CN114122196B - 晶硅太阳能电池片的电注入方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶硅太阳能电池片的电注入方法，包括如下步骤：将多个晶硅太阳能电池片串联堆叠放置形成电池片堆，对电池片堆的两端通电，以对所述电池片堆进行电注入；确定电池片堆中，是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片；若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，则在电池片堆中插入发热片，并再次进行电注入步骤；发热片的电阻高于该未达到预设温度的晶硅太阳能电池片的电阻。该电注入方法能够实现在较小的电流下，产生较大热量，提高晶硅太阳能电池片的体钝化效果，提升晶硅太阳能电池片的效率增益。

Description

晶硅太阳能电池片的电注入方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种晶硅太阳能电池片的电注入方法。
背景技术
太阳能电池片作为太阳能发电系统的核心部件，是光伏平价上网最具挖掘潜力的部分。随着国家对光伏扶持力度的不断减弱，光伏平价上网的大趋势已不可逆转，这就要求各大光伏企业不断提升太阳能电池片的光电转换效率，而电注入作为整体制程的最后一个工序，对太阳能电池片的光电转换效率的影响很大。
现在行业内普遍使用电注入对电池片进行体钝化。在电注入工序中，将多片太阳能电池片堆叠放置在电注入设备的上下电极之间，给上下电极通电，通过电池片本身的串联电阻(Rs)，产生热量(Q)，通电一段时间后使电池片达到设定的温度，进而实现对电池片内部的体钝化，其中产生的热量Q正比于施加电流I的平方，正比于电池片的电阻及通电时间。
为了实现良好的体钝化效果，从而达到较大的效率增益(光电转换效率)，需要使电池片在一个较高的温度下进行体钝化，这个较高的温度可通过给电池片上下电极施加电流来实现。
然而，由于多块电池片之间存在一定的个体差异，通常较小的电流在一定的时间内不能使所有的电池片均达到设定的温度。多块电池片之间会存在钝化效果和效率增益不均匀的情况。未达到设定温度的电池片的钝化效果较差，其效率增益也较低。
虽然通过较大的电流可以实现在一定的时间内使所有电池片均达到设定的温度；但是，当施加电流过大时，会打断钝化物质H元素的带电属性，进而使得晶硅太阳能电池片的体钝化效果变差。
发明内容
基于此，有必要提供一种可在较小的电流下使电池片达到设定的温度，钝化效果较好、效率增益较大的晶硅太阳能电池片的电注入方法。
本发明的技术方案如下：
一种晶硅太阳能电池片的电注入方法，包括如下步骤：
将多个晶硅太阳能电池片串联堆叠放置形成电池片堆，对所述电池片堆的两端通电，以对所述电池片堆进行电注入；
确定所述电池片堆中，是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片；
若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，则在所述电池片堆中插入发热片，并再次进行电注入步骤；所述发热片的电阻高于该未达到预设温度的晶硅太阳能电池片的电阻。
在其中一些实施例中，确定所述电池片堆中，是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，包括如下步骤：
检测各所述晶硅太阳能电池片在预设电注入时间内所达到的实际温度；
比较各所述晶硅太阳能电池片的所述实际温度与预设温度，若所述实际温度小于所述预设温度，则该实际温度所对应的晶硅太阳能电池片即为预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片。
在其中一些实施例中，若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，则在所述电池片堆中插入发热片，包括如下步骤：
若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，则在未达到预设温度的所述晶硅太阳能电池片的上方和/或下方插入所述发热片。
在其中一些实施例中，插入的所述发热片与未达到预设温度的所述晶硅太阳能电池片相邻。
在其中一些实施例中，确定所述电池片堆中，是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，包括如下步骤：
将所述电池片堆中的多个所述晶硅太阳能电池片分为依次堆叠的多个电池片组，各所述电池片组中包括相邻的至少两个所述晶硅太阳能电池片；
检测各所述电池片组在预设电注入时间内所达到的实际温度；
比较各所述电池片组的所述实际温度与预设温度；若所述实际温度小于所述预设温度，则该实际温度所对应的电池片组中存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片。
在其中一些实施例中，在所述电池片堆中插入发热片，包括如下步骤：
在未达到预设温度的所述电池片组的上方和/或下方插入所述发热片。
在其中一些实施例中，插入的所述发热片与未达到预设温度的所述电池片组相邻。
