ES2303705T3 - Procedimiento de polarizacion inversa y aparato para un modulo de celulas solares. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de eliminar las partes cortocircuitadas en un módulo de batería solar (10) que tiene una pluralidad de células solares (5) que incluyen, cada una, una primera capa de electrodo (2), una capa semiconductora (3) fotovoltaica y una segunda capa de electrodo (4) formadas sobre un sustrato (1) aplicando un voltaje de polarización inversa a células solares (5) individuales, que comprende las etapas de: hacer contacto de las sondas (15) con las segundas capas de electrodo (4) de tres o más células solares adyacentes por medio de un actuador para accionar las sondas (15) hacia arriba o hacia abajo; y seleccionar, de las sondas, un par de sondas para que estén en contacto con las segundas capas de electrodo (4) de un par arbitrario de células solares adyacentes por medio de un conmutador relé, caracterizado por suministrar un voltaje de polarización inversa que tiene una forma de onda que cambia periódicamente y un valor máximo predeterminado a las células solares (5) durante un periodo de tiempo predeterminado, y después suministrar un voltaje de polarización inversa que tiene una forma de onda que cambia periódicamente y un valor máximo superior al valor máximo predeterminado a las células solares durante otro periodo de tiempo predeterminado a través del par de sondas.
Description
Procedimiento de polarización inversa y aparato
para un módulo de células solares.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y aparato de polarización inversa para un módulo de
batería solar, particularmente para un módulo de batería solar de
película delgada amorfa. Más específicamente, la presente invención
se refiere a un procedimiento y un aparato que aplica un voltaje de
polarización inversa inferior a un voltaje de ruptura entre un
electrodo lateral del sustrato y un electrodo posterior en un módulo
de batería solar de película delgada, que intercalan una capa
semiconductora fotovoltaica que contribuye a la generación de
energía, eliminando así partes cortocircuitadas u oxidándolas para
convertirlas en aislantes por medio del calor Joule.
Las Figs. 1A y 1B muestran una estructura de un
módulo de batería solar 10 de película delgada. Como se muestra en
esas figuras, una primera capa de electrodo (electrodo transparente)
2 de un óxido conductor transparente, como SnO_{2}, está formada
sobre un sustrato 1 aislante como vidrio, y está separada en hileras
mediante trazado por láser. Una capa semiconductora 3 fotovoltaica
que tiene una estructura apilada de, por ejemplo, una capa de
a-Si de tipo p, una capa de a-Si de
tipo i y una capa de a-Si de tipo n está formada
sobre el electrodo transparente 2 y está separada en hileras
mediante trazado por láser en posiciones diferentes de las líneas
de trazado del electrodo transparente 2. Una segunda capa de
electrodo (electrodo posterior) 4 de metal está formada sobre la
capa semiconductora 3, y está separada en hileras mediante trazado
por láser en posiciones diferentes de las líneas de trazado de la
capa semiconductora 3. Desplazar las líneas de trazado de cada capa
permite que la parte extrema de la segunda capa de electrodo 4 de
una célula solar dada sea conectada a la parte extrema de la
primera capa de electrodo 2 de una célula solar adyacente a través
de la línea de trazado semiconductora, de manera que múltiples
células solares están conectadas en serie.
Si se forma una picadura en la capa
semiconductora fotovoltaica en las células solares individuales que
constituyen el módulo de batería solar durante la fabricación, la
primera capa de electrodo y la segunda capa de electrodo de la
célula solar pueden cortocircuitarse entre sí. Debido a que la
célula solar cortocircuitada ya no contribuye a la generación de
energía, se deteriora la característica de generación de energía de
la batería solar. La característica de generación de energía se
mejora realizando un procedimiento de aplicación de un voltaje de
polarización inversa a las células solares para eliminar las partes
cortocircuitadas (procedimiento de polarización inversa).
Haciendo referencia ahora a las Figs. 1A y 1B,
se dará una descripción del caso en que se elimina una parte
cortocircuitada S que se produce en una capa semiconductora
fotovoltaica 3b de una célula solar 5b. En este caso, un par de
sondas 6a y 6b son puestas en contacto con la segunda capa de
electrodo 4b de la célula solar 5b y la segunda capa de electrodo
4c de la célula solar adyacente 5c (la segunda capa de electrodo 4c
está conectada en serie a la primera capa de electrodo 2b de la
célula solar 5b), respectivamente, y se aplica un voltaje de
polarización inversa inferior al voltaje de ruptura entre la primera
capa de electrodo 2b y la segunda capa de electrodo 4b que
intercalan la capa semiconductora fotovoltaica 3b que contribuye a
la generación de energía. A medida que se aplica el voltaje de
polarización, se concentra una corriente sobre la parte
cortocircuitada, generando así calor Joule y, por lo tanto, el
material metálico que forma la segunda capa de electrodo se
descompone o se oxida en una película aislante en la parte
cortocircuitada S. Esto elimina las partes cortocircuitadas, de
manera que puede suprimir el deterioro de la característica de
generación de energía en el momento de operación.
Sin embargo, en cada célula solar se produce
aleatoriamente una pluralidad de picaduras. En el caso en que se
aplica el voltaje de polarización inversa a tal célula solar que
tiene picaduras con un par de sondas en contacto mutuo, si hay una
parte cortocircuitada S alejada de las sondas en la dirección
longitudinal de la célula solar, no puede descuidarse una caída de
voltaje. Esto plantea diversos problemas. En el caso en que la
distancia desde las sondas hasta una parte cortocircuitada es corta,
circula una corriente suficiente a través de la parte
cortocircuitada de manera que la parte cortocircuitada puede
eliminarse porque la parte cortocircuitada se descompone u oxida
como se describió anteriormente. Por otra parte, en el caso en que
la distancia desde las sondas hasta una parte cortocircuitada es
larga, una corriente que circula a través de la parte
cortocircuitada se vuelve insuficiente de manera que la parte
cortocircuitada no puede eliminarse porque la parte cortocircuitada
no puede descomponerse u oxidarse. Si se aumenta el voltaje de
polarización inversa para eliminar con seguridad la parte
cortocircuitada alejada de las sondas, circula una gran corriente a
través de una parte cortocircuitada situada cerca de las sondas,
generando una gran cantidad de calor, lo cual puede agrandar las
picaduras. Además, puede aplicarse un voltaje superior al voltaje de
ruptura a zonas normales del dispositivo, dañando así las zonas
normales.
Los presentes inventores desvelan en la
publicación de solicitud de patente japonesa de "KOKAI" Nº
10-4202 un aparato de polarización inversa que
tiene un par de líneas de sondas, teniendo cada línea de sondas una
pluralidad de sondas de contacto puntual por hilera o teniendo una o
una pluralidad de sondas de contacto lineal o contacto superficial
por hilera a lo largo de la dirección longitudinal de las células
solares. El aparato de polarización inversa puede acortar la
distancia entre las sondas y cualquier parte cortocircuitada lo
suficiente para hacer insignificante la caída de voltaje. Por lo
tanto, el aparato puede vencer problemas de que algunas partes
cortocircuitadas no puedan ser eliminadas o que zonas normales estén
dañadas. El documento
US-A-5.418.680 se refiere a un
aparato para reparar un dispositivo semiconductor defectuoso que
tiene una parte cortocircuitada eléctricamente. El aparato incluye
una unidad de sujeción de sustrato para sujetar el sustrato del
dispositivo semiconductor defectuoso y un electrodo dispuesto encima
de la unidad de sujeción de sustrato de manera que, cuando el
semiconductor defectuoso está colocado en la unidad de sujeción de
sustrato, hay una distancia predeterminada entre el electrodo y la
película delgada conductora del dispositivo semiconductor
defectuoso, siendo el electrodo capaz de moverse en relación con el
sustrato del dispositivo semiconductor defectuoso. El aparato
incluye además una unidad de aplicación de voltaje para aplicar un
voltaje deseado al electrodo.
