CN109004064B - 一种p型电池片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种P型电池片的制作方法，包括在340℃至400℃的环境内，利用光强为50kW/m2至80kW/m2的光源对P型电池片照射，将其内部的缺陷激活后钝化，进入再生态；将所述P型电池片加热，达到150℃至180℃，将更多的缺陷从退火态转变为衰减态；利用红外激光照射所述P型电池片，将此时处于衰减态的缺陷激活后钝化，进入再生态；迅速降低所述P型电池片的温度，抑制处于再生态的缺陷的失稳过程。上述P型电池片的制作方法，能够提升电池片的光电转换效率，降低光致衰减和光辅热衰减，提高光伏产品的品质。
Description
技术领域
本发明属于光伏设备技术领域，特别是涉及一种P型电池片的制作方法。
背景技术
现有技术中，包括掺硼单晶电池片在内的P型电池片，由于存在未激活的缺陷，在正常工作条件下，缺陷会被逐渐激活，形成复合中心，导致效率下降，这种衰减包含光致衰减和光辅热衰减，严重影响了产品的售后功率保障，使得一些衰减较高的电池片不得不降档标定，耗费大量的生产成本。为解决这个问题，现有技术中采用退火炉来降低光衰，目前国内掺硼单晶硅电池片制作时使用的退火工艺有两类，包括光注入和电注入，在电池片内产生大量少子的同时辅以一定的温度，实现再生过程，使得部分缺陷被钝化。然而，现有的光退火工艺采用的只是LED全光谱光源，而且采用链式反应炉，其温度和光照的控制精度较差，无法达到理想条件，因此生产出的电池片的光致衰减和光辅热衰减仍然较高，在70℃和5kW光辐射量的光衰后，相对效率衰减约为0.8-1.8％，严响影响售后功率保障。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种P型电池片的制作方法，能够提升电池片的光电转换效率，降低光致衰减和光辅热衰减，提高光伏产品的品质。
本发明提供的一种P型电池片的制作方法，包括：
在340℃至400℃的环境内，利用光强为50kW/m2至80kW/m2的光源对P型电池片照射，将其内部的缺陷激活后钝化，进入再生态；
将所述P型电池片加热，达到150℃至180℃，将更多的缺陷从退火态转变为衰减态；
利用红外激光照射所述P型电池片，将此时处于衰减态的缺陷激活后钝化，进入再生态；
迅速降低所述P型电池片的温度，抑制处于再生态的缺陷的失稳过程。
优选的，在上述P型电池片的制作方法中，
利用光浸润箱，在340℃至400℃的环境内，利用光强为50kW/m2至80kW/m2的全光谱光源对所述P型电池片照射，持续50秒至60秒。
优选的，在上述P型电池片的制作方法中，
利用金属平台将所述P型电池片加热5秒至15秒，达到150℃至180℃。
优选的，在上述P型电池片的制作方法中，
利用红外激光照射所述P型电池片，持续时间为5秒至10秒。
优选的，在上述P型电池片的制作方法中，
在3秒至5秒的时间范围内，迅速降低所述P型电池片的温度至室温。
优选的，在上述P型电池片的制作方法中，
利用水冷方式，迅速降低所述P型电池片的温度至室温。
优选的，在上述P型电池片的制作方法中，
利用光强为60kW/m2的全光谱光源对所述P型电池片照射。
优选的，在上述P型电池片的制作方法中，
利用波长范围为800nm至1300nm的红外激光照射所述P型电池片。
通过上述描述可知，本发明提供的上述P型电池片的制作方法，由于包括在340℃至400℃的环境内，利用光强为50kW/m2至80kW/m2的光源对P型电池片照射，将其内部的缺陷激活后钝化，进入再生态；将所述P型电池片加热，达到150℃至180℃，将更多的缺陷从退火态转变为衰减态；利用红外激光照射所述P型电池片，将此时处于衰减态的缺陷激活后钝化，进入再生态；迅速降低所述P型电池片的温度，抑制处于再生态的缺陷的失稳过程，因此能够提升电池片的光电转换效率，降低光致衰减和光辅热衰减，提高光伏产品的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种P型电池片的制作方法的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种P型电池片的制作方法，能够提升电池片的光电转换效率，降低光致衰减和光辅热衰减，提高光伏产品的品质。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先对相关理论进行说明：依据三态衰减理论，烧结后未经过光照以及任何恢复手段的成品电池处于退火态(annealed state)，此时电池片中存在晶体缺陷，晶体杂质，和其他尚未形成的缺陷(如硼氧对缺陷)，在正常使用过程中，会发生光致衰减(Degradation)，即光照条件下缺陷形成复合中心，效率逐渐下降，此时电池中缺陷处于激活状态，少子寿命减少，处于衰退态(degraded state)，衰退态可以通过暗退火(Darkannealing)转变为退火态，即无光照的条件下短时间内的加热过程或在黑暗中的静置过程，也可以通过再生过程(Regeneration)转化为再生态(Regenerated state)，具体就是通过载流子注入和适当的温度条件，使得缺陷被钝化，不再成为复合中心，这种再生态相对稳定，但仍然会存在失稳过程(Destabilization)，即已经不是复合中心的缺陷复合物分解，缺陷重新被激活，形成复合中心，然而，这种失稳过程带来的衰减程度已经远小于退火态的光致衰减程度。
