CN113066906A - 一种降低perc电池片光致衰减的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了降低PERC电池片光致衰减的方法，包括将PERC电池片在光注入区以单片在电池片输送炉带上的形式进行预热处理，预热温度为400℃至800℃；将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理；将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中，并将电池片承载盒传输至电注入区；加热位于电池片承载盒中的光注入处理后的PERC电池片，加热时间为5min至60min；在加热处理的PERC电池片两端施加反向电压，单片电池片施加反向电压范围为0.01V至0.5V；冷却反向电压处理后的PERC电池片至室温。该方法可以减少电池片在光注入处理后填充因子的降低程度，提升电池片转换效率。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种降低PERC电池片光致衰减的方法。
背景技术
使用PERC(Passivated Emitterand Rear Cell，钝化发射极及背钝化)技术的太阳能电池片少子寿命得到有效提升，电池效率明显提高，但是，光致衰减(light-induceddegradation，简称LID)也相应大幅度增加，影响背钝化电池片的进一步广泛应用，光致衰减主要是由硅材料内的BO(硼氧)缺陷对造成的。
为了减弱太阳能电池片的光致衰减，目前对太阳能电池进行光注入处理，利用光线照射太阳能电池片，增加载流子，从而降低电池片的光致衰减。但是，光注入处理太阳能电池片，填充因子明显下降。填充因子指太阳能电池片具有最大输出功率时的电流和电压的乘积与短路电流和开路电压乘积的比值，比值越高，光电转换效率越高，所以，太阳能电池片的转换效率下降。
因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种降低PERC电池片光致衰减的方法，以减少电池片在光注入处理后填充因子的降低程度，提升太阳能电池片转换效率。
为解决上述技术问题，本申请提供一种降低PERC电池片光致衰减的方法，包括：
将PERC电池片在光注入区以单片在电池片输送炉带上的形式进行预热处理，预热温度为400℃至800℃；
将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理，得到光注入处理后的PERC电池片，光注入时温度为150℃至350℃；
将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中，并将所述电池片承载盒传输至电注入区；
加热位于所述电池片承载盒中的所述光注入处理后的PERC电池片，加热温度为150℃至450℃，加热时间为5min至60min；
在加热处理的PERC电池片两端施加反向电压，单片电池片施加反向电压的范围为0.01V至0.5V；
冷却反向电压处理后的PERC电池片至室温。
可选的，所述将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中包括：
利用旋转吸盘将所述光注入处理后的PERC电池片置于所述电池片承载盒中。
可选的，所述将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中包括：
将多片所述光注入处理后的PERC电池片堆叠在所述电池片承载盒中；
相应的，所述在加热处理的PERC电池片两端施加反向电压包括：
在堆叠的加热处理的PERC电池片两端施加反向电压。
可选的，所述将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理之后，在所述将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中之前，还包括：
冷却所述光注入处理后的PERC电池片；
相应的，所述将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中包括：
将冷却后的PERC电池片置于所述电池片承载盒中；
在所述将冷却后的PERC电池片置于所述电池片承载盒中之后，还包括：
再次预热位于所述电池片承载盒中的所述冷却后的PERC电池片；
相应的，所述加热位于所述电池片承载盒中的所述光注入处理后的PERC电池片包括：
