KR20140044372A - 이종접합 광전지의 처리 공정 - Google Patents

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KR20140044372A
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Abstract

본 발명은 중심 결정질 실리콘층 (1)을 포함하고, 상기 중심 결정질 실리콘층 (1)의 상부 및 하부에 수소화 비정질 실리콘으로 제조된 패시베이션층 (2-3)이 증착된 n-형 이종접합 광전지를 제공하는 단계; 상기 광전지를 광원 (30)으로부터의 광속으로 조사하는 동안, 예를 들어, 열판 (20) 상에서 또는 오븐 (40) 안에서 20℃ 내지 200℃의 온도로 상기 전지를 가열하는 단계; 를 포함하는, 미량을 제외한 붕소 원자를 포함하지 않는 n-형 광전지의 처리 공정을 제공한다. 따라서, 상기 광전지의 효율은 향상되고 안정화된다.

Description

이종접합 광전지의 처리 공정{PROCESS FOR TREATING A HETEROJUNCTION PHOTOVOLTAIC CELL}
본 발명은 이종접합 광전지의 처리 공정에 관한 것이다.
동일한 재료의 두 부분을 연결하여 형성되는 동종접합 전지와 반대로, 이종접합 광전지는 두 가지 반도체: 결정질 실리콘 및 비정질 실리콘을 연결하여 형성된다.
De Wolf 등에 의한 논문 (Physical Review B, 83권, 23호, 2011년 6월 7일, 페이지 233301-1 - 233301-4, XP55025598)은 수소화 비정질 실리콘으로 패시베이션된 결정질 실리콘으로 만들어진 영역에 대한 광 유도 분해 (LID)의 영향을 연구한다. 상기 연구의 목적은 상기 패시베이션의 품질만을 정의하는 파라미터 τeff (전하 운반체 수명)에 의해 상기 비정질 실리콘 내의 내부 및 계면 결함의 본질 및 안정성을 분석하는 것이다. 상기 논문은 임의의 개선 또는 심지어 이종접합 광전지의 성능 (특히, 효율)의 안정화도 제안하지 않는다. 반면, 상기 논문은 약간의 향상 이후 그것이 다음 6 시간 동안 감소하기 때문에, 광조사 하의 시간의 함수에 따른 상기 계수의 변화가 a-Si:H/c-Si (111)에 대해 그리고 a-Si:H/c-Si (100)에 대해서도 매우 좋은 것은 아니라는 것을 나타낸다 (도 1b).
광전지의 효율을 향상시키기 위해, 상기 전지가 전압 하에 있는 동안, 상기 전지에 열처리 (50℃ 내지 230℃로 상기 전지의 가열)를 가하는 것은 이미 제안되어 왔다. 상기 유형의 처리는 붕소 원자로 도핑된 실리콘으로 제조된 전지에 대해 항상 마련되어 왔다. 구체적으로, 이러한 전지는 사용하는 동안 (즉, 상기 전지가 광조사될 때) 그 에너지 전환 효율이 감소되는 것을 볼 수 있다. 이러한 효과는 광조사 동안 치환형 위치 내의 붕소 원자 (Bs) 및 산소 이량체 (Oi2)와 관련된 복합물의 형성과 관련된다. 광조사 동안, 상기 이동성 산소 이량체는 비이동성 붕소 원자를 향해 확산된다. 상기 형성된 복합물은 상기 실리콘의 밴드갭 내부로 깊은 에너지 준위를 도입하고, 그에 따라 자유 전하가 재결합하게 되며, 따라서 상기 전하 운반체의 수명 및 상기 전지의 에너지 전환 효율을 감소시킨다.
n-형 이종접합 전지 (즉, 미량을 제외한, 붕소를 포함하지 않는 중심층 (1)으로 사용된 상기 실리콘 기판이 안에 있는 어느 하나)에 대해, 본 출원인은 비록 상기 전지가 미량을 제외한 붕소를 함유하지 않더라도, 이러한 처리가 상기 전지의 효율을 향상시키는데 적용될 수 있다는 것을 발견했다.