基于上述理论，本申请实施例提供的第一种P型电池片的制作方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种P型电池片的制作方法的示意图，该方法包括如下步骤：
S1：在340℃至400℃的环境内，利用光强为50kW/m2至80kW/m2的光源对P型电池片照射，将其内部的缺陷激活后钝化，进入再生态；
需要说明的是，该方法所针对的处理对象是生产线上的产品，具体的可以是P型单晶电池也可以是P型类单晶电池，均有明显的效率提升效果，而多晶则不能使用该方法来提升效率。该步骤是结合载流子注入和适当的温度，使一部分缺陷进入再生态。
S2：将所述P型电池片加热，达到150℃至180℃，将更多的缺陷从退火态转变为衰减态；
具体的，可以但不限于利用金属平台进行加热，以实现电池片的更加均匀的受热。
S3：利用红外激光照射所述P型电池片，将此时处于衰减态的缺陷激活后钝化，进入再生态；
由于所需激光的光强比较大，而波长小的光容易被电池表面吸收，造成局部高温和破坏，因此这里采用的是红外激光，而且，这种红外激光的载流子注入效果也更好。
S4：迅速降低所述P型电池片的温度，抑制处于再生态的缺陷的失稳过程。
需要说明的是，为了避免被钝化的缺陷被重新激活，就必须进行迅速降温，以抑制失稳过程，从而令处于再生态的缺陷最多。
通过上述描述可知，本申请实施例提供的第一种P型电池片的制作方法，由于包括在340℃至400℃的环境内，利用光强为50kW/m2至80kW/m2的光源对P型电池片照射，将其内部的缺陷激活后钝化，进入再生态；将所述P型电池片加热，达到150℃至180℃，将更多的缺陷从退火态转变为衰减态；利用红外激光照射所述P型电池片，将此时处于衰减态的缺陷激活后钝化，进入再生态；迅速降低所述P型电池片的温度，抑制处于再生态的缺陷的失稳过程，因此能够提升电池片的光电转换效率，降低光致衰减和光辅热衰减，提高光伏产品的品质。
本申请实施例提供的第二种P型电池片的制作方法，是在上述第一种P型电池片的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
利用光浸润箱，在340℃至400℃的环境内，利用光强为50kW/m2至80kW/m2的全光谱光源对所述P型电池片照射，持续50秒至60秒。
在这种情况下，内置有LED全光谱光源的光浸润箱可以精准控制温度曲线，达到最接近理想条件的处理方式，因此得到的电池的效率和光衰表现更好。
本申请实施例提供的第三种P型电池片的制作方法，是在上述第一种P型电池片的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
利用金属平台将所述P型电池片加热5秒至15秒，达到150℃至180℃。
这种金属平台具有更好的控温特性，可以精准优化温度，避免过高温度导致的失稳过程。
本申请实施例提供的第四种P型电池片的制作方法，是在上述第一种P型电池片的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
利用红外激光照射所述P型电池片，持续时间为5秒至10秒。
需要说明的是，经过5秒至10秒的时间之后，就能够将足够多的缺陷转换至再生态，更多的时间只会徒增激光照射成本，因此基于光注入效果和成本两方面考虑，可以优选为这种激光照射的时间范围，当然还可以根据具体的需要选择其他时间，此处并不限制。
本申请实施例提供的第五种P型电池片的制作方法，是在上述第一种P型电池片的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
在3秒至5秒的时间范围内，迅速降低所述P型电池片的温度至室温。
需要说明的是，必须在足够短的时间内将电池片降温至室温，这样才能尽可能的避免发生再生态缺陷变为退火态而影响处理效果，从而最大程度上提高电池片的光衰效果，保证一个较高的光电转换效率。
本申请实施例提供的第六种P型电池片的制作方法，是在上述第五种P型电池片的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
利用水冷方式，迅速降低所述P型电池片的温度至室温。
