CN101807621B

CN101807621B - 太阳能电池模块修复装置与修复方法

Info

Publication number: CN101807621B
Application number: CN2009100093397A
Authority: CN
Inventors: 陈俊亨; 陈颐承
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2029-02-18
Also published as: CN101807621A

Abstract

本发明公开了一种用以修复一太阳能电池模块的太阳能电池模块修复装置，其中此太阳能电池模块包括彼此串联的一第一太阳能电池以及一第二太阳能电池。太阳能电池模块修复装置包括一第一端子、一第二端子以及一电源供应装置。电源供应装置经由第一端子以及第二端子对这些太阳能电池施加一偏压信号。此偏压信号包括一正偏压部分以及一负偏压部分。负偏压部分具有依照时间排列的多个电压区段，每一电压区段的电压值为定值。较早产生的电压区段的电压值比较晚产生的电压区段的电压值大，该负偏压部分的持续时间大于该正偏压部分的持续时间。

Description

太阳能电池模块修复装置与修复方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池模块的制造设备与制造方法，尤其涉及一种用以修复太阳能电池模块的太阳能电池模块修复装置及其修复方法。

背景技术

随着世界各国对于绿色能源的重视，薄膜太阳能电池市场也随着各国的重视而快速地成长。图1A至图1F绘示为现有技术的薄膜太阳能电池模块的工艺示意图。请参照图1A，首先提供玻璃基板110，其中玻璃基板110的一表面具有一透明导电层(TCO)薄膜120。请参照图1B，之后，经由激光剥除的方式，在透明导电层(TCO)薄膜120上形成多个开口P1，其中这些开口P1将透明导电层(TCO)薄膜120划分为多个彼此分离的透明导电层120a。

请参照图1C，于这些透明导电层120a以及玻璃基板110上形成一光电转换层(photovoltaic layer)130。请参照图1D，经由激光剥除的方式，在光电转换层130上形成多条开口P2，其中这些开口P2位于透明导电层120a上，并且暴露出部份的透明导电层120a。请参照图1E，于光电转换层130以及透明导电层120a上形成一背电极薄膜140，其中部分的形成背电极薄膜140的材质被填入开口P2内，并且与透明导电层120a电性接触。如图1F所示，经由激光剥除的方式，在背电极薄膜140上形成多条开口P3，其中这些开口P3位于透明导电层120a的上方、贯穿背电极薄膜140以及光电转换层130并且曝露出部分的透明导电层120a。此外，这些开口P3也将背电极薄膜140划分为多个彼此分离的背电极层140a，以形成一薄膜太阳能电池模块100，其中薄膜太阳能电池模块100具有多个彼此串连的太阳能电池100’。

基于上述的工艺，现有技术却存在着下述的问题。请参照图2，图2为图1F的区域Q的放大示意图。一般而言，光电转换层130是由一P型半导体层132、一本质型半导体层134(又称为I型半导体层)以及一N型半导体层136所堆栈而成，其中P型半导体层132与透明导电层120a接触，并且本质型半导体层134被夹合于P型半导体层132与N型半导体层136之间。在形成开口P3的过程中，形成开口P3的光电转换层130的壁面上往往会因为激光功率不足或是激光头老化的问题等等而形成有多个半导体结晶150或残留未移除的薄膜，进而降低了光电转换层130将光线转换为电能的能力。

举例而言，当半导体结晶150或残留未移除的薄膜位于P型半导体层132与本质型半导体层134的交界处，而造成P型半导体层132与本质型半导体层134电性短路时，半导体结晶150或残留未移除的薄膜往往会降低薄膜太阳能电池模块100的发电能力。同样地，当半导体结晶150或残留未移除的薄膜位于N型半导体层136与本质型半导体层134的交界处，而造成N型半导体层136与本质型半导体层134电性短路时，半导体结晶150或残留未移除的薄膜也会降低薄膜太阳能电池模块100的发电能力。

有鉴于上述的问题，现有技术US 6228662B1以及US 6365825B1提出了利用焦耳热效应的原理来氧化这些半导体结晶150或残留未移除的薄膜的技术，以修复薄膜太阳能电池模块100并且恢复薄膜太阳能电池模块100的发电能力。然而，US 6228662B1以及US 6365825B1却存在着修复时程过长的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种太阳能电池模块修复装置及其修复方法，其可缩短修复太阳能电池模块的缺陷的时程。