본 발명은 광전지의 효율을 향상시키고 안정화시키기 위해 광전지를 처리하는 공정에 관한 것이다.
본 발명은,
중심 결정질 실리콘층 (1)을 포함하고, 상기 중심 결정질 실리콘층 (1)의 상부 및/또는 하부에 수소화 비정질 실리콘으로 제조된 패시베이션층(passivation layer) (2-3)이 위치된 n-형 이종접합 광전지를 제공하는 단계; 및
상기 광전지에 설정된 광속을 가하는 동안, 상기 전지를 설정된 공정 시간 동안 20℃ 내지 200℃의 온도로 가열하는 단계;
를 포함하여 효율을 향상시키고 안정화시키며, 미량을 제외한 붕소 원자를 포함하지 않는 n-형 광전지의 처리 공정을 제공한다.
본 발명의 처리 공정에 의하면 광전지의 효율이 향상되고 안정화된다.
도 1은 본 발명에서 사용된 이종접합 전지의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공정을 수행하는 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 처리를 받은 이종접합 전지의 패시베이션의 향상을 설명하는 그래프이다.
도 4는 3.5 내지 5 A의 광속(flux) 세기에 대해 이종접합 전지의 패시베이션의 최종 향상에 대한 입사 광속의 세기의 영향을 설명하는 그래프이다.
본 발명은 광전지의 효율을 향상시키고 안정화시키기 위해 광전지를 처리하는 공정에 관한 것이다.
동일한 물질의 두 부분을 연결하여 형성되는 동종접합 전지와 반대로, 이종접합 광전지는 두 가지 반도체: 결정질 실리콘 및 비정질 실리콘을 연결하여 형성된다.
특히, 도 1을 참조하여 이종접합 전지는 결정질 실리콘으로 제조된 중심층 (1)을 포함하고, 상기 중심층 (1)의 상부 및 하부에 비정질 실리콘으로 제조된 "패시베이션(passivation)"층으로 불리는 두 개의 층 (2) 및 (3), 즉 상부층 (2) 및 하부층 (3)이 위치한다.
중심층 (1)으로 사용된 실리콘 기판은 n-형 (CZ 또는 FZ) 결정질 기판이고, 즉 특히, 미량 (본 발명에서, 미량은 [B]로 표시된 붕소 농도가 0 내지 1×1016 at/cm3인 것으로 정의된다)을 제외한 대량의 붕소 원자를 포함하지 않는다.
본 발명에서, 상기 패시베이션층 (2) 및 (3)은 수소화 비정질 실리콘 (a-Si:H)으로 제조된다.
상기 광전지의 성능을 최대화하기 위해 상기 결정질 실리콘 기판 (1)은 가능한 최소량의 불순물을 포함해야 한다. 또한, 상기 전지의 단자를 지나는 매우 우수한 전압을 보장하기 위해 상기 결정질 실리콘 (1)과, 비정질 실리콘 a-Si:H의 층 (2) 및 (3) 간의 계면은 증착 전에 가능한 완전히 세정되고 패시베이션되어야 한다. 상기 세정은 유기 및 금속 입자들을 제거하고, 또한 표면 상의 모든 잔여 표면 결함을 수소로 포화시키는 목적을 갖는다. 상기 패시베이션 향상을 위해 특정 개수의 다양한 효과의 다른 세정들이 존재한다. 또한, 상기 패시베이션은 상기 비정질 실리콘층 (2)-(3)의 성질, 즉 그 두께 및 도핑을 변화시켜 향상될 수 있다.
각각의 비정질 실리콘층 (2)-(3)은 층, 투명 전기 전도성 산화물의 상부 (4) 및 하부 (5) 층으로 각각 덮힌다.
금속 전극 (6)은, 광속을 받는데 사용되도록 의도되기 때문에 "전면(frontside)"이라 불리는, 상기 투명 전기 전도성 산화물층 (4)의 자유면 상에 위치되고, 금속 전극 (7)은, 상기 전면과 반대로, "후면(backside)"이라 불리는, 상기 투명 전기 전도성 산화물층 (5)의 자유면 상에 위치된다.
