混合均勻，在氧氣氛圍下發(fā)生高溫煅燒反應，冷卻至常溫，第二次加入釩單質(zhì)，在氧氣氛圍下發(fā)生二次高溫煅燒反應，粉碎過篩，制得釩摻雜二氧化硅納米材料，將其加入陰離子表面活性劑中混合攪拌，過濾烘干，制得PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料。一種PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料的制備方法，其具體步驟包括：(1)選用納米二氧化硅，第一次加入釩單質(zhì)，將兩者混合均勻，在氧氣濃度為5-8mol/m3、500-700℃條件下煅燒反應10-15小時，冷卻至常溫，第二次加入釩單質(zhì)，在氧氣濃度為5-8mol/m3、500-700℃條件下繼續(xù)煅燒反應3-5小時，粉碎過篩，制得釩摻雜二氧化硅納米材料；作為優(yōu)選，步驟(1)中二氧化硅和第一次加入釩單質(zhì)的摩爾比為3-5:1；步驟(1)中二氧化硅和第二次加入釩單質(zhì)的摩爾比為4-5:1。其中，二氧化硅總是處于過量狀態(tài)，分兩次反應是為了防止釩單質(zhì)一次加入過多而生成少量的V2O3和V2O5雜質(zhì)，也有利于形成正六面體結(jié)構(gòu)。(2)將步驟(1)制得的釩摻雜二氧化硅納米材料加入到陰離子表面活性劑中，在60-100r/min條件下混合攪拌1小時后過濾，在60℃烘箱中烘干2小時，制得PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料。作為優(yōu)選，步驟(2)中釩摻雜二氧化硅納米材料和陰離子表面活性劑摩爾比為1:5-10。作為優(yōu)選，步驟(2)中陰離子表面活性劑為硬脂酸或十二烷基苯磺酸鈉，由于釩摻雜二氧化硅納米材料表面張力過大而成膜困難，用陰離子表面活性劑對其進行表面活化處理可以克服這樣的缺陷，同時也增加了材料的負電荷性。本發(fā)明的技術效果：1、本發(fā)明采用兩步反應法制備的PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料具有正六面體結(jié)構(gòu)，兩個頂點為釩元素，其余三個點為硅元素，釩元素和硅元素之間通過V-O-Si鍵接，硅元素和硅元素之間通過Si-O-Si鍵接，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，氧含量高，材料耐久性高且負電荷充足，經(jīng)過陰離子表面活性劑處理的材料負電荷更為充足，因此可以作為一種理想的PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料。2、本發(fā)明制備的材料用于制備PERC太陽能電池背鈍化膜，常規(guī)的PERC太陽能電池背鈍化膜為Al2O3膜，并且需要在此基礎上沉積鈍化疊層膜才能達到較好的背鈍化效果。本發(fā)明只需要沉積一層背鈍化膜即可達到較好的背鈍化效果，克服了PERC太陽能電池需要再沉積鈍化疊層膜的缺點，簡化了電池制備工藝，降低了成本。附圖說明圖1為實施例1制備的PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料SEM圖，由圖1可知，實驗成功制備出了具有正六面體結(jié)構(gòu)的材料。具體實施方式實施例1(1)選用3mol納米二氧化硅和1mol釩單質(zhì)，將兩者混合均勻，在氧氣濃度為6mol/m3、550-560℃條件下煅燒反應10小時，冷卻至常溫，加入0.75mol釩單質(zhì)，在氧氣濃度為6mol/m3、550-560℃條件下繼續(xù)煅燒反應3小時，粉碎過篩，制得釩摻雜二氧化硅納米材料；(2)將2mol步驟(1)制得的釩摻雜二氧化硅納米材料加入到10mol硬脂酸中，在80r/min條件下混合攪拌1小時后過濾，在60℃烘箱中烘干2小時，制得PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料。