一种电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法及装置与流程

本发明属于晶硅电池片生产领域，尤其涉及一种电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法及装置。

背景技术：

1、近年来，随着传统能源的日益枯竭，太阳能等新能源受到研究者的关注。太阳能电池是可以将太阳能转化为电能的装置，太阳能电池的开发和使用可以大幅缓解传统能源枯竭的问题。目前市面主流的太阳能电池为晶硅电池，在晶硅电池制备工艺中需要对电池进行钝化处理减小复合的发生，提升电池的光电转化效率，然而在n型单晶topcon电池的制程中，碱抛后到隧穿钝化结构制备前的转运环节极易生成自然氧化层，自然氧化层的不均匀性会影响钝化结构的钝化性能。

2、在n型单晶topcon电池的制程中，背面poly的钝化性能是至关重要的。然而在制备poly的过程中内侧的隧穿氧化层会受到前面抛光工序的后转运过程中自然氧化层的影响，使poly的钝化性能变弱。此问题目前可以通过在工序的慢提拉工位前加一个氧化槽和一个水槽，在抛光面制备一层均匀的超薄湿法氧化层来预防不均匀的自然氧化层的形成，从而提升poly的钝化性能。现在行业内常用的在硅片表面制备湿法氧化层的方法有普通化学氧化法和微纳米气泡氧化法。普通的是化学氧化法制备湿法氧化硅会消耗大量的氧化性化学品，增加化学品运输及储存的风险，增加环评压力，同时普通化学氧化法得到的氧化层可控性较差；微纳米气泡的方法，为纳米气泡发生器结构复杂，价格昂贵，维护费用及能耗较高，同时微纳米气泡在槽体内破裂可能会在硅片表面留下气流印，造成外观、el、pl不良。

3、有鉴于此，有必要提出一种电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法及装置来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法，另一个目的在于提出一种电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的装置。采用该方法和装置可以有效提高硅片抛光面氧化层的均匀性，有效提升poly的钝化性能，进而提高电池的光电转化效率。

2、为实现上述目的，在本发明的一个方面，本发明提供一种电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法，包括以下步骤：

3、步骤一：采用电化学方法制备·oh，并经过选择性过滤后，将制备的·oh注入到清洗溶液中；

4、步骤二：将硅片放入含有·oh的清洗溶液中，对硅片抛光面进行氧化，得到均匀分布的超薄湿法氧化层。

5、作为优选，所述步骤一中，采用电化学方法制备·oh的步骤包括：在氧化清洗槽外管路连接一个氧化源槽，向所述氧化清洗槽和氧化源槽内加入0.01～0.1mol/l的电解质溶液；氧化清洗槽内设阳极区，氧化源槽内设阴极区，导线连接所述阳极区和阴极区并通直流电；向所述氧化源槽加入·oh催化剂，浓度控制在10～40mg/l；向所述氧化源槽通入氧源气体，所述氧源气体被选择性还原为过氧化氢，在所述·oh催化剂的作用下进一步反应得到·oh，所述·oh经过·oh选择性透过膜过滤后进入所述氧化清洗槽。

6、作为优选，控制所述氧源气体的通入流量，使氧气流量控制在20～80ml/min。

7、作为优选，所述·oh催化剂可选用铁基、铜基、镍基。

8、作为优选，控制所述氧化源槽的溶液ph在2～5之间。

9、作为优选，所述电解质溶液为硫酸钠、氯化钠、硝酸钠中的一种或几种。

10、在本发明的另一个方面，本发明还提供一种电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的装置，用于执行上述电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法，该装置包括氧化清洗槽和氧化源槽，所述氧化清洗槽内设阳极区，所述氧化源槽内设阴极区，所述阳极区与所述阴极区之间通过电解导线连接，并接有直流电源；所述氧化清洗槽与所述氧化源槽中间通过管路连接，并在管路内设置有·oh选择性透过膜；所述氧化源槽外接有气体发生装置。

