CN101713817A

CN101713817A - 用于太阳能电池的光浸系统

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Publication number: CN101713817A
Application number: CN200910175668A
Authority: CN
Inventors: 维基·斯韦丹科; 里纳特·希姆施; 李玉强
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2010-05-26
Also published as: TW201021144A

Abstract

描述了用于太阳能电池的光浸系统。在一个实施方式中，描述了一种室。所述室包括：限定具有内部体积的局部外壳的框架，所述框架包括选择性密封所述框架中的开孔的门；连接到孔壁的外壳内部的多个照明器件，所述多个照明器件的每一个定位成朝向布置在内部区域中的台板的上表面引导气流；以及定位在所述框架的侧壁中形成的开孔中的多个风扇单元，所述多个风扇单元的每一个定位成从所述外壳的外部朝向所述台板和所述多个照明器件之间引导来自周围环境气流，以便通过所述孔壁排出。

Description

用于太阳能电池的光浸系统

技术领域

本发明的实施方式总体涉及用于测试太阳能器件和/或对太阳能器件进行合格性鉴定的装置和工艺。

背景技术

光伏(PV)器件或太阳能电池是将太阳光转换为直流(DC)电力的器件。典型薄膜PV器件或薄膜太阳能电池具有一个或多个p-i-n结。每个p-i-n结包含p型层、本征型层和n型层。当将太阳能电池的p-i-n结暴露于太阳光(由光子能量组成)时，通过PV效应将太阳光转换为电力。可以将太阳能电池铺成更大的太阳能阵列。通过使用特定框架及连接器连接大量的太阳能电池并将它们接合到面板中，产生太阳能阵列。

通常，薄膜太阳能电池包括主动区、或光电转换单元，以及作为前电极和/或背电极布置的透明导电氧化物(TCO)膜。光电转换单元包括p型硅层、n型硅层、和夹在p型硅层与n型硅层之间的本征型(i型)层。可以采用几种类型的硅膜，包括微晶硅膜((μc-Si)、非晶硅膜(a-Si)、多晶硅膜((poly-Si)等等，来形成光电转换单元的p型、n型、和/或i型层。背部电极可以包含一个或多个导电层。

随着传统能源价格的上升，需要使用低成本太阳能电池器件产生电力的低成本方法。常规太阳能电池制造工艺是劳动力高度密集的，并且具有可能影响产量、太阳能电池成本和器件合格率的大量中断期。随着对于使用日益增大的基板的需求持续增加，为了确保正常使用的太阳能电池的适合度，用于太阳能电池的测试和评价方法已经越来越重要。

因此，需要模拟环境条件的装置和用于在模拟条件下测试太阳能电池性能的方法。

发明内容

描述了一种用于将太阳能电池暴露于模拟环境条件的方法和装置。在一个实施方式中，描述了一种室。所述室包括框架，所述框架限定具有内部体积的局部外壳，并且所述框架包含选择性密封所述框架中的开孔的门；多个照明器件，所述多个照明器件连接到孔壁的所述外壳的内部，并且所述多个照明器件的每一个定位成朝向布置在所述内部区域中的台板的上表面引导光；以及多个风扇单元，所述多个风扇单元定位在所述框架的侧壁中形成的开孔中，并且所述多个风扇单元的每一个定位成从所述外壳的外部朝向所述台板及所述多个照明器件之间引导周围环境气流，以便通过所述孔壁排出。

在另一个实施方式中，描述了一种环境模拟器装置。所述装置包括外壳，所述外壳限定测试区域，并且所述外壳具有与周围环境气氛连通的多个开孔区域；多个第一风扇单元，所述多个第一风扇单元定位成引导来自所述外壳外部的周围环境气流穿过所述测试区域；探测巢，所述探测巢定位成实现与放置在所述测试区域中的太阳能模块的一个或多个接线端子的电连接；以及光源，所述光源配置成在相对所述太阳能模块的上表面基本正交的方向上发射模拟太阳能光谱的光学能量。

在另一个实施方式中，描述了一种用于将太阳能器件暴露于模拟环境条件的方法。所述方法包括将太阳能器件提供到室中，所述室具有包括模拟太阳能光谱的光源和处于第一温度的环境，所述第一温度配置成在所述太阳能器件的内部维持小于所述第一温度的第二温度；以及在测试期间维持所述第一温度。

附图说明

为了可以更加详细地理解本发明的上述特征，将参考多个实施方式，给出上面简要概述的本发明的更加具体的描述，其中的一些实施方式在附图示出。然而，需要注意的是，附图仅示出本发明的典型实施方式，本发明可以允许其它等效实施方式，因此不能将附图视为对本发明范围的限制。

