DE102014106292A1

DE102014106292A1 - Solar cell treatment method, solar module treatment method, solar module manufacturing method and treatment apparatus

Info

Publication number: DE102014106292A1
Application number: DE102014106292.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Engelhart
Original assignee: Hanwha Q Cells GmbH
Current assignee: Hanwha Q Cells GmbH
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarzellen-Behandlungsverfahren, ein Solarmodul-Behandlungsverfahren, ein Solarmodul-Herstellungsverfahren und eine Behandlungsvorrichtung. Bei dem Solarzellen-Behandlungsverfahren wird mittels Anlegen einer ersten elektrischen Größe an einer Solarzelle in der Solarzelle eine Ladungsträgerinjektion derart erzeugt, dass die Solarzelle einen Degradationsprozess durchläuft, und während dessen wird eine zweite elektrische Größe beobachtet, wobei die erste elektrische Größe und die zweite elektrische Größe eine Stromstärke und eine Spannung sind und wobei aufgrund einer Auswertung der zweiten elektrischen Größe die erste elektrische Größe geregelt oder schrittweise justiert wird.The invention relates to a solar cell treatment method, a solar module treatment method, a solar module manufacturing method, and a treatment apparatus. In the solar cell treatment method, by applying a first electrical quantity to a solar cell in the solar cell, carrier injection is generated such that the solar cell undergoes a degradation process, and during that time a second electrical quantity is observed, the first electrical quantity and the second electrical quantity are a current and a voltage and wherein due to an evaluation of the second electrical variable, the first electrical variable is regulated or adjusted stepwise.

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarzellen-Behandlungsverfahren, ein Solarmodul-Behandlungsverfahren, ein Solarmodul-Herstellungsverfahren und eine Behandlungsvorrichtung. The invention relates to a solar cell treatment method, a solar module treatment method, a solar module manufacturing method, and a treatment apparatus.

Bei gegenwärtigen Solarzellenstrukturen kann eine Degradation auftreten, die sich durch einen plötzlichen Leistungs- beziehungsweise Effizienzabfall der Solarzelle bemerkbar macht, also einem Verringern des Wirkungsgrades der Solarzelle. Diese Degradation findet in der Regel während des Betriebs der Solarzelle statt, wobei Betriebsparameter wie beispielsweise die Beleuchtungsstärke des einfallenden Lichts und die Betriebstemperatur für die Auslösung der Degradation eine wichtige Rolle spielen können. Die Degradation wird also im Betrieb der Solarzelle ausgelöst. In current solar cell structures, a degradation may occur which is manifested by a sudden power or efficiency decrease of the solar cell, ie a reduction in the efficiency of the solar cell. This degradation usually takes place during operation of the solar cell, with operating parameters such as the illuminance of the incident light and the operating temperature for triggering the degradation can play an important role. The degradation is thus triggered during operation of the solar cell.

Als eine mögliche Ursache für Solarzellen-Degradation werden rekombinationsaktive Defekte verantwortlich gemacht, die sich aufgrund der Lichteinstrahlung im Inneren des Siliziums bilden. Dieser Effekt wird deshalb auch als lichtinduzierte Degradation (LID – light induced degradation) bezeichnet und tritt auf, weil sich insbesondere im kristallinen Siliziumvolumen Bor-Sauerstoff-Komplexe bilden. Dem kann bekannterweise vorgebeugt werden, indem für die Solarzellenherstellung Siliziumwafer mit nur geringen Anteilen an Bor und Sauerstoff verwendet werden. Dies ist jedoch oft mit erhöhtem Aufwand und zusätzlichen Kosten verbunden. As a possible cause of solar cell degradation recombination-active defects are blamed, which form due to the light irradiation inside the silicon. This effect is therefore also referred to as light-induced degradation (LID) and occurs because boron-oxygen complexes form in particular in the crystalline silicon volume. This can be prevented, as is known, by using silicon wafers with only small amounts of boron and oxygen for the production of solar cells. However, this is often associated with increased effort and additional costs.

Außerdem treten selbst bei Solarzellen aus derart in ihrem Bor- und Sauerstoffgehalt reduzierten Siliziumwafern weiterhin Degradationseffekte auf, beziehungsweise traten und treten weiterhin derartige Degradationseffekte bei Solarzellendesigns und in Ausmaßen auf, die sich nicht anhand des genannten Bor-Sauerstoff-Effektes erklären lassen. Dass es neben dem mittlerweile bekannten Bor-Sauerstoff-Degradationseffekt (BO-Degradation oder LID) einen weiteren Degradationseffekt gibt, kann beispielsweise aus der Veröffentlichung „Light Induced Degradation of Rear Passicated mc-Si Solar Cells“, K. Ramspeck et al., in Proc. 27th EUPVSEC 2012 , hergeleitet werden. Darin wird erläutert, dass auch multikristalline Siliziumsolarzellen (mc-Si Solarzellen) mit einem oberflächenpassivierten PERC-Design (PERC – passivated emitter and rear cell) eine lichtinduzierte Degradation erfahren, welche nicht mit dem bisherigen Bohr-Sauerstoff-Modell zu erklären ist. Durch den reduzierten Sauerstoffgehalt ist bei mc-Si Solarzellen der Effekt der BO-Degradation vergleichsweise gering. Es zeigen sich jedoch Degradationseffekte, die quantitativ die der bekannten BO-Degradation deutlich übersteigen können. In der besagten Veröffentlichung werden Degradationen des Wirkungsgrades von relativ 5–6 % bei einer Licht-Einstrahlung von 400 Watt pro Quadratmeter (W/m²) und einer Zelltemperatur von 75°C offenbart. In addition, even in solar cells from such in their boron and oxygen reduced silicon wafers continue to degradation effects, or occurred and continue such degradation effects in solar cell designs and in dimensions that can not be explained by the above boron-oxygen effect. The fact that there is a further degradation effect in addition to the now known boron-oxygen degradation effect (BO degradation or LID) can be found, for example, in the publication "Light Induced Degradation of Rear Passaged mc-Si Solar Cells", K. Ramspeck et al., In Proc. 27th EUPVSEC 2012 , are derived. It explains that even multicrystalline silicon solar cells (mc-Si solar cells) with a passivated emitter and rear cell (PERC) design undergo light-induced degradation, which can not be explained by the previous Bohr oxygen model. Due to the reduced oxygen content of mc-Si solar cells, the effect of BO degradation is comparatively low. However, there are degradation effects that can significantly exceed the known BO degradation quantitatively. In the said publication degradation of the efficiency of relatively 5-6% at a light irradiation of 400 watts per square meter (W / m ² ) and a cell temperature of 75 ° C are disclosed.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Herstellungsverfahren sowie Behandlungsverfahren und -vorrichtungen bereitzustellen, um auf zuverlässige Weise Solarzellen und Solarmodule erzeugen und anbieten zu können, welche eine geringere oder sogar keine Anfälligkeit für eine spätere Degradation aufweisen oder einen definierten Degradationszustand aufweisen. It is an object of the invention to provide manufacturing methods and treatment methods and devices to reliably produce and offer solar cells and solar modules, which have less or even no susceptibility to subsequent degradation or have a defined Degradationszustand.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Solarzellen-Behandlungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Solarmodul-Behandlungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2, durch ein Solarmodul-Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und durch eine Behandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. The object is achieved according to the invention by a solar cell treatment method having the features of claim 1, by a solar module treatment method having the features of claim 2, by a solar module manufacturing method having the features of claim 11 and by a treatment apparatus having the features of claim 12 solved. Advantageous developments of the invention are listed in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, bei der Solarzelle oder bei dem Solarmoduls einen definierten bzw. gewünschten Stand der Degradation für die Solarzellen zu erreichen, so dass im späteren Betrieb eine wesentlich geringere Verschlechterung des Solarzellen-Wirkungsgrades zu erwarten ist oder dass sich der Solarzellen-Wirkungsgrades im späterem Betrieb sogar verbessert. Erfindungsgemäß wird deshalb eine planvolle Degradation erzwungen, indem in der Solarzelle eine Ladungsträgerinjektion erzeugt wird. Dies wird mittels Anlegen einer ersten elektrischen Größe an der Solarzelle erreicht. Im Falle der Behandlung eines Solarmoduls, wird die erste elektrische Größe an Anschlüssen des Solarmoduls angelegt, so dass letztendlich die im Solarmodul verbauten Solarzellen elektrisch aktiviert werden. Wenn nachfolgend lediglich von der Behandlung einer Solarzelle die Rede ist, dann bezieht sich das Gesagte auch auf die Behandlung eines Solarmoduls, wenn in einem, in mehreren oder in allen Solarzellen des Solarmoduls eine Ladungsträgerinjektion erzeugt wird bzw. erfolgt. The invention is based on the consideration of achieving a defined or desired state of degradation for the solar cells in the solar cell or in the solar module, so that a significantly lower deterioration of the solar cell efficiency is to be expected in later operation or that the solar cell Efficiency even improved in later operation. Therefore, according to the invention, a planned degradation is enforced by generating a charge carrier injection in the solar cell. This is achieved by applying a first electrical quantity to the solar cell. In the case of the treatment of a solar module, the first electrical variable is applied to terminals of the solar module, so that ultimately the solar cells installed in the solar module are electrically activated. If only the treatment of a solar cell is mentioned below, then what has been said also relates to the treatment of a solar module if charge carrier injection is or are generated in one, in several or in all solar cells of the solar module.