加热位于所述电池片承载盒中的再次预热后的PERC电池片。
可选的，所述冷却反向电压处理后的PERC电池片至室温包括：
利用风扇冷却所述反向电压处理后的PERC电池片。
可选的，所述将预热后的PERC电池片进行光照处理包括：
利用可见光或者不可见光对所述预热后的PERC电池片进行光照处理。
可选的，所述加热位于所述电池片承载盒中的所述光注入处理后的PERC电池片之后，还包括：
利用冷却装置调整位于所述电池片承载盒中的加热后的PERC电池片的温度。
可选的，将预热后的PERC电池片进行加热处理包括：
利用加热灯管对所述预热后的PERC电池片进行加热处理。
可选的，在所述将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理之后，还包括：
利用控温风扇调整所述光注入处理后的PERC电池片的温度。
可选的，所述PERC电池片为P型掺镓电池片。
本申请提供一种降低PERC电池片光致衰减的方法，包括将PERC电池片在光注入区以单片在电池片输送炉带上的形式进行预热处理，预热温度为400℃至800℃；将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理，得到光注入处理后的PERC电池片，光注入时温度为150℃至350℃；将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中，并将所述电池片承载盒传输至电注入区；加热位于所述电池片承载盒中的所述光注入处理后的PERC电池片，加热温度为150℃至450℃，加热时间为5min至60min；在加热处理的PERC电池片两端施加反向电压，单片电池片施加反向电压的范围为0.01V至0.5V；冷却反向电压处理后的PERC电池片至室温。
可见，本申请中的方法在对PERC电池片进行光注入处理，光注入处理使得氢从PERC电池片的钝化膜层到硅基体，氢附着在金属电极与硅基体的接触表面，使得填充因子明显下降，然后将PERC电池片置于电池片承载盒中进行加热处理，以及对PERC电池片的两端施加反向电压，反向电压将附着在金属电极与硅基体的接触表面的氢驱除，从而提升填充因子，减少PERC电池片填充因子的降低程度，提升PERC电池片的转换效率。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种降低PERC电池片光致衰减的方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的降低PERC电池片光致衰减的设备的结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的另一种降低PERC电池片光致衰减的方法的流程图；
图4为本申请实施例所提供的一种P型PERC电池片在加热时的温度曲线示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，目前对太阳能电池进行光注入处理，可以改善太阳能电池片的衰减，但是，光注入处理后的太阳能电池片的填充因子降低明显，使得太阳能电池片的转换效率下降。
有鉴于此，本申请提供了一种降低PERC电池片光致衰减的方法，请参考图1和图2，图1为本申请实施例所提供的一种降低PERC电池片光致衰减的方法的流程图，图2为本申请实施例所提供的降低PERC电池片光致衰减的设备的结构示意图，该方法包括：
步骤S101：将PERC电池片在光注入区以单片在电池片输送炉带上的形式进行预热处理，预热温度为400℃至800℃。
本申请中对将PERC电池片的种类不做具体限定，视情况而定。例如，所述PERC电池片为P型掺镓电池片，或者P型掺硼电池片等。
对PERC电池片进行预热的作用是促进电池片中氢的扩散，使得部分无效氢排出电池片外，降低电池片的光致衰减。预热时可以利用光注入预热装置进行预热处理，本申请中光注入预热装置的数量不做具体限定，可自行设置，例如，可以为1个或者2个或者更多。光注入预热装置的长度为0.4m～1.2m，预热的升温速率≥75℃/s，温度上下波动不超过5℃。
为了提升对电池片的预热效果，光注入预热装置包括上加热灯管11和下加热灯管13，其中，上加热灯管11位于PERC电池片12的上方，下加热灯管13位于PERC电池片12的下方。当然，也可以只设置一个上加热灯管11，或者只设置一个下加热灯管13，本申请不进行具体限定。