图1A是测试室的一个实施方式的等距图。

图1B是图1A的测试室的暴露了室内部的等距图。

图2A是图1A和1B的测试室的顶部平面图。

图2B是图2A的测试室的侧向正视图。

图2C是图2A和2B的测试室的前向正视图。

图2D是图2A-2C的室的底视图。

图2E是沿图1B的截面A-A所取的台板的截面图。

图3A是单结非晶或微晶硅太阳能电池的一个实施方式的简化示意图。

图3B是多结太阳能电池的一个实施方式的简化示意图。

图3C是PV器件的背侧的一个实施方式的示意平面图。

图3D是单结太阳能电池的截面图。

图3E是PV器件的示意截面图，其中示出了用于形成单独电池的不同刻线区域。

图4A是示出温度控制回路的一个实施方式的光浸室的示意顶视图。

图4B是光浸室的处理区域的一部分的示意侧视图。

图4C是示出光浸电测试程序的一个实施方式的光浸室的示意底视图。

图5是太阳能模块生产线的一个实施方式的平面图。

图6A是光浸室的另一个实施方式的示意截面图。

图6B是适于图6A所示光浸室的台板的一个实施方式的平面图。

图7是照明阵列的另一个实施方式的示意等距图。

图8是示出光浸方法的一个实施方式的流程图。

附图标记说明如下：

100 室 290 支撑元件

105 框架 295 计算机

110 外壳 300A 太阳能电池

115 侧壁 300B 太阳能电池

120 门 301 太阳能辐射

125 风扇单元 302 基板

128 处理区域 303 器件基板

130 照明器件 304 太阳能电池结构

132 光学传感器 310 第一TCO层

135 孔壁 320 第一p-i-n结

140 支撑构件 322 p型非晶硅层

145 台板 324 本征型非晶硅层

150 线性滑动系统

155 槽缝 326 n型微晶硅层

156 支腿

158 框架结构 330 p-i-n结

160 滚动构件 332 p型微晶硅层

170 可移动截面

205A 前侧 334 本征型微晶硅层

205B 相邻侧

205C 背侧 336 n型非晶硅层

205D 侧部 340 第二TCO层

210 机架 350 背部接触层

215 调整器件 355 端部母线

220 局部侧壁 356 交叉母线

225 开孔区域 360 接合材料

230 反射器 361 背部玻璃基板

232C 清洁模块 371 接线端子

235 灯 372 接线端子

238 扩散构件 381A 沟槽

240 风扇单元 381B 沟槽

245 框架 381C 沟槽

250 下表面 382A 单独电池

255 PV器件 382B 单独电池

260 上表面 400 温度控制回路

265 开孔 405 温度指示点

270A 上侧 410 温度指示点

270B 背侧 415 温度指示点

272 接线端子 420 参考电池

274 电引线 425A 第一组风扇单元

275 接线盒 425B 第二组风扇单元

278 传感器 430A 控制器

280 沟道 430B 控制器

440 主PID控制器 536 压热模块

450 调整器件 538A 第一测试室

455 轴 538B 第二测试室

460 旋转器件 538 接线盒连接模块

470 控制器 540 测试模块

472 电输出记录程序 541 支撑结构模块

542 卸载模块

474 温度记录程序 581 传送带

476 参考电池记录程序 582 旁路传送带

490 测试程序 590 系统控制器

492 指示符 602 框架

494 判定 604 结构支撑元件

496 指示符 605 光阵列

500 生产线 608 致动器

502 加载模块 610 支撑元件

508 刻线模块 638 光浸室

512 处理模块 650 枢轴机构

512A 集成工具 660 定位机械手

512B 集成工具 664 旋转式致动器

512C 集成工具 665 旋转式刹车

512D 集成工具 670 托台结构

516 刻线模块 680 探测巢

517 检查模块 682 支撑构件

518 处理模块 700 照明阵列

520 刻线模块 705 第一光源阵列

521 检查模块 710 第二光源阵列

526 封口/边缘去除模块 715 第二照明器件

527 预清洗模块 720 致动器

531 接合线连接模块 800 方法

532A 材料制备模块 810A 步骤

532B 玻璃加载模块 810B 步骤

532C 玻璃清洁模块 820 步骤

532D 玻璃检查模块 825 步骤

532 玻璃贮存模块 830 步骤

534 接合模块 840 步骤

为了便于理解，尽可能地使用了相同参考标号表示附图中共有的相同元件。本发明设计为，在一个实施方式中公开的元件可以有益地使用于其它实施方式而无需特别引用。

具体实施方式

本发明总体上提供用于模拟使用期间太阳能器件待放置的环境条件的装置和方法。如这里描述的太阳能器件包括太阳能电池或具有一个或多个太阳能电池的太阳能模块，并且此后将其示范性地称为光伏(PV)器件。所述装置和方法以以模拟PV器件在投入使用时可能经历的状态的方式，模拟太阳能强度和/或温度条件。在一个实施方式中，所述装置以受控温度将PV器件暴露于模拟太阳光的受控照明。在一个方面中，为了确定PV器件的坚固性，理用受控照明和/或受控温度在PV器件中产生缺陷。可以在模拟期间或在模拟之后监测和/或确定PV器件的电特性。在一个或多个实施方式中，将所述装置和测试方法用作更大的PV器件生产系统的一部分，诸如在集成工具或线性制造线(例如可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料股份有限公司获得的SUNFAB^TM太阳能模块生产线)中。在一个方面中，将原位监测正在测试的PV器件的电特性和/或坚固性的观察结果，以便可在上游工艺中实现后续PV器件的生产参数的修改。

图1A和1B是光浸室100的一个实施方式的等距图。光浸室100包括限定外壳110的框架105。外壳110包括至少部分覆盖框架105的侧壁115和能够通往外壳110的内部的一个或多个门120。在图1A的视图中门120是关闭的，而在图1B的视图中门120是开启的，以便暴露外壳110内部的处理区域128。

室100还包括围绕框架105周边布置的多个空气调节器件，诸如一个或多个风扇单元125。在本实施方式中，将四个风扇单元125布置在室100的第一侧壁上，并将四个风扇单元125布置在室100的相对的第二侧壁上。将多个照明器件130布置在外壳110中，使其临近框架105的孔壁135。将多个照明器件130的每一个连接到与框架105连接的支撑构件140。将照明器件130的每一个可移动地连接到支撑构件140，以便至少可以在横向和/或纵向上彼此独立地移动单个照明器件130。将多个照明器件130的每一个和多个风扇单元125连接到用于控制施加到室100的各个器件的功率的控制器。

参照图1B，室100包括适于支撑待测试的PV器件(未示出)的可移动支撑表面或台板145。在一个实施方式中，为了加载/卸载基板并将基板放置在处理区域128中的由照明器件130和/或来自风扇单元125的空气撞击的位置，使台板145半悬和/或伸到外壳110之外。在其它实施方式中(未示出)，可以由机械手设备诸如端作用器(end effector)或递送系统将一个或多个PV器件传送到台板145并定位到处理区域128中。在图1B所示的实施方式中，将台板145通过可移动地支撑台板145的线性滑动机构15连接到框架1050。线性滑动机构150可以包括适于与在台板145的相对两侧中形成的槽缝155连接的轴承和/或沟道。示出了连接到台板145的一个或多个滚动构件160，以便于支撑台板145和将台板145移入/移出外壳110。将一个或多个滚动构件160布置在从台板145的下侧上的框架结构158延伸的支腿156上。在一个方面中，框架结构158为台板145提供机械稳定性，以便维持台板145的平坦性。在一个实施方式中，将台板145手工移入和移出外壳110，但是也可以将致动器或驱动器(未示出)连接到室100以便移动台板145。一个或多个滚动构件160可以是轮子、轮脚等。

光浸室100还可以包括布置在外壳110中的一个或多个光学传感器132。光学传感器132可以是指向台板145的光学器件并且具有台板145的上表面和/或可以布置在台板上的PV器件(未示出)的视向视野。在一个实施方式中，一个或多个光学传感器132的至少一个是温度传感器件、光测量器件、和它们的组合。在一个实施方式中，一个或多个光学传感器132的至少一个是适于提供台板145的温度和/或PV器件或其一部分的温度度量的温度传感器件。光学传感器132的示例包括激光传感器、红外传感器、照相机及它们的组合。

将室100配置成提供基本模拟陆地太阳能光谱的受控光学强度。在一个实施方式中，多个照明器件130传送具有大约1kw/m²(大致等于一个(1)太阳)的强度的被导向台板145的表面的光学能量。在一个方面中，来自照明器件130的光学能量的空间均匀度是大约20％。例如，在台板145表面的1.5平方米区域中测量的光学能量的空间均匀度在0.8太阳到大约1.2太阳之间。多个照明器件130是金属卤化物灯、发光二极管(LED)、射频等离子体灯，诸如可从Sunnyvale CA.的LUXIM

公司获得的LIFI^TM照明器件，及它们的组合。多个照明器件130的每一个是独立可控的，以便根据需要变暗或变亮。

室100适于在清洁房间或其它制造设备环境中的周围环境或大气条件中运行。将来自照明器件130的光学能量配置成撞击台板145的上表面和/或布置在台板145上的PV器件(未示出)，并且至少部分地照明处理区域128。在一个实施方式中，由热传导材料制成台板145，以便可以横贯台板145的表面均匀分布来自照明器件130的吸收光学能量。用于台板145的热传导材料的示例包括铝、铜及其它热传导材料。在一个实施方式中，台板145包括暴露穿过台板145形成的沟道或开孔(均未示出)的可移动截面170。使通过可移动截面170暴露的开孔或沟道的尺寸适于容纳PV器件(未示出)的一部分。可以由任何轻质结构材料制成框架105。风扇单元125是能够调节速度的商业可用空气调节单元。在一个实施方式中，使风扇单元125适于朝向处理区域128的中心引导来自室100外部的气流。

图2A-2D是图1A和1B的室100的不同视图。图2A是室100的顶部平面图，示出前侧205A、背侧205C和相邻侧205B、205B，其中前侧205A将包括门120。通过以相对于外壳110的期望取向支撑风扇单元125的各个机架210，将风扇单元125的每一个连接到框架105。在一个实施方式中，可以以相对台板145的上表面的平面偏离正交的大约0度到大约20度调整风扇单元125的角取向。在这种方式中，可以向下和朝向台板145的上表面引导来自多个风扇单元125的每一个的气流。将多个照明器件130的每一个以允许照明器件130相对框架105的独立横向(X和/或Y方向)和/或纵向(Z方向)移动的方式连接到框架105。在一个实施方式中，通过调整器件215将照明器件130的每一个连接到支撑构件140。附加地或替代地，通过调整器件215将支撑构件140的每一个连接到框架105。使调整单元215适用于易于照明器件130和/或支撑构件140的一个或多个的横向和/或纵向调整。调整器件215的示例包括螺纹器件、紧固件、旋钮、定位螺钉、杠杆或钳式机构、致动器等等。

使照明器件130的数量适于PV器件的不同尺寸和/或照明器件130的每一个的光学强度。还可以考虑诸如由照明器件130的每一个产生的热量和/或提供的空间均匀度的因素。在所示实施方式中，室100中包括在3×3图形中的9个照明器件130。9个灯的配置可以适于具有大约1.1×1.3米的尺寸的PV器件。较小的PV器件，诸如小于1.1×1.3米，可以仅使用6个照明器件130。替代地，可以在室100上配置9个照明器件130，当测试较小PV器件时可使照明器件130的一部分变暗或关闭。较大的PV器件可能需要更多数量的照明器件130。例如，当测试具有大约2.2×2.6米的尺寸的PV器件时，室100可包括25个照明器件130。在一个实施方式中，在室100中可以以5×5的图形包括25个照明器件130。此外，当测试具有小于2.2×2.6米的尺寸的PV器件时，可以在测试期间使所述25个照明器件130的一个或多个变暗或关闭。