Es werden in jedem Fall freie Ladungsträgerpaare im aktiven Bereich der Solarzelle bzw. der Solarzellen erzeugt, wie dies auch im Betrieb der Solarzelle bzw. des Solarmoduls geschieht. Dadurch wird die Solarzelle gewissermaßen vor-gealtert, so dass sie am Ende des Behandlungsverfahrens bereits einen Degradationsgrad erreicht hat, sodass eine weitere Degradation im Betrieb entweder nicht stattfindet, oder im Vergleich zu der planvollen Degradation nicht ins Gewicht fällt, beispielsweise weil die Solarzelle eine Degradationskurve aufweist, welche zunächst exponentiell und dann asymptotisch verläuft. Wie nachfolgend erläutert wird, erfahren bestimmte Degradationsmechanismen auch einen Degradationsmaximum, ab der bei weiterer Beleuchtung oder Bestromung keine weitere Degradation mehr auftritt. In manchen Fällen erfolgt beim Überschreiten des Degradationsmaximums sogar eine Regeneration der Solarzelle, d.h. bei weiterer Beleuchtung oder Bestromung steigt der Wirkungsgrad der Solarzelle wieder. In each case, free charge carrier pairs are generated in the active region of the solar cell or of the solar cells, as is also the case during operation of the solar cell or of the solar module. As a result, the solar cell is pre-aged to a certain extent, so that it has already reached a degree of degradation at the end of the treatment process, so that further degradation either does not take place during operation, or is negligible compared to planned degradation, for example because the solar cell has a degradation curve which is initially exponential and then asymptotic. As will be explained below, certain degradation mechanisms also experience one Degradation maximum, from which further degradation or energization no further degradation occurs. In some cases, when the degradation maximum is exceeded, regeneration of the solar cell takes place, ie, with further illumination or energization, the efficiency of the solar cell increases again.

Um den Degradationsprozess kontrolliert ablaufen zu lassen, so dass der Degradationszustand der Solarzelle sich entlang der Degradationskurve kontrolliert bewegt, wird eine zweite elektrische Größe beobachtet. Bei der ersten elektrischen Größe und der zweiten elektrischen Größe handelt es sich um eine Stromstärke und eine Spannung. Das bedeutet, dass entweder die erste elektrische Größe eine elektrische Spannung und die zweite elektrische Größe ein elektrischer Strom ist oder dass umgekehrt die erste elektrische Größe ein elektrischer Strom und die zweite elektrische Größe eine elektrische Spannung ist. In order to run the degradation process in a controlled manner so that the degradation state of the solar cell moves in a controlled manner along the degradation curve, a second electrical quantity is observed. The first electrical quantity and the second electrical quantity are a current intensity and a voltage. This means that either the first electrical quantity is an electrical voltage and the second electrical quantity is an electric current or, conversely, the first electrical quantity is an electrical current and the second electrical quantity is an electrical voltage.

Wenn die erste elektrische Größe ein Strom ist, dann wird beim Solarzellen-Behandlungsverfahren die Solarzelle von diesem Strom in Durchlassrichtung durchflossen, während die aufgrund des Stromes an Anschlüssen der Solarzelle abfallende Spannung gemessen und beobachtet wird. Beim Solarmodul-Behandlungsverfahren wird in diesem Fall eine Stromquelle so an den Anschlüssen des Solarmoduls angelegt, dass der Strom als Gesamtstrom durch die Anschlüsse des Solarmoduls bzw. durch das Solarmodul fließt und sich dabei entsprechend der Verschaltung der Solarzellen in dem Solarmodul auf diese Solarzellen aufteilt. Die zweite elektrische Größe wird wiederum als über die Anschlüsse des Solarmoduls abfallende Spannung gemessen und beobachtet. Im umgekehrten Fall sind die Rollen von Strom und Spannung entsprechend vertauscht. Beim Anlegen der ersten elektrischen Größe an den Solarzellen des Solarmoduls werden die Solarzellen so an eine Spannungs- oder Stromquelle angeschossen, dass der Strom durch einen Großteil oder vorzugsweise durch alle parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Solarzellen in Vorwärtsrichtung bzw. Durchlassrichtung fließen kann. When the first electrical quantity is a current, in the solar cell treatment method, the current flows through this solar cell, while the voltage dropping due to the current at terminals of the solar cell is measured and observed. In the solar module treatment method, a current source is applied to the terminals of the solar module in this case so that the current flows as a total current through the terminals of the solar module or through the solar module and thereby splits to these solar cells according to the interconnection of the solar cells in the solar module. The second electrical quantity is again measured and observed as a voltage drop across the terminals of the solar module. In the opposite case, the roles of current and voltage are reversed accordingly. When the first electrical variable is applied to the solar cells of the solar module, the solar cells are connected to a voltage or current source so that the current can flow in the forward direction or in the forward direction through a large part or preferably through all solar cells connected in parallel and / or in series.

Die beobachtete zweite elektrische Größe wird anschließend ausgewertet und das Ergebnis der Auswertung wird herangezogen, um aufgrund dessen die erste elektrische Größe zu regeln oder schrittweise zu justieren. Die erste Größe kann hierbei erhöht oder verringert oder auch ganz abgeschaltet werden. The observed second electrical quantity is subsequently evaluated and the result of the evaluation is used in order to regulate or stepwise adjust the first electrical variable on the basis of this. The first size can be increased or decreased or completely switched off.