为实现上述目的，本发明所揭露的太阳能电池模块修复装置是用以修复一太阳能电池模块。此太阳能电池模块包括彼此串联的一第一太阳能电池以及一第二太阳能电池。此太阳能电池模块修复装置包括一第一端子、一第二端子以及一电源供应装置。第一端子电性连接于第一太阳能电池的一第一电极层。第二端子电性连接于第二太阳能电池的一第二电极层，其中第一电极层与第二电极层的极性相同。电源供应装置电性连接于第一端子以及第二端子。电源供应装置产生一偏压信号。此偏压信号经由第一端子以及第二端子而被传递至第一太阳能电池以及第二太阳能电池。此偏压信号包括一正偏压部分以及一负偏压部分。正偏压部分的电压值大于零，负偏压部分的电压值小于零。负偏压部分具有依照时间排列的多个电压区段。每一电压区段的电压值为定值。较早产生的电压区段的电压值比较晚产生的电压区段的电压值大。负偏压部分的持续时间大于正偏压部分的持续时间。

依照本发明的较佳实施例，上述的正偏压部分是产生于负偏压部分之后。较佳的是，此偏压信号包括多个连续的负偏压部分，其中正偏压部分是产生于这些负偏压部分之后。

依照本发明的较佳实施例，上述的正偏压部分的电压值为一固定值。

依照本发明的较佳实施例，上述电源供应装置为一直流电源产生器。

依照本发明的较佳实施例，上述电源供应装置为一脉冲产生器。

依照本发明的较佳实施例，上述负偏压部分的任一电压区段的电压值的绝对值不超过第一太阳能电池以及第二太阳能电池的崩溃电压。

依照本发明的较佳实施例，上述该正偏压部分的电压值不超过第一太阳能电池以及与第二太阳能电池的开路电压值。

依照本发明的较佳实施例，上述的太阳能电池模块修复装置也可以包括多个第一端子以及多个第二端子。

而且，为了实现上述目的，本发明所揭露的修复太阳能电池模块的修复方法包括下述的步骤：提供一太阳能电池模块，其包括彼此串联的一第一太阳能电池以及一第二太阳能电池。将一第一端子电性连接于第一太阳能电池的一第一电极层，并且将一第二端子电性连接于第二太阳能电池的一第二电极层，其中第一电极层与第二电极层的极性相同。产生一偏压信号，并且经由第一端子以及第二端子将偏压信号传递至第一太阳能电池以及第二太阳能电池。此偏压信号包括一正偏压部分以及一负偏压部分。正偏压部分的电压值大于零，负偏压部分的电压值小于零。负偏压部分具有依照时间排列的多个电压区段。每一电压区段的电压值为定值。较早产生的电压区段的电压值比较晚产生的电压区段的电压值大。负偏压部分的持续时间大于正偏压部分的持续时间。

依照本发明的较佳实施例，上述步骤的正偏压部分是产生于负偏压部分之后。较佳的是，此偏压信号包括多个连续的负偏压部分，其中正偏压部分是产生于这些负偏压部分之后。

依照本发明的较佳实施例，上述步骤的正偏压部分的电压值为一固定值。

依照本发明的较佳实施例，上述步骤的负偏压部分的任一电压区段的电压值的绝对值不超过第一太阳能电池以及与第二太阳能电池的崩溃电压。

依照本发明的较佳实施例，上述步骤的正偏压部分的电压值不超过第一太阳能电池以及第二太阳能电池的开路电压值。

依照本发明的较佳实施例，上述步骤的太阳能电池模块更包括至少一第三太阳能电池，第一太阳能电池经由这些第三太阳能电池与第二太阳能电池串连。较佳的是，这些第三太阳能电池串连于第一太阳能电池与第二太阳能电池之间。

而且，为实现上述目的，本发明所揭露的太阳能电池模块修复装置是用以修复一太阳能电池模块。此太阳能电池模块包括彼此串联的一第一太阳能电池以及一第二太阳能电池。此太阳能电池模块修复装置包括一第一端子、一第二端子以及一电源供应装置。第一端子电性连接于第一太阳能电池的一第一电极层。第二端子电性连接于第二太阳能电池的一第二电极层，其中第一电极层与第二电极层的极性相同。电源供应装置电性连接于第一端子以及第二端子。电源供应装置产生一偏压信号。此偏压信号经由第一端子以及第二端子而被传递至第一太阳能电池以及第二太阳能电池。此偏压信号包括一正偏压部分以及一负偏压部分。正偏压部分的电压值大于零，负偏压部分的电压值小于零。负偏压部分的电压值为定值，并且负偏压部分的持续时间大于正偏压部分的持续时间。