상기 전극 (6)은 광자들이 상기 실리콘층 (1), (2) 및 (3) 내부로 통과하게 하기 위해 금속 격자를 포함한다.
상기 전극 (7)은 격자 (상기 전극 (6)과 마찬가지로)이거나 연속적인 층일 수 있다. 이 경우, 광자들은 이러한 불투명층(opaque layer)을 통과하여 상기 실리콘층 (1), (2) 및 (3)에 도달할 수 없다.
De Wolf 등에 의한 논문 (Physical Review B, 83권, 23호, 2011년 6월 7일, 페이지 233301-1 - 233301-4, XP55025598)은 수소화 비정질 실리콘으로 패시베이션된 결정질 실리콘으로 만들어진 영역에 대한 광 유도 분해 (LID)의 영향을 연구한다. 상기 연구의 목적은 상기 패시베이션의 품질만을 정의하는 파라미터 τeff (전하 운반체 수명)에 의해 상기 비정질 실리콘 내의 내부 및 계면 결함의 본질 및 안정성을 분석하는 것이다. 상기 논문은 임의의 개선 또는 심지어 이종접합 광전지의 성능 (특히, 효율)의 안정화도 제안하지 않는다. 반면, 상기 논문은 약간의 향상 이후 그것이 다음 6 시간 동안 감소하기 때문에, 광조사 하의 시간의 함수에 따른 상기 계수의 변화가 a-Si:H/c-Si (111)에 대해 그리고 a-Si:H/c-Si (100)에 대해서도 매우 좋은 것은 아니라는 것을 나타낸다 (도 1b).
광전지의 효율을 향상시키기 위해, 상기 전지가 전압 하에 있는 동안, 상기 전지에 열처리 (50℃ 내지 230℃로 상기 전지의 가열)를 가하는 것은 이미 제안되어 왔다. 상기 유형의 처리는 붕소 원자로 도핑된 실리콘으로 제조된 전지에 대해 항상 마련되어 왔다. 구체적으로, 이러한 전지는 사용하는 동안 (즉, 상기 전지가 광조사될 때) 그 에너지 전환 효율이 감소되는 것을 볼 수 있다. 이러한 효과는 광조사 동안 치환형 위치 내의 붕소 원자 (Bs) 및 산소 이량체 (Oi2)와 관련된 복합물의 형성과 관련된다. 광조사 동안, 상기 이동성 산소 이량체는 비이동성 붕소 원자를 향해 확산된다. 상기 형성된 복합물은 상기 실리콘의 밴드갭 내부로 깊은 에너지 준위를 도입하고, 그에 따라 자유 전하가 재결합하게 되며, 따라서 상기 전하 운반체의 수명 및 상기 전지의 에너지 전환 효율을 감소시킨다.
n-형 이종접합 전지 (즉, 미량을 제외한, 붕소를 포함하지 않는 중심층 (1)으로 사용된 상기 실리콘 기판이 안에 있는 어느 하나)에 대해, 본 출원인은 비록 상기 전지가 미량을 제외한 붕소를 함유하지 않더라도, 이러한 처리가 상기 전지의 효율을 향상시키는데 적용될 수 있다는 것을 발견했다.
따라서, 본 발명의 목적은 붕소를 포함하지 않는 n-형 광전지를 처리하는 공정을 제공하는 것이다.
상기 목적에 대해, 본 발명은 20 내지 200℃의 온도에서 수행되는 열처리 동안 상기 n-형 이종접합 전지에 광조사하는 것을 제안한다.
더욱 특히, 본 발명은 그 효율을 향상시키고 안정화시키기 위한 n-형 광전지의 처리 공정에 관한 것이고, 상기 공정은 하기 단계:
-중심 결정질 실리콘층을 포함하고, 상기 중심 결정질 실리콘층의 상부 및/또는 하부에 수소화 비정질 실리콘으로 제조된 패시베이션층이 위치된 n-형 이종접합 광전지를 제공하는 단계; 및
-상기 광전지에 설정된 광속(light flux)을 가하는 동안, 상기 전지를 설정된 공정 시간 동안 20℃ 내지 200℃의 온도로 가열하는 단계;
를 포함한다.