Bei dem hier vorgeschlagenen Solarmodul-Herstellungsverfahren wird während des Herstellens des Solarmoduls ein Solarzellen-Behandlungsverfahren wie vorangehend oder nachfolgend erläutert, an einem oder mehreren, vorzugsweise an allen miteinander verschalteten Solarzellen durchgeführt. Das bedeutet, das Solarzellen-Behandlungsverfahren wird an der Solarzelle oder an den Solarzellen durchgeführt, während sie sich in einem Prozessschritt des Solarmodul-Herstellungsverfahrens befinden. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Laminationsschritt handeln, was nachfolgend erläutert wird. In the solar module production method proposed here, a solar cell treatment method as described above or below is performed on one or more, preferably on all interconnected solar cells during the manufacture of the solar module. That is, the solar cell treatment process is performed on the solar cell or on the solar cells while they are in a process step of the solar module manufacturing process. This may in particular be a lamination step, which will be explained below.

Bei der Solarmodul-Herstellung werden üblicherweise mehrere Solarzellen zunächst miteinander parallel und/oder in Reihe verschaltet und anschließend in einem Laminationsschritt laminiert. Hierzu werden die Solarzellen in einer Laminationsvorrichtung mit einem Laminationsmaterial bedeckt. Um das Laminationsmaterial zum Erweichen zu bringen, erfolgt eine Erwärmung der gesamten Anordnung aus Solarzellen und Laminationsmaterial. Vorzugsweise wird während dieses Wärmeschrittes die Ladungsträgerinjektion erzeugt. Das im Laminationsschritt entstandene Laminat aus verschalteten Solarzellen und Laminationsmaterial wird anschließend in ein Rahmen eingesetzt und mit einer Anschlussdose verbunden. In solar module production, a plurality of solar cells are usually first connected to one another in parallel and / or in series and then laminated in a lamination step. For this purpose, the solar cells are covered in a lamination device with a lamination material. In order to soften the lamination material, the entire arrangement of solar cells and lamination material is heated. Preferably, the charge carrier injection is generated during this heating step. The laminate of interconnected solar cells and lamination material created in the lamination step is then inserted into a frame and connected to a junction box.

Die Behandlung fertiger Solarzellen nach dem Verschalten im Laminationsschritt hat den Vorteil, dass die Solarzellen fertig hergestellt sind und keine weiteren Herstellungsschritte durchlaufen müssen, die den Wirkungsgrad nachträglich beeinflussen können. Zudem sind die Solarzellen bereits so verschaltet, dass elektrische Leitungen nach außen führen. Deshalb ist eine Bestromung leicht realisierbar, indem an den nach außen geführten Leitungen die erste elektrische Größe angelegt wird. Wenn die Ladungsträgerinjektion alternativ oder zusätzlich mittels einer Beleuchtung erfolgen soll, dann sind die Solarzellen bereits so platzsparend aneinander gereiht, dass eine gemeinsame Beleuchtung aller Solarzellenoberflächen einfach durchgeführt werden kann. Beim Einsatz von Presswerkzeugen für das Laminieren muss in diesem Fall aber zumindest das Presswerkzeug auf der Lichteinfallseite der Solarzellen durchlässig für die eingesetzte Beleuchtungsstrahlung sein. The treatment of finished solar cells after interconnection in the lamination step has the advantage that the solar cells are finished and do not have to undergo further manufacturing steps that can affect the efficiency later. In addition, the solar cells are already connected so that electrical leads lead to the outside. Therefore, a current flow is easily realized by the first electrical size is applied to the outgoing lines. If the charge carrier injection is to take place alternatively or additionally by means of illumination, then the solar cells are already lined up in such a space-saving manner that a common illumination of all solar cell surfaces can be carried out easily. When using press tools for lamination, however, in this case at least the pressing tool on the light incidence side of the solar cells must be permeable to the illumination radiation used.

Vorzugsweise wird während der die Ladungsträgerinjektion die Solarzelle oder das Solarmodul erwärmt. Die erhöhte Temperatur während der Ladungsträgerinjektion führt dazu, dass die Degradation und gegebenenfalls eine Regeneration der Solarzelle schneller vonstatten gehen. Es wurde herausgefunden, dass sich eine entsprechende Zeitkonstante der Degradation bei einer Temperaturerhöhung um 10°C in etwa halbieren kann. Bevorzugterweise beträgt die erhöhte Temperatur daher mindestens 90°C, 100°C, 110°C, 120°C oder 140°C. Ferner ist es zweckmäßig, dass die erhöhte Temperatur höchstens 160°C, 180°C, 200°C oder 250°C beträgt. Bei höheren Temperaturen steigt auch der Strom oder die Spannung, die eine bestimmte Ladungsträgerinjektion hervorruft. Preferably, during the charge carrier injection, the solar cell or the solar module is heated. The increased temperature during the charge carrier injection causes the degradation and possibly a regeneration of the solar cell to take place more quickly. It has been found that a corresponding time constant of degradation can be approximately halved with a temperature increase of 10 ° C. Therefore, the elevated temperature is preferably at least 90 ° C, 100 ° C, 110 ° C, 120 ° C or 140 ° C. Further, it is desirable that the elevated temperature is at most 160 ° C, 180 ° C, 200 ° C or 250 ° C. At higher temperatures, the current increases or the voltage that causes a particular charge carrier injection.

Um eines der oder beide Behandlungsverfahren durchzuführen, bedarf es einer Behandlungsvorrichtung, welche eine elektrischen Quelle, eine Messvorrichtung und eine Steuerungsvorrichtung aufweist. Die elektrische Quelle erzeigt die erste elektrische Größe, welche an die Solarzelle oder an das Solarmodul angelegt wird, um in der Solarzelle eine Ladungsträgerinjektion derart zu erzeugen, dass die Solarzelle einen Degradationsprozess durchläuft. Mittels der Messvorrichtung wird der Erzeugung der Ladungsträgerinjektion in der Solarzelle die zweite elektrische Größe gemessen und somit beobachtet. Die beobachtete zweite elektrische Größe wird mittels der Steuerungsvorrichtung ausgewertet und aufgrund des Ergebnisses der Auswertung wird die erste elektrische Größe geregelt oder schrittweise zu justiert. Alle vorangehend oder nachfolgend erläuterten Ausführungsformen der Behandlungsverfahren werden entsprechend in der Behandlungsvorrichtung gegebenenfalls mittels weiterer Elemente verwirklicht. In order to carry out one or both treatment methods, a treatment device is required which has an electrical source, a measuring device and a control device. The electrical source provides the first electrical quantity applied to the solar cell or to the solar module to generate a charge carrier injection in the solar cell such that the solar cell undergoes a degradation process. By means of the measuring device, the generation of the charge carrier injection in the solar cell, the second electrical variable is measured and thus observed. The observed second electrical quantity is evaluated by means of the control device, and based on the result of the evaluation, the first electrical variable is regulated or adjusted stepwise. All embodiments of the treatment methods explained above or below are correspondingly implemented in the treatment apparatus, if appropriate, by means of further elements.