En el aparato de polarización inversa
convencional, un par de sondas (o un par de líneas de sondas) se
mueven hacia abajo para estar en contacto con las segundas capas de
electrodo de un par de células solares, y se lleva a cabo el
procedimiento de polarización inversa, y luego un par de sondas se
mueven hacia arriba y se mueven a la posición sobre el par
subsiguiente de células solares. Estas operaciones se repiten
correspondientes al número de hileras de células solares. En este
caso, como está provista una pluralidad de sondas de contacto
puntual por hilera o está provista una o una pluralidad de sondas de
contacto lineal o contacto superficial por hilera en la dirección
longitudinal de las células solares, puede producirse
inevitablemente diferencia de altura entre las sondas y las células
solares dependiendo de las ubicaciones de las sondas. Para impedir
que las células solares sufran daños mecánicos causados por una gran
tensión producida localmente, las sondas deben ser movidas hacia
abajo lentamente. Por lo tanto, tarda mucho tiempo completar el
procedimiento de polarización inversa para todas las varias decenas
de hileras de células solares, bajando así la eficiencia de
producción del módulo de batería solar. Además, cuando las sondas
suben y bajan varias veces, aumenta la posibilidad de fallos de la
máquina originados por el uso.
Convencionalmente, el procedimiento de
polarización inversa se lleva a cabo aplicando un voltaje de
polarización inversa de CC o aplicando un voltaje de polarización
inversa que tenga una forma de onda rectangular similar a un
impulso entre un par de sondas 6a y 6b.
Sin embargo, una batería solar es equivalente a
un diodo. Cuando se aplica el voltaje de polarización inversa a la
primera capa de electrodo 2 y la segunda capa de electrodo 4, por lo
tanto, la célula solar 5 que comprende la primera capa de electrodo
2, la capa semiconductora 3 fotovoltaica y la segunda capa de
electrodo 4 funciona como condensador, de manera que es probable
que se almacenen cargas incluso después de que se detenga la
aplicación de voltaje. Se ha descubierto que un voltaje inducido
por las cargas almacenadas puede dañar una parte débil de la capa
semiconductora 3 fotovoltaica distinta de la parte cortocircuitada.
También ha resultado evidente que el almacenamiento de cargas por
aplicación del voltaje de polarización inversa se produce muy
fácilmente y el efecto adverso de las cargas almacenadas es mayor
que el esperado.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es proveer un procedimiento y aparato de polarización
inversa capaces de realizar eficientemente un procedimiento de
polarización inversa sobre un módulo de batería solar que tiene
múltiples hileras de células solares integradas.
Otro objeto de la presente invención es proveer
un procedimiento y aparato de polarización inversa que impide que
resulten dañadas otras partes distintas de las partes
cortocircuitadas suprimiendo el almacenamiento de cargas entre
electrodos lo máximo posible en el momento de realizar un
procedimiento de polarización inversa sobre un módulo de batería
solar. Los objetos de la invención se logran con las características
de las reivindicaciones.
Según un aspecto de la presente invención, hay
provisto un procedimiento y aparato de polarización inversa para
eliminar las partes cortocircuitadas en un módulo de batería solar
que tiene una pluralidad de células solares que incluyen, cada una,
una primera capa de electrodo, una capa semiconductora fotovoltaica
y una segunda capa de electrodo, formadas todas sobre un sustrato,
aplicando un voltaje de polarización inversa a células solares
individuales, aparato que comprende sondas que han de estar en
contacto con las segundas capas de electrodo de tres o más células
solares adyacentes; un actuador para accionar las sondas hacia
arriba y hacia abajo; y un conmutador relé para seleccionar, de las
sondas, un par de sondas para que estén en contacto con las
segundas capas de electrodo de un par arbitrario de células solares
adyacentes.
El aparato de la presente invención debe tener
preferentemente sondas que han de estar en contacto con las
segundas capas de electrodo de cinco a diez células solares
adyacentes. Es preferible que deba estar provista una pluralidad de
sondas de contacto puntual por una sola hilera de célula solar a lo
largo de una dirección longitudinal de la misma.
El aparato de la presente invención puede
comprender además un generador de funciones para suministrar un
voltaje de polarización inversa que tenga una forma de onda que
cambie periódicamente a las células solares a través de un par de
sondas, y una unidad de control para controlar un tiempo de
aplicación para el voltaje de polarización inversa aplicado por el
generador de funciones. Puede estar provisto un amplificador que
incorpora un limitador de corriente entre el generador de funciones
y las sondas.
Con la estructura anterior, se lleva a cabo un
procedimiento de polarización inversa haciendo que el generador de
funciones suministre a las sondas un voltaje de polarización inversa
que tenga una forma de onda que cambie periódicamente y un valor
máximo predeterminado durante un periodo de tiempo predeterminado y
después suministre a las sondas un voltaje de polarización inversa
que tenga una forma de onda que cambie periódicamente y un valor
máximo superior al valor máximo predeterminado durante otro periodo
de tiempo predeterminado. En este caso, es preferible que la unidad
de control controle a 0,2 segundos o menos un tiempo de suministro
de un voltaje de polarización inversa que tenga una forma de onda
que cambie periódicamente y un valor máximo predeterminado. También
es preferible que un voltaje de polarización inversa inicial que
haya de suministrarse a las sondas desde el generador de funciones
tenga un valor máximo de 2V o inferior. Es preferible que el
limitador de corriente incorporado en el amplificador realice el
control de tal modo que un valor absoluto de una corriente máxima
en un momento de aplicación de el voltaje de polarización inversa
sea igual o menor que el doble de la corriente de cortocircuito
cuando se irradia luz solar de AM 1,5 sobre las células solares.
Según la presente invención, el voltaje de
polarización inversa en uso tiene una forma de onda de una onda
sinusoidal, una onda semisinusoidal, una onda en diente de sierra o
una onda rectangular. El voltaje de polarización inversa puede
incluir esencialmente una componente de polarización inversa e
incluir parcialmente una componente de polarización directa. El
voltaje de polarización inversa tiene preferentemente una frecuencia
de 20 a 1000 Hz, y tiene más preferentemente una frecuencia de 50 a
120 Hz. El generador de funciones puede suministrar a las sondas un
voltaje de polarización directa entre un tiempo de suministro de un
voltaje de polarización inversa que tiene un valor máximo
predeterminado y un tiempo de suministro de un voltaje de
polarización inversa cuyo valor máximo es superior al valor máximo
predeterminado.
