《雙面TOPCon電池制備方法》征求意見稿

1T/TMACXXX—2024雙面TOPCon電池制備方法本文件規(guī)定了雙面TOPCon電池制備的材料要求、制備環(huán)境、制備工藝、人員要求、性能測試、質(zhì)量控制等技術要求和方法。本文件適用于雙面TOPCon電池的工業(yè)生產(chǎn)及實驗室研發(fā)，主要涵蓋了硅片、氧化層、鈍化接觸層、導電電極、封裝材料等關鍵組件的制備方法。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12963硅單晶材料GB/T14264半導體材料術語GB/T15262二氧化硅材料厚度測量方法GB/T18309膠膜粘附力測試方法GB/T21422硅片電阻率測量方法GB/T21984光刻膠材料規(guī)范GB/T25822導電電極材料技術要求GB/T31918電子材料清洗劑技術要求GB/T31948太陽能電池封裝材料技術要求3術語和定義3.1雙面TOPCon電池bifacialTOPConsolarcell利用隧穿氧化鈍化接觸技術，在電池的兩面都具備電流收集和光電轉(zhuǎn)換功能的太陽能電池。3.2雙面TOPCon電池隧穿氧化層bifacialTOPConcelltunnelingoxidelayer由熱氧化法或化學氣相沉積法生成的極薄二氧化硅（SiO2）層，位于硅片表面，用于控制載流子的隧穿效應并減少表面復合，其厚度通常在1.5nm至2.0nm之間。3.3雙面TOPCon電池鈍化接觸層passivatedcontactlayerfordouble-sidedTOPConcells通過沉積在硅片表面的摻雜多晶硅層，用于減少表面復合并提供高效的電流傳輸。此層通常為10nm至20nm厚度，由摻雜磷（N型）或硼（P型）的多晶硅組成。3.4雙面TOPCon電池背鈍化層double-sidedTOPConbatterybackpassivationlayer2T/TMACXXX—2024雙面TOPCon電池背面沉積的材料層，通常由氮化硅（Si3N4）或氧化鋁（Al2O3）組成，主要用于減少背面復合損失，提高光的反射率，以增強電池的整體光電轉(zhuǎn)換效率。4材料要求4.1硅片材料要求a）類型：應選用高純度N型或P型單晶硅片，其直徑或邊長應符合GB/T12963規(guī)定的要求；b）電阻率：硅片的電阻率應為1-3Ω·cm，確保光電轉(zhuǎn)換效率；c）厚度：硅片的厚度應控制在150μm至180μm之間，以確保良好的機械強度和電性能；d）表面質(zhì)量：硅片表面應平整光滑，不得有明顯的劃痕、缺角、裂紋等缺陷，符合GB/T14264標準的表面質(zhì)量要求；e）尺寸公差：硅片的尺寸公差不得超過±0.1mm。4.2氧化層材料要求a）材料：應使用熱氧化法或化學氣相沉積（CVD）法生成的二氧化硅（SiO2）作為隧穿氧化層；b）厚度控制：氧化層的厚度應在1.5nm至2.0nm之間，確保隧穿電子效應的實現(xiàn)；c）均勻性：氧化層的厚度均勻性應控制在±0.2nm范圍內(nèi)，確保電池兩面均勻工作，符合GB/T15262的要求；d）耐腐蝕性：氧化層應具備良好的耐化學腐蝕性，能夠抵抗生產(chǎn)過程中酸堿溶液的影響。4.3鈍化接觸材料要求a）材料類型：鈍化接觸材料采用摻雜磷（N型）或硼（P型）的多晶硅材料，確保電池具有低電阻和良好的導電性；b）厚度要求：多晶硅鈍化接觸層的厚度應在10nm至20nm之間，沉積均勻性應符合GB/T21422規(guī)定；c）摻雜濃度：摻雜元素的濃度應控制在1×102。/cm3至3×102。