다른 구현예:
ㆍ상기 광속은 100 W/m2 이상이고, 바람직하게는 250 W/m2 이상이며, 유리하게는 500 W/m2 이상일 수 있고;
ㆍ상기 설정된 공정 시간은 48시간 미만이고, 바람직하게는 30분 내지 12시간이며, 유리하게는 약 10시간일 수 있고;
ㆍ상기 가열 온도는 바람직하게는 20℃ 내지 150℃이고, 유리하게는 35℃ 내지 80℃이며, 전형적으로는 55℃ 내지 80℃일 수 있고;
ㆍ광조사 하의 상기 가열 단계는 연속적이거나 순차적일 수 있으며; 그리고
ㆍ상기 제공된 n-형 이종접합 광전지는 그 표면 및/또는, 예를 들어, 상기 전지 내부로 광자들의 침투를 촉진하는 반사방지층 상에 금속 전극을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 공정에 의해 얻어지고 초기 절대 값 ｜Voc｜초기 보다 높은 절대 개방 전압(absolute open-circuit voltage) 값 ｜Voc｜을 갖는 광전지에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징들이 첨부된 도면을 참조하여 주어진 하기의 상세한 설명 내에서 제시될 것이고, 상기 도면은 각각:
-도 1은 본 발명에서 사용된 이종접합 전지의 개략적인 사시도;
-도 2는 본 발명에 따른 공정을 수행하는 장치의 개략적인 단면도;
-도 3은 본 발명에 따른 처리를 받은 이종접합 전지의 패시베이션의 향상을 설명하는 그래프; 그리고
-도 4는 3.5 내지 5 A의 광속(flux) 세기에 대해 이종접합 전지의 패시베이션의 최종 향상에 대한 입사 광속의 세기의 영향을 설명하는 그래프를 나타낸다.
본 발명에 따른 광전지의 처리 공정은 n-형 즉, 미량 ([B]로 표시된 붕소 농도가 0 내지 1×1016 at/cm3임)을 제외한, 붕소 원자를 포함하지 않는 이종접합 광전지를 제공하는 첫번째 단계를 포함한다. 상기 전지는 결정질 실리콘으로 제조된 중심층 (1)을 포함하고, 상기 중심층 (1)의 상부 및 하부에 수소화 비정질 실리콘으로 제조된 두 개의 패시베이션층 (2) 및 (3)이 위치된다.
유리하게는, 비정질 실리콘층 (2) 및/또는 (3) 중 적어도 하나가 도핑되거나 마이크로-도핑된다. 더욱 특히, 상기 층 (2)은 p-형 불순물로 도핑 (또는 마이크로-도핑)될 수 있고 상기 층 (3)은 n-형 불순물로 도핑 (또는 마이크로-도핑)될 수 있다. 특정한 경우, 상기 층 (3)은 진성 즉, 비도핑될 수 있다 (진성 반도체는 그 전기적 성질이, 도핑의 경우와 같이 불순물의 첨가가 아닌, 그 구조에만 의존하는 반도체이다. 진성 반도체에서, 전하 운반체는 결정 결함 및 열적 여기에 의해서만 형성된다. 전도대 내의 전자 개수는 원자가 전자대 내의 홀의 개수와 동일하다).
바람직하게는, 상기 비정질 실리콘층 (2) 및/또는 (3)은 35nm 이하의 두께를 갖는다. 상기 층 (2) 및/또는 (3)이 도핑 (또는 마이크로-도핑)된 비정질 실리콘으로 제조되는 경우, 그 두께는 유리하게는 15 내지 20nm이다. 상기 층 (3)이 진성 a-Si로 제조되는 경우, 그 두께는 유리하게는 10nm 이하이다.
다음으로, 상기 광전지가 설정된 광속을 받는 동안, 상기 전지는 설정된 공정시간 동안 20℃ 내지 200℃의 온도로 가열된다.