光注入预热装置包括第一工艺腔，第一工艺腔的数量既可以为一个，也可以为多个，每个第一工艺腔分别包括上加热灯管11和下加热灯管13。电池片输送炉带6的带速为9000mm/min～10000mm/min。
步骤S102：将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理，得到光注入处理后的PERC电池片，光注入时温度为150℃至350℃。
光照处理和加热处理是在第二工艺腔中进行的，第二工艺腔的数量可以为一个或者多个，每个第二工艺腔中均进行加热处理和光照处理。可以理解的是，在多个第二工艺腔之间输送也是依靠电池片输送炉带6。
光照处理时可以用LED灯3发射的光进行光照，本申请中对光的种类不做具体限定。例如，利用可见光或者不可见光对所述预热后的PERC电池片进行光照处理。在光照处理时利用光注入加热装置4进行加热，以维持PERC电池片12在光照时的温度，控制加热时的温度在150℃至350℃之间。PERC电池片在进行光注入处理时以单片形式进行，光强不少于10suns，光注入时保持基本不变的温度处理时间不少于20s。
本申请中对加热处理的方式不做具体限定，视情况而定。例如：将预热后的PERC电池片进行加热处理包括：利用加热灯管对所述预热后的PERC电池片进行加热处理。当然，也可以利用其他能够加热的部件进行加热。
为了避免光照处理和加热处理之后PERC电池片温度过高，在所述将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理之后，还包括：
利用控温风扇调整所述光注入处理后的PERC电池片的温度。
其中，控温风扇5也位于第二工艺腔中。
步骤S103：将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中，并将所述电池片承载盒传输至电注入区。
步骤S104：加热位于所述电池片承载盒中的所述光注入处理后的PERC电池片，加热温度为150℃至450℃，加热时间为5min至60min。
光注入处理后的电池片位于壳体形成的工艺腔室中进行电注入处理。位于工艺腔室内的电注入加热装置1对光注入处理后的PERC电池片进行加热，电注入加热装置1加热的温度范围在150℃～450℃之间，工艺时间在5min至60min。本申请中对电注入加热装置1的种类不做具体限定，电注入加热装置1可以为电热丝或者电热块等。
需要指出的是，本申请中对承载有PERC电池片的电池片承载盒8进入电注入工艺区组件的工艺腔室的方式不做具体限定，例如，可以通过机械臂将电池片承载盒8放入电注入区的工艺腔室内，或者在电注入区的工艺腔室设置可开闭的门，通过传送带将电池片承载盒8运至电注入工艺区组件的工艺腔室中，或者通过人工转移的形式，等等。
步骤S105：在加热处理的PERC电池片两端施加反向电压，单片电池片施加反向电压的范围为0.01V至0.5V。
电压源2加在加热处理的PERC电池片12的两端，电压源2正电压加在加热处理的PERC电池片负极上，电压源2负电压加在加热处理的PERC电池片正极上，单片电池片12两端的反向电压在0.01V～0.5V之间。本步骤中加热处理的PERC电池片是指经步骤S104加热处理的。
步骤S106：冷却反向电压处理后的PERC电池片至室温。
为了加快冷却速率，所述冷却反向电压处理后的PERC电池片至室温包括：
利用风扇冷却所述反向电压处理后的PERC电池片。
当然，施加反向电压处理后的PERC电池片也可以采用自然冷却的方式，本申请不做具体限定。图2中示出的是利用风扇10进行冷却。
应当指出的是，当反向电压施加完成后，可以通过机械臂将电注入区的工艺腔室内的电池片承载盒8取出，或者，通过传送带将电池片承载盒8从电注入区的工艺腔室中运送出来，然后风扇10进行冷却处理。
对电池片进行光注入可以增加载流子，从而提升电池片的效率，但是光注入处理使得填充因子明显下降，相关技术有对光注入处理后的电池片通正向电流来降低光致衰减，通正向电流其实是以电的形式增加载流子，从而提升电池片效率的。而本申请中对电池片施加反向电压，将附着在金属电极与硅基体的接触表面的氢驱除，从而提升填充因子，提升电池片的效率。
本申请中的方法在对PERC电池片进行光注入处理，光注入处理使得氢从PERC电池片的钝化膜层到硅基体，氢附着在金属电极与硅基体的接触表面，使得填充因子明显下降，然后将PERC电池片置于电池片承载盒中进行加热处理，以及对PERC电池片的两端施加反向电压，反向电压将附着在金属电极与硅基体的接触表面的氢驱除，从而提升填充因子，减少PERC电池片填充因子的降低程度，提升PERC电池片的转换效率。