/cm3之間，確保高效電流傳輸；d）耐高溫性：多晶硅層應具備在高溫條件下的穩(wěn)定性，其結構在800℃的高溫處理過程中應保持穩(wěn)4.4導電電極材料要求a）材料選擇：電極材料應為高純度銀（Ag）或銀鋁合金，具備良好的導電性能，符合GB/T25822的電極材料要求；b）電極厚度：正面電極厚度應為20μm至30μm，背面電極應為10μm至20μm，確保足夠的導電能力和機械強度；c）附著力：電極材料應具備優(yōu)良的附著力，能夠在長期光照和溫度變化中保持穩(wěn)定；d）抗腐蝕性：電極材料應具備抗氧化和耐腐蝕性，確保電極在潮濕和惡劣環(huán)境下的長期穩(wěn)定性。4.5背鈍化層材料要求a）材料類型：背鈍化層應選用氮化硅（SiNx）或氧化鋁（Al2O3）材料；b）厚度要求：背鈍化層厚度應為80nm至120nm，確保優(yōu)異的光反射性和鈍化性能；c）光反射率：背鈍化層應具有80%以上的反射率，以提高光吸收效率；d）抗紫外線性能：背鈍化層應具備優(yōu)異的抗紫外線能力，確保長期光照下的穩(wěn)定性。4.6封裝材料要求a）封裝材料：應選用高透光率的EVA膠膜，符合GB/T31948的光學和機械性能要求；b）透光率：封裝材料的透光率應達到90%以上，確保最大限度的光電轉(zhuǎn)換效率；c）耐熱性：封裝材料應能耐受溫度范圍為-40℃至+85℃的環(huán)境變化，保持長期穩(wěn)定的封裝性能；d）粘附力：封裝材料與硅片、電極的粘附力應滿足GB/T18309的要求，確保封裝后無起泡、脫落現(xiàn)象。3T/TMACXXX—20244.7金屬柵線要求a）材料類型：金屬柵線應使用高純度的銅（Cu）或銀（Ag），具備良好的導電性和抗氧化能力；b）柵線寬度：柵線的寬度應控制在30μm至50μm之間，以保證最大光電轉(zhuǎn)換效率；c）電阻率：柵線材料的電阻率應低于1.7×10-8Ω·m，確保最低的電能損耗。4.8輔助材料要求a）清洗劑：應選用符合GB/T31918要求的無水乙醇或超純水作為硅片清洗劑；b）掩膜材料：光刻過程中應使用耐高溫的有機光刻膠，符合GB/T21984的要求；c）其他耗材：生產(chǎn)過程中使用的所有耗材應符合相關標準的環(huán)保和安全要求。4.9材料要求具體細則雙面TOPCon電池的材料要求具體細則，詳見表1：表1雙面TOPCon電池材料要求具體細則材料類型技術要求參考標準硅片材料a)類型：高純度N型或P型單晶硅片，直徑或邊長符合要求；c)厚度：150μm至180μm；d)表面質(zhì)量：平整光滑，無明顯劃痕，符合GB/T14264要求；e)尺寸公差：±0.1mm。GB/T12963GB/T14264氧化層材料a)材料：二氧化硅（SiO2b)厚度：1.5nm至2.0nm；c)均勻性：厚度均勻性±0.2nm；d)耐腐蝕性：具備良好的耐化學腐蝕性。GB/T15262鈍化接觸材料a)材料類型：摻雜磷（N型）或硼（P型）多晶硅材料；b)厚度：10nm至20nm；c)摻雜濃度：1×1020/cm3至3×102?/cm3;d)耐高溫性：在800℃高溫下保持結構穩(wěn)定。GB/T21422導電電極材料a)材料選擇：高純度銀（Ag）或銀鋁合金；b)正面電極厚度：20μm至30μm；c)背面電極厚度：10μm至20μm；d)附著力：優(yōu)良附著力；e)抗腐蝕性：具備抗氧化和耐腐蝕性能。GB/T25822背鈍化層材料a)材料類型：氮化硅（SiNx）或氧化鋁（Al2O3b)厚度：80nm至120nm；c)光反射率：大于80%；d)抗紫外線性能：長期穩(wěn)定。GB/T24521封裝材料a)透光率：≥90%；b)耐熱性：-40℃至85℃范圍內(nèi)穩(wěn)定；c)粘附力：符合GB/T18309要求，封裝后無起泡和脫落。GB/T31948GB/T18309金屬柵線材料a)材料類型：銅（Cu）或銀（Ag）；b)柵線寬度：30μm至50μm；GB/T20863輔助材料a)清洗劑：無水乙醇或超純水，符合GB/T31918；b)光刻膠：耐高溫有機光刻膠，符合GB/T21984。