CN111146308A - 一种用于降低perc双面电池效率衰减的光源再生炉及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉及方法，所述光源再生炉包括炉体、设于炉体内的炉带、以及光源，所述炉体包括第一温区、第二温区和第三温区，所述炉带穿过第一温区、第二温区和第三温区，所述光源包括上光源和下光源，所述上光源设置在炉带的上方，所述下光源设置在炉带的下方；炉体内位于炉带上方的区域为上温区，位于炉带下方的区域为下温区，下温区的光照密度小于上温区的光照密度；其中，PERC双面电池放置在炉带上，并依次经过第一温区、第二温区和第三温区，所述光源对PERC双面电池的双面进行照射，以使PERC双面电池的双面氢介质膜被激活，并将PERC双面电池内的缺陷及杂质钝化，有效降低PERC双面电池效率衰减。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池生产设备技术领域，尤其涉及一种用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉及方法。
背景技术
掺P型PERC电池是目前光伏行业主流的高效电池，PERC双面电池以其更高的转换效率、稳定的性能及适中的成本得到更加广泛的关注及应用。PERC双面电池作为P型太阳能电池的一种，其主要缺陷就是在使用过程中会发生严重的效率衰减，主要包括光致衰减(LID)、光热衰减(LETID)及电致衰减(CID)等，电致衰减用于验证电池衰减可靠性。
现有的方法主要从降低介质膜损伤、减少金属杂质及初始衰减B-O缺陷体等方面来降低太阳能电池的效率衰减。针对于初始衰减B-O缺陷体，主要通过光致再生技术(Lightinduced regeneration,LIR)解决，通过介质膜内的氢激发并钝化电池体内的B-O缺陷体或其他杂质。
具体的，PERC双面电池烧结结束后，经过光源再生炉，用光致再生技术钝化PERC双面电池体内的缺陷及杂质等。
现有的光源再生炉只能对PERC双面电池的单面进行照射，并不能很好地降低PERC双面电池的效率衰减。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉，有效降低PERC双面电池的电致衰减。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种降低PERC双面电池效率衰减的方法，操作简单，易于产业化。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉，包括炉体、设于炉体内的炉带、以及光源，所述炉体包括第一温区、第二温区和第三温区，所述炉带穿过第一温区、第二温区和第三温区，所述光源包括上光源和下光源，所述上光源设置在炉带的上方，所述下光源设置在炉带的下方；
炉体内位于炉带上方的区域为上温区，位于炉带下方的区域为下温区，下温区的光照密度小于上温区的光照密度；
其中，PERC双面电池放置在炉带上，并依次经过第一温区、第二温区和第三温区，所述光源对PERC双面电池的双面进行照射，以使PERC双面电池的双面氢介质膜被激活，并将PERC双面电池内的缺陷及杂质钝化。
作为上述方案的改进，上温区的光强密度为16-20kw/m2，下温区的光强密度为5-15kw/m2。
作为上述方案的改进，第一温区的温度为250-300℃，第二温区的温度为210-270℃，第三温区的温度为210-270℃。
作为上述方案的改进，第一温区不设置下光源，第一温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区下温区的光强密度为5-15kw/m2，第三温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第三温区下温区的光强密度为5-15kw/m2。
作为上述方案的改进，每个温区的长度为0.5-1.5m，所述炉带的带速为5-9m/min。
作为上述方案的改进，所述光源为LED灯，其波长范围为300-1100nm。
作为上述方案的改进，还包括冷却系统，所述冷却系统包括进风管和排风管，进风管的出风口位于上温区，排风管的进风口位于下温区，冷气从进风管通入到炉体内，以对炉体内的PERC双面电池进行降温。
相应地，本发明还提供了一种降低PERC双面电池效率衰减的方法，PERC双面电池烧结结束后，将其放置在本发明的光源再生炉内；
调整第一温区的温度为250-300℃，第二温区的温度为210-270℃，第三温区的温度为210-270℃；
调整第一温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区下温区的光强密度为5-15kw/m2，第三温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第三温区下温区的光强密度为5-15kw/m2；
其中，PERC双面电池依次经过第一温区、第二温区和第三温区，PERC双面电池的双面氢介质膜被激活，且PERC双面电池内缺陷及杂质被钝化。
作为上述方案的改进，调整炉带的带速为5-9m/min。
作为上述方案的改进，PERC双面电池经过再生炉光照处理后，冷却至室温，以将钝化效果冻结，达到稳定。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明通过在炉带的上下方分别设置上光源和下光源，以使PERC双面电池的上下两面都可以经过高强光处理，从而激发PERC双面电池两面的氢介质膜，进而钝化PERC双面电池体内缺陷及杂质，降低PERC双面电池的电致衰减。