为了提升对PERC电池片的处理速度，在本申请的一个实施例中，所述将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中包括：
利用旋转吸盘将所述光注入处理后的PERC电池片置于所述电池片承载盒中。
为了提升旋转吸盘9的使用寿命，旋转吸盘9为抗高温旋转吸盘。
需要指出的是，还可以利用机械臂通过抓取的方式将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中。
在上述实施例的基础上，在在本申请的一个实施例中，所述加热位于所述电池片承载盒中的所述光注入处理后的PERC电池片之后，还包括：
利用冷却装置调整位于所述电池片承载盒中的加热后的PERC电池片的温度。
冷却装置7可以维持PERC电池片温度在注入反向电压过程中稳定，避免一直加热导致温度过高。冷却装置7可以为控温风扇，或者其他可以调整温度的部件。
请参考图3，图3为本申请实施例所提供的另一种降低PERC电池片光致衰减的方法的流程图。
步骤S201：将PERC电池片在光注入区以单片在电池片输送炉带上的形式进行预热处理，预热温度为400℃至800℃。
步骤S202：将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理，得到光注入处理后的PERC电池片，光注入时温度为150℃至350℃。
步骤S203：冷却所述光注入处理后的PERC电池片。
由于光注入处理后的PERC电池片温度较高，尤其是温度超过200℃时，会出现衰减，导致功率降低，冷却处理可以降低衰减，避免功率大幅降低。需要说明的是，本申请中对冷却后的温度不做具体限定，只要起到降低衰减的效果即可，可以直接冷却到室温。冷却处理的部件可以为风扇，转速为500r/min～1000r/min。
步骤S204：将多片冷却后的PERC电池片堆叠在所述电池片承载盒中，并将所述电池片承载盒传输至电注入区。
将多片光注入处理后的PERC电池片一起堆叠在电池片承载盒中，后续电注入处理可以同时处理多片PERC电池片，提升处理速度。
步骤S205：再次预热位于所述电池片承载盒中的所述冷却后的PERC电池片。
由于施加反向电压时，需要PERC电池片处于一定的温度下进行，所以在进行电注入前，利用加热部件对PERC电池片进行预热。加热部件为电热丝、电热块等。
本步骤中预加热对PERC电池片的加热温度在150℃至450℃，加热时间为3min至10min。
步骤S206：加热位于所述电池片承载盒中的再次预热后的PERC电池片，加热温度为150℃至450℃，加热时间为5min至60min。
步骤S207：在堆叠的加热处理的PERC电池片两端施加反向电压，单片电池片施加反向电压的范围为0.01V至0.5V。
施加的反向电压根据PERC电池片的数量而定，需要保证单片电池片施加反向电压的范围在0.01V至0.5V之间。
步骤S208：冷却反向电压处理后的PERC电池片至室温。
本实施例中的方法在进行电注入处理时同时对堆叠在电池片承载盒中的电池片进行处理，可以加快处理速度；并且，在光注入处理后对PERC电池片进行冷却处理，以进一步降低衰减的效果。
为了验证本申请中的降低PERC电池片光致衰减的方法的效果，以P型PERC电池片为例进行测试，P型PERC电池片在光注入前、光注入后、电注入后的电性能测试结果如表1所示。由表1可知，在经过反向电压的电注入后，P型PERC电池片的填充因子、开路电压、转换效率均提高。
将经过本申请降低PERC电池片光致衰减的方法处理后与未经过抗光致衰减处理的P型PERC电池片光致衰减进行测量，测试结果见表2。由表2可知，相比于未经过任何抗光致衰减处理的电池片，本申请降低PERC电池片光致衰减的方法也有降低光致衰减的作用。
测试P型PERC电池片电性能时，测试环境温度保持在25±1℃，辐照量1000±5W/m2；25h光衰处理为1000±5W/m2的辐照量进行处理25h；P型PERC电池片在加热时的温度曲线如图4所示，横坐标为时间，纵坐标为温度。
表1
表2
表中，Uoc：开路电压，Isc：短路电流，Rs：串联电阻，Rsh:并联电阻，FF:填充因子，Eff：转换效率，Irev10：反向加10V电压的漏电流。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的降低PERC电池片光致衰减的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种降低PERC电池片光致衰减的方法，其特征在于，包括：