基于上述，本发明的偏压信号负偏压部分的波形是一阶梯状，是以相较于现有技术US 6228662B1以及US 6365825B所提出的偏压信号的波形，本发明的偏压信号可以有效地缩短修复的时程。另外，本发明更可以经由多个连续的负偏压部份来对薄膜太阳能电池模块进行修复，并且在这些连续的负偏压部份后再施加一正偏压部份以消除累积于薄膜太阳能电池模块内的电荷，是以经由这些连续的负偏压部份本发明可以进一步地缩短修复薄膜太阳能电池模块的时程。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明为用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。

附图说明

图1A至图1F是现有技术的薄膜太阳能电池模块的工艺示意图；

图2为图1F的区域Q的放大示意图；

图3是依据本发明一实施例的太阳能电池模块修复装置的示意图；

图4是图3的电源供应装置所输出的偏压信号的示意图；

图5是依据本发明另一实施例的偏压信号的示意图；以及

图6是依据本发明的再一实施例的偏压信号S的示意图。

其中，附图标记：

100：薄膜太阳能电池模块 100’：太阳能电池..

110：玻璃基板 120：二氧化硅薄膜

120a：透明电极层 130：光电转换层

132：P型半导体层 134：本质型半导体层

136：N型半导体层 140：金属薄膜

140a：背电极层 150：半导体结晶

200：太阳能电池模块修复装置 210：第一端子

220：第二端子 230：电源供应装置

300：太阳能电池模块 300’：太阳能电池

310：基板 320：透明电极层

330：光电转换层 340：背电极层

342：导电柱 P1：开口

P2：开口 P3：开口

R：电压区段 S：偏压信号

I：正偏压部份 II：负偏压部分

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请参照图3，其绘示为依据本发明一实施例的太阳能电池模块修复装置的示意图。太阳能电池模块修复装置200用以对一太阳能电池模块进行修复。为了说明上的方便，本实施例是以图3的太阳能电池模块300做为修复的对象，以对太阳能电池模块修复装置200进行详细地说明。

太阳能电池模块300具有多个太阳能电池300’。太阳能电池300’包括一基板310、一透明导电层320、一光电转换层330以及一背电极层340。透明导电层320、光电转换层330以及背电极层340依序堆栈于基板310上。基板310的材质例如是玻璃或者是树脂等材质，是以基板310具有良好的绝缘性。透明电极层320的材质例如是铟锡氧化物(ITO，Indium Tin Oxide)、氧化锌(ZnO)或是二氧化锡(SnO₂)等等透明的导电材质。光电转换层330的材质可以是非晶硅半导体(amorphous silicon-based semiconductor)或是砷化镓基材质(GaAs-based material)等等。背电极层340的材质可以是银或是氧化锌(ZnO)其它的导电材质。需要说明的是，上述的透明导电层320与背电极层340的位置并非用以限定本发明太阳能电池模块修复装置200所适用的电池的类型，在依据本发明的其它实施例中，被修复的太阳能电池300’的背电极层340也可以与基板310接触，并且光电转换层330介于透明电极层320与背电极层340之间。

在本实施例的太阳能电池模块300中，一太阳能电池300’经由一导电柱342与另一相邻的太阳能电池300’串联。更详细的说，一太阳能电池300’的背电极层340是经由导电柱342与邻近的另一太阳能电池300’的背电极层电性连接。

太阳能电池模块修复装置200包括一第一端子210、一第二端子220以及一电源供应装置230。第一端子210适于电性连接于一太阳能电池300’的一第一电极层，在本实施例中其为一背电极层340。第二端子220适于电性连接于另一太阳能电池300’的一第二电极层，在本实施例中其为一背电极层340，其中第一电极层与第二电极层的极性相同。在本实施例中，与第一端子210与一第二端子220电性连接的两个太阳能电池300’之间串联有多个其它的太阳能电池300’。但是，在依据本发明的其它实施例中，与第一端子210与一第二端子220电性连接的两个太阳能电池300’也可以直接彼此串连，意即没有其它的太阳能电池300’串联在这两个太阳能电池300’之间。

电源供应装置230电性连接于第一端子210以及第二端子220之间。电源供应装置230例如可以是一脉冲产生器或是一直流电源产生器，其用以产生一偏压信号。请参照图4，其绘示为图3的电源供应装置230所输出的偏压信号S的示意图。当第一端子210以及第二端子220电性连接于与之相对应的两个背电极层340后，并且当电源供应装置230产生偏压信号S后，偏压信号S经由第一端子210以及第二端子220而被传递至这两个与第一端子210和第二端子220电性连接的太阳能电池300’。