进一步地，本发明通过调整上温区和下温区的光强密度，使得下温区的光照密度低于上温区的光照密度，有效地钝化PERC双面电池体内缺陷及杂质，降低PERC双面电池的电致衰减。
本发明通过控制不同光强密度及带速，更有效的钝化电池体内缺陷及杂质，使PERC双面电池的电致衰减由1.5-2.5％降至1-1.5％左右，有效改善PERC双面电池的可靠性，提高太阳能电池的转换效率及光利用率。
附图说明
图1是本发明光源再生炉的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1，本发明提供的一种用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉，包括炉体1、设于炉体1内的炉带2、以及光源，所述炉体1包括第一温区11、第二温区12和第三温区13，所述炉带2穿过第一温区11、第二温区12和第三温区13，所述光源包括上光源31和下光源32，所述上光源31设置在炉带2的上方，所述下光源32设置在炉带2的下方。
具体的，炉体1内位于炉带2上方的区域为上温区，位于炉带下方的区域为下温区，下温区的光照密度小于上温区的光照密度。
其中，PERC双面电池4放置在炉带2上，并依次经过第一温区11、第二温区12和第三温区13，所述光源对PERC双面电池4的双面进行照射，以使PERC双面电池的双面氢介质膜被激活，并将PERC双面电池内缺陷及杂质钝化。
本发明的光源再生炉还包括冷却系统，所述冷却系统包括进风管51和排风管52，进风管51的出风口位于上温区，排风管52的进风口位于下温区，冷气从进风管51通入到炉体内，以对炉体内的PERC双面电池进行降温。
需要说明的是，本发明的光源再生炉还包括加热系统，所述加热系统为现有光源再生炉的现有结构，本发明不作具体限定。本发明通过加热系统和冷却系统的相互配合，可对不同温区进行精准的温度控制。优选的，第一温区的温度为250-300℃，第二温区的温度为210-270℃，第三温区的温度为210-270℃。
本发明通过在炉带的上下方分别设置上光源和下光源，以使PERC双面电池的上下两面都可以经过高强光处理，从而激发PERC双面电池两面的氢介质膜，进而钝化PERC双面电池体内缺陷及杂质，降低PERC双面电池的电致衰减。
进一步地，本发明通过调整上温区和下温区的光强密度，使得下温区的光照密度低于上温区的光照密度，有效地钝化PERC双面电池体内缺陷及杂质，降低PERC双面电池的电致衰减。
优选的，上温区的光强密度为16-20kw/m2，下温区的光强密度为5-15kw/m2。
为了节省能用，降低成本，本发明的第一温区可以不设置下光源。第二温区和第三温区的光强密度足以钝化PERC双面电池体内缺陷及杂质。
优选的，第一温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区下温区的光强密度为5-15kw/m2，第三温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第三温区下温区的光强密度为5-15kw/m2。
为了能够精准地控制每个温区的温度，保证PERC双面电池在炉体内能够充分地完成光致再生技术，每个温区的长度为0.5-1.5m。为了便于设置参数和调整工艺，每个温区的长度相同。
需要说明的是，炉带的速度对PERC双面电池能否充分地钝化内部的缺陷及杂质起着重要的速度。优选的，所述炉带的带速为5-9m/min。若炉带的速度过快，则光照不充分，不能有效降低PERC双面电池的电致衰减；若炉带速度过慢，在PERC双面电池在炉体内的时间过长，影响PERC双面电池的光电转换效率。
优选的，所述光源为LED灯，其波长范围为300-1100nm。
进一步的，本发明通过控制不同光强密度及带速，更有效的钝化电池体内缺陷及杂质，使PERC双面电池的电致衰减由1.5-2.5％降至1-1.5％左右，有效改善PERC双面电池的可靠性，提高太阳能电池的转换效率及光利用率。
相应地，本发明还提供了一种降低PERC双面电池效率衰减的方法，PERC双面电池烧结结束后，将其放置在本发明的光源再生炉内；
调整第一温区的温度为250-300℃，第二温区的温度为210-270℃，第三温区的温度为210-270℃；
调整第一温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区下温区的光强密度为5-15kw/m2，第三温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第三温区下温区的光强密度为5-15kw/m2；
其中，PERC双面电池依次经过第一温区、第二温区和第三温区，PERC双面电池的双面氢介质膜被激活，且PERC双面电池内缺陷及杂质被钝化。
优选的，调整炉带的带速为5-9m/min。
需要说明的是，PERC双面电池经过再生炉光照处理后，冷却至室温，以将钝化效果冻结，达到稳定。
本发明通过控制不同光强密度及带速，更有效的钝化电池体内缺陷及杂质，使PERC双面电池的电致衰减由1.5-2.5％降至1-1.5％左右，有效改善PERC双面电池的可靠性，提高太阳能电池的转换效率及光利用率。
优选的，本发明PERC双面电池的制作方法如下：
将P型单晶硅片进行双面制绒，正面扩散成磷源形成N型发射极，背面刻蚀背结及边缘结；
对P型单晶硅片进行退火，形成SiO2层；
在背面镀Al2O3/SiNx形成钝化层，在正面镀SiNx形成减反射层；
对背面激光开槽，通过印刷及烧结，制备出具有背面铝栅线的PERC双面电池。
下面将以具体实施例来进一步阐述本发明
实施例1