在其中一些实施例中，在所述电池片堆中插入发热片，包括如下步骤：
在未达到预设温度的所述电池片组的内部插入所述发热片。
在其中一些实施例中，在未达到预设温度的所述电池片组的内部插入所述发热片，包括如下步骤：
检测未达到预设温度的所述电池片组内的各晶硅太阳能电池片的实际温度；
比较未达到预设温度的所述电池片组内的各所述晶硅太阳能电池片的所述实际温度与预设温度；若所述实际温度小于所述预设温度，则该实际温度所对应的晶硅太阳能电池片即为预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片；
在未达到预设温度的所述电池片组内未达到设定温度的所述晶硅太阳能电池片的上方和/或下方插入所述发热片。
在其中一些实施例中，插入的所述发热片与未达到设定温度的所述晶硅太阳能电池片相邻。
在其中一些实施例中，所述发热片的电阻为0.01Ω～0.02Ω。
在其中一些实施例中，所述发热片为晶硅太阳能电池片生产过程中产生的暗片或者未扩散片。
在其中一些实施例中，所述发热片与所述晶硅太阳能电池片的形状和尺寸相同。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的电注入方法，在电注入过程中判断电池片堆中是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，则在电池片堆中插入发热片，并再次进行电注入步骤，该发热片的电阻高于未达到预设温度的晶硅太阳能电池片的电阻。通过插入发热片可以产生较大的热量对未达到预设温度的晶硅太阳能电池片进行加热；从而在较小的电流下，提高了该晶硅太阳能电池片的温度，进而提高其体钝化效果和效率增益。
附图说明
图1为本发明一实施例的电注入方法的流程图。
图2为传统的电注入方法中电池片布置的侧视示意图。
图3为本发明的电注入方法中电池片布置的侧视示意图。
附图标记说明：
10、电池片堆；11、电池片组；20、上电极；30、下电极；40、发热片；111、晶硅太阳能电池片。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多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改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明的一些实施方式提供了一种晶硅太阳能电池片111的电注入方法，该电注入方法包括如下步骤S100至步骤S400：
步骤S100：将多个晶硅太阳能电池片111串联堆叠放置形成电池片堆10，对电池片堆10的两端通电，以对电池片堆10进行电注入。
步骤S200：确定电池片堆10中，是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111。
步骤S300：若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111，则在电池片堆10中插入发热片40，并再次进行电注入步骤；发热片40的电阻高于该未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111的电阻。
传统的晶硅太阳能电池片111的电注入方法中，由于电池片堆10中的多块晶硅太阳能电池片111之间存在一定的个体差异，在利用较小的电流对晶硅太阳能电池片111进行电注入时，某些晶硅太阳能电池片111可能无法在预设的时间内加热达到预设的温度；从而导致该晶硅太阳能电池片111的钝化效果较差、光电转换效率增益较低的问题。
为了解决上述问题，本发明的电注入方法，在电注入过程中判断电池片堆10中是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111，若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111，则在电池片堆10中插入发热片40，并再次进行电注入步骤，该发热片40的电阻高于未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111的电阻。该电注入方法，通过插入发热片40可以产生较大的热量对未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111进行加热；从而在较小的电流下，提高了该未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111的温度，进而提高其体钝化效果和效率增益。并且，该电注入方法所需施加的电流较小，节省了工业用电量。
具体地，在步骤S100中，将多个晶硅太阳能电池片111串联堆叠放置形成电池片堆10，将该电池片堆10放置在电注入设备的上电极20和下电极30之间，并使位于电池片堆10上下两端的晶硅太阳能电池片111分别与上电极20和下电极30相连接，使得上电极20、电池片堆10、下电极30、电注入设备的电源以及相应导线连接形成一个导电回路。在电注入时，只需开启电注入设备的电源，给上电极20和下电极30通电，即可对电池片堆10进行电注入操作。