Este resumen de la invención no describe
necesariamente todas las características necesarias de manera que
la invención también puede ser una sub-combinación
de estas características descritas.
La invención puede entenderse más plenamente a
partir de la siguiente descripción detallada cuando se toma
conjuntamente con los dibujos acompañantes, en los que:
las Figs. 1A y 1B son una vista en perspectiva
y una vista de la sección transversal para explicar un procedimiento
de polarización inversa;
la Fig. 2A es una vista en planta que muestra
un aparato de polarización inversa según una realización de la
presente invención, la Fig. 2B es una vista lateral del aparato de
polarización inversa en la dirección longitudinal del mismo, y la
Fig. 2C es una vista lateral del aparato de polarización inversa en
la dirección de la anchura del mismo;
la Fig. 3 es un diagrama que ilustra la
disposición de sondas en el aparato de polarización inversa de la
Fig. 2;
la Fig. 4 es una vista en perspectiva que
muestra un aparato de polarización inversa según otra realización
de la presente invención;
la Fig. 5 es una vista en perspectiva que
muestra un aparato de polarización inversa según una nueva
realización de la presente invención;
la Fig. 6 es un diagrama que ilustra la
constitución del circuito del aparato de polarización inversa según
una realización de la presente invención;
las Figs. 7A a 7C son diagramas que ejemplifican
las formas de onda de un voltaje de polarización inversa usado en
la presente invención;
las Figs. 8A a 8D son diagramas que muestran
diferentes ejemplos de las formas de onda del voltaje de
polarización inversa usado en la presente invención;
la Fig. 9 es un diagrama que muestra otro
ejemplo de la forma de onda de el voltaje de polarización inversa
usado en la presente invención; y
la Fig. 10 es un diagrama característico de
voltaje-corriente para explicar un ejemplo de un
procedimiento de polarización inversa realizado por el aparato de
la presente invención.
A continuación se describirá detalladamente la
presente invención con referencia a los dibujos acompañantes.
En la presente invención, un módulo de batería
solar de película delgada que es el objetivo de un procedimiento de
polarización inversa tiene una pluralidad de células solares que
comprenden cada una una primera capa de electrodo, una capa
semiconductora fotovoltaica y una segunda capa de electrodo
depositadas en orden sobre un sustrato aislante y procesadas en
patrones predeterminados. Las células solares están conectadas en
serie entre sí.
Cuando se usa como el sustrato aislante un
sustrato de vidrio o un sustrato de resina transparente, se usa un
material de electrodo transparente como ITO (óxido de indio dopado
con estaño) para la primera capa de electrodo, y un material de
electrodo metálico para la segunda capa de electrodo. Cuando, por
otra parte, se usa un material de sustrato sin una propiedad
transparente para el sustrato aislante, se usa un material de
electrodo metálico para la primera capa de electrodo, y un material
de electrodo transparente para la segunda capa de electrodo.
Cuando la capa semiconductora fotovoltaica es de
un semiconductor con base de silicio amorfo, los materiales para la
capa incluyen silicio amorfo, silicio amorfo hidrogenado, carburo de
silicio amorfo hidrogenado, nitruro de silicio amorfo y aleaciones
con base de silicio amorfo que contienen silicio y otro metal como
germanio y estaño. Además, el material para la capa semiconductora
no está limitado a un material con base de silicio sino que puede
ser un material con base de CdS, un material con base de GaAs o un
material con base de InP. Esas capas semiconductoras amorfas o
capas semiconductoras microcristalinas están diseñadas para formar
una unión pin, nip, ni, pn o MIS, heterounión, unión homogénea,
unión Schottky o una combinación de esas uniones.
El término "sonda" en este documento
significa algún medio (un electrodo) para aplicar un voltaje de
polarización inversa a una célula solar. La parte de contacto de la
sonda con la segunda capa de electrodo puede ser un punto, una
línea o una superficie. Es preferible proveer una pluralidad de
sondas de contacto puntual o una o una pluralidad de sondas de
contacto lineal o sondas de contacto superficial por una sola hilera
de una de una célula solar en una dirección longitudinal de la
misma. Con las sondas provistas de este modo, ninguna parte
cortocircuitada estaría situada alejada de las sondas, haciendo así
posible evitar una influencia adversa originada por una caída de
voltaje.
Cuando se usa la sonda de contacto lineal o de
contacto superficial que ha de estar en contacto con la segunda
capa de electrodo de la célula solar, la longitud total de contacto
de una o una pluralidad de sondas en la dirección longitudinal debe
ser preferentemente igual o mayor que el 50% de la longitud de la
célula solar.
En el aparato de polarización inversa de la
presente invención, se usan dos líneas de sondas para realizar un
procedimiento de polarización inversa en una hilera de célula solar
mediante conmutación. Por lo tanto, (n-1) hileras
de células solares son sometidas al procedimiento de polarización
inversa conmutando n líneas de sondas que están en contacto con los
electrodos de las células solares. Según la presente invención,
aunque bastan tres o más líneas de sondas, es más preferible
proveer de cinco a diez líneas de sondas. Si el número de líneas de
sondas es pequeño, la eficiencia total del procedimiento de
polarización inversa no se mejora mucho. Sin embargo, si el número
de líneas de sondas es demasiado grande, se hace difícil hacer que
todas las sondas contacten con los electrodos de las células
solares con presión uniforme, de menara que es probable que las
células sufran daños mecánicos localmente.
Con el uso del aparato de polarización inversa
de la presente invención, las sondas son movidas hacia abajo para
estar en contacto con las segundas capas de electrodo de las células
solares, y después puede someterse al procedimiento de polarización
inversa a hileras plurales de células solares mediante una operación
de conmutación. Esto puede reducir significativamente el número de
operaciones de accionamiento de las sondas en la dirección vertical
que tardan el mayor tiempo, comparado con la técnica anterior, y así
puede mejorar la eficiencia total del procedimiento de polarización
inversa.
A continuación se tratarán algunas realizaciones
de la presente invención haciendo referencia a los dibujos
acompañantes. La Fig. 2A es una vista en planta de un aparato de
polarización inversa que plasma la presente invención, la Fig. 2B
es una vista lateral del aparato en la dirección longitudinal del
mismo, y la Fig. 2C es una vista lateral del aparato en la
dirección de la anchura del mismo.
Como se muestra en la Fig. 2A, un módulo de
batería solar 10 está colocado como pieza de trabajo sobre una mesa
11. El módulo de batería solar 10 tiene una primera capa de
electrodo (electrodo transparente), una capa semiconductora y una
segunda capa de electrodo (electrodo posterior) apiladas sobre un
sustrato de vidrio. El módulo de batería solar 10 es suministrado
por un transportador (no mostrado) desde un lado en la dirección
longitudinal (indicada por la flecha en la Fig. 2A) del aparato, por
ejemplo, el lado izquierdo en la figura, y es sacado por otro
transportador (no mostrado) provisto en el otro lado, por ejemplo,
el lado derecho en la figura. El módulo de batería solar 10 tiene
un tamaño de 840 a 910 mm de longitud y 423 a 910 mm de anchura, y
está colocado sobre la mesa 11 con la dirección longitudinal de las
células solares (la dirección de las líneas de trazado) puesta
perpendicular a la dirección longitudinal del aparato. Se supone que
el módulo de batería solar tiene 40 hileras de células solares
integradas en el mismo.