具体的，可以将电池片与一个金属片紧密吸附，而金属片另一端是水冷系统，只需要不到5秒的时间即可令电池片降温至室温，对于生产而言，水冷最容易实现自动化，易于整合入产线生产设备中，且成本最低，当然还可以采用其他方式，此处并不限制。
本申请实施例提供的第七种P型电池片的制作方法，是在上述第一种至第六种P型电池片的制作方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
利用光强为60kW/m2的全光谱光源对所述P型电池片照射。
这种光强值的光源与电池片形成更好的匹配，能够保证更高效将缺陷转换为再生态。
本申请实施例提供的第八种P型电池片的制作方法，是在上述第四种P型电池片的制作方法的基础上，还包括如下技术特征：
利用波长范围为800nm至1300nm的红外激光照射所述P型电池片。
利用这种波长的红外激光不会对电池表面造成不利影响，而且注入载流子的效率比较高，效果会更好。
实际操作中，应用上述方法进行处理的一个例子如下：
选取刚经过烧结的P型掺硼单晶电池片100片，测量其AM1.5标准太阳辐照条件下IV输出特性，得到初始效率21.46％。然后使用光浸润箱(LED全光谱光源)对其进行处理，效率上升0.04％(绝对效率)，随后使用金属平台预热处理，效率下降0.09％(绝对效率)，与理论模型吻合，此时应有部分缺陷被激活从退火态转变到衰退态，从而导致效率下降，然后使用激光照射和水冷进行冷却，由于此过程中温度的控制是钝化缺陷的关键，所以无法测量激光后冷却前的效率，冷却后，效率相较初始效率提升0.15％(绝对效率)。
需要说明的是，在加大实验电池片数量后，电池平均效率提升为0.14-0.23％(绝对效率)，最大提升0.25-0.27％(绝对效率)。
实际操作中，选取烧结后相同效率档的150片P型掺硼单晶电池片，分为三组，测量其AM1.5标准太阳辐照条件下IV输出特性，得到初始效率，然后分别按照三种方式进行处理:光注入退火、电注入退火和本发明所用的方法，得到实验后AM1.5标准太阳辐照条件下的能量转换效率，并在实验后24小时内对其进行70℃条件下5kwh辐照的光衰处理，再次测量AM1.5条件下的能量转换效率，得到相对光衰如表1所示：
表1 掺硼单晶电池在不同工艺下的光衰效果
| 处理方式 | 初始效率 | 实验后 | 光衰后(5kwh,70℃) | 相对光衰 |
| 光注入 | 21.44 | 21.46 | 21.26 | 0.93％ |
| 电注入 | 21.43 | 21.47 | 21.17 | 1.40％ |
| 本发明 | 21.46 | 21.61 | 21.55 | 0.28％ |
可以看到，利用本实施例所用的方法不仅大幅度改善了光衰，还带来0.15％的绝对效率提升。
需要说明的是，在加大实验电池片数量后，本发明所提供的热激活处理方式的相对光衰平均值为0.24-0.32％。
综上所述，本申请实施例提供的方法较现有技术可以更精准的操控温度和载流子注入情况，钝化更多现有的和潜在的缺陷，大幅度改善掺硼单晶电池片的光衰性能，并且提升成品电池片效率档。0.24-0.32％的相对光衰可以解决现有的光致衰减问题和光辅热衰减问题，保障电池片光电转换效率在使用过程中下降值仍满足售后效率保障的条件。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种P型电池片的制作方法，其特征在于，包括：
在340℃至400℃的环境内，利用光强为50kW/m2至80kW/m2的光源对P型电池片照射，将其内部的缺陷激活后钝化，进入再生态；
利用金属平台将所述P型电池片加热5秒至15秒，达到150℃至180℃，将更多的缺陷从退火态转变为衰减态；
利用红外激光照射所述P型电池片，持续时间为5秒至10秒，将此时处于衰减态的缺陷激活后钝化，进入再生态；
迅速降低所述P型电池片的温度，抑制处于再生态的缺陷的失稳过程。
2.根据权利要求1所述的P型电池片的制作方法，其特征在于，
利用光浸润箱，在340℃至400℃的环境内，利用光强为50kW/m2至80kW/m2的全光谱光源对所述P型电池片照射，持续50秒至60秒。
3.根据权利要求1所述的P型电池片的制作方法，其特征在于，
在3秒至5秒的时间范围内，迅速降低所述P型电池片的温度至室温。
4.根据权利要求3所述的P型电池片的制作方法，其特征在于，
利用水冷方式，迅速降低所述P型电池片的温度至室温。
5.根据权利要求1-4任一项所述的P型电池片的制作方法，其特征在于，
利用光强为60kW/m2的全光谱光源对所述P型电池片照射。
6.根据权利要求1所述的P型电池片的制作方法，其特征在于，
利用波长范围为800nm至1300nm的红外激光照射所述P型电池片。
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