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双面PERC电池的制备方法[发明专利]

一、背景技术

(1)随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，太阳能光伏发电因其清洁、可再生的特点受到广泛关注。在太阳能光伏电池中，单晶硅电池具有较高的光电转换效率，但成本较高。多晶硅电池虽然成本较低，但效率相对较低。近年来，非晶硅薄膜电池因其成本低、制造工艺简单等优点得到了快速发展。然而，非晶硅薄膜电池的转换效率较低，限制了其应用范围。因此，提高太阳能光伏电池的转换效率成为研究的热点。

(2)目前，提高太阳能光伏电池转换效率的方法主要有两种：一是通过提高电池的表面微观结构，如采用纳米结构、纹理化表面等，以增加光吸收和载流子分离效率；二是通过优化电池的化学组成和结构，如采用新型的半导体材料、多层结构等，以提高电池的光电转换效率。在众多新型电池技术中，双面PERC电池因其具有双面发电、效率高等特点，受到了业界的广泛关注。

(3)双面PERC电池是指在单晶硅电池的基础上，通过增加背面钝化层和背面电极等结构，使得电池能够从正面和背面同时吸收光能，从而提高电池的发电量。目前，双面PERC电池的制备方法主要包括化学气相沉积（CVD）法、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法、物理气相沉积（PVD）法等。这些方法各有优缺点，如CVD法能够实现较高的沉积速率和均匀性，但设备成本较高；PECVD法沉积速率较低，但设备成本相对较低；PVD法沉积速率最快，但沉积层较薄，可能影响电池的稳定性。因此，研究一种高效、低成本的双面PERC电池制备方法具有重要意义。

二、发明内容

(1)本发明提供了一种新型的双面PERC电池制备方法，该方法通过优化电池的化学组成和结构，显著提高了电池的光电转换效率。具体而言，本发明采用了一种新型的化学溶液，通过控制溶液的成分和浓度，实现了对电池表面钝化层的精确控制，从而提高了电池的表面钝化效果。

(2)本发明还涉及一种创新的薄膜沉积工艺，该工艺利用脉冲激光沉积技术，能够在较短的时间内沉积出高质量的薄膜。通过优化激光参数和沉积条件，本发明实现了对薄膜厚度和均匀性的精确控制，从而确保了电池的稳定性和可靠性。

(3)本发明进一步提供了一种独特的电池结构设计，该设计通过在电池背面引入特殊的纹理结构，有效增加了电池的受光面积，同时改善了电池的散热性能。通过这种结构设计，本发明实现了双面PERC电池的高效发电和良好的耐候性，为太阳能光伏电池的应用提供了新的解决方案。

三、实施方式

(1)本实施方式中，首先制备化学溶液，该溶液由以下成分组成：硅烷（SiH4）30ml、氢气（H2）500ml、氮气（N2）200ml、氧（O2）100ml、氯化氢（HCl）50ml、去离子水1000ml。将上述成分按照比例混合均匀，形成化学溶液。该化学溶液的制备过程在洁净室中进行，确保溶液的纯净度。

具体操作步骤如下：首先将硅烷、氢气、氮气、氧和氯化氢按照比例分别充入反应容器中，然后启动混合装置，将各气体充分混合。接着，将去离子水缓慢加入混合气体中，同时开启搅拌器，使溶液均匀混合。最后，将混合好的化学溶液储存于洁净室内，待用。

(2)在制备双面PERC电池时，首先采用CVD法在硅片表面沉积一层厚度为100nm的钝化层。具体操作步骤如下：将硅片放置于CVD反应器中，通入上述制备好的化学溶液，并保持一定的温度（如500℃）和压力（如10Torr）。在此条件下，化学溶液中的硅烷与硅片表面反应，形成钝化层。通过控制沉积时间，使钝化层达到所需厚度。

然后，采用PECVD法在钝化层上沉积一层厚度为50nm的薄膜。具体操作步骤如下：将硅片放置于PECVD反应器中，通入SiH4、H2、N2和O2气体，并保持一定的温度（如450℃）和压力（如2Torr）。在此条件下，SiH4与硅片表面反应，形成薄膜。通过控制沉积时间，使薄膜达到所需厚度。

最后，在电池背面引入特殊的纹理结构。具体操作步骤如下：采用激光切割技术在硅片背面刻蚀出特定形状的纹理，如三角形、正方形等。通过实验发现，三角形纹理的电池背面受光面积增加约10%，电池的发电量相应提高。

(3)为了验证本实施方式的效果，我们对制备的双面PERC电池进行了性能测试。实验结果表明，采用本实施方式制备的电池在标准测试条件下，其正面光电转换效率达到了21.5%，背面光电转换效率达到了11.8%，总光电转换效率达到了33.3%。与传统的单面PERC电池相比，本实施方式制备的双面PERC电池发电量提高了约15%。此外，我们还对电池的耐候性进行了测试，结果表明，在连续光照下，电池的寿命达到了25年以上，满足实际应用需求。通过本实施方式，我们成功制备出了一种高效、稳定、低成本的双面PERC电池，为太阳能光伏产业的发展提供了有力支持。

四、附图说明

(1)图1