将PERC电池片在光注入区以单片在电池片输送炉带上的形式进行预热处理，预热温度为400℃至800℃；
将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理，得到光注入处理后的PERC电池片，光注入时温度为150℃至350℃；
将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中，并将所述电池片承载盒传输至电注入区；
加热位于所述电池片承载盒中的所述光注入处理后的PERC电池片，加热温度为150℃至450℃，加热时间为5min至60min；
在加热处理的PERC电池片两端施加反向电压，单片电池片施加反向电压的范围为0.01V至0.5V；
冷却反向电压处理后的PERC电池片至室温。
2.如权利要求1所述的降低PERC电池片光致衰减的方法，其特征在于，所述将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中包括：
利用旋转吸盘将所述光注入处理后的PERC电池片置于所述电池片承载盒中。
3.如权利要求1所述的降低PERC电池片光致衰减的方法，其特征在于，所述将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中包括：
将多片所述光注入处理后的PERC电池片堆叠在所述电池片承载盒中；
相应的，所述在加热处理的PERC电池片两端施加反向电压包括：
在堆叠的加热处理的PERC电池片两端施加反向电压。
4.如权利要求1至3任一项所述的降低PERC电池片光致衰减的方法，其特征在于，所述将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理之后，在所述将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中之前，还包括：
冷却所述光注入处理后的PERC电池片；
相应的，所述将光注入处理后的PERC电池片置于电池片承载盒中包括：
将冷却后的PERC电池片置于所述电池片承载盒中；
在所述将冷却后的PERC电池片置于所述电池片承载盒中之后，还包括：
再次预热位于所述电池片承载盒中的所述冷却后的PERC电池片；
相应的，所述加热位于所述电池片承载盒中的所述光注入处理后的PERC电池片包括：
加热位于所述电池片承载盒中的再次预热后的PERC电池片。
5.如权利要求1所述的降低PERC电池片光致衰减的方法，其特征在于，所述冷却反向电压处理后的PERC电池片至室温包括：
利用风扇冷却所述反向电压处理后的PERC电池片。
6.如权利要求1所述的降低PERC电池片光致衰减的方法，其特征在于，所述将预热后的PERC电池片进行光照处理包括：
利用可见光或者不可见光对所述预热后的PERC电池片进行光照处理。
7.如权利要求1所述的降低PERC电池片光致衰减的方法，其特征在于，所述加热位于所述电池片承载盒中的所述光注入处理后的PERC电池片之后，还包括：
利用冷却装置调整位于所述电池片承载盒中的加热后的PERC电池片的温度。
8.如权利要求1所述的降低PERC电池片光致衰减的方法，其特征在于，将预热后的PERC电池片进行加热处理包括：
利用加热灯管对所述预热后的PERC电池片进行加热处理。
9.如权利要求8所述的降低PERC电池片光致衰减的方法，其特征在于，在所述将预热后的PERC电池片进行光照处理和加热处理之后，还包括：
利用控温风扇调整所述光注入处理后的PERC电池片的温度。
10.如权利要求1所述的降低PERC电池片光致衰减的方法，其特征在于，所述PERC电池片为P型掺镓电池片。
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|---|---|---|---|---|
| CN114613669A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-06-10 | 晶科能源股份有限公司 | 修复电池的方法和装置 |
| CN117316802A (zh) * | 2023-11-29 | 2023-12-29 | 龙焱能源科技（杭州）有限公司 | 电池组件预处理设备及电池组件预处理方法 |
-
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