CN106711285A - 一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，通过快速升温加热并高光照处理、恒温加热并高光照处理、快速降温避光并降温处理，消除电池片硼氧复合过程导致的电池效率下降，提高电池片的效率和可靠性，节约电池片生产成本。相应地，本发明还提出一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的装置，结构简单，操作方便。
Description
技术领域
本发明属于硅电池技术领域，尤其是一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法及装置。
背景技术
掺硼晶体硅太阳能电池的光致衰减(Light Induced Degradation,LID)问题一直是行业内比较关注的问题，随着P型(掺硼)晶体硅太阳电池转换效率的不断提高,由于光致衰减造成的效率损失问题也日益突显。一般认为，P型太阳电池光致衰减的主要原因，是在硅材料中硼和氧同时存在的情况下，光照或电流注入导致硼和氧形成硼氧(B-O)复合体。硼氧复合体是一种亚稳态缺陷，形成了复合中心，从而降低了少数载流子寿命。
近年来，随着PERC电池技术的兴起，业界对PERC电池片的LID现象更加关注，研究开发了一系列减少电池片光致衰减的技术方案。其中，将电池片在光照条件下进行退火处理方案是当前主流的减轻PERC电池片光致衰减技术。目前,该方案的量产化设备为LID退火炉设备，其主要工作原理如下：传送网带将电池片传输通过LID退火炉腔体，电池片在传输过程中，先通过200℃左右的退火温区并接受强光辐照，在此过程中使硼氧(B-O)复合体分开，少子寿命上升；此后继续运输通过冷却温区，电池片被冷却至常温然后出炉。该技术方案能够在一定程度上减少电池片的光致衰减，将PERC电池片LID衰减相对比降低至1％-3％。但是由于电池片在经过降温区时，需要经历一段70℃-230℃温度递减区域，电池片在该温区内仍接受一定光强辐照，此时分离的硼、氧原子在特定光照和温度条件下再次生产硼氧(B-O)复合体，形成载流子复合中心，降低电池片少子寿命，导致电池效率损失。大量生产数据表明，P型(掺硼)晶体硅电池片在经过LID退火炉之后，电池效率损失在0.05％-0.15％范围内。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，通过快速升温加热并高光照处理、恒温加热并高光照处理、快速降温避光并降温处理，消除电池片硼氧复合过程导致的电池效率下降，提高电池片的效率和可靠性，节约电池片生产成本。相应地，本发明还提出一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的装置，结构简单，操作方便。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，包括以下步骤：
步骤1：用传送网带将电池片传输通过快速升温区，采用电阻丝和高功率灯管辐照进行加热处理，并进行高光照处理，持续时间T1，将电池片加热至预定退火温度；
步骤2：再将电池片传输通过恒温区，采用多段控温电阻丝或灯管进行加热处理，并进行高光照处理，持续时间T2，将电池片的温度保持在预定退火温度；
步骤3：再将电池片传输通过快速降温区，同时进行避光处理，采用水冷方式和风冷方式结合进行降温处理，持续时间T3，将电池片的温度快速冷却至50℃以下。
进一步的，本发明的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，所述步骤1中的快速升温区的温度范围为100℃～500℃，时间T1为1s～100s。
进一步的，本发明的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，所述步骤2中的恒温区的温度范围为150℃～500℃，时间T2为10s～5min。
进一步的，本发明的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，所述步骤3中的快速降温区的温度范围为10℃～500℃，时间T3为1s～100s。
进一步的，本发明的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，所述降温时间T3为1s～20s。
进一步的，本发明的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，所述步骤1中的快速升温区的升温速率范围为50℃/s～250℃/s。
进一步的，本发明的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，所述步骤3中的水冷方式的冷却水温度范围为5℃～30℃。
进一步的，本发明的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，所述步骤1和步骤2中的高光照处理采用的光源为卤素灯或激光或LED灯，光照强度范围为0～9×106w/m2。
进一步的，本发明的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，步骤3中的避光处理采用遮光隔热挡板。
进一步的，本发明还提出一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的装置，包括：
传输装置，用于连续性传送电池片；
多段控温加热装置，用于调节控制快速升温区和恒温区的温度设置；
强光光源，用于调节控制快速升温区和恒温区的光照强度；
遮光隔热挡板，用于遮挡快速升温区和恒温区的强光光源辐照和阻隔快速升温区和恒温区的高温；
水冷装置和风冷装置，用于调节控制快速降温区的冷却速度；
所述多段控温加热装置设置于快速升温区和恒温区的传输装置下方，强光光源设置于快速升温区和恒温区的传输装置上方，水冷装置设置于快速降温区的传输装置下方，风冷装置设置于快速降温区的传输装置上方，遮光隔热挡板设置于传输装置上方的恒温区和快速降温区之间。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明在快速降温区进行避光处理，能够避免降温过程中接受强光辐照激活硼氧原子并形成硼氧复合体，并提高降温速率；
2、本发明的方法能降低掺硼晶体硅电池的光致衰减，提高竞争力；
3、本发明的方法和装置能够大大减少电池片的功率损失，节约生产成本。
附图说明
图1是本发明的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的装置结构示意图；