GB/T31918GB/T219844T/TMACXXX—20245制備環(huán)境5.1生產(chǎn)環(huán)境a）溫度控制：雙面TOPCon電池的生產(chǎn)應在溫度恒定的環(huán)境下進行，室內(nèi)溫度應控制在22℃至28℃之間，溫度波動不應超過±2℃;b）濕度控制：生產(chǎn)車間的濕度應控制在30%至50%之間，相對濕度波動不應超過±5%，防止?jié)穸冗^高影響材料的電氣性能，濕度過低造成材料表面靜電問題；c）空氣潔凈度：生產(chǎn)環(huán)境應具備潔凈室等級，至少達到1000級（ISO6），確保生產(chǎn)過程中無塵埃顆粒影響硅片和薄膜材料的沉積和加工。潔凈室應配備符合GB/T16293的空氣過濾系統(tǒng)。5.2設備設施a）關鍵設備：雙面TOPCon電池制備所需的關鍵設備包括PECVD設備、ALD設備、激光燒結設備、金屬電極鍍膜設備等。所有設備應符合GB/T25915的相關要求；b）設備校準：所有制備設備應定期進行校準和維護，設備誤差應控制在0.5%以內(nèi)，確保工藝參數(shù)的精確控制；c）設備布局：設備的布局應合理，確保生產(chǎn)流程連續(xù)性和生產(chǎn)效率最大化，同時避免交叉污染。5.3防護保障設施a）靜電防護：車間應配備靜電防護設備，工作臺面應接地，人員需佩戴靜電手環(huán)，防止靜電破壞電池材料的電氣性能；b）防火防爆：生產(chǎn)環(huán)境應符合GB/T16293的防火和防爆安全要求，生產(chǎn)區(qū)域應配備防火報警和滅火系統(tǒng)；c）有害氣體排放：生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害氣體應通過符合GB16297標準的集氣排放系統(tǒng)進行有效收集和處理，確保排放達到國家環(huán)保標準。6制備工藝6.1制備工藝具體要求雙面TOPCon電池制備工藝的具體要求，詳見表2：表2雙面TOPCon電池制備工藝具體要求工藝環(huán)節(jié)技術要求參考標準硅片清洗a)清洗液：無水乙醇或超純水，符合GB/T31918；b)清洗時間：10至15分鐘；c)清洗溫度：60℃至80℃。GB/T31918隧穿氧化層制備a)氧化方法：熱氧化法或化學氣相沉積法（CVD）；b)氧化層厚度：1.5nm至2.0nm；c)厚度均勻性：±0.2nm。GB/T15262鈍化接觸層沉積a)材料類型：摻雜磷或硼的多晶硅；b)厚度：10nm至20nm；c)摻雜濃度：1×102?/cm3至3×102?/cm3。GB/T21422導電電極沉積a)材料選擇：高純度銀（Ag）或銀鋁合金；b)正面電極厚度：20μm至30μm；c)背面電極厚度：10μm至20μm。GB/T25822背鈍化層制備a)材料選擇：氮化硅（SiNx）或氧化鋁（Al2O3b)厚度：80nm至120nm；c)反射率：≥80%。GB/T24521封裝a)材料：高透光率EVA膠膜，透光率≥90%；GB/T319485T/TMACXXX—2024工藝環(huán)節(jié)技術要求參考標準b)封裝溫度：120℃至150℃;c)壓力：0.6MPa至0.8MPa。烘焙處理a)溫度：150℃至200℃;b)時間：15至30分鐘。GB/T258227制備人員要求7.1人員資質(zhì)要求a）工作經(jīng)驗：操作關鍵設備和核心工藝的人員應具有不少于3年的相關行業(yè)工作經(jīng)驗，并具備豐富的電池制備或半導體制造經(jīng)驗；b）資格認證：所有制備人員應通過國家相關標準的職業(yè)資格認證，具備電池生產(chǎn)操作技能等級證書，符合GB/T28001的職業(yè)資格要求。