En la parte superior de un lado de la mesa 11
está provisto un mecanismo de desplazamiento gradual 12 para mover
las sondas horizontalmente. En la parte superior del mecanismo de
desplazamiento gradual 12 está provisto un mecanismo elevador 13
para mover las sondas verticalmente. Un soporte de sondas 14 está
acoplado al mecanismo elevador 13, con múltiples sondas 15
acopladas a la parte inferior del soporte 14.
Aunque en esta realización se usa el mecanismo
de desplazamiento gradual 12, puede usarse en su lugar una mesa
X-Y para mover horizontalmente el módulo de batería
solar.
Como se muestra en la Fig. 3, están provistas
seis líneas de sondas 15 para ser elevadas conjuntamente, teniendo
cada línea de sondas aproximadamente 30 sondas provistas a
intervalos iguales de 30 mm para poder abarcar toda la longitud de
una hilera de célula solar. Las sondas 15 de cada línea están
conectadas entre sí por un hilo metálico conector 16 común. Unos
extremos de los hilos metálicos conectores 16 están conectados a
conmutadores asociados en un conmutador relé 17 que selecciona, de
seis líneas de sondas, un par de líneas de sondas que aplican el
voltaje de polarización inversa entre los electrodos de cualquier
par dado de células solares adyacentes. El orden de conmutación del
conmutador relé 17 está indicado por R1 a R5. Esos conmutadores del
conmutador relé 17 están conectados a una fuente de voltaje de
polarización inversa 18.
Más adelante se tratará el funcionamiento del
aparato de polarización inversa. El módulo de batería solar es
transportado sobre la mesa 11 por un transportador (no mostrado) y
es colocado basándose en marcas de alineación (no mostradas). A
continuación, se activa el mecanismo de desplazamiento gradual 12
para mover el mecanismo elevador 13, el soporte 14 y las sondas 15
por encima de las células solares que han de ser sometidas al
procedimiento de polarización inversa. Después, se activa el
mecanismo elevador 13 para mover lentamente el soporte 14 y las
sondas 15 hacia abajo para que estén en contacto con las segundas
capas de electrodo en las superficies de las células solares, con
tal cuidado que evite la aplicación local de grandes tensiones que
puedan dañar mecánicamente las células.
En primer lugar, se conecta el conmutador R1 del
conmutador relé 17 para energizar dos líneas de sondas en el
extremo de la derecha para realizar el procedimiento de polarización
inversa sobre las células solares de más a la derecha. Después, se
conecta el conmutador R2 para energizar dos líneas de sondas en las
hileras segunda y tercera desde el extremo de la derecha para
llevar a cabo el procedimiento de polarización inversa sobre la
segunda hilera de células solares desde la que está más a la
derecha. La operación de conmutación se realiza de este modo hasta
que el procedimiento de polarización inversa se realice sobre la
quinta hilera de células solares. A medida que se realiza el
procedimiento de polarización inversa sobre una hilera de célula
solar usando un par de líneas de sondas, la conmutación de las seis
líneas de sondas mediante el conmutador relé 17 puede permitir que
sean sometidas al procedimiento de polarización inversa cinco
hileras de células solares. Como están provistas múltiples sondas
(aproximadamente 30) para una hilera de célula solar, la distancia
desde las sondas a partes cortocircuitadas entra dentro del
intervalo
(15 mm como máximo, la mitad de los intervalos de 30 mm entre las sondas) donde una caída de voltaje es insignificante. Por lo tanto, el aparato está libre de un problema tal que algunas partes cortocircuitadas no puedan ser eliminadas o las zonas normales puedan resultar dañadas.
(15 mm como máximo, la mitad de los intervalos de 30 mm entre las sondas) donde una caída de voltaje es insignificante. Por lo tanto, el aparato está libre de un problema tal que algunas partes cortocircuitadas no puedan ser eliminadas o las zonas normales puedan resultar dañadas.
Posteriormente, se activa el mecanismo elevador
13 para mover el soporte 14 y las sondas 15 hacia arriba y después
se permite que el mecanismo de desplazamiento gradual 12 mueva el
mecanismo elevador 13, de manera que el soporte 14 y las sondas 15
estén encima de estas células solares que han de ser sometidas a
continuación al procedimiento de polarización inversa. Después, se
repite la aplicación de voltaje descrita anteriormente. Para llevar
a cabo el procedimiento de polarización inversa sobre 40 hileras de
células solares usando el aparato de polarización inversa de la
presente invención, sólo tiene que repetirse ocho veces una
secuencia del movimiento gradual de las sondas, la bajada de las
sondas, el procedimiento de polarización inversa usando el
conmutador relé 17 y la elevación de las sondas. Esto significa una
mejora en la eficiencia de producción de aproximadamente cinco
veces la del caso de usar el aparato de polarización inversa
convencional que requiere 40 repeticiones de tal secuencia para
llevar a cabo el procedimiento de polarización inversa sobre 40
hileras de células solares. Como el aparato de polarización inversa
de la presente invención implica menos movimientos ascendentes y
descendentes de las sondas que el aparato convencional, se reducirá
el número de fallos probables de la máquina originados por el
uso.
La forma de las sondas, por cierto, no está
particularmente limitada. Por ejemplo, es posible usar sondas
lineales 21 que hacen un contacto lineal con los electrodos
posteriores 4 de las células solares 10 como se muestra en la Fig.
4. Alternativamente, pueden usarse sondas de bloque 22 que hacen un
contacto superficial con los electrodos posteriores 4 de las
células solares 10 como se muestra en la Fig. 5.
El aparato de polarización inversa de la
presente invención puede comprender además un generador de funciones
que suministra un voltaje de polarización inversa que tiene una
forma de onda que cambia periódicamente a las células solares a
través de un par de sondas, y una unidad de control que controla un
tiempo de aplicación para el voltaje de polarización inversa
suministrado por el generador de funciones. Entre el generador de
funciones y las sondas puede estar provisto un amplificador que
incorpora un limitador de corriente. Esos medios pueden controlar
una forma de onda del voltaje de polarización inversa, un valor
máximo del mismo, un tiempo de aplicación y una manera de aplicar
el voltaje de polarización inversa. Esto hace posible impedir que
resulten dañadas otras partes distintas de las partes
cortocircuitadas suprimiendo el almacenamiento de cargas entre
electrodos lo máximo posible en el momento de realizar el
procedimiento de polarización inversa sobre el módulo de batería
solar. El medio y el esquema que serán tratados más adelante pueden
adaptarse a un aparato de polarización inversa que tiene sólo un
par de sondas (o líneas de sondas).