Wie vorangehend erläutert, gibt es Degradationsmechanismen, insbesondere bei der einleitend erläuterten BO-Degradation, bei der die Solarzelle bei fortdauernder Ladungsträgerinjektion einen Degradationsprozess und anschließend einen Regenerationsprozess durchläuft. Das bedeutet, dass sich der Wirkungsgrad der Solarzelle zunächst verschlechtert, um sich anschließend wieder zumindest teilweise zu erholen. In diesem Fall umfasst der Degradationsprozess im vorliegenden Sinne auch den anschließenden Regenerationsprozess, also sowohl die Degradationszustände der Solarzelle, bei denen der Wirkungsgrad sich mit der Zeit verschlechtert, als auch die Degradationszustände, bei denen der Wirkungsgrad sich mit der Zeit wieder erhöht. As explained above, there are degradation mechanisms, in particular in the case of the BO degradation described in the introduction, in which the solar cell undergoes a degradation process and then a regeneration process with continuous charge carrier injection. This means that the efficiency of the solar cell initially deteriorates, and then at least partially recover. In this case, the degradation process in the present sense also includes the subsequent regeneration process, ie both the degradation states of the solar cell, in which the efficiency deteriorates over time, and the degradation states in which the efficiency increases again over time.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass aufgrund einer Auswertung der zweiten elektrischen Größe der Degradationsprozess bei Vorliegen eines gewünschten Degradationszustandes der Solarzelle gestoppt wird. Der gewünschte Degradationszustand kann jeder Punkt entlang einer Degradationskurve sein, den die Solarzelle während des Degradationsprozesses oder gegebenenfalls während des anschließenden Regenerationsprozesses durchläuft. Die erste elektrische Größe wird in diesem Fall bis zum Stoppen des Degradationsprozess vorzugsweise konstant gehalten. Beispielsweise kann eine Konstantstromquelle oder eine Konstantspannungsquelle an die Solarzelle angelegt sein, die bei Erreichen des gewünschten Degradationszustandes der Solarzelle wieder abgeklemmt oder ausgeschaltet wird. In a preferred embodiment, it is provided that due to an evaluation of the second electrical variable of the degradation process is stopped in the presence of a desired degradation state of the solar cell. The desired degradation state may be any point along a degradation curve that the solar cell undergoes during the degradation process, or optionally during the subsequent regeneration process. In this case, the first electrical variable is preferably kept constant until the degradation process is stopped. For example, a constant current source or a constant voltage source can be applied to the solar cell, which is disconnected or switched off when the desired degradation state of the solar cell is reached.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wird der gewünschte Degradationszustand der Solarzelle als ein Zustand entlang des Degradationsprozesses gewählt, bei dem die Solarzelle den geringsten Wirkungsgrad aufweist. In diesem Degradationszustand hat die Solarzelle dann ein maximales Degradationsniveau erreicht. Die Degradationskurve durchläuft in diesem Zustand also ein Minimum, so dass eine weiter andauernde Ladungsträgerinjektion zu einem Anstieg des Wirkungsgrades führen würde. In an expedient embodiment, the desired degradation state of the solar cell is selected as a state along the degradation process in which the solar cell has the lowest efficiency. In this degradation state, the solar cell has then reached a maximum degradation level. The degradation curve runs through a minimum in this state, so that a continued charge carrier injection would lead to an increase in the efficiency.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird der gewünschte Degradationszustand der Solarzelle als ein Zustand entlang des Degradationsprozesses gewählt, bei dem die Solarzelle einen Regenerationsabschnitt des Degradationsprozesses erreicht hat. Das bedeutet, der Wirkungsgrad der Solarzelle hat sich wieder zumindest teilweise erholt. Hier kann der gewünschte Degradationszustand der Solarzelle so gewählt werden, dass ein Wendepunkt auf der Degradationskurve im Regenerationsabschnitt erreicht ist, oder ein Punkt auf der Degradationskurve, bei dem die Solarzelle zumindest 95%, 96%, 97% oder 98% eines Ursprungswirkungsgrades erreicht hat. In diesen Fällen würde eine weitere Regeneration der Solarzelle unverhältnismäßig viel kosten. Eine Regeneration auf 100% ist aufgrund des asymptotischen Verlaufs der Degradationskurve im Regenerationsabschnitt in den meisten Fällen ohnehin nicht erreichtbar. According to an alternative embodiment, the desired degradation state of the solar cell is selected as a state along the degradation process in which the solar cell has reached a regeneration portion of the degradation process. This means that the efficiency of the solar cell has at least partially recovered. Here, the desired degradation state of the solar cell can be chosen so that a turning point on the degradation curve in the regeneration section is reached, or a point on the degradation curve, in which the solar cell has reached at least 95%, 96%, 97% or 98% of an original efficiency. In these cases, further regeneration of the solar cell would cost disproportionately. Regeneration to 100% is in most cases not achievable anyway due to the asymptotic course of the degradation curve in the regeneration section.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die beobachtete zweite elektrische Größe in Bezug auf eine an der Solarzelle und/oder an dem Solarmodul vorliegende Temperatur korrigiert wird. Hierzu weist die Behandlungsvorrichtung vorzugsweise einen Temperatursensor auf, der in der Nähe oder an der Solarzelle oder am Solarmodul angebracht ist und die Temperatur misst. Alternativ kann die Temperatur abgeschätzt werden, beispielsweise anhand einer in der Umgebung der Solarzelle vorliegenden oder eingestellten Temperatur. Beispielsweise werden bei einem Laminierungsprozess Heizelemente zur Erwärmung des Laminats eingesetzt und der dabei entstehende Temperaturverlauf ist hinreichend bekannt. In a preferred embodiment, it is provided that the observed second electrical variable is corrected with respect to a temperature present at the solar cell and / or at the solar module. For this purpose, the treatment device preferably has a temperature sensor, which is mounted in the vicinity or on the solar cell or on the solar module and measures the temperature. Alternatively, the temperature can be estimated, for example, based on a present or set in the environment of the solar cell temperature. For example, in a lamination process heating elements are used to heat the laminate and the resulting temperature profile is well known.

Die Korrektur in Bezug auf die vorliegende Temperatur bedeutet, dass die beobachtete zweite elektrische Größe anhand einer Korrekturkurve oder eines Korrekturfaktors auf eine Normtemperatur, beispielsweise auf die Starttemperatur, bei der das Behandlungsverfahren bestartet wird, korrigiert wird. Hierzu sollte vor Beginn der Behandlung eine Messreihe an Strom-Spannungs-Verläufen während Degradationsprozessen an mehreren gleichartigen Solarzellen durchgeführt werden, um die die Korrekturkurve oder den Korrekturfaktor zu ermitteln. The correction with respect to the present temperature means that the observed second electrical quantity is corrected by means of a correction curve or a correction factor to a standard temperature, for example the start temperature at which the treatment process is being started. For this purpose, before starting the treatment, a series of measurements of current-voltage curves during degradation processes should be carried out on several similar solar cells in order to determine the correction curve or the correction factor.

Wie vorangehend erläutert, kann eine die Solarzelle durchfließende Stromstärke die erste elektrische Größe bilden. In diesem Fall wird die über der Solarzelle abfallende Spannung beobachtet und aufgrund dessen die Stromstärke geregelt, justiert und/oder abgeschaltet. Das bedeutet, die Stromstärke kann mittels einer Konstantspannungsquelle erzeugt werden. Alternativ kann die erste elektrische Größe eine an die Solarzelle angelegte Spannung sein. In diesem Fall wird der durch die Solarzelle aufgrund der angelegten Spannung fließende Stromstärke beobachtet und aufgrund dessen die angelegte Spannung geregelt, justiert und/oder abgeschaltet. As explained above, a current flowing through the solar cell can form the first electrical variable. In this case, the over the Solar cell sloping voltage observed and therefore the current regulated, adjusted and / or turned off. That is, the current can be generated by means of a constant voltage source. Alternatively, the first electrical quantity may be a voltage applied to the solar cell. In this case, the current flowing through the solar cell due to the applied voltage is observed, and therefore the applied voltage is regulated, adjusted and / or turned off.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ladungsträgerinjektion mittels Anlegen der ersten elektrischen Größe im Wesentlichen ohne Beleuchten der Solarzelle erzeugt wird. Das bedeutet, dass die Solarzelle entweder in völliger Dunkelheit, beispielsweise in einer abgedunkelten Kammer, oder nur bei sehr geringem Umgebungslicht mit der ersten elektrischen Größe beaufschlagt wird. According to a preferred embodiment, it is provided that the charge carrier injection is generated by applying the first electrical quantity substantially without illuminating the solar cell. This means that the solar cell is applied either in complete darkness, for example in a darkened chamber, or only in very low ambient light with the first electrical variable.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigen: The invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the figures. Hereby show:

1 ein Schaltdiagramm für eine Anordnung zum Durchführen eines Solarmodul-Behandlungsverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform; 1 a circuit diagram for an arrangement for performing a solar module treatment method according to a preferred embodiment;

2 ein Diagramm mit zwei unterschiedlichen Degradationskurven einer Solarzelle; 2 a diagram with two different degradation curves of a solar cell;

3 ein Diagramm, welches den degradationsbedingten Strom-, Spannungs- und Effizienz-Verlauf einer Solarzelle bei unterschiedlichen Bedingungen zeigt; und 3 a diagram showing the degradation-induced current, voltage and efficiency curve of a solar cell under different conditions; and

4 ein Flussdiagramm zu Beschreibung eines Solarzellen-Behandlungsverfahrens. 4 a flowchart for description of a solar cell treatment method.

In den hier nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen wird ein Strom bzw. eine Stromstärke als erste elektrische Größe und eine Spannung als zweite elektrische Größe eingesetzt. Alle nachfolgenden Erläuterungen treffen jedoch auch für den Fall zu, dass umgekehrt eine Spannung als erste elektrische Größe und ein Strom oder eine Stromstärke als zweite elektrische Größe gewählt werden. In the embodiments described hereinbelow, a current is used as a first electrical quantity and a voltage as a second electrical quantity. However, all the explanations below apply to the case where, conversely, a voltage is selected as a first electrical quantity and a current or a current is selected as the second electrical quantity.

In der 1 wird ein Schaltdiagramm einer Anordnung zum Durchführen eines Solarmodul-Behandlungsverfahrens dargestellt. Ein Solarmodul 1 mit einer Verbindungsdose 2 ist hier schematisch dargestellt. Die Verbindungsdose 2, auch J-Box genannt, beinhaltet Anschlüsse des Solarmoduls 1 und erlaubt eine externe Kontaktierung des Solarmoduls 1. Über diese Verbindungsdose 2 wird das Solarmodul 1 an eine Stromquelle 4, insbesondere eine Konstantstromquelle angeschlossen, um einen Strom durch die Solarzellen (die sind in den Figuren nicht dargestellt) des Solarmoduls 1 zu erzeugen. Mittels des vorzugsweise konstanten Stromes als erste elektrische Größe wird in den Solarzellen eine Ladungsträgerinjektion erzeugt, aufgrund dessen die Solarzellen jeweils einen Degradationsprozess durchlaufen. In the 1 Fig. 2 is a circuit diagram of an arrangement for carrying out a solar module treatment method. A solar module 1 with a junction box 2 is shown here schematically. The junction box 2 , also called J-box, contains connections of the solar module 1 and allows external contacting of the solar module 1 , About this junction box 2 becomes the solar module 1 to a power source 4 , in particular a constant current source connected to a current through the solar cells (which are not shown in the figures) of the solar module 1 to create. By means of the preferably constant current as the first electrical quantity, a charge carrier injection is generated in the solar cells, due to which the solar cells each undergo a degradation process.

Die Anschlüsse des Solarmoduls 1 sind zusätzlich mit einem Spannungsmessgerät 5 verbunden, der die über die Anschlüsse abfallende Spannung als zweite elektrische Größe misst und die gemessenen Werte an eine Steuerungsvorrichtung 6 sendet. Außerdem ist an dem Solarmodul 1 ein Temperatursensor 3 angebracht, der die aktuelle Temperatur des Solarmoduls 1 messen kann, aus der die Temperatur der Solarzellen in dem Solarmodul 1 ermittelt werden kann. Auch die gemessene Temperatur wird an die Steuerungsvorrichtung 6 weitergeleitet. Die gemessene Spannung wird zusammen mit der Temperatur in der Steuerungsvorrichtung 6 ausgewertet. Abhängig von dem Ergebnis der Auswertung kann die Steuerungsvorrichtung 6 dann Einfluss auf die Stromquelle 4 nehmen, beispielsweise den Strom erhöhen, senken oder ganz abschalten, um den Degradationsprozess zu stoppen. The connections of the solar module 1 are additionally with a voltage measuring device 5 which measures the voltage dropped across the terminals as a second electrical quantity and the measured values to a control device 6 sends. It is also on the solar panel 1 a temperature sensor 3 attached, the current temperature of the solar module 1 can measure the temperature of the solar cells in the solar panel 1 can be determined. The measured temperature is also sent to the control device 6 forwarded. The measured voltage becomes together with the temperature in the control device 6 evaluated. Depending on the result of the evaluation, the control device 6 then influence on the power source 4 take, for example, increase the current, lower or switch off completely to stop the degradation process.

2 zeigt ein Diagramm mit unterschiedlichen Degradationszyklen 11, 12 einer Solarzelle, welche bei Degradationsbehandlungen mit unterschiedlichen Parametern durchlaufen werden. Es handelt sich um experimentelle Werte, die an zwei unterschiedlichen, jedoch auf gleiche Weise hergestellten, Solarzellen gemessen wurden. Entlang der x-Achse ist die Dauer der Behandlung in Stunden aufgetragen, während entlang der y-Achse der Wirkungsgrad der Solarzelle abgelesen werden kann. Bei der Behandlung wurde die Ladungsträgerinjektion mittels Beleuchten der Solarzelle erzeugt. Die eingesetzte Leistungsdichte betrug etwa 500 W/m² bezogen auf die bestrahlte Solarzellenfläche. Der Wirkungsgrad wurde durch Messung der Klemmspannung an der Solarzelle ermittelt. Ähnliche Ergebnisse werden jedoch erzielt, wenn zur Ladungsträgerinjektion ein Strom oder eine Spannung angelegt wird, die Solarzelle also bestromt wird. 2 shows a diagram with different degradation cycles 11 . 12 a solar cell, which are passed through in degradation treatments with different parameters. These are experimental values measured on two different but equally manufactured solar cells. Along the x-axis the duration of the treatment is plotted in hours, while along the y-axis the efficiency of the solar cell can be read off. In the treatment, the charge carrier injection was generated by illuminating the solar cell. The power density used was about 500 W / m ² based on the irradiated solar cell surface. The efficiency was determined by measuring the terminal voltage at the solar cell. However, similar results are achieved when a current or a voltage is applied to the charge carrier injection, ie the solar cell is energized.

Die beiden Degradationszyklen 11, 12 unterscheiden sich lediglich in der Temperatur, der die Solarzelle während der Behandlung ausgesetzt war. Beim ersten Degradationszyklus 11 (gestrichelt Linie) wurde die Solarzelle auf 120°C gehalten, während sie beim zweiten Degradationszyklus 12 (durchgezogene Linie) auf nur 95°C gehalten war. Jeder dieser beiden Degradationszyklen 11, 12 umfasst einen Degradationsabschnitt, bei dem der Wirkungsgrad der Solarzelle sinkt, und einen unmittelbar nachfolgenden Regenerationsabschnitt, bei dem der Wirkungsgrad der Solarzelle wieder steigt. The two degradation cycles 11 . 12 differ only in the temperature to which the solar cell was exposed during the treatment. At the first degradation cycle 11 (dashed line), the solar cell was held at 120 ° C, while during the second cycle of degradation 12 (solid line) was held at only 95 ° C. Each of these two degradation cycles 11 . 12 includes a degradation section, in which the efficiency of the solar cell decreases, and an immediately following regeneration section, in which the efficiency of the solar cell increases again.