바람직하게는, 광조사 하의 상기 가열 단계의 온도는 20℃ 내지 150℃이고, 유리하게는 35℃ 내지 80℃이며, 전형적으로 55℃ 내지 80℃이다.
n-형 광전지의 처리 공정 동안 수행되는 광조사 하의 상기 가열 단계 전에는 긴 어닐링(annealing) 단계 (예를 들어, 220℃의 온도에서)가 선행하지 않는다. 약 200℃의 온도에서 수행되기 쉬운 어닐링 단계만이 수행되어 상기 전지의 금속 박막(metallizations)을 제작한다.
상기 처리는 외기(open air) 중에 또는 오븐과 같은 가열 챔버 내에서 수행될 수 있다. 챔버 내에서의 상기 처리를 제어된 압력, 대기 또는 습도 하에서 수행할 필요는 없다.
사용된 장치의 개략도가 도 2에 나타난다. 본 발명의 전지 (10)는 열판 (20)의 상부 및 광원의 (30) 하부에 위치된다.
하나 이상의 광원과 함께 작업하는 것이 가능하다.
게다가, 상기 열판 (20)은 원하는 온도에서의 오븐 (40)으로 대체될 수 있다.
따라서, 구현된 본 발명은 세정 공정 또는 상기 층들의 성질에 대한 변화없이, 제공된 증착 활성층/세정의 조합에 대한 표면 패시베이션을 더욱 향상시키는 것을 제안하고, 상기 변화는 이미 깊이 연구되었다. 온도에서의 상기 광조사는 세정 및 패시베이션층 (2) 및 (3)의 증착의 단계들 이후 수행된다. 더욱이, 그것은 또한, 상기 전지의 제작 (층 (4)-(5) 및/또는 전극 (6)-(7)이 증착되지 않은) 동안 또는 최종 전지 (층 (4)-(5) 및 전극 (6)-(7)이 증착된)에 대해 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 공정이 최종 전지에 적용되는 경우, 전면 및 후면 상에 금속 박막 격자를 갖는 통상적인 이종접합 전지에 대해 상기 광속이 상기 전면을 통해 또는 상기 후면을 통해 적용될 수 있다. 불투명한 금속 박막이 상기 후면에 사용된 경우 (예를 들어, 연속적인 금속층), 상기 광조사는 필수적으로 상기 전면에 대해 적용되어야 한다.
광조사 시간의 함수에 따른 패시베이션의 향상 (Voc)의 예시가 도 3에 나타난다. 시간이 흐름에 따라 포화되는 경향이 있는 패시베이션의 연속적인 향상이 주목될 것이다. 즉, 일정한 광조사 및 가열에 대해 임계 길이의 시간을 초과하여 처리를 계속하는 것은 무의미하다.
본 발명에 따른 처리 시간은 48시간 미만이고, 바람직하게는 30분 내지 12시간이다. 유리하게는, 상기 처리 시간은 적어도 100 W/m2, 바람직하게는 250 W/m2 이상, 유리하게는 500 W/m2 이상의 광속에 대해 약 10시간이다.
상기 광조사에 관하여, 충분한 양의 에너지를 제공하여 상기 공정을 정확히 활성화시킬 필요가 있다.
일반적으로, 광 세기가 높을수록 효율에 대한 영향은 더욱 커지고 더욱 빨라진다. 따라서, 산업적인 관점에서 높은 광조사 전력을 이용하여 처리 공정을 사용하는 것이 유리하다.
바람직하게는, 상기 전지는 500 W 이상의 전력을 갖는 할로겐 전구로 광조사된다. 그러나, 상기 패시베이션의 향상은 입사 광조사의 전력과 무관하게 관찰된다. 그러나 상기 광조사의 세기가 감소할수록 상기 패시베이션의 향상은 점점 더 작아질 것이고, 특히, 상기 공정의 산업화와 관련하여 반응 속도가 감소될 것이다. 따라서, 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 광조사의 전력은 상기 패시베이션의 향상의 크기 및 동역학에 대해 중요한 영향을 갖는다. 동일한 가열 온도에 대해 3.5 A의 광속(flux) 세기 (실선) 및 4 A (파선)의 광속 세기로 광조사된 전지는 5 A (점선)의 광속 세기로 광조사된 전지보다 더욱 빠르게 그리고 더 낮은 패시베이션 값에서 포화된다.