在一个实施方式中，从室100的外部引导气流，以便调整外壳110内的温度。在此实施方式中，为了从处理区域128排出空气，室100至少部分地向周围环境开放。在一个示例中，将来自风扇单元125的气流的大部分从室100的外部推动并经框架105的孔壁135排出。框架105还包括局部侧壁220，如图2B的室100的侧向正视图所示。例如，侧部205B和205D(在该视图中看不到205D)包括允许空气进入或退出外壳110的开孔区域225。在其它实施方式中，由风扇单元125引导来自室100的外部的空气穿过孔壁135和/或开孔区域225并排出。经由框架105的开孔区域225，多个照明器件130的某些是可见的。在一个实施方式中，多个照明器件130包括至少部分地容置灯235的反射器230，诸如抛物面反射器。

图2C是图2A和2B的室100的前向正视图，其中，门被移开，以便暴露处理区域128。在该视图中，在台板145的与处理区域128相对的一侧上，示出了称作风扇单元240的附加空气调节单元。将风扇单元240布置在以相对台板145的期望取向支撑风扇单元240的框架245中。将多个照明器件130的每一个和风扇单元125、240连接到控制器，以便可以控制应用到单独照明器件130和风扇单元125、240的功率。在图2C中还示出了布置在灯235和台板145之间的扩散构件238。扩散构件238的每一个可以是适于均匀分布或过滤来自灯235的光的透明或半透明的材料。在一个实施方式中，将扩散构件238用于至少部分地阻挡或过滤来自所述照明器件130的一个或多个的光。在一个方面中，将扩散构件238用于调节处理区域128中的光学强度。

在光浸室100的一个实施方式中，为了在PV器件中产生“热点”，至少部分地遮蔽均匀分布或过滤的光，以便模拟使用时太阳能电池的遮蔽(shading)。一般地，当未遮蔽太阳能电池正在产生电流的同时由PV器件中遮蔽太阳能电池产生最小或降低电流时，在PV器件中产生热点。由于PV器件中太阳能电池是串联的，来自未遮蔽太阳能电池的电流必须通过遮蔽电池。典型地，在遮蔽太阳能电池中产生向偏压，导致在遮蔽太阳能电池中产生热量。产生的热量可以损坏PV器件或每一个太阳能电池中的多个层。因此，存在减轻PV器件中热点及其它缺陷的产生的持续挑战，而将光浸室100用作解决这些挑战的分析工具。

图2D是图2A-2C的室100的底视图，示出定位成将气流引导到台板145的主侧部或下表面250的四个风扇单元240。还示出了台板145的可移动截面170，其可以移开以便暴露穿过台板145的开孔的。

图2E是沿图1B的截面A-A所取的台板145的截面图。还示出了布置在图145的上表面260上的PV器件255。PV器件255包括配置成面向诸如太阳或照明器件130(未示出)的光源的上侧270A和下表面或背侧270B。台板145的上表面260包括用于在台板145的上表面260与PV器件的背侧270B之间提供紧密接触的平坦表面。

在此实施方式中，将台板145的可移动截面170(图1B)移开，以便暴露在台板145中形成的开孔265。在一个实施方式中，将开孔265配置成通往连接到PV器件255并布置在作为PV器件255一部分的接线盒275中的接线端子272。在一个方面中，室100包括连接到PV器件255的接线端子272的探针或电引线274。在一个实施方式中，接线盒275从PV器件255的背侧270B突出，并且使开孔265的尺寸适于容纳背侧270B的突出部分。以使开孔265的尺寸适于容纳接线盒275的这种方式允许PV器件255的背侧270B的大部分与台板145的上表面260紧密接触。开孔265还允许将电引线274连接到接线端子272。将电引线274与适于存储来自PV器件255的数据的计算机295相连。在图3A-3E中示出可以由图1A-2E的光浸室100测试的PV器件255的示例。

在室100中在测试期间控制PV器件255和台板145的温度。在环境模拟和/或测试工艺的一个示例中，以横贯台板145的上表面260最大偏差为大约10％的方式，将PV器件255加热到并维持在大约40℃和大约60℃之间的温度。在另一个实施方式中，将台板145和/或PV器件255的温度控制在任何1.5m²区域中大约+/-3℃之内。通过使用一个或多个传感器278控制照明器件130和风扇单元125及240的输出，提供台板145和/或PV器件255的温度控制。一个或多个传感器的每一个可以是热电偶器件、高温计、分光计、及它们的组合。

在一个实施方式中，将一个或多个传感器278定位成确定PV器件255的周边和PV器件255的中心或中心附近的温度。虽然将一个或多个传感器278显示为布置在台板145的主体中，可以将传感器278连接到在台板145的外部的PV器件255的表面。例如，可以将传感器278手工地定位到和/或连接到PV器件255的周边和通过开孔265连接到PV器件255的中心。在其它实施方式中，可以由配置成观测PV器件255的传感器132提供温度传感。在一个实施方式中，传感器132是适于观测PV器件255的上侧270A的红外照相机。在此实施方式中，将传感器132配置成提供PV器件255内的组件的温度度量。

在一个实施方式中，由风扇单元125和/或240提供台板145和/或PV器件255的冷却，以便在测试期间控制和维持太阳能电池的期望温度。在另一个实施方式中，台板145可以包括布置在145之中或之上的温度控制沟道280。可以将沟道280连接到诸如水、乙二醇、氮气或其它适于加热或冷却台板145的温度控制流体的温度控制流体源。在另一个实施方式中，台板145可以包括嵌入式加热元件(未示出)。虽然将某些实施方式描述为在台板145上以可以利用重力的水平取向(X或Y方向)支撑PV器件255，也可以将台板145改型为包括允许PV器件255与台板145相连的支撑构件290。在一个实施方式中，可以垂直定向(Z方向)台板145或将其移动到垂直取向，以便允许在垂直取向上测试PV器件255。

图3A是在图2E的PV器件255中可形成并在室100中可光浸和/或分析的单结非晶或微晶硅太阳能电池300A的简化示意图。使单结非晶或微晶硅太阳能电池300A的取向朝向光源或太阳能辐射301。在测试期间，由照明器件130提供太阳能辐射301。太阳能电池300A一般包含其上形成有薄膜的基板302，诸如玻璃基板、聚合物基板、金属基板、或其它适当基板。在一个实施方式中，基板302是尺寸为大约2200mm×2600mm×3mm的玻璃基板。太阳能电池300A还包含在基板302上形成的第一透明导电氧化物(TCO)层310(例如，氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO))、在第一TCO层310上形成的第一p-i-n结320、在第一p-i-n结320之上形成的第二TCO层340、及在第二TCO层340上形成的背部接触层350。为了通过增强光捕获来改进光吸收，可以随意通过湿法、等离子体、离子和/或机械工艺粗糙化所述基板和/或在其上形成的一个或多个薄膜。例如，在图3A所示的实施方式中，粗糙化第一TCO层310，而在其上沉积的后续薄膜一般将遵循其下面的表面的形貌。

在一种配置中，第一p-i-n结320可以包含p型非晶硅层322、在p型非晶硅层322上形成的本征型非晶硅层324、及在本征型非晶硅层324上形成的n型微晶硅层326。在一个示例中，可以将p型非晶硅层322形成为厚度在大约60

