
SiNx:H、SiNxOy:H、SiOx:H系列薄膜(以下統一簡稱為:SiNxOy)是晶硅電池中性能優異的減反射和鈍化薄膜。但用常規管式PECVD制備時,制備溫度須達到~400℃。這與異質結(HJT)電池生產過程低溫的要求矛盾(高溫會破壞HJT核心層a-Si:H、μc-Si:H薄膜的質量,從而大幅降低其光電轉換效率),這使其一直無法在HJT電池上應用。
漢可公司通過多年研發,最終實現了利用板式熱絲CVD(HoFCVD)設備在低溫(室溫-200℃)下制備高質量SiNxOy薄膜。同時,解決了鍍膜過程中N、O元素對熱絲腐蝕所造成的熱絲壽命下降的難題。另外,基于漢可的HoFCVD裝備,可以實現≤2000萬元/GW的生產成本(含自動化),性價比優勢顯著。
這一裝備和技術的成功,為HJT電池引入新的材料和結構變化的可能性。舉例如下:
我們已經成功的在TCO的表面和金屬柵線的表面實現了上述膜層的制備。結合電池實驗結果和理論分析,總結其在HJT方面有如下優勢:
① 提升ITO的減反射效果:設計合理的ITO/SiNxOy:H復合膜層,可以有效增加HJT輸出電流。同時,還可以減少50%以上高成本ITO的用量。如果結合超細、超密的電鍍銅柵線結構,則可以進一步減少ITO的消耗。
② 覆蓋在柵線表面,提升柵線的耐紫外線、耐水汽侵蝕效果:這一點對于目前HJT行業廣泛采用的銀包銅、銅漿、電鍍銅柵線尤為重要,有望徹底解決含銅柵線不耐氧化和水汽侵蝕的難題。
③ 提升抗紫外衰減: SiNxOy:H薄膜本身能夠吸收部分/全部紫外線,能夠有效提高HJT電池抗紫外衰減性能。
④ 覆蓋所有未被ITO覆蓋的區域,阻隔環境對a-Si:H/μc-Si:H薄膜和Si片的侵蝕。
成品電池片鍍不同膜厚SiNx的抗紫外衰減效果
抗紫外衰減測試結果表明,未鍍SiNx的電池片(BL)衰減1.53%,鍍2nmSiNx的電池片衰減1.09%,鍍5nmSiNx的電池片衰減1%。因此,在成品電池片表面鍍一層SiNx可有效提升電池抗紫外衰減的效果。
將HoFCVD低溫甚至室溫制備的SiNx:H薄膜用作HJT制備流程中“背拋”工段的掩膜。由于HoFCVD制備的SiNxOy:H薄膜結構致密、耐腐蝕性好,且鍍膜過程中無繞鍍,在有效保護正面不被腐蝕的同時,可以充分實現背面的完整拋光。此外,HoFCVD鍍膜過程中無粉塵、設備載板、防著板的清洗非常容易,可以大大改善生產的連續性,降低生產成本。公司針對SiNxOy:H薄膜的相關研發結果如下所示:
綜上所述,漢可公司開發成功了低溫(室溫~200℃)制備SiNx:H和SiNxOy:H技術。基于此已經開發嘗試了系列HJT量產新技術,可以提升HJT的光電轉換效率,減少ITO的用量50%以上,顯著提升電池的抗氧化、水汽的性能,減少衰減。隨著研究的深入,將開發出更多的應用場景,助力異質結電池性能的進一步提升,產業規模不斷擴大。
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