적용될 광조사의 높은 전력 한계를 결정하기 위해 처리될 전지의 특성에 의존하여, 상기 광조사에 의해 유발되는 상기 전지의 가열을 고려할 필요가 있다. 구체적으로, n-형 이종접합 전지는 200℃ 이상의 온도에서 분해된다. 따라서, 후자가 상기 열판 또는 오븐에 의해 전달된 열에 추가되기 때문에, 입사 광속의 세기는 가열 측면에서 제한되는 것을 주의할 필요가 있다.
본 발명에 따라, 상기 판 또는 오븐의 가열 온도는 20 내지 200℃이고, 유리하게는 35 내지 80℃이다. 이는 사용된 기판의 유형 및 패시베이션층의 유형에 크게 의존한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따라, 상기 n-형 이종접합 광전지는 RCC, 즉 모든 금속 박막 및 활성층이 상기 전지의 후면 상에 결합되는 것일 수 있다. 그 결과, 후면(back surface)은 수소화 비정질층 증착에 의해 패시베이션된 유일한 하나일 수 있다. 따라서, 상기 전면 증착은, 그것이 입사 광속에 대해 가능한 투명하고 우수한 표면 패시베이션을 제공하는 경우, 중요하지 않다.
게다가, 본 발명에 따른 공정은 유리하게는 연속적일 수 있으나, 순차적일 수 있고, 즉 중단된 이후 다시 시작될 수 있다.
제공된 상기 n-형 이종접합 광전지는 예를 들어, 상기 전지 내부로 광자들의 침투를 촉진하는 반사방지층을 포함할 수 있다.

Claims (8)

  1. 중심 결정질 실리콘층 (1)을 포함하고, 상기 중심 결정질 실리콘층 (1)의 상부 및/또는 하부에 수소화 비정질 실리콘으로 제조된 패시베이션층(passivation layer) (2-3)이 위치된 n-형 이종접합 광전지를 제공하는 단계; 및
    상기 광전지에 설정된 광속을 가하는 동안, 상기 전지를 설정된 공정 시간 동안 20℃ 내지 200℃의 온도로 가열하는 단계;
    를 포함하여 효율을 향상시키고 안정화시키며, 미량을 제외한 붕소 원자를 포함하지 않는 n-형 광전지의 처리 공정.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광속은 100 W/m2 이상이고, 바람직하게는 250 W/m2 이상이며, 유리하게는 500 W/m2 이상인,
    n-형 광전지의 처리 공정.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 설정된 공정 시간은 48시간 미만이고, 바람직하게는 30분 내지 12시간이며, 유리하게는 약 10시간인,
    n-형 광전지의 처리 공정.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 온도는 바람직하게는 20℃ 내지 150℃이고, 유리하게는 35℃ 내지80℃이며, 전형적으로는 55℃ 내지 80℃인,
    n-형 광전지의 처리 공정.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    광조사 하의 상기 가열 단계는 연속적이거나 순차적인
    n-형 광전지의 처리 공정.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제공된 n-형 이종접합 광전지는 그 표면 상에 금속 전극(6-7)을 포함하는
    n-형 광전지의 처리 공정.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 n-형 이종접합 광전지는 적어도 하나의 반사방지층을 포함하는,
    n-형 광전지의 처리 공정.