将烧结完的PERC双面电池放置在本发明的光源再生炉内，每个温区的长度均为1m，炉带速度为8m/min；
调整第一温区的温度为260℃，第二温区的温度为260℃，第三温区的温度为260℃；
调整第一温区上温区的光强密度为18kw/m2，第二温区上温区的光强密度为18kw/m2，第二温区下温区的光强密度为10kw/m2，第三温区上温区的光强密度为18kw/m2，第三温区下温区的光强密度为10kw/m2。
实施例2
将烧结完的PERC双面电池放置在本发明的光源再生炉内，每个温区的长度均为1.5m，炉带速度为8m/min；
调整第一温区的温度为250℃，第二温区的温度为230℃，第三温区的温度为230℃；
调整第一温区上温区的光强密度为18kw/m2，第二温区上温区的光强密度为18kw/m2，第二温区下温区的光强密度为10kw/m2，第三温区上温区的光强密度为18kw/m2，第三温区下温区的光强密度为10kw/m2。
对比例1
将烧结完的PERC双面电池放置在现有的光源再生炉内，炉带速度为6m/min，炉内温度为260℃，上温区的光强密度为18kw/m2。
对比例2
将烧结完的PERC双面电池放置在现有的光源再生炉内，炉带速度为6m/min，炉内温度为250℃，上温区的光强密度为18kw/m2。
将实施例1和对比例1经过钝化处理后PERC双面电池进行电致衰减检测，检测条件：1A电流，150℃条件下，处理10小时。具体结果如下：
将实施例2和对比例2经过钝化处理后PERC双面电池进行光致衰减检测，检测条件：1000w/m2光照下，65℃条件下，处理5小时。具体结果如下：
由此可知，与现有的方法相比，实施例1的PERC双面电池电致衰减(CID)从1.8％降低至1.5％，离散性良好，可靠性高；实施例2的PERC双面电池光致衰减(LID)从0.65％降低至0.21％，离散性良好，可靠性高。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉，其特征在于，包括炉体、设于炉体内的炉带、以及光源，所述炉体包括第一温区、第二温区和第三温区，所述炉带穿过第一温区、第二温区和第三温区，所述光源包括上光源和下光源，所述上光源设置在炉带的上方，所述下光源设置在炉带的下方；
炉体内位于炉带上方的区域为上温区，位于炉带下方的区域为下温区，下温区的光照密度小于上温区的光照密度；
其中，PERC双面电池放置在炉带上，并依次经过第一温区、第二温区和第三温区，所述光源对PERC双面电池的双面进行照射，以使PERC双面电池的双面氢介质膜被激活，并将PERC双面电池内的缺陷及杂质钝化。
2.如权利要求1所述的用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉，其特征在于，上温区的光强密度为16-20kw/m2，下温区的光强密度为5-15kw/m2。
3.如权利要求2所述的用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉，其特征在于，第一温区的温度为250-300℃，第二温区的温度为210-270℃，第三温区的温度为210-270℃。
4.如权利要求1所述的用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉，其特征在于，第一温区不设置下光源，第一温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区下温区的光强密度为5-15kw/m2，第三温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第三温区下温区的光强密度为5-15kw/m2。
5.如权利要求1所述的用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉，其特征在于，每个温区的长度为0.5-1.5m，所述炉带的带速为5-9m/min。
6.如权利要求5所述的用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉，其特征在于，所述光源为LED灯，其波长范围为300-1100nm。
7.如权利要求1所述的用于降低PERC双面电池效率衰减的光源再生炉，其特征在于，还包括冷却系统，所述冷却系统包括进风管和排风管，进风管的出风口位于上温区，排风管的进风口位于下温区，冷气从进风管通入到炉体内，以对炉体内的PERC双面电池进行降温。
8.一种降低PERC双面电池效率衰减的方法，其特征在于，PERC双面电池烧结结束后，将其放置在如权利要求1～7中任一项所述的光源再生炉内；
调整第一温区的温度为250-300℃，第二温区的温度为210-270℃，第三温区的温度为210-270℃；
调整第一温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第二温区下温区的光强密度为5-15kw/m2，第三温区上温区的光强密度为16-20kw/m2，第三温区下温区的光强密度为5-15kw/m2；
其中，PERC双面电池依次经过第一温区、第二温区和第三温区，PERC双面电池的双面氢介质膜被激活，且PERC双面电池内缺陷及杂质被钝化。
9.如权利要求8所述的降低PERC双面电池效率衰减的方法，其特征在于，调整炉带的带速为5-9m/min。
10.如权利要求8所述的降低PERC双面电池效率衰减的方法，其特征在于，PERC双面电池经过再生炉光照处理后，冷却至室温，以将钝化效果冻结，达到稳定。
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