CN102832154A - 一种检测和修复薄膜太阳能电池漏电缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于检测和修复薄膜太阳能电池内部漏电缺陷的方法，主要包括以下步骤：首先对漏电缺陷位置的准确定位，借助一个液晶感温变色片，在电池单元格正负电极两端施加一个反向偏压，在电池片有漏电缺陷的部位有漏电流产生，导致该区域发热，使得覆盖在其上的液晶感温变色片的颜色因受热而发生变化，确定该位置为漏电缺陷；对定位好的漏电缺陷进行修复，使用一个直流稳压电源，施加绝对值由小到大渐变反向偏压，同时观察直流稳压电源显示的流经电池单元的漏电流变化，当漏电流由大变小并趋于特定临界值时，完成有效修复，本发明可以准确定位漏电缺陷位置并进行修复，提高电池面板的生产效率和成品率。

Description

一种检测和修复薄膜太阳能电池漏电缺陷的方法
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，特别涉及到一种薄膜太阳能电池芯片缺陷的快速定位进而有效修复处理的方法，包括硅基薄膜太阳能电池和铜铟镓硒薄膜太阳能电池。
背景技术
硅基薄膜太阳能电池或铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制造过程中可能会由于一些工序造成膜层的缺陷产生，如机械划痕或前电极透明导电膜的绒面结构有一些尖角的存在，从而造成后续薄膜沉积过程中一些小孔的形成，导致接下来所镀上的背面导电膜，如铝膜或银膜，可以穿过小孔与前电极透明导电膜直接相连形成通路，从而造成整个电池器件的短路，这种短路现象的存在可以造成光电转换过程产生的光生载流子通过上述通路流失，这就是薄膜太阳能电池的漏电流，从而降低薄膜太阳能电池的性能。
目前工业界一般用IV检测仪对制备发的薄膜太阳能电池板进行检测，如果检测到光电参数偏离正常值，如开路电压降低、短路电流减小、填充因子变小、串联电阻大、并联电阻小等，可认为电池板内部有缺陷存在，但是如何有效地认定缺陷成因及种类，以及准确定位缺陷位置，这都是IV检测仪所不能完成的工作，从而对有缺陷存在的电池面板不能够有效地进行修复，生产效率就会降低，也间接导致大规模连续生产成本的增加。
发明内容
为了解决大规模生产线上IV检测仪不能够有效确定漏电缺陷位置及修复电池面板漏电缺陷的问题，本发明的目的在于提出一种快速有效地确定漏电缺陷位置及修复电池面板漏电缺陷的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的，一种检测和修复薄膜太阳能电池漏电缺陷的方法，主要包括以下步骤：
（1）确定电池面板存在漏电缺陷的位置  在一块待检测的薄膜太阳能电池面板表面放置一个液晶感温变色片，然后用一个直流稳压电源在液晶感温变色片的任一边附近，同时是一个有效电池单元格的正负两极之间，施加一个-2.5V～-4.5V的反向偏压，由于太阳能电池漏电缺陷区域有漏电流产生，导致该区域发热，根据液晶感温变色片的颜色变化，确定电池面板的高温发热区域，记录为漏电缺陷位置；对于没有漏电缺陷的位置，液晶感温变色片上的颜色不会发生变化，为正常区域；
（2）对漏电缺陷的修复  漏电缺陷的位置确定后，移走液晶感温变色片，用一个直流稳压电源在漏电缺陷位置四周0～5mm范围内的有效电池单元格的正负电极之间施加一个-0.5V～-3.5V渐变的反向偏压，反向偏压的绝对值由小到大渐变，同时观察直流稳压电源上显示的流经电池单元格的漏电流，当漏电流由大变小，并趋于一个特定的临界值时，停止施加反向偏压，此时漏电缺陷即得到了有效的修复；
（3）依次在电池面板表面所有区域重复上述步骤（1）、（2），完成对整个电池的漏电缺陷修复处理。
为了保证液晶感温变色片能够很好地感应电池面板表面的温度变化而改变颜色，液晶感温变色片与电池面板紧密接触，所述液晶感温变色片的尺寸选择为15×15cm2。
本发明的进一步技术方案是，所述漏电缺陷修复中施加的反向偏压为-1V～-3V渐变，步长为0.05V/5s，即反向偏压的绝对值由小到大渐变，且每隔5秒钟，反向偏压的绝对值增加0.05V。
所述的漏电流由大变小，并趋于一个特定的临界值，该临界值为0～0.03mA。
所述的薄膜太阳能电池包括硅基薄膜太阳能电池和铜铟镓硒薄膜太阳能电池。
本发明提出的方法可以方便快速地检测出硅基薄膜太阳能电池或铜铟镓硒薄膜太阳能电池面板上存在漏电缺陷的有效电池单元格位置，同时进行有效修复，改善电池面板的光电性能指标，提高大规模连续生产的生产效率和成品率。该方法简单易实现，只需一个直流稳压电源和一个液晶感温变色片，便可准确定位有漏电缺陷的电池单元格位置，方法可靠，检测及修复效率高，是硅基薄膜太阳能电池和铜铟镓硒薄膜太阳能电池大规模生产中较为有效的漏电缺陷修复方法。
附图说明
图1为本发明方法的实施步骤图；
