CN111276571A - 一种p型太阳能电池光退火方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种P型太阳能电池光退火方法，包括：利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射；对处于红外光源照射中的P型太阳能电池的温度进行控制，以使P型太阳能电池的温度维持在预设温度范围内。本申请公开的上述技术方案，利用红外光源对P型太阳能电池进行照射，并对P型太阳能电池进行温度控制，以通过红外光源的照射和对P型太阳能电池的温度控制来实现对P型太阳能电池内载流子的操控，并实现对温度变化的热激活过程进行操控，以使得更多的缺陷被钝化而使这些缺陷不再成为复合中心，从而既提高P型太阳能电池的抗光衰能力，又提升P型太阳能电池的电池效率。
Description
技术领域
本申请涉及P型太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种P型太阳能电池光退火方法。
背景技术
对于掺杂硼元素而形成的P型太阳能电池而言，其存在光致衰减问题，而光致衰减会降低太阳能电池效率、组件功率和组件发电量，因此，需要对P型太阳能电池进行处理，以提高其抗光衰能力。
目前，太阳能电池制造商多采用可见光退火或电退火的方式来对P型太阳能电池进行处理，以便于提高P型太阳能电池的抗光衰能力。但是，现有的方式只能在抗光衰能力和电池效率提升之间取一个平衡点，也就是说，若目的是在抗光衰能力上，则最终结果是抗光衰能力有所提升，但电池效率基本没有提升，若目的是在电池效率提升上，则最终结果是电池效率有小幅度提升，但抗光衰能力显著下降。
综上所述，如何既能提高P型太阳能电池的抗光衰能力，又能提高P型太阳能电池的电池效率，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的是提供一种P型太阳能电池光退火方法，用于既能提高P型太阳能电池的抗光衰能力，又能提高P型太阳能电池的电池效率。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种P型太阳能电池光退火方法，包括：
利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射；
对处于红外光源照射中的所述P型太阳能电池的温度进行控制，以使所述P型太阳能电池的温度维持在预设温度范围内。
优选的，所述红外光源的中心波长为760nm～2000nm，所述红外光源的光强为500W/m2～100000W/m2，所述预设时长为1s～600s，所述预设温度范围为120℃～300℃。
优选的，所述红外光源的中心波长为800nm～1000nm。
优选的，所述预设温度范围为150℃～250℃。
优选的，所述预设时长为30s～60s。
优选的，在利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射之前，还包括：
获取所述P型太阳能电池在光退火前的转换效率；
在利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射之后，还包括：
获取所述P型太阳能电池在光退火后的转换效率。
优选的，在获取所述P型太阳能电池在光退火后的转换效率之后，还包括：
对所述P型太阳能电池进行光衰减测试，以得到光衰减测试之后的转换效率；
利用光退火后的转换效率和光衰减测试之后的转换效率得到所述P型太阳能电池的光衰幅度。
优选的，在对处于红外光源照射中的所述P型太阳能电池的温度进行控制时，还包括：
对所述P型太阳能电池的温度进行实时测量。
本申请提供了一种P型太阳能电池光退火方法，包括：利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射；对处于红外光源照射中的P型太阳能电池的温度进行控制，以使P型太阳能电池的温度维持在预设温度范围内。
本申请公开的上述技术方案，利用红外光源对P型太阳能电池进行照射，并对P型太阳能电池进行温度控制，以通过红外光源的照射和对P型太阳能电池的温度控制来实现对P型太阳能电池内载流子的操控，并实现对温度变化的热激活过程进行操控，以使得更多的缺陷被钝化而使这些缺陷不再成为复合中心，从而既提高P型太阳能电池的抗光衰能力，又提升P型太阳能电池的电池效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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一种P型太阳能电池光退火方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的三态衰减示意图；
图3为本申请实施例提供的P型太阳能电池在光退火过程中的温度曲线图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
参见图1，其示出了本申请实施例提供的一种P型太阳能电池光退火方法的流程图，本申请实施例提供的一种P型太阳能电池光退火方法，可以包括：
S11：利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射。