11、作为优选，所述电解导线在进入所述氧化清洗槽的一端连接有阳极材料作为阳极区，所述电解导线在进入所述氧化源槽的一端连接有阴极材料作为阴极区。

12、作为优选，所述阴极材料为多孔碳。

13、作为优选，所述直流电源的电流密度为10～20ma/cm2。

14、本发明公开了以下技术效果：

15、本发明将电化学方法引入n型单晶topcon电池的碱抛环节，提出了稳态电化学氧化的方法制备均匀的超薄湿法氧化层来提升topcon电池背面poly的钝化性能。本发明装置结构简单，维护成本更低，能耗更低，相比普通的化学氧化法，本发明的电化学法可控性更好，可以避免使用大量氧化性危险化学品，降低危险化学品运输及储存风险，减小环评压力；相比微纳米气泡法，设备端无需大规模改造，槽体结构更简单，维护成本更低，能耗更低，且稳态的电化学反应会降低外观不良的概率。因此本发明在设备端更易实现产业化改造，工艺端更可控，成本控制会更低。

技术特征：

1.一种电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法，其特征在于，所述步骤一中，采用电化学方法制备·oh的步骤包括：在氧化清洗槽外管路连接一个氧化源槽，向所述氧化清洗槽和氧化源槽内加入0.01～0.1mol/l的电解质溶液；氧化清洗槽内设阳极区，氧化源槽内设阴极区，导线连接所述阳极区和阴极区并通直流电；向所述氧化源槽加入·oh催化剂，浓度控制在10～40mg/l；向所述氧化源槽通入氧源气体，所述氧源气体被选择性还原为过氧化氢，在所述·oh催化剂的作用下进一步反应得到·oh，所述·oh经过·oh选择性透过膜过滤后进入所述氧化清洗槽。

3.根据权利要求2所述的电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法，其特征在于，控制所述氧源气体的通入流量，使氧气流量控制在20～80ml/min。

4.根据权利要求2所述的电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法，其特征在于，所述·oh催化剂选用铁基、铜基、镍基中的一种。

5.根据权利要求2所述的电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法，其特征在于，控制所述氧化源槽的溶液ph在2～5之间。

6.根据权利要求2所述的电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法，其特征在于，所述电解质溶液为硫酸钠、氯化钠、硝酸钠中的一种或几种。

7.一种电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的装置，用于执行权利要求1至6中任一项所述的硅片表面制备超薄湿法氧化层的方法，其特征在于，包括氧化清洗槽(1)和氧化源槽(2)，所述氧化清洗槽(1)内设阳极区，所述氧化源槽(2)内设阴极区，所述阳极区与所述阴极区之间通过电解导线(11)连接，并接有直流电源(9)；所述氧化清洗槽(1)与所述氧化源槽(2)中间通过管路连接，并在管路内设置有·oh选择性透过膜(3)；所述氧化源槽(2)外接有气体发生装置(4)。

8.根据权利要求7所述的电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的装置，其特征在于，所述电解导线(11)在进入所述氧化清洗槽(1)的一端连接有阳极材料(8)作为阳极区，所述电解导线(11)在进入所述氧化源槽(2)的一端连接有阴极材料(7)作为阴极区。

9.根据权利要求8所述的电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的装置，其特征在于，所述阴极材料(7)为多孔碳。

10.根据权利要求7所述的电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的装置，其特征在于，所述直流电源(9)的电流密度为10～20ma/cm2。

技术总结本发明涉及晶硅电池片生产领域，具体公开一种电化学增强晶硅电池背面poly钝化性能的方法及装置，该方法包括：步骤一、电化学法制备·OH，并经过选择性过滤后，将制备的·OH注入到清洗溶液中；步骤二、将硅片放入含有·OH的清洗溶液中，对硅片抛光面进行氧化，得到均匀分布的超薄湿法氧化层。该装置包括氧化清洗槽和氧化源槽，氧化清洗槽内设阳极区，氧化源槽内设阴极区，阳极区与阴极区之间连接电解导线和直流电源；两槽中间通过管路连接，并在管路内设有·OH选择性透过膜；氧化源槽外接有气体发生装置。采用该方法和装置能在抛光后硅片表面制备均匀的超薄湿法氧化层，避免自然氧化层的生成，有效提升poly的钝化性能，进而提高电池的光电转化效率。技术研发人员：李献朋,郎芳,潘明翠,徐泽林,赵亮,史金超,于波,刘莹,麻超受保护的技术使用者：英利能源发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29