Aus der 2 ist erkennbar, dass der bei höherer Temperatur auftretende erste Degradationszyklus 11 gegenüber dem zweiten Degradationszyklus 12 gestaucht ist. Das bedeutet, dass sowohl der Degradationsabschnitt, als auch der Regenerationsabschnitt bei höherer Temperatur schneller ablaufen. Vorliegend wurde das Wirkungsgradminimum von etwa 91% des ursprünglichen Wirkungsgrades bei einer Behandlung bei 120°C bereits nach etwa 30 Stunden erreicht. Bereits nach weniger als 100 Stunden stieg in diesem Fall der Wirkungsgrad wieder auf 96% seines ursprünglichen Wertes. Demgegenüber wurde das Wirkungsgradminimum bei einer Behandlung bei 95°C erst nach etwa 150 Stunden erreicht. Es zeigt sich also, dass bei einer erhöhten Temperatur die Degradation-/Regeneration der Solarzelle wesentlich schneller abläuft. Der Degradationsprozess ist also extrem temperaturabhängig, so dass eine Korrektur der beobachteten zweiten elektrischen Größe in Bezug auf die herrschende Temperatur sehr vorteilhaft oder sogar notwendig ist, um das Behandlungsverfahren reproduzierbar zu betreiben. From the 2 it can be seen that the first degradation cycle occurring at a higher temperature 11 opposite the second degradation cycle 12 is compressed. This means that both the degradation section and the regeneration section run faster at a higher temperature. In the present case, the efficiency minimum of about 91% of the original efficiency was achieved in a treatment at 120 ° C after about 30 hours. In less than 100 hours, the efficiency increased to 96% of its original value. In contrast, the minimum efficiency was achieved at a treatment at 95 ° C after about 150 hours. It thus turns out that at an elevated temperature, the degradation / regeneration of the solar cell takes place much faster. The degradation process is therefore extremely temperature-dependent, so that a correction of the observed second electrical variable with respect to the prevailing temperature is very advantageous or even necessary in order to operate the treatment process in a reproducible manner.

Ein Diagramm in der 3 zeigt den degradationsbedingten Strom-, Spannungs- und Effizienz-Verlauf einer Solarzelle bei unterschiedlichen Bedingungen. Entlang der x-Achse ist die Volumenlebensdauer von Ladungsträgern in Mikrosekunden (µs) in einer logarithmischen Skala aufgetragen. Die Volumenlebensdauer korreliert mit der Effizienz der Solarzelle. Eine niedrige Volumenlebensdauer deutet auf eine geringere Effizienz, während eine höhere Volumenlebensdauer einer höheren Effizienz entspricht. Es ist zu beachten, dass es sich hier um eine Bestromung ohne Beleuchtung oder bei geringer Beleuchtung handelt. Das bedeutet, die Ladungsträgerinjektion in der Solarzelle wird vorwiegend oder ausschließlich mittels eines elektrischen Stromes erzeugt. Hierbei entspricht die an den Anschlüssen der Solarzelle messbare Spannung eben nicht dem Wirkungsgrad der Solarzellen, wie dies bei der Leerlaufspannung bei offenen Anschlüssen gemäß 2 der Fall ist. A diagram in the 3 shows the degradation-related current, voltage and efficiency course of a solar cell under different conditions. Along the x-axis, the volume lifetime of charge carriers in microseconds (μs) is plotted on a logarithmic scale. The volume lifetime correlates with the efficiency of the solar cell. Low volume life indicates lower efficiency while higher volume life equals higher efficiency. It should be noted that this is an energization without illumination or low lighting. This means that the charge carrier injection in the solar cell is generated predominantly or exclusively by means of an electric current. In this case, the voltage that can be measured at the terminals of the solar cell does not correspond to the efficiency of the solar cells, as in the case of the open-circuit voltage according to FIG 2 the case is.

Entlang der linken y-Achse sind Stromdichtewerte in Ampere pro Quadratzentimeter (A/cm²) aufgetragen. Sie gelten für die Kurven mit den gefüllten dreieckigen, gefüllten quadratischen und gefüllten rautenförmigen Datenpunkte, bei denen eine konstante Spannung an die Solarzelle angelegt wurde. Entlang der rechten y-Achse sind Spannungswerte in Volt (V) aufgetragen. Sie gelten für die Kurven mit den leeren quadratischen Datenpunkten. Current density values in amps per square centimeter (A / cm ² ) are plotted along the left y-axis. They apply to the curves with the filled triangular, filled square and filled diamond-shaped data points, in which a constant voltage was applied to the solar cell. Voltage values in volts (V) are plotted along the right y-axis. They apply to the curves with the empty square data points.

Die leeren quadratischen Datenpunkte gelten für einen Degradationsprozess, bei dem die Temperatur konstant bei 100°C liegt, während ein konstanter Strom mit einer Stromdichte von 31 mA/cm² durch die Solarzelle fließt. Die an den Anschlüssen der Solarzellen messbare Spannung beginnt bei einem Wert von etwa 0,52 V und sinkt bis auf einen Wert von etwa 0,47 V ab. Bei diesem Spannungsminimum erreicht auch die Volumenlebensdauer ihr Minimum bei unter 10 µs. Dieses Spannungsminimum entspricht in etwa dem Degradationszustand niedrigster Solarzellen-Effizienz in der 2. Anschließend wird die Kurve aus leeren quadratischen Datenpunkten erneut in umgekehrter Richtung durchlaufen, diesmal den Regenerationsabschnitt des Degradationsprozesses bildend. The empty square data points apply to a degradation process in which the temperature is constant at 100 ° C, while a constant current with a current density of 31 mA / cm ^{2 flows} through the solar cell. The voltage measurable at the terminals of the solar cells starts at a value of about 0.52 V and drops to a value of about 0.47 V. At this voltage minimum, the volume life also reaches its minimum at less than 10 μs. This voltage minimum corresponds approximately to the degradation state of lowest solar cell efficiency in the 2 , Subsequently, the curve of empty square data points is again run through in the opposite direction, this time forming the regeneration section of the degradation process.

Die dreieckigen Datenpunkte gelten für einen Degradationsprozess, bei dem die Temperatur konstant bei 150°C liegt, während eine konstante Spannung von 0,4 V an die Solarzelle angelegt ist. Die quadratischen Datenpunkte wurden für eine konstante Temperatur von 100°C und eine konstante Spannung von 0,51 V ermittelt, und die rautenförmigen Datenpunkte für eine konstante Temperatur von 25°C und eine konstante Spannung von 0,67 V. Es ist deutlich erkennbar, dass unterschiedliche Temperaturen und Spannungen zu unterschiedlichen Kurvenverläufen führen. Zwar ist nur eine Kurve (leere quadratische Datenpunkte) für den Fall eines konstanten Stromes angegeben. Um das Behandlungsverfahren durchzuführen, müssten aber, wie in den Fällen mit konstanter Spannung in der 3, eine Messreihe mit unterschiedlichen, für unterschiedlichen Temperaturen ermittelten Kurven erstellt werden. The triangular data points are for a degradation process where the temperature is constant at 150 ° C while a constant voltage of 0.4V is applied to the solar cell. The square data points were determined for a constant temperature of 100 ° C and a constant voltage of 0.51 V, and the diamond-shaped data points for a constant temperature of 25 ° C and a constant voltage of 0.67 V. It is clearly visible that different temperatures and voltages lead to different curves. Although only one curve (empty square data points) is given for the case of a constant current. To carry out the treatment process, but would, as in the cases of constant tension in the 3 , create a series of measurements with different curves determined for different temperatures.