可以理解，将多个晶硅太阳能电池片111堆叠放置形成电池片堆10之后，相邻的晶硅太阳能电池片111之间相互接触，使得相邻的晶硅太阳能电池片111之间能够导电，多个晶硅太阳能电池片111之间形成串联连接。
可理解，通电后由于晶硅太阳能电池片111存在一定的串联电阻(Rs)，电池片会产生热量，使电池片的温度升高。由于多块晶硅太阳能电池片111堆叠时是串联连接的，在电流大小相同的情况下，电阻越大的晶硅太阳能电池片111所产生的热量越大，其温度也越高。
在电注入过程中，如果检测到某一晶硅太阳能电池片111的温度过高，超过了预设的最高温度时，则可以通过电注入设备自带的降温系统对超温部位的晶硅太阳能电池片111进行冷却处理，从而使晶硅太阳能电池片111在预设的温度范围之内进行钝化。
具体地，可以通过电注入设备内置的红外感应仪的上下移动，来依次测量电池片堆10中不同位置的晶硅太阳能电池片111的实际温度。
在其中一个实施例中，步骤S200中，确定电池片堆10中是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111，包括如下步骤：
首先，分别检测电池片堆10中的各个晶硅太阳能电池片111在预设电注入时间内所达到的实际温度；
然后，比较各个晶硅太阳能电池片111的实际温度与预设温度，从而确定在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111。
通过在电注入过程中，在预设时间内检测电池片堆10中每一个晶硅太阳能电池片111的实际温度，并将该实际温度与预设温度进行比较，当某一晶硅太阳能电池片111的实际温度低于预设温度时，即可判断该晶硅太阳能电池片111为未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111。
进一步地，在其中一个具体示例中，步骤S300中，若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111，则在电池片堆10中插入发热片40，包括如下步骤：若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111，则在该未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111的上方插入发热片40。
如此，通过在未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111的上方插入发热片40，由于发热片40的电阻比该晶硅太阳能电池片111的电阻大，其通电后产生的热量更大，从而可以提高该晶硅太阳能电池片111的温度，进而提高其体钝化效果，提升该晶硅太阳能电池片111的光电转换效率增益。
同样地，也可以在该未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111的下方插入发热片40，同样能够提高该晶硅太阳能电池片111的温度，进而提高其体钝化效果，提升该电池片的效率增益。优选地，可以在该未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111的上方和下方同时插入发热片40，其加热效果更好。
作为优选，插入的发热片40与未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111相邻。换言之，发热片40与未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111之间间隔0个电池片，发热片40与该未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111的上表面或下表面相接触。这样，可以通过发热片40直接对未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111进行加热，加热效果更好。
需要说明的是，通过上述的方法检测每个晶硅太阳能电池片111的实际温度，可以准确地判断未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111；但是，该方法需要对每个晶硅太阳能电池片111的温度进行检测，操作比较繁琐。
为了解决上述问题，在本发明的另一实施例中，步骤S200中，确定电池片堆10中是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111，包括如下步骤：
首先，将电池片堆10中的多个晶硅太阳能电池片111分为依次堆叠的多个电池片组11，各个电池片组11中包括相邻的至少两个晶硅太阳能电池片111；
然后，检测各个电池片组11在预设电注入时间内所达到的实际温度；
再比较各个电池片组11的实际温度与预设温度，若该实际温度小于预设温度，则该实际温度所对应的电池片组中存在未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111，从而确定在预设电注入时间内未达到预设温度的电池片组11。