上述的偏压信号S具有一正偏压(forward biased voltage)部分I以及一负偏压(reversed biased voltage)部分II。在本实施例中，光电转换层330是由一P型半导体层、一本质型半导体层以及一N型半导体层所堆栈而成。所谓的正偏压部分I的定义是指施加于太阳能电池300’的外部电压，自P型半导体层流向N型半导体层的电压在内部形成顺向偏压，而负偏压部分II的定义是指施加于太阳能电池300’的外部电压，自N型半导体层流向P型半导体层的电压在内部形成逆向偏压。

负偏压部分II具有多个依照时间排列的电压区段R。每一电压区段R的电压值都为一定值，其中负偏压部分II的任一电压区段的电压值(为一负数)大于这些太阳能电池300’的崩溃电压值V_B(为一负数)。较早产生的电压区段R的电压值比较晚产生的电压区段R的电压值大。换句话说，本实施例的负偏压部分II的波形是一阶梯状的波形，并且此阶梯状的负偏压部分II的电压值是随着时间的增加而逐渐地减小。此外，负偏压部分II的持续时间大于正偏压部分I的持续时间。在本实施例中，正偏压部份I是一固定值，其中正偏压部份I的电压值小于这些太阳能电池300’的开路电压值V_OC。

基于上述的结构，由于本实施例的负偏压部分II的波形是阶梯状的波形，是以在一单位时间以及一固定的压降之下，本实施例的负偏压的阶梯状的波形可以给予半导体结晶或未完全移除的薄膜150(请参照图2)较多的能量，以使半导体结晶或未完全移除的薄膜150氧化。并且在使半导体结晶150或残留未移除的薄膜氧化后，于负偏压部分II之后的正偏压部份I更可以用来移除(氧化)半导体结晶或未完全移除的薄膜150的过程中累积在这些太阳能电池300’内的电子与空穴。

需要注意的是，上述的实施例虽然仅以一对第一端子210以及第二端子220来分别与一对太阳能电池300’的背电极层340电性接触，但是，此实施例并非用来限定本发明的第一端子210以及第二端子220的数量。在依据本发明的再一实施例中，太阳能电池模块修复装置200更可以具有多对第一端子210以及第二端子220，其中这些第一端子210以及第二端子220电性连接于电源供应装置230。如此一来，本实施例便可以经由将每一对第一端子210以及第二端子220与相对应的两个背电极层340电性接触，利用等电位的特性来同时对多个太阳能电池300’输出偏压信号S，以对部分的太阳能电池300’进行修复，之后，本实施例更可以经由电源供应装置230内的切换装置将这些第一端子210以及第二端子220的极性对调并且输出偏压信号S以对剩余的太阳能电池300’进行修复，其中，此切换装置是与第一端子210以及第二端子220电性连接。是以，本实施例可以经由多对的第一端子210以及第二端子220来同时移除(氧化)多个太阳能电池300’内的半导体结晶150或残留未移除的薄膜。

请参照图5，其绘示为依据本发明的另一实施例的偏压信号S的示意图。偏压信号S更可以具有一正偏压部分I以及多个连续的负偏压部分II，也即，一负偏压部份II直接地接续在另一负偏压部份II的末端，之后，正偏压部分I直接接续在最后一个负偏压部份II的末端。如此一来，太阳能电池300’内的多个半导体结晶150或残留未移除的薄膜可以在接受多个连续的负偏压部份II的能量并且氧化后，在接受正偏压部分I。是以在相同的时间下，相较于现有技术而言，本发明可以经由较短的修复时程来达到相同的修复效果。

请参照图6，其绘示为依据本发明的再一实施例的偏压信号S的示意图。除了上述负偏压部分II的阶梯状的波形外，在本发明的再一实施例中负偏压部分II的电压值更可以为定值。如此一来，经由图6所示的负偏压部分II的作用，本实施例可以更进一部地缩短本发明对太阳能电池300’的修复时间。

综上所述，由于本发明的负偏压部分的波形是负偏压阶梯状的波形，是以在一单位时间以及一固定的压降之下，本发明的负偏压阶梯状的波形可以给予半导体结晶或未完全移除的薄膜较多的能量，以使半导体结晶或未完全移除的薄膜氧化。此外，由于本发明的偏压信号更可以具有多个连续的负偏压部分，是以在相同的时间下，相较于现有技术而言，本发明能够以较短的修复时程来达到相同的修复效果。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种太阳能电池模块修复装置，用以修复一太阳能电池模块，其特征在于，该太阳能电池模块包括彼此串联的一第一太阳能电池、一第二太阳能电池以及位于该第一太阳能电池以及该第二太阳能之间的一第三太阳能电池，该太阳能电池模块修复装置包括：