Haciendo referencia a la Fig. 6, se describirá
específicamente el aparato de polarización inversa que tiene el
medio anteriormente mencionado. Como se muestra en la Fig. 6, un par
de sondas 6a y 6b son puestas en contacto con una segunda capa de
electrodo 4a de una célula solar 5a y una segunda capa de electrodo
4b de una célula solar adyacente 5b. A esa sondas 6a y 6b se les
suministra un voltaje de polarización inversa que tiene una forma
de onda que cambia periódicamente desde un generador de funciones 31
a través de un amplificador 32 que incorpora un limitador de
corriente. El tiempo de aplicación para el voltaje de polarización
inversa suministrado desde el generador de funciones 31 es
controlado por un ordenador 33. Entre la sonda 6a y el amplificador
32 está insertada una resistencia 34 y un voltaje aplicado a través
de la resistencia 34 es medida por un voltímetro digital 35. El
valor máximo del voltaje de polarización inversa medido por el
voltímetro digital 35 es introducido en el ordenador 33 y es
realimentado al generador de funciones 31 de manera que el voltaje
de polarización inversa que tiene un valor máximo predeterminado se
aplica a las sondas. El ordenador 33 también controla el movimiento
X-Y de la mesa (no mostrada) sobre la que está
colocado el módulo de batería solar 10 y la elevación de la mesa y
las sondas.
Las Figs. 7A a 7C ejemplifican las formas de
onda del voltaje de polarización inversa que tiene una forma de
onda que cambia periódicamente y se suministra a las células solares
a través de las sondas. La Fig. 7A muestra el voltaje de
polarización inversa que tiene una onda sinusoidal. En la Fig. 7B,
el voltaje de polarización inversa tiene una onda semisinusoidal.
La Fig. 7C muestra el voltaje de polarización inversa que tiene una
onda en diente de sierra.
Aplicar tal voltaje de polarización inversa
puede asegurar la descarga efectiva de las cargas que se han
almacenado en un periodo en el que el valor del voltaje es 0 V y un
periodo en el que el valor del voltaje se aproxima a 0 V desde el
valor máximo. Esto puede suprimir los daños que se hacen en otras
partes distintas de las partes cortocircuitadas por las cargas
almacenadas.
\newpage
Es preferible que la frecuencia del voltaje de
polarización inversa concuerde con la constante de tiempo definida
por la capacidad C de la batería solar y la resistencia R en la
dirección inversa. Ajustar la frecuencia del voltaje de
polarización inversa de la manera anterior puede permitir que la
forma de onda del voltaje aplicado siga a la forma de onda del
voltaje suministrado. Específicamente, la frecuencia del voltaje de
polarización inversa se establece en un intervalo de 20 a 1000 Hz,
más preferentemente en un intervalo de 50 a 120 Hz.
Según la presente invención, el voltaje de
polarización inversa que tiene forma de onda que cambia
periódicamente suministrado a las células solares desde el
generador de funciones a través de las sondas puede incluir
esencialmente una componente de polarización inversa e incluir
parcialmente una componente de polarización directa. Las formas de
onda de tal voltaje de polarización inversa se ejemplifican en las
Figs. 8A-8D. El voltaje de polarización inversa
mostrado en la Fig. 8A tiene una onda sinusoidal que contiene
parcialmente una componente de polarización directa. El voltaje de
polarización inversa mostrado en la Fig. 8B tiene asimismo una onda
semisinusoidal que contiene parcialmente una componente de
polarización directa. El voltaje de polarización inversa mostrado
en la Fig. 8C tiene una onda rectangular que contiene parcialmente
una componente de polarización directa. El voltaje de polarización
inversa mostrado en la Fig. 8D tiene una onda rectangular en diente
de sierra que contiene parcialmente una componente de polarización
directa.
Cuando se aplican los voltajes de polarización
inversa que tienen las formas de onda anteriores, es posible
reducir más las cargas almacenadas entre la primera y segunda capas
de electrodo 2 y 4 en el momento en que se aplica la componente de
polarización directa. Esto conduce a la supresión de daños en las
zonas normales.
Según la presente invención, es preferible
establecer el tiempo de aplicación para el voltaje de polarización
inversa (indicado por T_{1} en las Figs. 7 y 8) en 0,2 segundos o
menos. En este caso, es suficiente que el tiempo de aplicación para
el voltaje de polarización inversa sea un inverso de la frecuencia
del voltaje de polarización inversa o más. Por ejemplo, cuando se
aplica una onda sinusoidal con una frecuencia de 60 Hz como el
voltaje de polarización inversa en la presente invención, el tiempo
de aplicación para el voltaje de polarización inversa es
equivalente a un tiempo de 1 a 12 ciclos. Aparentemente, es posible
suprimir el almacenamiento de cargas en las células solares lo
máximo posible aplicando el voltaje de polarización inversa durante
un periodo de tiempo corto de 0,2 segundos o menos.
También es preferible que un voltaje de
polarización inversa inicial que ha de suministrarse a las sondas
desde el generador de funciones tenga un valor máximo de 2 V o
inferior.
Es preferible que el limitador de corriente
incorporado en el amplificador realice el control de tal modo que
el valor absoluto de la corriente máxima en el momento de aplicar el
voltaje de polarización inversa sea igual o menor que el doble de
la corriente de cortocircuito cuando se irradia luz solar de AM 1,5
sobre las células solares. Este control puede impedir que la
estructura de las células solares resulte dañada por aplicación de
exceso de energía. También es posible implementar un procedimiento
de polarización inversa efectivo llevando a cabo el procedimiento
con una corriente intermedia (igual o menor que el doble de la
corriente de cortocircuito) y un voltaje elevado (inferior al
voltaje de ruptura), no con una corriente grande y un voltaje
pequeño.
Es preferible además repetir la aplicación del
voltaje de polarización inversa que tiene una forma de onda que
cambia periódicamente durante 0,2 segundos o menos mientras que se
aumenta secuencialmente el valor máximo del voltaje de polarización
inversa.
El control anterior ofrece las siguientes
ventajas. En general, el voltaje de ruptura de las células solares
es de 8 a 10 V. Si a tales células solares se les aplica desde el
principio un voltaje de polarización inversa relativamente alto de
4 V o más, aunque es inferior al voltaje de ruptura, en algún caso
puede volverse difícil eliminar las partes cortocircuitadas. Es
decir, mientras quede alguna parte cortocircuitada, el voltaje de
polarización inversa y la corriente de fuga, que circula por la
parte cortocircuitada, serían proporcionales entre sí y mostrarían
una característica V-I lineal, de manera que la
corriente de fuga disminuiría rápidamente después de eliminarse las
partes cortocircuitadas. Sin embargo, si se aplica desde el
principio un voltaje de polarización inversa que tiene un valor
máximo alto, la corriente de fuga observada puede hacerse más grande
que la línea recta de la característica V-I
estimada. Si se aplica además un voltaje de polarización inversa
que tiene un valor máximo más alto, la tendencia creciente de la
corriente de fuga a menudo se hace más prominente, haciendo más
difícil eliminar las partes cortocircuitadas.
Repitiendo la polarización inversa en un tiempo
corto mientras que se cambia el valor máximo del voltaje de
polarización inversa desde un valor de 2 V o inferior a un valor más
alto, es posible determinar a partir de la tendencia cambiante de
la corriente de fuga si las partes cortocircuitadas en una célula
solar se pueden eliminar o son difíciles de eliminar. Esto hace
posible determinar adecuadamente si la polarización inversa debe
continuar o debe ser detenida, asegurando así el procedimiento de
polarización inversa óptima.