7.2崗位技能要求a）設備操作技能：制備人員應具備熟練操作硅片清洗設備、氧化層沉積設備、鈍化接觸層形成設備等制備工藝相關設備的能力；b）工藝控制技能：人員應掌握雙面TOPCon電池的核心工藝流程，能夠在生產(chǎn)過程中對關鍵工藝參數(shù)（如溫度、壓力、沉積時間等）進行精準控制；c）問題解決能力：制備人員應具備識別、診斷和解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的工藝問題的能力，確保生產(chǎn)過程中的工藝穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。7.3安全操作要求a）防護設備使用：制備人員應在生產(chǎn)過程中正確使用防護裝備，如防靜電服、口罩、護目鏡和手套等，確保自身安全和產(chǎn)品防護；b）設備安全操作：所有操作人員應嚴格按照設備操作手冊進行設備操作，確保設備運行安全，符合GB/T5226相關安全操作標準；c）應急處理能力：制備人員應熟知生產(chǎn)過程中的應急處理流程，尤其是在設備故障、電氣故障和化學泄露等突發(fā)情況下，能夠迅速采取措施，確保安全。7.4持續(xù)學習與培訓a）技術培訓：制備人員應定期接受雙面TOPCon電池制備相關的技術培訓，內(nèi)容包括最新的工藝技術、設備操作和工藝控制等，確保工藝水平的持續(xù)提升；b）安全培訓：每年應組織不少于2次的安全操作培訓，確保人員掌握最新的安全生產(chǎn)知識和應急處理流程，符合GB/T33000標準的安全培訓要求；c）技能評估：制備人員應定期參加崗位技能評估，考核內(nèi)容包括設備操作熟練度、工藝參數(shù)控制能力和問題解決能力，評估結果作為崗位晉升和技術提升的依據(jù)。7.5團隊協(xié)作要求a）溝通協(xié)調(diào)能力：制備人員應具備良好的溝通能力，能夠在生產(chǎn)過程中與工藝工程師、設備維護人員和質(zhì)量檢測人員密切配合；b）任務分工：人員崗位分工應明確，每個制備環(huán)節(jié)的負責人應對其操作和工藝過程負責，確保團隊協(xié)作高效；c）問題反饋：在生產(chǎn)過程中，如遇到工藝問題或設備異常，制備人員應及時向上級反饋，并做好詳細的記錄以便后續(xù)分析和改進。7.6制備操作記錄6T/TMACXXX—2024a）操作記錄：制備人員應對每個工藝步驟進行詳細記錄，包括設備操作、工藝參數(shù)調(diào)整和產(chǎn)品狀態(tài)，確保生產(chǎn)可追溯性；b）數(shù)據(jù)記錄：每批次制備的產(chǎn)品應附有詳細的操作和檢測記錄，記錄應保存不少于5年，符合GB/T19001的質(zhì)量管理體系要求；c）信息保密：制備人員應嚴格保守生產(chǎn)過程中的技術信息，確保工藝技術和知識產(chǎn)權的安全。8性能測試8.1電性能測試a）光電轉(zhuǎn)換效率測試：電池的光電轉(zhuǎn)換效率應使用標準光源（AM1.5G，1000W/m2)進行測試，測試環(huán)境溫度應保持在25℃,光電轉(zhuǎn)換效率不得低于23%，符合GB/T9535要求；b）開路電壓測試：使用高精度電壓表測量電池的開路電壓，開路電壓應在0.7V至0.75V之間；c）短路電流測試：通過標準光源下的電流表測試短路電流，電池的短路電流密度應在38mA/cm2至40mA/cm2之間；d）填充因子測試：填充因子（FillFactor,FF）應通過開路電壓、短路電流和最大功率點電壓與電流的測量計算，填充因子應在80%以上。8.2機械性能測試a）抗彎強度測試：通過三點彎曲測試設備檢測電池的抗彎強度，抗彎強度不得低于120MPa，符合GB/T19302要求；b）抗沖擊性能測試：使用沖擊試驗機，電池應能承受10J的沖擊而不出現(xiàn)破裂或性能下降；c）抗振動性能測試：電池在振動試驗臺上應經(jīng)過20Hz至200Hz的頻率測試，持續(xù)振動2小時，電池的性能指標變化不超過2%。