S12：对处于红外光源照射中的P型太阳能电池的温度进行控制，以使P型太阳能电池的温度维持在预设温度范围内。
在制备得到P型太阳能电池之后，依据三态衰减理论可知(参见图2，其示出了本申请实施例提供的三态衰减示意图)，烧结后且未经过光照以及任何恢复手段的成品P型太阳能电池处于退火态(annealed state)，此时，P型太阳能电池中存在晶体缺陷、晶体杂质以及其他尚未形成的缺陷(如硼氧缺陷)；在P型太阳能电池正常工作过程中，会发生光致衰减(Degradation)，即光照条件下缺陷形成复合中心，电池效率逐渐下降，此时，P型太阳能电池中的缺陷处于激活状态，少子寿命减少，处于衰退态(Degraded state)，衰退态可以通过暗退火(Dark annealing)(即无光照条件下短时间内的加热过程或在黑暗中的静置过程)转变为退火态。另外，衰退态也可以通过再生过程(Regeneration)转变为再生态(Regenerated state)，在此过程中，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，其中，再生态相对稳定，但仍然会存在失稳过程(Destabilization)，此时，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，此时，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。
而本申请基于上述的三态衰减理论，利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射，并在利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射的同时将P型太阳能电池的温度控制在预设温度范围内，即同时对P型太阳能电池进行预设时长的红外光源照射和温度控制，以通过红外光源照射实现对P型太阳能电池内载流子的操控，并通过温度控制实现对热激活过程的操控，以通过操控载流子和温度变化的热激活过程而操控上述三种平衡态的移动，从而使得处于再生态的缺陷更多，即使得更多的缺陷被钝化而使得这些缺陷不再成为复合中心，进而提高P型太阳能电池的抗光衰能力，并提高P型太阳能电池的电池效率。
其中，可以在一个炉体内实现对P型太阳能电池进行红外光源照射和温度控制。当需要对P型太阳能电池进行光退火时，可以通过传送带将P型太阳能电池输送到上述炉体中，当完成对P型太阳能电池的光退火之后，则可以通过传送带将P型太阳能电池从上述炉体中输送出来，以实现对P型太阳能电池的自动化光退火。
本申请公开的上述技术方案，利用红外光源对P型太阳能电池进行照射，并对P型太阳能电池进行温度控制，以通过红外光源的照射和对P型太阳能电池的温度控制来实现对P型太阳能电池内载流子的操控，并实现对温度变化的热激活过程进行操控，以使得更多的缺陷被钝化而使这些缺陷不再成为复合中心，从而既提高P型太阳能电池的抗光衰能力，又提升P型太阳能电池的电池效率。
本申请实施例提供的一种P型太阳能电池光退火方法，红外光源的中心波长为760nm～2000nm，红外光源的光强为500W/m2～100000W/m2，预设时长为1s～600s，预设温度范围为120℃～300℃。
当对P型太阳能电池进行光退火时，为了提高光退火的效果，从而进一步提高P型太阳能电池的抗光衰能力和电池效率，则对P型太阳能电池进行照射的红外光源的中心波长可以为760nm～2000nm，红外光源的光强可以为500W/m2～100000W/m2，同时，可以将P型太阳能电池的温度控制在120℃～300℃范围内，且可以对P型太阳能电池进行1s～600s的红外光源照射和温度控制。
具体可以参见表1，其示出了分别采用本申请所提供的光退火方案进行处理及采用现有的光退火方案(即可见光源)进行处理之后的效率对比表。
表1本申请所提供的光退火方案及现有光退火方案后的效率对比表
其中，表1是以P型掺硼PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发发射极和背电极)单晶电池为例进行说明的是，由表1可知，若采用现有的光退火方案对P型掺硼PERC单晶电池进行处理，其电池效率仅提升0.01％，光衰幅度为1.04％，而采用本申请的光退火方案对P型掺硼PERC单晶电池进行处理，其电池效率可提升0.07％，光衰幅度仅为0.54％，由此可以看出，通过本申请的光退火方案可以达到提高电池抗光衰能力和提升电池效率的双重目的。
本申请实施例提供的一种P型太阳能电池光退火方法，红外光源的中心波长为800nm～1000nm。
为了使光退火后的P型太阳能电池既具有较好的抗光衰能力，又具有较高的电池效率，则红外光源的中心波长具体可以在800nm～1000nm范围内，以更好地对载流子进行操控，从而增加P型太阳能电池内部的载流子数量，并使更多的缺陷处于再生态，进而使光退火后的P型太阳能电池具有较好的抗光衰能力和较高的电池效率。
本申请实施例提供的一种P型太阳能电池光退火方法，预设温度范围为150℃～250℃。
另外，为了使光退火后的P型太阳能电池既具有较好的抗光衰能力，又具有较高的电池效率，则可以将P型太阳能电池的温度控制在150℃～250℃范围内，以更好地操控热激活，从而更好地操控三种平衡态的移动，以使得更多的缺陷被钝化而不再成为复合中心。