和大约300之间，将本征型非晶硅层324形成为厚度在大约1500和大约3500

之间，并将n型微晶硅层326形成为厚度在大约100

和大约400

之间。背部接触层350可以包括，但不限于，从由Al、Ag、Ti、Cr、Au、Cu、Pt、它们的合金及组合构成的集合中选择的材料。

图3B是太阳能电池300B的实施方式的示意图，太阳能电池300B是朝向光或太阳能辐射301取向的多结太阳能电池。太阳能电池300B包含在其上形成有薄膜的基板302，诸如玻璃基板、聚合物基板、金属基板、或其它适当基板。太阳能电池300B还包含在基板302上形成的第一透明导电氧化物(TCO)层310、在第一TCO层310上形成的第一p-i-n结320、在第一p-i-n结320上形成的第二p-i-n结330、在第二p-i-n结330上形成的第二TCO层340、及在第二TCO层340上形成的背部接触层350。

在图3B所示实施方式中，粗糙化第一TCO层310，并且在其上沉积的后续薄膜一般遵循其下面的表面的形貌。第一p-i-n结320可以包含p型非晶硅层322、在p型非晶硅层322上形成的本征型非晶硅层324、及在本征型非晶硅层324上形成的n型微晶硅层326。在一个示例中，可以将p型非晶硅层322形成为厚度在大约60和大约300

之间，将本征型非晶硅层324形成为厚度在大约1500

和大约3500

之间，并将n型微晶硅层326形成为厚度在大约100

和大约400

之间。

第二p-i-n结330可以包含p型微晶硅层332、在p型微晶硅层332上形成的本征型微晶硅层334、及在本征型微晶硅层334上形成的n型非晶硅层336。在一个示例中，可以将p型微晶硅层332形成为厚度在大约100

和大约400之间，可以将本征型微晶硅层334形成为厚度在大约10000

和大约30000

之间，并将n型非晶硅层336形成为厚度在大约100和大约500

之间。背部接触层350可以包括，但不于，从由Al、Ag、Ti、Cr、Au、Cu、Pt、它们的合金及组合构成的集合中选择的材料。

图3C是示意性示出PV器件255的背侧270B的示例的平面图。图3D是图3C中示出的PV器件255的一部分(见截面A-A)的侧部截面图。虽然图3D示出了与图3A中描述的配置相似的单结太阳能电池的横截面，并这并不意味着对在此描述的本发明的范围的限制。

如图3C和3D所示，PV器件255可以包含基板302、太阳能电池器件元件(例如标号310-350)、一个或多个内部电连接线路(例如端部母线(endbuss)355、交叉母线(cross buss)356)、接合材料层360、背部玻璃基板361、及接线盒275。接线盒275一般包括与背部接触层350及PV器件255的主动区电连接的至少一个接线端子272。在某些实施方式中，接线盒275一般可以包含通过端部母线355及交叉母线356与PV器件255的某些部分电连接的两个接线盒接线端子371、372，端部母线355及交叉母线356与背部接触层350及太阳能电池300A或300B的主动区电连接。为了避免与在下面的讨论中在基板302上具体执行的动作有关的混淆，总体上将具有一个或多个沉积层(例如标号310-350)和/或布置在其上的一个或多个内部电连接线路(例如端部母线355、交叉母线356)的基板302称为器件基板303。相似地，将已经使用接合材料360接合到背部玻璃基板361的器件基板303称为复合太阳能电池结构304。

图3E是PV器件255的示意截面图，示出用于在PV器件255内形成单独电池382A-382B的不同刻线区域。如图3E所示，PV器件255包括透明基板302、第一TCO层310、第一p-i-n结320、及背部接触层350。可以执行三个激光刻线步骤，用于产生形成高效率太阳能电池器件通常所需的沟槽381A、381B、及381C。虽然在基板302上一起形成，但是由在背部接触层350和第一p-i-n结320中形成的绝缘沟槽381C将单个电池382A和382B彼此隔离。另外，以使背部接触层350与第一TCO层310电接触的方式，在第一p-i-n结320中形成沟槽381B。在一个实施方式中，在沉积第一p-i-n结320和背部接触层350之前，通过激光刻线去除第一TCO层310的一部分形成绝缘沟槽381A。相似地，在一个实施方式中，在沉积背部接触层350之前，通过激光刻线去除第一p-i-n结320的一部分在第一p-i-n结320中形成沟槽381B。虽然在图3E中示出单结型太阳能电池，但是此配置并不意味着对在此描述的本发明的范围的限制。

图4A是光浸室100的示意顶视图，示出在光浸工艺中使用的温度控制回路400的一个实施方式。可以在室100的配置(setup)、室100中的环境模拟和/或在室100中PV器件255的测试的一种或组合中使用温度控制回路400。在环境模拟和/或测试期间，如图所示，将PV器件255支撑在台板145的上表面260上。在环境模拟或测试工艺期间，必须将PV器件255的温度升高到和/或维持在模拟PV器件255在投入使用时将可能遭受的环境的温度。因此，必须将室100中的环境配置成产生并维持预定温度。在该图中，将PV器件255示出在台板145的上表面260上。然而，在用于实现期望温度的配置程序期间，为了确定室100的初始温度，可以使用虚拟基板代替实际PV器件。因此，在该图中可以使用PV器件255，仅是出于参考目的便于帮助读者理解本发明。替代地，可以在配置工艺期间使用实际PV器件255确定所述初始温度。在另一个替代方式中，为了方便监测和控制来自多个照明器件130的光学能量，可以独自或与虚拟基板或实际PV器件结合使用参考电池(reference cell)420，诸如光传感器件或光吸收器件。

通过在PV器件255的周边的至少一个温度指示点405和在PV器件255的中心处的至少一个温度指示点410密切监测室100中的温度。另外，在PV器件255的配置、环境模拟和测试期间可以监测多个温度指示点415。在一个实施方式中，温度指示点405、410和415表示用于使用传感器132(图1B和2E)和传感器278(图2E)的一个或组合的温度测量的参考点。在另一个实施方式中，温度指示点405、410和415表示诸如传感器278的分立温度传感器的位置。在一个实施方式中，在PV器件255的配置、环境模拟和/或测试期间可以监测包括温度指示点405、410和415的温度指示点的图形。在一个方面中，在PV器件255的配置、环境模拟和/或测试期间可以监测温度指示点的网格图形。例如，可以使用大约25个传感器监测PV器件255的一部分，诸如PV器件255的中心和至少一个边缘。替代地或附加地，可以将参考电池420放置在台板145的上表面260上。在一个实施方式中，参考电池420是单个PV器件、光传感器、或其它光导器件。参考电池420还包括可以是如上所述的温度传感器的参考点的温度指示点415。

在一个实施方式中，可以将所述多个风扇单元125分为适于分别在PV器件255的边缘上方和中心上方提供气流的第一组风扇单元425A和第二组风扇单元425B。温度指示点405和410的每一个与一个或多个控制器430A和430B连通。在一个实施方式中，控制器430A和430B是适于分别控制多个风扇单元125的每一个的气流的速度控制器。在另一个实施方式中，使控制器430A和430B适于分别控制第一组风扇单元425A和第二组风扇单元425B。在一个方面中，控制器430A和430B是诸如比例积分微分(PID)控制器的受控回路反馈控制器。在另一个实施方式中，将控制器430A和430B的每一个连接到主PID控制器440。

图4B是光浸室100的处理区域128的一部分的示意侧视图。在该图中，示出了在横截面中具有反射器230的多个照明器件130中的两个。虽然多个照明器件130为处理区域128提供热量，但是还通过照明器件130的调整提供处理区域128中的温度控制。例如，可以相对台板145的上表面260调整反射器230和/或灯235的高度。在一个实施方式中，通过旋转反射器230相对灯235(距离A)调整反射器230的高度。在一个方面中，可以将反射器230连接到相对具有螺纹的轴455旋转的诸如螺母的调整器件450。替代地或附加地，可以由调整器件215相对台板145的上表面260(距离B)调整反射器230和灯235，调整器件215可以是适于相对轴455旋转的螺母。另外，可以使用调整器件215调整灯235和/或反射器230之间的距离(距离C)。在附加或替代实施方式中，可以将灯235配置成相对台板145的上表面260进行角度调整。在一个方面中，轴455包括适于以相对轴455的纵轴的角α旋转灯235并锁定灯235的旋转器件460。因此，可以使用线性调整(距离A、B和C)和角度调整(角α)的一个或组合控制照明器件130的光学和/或热强度。