Sämtliche in der 3 gezeigten Kurven wurden aus Simulationen ermittelt und betreffen einen bestimmten Solarzellentyp. Will man das Verfahren bei einem anderen Solarzellentyp anwenden, so sollten zuvor vorzugsweise entsprechende Simulationen dafür durchgeführt werden, um entsprechende Kurven für die Durchführung von Korrekturen, insbesondere von Temperaturkorrekturen, zu erhalten. All in the 3 The curves shown were derived from simulations and relate to a specific solar cell type. If one wishes to apply the method to another type of solar cell, then preferably corresponding simulations should be carried out beforehand in order to obtain corresponding curves for the implementation of corrections, in particular of temperature corrections.

Eine Temperaturkorrektur kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass die Kurven in 3 bei unterschiedlichen Temperaturen gemessen oder simuliert werden. Beispielsweise können Kurven bei konstant gehaltener Stromdichte von 31 mA/cm² und bei Temperaturen von 25°C, 50°C, 100°C (dies entspricht der Kurve mit den leeren quadratischen Datenpunkten) und 150°C ermittelt werden. Anhand der Abweichung der 150°C-Kurve von der 100°C-Kurve für alle Spannungswerte kann dann bei einer gemessen Spannung und einer Temperatur von 150°C die entsprechende auf eine Temperatur von 100°C korrigierte Spannung errechnet werden. A temperature correction can preferably be achieved in that the curves in 3 be measured or simulated at different temperatures. For example, curves at constant current density of 31 mA / cm ² and at temperatures of 25 ° C, 50 ° C, 100 ° C (this corresponds to the curve with the empty square data points) are determined and 150 ° C. Based on the deviation of the 150 ° C curve from the 100 ° C curve for all voltage values, the corresponding voltage corrected to a temperature of 100 ° C can then be calculated at a measured voltage and a temperature of 150 ° C.

Anhand des Flussdiagramms in der 4 wird nachfolgend ein Solarzellen-Behandlungsverfahren erläutert. Die gleichen Verfahrensschritte sind auch anzuwenden bei einem entsprechenden Solarmodul-Behandlungsverfahren, wobei die elektrischen Größen anstelle der Anschlüsse der Solarzelle an den aus der Verbindungsdose 2 kommenden Anschlüssen des Solarmoduls 1 angelegt bzw. abgegriffen werden müssen. Based on the flowchart in the 4 a solar cell treatment method will be explained below. The same method steps are also applicable to a corresponding solar module treatment method, wherein the electrical variables instead of the terminals of the solar cell to the out of the junction box 2 coming Connections of the solar module 1 must be created or tapped.

In einem ersten Schritt 101 wird die Solarzelle kontaktiert, indem die Stromquelle 4 und das Spannungsmessgerät 5 an ihre Anschlüsse angeschlossen werden. In einem nachfolgenden Schritt 102 wird ein konstanter Strom mit einem vorgegebenen Wert angelegt. Hierdurch erfolgt in der Solarzelle eine Ladungsträgerinjektion, die dazu führt, dass ein Degradationsprozess durchlaufen wird. In einem Messschritt 103 wird daraufhin die über der Solarzelle abfallende Spannung gemessen. Die gemessene Spannung wird in einem Auswerteschritt 104 ausgewertet, wobei gegebenenfalls auch eine Temperaturkorrektur erfolgt, wenn die Temperatur der Solarzelle sich über den Zeitraum der Behandlung verändert. Anhand der gemessenen Spannung wird in einem Vergleichsschritt 105 ermittelt, ob das Ziel des Behandlungsverfahrens erreicht ist, in diesem Fall also, ob die Solarzelle ihr Degradationsminimum, an dem sie entsprechend den Kurven in der 2 ihren geringsten Wirkungsgrad hat, erreicht hat. Wenn das der Fall ist, dann wird die Behandlung beendet 106 und die Stromquelle wird ausgeschaltet oder die Solarzelle wird von der Stromquelle getrennt. Ansonsten wird das Verfahren fortgeführt, indem die Spannung weiter gemessen 103 und ausgewertet wird 104, bis das Ziel des Behandlungsverfahrens erreicht ist. In a first step 101 The solar cell is contacted by the power source 4 and the voltmeter 5 be connected to their connections. In a subsequent step 102 a constant current with a given value is applied. As a result, a charge carrier injection takes place in the solar cell, which leads to a degradation process being run through. In a measuring step 103 The voltage across the solar cell is then measured. The measured voltage is in an evaluation step 104 evaluated, where appropriate, a temperature correction takes place when the temperature of the solar cell changes over the period of treatment. Based on the measured voltage is in a comparison step 105 determines whether the goal of the treatment process is reached, in this case, whether the solar cell their degradation minimum at which they correspond to the curves in the 2 has reached its lowest efficiency. If that is the case, then the treatment is terminated 106 and the power source is turned off or the solar cell is disconnected from the power source. Otherwise, the process is continued by further measuring the voltage 103 and evaluated 104 until the goal of the treatment process is achieved.

Bei dem in der 4 dargestellten und vorangehend beschriebenen Behandlungsverfahren war das Ziel, das Degradationsminimum zu erreichen. Damit werden die Solarzellen oder Solarmodule in einen solchen Zustand gebracht, dass ihr Wirkungsgrad sich bei weiterer Ladungsträgerinjektion, also insbesondere beim Betrieb durch den Kunden, verbessert. In the in the 4 The treatment method described and described above was the goal of achieving the degradation minimum. Thus, the solar cells or solar modules are brought into such a state that their efficiency improves upon further carrier injection, ie in particular during operation by the customer.

Wie vorangehend erläutert, können jedoch auch andere Anforderungen an das Behandlungsverfahren gestellt werden, die den Verfahrensverlauf beeinflussen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Behandlungsverfahren so lange durchgeführt wird, bis die Solarzelle sich im Regenerationsabschnitt des Degradationsprozesses befindet, beispielsweise an dem Wendepunkt der Degradationskurve, von dem an die Degradationskurve nur noch asymptotisch einem Maximaleffizienzwert entgegen strebt. Hier wird ein optimales Verhältnis zwischen eingesetztem Zeitaufwand für das Behandlungsverfahren und erzieltem Wirkungsgrad-Regeneration erreicht. As explained above, however, other requirements can be made of the treatment process, which influence the course of the process. For example, it can be provided that the treatment process is carried out until the solar cell is in the regeneration section of the degradation process, for example, at the inflection point of the degradation curve, from which the degradation curve only strives asymptotically towards a maximum efficiency value. Here is an optimal ratio between the time required for the treatment process and achieved efficiency regeneration achieved.

Es ist auch möglich, dass die Behandlung so lange erfolgt, bis die Solarzelle einen Degradationsgrad erreicht hat, der zumindest 95% oder 98% ihres Ursprungswirkungsgrades entspricht. In diesem Fall weisen die fertigen Solarzellen oder Solarmodule den höchsten Wirkungsgrad, der zudem beim Betrieb stabil bleibt. It is also possible that the treatment takes place until the solar cell has reached a degree of degradation which corresponds to at least 95% or 98% of its original efficiency. In this case, the finished solar cells or solar modules have the highest efficiency, which also remains stable during operation.