Como se muestra en la Fig. 9, puede aplicarse un
voltaje de polarización directa de -0,5 V o menor durante un tiempo
T_{2} en el procedimiento de polarización inversa anteriormente
descrito entre el tiempo (T_{1}) para una cierta aplicación de la
polarización inversa que tiene un valor máximo inicial y el tiempo
para la siguiente aplicación del voltaje de polarización inversa
cuyo valor máximo es superior al valor máximo anterior. La
aplicación del voltaje de polarización inversa durante el tiempo
T_{2} pude reducir más las cargas almacenadas entre el primer y
segundo electrodos 2 y 4, suprimiendo así daños en las zonas
normales.
La siguiente explicación describe los resultados
reales de comparar los efectos del presente procedimiento con el
procedimiento convencional usado en el caso de realizar el
procedimiento de polarización inversa sobre células individuales de
un módulo de batería solar que tiene 60 células solares integradas
en serie.
El procedimiento de polarización inversa fue
llevado a cabo usando el aparato de polarización inversa de la
presente invención bajo el siguiente programa aplicando mientras
tanto el voltaje de polarización inversa y el voltaje de
polarización directa. En este momento, la corriente que ha de
medirse fue restringida a menos del doble de la corriente de
cortocircuito.
(1) Se aplicó durante 0,17 segundos un voltaje
de polarización inversa con una onda sinusoidal que tiene una
frecuencia de 60 Hz y un valor máximo de 2 V.
(2) Se aplicó durante 0,17 segundos un voltaje
de polarización directa de CC de -0,1 V.
(3) Se aplicó durante 0,17 segundos un voltaje
de polarización inversa con una onda sinusoidal que tiene una
frecuencia de 60 Hz y un valor máximo de 4 V.
(4) Se aplicó durante 0,17 segundos un voltaje
de polarización directa de CC de -0,1 V.
(5) Se aplicó durante 0,17 segundos un voltaje
de polarización inversa con una onda sinusoidal que tiene una
frecuencia de 60 Hz y un valor máximo de 6 V.
(6) Se aplicó durante 0,17 segundos un voltaje
de polarización directa de CC de -0,1 V (siendo el tiempo de
proceso total 1,02 segundos). En este caso, 58 células de 60
mostraron una característica de conversión excelente.
A modo de comparación, se realizó el
procedimiento de polarización inversa aplicado impulsos
rectangulares que tienen una frecuencia de 60 Hz y un valor máximo
de 4 V durante 1,0 segundos según el procedimiento convencional sin
ninguna restricción de corriente. En este caso, sólo 50 células de
60 mostraron una característica de conversión excelente. Los
resultados de la comparación prueban que el procedimiento de
polarización inversa según la presente invención es sumamente
efectivo.
Ha de observarse que el modo de cambiar el
voltaje de polarización inversa no está limitado al ilustrado en la
Fig. 9 sino que se dispone de diversos modos de cambiar el voltaje
de polarización inversa.
Según la presente invención, puede medirse una
corriente de fuga aplicando un voltaje de polarización inversa a
una célula solar y la polarización inversa puede terminarse cuando
la corriente de fuga se haga igual o menor que un valor permisible.
Además, una secuencia de medir la corriente de fuga aplicando un
voltaje de polarización inversa que tiene un primer valor máximo a
las células solares, después medir la corriente de fuga aplicando
un voltaje de polarización inversa cuyo valor máximo es superior al
primer valor cuando la corriente de fuga excede el valor
permisible. En este momento, si la corriente de fuga no muestra una
tendencia a aumentar, entonces puede repetirse el medir la
corriente de fuga aplicando un voltaje de polarización inversa que
tiene un valor máximo superior al valor anterior. Por otra parte, si
la corriente de fuga muestra una tendencia a aumentar, entonces
puede terminarse la aplicación del voltaje de polarización
inversa.
A continuación se tratará un ejemplo de tal
polarización inversa haciendo referencia a la característica
voltaje-corriente (V-I) mostrada en
la Fig. 10. La "técnica anterior" mostrada en la Fig. 10 indica
la característica V-I de las células solares cuando
se aplica desde el principio un voltaje de polarización inversa de
CC relativamente alto o un voltaje de polarización inversa que
tiene una forma de onda rectangular pulsada de 4 V o superior, de
manera que se hace difícil eliminar las partes cortocircuitadas.
Por ejemplo, (A) en la Fig. 10 muestra el caso
en que la corriente de fuga se hace inferior a un valor de
corriente permisible aplicando un voltaje de polarización inversa de
1 V, de manera que se termina el procedimiento de polarización
inversa.
Además, (B) en la Fig. 10 muestra un ejemplo del
procedimiento de polarización inversa en el caso en que la
corriente de fuga medida es mayor que el valor de corriente
permisible cuando se aplica el primer voltaje de polarización
inversa. En este caso, el valor de la corriente de fuga I_{1}
medido aplicando el voltaje de polarización inversa de 1 V por
primera vez es mayor que el valor de corriente permisible. Por
consiguiente, se aplica un voltaje de polarización inversa que
tiene un valor de voltaje superior al primer valor de voltaje (2 V
en este ejemplo, que es el doble del valor de voltaje en la primera
aplicación) y se mide de nuevo el valor de la corriente de fuga
I_{2}, que se compara con el primer valor de la corriente de fuga
I_{1}. Cuando la relación del segundo valor de la corriente de
fuga al primer valor de la corriente de fuga (I_{2}/I_{1}) es
menor que el doble (donde la corriente de fuga no muestra tendencia
a aumentar), por ejemplo, es posible considerar que pueden
eliminarse las partes cortocircuitadas en la célula solar. Por lo
tanto, se aplica un voltaje de polarización inversa que tiene un
valor de voltaje superior al de la segunda aplicación (3 V en este
ejemplo) y se mide de nuevo el valor de la corriente de fuga
I_{3}, que se compara con el primer o el segundo valor de la
corriente de fuga. Cuando la tercera corriente de fuga no muestra
tendencia a aumentar como en el caso previo, es posible considerar
que pueden eliminarse las partes cortocircuitadas en la célula
solar. Por consiguiente, se aplica un voltaje de polarización
inversa aún más alto que en la tercera aplicación (4 V en este
ejemplo) y se mide de nuevo el valor de la corriente de fuga. En
este ejemplo, como la aplicación del voltaje de polarización
inversa de 4 V hace el valor de la corriente de fuga inferior al
valor de corriente permisible, entonces se termina el procedimiento
de polarización inversa. Este procedimiento puede eliminar
fiablemente las partes cortocircuitadas eliminables.