實施例2(1)選用4mol納米二氧化硅和1mol釩單質(zhì)，將兩者混合均勻，在氧氣濃度為6mol/m3、550-560℃條件下煅燒反應12小時，冷卻至常溫，加入1mol釩單質(zhì)，在氧氣濃度為6mol/m3、550-560℃條件下繼續(xù)煅燒反應4小時，粉碎過篩，制得釩摻雜二氧化硅納米材料；(2)將2mol步驟(1)制得的釩摻雜二氧化硅納米材料加入到16mol硬脂酸中，在80r/min條件下混合攪拌1小時后過濾，在60℃烘箱中烘干2小時，制得PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料。實施例3(1)選用5mol納米二氧化硅和1mol釩單質(zhì)，將兩者混合均勻，在氧氣濃度為6mol/m3、550-560℃條件下煅燒反應15小時，冷卻至常溫，加入1mol釩單質(zhì)，在氧氣濃度為6mol/m3、550-560℃條件下繼續(xù)煅燒反應5小時，粉碎過篩，制得釩摻雜二氧化硅納米材料；(2)將2mol步驟(1)制得的釩摻雜二氧化硅納米材料加入到20mol硬脂酸中，在80r/min條件下混合攪拌1小時后過濾，在60℃烘箱中烘干2小時，制得PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料。實施例4(1)選用5mol納米二氧化硅和1mol釩單質(zhì)，將兩者混合均勻，在氧氣濃度為6mol/m3、550-560℃條件下煅燒反應12小時，冷卻至常溫，加入1mol釩單質(zhì)，在氧氣濃度為6mol/m3、550-560℃條件下繼續(xù)煅燒反應4小時，粉碎過篩，制得釩摻雜二氧化硅納米材料；(2)將2mol步驟(1)制得的釩摻雜二氧化硅納米材料加入到20mol硬脂酸中，在80r/min條件下混合攪拌1小時后過濾，在60℃烘箱中烘干2小時，制得PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料。實施例5(1)選用3mol納米二氧化硅和1mol釩單質(zhì)，將兩者混合均勻，在氧氣濃度為6mol/m3、550-560℃條件下煅燒反應12小時，冷卻至常溫，加入0.75mol釩單質(zhì)，在氧氣濃度為6mol/m3、550-560℃條件下繼續(xù)煅燒反應4小時，粉碎過篩，制得釩摻雜二氧化硅納米材料；(2)將2mol步驟(1)制得的釩摻雜二氧化硅納米材料加入到10mol硬脂酸中，在80r/min條件下混合攪拌1小時后過濾，在60℃烘箱中烘干2小時，制得PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料。對比實施例1將實施例1制得的PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料用于制備PERC太陽能電池，其制備工藝為：濕法堿制絨、低壓擴散、刻蝕&拋光、PECVD制備PERC太陽能電池背鈍化膜納米材料鍍膜、激光背面開槽、印刷燒結(jié)、測試分選，制備的太陽能電池記為電池A；將常規(guī)的鈍化膜材料Al2O3用于制備PERC太陽能電池，其制備工藝為：濕法堿制絨、低壓擴散、刻蝕&拋光、ALD制備氧化鋁鍍膜、PECVD制備正/反氮化硅鍍膜、激光背面開槽、印刷燒結(jié)、測試分選，制備的太陽能電池記為電池B。其中，電池A和電池B制備工藝區(qū)別在于：電池A省去“ALD制備氧化鋁鍍膜、PECVD制備正/反氮化硅鍍膜”步驟，采用PECVD制備納米材料鍍膜，其厚度與電池B的氧化鋁鍍膜厚度相同，其余同電池B。將電池A和電池B投入實際使用，測試結(jié)果如表1所示。表1對比實施例1制備的電池A和電池B使用參數(shù)表電池Uoc(mV)Isc(A)EFF(％)電池A714.511.01120.14電池B697.011.02320.09當前第1頁1 2 3