一第一端子，电性连接于该第一太阳能电池的一第一电极层；

一第二端子，电性连接于该第二太阳能电池的一第二电极层，其中该第一电极层与该第二电极层的极性相同；以及

一电源供应装置，电性连接于该第一端子以及该第二端子，该电源供应装置产生一偏压信号，该偏压信号经由该第一端子以及该第二端子被传递至该第一太阳能电池以及该第二太阳能电池，该偏压信号包括一正偏压部分以及一负偏压部分，该正偏压部分的电压值为一固定值，该正偏压部分的电压值不超过该第一太阳能电池以及该第二太阳能电池的开路电压值，该负偏压部分的任一电压区段的电压值大于任一该些太阳能电池的崩溃电压值，其中，该负偏压部分的任一电压区段的电压值以及该些太阳能电池的崩溃电压值均为负数，且负偏压部分的持续时间大于正偏压部分的持续时间。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块修复装置，其特征在于，该正偏压部分是产生于该负偏压部分之后。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池模块修复装置，其特征在于，偏压信号包括多个连续的负偏压部分，该正偏压部分是产生于该些负偏压部分之后。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池模块修复装置，其特征在于，该电源供应装置为一直流电源产生器。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池模块修复装置，其特征在于，该电源供应装置为一脉冲产生器。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池模块修复装置，其特征在于，该负偏压部分的任一电压区段的电压值不超过该第一太阳能电池以及与该第二太阳能电池的崩溃电压。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池模块修复装置，其特征在于，电源供应装置具有一切换装置，该切换装置连接到该第一端子以及该第二端子，以调换该第一端子与第二端子的极性。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池模块修复装置，其特征在于，更包括多个第一端子以及多个第二端子。

9.一种修复太阳能电池模块的修复方法，其特征在于，包括：

提供一太阳能电池模块，其包括彼此串联的一第一太阳能电池、一第二太阳能电池以及位于该第一太阳能电池以及该第二太阳能之间的一第三太阳能电池；

将一第一端子电性连接于该第一太阳能电池的一第一电极层，并且将一第二端子电性连接于该第二太阳能电池的一第二电极层，其中该第一电极层与该第二电极层的极性相同；以及

产生一偏压信号，并且经由该第一端子以及该第二端子将该偏压信号传递至该第一光电装换模块以及该第二太阳能电池，该偏压信号包括一正偏压部分以及一负偏压部分，该正偏压部分的电压值为一固定值，该正偏压部分的电压值不超过该第一太阳能电池以及该第二太阳能电池的开路电压值，该负偏压部分的任一电压区段的电压值大于任一该些太阳能电池的崩溃电压值，其中，该负偏压部分的任一电压区段的电压值以及该些太阳能电池的崩溃电压值均为负数，且负偏压部分的持续时间大于正偏压部分的持续时间。

10.根据权利要求9所述的修复太阳能电池模块的修复方法，其特征在于，该正偏压部分是产生于该负偏压部分之后。

11.根据权利要求9所述的修复太阳能电池模块的修复方法，其特征在于，偏压信号包括多个连续的负偏压部分，该正偏压部分是产生于该些负偏压部分之后。

12.根据权利要求9所述的修复太阳能电池模块的修复方法，其特征在于，该负偏压部分的任一电压区段的电压值不超过该第一太阳能电池以及与该第二太阳能电池的崩溃电压。

13.根据权利要求9所述的修复太阳能电池模块的修复方法，其特征在于，该太阳能电池模块更包括至少一第三太阳能电池，该第一太阳能电池经由该些第三太阳能电池与该第二太阳能电池串连。

14.根据权利要求13所述的修复太阳能电池模块的修复方法，其特征在于，该些第三太阳能电池串连于该第一太阳能电池与该第二太阳能电池之间。

15.一种太阳能电池模块修复装置，用以修复一太阳能电池模块，其特征在于，该太阳能电池模块包括彼此串联的一第一太阳能电池、一第二太阳能电池以及位于该第一太阳能电池以及该第二太阳能之间的一第三太阳能电池，该太阳能电池模块修复装置包括：

一电源供应装置，电性连接于该第一端子以及该第二端子，该电源供应装置产生一偏压信号，该偏压信号经由该第一端子以及该第二端子而被传递至该第一太阳能电池以及该第二太阳能电池，该偏压信号包括一正偏压部分以及一负偏压部分，该正偏压部分的电压值为一固定值，该正偏压部分的电压值不超过该第一太阳能电池以及该第二太阳能电池的开路电压值，该负偏压部分的任一电压区段的电压值大于该些太阳能电池的崩溃电压值，其中，该负偏压部分的任一电压区段的电压值以及该些太阳能电池的崩溃电压值均为负数，且负偏压部分的持续时间大于正偏压部分的持续时间。