A continuación se ofrecerá una descripción de
otro ejemplo del procedimiento de polarización inversa en el caso
en que la corriente de fuga medida es mayor que el valor de
corriente permisible cuando se aplica el primer voltaje de
polarización inversa (este ejemplo no se muestra en la Fig. 10). Se
supone asimismo que el valor de la corriente de fuga I_{1} medido
aplicando el voltaje de polarización inversa de 1 V por primera vez
es mayor que el valor de corriente permisible. Por consiguiente, se
aplica un voltaje de polarización inversa que tiene un valor de
voltaje superior al de la primera aplicación (2 V en este ejemplo) y
se mide de nuevo el valor de la corriente de fuga I_{2}, que se
compara con el primer valor de la corriente de fuga I_{1}. Cuando
la relación del segundo valor de la corriente de fuga al primer
valor de la corriente de fuga (I_{2}/I_{1}) es mayor del doble,
por ejemplo tres veces o más (donde la corriente de fuga muestra
algo de tendencia a aumentar), es posible considerar que la
eliminación de la parte cortocircuitada se vuelve difícil. Por lo
tanto, cuando se observa tal tendencia a aumentar de la corriente de
fuga, entonces se termina el procedimiento de polarización inversa.
Este procedimiento puede impedir que empeore el estado de la parte
cortocircuitada.
El procedimiento de determinar si es probable o
no que aumente el valor de la corriente de fuga no está limitado al
modo descrito anteriormente de comprobar si la relación del segundo
valor de la corriente de fuga I_{2} al primer valor de la
corriente de fuga I_{1} es mayor o menor que la relación del
segundo valor de voltaje de polarización inversa al primer valor de
voltaje de polarización inversa, sino que puede llevarse a cabo
mediante el siguiente esquema. En la primera aplicación, se obtiene
el valor de la corriente de fuga I_{1} aplicando el voltaje de
polarización inversa de 1 V. En la segunda aplicación, se obtiene el
valor de la corriente de fuga I_{2} aplicando el voltaje de
polarización inversa de 2 V. En la tercera aplicación, se obtiene
el valor de la corriente de fuga I_{1}' aplicando de nuevo el
voltaje de polarización inversa de 1 V. Si el tercer valor de la
corriente de fuga I_{1}' es mayor que el primer valor de la
corriente de fuga I_{1} y es 1,5 veces I_{1}, por ejemplo, se
considera que es probable que aumente el valor de la corriente de
fuga y entonces se termina el procedimiento de polarización
inversa.
Realmente, el procedimiento de polarización
inversa se realizó según el procedimiento de la presente invención
y el procedimiento convencional y sus efectos fueron comparados
entre sí. Cuando se realizó el procedimiento de polarización
inversa sobre las células individuales de un módulo de batería solar
que tiene 60 células solares integradas en serie, usando los
procedimientos (A) y (B) de la Fig. 10, 55 células de 60 mostraron
una característica de conversión excelente. Por otra parte, cuando
se realizó el procedimiento de polarización inversa aplicando
impulsos rectangulares que tienen un valor máximo de 4 V según el
procedimiento convencional, sólo 50 células de 60 mostraron una
característica de conversión excelente. Los resultados de la
comparación prueban que el presente procedimiento de eliminar las
partes cortocircuitadas es sumamente efectivo.
Como las condiciones de las partes
cortocircuitadas difieren de una célula solar a otra, el
procedimiento de polarización inversa anteriormente descrito se
lleva a cabo de diversa maneras para las células solares
individuales.
Claims (11)
-
\global\parskip0.900000\baselineskip
1. Un procedimiento de eliminar las partes cortocircuitadas en un módulo de batería solar (10) que tiene una pluralidad de células solares (5) que incluyen, cada una, una primera capa de electrodo (2), una capa semiconductora (3) fotovoltaica y una segunda capa de electrodo (4) formadas sobre un sustrato (1) aplicando un voltaje de polarización inversa a células solares (5) individuales, que comprende las etapas de: hacer contacto de las sondas (15) con las segundas capas de electrodo (4) de tres o más células solares adyacentes por medio de un actuador para accionar las sondas (15) hacia arriba o hacia abajo; y seleccionar, de las sondas, un par de sondas para que estén en contacto con las segundas capas de electrodo (4) de un par arbitrario de células solares adyacentes por medio de un conmutador relé, caracterizado por suministrar un voltaje de polarización inversa que tiene una forma de onda que cambia periódicamente y un valor máximo predeterminado a las células solares (5) durante un periodo de tiempo predeterminado, y después suministrar un voltaje de polarización inversa que tiene una forma de onda que cambia periódicamente y un valor máximo superior al valor máximo predeterminado a las células solares durante otro periodo de tiempo predeterminado a través del par de sondas. - 2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por repetir una operación para eliminar sucesivamente las partes cortocircuitadas de dos o más células solares (5) aplicando un voltaje de polarización inversa a las células solares (5) a través de las sondas (15) de una manera cambiante, y una operación para accionar las sondas (15) hacia arriba y hacia abajo.
- 3. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por suministrar un voltaje de polarización inversa que tiene una forma de onda que cambia periódicamente a las células solares (5) a través del par de sondas (15), y controlar un tiempo de aplicación para el voltaje de polarización inversa.
- 4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por suministrar un voltaje de polarización directa a las sondas (15) a través del par de sondas entre un tiempo de suministro de un voltaje de polarización inversa que tiene un valor máximo predeterminado y un tiempo de suministro de un voltaje de polarización inversa cuyo valor máximo es superior al valor máximo predeterminado.
- 5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el tiempo de suministro del voltaje de polarización inversa que tiene una forma de onda que cambia periódicamente y un valor máximo predeterminado se controla para que sea 0,2 segundos o menos.
- 6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque un valor máximo de un voltaje de polarización inversa inicial se establece en 2 V o menos.
- 7. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el valor absoluto de la corriente máxima en un momento de aplicación del voltaje de polarización inversa se controla para que sea igual o menor que el doble de una corriente de cortocircuito cuando se irradia luz solar de AM 1,5 sobre las células solares.
- 8. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque una forma de onda del voltaje de polarización inversa es una onda sinusoidal, una onda semisinusoidal, una onda en diente de sierra o una onda rectangular.
- 9. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque una frecuencia del voltaje de polarización inversa es de 20 a 1000 Hz.
- 10. El procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la frecuencia del voltaje de polarización inversa es de 50 a 120 Hz.