图2为使用本发明方法对有缺陷的铜铟镓硒薄膜太阳能电池面板进行修复处理前后的光照I-V曲线对比图，曲线a为修复后，曲线b为修复前。
具体实施方式
下面结合一个铜铟镓硒薄膜太阳能电池面板的漏电缺陷检测与修复实施例对本发明提出的方法加以阐述。
1、将一块待检验的铜铟镓硒薄膜太阳能电池面板1水平放于平台上，如图1中的(a)，在前电极面，放置一片液晶感温变色片2，尺寸为15×15cm2，在液晶感温变色片2的一个边附近，距边为10mm处，且位于一个有效电池单元格的正负两极位置，如图1(b)中C、D两点所示，通过直流稳压电源3施加一个反向偏压，大小为-3.2V，根据直流稳压电源3上显示的电流大小以及液晶感温变色片2上的颜色变化可以确定有无漏电缺陷的存在。如图1中的(b)所示，在液晶感温变色片2上的A处有亮斑出现，且此时电压表上显示的电流值为0.25mA，则据此可以认定并记录A处为有漏电缺陷存在的位置；图1中的(b)所示的B处代表液晶感温变色片上无颜色变化的区域，为正常的区域，没有漏电缺陷；
2、移去液晶感温变色片2，如图1中的(c)所示，在A处下方3mm的位置，通过直流稳压电源加反向偏压，使得直流稳压电源的两个电压探针分别位于E点和F点，分别为A点所在电池单元格的正负两极，反向偏压的大小由-1V到-3.5V渐变，且渐变的频率为0.05V/5s，即每隔5秒钟，反向偏压的绝对值大小增加0.05V，同时注意观察直流稳压电源3上显示的漏电流值的变化，当漏电流值由大趋于0，或界于0与0.03mA时，停止施加反向偏压，接着用液晶感温变色片2再对A处的颜色变化进行检验，如图1中的(d)所示，此时会发现，在A处附近施加反向偏压时亮斑已经消失，A处颜色恢复为与B处相同，即A处漏电缺陷已经得到修复，。
3、重复上述步骤，对整个铜铟镓硒薄膜太阳能电池面板1的其他区域进行相同的操作，即先确定有无漏电缺陷及有缺陷的位置，并记录该位置，再进行修复处理，最后再检验修复的效果。
4、对整个铜铟镓硒薄膜太阳能电池面板1修复处理完成后，再检测面板的IV曲线图，图2即为修复前后IV曲线图比较，曲线a为修复后，曲线b为修复前。表1为其光电性能参数比较。由图2及表1可见，本发明提供的薄膜太阳能电池缺陷修复方法可以较为快速和有效地对有漏电缺陷存在的电池面板进行检测及修复，改善电池的光电性能指标，提高电池产品的成品率。
表1 铜铟镓硒薄膜太阳能电池面板缺陷修复前后光电性能比较
电池面板光电性能 VOC(V) ISC（A） FF Pmax
修复前 53.8 1.736 0.631 58.93
修复后 56.9 1.753 0.687 68.53
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种检测和修复薄膜太阳能电池漏电缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）确定电池面板存在漏电缺陷的位置  在一块待检测的薄膜太阳能电池面板表面放置一个液晶感温变色片，用一个直流稳压电源在液晶感温变色片任一边的一个有效电池单元格的正负电极之间施加一个-2.5V～-4.5V的反向偏压，漏电缺陷区域有漏电流产生，导致该区域发热，根据液晶感温变色片的颜色变化，确定电池面板的高温发热区域，记录为漏电缺陷位置；对于没有漏电缺陷的位置，液晶感温变色片上的颜色不会发生变化，为正常区域；
（2）对漏电缺陷的修复  漏电缺陷的位置确定后，移走液晶感温变色片，用一个直流稳压电源在漏电缺陷位置四周0～5mm范围内的有效电池单元格的正负电极之间施加一个-0.5V～-3.5V渐变的反向偏压，反向偏压的绝对值由小到大渐变，同时观察直流稳压电源上显示的流经电池单元格的漏电流，当漏电流由大变小，并趋于一个特定的临界值时，停止施加反向偏压，此时漏电缺陷即得到了有效的修复；
（3）依次在电池面板表面所有区域重复上述步骤（1）、（2），完成对整个电池的漏电缺陷修复处理。
2.根据权利要求1所述一种检测和修复薄膜太阳能电池漏电缺陷的方法，其特征在于，步骤（1）所述液晶感温变色片的尺寸为15×15cm2，液晶感温变色片与电池面板紧密接触，保证液晶感温变色片准确感应电池面板表面的温度变化而改变颜色。
3.根据权利要求1所述一种检测和修复薄膜太阳能电池漏电缺陷的方法，其特征在于，步骤（2）所述漏电缺陷修复中施加的反向偏压为-1V～-3V渐变，步长为0.05V/5s，即反向偏压的绝对值由小到大渐变，且每隔5秒钟，反向偏压的绝对值增加0.05V。
4.根据权利要求1所述一种检测和修复薄膜太阳能电池漏电缺陷的方法，其特征在于，所述漏电流趋于特定的临界值为0～0.03mA。
5.根据权利要求1所述一种检测和修复薄膜太阳能电池漏电缺陷的方法，其特征在于，所述的薄膜太阳能电池包括硅基薄膜太阳能电池和铜铟镓硒薄膜太阳能电池。
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