附图标记含义：1：水冷装置，2：风冷装置，3：遮光隔热挡板，4：强光光源，5：传输装置，6：多段控温加热装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，包括以下步骤：
步骤1：用传送网带将电池片传输通过快速升温区，采用电阻丝和高功率灯管辐照进行加热处理，并采用卤素灯或激光或LED灯进行高光照处理，光照强度范围为0～9×106w/m2，温度范围为100℃～500℃，持续时间T1，T1为1s～100s，升温速率范围为50℃/s～250℃/s，将电池片加热至预定退火温度；
步骤2：再将电池片传输通过恒温区，采用多段控温电阻丝或灯管进行加热处理，并采用卤素灯或激光或LED灯进行高光照处理，光照强度范围为0～9×106w/m2，恒温区在温度范围为150℃～500℃内可调，持续时间T2，T2为10s～5min，将电池片的温度保持在预定退火温度；
步骤3：再将电池片传输通过快速降温区，同时采用遮光隔热挡板进行避光处理，采用水冷方式和风冷方式结合进行降温处理，温度范围为10℃～500℃，持续时间T3，T3为1s～100s，优选地，T3为1s～20s，将电池片的温度快速冷却至50℃以下，水冷方式的冷却水温度范围在5℃～30℃内可调，风冷风机为多级冷却，风速可调。
相应地，还提出一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的装置，包括：
传输装置5，用于连续性传送电池片；
多段控温加热装置6，用于调节控制快速升温区和恒温区的温度设置；
强光光源4，用于调节控制快速升温区和恒温区的光照强度；
遮光隔热挡板3，用于遮挡快速升温区和恒温区的强光光源辐照和阻隔快速升温区和恒温区的高温；
水冷装置1和风冷装置2，用于调节控制快速降温区的冷却速度；
所述多段控温加热装置6设置于快速升温区和恒温区的传输装置5下方，强光光源4设置于快速升温区和恒温区的传输装置5上方，水冷装置1设置于快速降温区的传输装置5下方，风冷装置2设置于快速降温区的传输装置5上方，遮光隔热挡板3设置于传输装置5上方的恒温区和快速降温区之间。
在上述装置中，通过设置传输装置速率和多段控温加热系统的温度，可调节快速升温区和恒温区的温度及对应时间T1和时间T2。此外，通过设置传输装置速率、冷却水温度以及风冷系统风量，可调节快速降温区的冷却速率。
在上述装置中，遮光隔热档板是关键部件，通过该部件可以实现如下两个功能：
1)对处于降温段的电池片进行避光处理，可以避免电池片降温过程中接受强光辐照，激活硼、氧原子形成B-O复合体；
2)对降温区起到隔热作用，提高电池片在降温区的降温速率，使电池片更少时间暴露于70℃-230℃温度范围内，降低电池片发生光致衰减的概率。
使用本发明提供的方法和设备，P型晶体硅BSF电池片的光致衰减相对比降低到0.5％以下，P型晶体硅PERC电池片的光致衰减相对比可以降低到1％以下，从而提高P型晶体硅电池片，特别是P型PERC电池片的竞争力。电池片经过LID退火炉之后，转换效率不减少甚至略有提升，因此可以大大减少电池片的功率损失，节约电池片生产成本。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：用传送网带将电池片传输通过快速升温区，采用电阻丝和高功率灯管辐照进行加热处理，并进行高光照处理，持续时间T1，将电池片加热至预定退火温度；
步骤2：再将电池片传输通过恒温区，采用多段控温电阻丝或灯管进行加热处理，并进行高光照处理，持续时间T2，将电池片的温度保持在预定退火温度；
步骤3：再将电池片传输通过快速降温区，同时进行避光处理，采用水冷方式和风冷方式结合进行降温处理，持续时间T3，将电池片的温度快速冷却至50℃以下。
2.根据权利要求1所述的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，其特征在于，所述步骤1中的快速升温区的温度范围为100℃～500℃，时间T1为1s～100s。
3.根据权利要求1所述的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，其特征在于，所述步骤2中的恒温区的温度范围为150℃～500℃，时间T2为10s～5min。
4.根据权利要求1所述的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，其特征在于，所述步骤3中的快速降温区的温度范围为10℃～500℃，时间T3为1s～100s。
5.根据权利要求4所述的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，其特征在于，所述降温时间T3为1s～20s。
6.根据权利要求1所述的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，其特征在于，所述步骤1中的快速升温区的升温速率范围为50℃/s～250℃/s。
7.根据权利要求1所述的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，其特征在于，所述步骤3中的水冷方式的冷却水温度范围为5℃～30℃。
8.根据权利要求1所述的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2中的高光照处理采用的光源为卤素灯或激光或LED灯，光照强度范围为0～9×106w/m2。
9.根据权利要求1所述的消除掺硼晶体硅电池光致衰减的方法，其特征在于，步骤3中的避光处理采用遮光隔热挡板。
10.一种消除掺硼晶体硅电池光致衰减的装置，其特征在于，包括：
传输装置(5)，用于连续性传送电池片；
多段控温加热装置(6)，用于调节控制快速升温区和恒温区的温度设置；
强光光源(4)，用于调节控制快速升温区和恒温区的光照强度；
遮光隔热挡板(3)，用于遮挡快速升温区和恒温区的强光光源辐照和阻隔快速升温区和恒温区的高温；
水冷装置(1)和风冷装置(2)，用于调节控制快速降温区的冷却速度；
所述多段控温加热装置(6)设置于快速升温区和恒温区的传输装置(5)下方，强光光源(4)设置于快速升温区和恒温区的传输装置(5)上方，水冷装置(1)设置于快速降温区的传输装置(5)下方，风冷装置(2)设置于快速降温区的传输装置(5)上方，遮光隔热挡板(3)设置于传输装置(5)上方的恒温区和快速降温区之间。
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