- 11. Un aparato de polarización inversa para eliminar las partes cortocircuitadas en un módulo de batería solar (10) que tiene una pluralidad de células solares que incluyen, cada una, una primera capa de electrodo, una capa semiconductora fotovoltaica y una segunda capa de electrodo formadas sobre un sustrato, aplicando un voltaje de polarización inversa a células solares individuales, caracterizado por comprender:sondas (15) que han de estar en contacto con dichas segundas capas de electrodo de tres o más células solares adyacentes;un actuador (14) para accionar dichas sondas hacia arriba y hacia abajo; yun conmutador relé (17) para seleccionar, de dichas sondas (15), un par de sondas para que estén en contacto con las segundas capas de electrodo de un par arbitrario de células solares adyacentes,caracterizado por medios para suministrar un voltaje de polarización inversa que tiene una forma de onda que cambia periódicamente y un valor máximo predeterminado a las células solares (5) durante un periodo de tiempo predeterminado, y después suministrar un voltaje de polarización inversa que tiene una forma de onda que cambia periódicamente y un valor máximo superior al valor máximo predeterminado a las células solares durante otro periodo de tiempo predeterminado a través del par de sondas.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Applications Claiming Priority (8)
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP4201241B2 (ja) * | 2001-05-17 | 2008-12-24 | 株式会社カネカ | 集積型薄膜光電変換モジュールの作製方法 |
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| US7969757B2 (en) * | 2008-12-12 | 2011-06-28 | Array Converter, Inc. | Apparatus providing bias to solar cells |
| TWI382188B (zh) * | 2008-12-16 | 2013-01-11 | China Steel Corp | Method for the detection of aluminum for solar cells |
| TWI387113B (zh) * | 2009-02-05 | 2013-02-21 | Nexpower Technology Corp | 薄膜太陽能電池模組及其修補方法 |
| TWI419350B (zh) * | 2009-02-06 | 2013-12-11 | Ind Tech Res Inst | 太陽能電池模組修復裝置與修復方法 |
| CN101807621B (zh) * | 2009-02-18 | 2012-01-18 | 财团法人工业技术研究院 | 太阳能电池模块修复装置与修复方法 |
| TWI394948B (zh) * | 2009-03-17 | 2013-05-01 | Univ Nat Chiao Tung | 無須標定之感測器 |
| EP2432025A1 (en) * | 2009-04-15 | 2012-03-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solar cell panel inspecting apparatus, solar cell panel inspecting method, and solar cell panel manufacturing method |
| WO2010126699A2 (en) | 2009-04-29 | 2010-11-04 | Hunter Douglas Industries B.V. | Architectural panels with organic photovoltaic interlayers and methods of forming the same |
| JP5379586B2 (ja) * | 2009-07-16 | 2013-12-25 | 株式会社日本マイクロニクス | 電池短絡部除去装置及び方法 |
| JP5476641B2 (ja) | 2009-09-03 | 2014-04-23 | 株式会社日本マイクロニクス | 電池短絡部除去装置及び方法、並びに、電池短絡部除去電圧決定装置及び方法 |
| US8482156B2 (en) * | 2009-09-09 | 2013-07-09 | Array Power, Inc. | Three phase power generation from a plurality of direct current sources |
| KR20110032939A (ko) * | 2009-09-24 | 2011-03-30 | 삼성전자주식회사 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| CN101834234A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-09-15 | 江苏综艺光伏有限公司 | 非晶硅太阳能电池刻蚀不良品的修复方法及专用装置 |
| DE102010017229A1 (de) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Calyxo Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Inline-Vermessung photovoltaischer Halbzeuge |
| CN101853902B (zh) * | 2010-06-11 | 2012-11-21 | 深圳市创益科技发展有限公司 | 一种消除太阳能电池缺陷的设备与方法 |
| US8217258B2 (en) | 2010-07-09 | 2012-07-10 | Ostendo Technologies, Inc. | Alternating bias hot carrier solar cells |
| CN101975917A (zh) * | 2010-10-09 | 2011-02-16 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种用于测试晶体硅太阳能电池的电动测试台 |
| US20120167947A1 (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-05 | Solaria Corporation | System and method for forming photovoltaic modules using dark-field iv characteristics |
| WO2012099705A2 (en) | 2011-01-17 | 2012-07-26 | Kent Kernahan | Idealized solar panel |
| US9502897B2 (en) * | 2011-02-12 | 2016-11-22 | SolarBread LTD | Systems and methods for photovoltaic micro-inverter power harvesting efficiency increase in shaded conditions |
| US20120288968A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | Ming-Teng Hsieh | Method for repairing a semiconductor structure having a current-leakage issue |
| JP6016292B2 (ja) * | 2011-10-13 | 2016-10-26 | デクセリアルズ株式会社 | 太陽電池用測定治具及び太陽電池セルの出力測定方法 |
| WO2013065094A1 (ja) * | 2011-10-30 | 2013-05-10 | 株式会社日本マイクロニクス | 半導体プローブによる量子電池の試験装置及び試験方法 |
| WO2013067429A1 (en) | 2011-11-03 | 2013-05-10 | Arraypower, Inc. | Direct current to alternating current conversion utilizing intermediate phase modulation |
| EP2782183B1 (en) * | 2011-11-14 | 2019-11-13 | Kabushiki Kaisha Nihon Micronics | Repair device for sheet-shaped battery |
| US9559518B2 (en) * | 2012-05-01 | 2017-01-31 | First Solar, Inc. | System and method of solar module biasing |
| US10069306B2 (en) | 2014-02-21 | 2018-09-04 | Solarlytics, Inc. | System and method for managing the power output of a photovoltaic cell |
| US10103547B2 (en) * | 2014-02-21 | 2018-10-16 | Solarlytics, Inc. | Method and system for applying electric fields to multiple solar panels |
| SG10201912082PA (en) * | 2014-03-03 | 2020-02-27 | Solarlytics Inc | Method and system for applying electric fields to multiple solar panels |
| US9812867B2 (en) | 2015-06-12 | 2017-11-07 | Black Night Enterprises, Inc. | Capacitor enhanced multi-element photovoltaic cell |
| CA3006612A1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Saint-Gobain Glass France | Method for repairing substrates having an electrically conductive coating and a laser cutting pattern |
| CN107093653A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-08-25 | 宁夏旭唐新材料科技有限公司 | 非晶硅薄膜太阳能电池的反向电压修复系统及方法 |
| DE102018001057A1 (de) * | 2018-02-07 | 2019-08-08 | Aic Hörmann Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Verbesserung des ohmschen Kontaktverhaltens zwischen einem Kontaktgitter und einer Ermitterschicht einer Siliziumsolarzelle |
| US10938342B2 (en) * | 2018-04-25 | 2021-03-02 | Kyoshin Electric Co., Ltd. | Probe and solar battery cell measurement apparatus |
| KR102315244B1 (ko) * | 2018-09-05 | 2021-10-20 | 재단법인 멀티스케일 에너지시스템 연구단 | 전자 소자의 구동 방법 |
| WO2020219999A2 (en) * | 2019-04-25 | 2020-10-29 | Aerovironment | System and method for solar cell array communication |
| CN113315469B (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-23 | 晶科能源(海宁)有限公司 | 太阳能电池片的测试装置 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4166918A (en) * | 1978-07-19 | 1979-09-04 | Rca Corporation | Method of removing the effects of electrical shorts and shunts created during the fabrication process of a solar cell |
| US4464823A (en) * | 1982-10-21 | 1984-08-14 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method for eliminating short and latent short circuit current paths in photovoltaic devices |
| JPS5994468A (ja) | 1982-11-19 | 1984-05-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄膜電子装置の短絡部の除去方法 |
| AU2042183A (en) * | 1983-08-03 | 1985-02-07 | Energy Conversion Devices Inc. | Eliminating short circuits in photovoltaic devices |
| JPS6185873A (ja) * | 1984-10-04 | 1986-05-01 | Fuji Electric Co Ltd | 薄膜半導体素子の製造方法 |
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| US5281541A (en) * | 1990-09-07 | 1994-01-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for repairing an electrically short-circuited semiconductor device, and process for producing a semiconductor device utilizing said method |
| JP3740618B2 (ja) | 1996-06-17 | 2006-02-01 | 株式会社カネカ | 太陽電池の短絡部除去方法及び該短絡部除去装置 |
| US6228662B1 (en) * | 1999-03-24 | 2001-05-08 | Kaneka Corporation | Method for removing short-circuited sections of a solar cell |
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