本申请实施例提供的一种P型太阳能电池光退火方法，预设时长为30s～60s。
具体可以对P型太阳能电池进行30s～60s的红外光源照射和温度控制，以较好地实现对载流子和热激活过程的操控。
参见图3，其示出了本申请实施例提供的P型太阳能电池在光退火过程中的温度曲线图，其中，横坐标代表的是处理时间(s)，纵坐标代表的温度(℃)(具体指的是P型太阳能电池的温度)，光退火开始时需要对P型太阳能电池进行升温，以使其温度维持在预设温度范围内，在P型太阳能电池的温度维持在预设温度范围内的时长达到预设时长之后，则可以对P型太阳能电池进行降温处理，然后，可以将降温处理后的P型太阳能电池输送到用于对P型太阳能电池进行光退火的炉体外，以完成对P型太阳能电池的光退火。
本申请实施例提供的一种P型太阳能电池光退火方法，在利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射之前，还可以包括：
获取P型太阳能电池在光退火前的转换效率；
在利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射之后，还可以包括：
获取P型太阳能电池在光退火后的转换效率。
在利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射之前，可以先获取P型太阳能电池在光退火前的转换效率，并在利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射之后，可以获取P型太阳能电池在光退火后的转换效率，以便于通过光退火后的转换效率和光退火前的转换效率得到P型太阳能电池在经过光退火之后所增长的转换效率。
本申请实施例提供的一种P型太阳能电池光退火方法，在获取P型太阳能电池在光退火后的转换效率之后，还可以包括：
对P型太阳能电池进行光衰减测试，以得到光衰减测试之后的转换效率；
利用光退火后的转换效率和光衰减测试之后的转换效率得到P型太阳能电池的光衰幅度。
在获取P型太阳能电池在光退火后的转换效率之后，可以对P型太阳能电池进行光衰减测试(具体可以对P型太阳能电池进行70℃、5kWh/m2的光衰减测试)，并得到P型太阳能电池在经过光衰减测试之后所对应的转换效率，然后，可以利用光退火后的转换效率及光衰减测试之后的转换效率得到P型太阳能电池的光衰幅度(光衰幅度＝100％*(光衰减测试之后的转换效率-光退火后的转换效率)/光退火后的转换效率)，以便于获知P型太阳能电池的光衰情况。
本申请实施例提供的一种P型太阳能电池光退火方法，在对处于红外光源照射中的P型太阳能电池的温度进行控制时，还可以包括：
对P型太阳能电池的温度进行实时测量。
在对处于红外光源照射中的P型太阳能电池的温度进行控制时，可以对对P型太阳能电池的温度进行实时测量，以便于可以实时获知到P型太阳能电池的温度，并便于准确地将P型太阳能电池的温度控制在预设温度范围内，从而便于提高P型太阳能电池的抗光衰能力和电池效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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 (8)
1.一种P型太阳能电池光退火方法，其特征在于，包括：
利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射；
对处于红外光源照射中的所述P型太阳能电池的温度进行控制，以使所述P型太阳能电池的温度维持在预设温度范围内。
2.根据权利要求1所述的P型太阳能电池光退火方法，其特征在于，所述红外光源的中心波长为760nm～2000nm，所述红外光源的光强为500W/m2～100000W/m2，所述预设时长为1s～600s，所述预设温度范围为120℃～300℃。
3.根据权利要求2所述的P型太阳能电池光退火方法，其特征在于，所述红外光源的中心波长为800nm～1000nm。
4.根据权利要求2所述的P型太阳能电池光退火方法，其特征在于，所述预设温度范围为150℃～250℃。
5.根据权利要求2所述的P型太阳能电池光退火方法，其特征在于，所述预设时长为30s～60s。
6.根据权利要求1所述的P型太阳能电池光退火方法，其特征在于，在利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射之前，还包括：
获取所述P型太阳能电池在光退火前的转换效率；
在利用红外光源对P型太阳能电池进行预设时长的照射之后，还包括：
获取所述P型太阳能电池在光退火后的转换效率。
7.根据权利要求6所述的P型太阳能电池光退火方法，其特征在于，在获取所述P型太阳能电池在光退火后的转换效率之后，还包括：
对所述P型太阳能电池进行光衰减测试，以得到光衰减测试之后的转换效率；
利用光退火后的转换效率和光衰减测试之后的转换效率得到所述P型太阳能电池的光衰幅度。
8.根据权利要求1所述的P型太阳能电池光退火方法，其特征在于，在对处于红外光源照射中的所述P型太阳能电池的温度进行控制时，还包括：
对所述P型太阳能电池的温度进行实时测量。
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