Ob ein gewünschter Degradationszustand erreicht wurde, kann anhand zweier nacheinander oder aufeinanderfolgend gemessener Spannungswerte bestimmt werden. Wenn beispielsweise das Degradationsminimum zu erreichen ist, dann entspricht das dem Minimum in den Kurven in der 2. Das bedeutet wiederum, dass der zeitlich später gemessene Spannungswert höher ist, als der zeitlich früher gemessene Spannungswert, wobei beide Messwerte gegebenenfalls temperaturkorrigiert sein müssen. Alternativ können mehrere aufeinanderfolgende Spannungswerte ermittelt werden, um dann eine nummerische Ableitung zu errechnen. Ist die Ableitung gleich null, dann ist das Degradationsminimum erreicht. Wenn der gewünschte Degradationszustand der Wendepunkt im Regenerationsabschnitt ist, dann müsste entsprechend nummerisch die zweite Ableitung ermittelt werden, die in diesem Degradationszustand gleich null sein muss. Whether a desired state of degradation has been achieved can be determined on the basis of two successively or successively measured voltage values. If, for example, the degradation minimum is reached, then this corresponds to the minimum in the curves in the 2 , This in turn means that the voltage value measured later in time is higher than the voltage value measured earlier in time, with both measured values possibly having to be temperature-corrected. Alternatively, several consecutive voltage values can be determined to then calculate a numerical derivative. If the derivative is zero, then the degradation minimum is reached. If the desired degradation state is the inflection point in the regeneration section, then the second derivative should be determined correspondingly numerically, which must be equal to zero in this degradation state.

Über diese Vorgaben hinsichtlich des zu erreichenden Degradationszustandes hinaus können weitere Vorgaben an das Behandlungsverfahren vorliegen, beispielsweise, dass der gewünschte Degradationszustand innerhalb eines bestimmten Zeitraums erreicht wird. In diesem Fall reicht es nicht aus, dass die Stromquelle aufgrund des Messergebnisses abgeschaltet wird. Zusätzlich muss auch, wie in der 1 dargestellt, eine Möglichkeit bestehen, die Stromstärke der Stromquelle zu regeln, zu steuern oder zu justieren. Es kann beispielsweise gewünscht sein, dass das Behandlungsverfahren lediglich eine Zeit t dauert, beispielsweise 15 Minuten, was üblicherweise der Dauer eines Laminationsschrittes entspricht. Dies kann erreicht werden, indem zwei aufeinander folgende Spannungswerte ausgewertet und mit Erwartungswerten verglichen werden. In addition to these requirements with regard to the degradation state to be achieved, there may be further specifications for the treatment method, for example that the desired state of degradation is achieved within a certain period of time. In this case it is not sufficient that the power source is switched off due to the result of the measurement. In addition, as in the 1 presented a possibility to regulate the current intensity of the power source to control or adjust. For example, it may be desired that the treatment process last only a time t, for example 15 minutes, which usually corresponds to the duration of a lamination step. This can be achieved by evaluating two consecutive voltage values and comparing them with expected values.

Die Erwartungswerte müssen aus simulierten oder zuvor an Solarzellen gleichen Typs gemessenen Degradationskurven ermittelt sein. Wenn aus diesem Vergleich folgt, dass die Degradation zu langsam vonstatten geht, um das Behandlungsverfahren innerhalb der Zeit t abzuschließen, dann kann der angelegte Strom erhöht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur der Solarzelle erhöht werden, beispielsweise mittels eines Heizelementes, um den Degradationsprozess zu beschleunigen. Wenn aus dem Vergleich jedoch folgt, dass die Degradation zu schnell vonstatten geht, dann kann der angelegte Strom und/oder die Temperatur vermindert werden, um den Degradationsprozess zu verlangsamen. The expected values must be determined from simulated or previously measured degradation curves of solar cells of the same type. If it follows from this comparison that the degradation is too slow to complete the treatment process within the time t, then the applied current can be increased. Alternatively or additionally, the temperature of the solar cell can be increased, for example by means of a heating element, in order to accelerate the degradation process. However, if it follows from the comparison that the degradation is too fast, then the applied current and / or temperature may be decreased to slow down the degradation process.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Solarmodul solar module
2 2: Verbindungsdose junction box
3 3: Temperatursensor temperature sensor
4 4: Stromquelle power source
5 5: Spannungsmessgerät voltmeter
6 6: Steuerungsvorrichtung control device
11 11: erster Degradationszyklus first degradation cycle
12 12: zweiter Degradationszyklus second degradation cycle
101 101: Kontaktieren der Solarzelle Contacting the solar cell
102 102: Anlegen eines Konstantstromes Applying a constant current
103 103: Messen einer Spannung Measuring a voltage
104 104: Auswerten der Spannung, Temperaturkorrektur Evaluate the voltage, temperature correction
105 105: Ermitteln, ob Degradationsminimum erreicht ist Determine if degradation is reached
106 106: Ende der Behandlung End of treatment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

"Light Induced Degradation of Rear Passaged mc-Si Solar Cells", K. Ramspeck et al., In Proc. 27th EUPVSEC 2012 [0004]

Claims

A solar cell treatment method in which, by applying a first electrical quantity to a solar cell in the solar cell, a charge carrier injection is generated such that the solar cell undergoes a degradation process, and during which a second electrical quantity is observed, wherein the first electrical variable and the second electrical Size is a current and a voltage and wherein due to an evaluation of the second electrical variable, the first electrical variable is regulated or adjusted stepwise.

Solar module treatment method, in which by means of applying a first electrical variable to terminals of a solar module ( 1 ) in at least one solar cell of the solar module ( 1 ), a charge carrier injection is generated such that the solar cell undergoes a degradation process and during which a second electrical quantity is observed, wherein the first electrical quantity and the second electrical quantity are a current intensity and a voltage, and wherein, based on an evaluation of the second electrical quantity first electrical variable is regulated or adjusted stepwise.

Treatment method according to claim 1 or 2, characterized in that due to an evaluation of the second electrical quantity of the degradation process is stopped in the presence of a desired degradation state of the solar cell.

Treatment method according to claim 3, characterized in that the first electrical quantity is kept constant until the stopping of the degradation process.

Treatment method according to claim 3 or 4, characterized in that the desired degradation state of the solar cell is selected as a state along the degradation process, in which the solar cell has the lowest efficiency.

Treatment method according to claim 3 or 4, characterized in that the desired degradation state of the solar cell is selected as a state along the degradation process, in which the solar cell has reached a regeneration portion of the degradation process.

Treatment method according to claim 6, characterized in that the desired degradation state of the solar cell is selected as a state along the degradation process, wherein the solar cell has reached at least 95% or 98% of an original efficiency.

Treatment method according to one of the preceding claims, characterized in that the observed second electrical quantity is corrected with respect to a temperature present at the solar cell and / or at the solar module.

Treatment method according to claim 8, characterized in that the temperature present at the solar cell and / or at the solar module is measured by means of a temperature sensor.

Treatment method according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrical quantity is the applied current intensity.

A solar module manufacturing method in which a solar module is produced from a plurality of solar cells, wherein carried out during the manufacture of the solar module, in particular during a lamination process, a solar cell treatment method according to one of the preceding claims, as far as related to claim 1, on one or more interconnected solar cells becomes.

Treatment apparatus for solar cells or solar modules, comprising: - an electrical source ( 4 ), which is formed by applying a first electrical variable to a solar cell or to a solar module having at least one solar cell ( 1 ) in the solar cell to generate a charge carrier injection such that the solar cell undergoes a degradation process; A measuring device ( 5 ) configured to observe a second electrical quantity during generation of carrier injection in the solar cell, the first electrical quantity and the second electrical quantity being a current magnitude and a voltage; and a control device ( 6 ), which is designed to regulate the first electrical variable or to adjust step by step based on an evaluation of the second electrical variable.