照明器件130的每一个与为单独照明器件130提供开启/关闭和功率控制的主PID控制器440通信。可以将单独控制器470与可用于基于来自主PID控制器440的指令调整距离A、B和C和/或角α的致动器(未示出)连接。替代地，可以基于来自主PID控制器440的反馈手工地执行距离A、B和C和/或角α的调整。

图4C是室100的示意底视图，示出光浸电测试程序490的一个方面。在该图中，为了更加清楚地描述室100与PV器件255之间的界面，未示出台板。由与PV器件255的周边通信的至少一个传感器278和与PV器件255的中心通信的另一个传感器278监测PV器件255的温度。为了监测来自PV器件255的信号，将电引线274连接到PV器件255。在计算机295中收集来自传感器278的温度数据和来自PV器件255的电数据。在一个实施方式中，将参考电池420(例如热电堆)用于监测处理区域128中的各条件。在此实施方式中，在计算机295中采集温度数据和/或光强度数据。

在一个示例中，计算机295包括分析和记录来自PV器件255的原始电流/电压(IV)数据的电输出记录程序472。计算机295还包括监测和/或收集来自PV器件255的温度数据的温度记录程序474。在使用参考电池420的实施方式中，计算机295还包括用于参考电池420的参考电池记录程序476。由参考电池记录程序476监测和/或记录诸如由参考电池420经历的温度和/或光学强度的数据。因此，计算机295能够实现PV器件255的温度和电特性的监测和/或记录，用于用户或计算机295的未来使用。在使用参考电池420的实施方式中，计算机295监测和/或记录来自参考电池420的表示处理区域128的和/或围绕PV器件255的环境的条件(或状态)的数据。

在一个实施方式中，测试程序490包括利用计算机295记录的数据调整处理区域128中的条件和/或确定PV器件255的电特性。在某些实施方式中，为了制造更加坚固的PV器件，将来自PV器件255的数据用于调整上游工艺中的工艺制法。在一个实施方式中，计算机295能够实现PV器件255的实时监测和/或处理区域128中的条件的实时调整，如492处所示。例如，可以监测和控制PV器件255的温度补偿(A)。在一个方面中，可以监测所述温度，以便能够利用IV曲线进行比较。在另一个示例中，可以监测和控制光强度补偿(B)。在一个方面中，将来自参考电池420的数据与PV器件255的电输出相比较。在另一个示例中，可以使用来自计算机295的数据监测PV器件的电特性。在一个方面中，可以确定最终IV曲线计算(C)。在另一个方面中，可以由计算机295获得PV器件255的最大功率(P_max)判定(D)。在此实施方式中，可以基于电输出分级或定级PV器件255。

在一个实施方式中，测试程序490包括判定494，判定494包括用于继续光浸工艺的判定。在一个方面中，判定494可以基于处理区域128中的条件和/或由PV器件255经历的温度和/或光学强度。例如，如果没有稳定PV器件255的温度，所述判定可以是正的，以便继续所述光浸工艺，力图稳定PV器件255。计算机295与主PID控制器440通信，并且可以修改处理区域128中的温度和/或光学强度。如果所述判定是负的，其可以表示PV器件255的稳定，PID控制器440可以关闭照明器件130，如在496处所示。判定494还可以包括继续所述光浸工艺，以便在不同环境条件下测试PV器件255。例如，可以在第一温度下测试(例如，监测、记录和/或定级)PV器件255的电特性，并在小于或大于所述第一温度的第二温度下再次测试。

图5是将光浸室作为一个组件的太阳能模块生产线500的一个实施方式的平面图。在一个示意工艺序列中，将基板302加载到太阳能模块生产线500中建立的加载模块502中。沿传送带581和/或由其它器件或工具，诸如手工地或使用机械手设备，将基板302传送到太阳能模块生产线500的不同组件。在一个实施方式中，以没有良好控制基板302的边缘、整体尺寸和/或清洁度的“原始”状态接收基板302。然而，典型地，接收已经将第一TCO层310沉积在基板302的表面上的“原始”基板302是有利的。

接下来，将基板302传送到刻线模块508中，在刻线模块508中在基板302上执行用于将基板302表面的不同区域彼此电隔离的前部接触隔离工艺。接下来，将基板302传送到处理模块512，在处理模块512中在基板302上执行一个或多个光吸收体沉积工艺。所述一个或多个光吸收体沉积工艺可以包括一个或多个用于形成太阳能电池器件的不同区域的制备、蚀刻、和/或材料沉积步骤。所述一个或多个沉积工艺可以包括一系列用于形成太阳能电池300A和300B的多个层的子处理步骤。一般来说，在处理模块512中为形成在基板302上形成的太阳能电池器件中的一个或多个层而建立的一个或多个集成工具(例如，集成工具512A-512D)中，执行所述一个或多个光吸收体沉积工艺。

接下来，将基板302传送到刻线模块516，在刻线模块516中在基板302上执行用于将基板302表面的不同区域彼此电隔离的互连形成工艺。通过使用诸如激光消融工艺的材料去除步骤，从基板302表面去除材料。在另一个实施方式中，利用喷水切割工具或金刚石刻线隔离基板302的表面上的所述不同区域。

接下来，可以将基板302传送到检查模块517，在检查模块517中可以执行检查工艺并且可以收集测量数据并将其传送到系统控制器590。在一个实施方式中，基板302通过检查模块507并且光学检查基板302。捕捉基板302的图像并传送到系统控制器590，在其中分析所述图像，收集测量数据并将其存储在存储器中。在一个实施方式中，将所述测量数据用于修改一个或多个上游工艺。

接下来，将基板302传送到处理模块518中，在处理模块518中在基板302上执行背部接触形成工艺。所述背部接触形成步骤可以包括一个或多个用于形成太阳能电池器件的背部接触区域的制备、蚀刻、和/或材料沉积步骤。在一个实施方式中，将一个或多个PVD步骤用于在基板302的表面上形成背部接触层350。在一个实施方式中，使用可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料股份有限公司获得的ATON^TM PVD 5.7工具执行所述一个或多个处理步骤。在另一个实施方式中，将一个或多个CVD步骤用于在基板302的表面上形成背部接触层350。

接下来，将基板302传送到刻线模块520中，在刻线模块520中在基板302上执行背部接触隔离工艺。在一个实施方式中，使用可从应用材料股份有限公司获得的5.7m²基板激光刻线模块精确刻线基板302的期望区域。在一个实施方式中，所述激光刻线工艺使用532nm波长脉冲激光图案化布置在器件基板303上布置的材料，以便隔离太阳能电池300A、300B的区域。在另一个实施方式中，将喷水切割工具或金刚石刻线用于隔离基板302的表面上的所述不同区域。

接下来，可将基板302传送到检查模块521，在检查模块521中执行检查工艺并且可以收集测量数据并将其传送到系统控制器590。在一个实施方式中，基板302通过检查模块521，在其中光学检查基板302。捕捉基板302的图像并将其传送到系统控制器590，在其中分析所述图像，收集测量数据并将其存储在存储器中。在一个实施方式中，将所述测量数据用于修改一个或多个上游工艺，诸如所述前部接触隔离工艺、所述互连形成工艺、和/或所述背部接触隔离工艺。

接下来，将基板302传送到封口/边缘去除模块526，在封口/边缘去除模块526中执行用于制备基板302的不同表面的基板表面及边缘制备工艺。在一个方面中，将所述表面及边缘制备工艺用于防止稍后的器件形成工艺中的合格率问题。在一个实施方式中，将基板302插入到封口/边缘去除模块526，以便制备基板302的边缘。在另一个实施方式中，将封口/边缘去除模块526用于从基板302的边缘去除沉积材料(例如，大约10mm)，以便提供可以用于在基板302与背部玻璃基板361(图3D)之间形成可靠密封的区域。还可以将从基板302的边缘去除的材料用于在最终形成的PV器件中防止电短路。