8.3環(huán)境適應性測試a）高溫性能測試：將電池放置在85℃的高溫環(huán)境中，保持1000小時后再進行電性能測試，電性能下降不應超過5%；b）低溫性能測試：在-40℃的低溫環(huán)境下測試電池的電性能，確保在極端低溫下電池仍具有穩(wěn)定性，電性能下降不應超過5%；c）濕熱測試：將電池在85℃、相對濕度85%的環(huán)境下進行1000小時的濕熱老化測試，測試完畢后電池的電性能下降不應超過5%；d）鹽霧測試：電池應經(jīng)過GB/T2423規(guī)定的鹽霧環(huán)境測試，測試時間為96小時，確保電池在高鹽度環(huán)境下工作不受影響。8.4光衰測試a）初期光衰：電池在72小時的高強度光照（1000W/m2)環(huán)境下測試初期光衰，初期光衰不得超過b）長期光衰：在1500小時的光照環(huán)境下，電池的長期光衰應控制在5%以內(nèi)。8.5熱斑效應測試a）熱斑效應：通過部分遮擋電池表面區(qū)域，模擬熱斑效應測試，電池應能夠在部分遮擋的情況下維持正常工作，局部溫度升高不得超過50℃;b）局部電流測量：在熱斑測試中，局部電流應均勻分布，不應出現(xiàn)局部電流過載的情況，符合GB/T9535的要求。8.6耐候性測試a）紫外線耐受性測試：電池應在紫外光照射下進行500小時的耐受性測試，測試完畢后光電轉(zhuǎn)換效率下降不得超過3%；b）風沙測試：電池在模擬風沙環(huán)境中經(jīng)過100小時測試，表面無明顯劃痕或損傷，電性能下降不超過2%。7T/TMACXXX—20248.7其他性能測試a）防護等級測試：電池的防護等級應達到IP67或以上，確保在惡劣環(huán)境中正常使用；b）耐化學腐蝕測試：電池應能在酸堿環(huán)境下保持穩(wěn)定性，測試過程中電池的性能變化不應超過5%。9質(zhì)量控制9.1原材料質(zhì)量控制a）硅片質(zhì)量控制：硅片應進行光學檢查、表面缺陷檢測和尺寸公差檢測，確保表面無明顯缺陷，符合GB/T12963的規(guī)定；b）氧化層材料控制：對氧化層材料的純度、均勻性進行光學和化學分析，確保符合GB/T15262要c）導電電極材料控制：導電電極材料應進行成分分析和電導率檢測，確保符合GB/T25822的規(guī)定。9.2生產(chǎn)過程質(zhì)量控制a）工藝參數(shù)控制：制備過程中的關鍵工藝參數(shù)（如溫度、壓力、時間）應進行實時監(jiān)控，確保參數(shù)保持在設定范圍內(nèi)；b）生產(chǎn)設備校準：所有生產(chǎn)設備應在使用前進行定期校準，校準頻率和要求應符合GB/T19022標c）過程檢測：在每一個關鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)（如硅片清洗、氧化層沉積、鈍化接觸層形成等）應進行質(zhì)量檢測，確保每一環(huán)節(jié)的合格率不低于98%。9.3成品檢驗a）電性能測試：對成品電池進行開路電壓、短路電流和光電轉(zhuǎn)換效率的全面測試，符合GB/T9535規(guī)定；b）機械性能檢驗：成品電池應經(jīng)過抗彎強度、抗沖擊性能和抗振動性能測試，合格率應達到99%；c）環(huán)境適應性測試：每批次生產(chǎn)的電池應經(jīng)過高溫、低溫、濕熱和紫外線耐受性測試，合格率應達到95%以上。9.4出廠檢驗出廠檢驗是指每批產(chǎn)品在出廠前應進行的全面檢測，以確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。出廠檢驗包括但不限于以下內(nèi)容：a）外觀檢查：應對電池片進行外觀檢查，確保無裂紋、劃痕、污漬、缺角等缺陷，外觀要求應符合GB/T14264標準；b）電性能測試：所有出廠的電池片應進行電性能測試，檢測項目包括開路電壓、短路電流、光電轉(zhuǎn)換效率等，性能應符合工藝設計的要求；c）絕緣測試：對電池片進行絕緣測試，確保在使用過程中的安全性，絕緣阻值應符合GB/T15612的標準要求；d）檢測結果記錄：所有出廠檢驗的檢測結果應記