由于电注入时电池片堆10中的晶硅太阳能电池片111的数量较多(如400片)，通过采用上述的方法，将数量众多的晶硅太阳能电池片111划分为多个电池片组11，分别对各个电池片组11进行温度检测，可以大大地减少温度检测的工作量，提高温度检测的工作效率，或者可以大大减少温度检测设备(如温度传感器)的数量，简化设备结构。
具体地，可以按照电池片堆10的高度方向从下往上，将电池片堆10中的多个晶硅太阳能电池片111划分为由下往上依次相邻堆叠设置的多个电池片组11，每个电池片组11中包括相邻的多个晶硅太阳能电池片111。这样设置，在后续的检测晶硅太阳能电池片111的实际温度的步骤中，无需对每一块晶硅太阳能电池片111进行检测，而是可以只检测各个电池片组11。若检测到某个电池片组11的温度未达到预设温度，则对该电池片组11整体进行加热。
需要说明的是，每一个电池片组11中晶硅太阳能电池片111的数量可以根据实际情况进行设置。但是，一个电池片组11中晶硅太阳能电池片111的数量不宜过多，如果过多，可能会降低温度检测的准确性，导致不能准确检测到温度较低需要加热的晶硅太阳能电池片111。并且可能导致发热片40不能插入到需要加热的晶硅太阳能电池片111附近，进而降低发热片40对该晶硅太阳能电池片111的加热效果。同样地，一个电池片组11中晶硅太阳能电池片111的数量不宜过少，如果过少，则会影响温度检测的效率，增加温度检测工作量。
具体地，可以通过电注入设备内置的红外感应仪的上下移动，来依次测量电池片堆10中不同的电池片组11的实际温度。
在其中一个具体示例中，在步骤S300中，若存在预设电注入时间内未达到预设温度的电池片组11，则在该未达到预设温度的电池片组11的上方插入发热片40。
如果检测到某个电池片组11整体的温度低于预设温度，则说明该电池片组11中必然有至少一个晶硅太阳能电池片111的温度低于预设温度；此时，通过在该未达到设定温度的电池片组11的上方插入发热片40，可以对该电池片组11进行整体加热，使该电池片组11中的晶硅太阳能电池片111的温度升高。
同样地，也可以在该未达到预设温度的电池片组11的下方插入发热片40，同样可以提高该电池片组11中的晶硅太阳能电池片111的温度。作为优选，可以在该未达到预设温度的电池片组11的上方和下方同时插入发热片40，加热效果更好。
作为优选，插入的发热片40与未达到预设温度的电池片组11相邻。换言之，发热片40与未达到预设温度的电池片组11之间间隔0个电池片，发热片40与该电池片组11的上表面或下表面相接触。这样，可以通过发热片40直接对未达到预设温度的电池片组11进行加热，加热效果更好。
在其中一个具体示例中，在步骤S300中，若存在预设电注入时间内未达到预设温度的电池片组11，则在该未达到预设温度的电池片组11的内部插入发热片40。通过在未达到设定温度的电池片组11的内部直接插入发热片40，可以更加直接地对该电池片组11内的晶硅太阳能电池片111进行加热。
进一步地，在检测到某一电池片组11在预设的时间内未达到预设温度的情况下，可以再对该电池片组11内的每一个晶硅太阳能电池片111进一步进行温度检测，若该实际温度小于预设温度，则该实际温度所对应的晶硅太阳能电池片111即为预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111，从而准确确定该电池片组11中温度较低的晶硅太阳能电池片111，进而在该晶硅太阳能电池片111的上方和/或下方插入发热片40，对未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111进行精准加热。
在其中一个具体示例中，在对未达到预设温度的电池片组11内的每一个晶硅太阳能电池片111进一步进行温度检测，并准确确定该电池片组11中温度较低的晶硅太阳能电池片111之后；插入的发热片40与该未达到设定温度的晶硅太阳能电池片111相邻。
换言之，发热片40与电池片组11中未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111之间间隔0个电池片，发热片40与该晶硅太阳能电池片111的上表面或下表面相接触。这样，可以通过发热片40直接对电池片组11中未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111进行加热，加热效果更好。
理论上说，本发明中所用的发热片40的电阻只需要高于未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111的电阻即可起到一定的加热作用。但是，为了确保发热片40具有较好的加热效果，本发明中优选发热片40的串联电阻为0.01Ω～0.02Ω范围之内。
具体来说，该发热片40可以采用晶硅太阳能电池片111生产过程中所产生的暗片，也可以是未进行扩散制结(PN结)工序的电池片。其中，暗片是通过对组件进行EL测试筛选出来的电池片。电池片制程中所产生的暗片或未扩散片的串联电阻(Rs)明显高于正常的晶硅太阳能电池片111的串联电阻，将其作为发热片40对未达到预设温度的晶硅太阳能电池片111进行加热，可以在一定时间内提高该晶硅太阳能电池片111的温度，从而使该晶硅太阳能电池片111达到预设温度，实现良好的体钝化效果，进而提升该晶硅太阳能电池片111的效率增益。