接下来，将基板302传送到预筛分(pre-screening)模块527，在预筛分模块527中在基板302上执行任选预筛分工艺，以便确保在所述基板表面上形成的器件满足期望质量标准。在一个实施方式中，将发光源及探测器件用于通过使用一个或多个基板接触探针测量形成的太阳能电池的产出。如果模块527在形成的器件中检测到缺陷，其可以采取校正动作或者可以废弃所述太阳能电池。

接下来，将基板302传送到接合线连接模块531，在接合线连接模块中在基板302上执行接合线连接工艺。将接合线连接模块531用于连接将不同外部电组件连接到形成的太阳能电池器件所需的不同电线/引线。典型地，接合线连接模块531是可以有利地用于可靠且快速形成大量互连的自动电线接合工具，通常需要所述大量互连来形成在生产线500中形成的大太阳能电池。在一个实施方式中，将接合线连接模块531用于在形成的背部接触层350上形成端部母线355和交叉母线356(两者如图3C所示)。在这种配置中，端部母线355可以是导电材料，可将所述导电材料粘结、焊接、和/或熔合到在所述背部接触区域中建立的背部接触层350，以便形成良好电接触。在一个实施方式中，端部母线355和交叉母线356的每一条包含金属条带，诸如铜带、镀镍银带、镀银镍带、镀锡铜带、镀镍铜带、或其它的可以携载由太阳能电池释出的电流并可靠接合到背部接触区域中的金属层的导电材料。在一个实施方式中，金属条带的宽度在大约2mm和大约10mm之间而厚度在大约1mm和大约3mm之间。可以通过使用诸如绝缘带的绝缘材料将在接合点电连接到端部母线355的交叉母线356与太阳能电池的背部接触层电隔离。交叉母线356的每一条的末端一般具有可以用于将端部母线355和交叉母线356连接到在接线盒275(图3C)中形成的电连接线路的一条或多条引线，接线盒275用于将形成的太阳能电池与其它外部电引线连接。

在该工艺中，制备用于传送到太阳能电池形成工艺中的接合材料和背部玻璃基板361。一般在玻璃贮存模块532中执行所述制备工艺，玻璃贮存模块532一般包括材料制备模块532A、玻璃加载模块532B、玻璃清洁模块532C、及玻璃检查模块532D。通过使用层压工艺将背部玻璃基板361接合到基板302上。一般来说，所述接合工艺需要制备聚合物接合材料，将聚合物接合材料放置在背部玻璃基板361与基板302上的沉积层之间，以便形成用于防止在使用寿命期内环境侵袭太阳能电池的真空密封。在材料制备模块532A中制备接合材料。随后将所述接合材料放置在基板302上，并将背部玻璃基板361加载到加载模块532B中。由清洁模块532C清洗所述背部玻璃基板。随后由检查模块532D检查背部玻璃基板361，并将背部玻璃基板361放置在接合材料及基板302上。

接下来，将基板302、背部玻璃基板361、及接合材料传送到接合模块534，在接合模块532中执行用于将背部玻璃基板361接合到基板302的层压工艺。在该工艺中，将接合材料，诸如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，夹在背部玻璃基板361与基板302之间。使用接合模块534中建立的不同加热元件和其它器件，将热量和压力施加到上述结构，以便形成接合密封器件。由此，基板302、背部玻璃基板361和接合材料形成至少部分封装所述太阳能电池的主动区的复合太阳能电池结构304。在一个实施方式中，为了允许交叉母线356或端部母线355的部分保持暴露，在背部玻璃基板361中形成的至少一个孔保持至少一部分未由接合材料覆盖，使得交叉母线356或端部母线355的一部分保持暴露，以便在后续工艺中可以形成与太阳能电池结构304的这些区域的电连接。

接下来，将复合太阳能电池结构304传送到压热模块536，在压热模块536中在复合太阳能电池结构304上执行压热工艺。将所述压热工艺用于去除接合结构中的截留气体，确保在背部玻璃基板361与基板302之间形成良好接合。在该工艺中，将接合太阳能电池结构304插入到压热模块536的处理区域中，在所述区域中传送用于减少截留气体量和改进在基板302、背部玻璃基板361及接合材料之间的接合性能的热量和高压气体。在压热模块536中执行的所述工艺还用于确保更好地控制在玻璃和接合层(例如PVB层)中的应力，以便防止将来由在接合/层压工艺期间引入的应力导致真空密封的失效或玻璃的失效。在一个实施方式中，可能需要将基板302、背部玻璃基板361及接合材料加热到在形成的复合太阳能电池结构304中的一个或多个组件中导致应力松弛的温度。

接下来，将复合太阳能电池结构304传送到接线盒连接模块538，在接线盒连接模块538中在太阳能电池结构304上执行接线盒连接工艺。将接线盒连接模块538用于在部分形成的PV器件上安装接线盒275(图3C)。安装的接线盒275作为将要连接到形成的PV器件的外部电组件(诸如其它PV器件或电力网)与所述PV器件中的内部电连接点之间的界面。在一个实施方式中，接线盒275包含一个或多个接线端子，诸如接线端子371和372，以便可以容易且系统地将形成的PV器件连接到其它外部器件，以传送产生的电力。因此，在将接线盒275连接到复合太阳能电池结构304之后，形成密封的可用PV器件255。

接下来，将PV器件255传送到测试模块540，在测试模块540中筛分并分析PV器件255，以便确保在PV器件255上形成的器件满足期望质量标准。在一个实施方式中，测试模块540包括第一测试室538A和第二测试室538B中的至少一个。在该实施方式中，将第一测试室538A布置在生产线500内，以便可以由传送带540传送PV器件255通过测试室538A，而将第二测试室538B布置在生产线500内的旁路传送带582上。在此实施方式中，使第一测试室538A和第二测试室538B均适于使PV器件255经受光线和热量中的一种或其组合。在一个实施方式中，生产线500包含多个彼此平行放置的测试室(例如，标号538A、538B)，以便可以在测试室中的期望测试时间内达到通过生产线500的太阳能电池产量。在一个配置中，将测试室538A、538B的每一个连接到配置成传送基板进、出每一个测试室538A、538B的多个传送带581。

在一个实施方式中，第一测试室538A是配置成使PV器件255经受光学能量并当PV器件255经受所述光学能量时监测PV器件255的电输出的太阳能模拟室。在一个实施方式中，使所述太阳能模拟室适于发射朝向PV器件255的上表面的闪光，并且监测和特征化PV器件255的功率输出。在另一个实施方式中，将第二测试室538B配置成与如这里描述的光浸室100相似。在某些实施方式中，可以将第一测试室538A配置为光浸室100而将第二测试室538B配置为太阳能模拟室。在另一个实施方式中，可以将第一测试室538A和第二测试室538B两者配置为如这里描述的光浸室100，以便生产线500包括适于执行光浸工艺和/或测试PV器件255的电性能的两个室。在所述这些实施方式的任何一个中，通过使用适于实现与接线盒275中的接线端子371及372的电接触的一个或多个自动组件，可以采用发光源和探测器件测量PV器件的输出。如果测试模块540在PV器件255中检测到缺陷，可以执行校正动作或者可以废弃PV器件255。

接下来，将PV器件255传送到支撑结构模块541，在支撑结构模块541中将支撑结构装配硬件连接到PV器件255。在完成装配硬件连接之后，可以容易地装配PV器件255并将其快速地安装在用户地点。随后，将完成的PV器件255传送到卸载模块542，在卸载模块542处将PV器件255从太阳能模块生产线500移出。

图6A是光浸室638的一个实施方式的示意截面图，光浸室638可以是图5的第一测试室538A或第二测试室538B。在此实施方式中，使室638适于在垂直取向(Z方向)中朝向PV器件255引导来自光阵列605的光学能量。

光浸室638包括定位机械手660和连接到定位机械手660的台板145。定位机械手660包括旋转式致动器664和旋转式刹车665。台板145包含托台结构670和放置成相对托台结构670来保持PV器件255的多个支撑元件290和610。在一个实施方式中，支撑元件290、610是真空夹紧元件、机械夹紧器件、及它们的组合。光浸室638还包括限定处理区域128的外壳110，在处理区域128处放置用于处理的PV器件255。将光阵列605布置在处理区域128中，用于朝向PV器件255引导光学和热能量。外壳110包括框架105和门120。可以枢转或缩回门120，以允许台板145接近传送带581。在一个实施方式中，门120包括可以是铰链或旋转式致动器的枢轴机构650。当开启门120时，旋转式致动器664将台板145旋转到接触传送带581上的PV器件255的位置中。随后旋转式致动器664将台板145旋转到台板145可以接收PV器件255的水平取向。致动支撑元件290和/或610，并且旋转式致动器664将台板145移动到在大致的垂直测试位置的处理区域128。为了排除任何来自处理区域128的外来光线，关闭门120并使其处于将不干扰传送带581上的其它PV器件的传送的位置。以这种方式，可以从所述生产线移开将要处理的PV器件255，并且在光浸室638中进行处理，而不干扰所述生产线中其它PV器件的处理。

在一个实施方式中，旋转式致动器664包括用于将台板145从基本水平(X或Y方向)的加载或卸载位置旋转到基本垂直(Z方向)的处理位置的马达。在台板145移动期间损失功率的情况中旋转式刹车665提供止动能力。在所述加载或卸载位置中，台板145与将PV器件255移入、移出光浸室638的传送带581相互作用。在一个示例中，台板145将未处理PV器件255抬升离开传送带581，并且将处理过的PV器件255放回传送带581。

光浸室638还包括用于当PV器件255在所述垂直位置中时定位探测器件或探测巢(probe nest)680的支撑构件682。探测巢(或称探针巢)680一般包括连接到PV器件255上的接线盒275的电引线274(图2E)。探测巢680向计算机285提供来自PV器件255的数据。

图6B是适于图6A所示的光浸室638的台板145的一个实施方式的平面图。台板145包括附着有便于对台板145进行结构支撑的结构支撑元件的框架602。台板145包括上表面260和穿过其中形成的开孔265。已经移除了台板145的一部分，以便示出与台板145的上表面260相对布置的多个风扇单元245。

在所述实施方式中，台板145包括适于方便PV器件(未示出)的支撑的多个支撑元件610和/或290。在一个实施方式中，为了能够实现支撑元件290的移动，将致动器608连接到支撑元件290。每个致动器608可以是电动、气动或液压驱动的线性致动器或伺服马达。在一个实施方式中，支撑元件610是布置在台板145的上表面260上的真空致动垫(pads)或杯状物(cups)。一旦致动，支撑元件610的每一个夹紧一个PV器件并维持所述PV器件与台板145的上表面260之间的接触。

图7是可以在如这里描述的光浸室100或638中使用的照明阵列700的另一个实施方式的示意等距图。在此实施方式中，照明阵列700是消耗不同级别功率并排列成混合灯阵列的两种类型灯的混合物。照明阵列700包括第一光源阵列705和第二光源阵列710。第一光源阵列705包括排列成多行和列的多个第一灯，而第二光源阵列710包括排列成多行和列的多个第二灯。可以根据将要测试的PV器件的尺寸调整第一光源阵列705和第二光源阵列710的每一个的行和列的数量。

在一个实施方式中，第一光源阵列705可以包括具有第一功率电平的多个第一照明器件130，而第二光源阵列710包括具有第二功率电平的多个第二照明器件715。在一个方面中，所述多个第一照明器件130的每一个包括金属卤化物灯、LIFI^TM照明器件及它们的组合，而所述多个第二照明器件715的每一个包括白炽或钨丝灯。在一个实施方式中，为了获得均匀光分布，将第一光源阵列705排列在第一平面中，并将第二光源阵列710排列在与所述第一平面基本平行的第二平面中。为了匹配期望光谱，可以相应地调整所述第一平面与第二平面之间的距离。在一个实施方式中，可以手动或通过使用一个或多个诸如步进马达等的致动器720以自动方式调整所述第一平面与第二平面之间的距离。在一个实施方式中，期望光谱可以包括基本与一个(1)太阳(sun)等效的太阳光的光谱。虽然没有示出，第一光源阵列705和第二光源阵列710的每一个与主PID控制器通信。

图8是示出光浸方法800的一个实施方式的流程图。在此实施方式中，可以在作为独立处理室的光浸室100中或作为太阳能模块生产线的一部分的光浸室638中执行方法800。在一个实施方式中，为了测试和特征化PV器件255，可以将方法800用于模拟环境条件。例如，可以将处理区域128中的条件设置成，以产生PV器件255的光诱导退化(LID)的方式提供热和光学能量。一般地，LID是热量和光线在PV器件255的组件上的影响，其可能导致在所述PV器件的太阳能电池结构304的一个或多个层中建立的原子和/或原子间的键改变它们在所述多个层的一个层内的位置或改变它们的物理或化学结构，由此降低太阳能电池结构304的效率。在一个示例中，PV器件255相对太阳光和/或热量的延长暴露可用于退火PV器件255内的太阳能电池结构。在一个方面中，太阳能电池结构304内的氢键可能断裂并捕获载流子，由此降低PV器件255的效率。在一个实施方式中，在PV器件255中诱导LID效应，提供了表示所述PV器件的质量的度量。例如，可以使用表示PV器件255的击穿的百分数对已经通过这里描述的方法光浸的PV器件进行合格性鉴定。可以由制造商或末端用户利用所述度量表示根据工艺制法制造的其它PV器件255的质量。还可以利用所述度量指示根据特定工艺制法制造的PV器件255的期望效率和/或使用寿命。

在另一个方面中，可以将引向PV器件255处的受控光学强度用于在PV器件255中诱导热点的形成。可以由布置在灯235与PV器件255之间的一个或多个扩散构件238(图2C)提供PV器件255的多个部分的遮蔽。在其它实施方式中，可以通过以材料覆盖所述PV器件的一部分和/或关闭灯235的一个或多个，产生所述PV器件的遮蔽。在所述实施方式的任何一个中，为了最大化PV器件255的可用寿命和生产力，使处理区域128中的条件(或状态)适于模拟使用时PV器件255可能经受的环境条件和/或极端情况。

在方法800中，取决于是在引入PV器件255之前还是在处理区域128中提供PV器件255时需要处理区域128中的期望条件，步骤810A和810B是可互换的。在一个实施方式中，在将PV器件255传送到处理区域128中之前提供处理区域128中的条件，如810A处所示。在引入将要测试的PV器件255之前，可以在斜线上升(ramp-up)期间设置并监测和/或调节处理区域128中的温度和光学强度，以便达到稳态。可以使用布置在台板145中或上的诸如热电偶或高温计的分立温度传感器监测温度。可以利用光传感器、分光计或参考电池监测和便利地调节光学强度。在一个实施方式中，使用光学传感器132(图2E)监测温度。在处理区域128中的温度已经达到期望设定点之后，可以在处理区域128中提供待测试的PV器件255。

在一个方面中，期望光学强度包括提供基本朝向台板145的上表面260引导的具有大约1kw/m²的强度(大致与一个(1)太阳相等)的光学能量。另外，期望温度设定点为在p-i-n结320和/或330(图3A和3B)处测量的大约40℃和大约60℃之间。在特定实施方式中，期望在待测试的PV器件255的中心和周边附近的p-i-n结320和/或330处测量的PV器件255的温度是大约50℃。可以利用主PID控制器440将PV器件255的设定点温度维持在任何1.5m²面积中大约+/-3℃。

在一个实施方式中，可以由在台板145中或上的分立温度传感器和/或光学传感器132判定期望的结温度。在一个方面中，可以将台板145的上表面260的温度维持在比所述期望结温度高大约3℃到6℃，或替代地，2℃到4℃。在一个示例中，可以将台板145的上表面260的温度维持在大约52℃到54℃，以便提供大约50℃的期望结温度。在另一个实施方式中，可以将参考电池420和/或虚拟PV器件用于提供所述期望结温度。在处理区域128中的温度已经达到期望设定点之后，可以在处理区域128中提供待测试的PV器件255。期望PV器件255的下表面基本上与台板145的上表面260完全接触，以便促进在台板145与PV器件255之间的热传导。