需要说明的是，本发明的电注入方法中，在预设时间内使晶硅太阳能电池片111达到预设温度，其中的预设时间和预设温度的具体数值可以根据实际的电注入工艺要求进行设置，在此不做具体限制。
本发明对所用晶硅太阳能电池片111的厂家及电池片的图形不做限制，但是应尽量使晶硅太阳能电池片111的形状和尺寸与发热片40的形状和尺寸相同。如果发热片40的尺寸小于硅晶太阳能电池片111，则容易使电池片的内部出现隐裂等机械损伤。
本发明对同一位置处发热片40的插入片数也不做限制，可以根据实际需要(如晶硅太阳能电池片111的实际温度与预设温度之间的差值)进行设置。当晶硅太阳能电池片111的实际温度与预设温度相差较大时，可以适当增加发热片40的插入数量。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种晶硅太阳能电池片的电注入方法，其特征在于，包括如下步骤：
将多个晶硅太阳能电池片串联堆叠放置形成电池片堆，对所述电池片堆的两端通电，以对所述电池片堆进行电注入；
确定所述电池片堆中，是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片；
若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，则在所述电池片堆中插入发热片，并再次进行电注入步骤；所述发热片的电阻高于该未达到预设温度的晶硅太阳能电池片的电阻。
2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池片的电注入方法，其特征在于，确定所述电池片堆中，是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，包括如下步骤：
检测各所述晶硅太阳能电池片在预设电注入时间内所达到的实际温度；
比较各所述晶硅太阳能电池片的所述实际温度与预设温度，若所述实际温度小于所述预设温度，则该实际温度所对应的晶硅太阳能电池片即为预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片。
3.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池片的电注入方法，其特征在于，若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，则在所述电池片堆中插入发热片，包括如下步骤：
若存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，则在未达到预设温度的所述晶硅太阳能电池片的上方和/或下方插入所述发热片，插入的所述发热片与未达到预设温度的所述晶硅太阳能电池片相邻。
4.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池片的电注入方法，其特征在于，确定所述电池片堆中，是否存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片，包括如下步骤：
将所述电池片堆中的多个所述晶硅太阳能电池片分为依次堆叠的多个电池片组，各所述电池片组中包括相邻的至少两个所述晶硅太阳能电池片；
检测各所述电池片组在预设电注入时间内所达到的实际温度；
比较各所述电池片组的所述实际温度与预设温度；若所述实际温度小于所述预设温度，则该实际温度所对应的电池片组中存在预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片。
5.根据权利要求4所述的晶硅太阳能电池片的电注入方法，其特征在于，在所述电池片堆中插入发热片，包括如下步骤：
在未达到预设温度的所述电池片组的上方和/或下方插入所述发热片，插入的所述发热片与未达到预设温度的所述电池片组相邻。
6.根据权利要求4所述的晶硅太阳能电池片的电注入方法，其特征在于，在所述电池片堆中插入发热片，包括如下步骤：
在未达到预设温度的所述电池片组的内部插入所述发热片。
7.根据权利要求6所述的晶硅太阳能电池片的电注入方法，其特征在于，在未达到预设温度的所述电池片组的内部插入所述发热片，包括如下步骤：
检测未达到预设温度的所述电池片组内的各晶硅太阳能电池片的实际温度；
比较未达到预设温度的所述电池片组内的各所述晶硅太阳能电池片的所述实际温度与预设温度；若所述实际温度小于所述预设温度，则该实际温度所对应的晶硅太阳能电池片即为预设电注入时间内未达到预设温度的晶硅太阳能电池片；
在未达到预设温度的所述电池片组内未达到设定温度的所述晶硅太阳能电池片的上方和/或下方插入所述发热片，插入的所述发热片与未达到设定温度的所述晶硅太阳能电池片相邻。
8.根据权利要求1至7任一项所述的晶硅太阳能电池片的电注入方法，其特征在于，所述发热片的电阻为0.01Ω～0.02Ω。
9.根据权利要求1至7任一项所述的晶硅太阳能电池片的电注入方法，其特征在于，所述发热片为晶硅太阳能电池片生产过程中产生的暗片或者未扩散片。
10.根据权利要求1至7任一项所述的晶硅太阳能电池片的电注入方法，其特征在于，所述发热片与所述晶硅太阳能电池片的形状和尺寸相同。
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