在另一个实施方式中，在达到稳态温度和光学强度之前，将待测试的PV器件255提供到处理区域128，如810B处所示。在所示实施方式中，以与台板145的上表面260紧密接触的方式将PV器件255支撑在台板145上。开启照明器件130并将所述主PID控制器设置到高于所述期望稳态设定点的斜线上升温度设定点，以便于实现期望结温度。由主PID控制器440控制多个风扇单元125和/或240，以便于实现斜线上升温度设定点。可以由在台板145中或上的分立温度传感器、连接到或放置在PV器件255上的温度传感器、和/或光学传感器132监测温度。

在由发明人实现的一个示例中，将主PID控制器440设定到大约75℃，以便允许在所述斜线上升程序期间侧部风扇单元125保持关闭。将诸如分立温度传感器的传感器放置在基板302(图3A、3B)上或PV器件255的上侧270A(图2E)上。在所述示例中，将25个温度传感器以25cm的间距布置在网格图形中。所述温度传感器的至少两个与控制器430A、430B(图4A)和主PID控制器440通信。在所述斜线上升程序期间，关闭侧部风扇单元125和底部风扇单元240，处理区域128在大约30分钟内达到初始热平衡。

在达到所述初始热平衡之后，将底部风扇单元240的功率降到最低速度设定。在所述示例中，侧部风扇单元125和底部风扇单元240是三速风扇。在大约15分钟之后，处理区域128中的温度平衡到达到二级热平衡。检查来自所述分立温度传感器的温度读数并取平均，以便判定PV器件25的表面处的平衡温度。从PV器件25上的25个点取PV器件25的温度的平均。在平均表面温度达到高于期望设定点温度(例如处理温度)大约3℃到6℃的温度梯度的情况下，判定底部风扇单元240处于期望速度设定(例如最低速度设定)。在所述平均表面温度高于所述梯度温度(例如，高于所述期望设定点温度(例如处理温度)大约3℃到6℃)的情况下，将底部风扇单元240重置成较快速度，直到使所述平均温度降低到期望的高于期望设定点温度3℃到6℃为止。

在达到期望梯度温度之后，将全部8个侧部风扇单元125设定为所述最低速度。参照图4A，控制器430A、430B具有期望设定点温度，在此例中为大约50℃。允许所述系统平衡大约15分钟，在此之后，对来自所述25个传感器的温度取平均并计算标准偏差。在此阶段的平均测量温度的差异超过标准偏差(在此例中计算为2℃)的情况下，重新校准控制器430A和430B，以便克服所述偏移。可以利用在图4A中描述的侧部风扇单元125的区域控制来调节PV器件255的温度均匀度。例如，如果在所述PV器件的周边处的温度与在PV器件255的中心处的温度明显不同，则对于控制器430A和430B的每一个所述设定点温度可以是不同的。在期望设定点温度是大约50℃+/-2℃(其中2℃是一个标准偏差)的特定设置示例中，将底部风扇单元240设定为最高速度而将侧部风扇单元124设定为最低速度。在所述示例中，将控制中心处的第一组风扇单元425B的控制器430B设定为48℃而将控制边缘处的第二组风扇单元425A的控制器430A设定为50℃。在此例中，将PV器件255在一个时间段内维持在50℃的整体温度。

不管执行步骤810A和810B的次序，在测试期间都维持预定设定点温度，如820处所示。可以基于用户的期望改变所述测试期间，但是，在环境模拟模式的一个实施方式中，所述时间段在大约30分钟到大约300小时之间。在一个示例中，所述测试期间在大约100小时到大约300小时之间。在一个实施方式中，在环境模拟模式期间或之后，可以如图4C中描述的监测并评估PV器件255的电特性，如825处所示。在其它实施方式中，在环境模拟工艺之后移除PV器件255，如830处所示。在840，在另一个系统中评估PV器件255的电特性。

虽然前面描述了本发明的多个实施方式，但是在不偏离本发明的基本范围的情况下可以设计出本发明的其它进一步的实施方式。

Claims

1.一种室，其包括：

框架，所述框架限定具有内部体积的局部外壳，并且所述框架包含选择性密封所述框架中的开孔的门；

多个照明器件，所述多个照明器件连接到孔壁的所述外壳的内部，并且所述多个照明器件的每一个定位成朝向布置在所述内部区域中的台板的上表面引导光；以及

多个风扇单元，所述多个风扇单元定位在所述框架的侧壁中形成的开孔中，并且所述多个风扇单元的每一个定位成从所述外壳的外部朝向所述台板及所述多个照明器件之间引导周围环境气流，以便通过所述孔壁排出。

2.如权利要求1所述的室，其中所述多个风扇单元与控制器通信。

3.如权利要求2所述的室，其中所述多个风扇单元被分为第一组风扇单元和第二组风扇单元，所述第一组风扇单元被取向为在所述台板的中心上方引导气流，所述第二组风扇单元被取向为在所述台板的周边上方引导气流。

4.如权利要求2所述的室，其中所述多个风扇单元被分为与单独控制器通信的第一组风扇单元和第二组风扇单元。

5.如权利要求1所述的室，其中所述多个风扇单元布置在所述框架的相对侧边上。

6.如权利要求1所述的室，其还包括：

在所述室的外部被定位成朝向所述台板的主表面引导气流的多个风扇单元。

7.如权利要求1所述的室，其中所述台板包括穿过其中形成的中心开孔。

8.如权利要求7所述的室，其中所述开孔由可移动平板选择性覆盖。

9.如权利要求1所述的室，其中所述台板可移动地进、出所述内部体积。

10.如权利要求9所述的室，其中所述台板包含连接到框架结构的多个滚动构件。

11.如权利要求9所述的室，其中所述台板连接到致动器，所述致动器用以使所述台板移进、移出所述内部体积。

12.一种环境模拟器装置，其包括：

外壳，所述外壳限定测试区域，并且所述外壳具有与周围环境气氛连通的多个开孔区域；

多个第一风扇单元，所述多个第一风扇单元定位成引导来自所述外壳外部的周围环境气流穿过所述测试区域；

探测巢，所述探测巢定位成实现与放置在所述测试区域中的太阳能模块的一个或多个接线端子的电连接；以及

光源，所述光源配置成在相对所述太阳能模块的上表面基本正交的方向上发射模拟太阳能光谱的光学能量。

13.如权利要求12所述的装置，其还包括：

台板，所述台板可移动地地布置在所述测试区域中，并且所述台板具有适于接收所述太阳能模块的上表面。

14.如权利要求13所述的装置，其还包括：

一个或多个第二风扇单元，所述一个或多个第二风扇单元布置在所述台板的所述上表面的相对侧边上，并且定位成朝向所述台板的主表面引导气流。

15.如权利要求12所述的装置，其中所述多个第一风扇单元被分成与第一控制器和第二控制器通信的第一组风扇单元和第二组风扇单元。

16.如权利要求15所述的装置，其中所述第一控制器和所述第二控制器与所述光源通信。

17.一种用于将太阳能器件暴露于模拟环境条件的方法，其包括：

将太阳能器件提供到室中，所述室具有包括模拟太阳能光谱的光源和处于第一温度的环境，所述第一温度配置成在所述太阳能器件的内部维持小于所述第一温度的第二温度；以及

在测试期间维持所述第一温度。

18.如权利要求17所述的方法，其中在所述室中在台板的上表面上测量所述第一温度。

19.如权利要求17所述的方法，其中在所述太阳能器件的上表面上测量所述第一温度。

20.如权利要求17所述的方法，其中所述太阳能器件包括至少一个p-i-n结并且在所述p-i-n结处维持所述第二温度。

21.如权利要求17所述的方法，其中由所述光源提供所述第一温度。

22.如权利要求17所述的方法，其中由临近所述太阳能器件的加热器件提供所述第一温度。

23.如权利要求17所述的方法，其中通过改变所述室中的气流调节所述第一温度。

24.如权利要求23所述的方法，其中由多个风扇单元提供改变的气流。

25.如权利要求24所述的方法，其中将所述多个风扇单元连接到基于所述第一温度改变风扇速度的控制器。

26.如权利要求25所述的方法，其中所述控制器与所述光源通信。