  8. 초기 절대 값 ｜Voc｜초기 보다 높은 절대 개방 전압 값 ｜Voc｜을 갖는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 처리 공정에 의해 얻어진 광전지.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102102873B1 (ko) 2012-05-21 2020-04-22 뉴사우스 이노베이션즈 피티와이 리미티드 실리콘 태양 전지의 개선된 수소화 공정
CN103199143B (zh) * 2013-04-28 2016-06-29 常州天合光能有限公司 N型掺氢晶化硅钝化的异质结太阳能电池器件
KR101807381B1 (ko) 2013-06-26 2018-01-10 우니페르시테트 콘스탄츠 안정화된 효율을 가지는 광기전력 소자를 생산하기 위한 방법 및 디바이스
US9824897B2 (en) 2013-07-26 2017-11-21 Newsouth Innovations Pty Limited Thermal processing in silicon
CN103730532A (zh) * 2014-01-10 2014-04-16 常州天合光能有限公司 掺氢晶化硅钝化的异质结太阳能电池
FR3020501B1 (fr) * 2014-04-25 2017-09-15 Commissariat Energie Atomique Procede et equipement de traitement d'un precurseur d'une cellule photovoltaique a heterojonction et procede associe de fabrication d'une cellule photovoltaique
KR101569415B1 (ko) * 2014-06-09 2015-11-16 엘지전자 주식회사 태양 전지의 제조 방법
FR3030116A1 (fr) * 2014-12-16 2016-06-17 Commissariat Energie Atomique Dispositif photovoltaique dote d'une couche conductrice et transparente a base de nanofils et procede de fabrication d'un tel dispositif
CN106449863B (zh) * 2015-08-06 2018-08-14 上海凯世通半导体股份有限公司 光伏器件的处理方法
JP6430468B2 (ja) 2015-12-18 2018-11-28 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 太陽電池の製造方法
US20190044021A1 (en) * 2016-02-22 2019-02-07 Applied Materials Italia S.R.L. Apparatus for processing of a solar cell substrate, system for processing of a solar cell substrate and method for processing of a solar cell substrate
CN108091726A (zh) * 2017-12-11 2018-05-29 浙江晶科能源有限公司 一种n型硅太阳能电池的热激活处理方法
CN110556449A (zh) * 2018-05-30 2019-12-10 福建钜能电力有限公司 一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置及方法
US11588071B2 (en) 2018-10-24 2023-02-21 Newsouth Innovations Pty Limited Method for improving the performance of a heterojunction solar cell
DE102019111061A1 (de) 2019-04-29 2020-10-29 Meyer Burger (Germany) Gmbh Herstellungsverfahren von Silizium-Heterojunction-Solarzellen mit Stabilisierungsschritt und Fertigungslinienabschnitt für den Stabilisierungsschritt
FR3099294B1 (fr) 2019-07-26 2021-07-30 Commissariat Energie Atomique Procédé de traitement d’un precurseur de cellule photovoltaïque a hétérojonction
CN110518095B (zh) * 2019-08-29 2021-08-10 国家电投集团科学技术研究院有限公司 硅异质结太阳电池的光处理方法
CN111564532B (zh) * 2020-04-03 2023-02-17 江西昌大高新能源材料技术有限公司 一种hac太阳电池后处理增效设备及方法
FR3112899B1 (fr) 2020-07-24 2022-07-22 Commissariat Energie Atomique Procédé de traitement par balayage continu d’une cellule photovoltaïque a hétérojonction
WO2022018254A1 (fr) 2020-07-24 2022-01-27 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procédé de traitement par balayage d'une cellule photovoltaïque a hétérojonction
FR3112892B1 (fr) 2020-07-24 2022-07-22 Commissariat Energie Atomique Procédé de traitement par balayage interrompu d’une cellule photovoltaïque a hétérojonction
FR3113190B1 (fr) 2020-07-29 2023-01-13 Commissariat Energie Atomique Procédé de traitement d'un précurseur de cellule photovoltaïque à hétérojonction
FR3117674B1 (fr) 2020-12-11 2022-12-02 Commissariat Energie Atomique Procédé de détermination d’une température d’échauffement d’une cellule photovoltaïque a hétérojonction lors d’un procédé de traitement
FR3120474B1 (fr) 2021-03-08 2024-02-16 Commissariat Energie Atomique Procédé et système de traitement d'un empilement destiné à la fabrication d'une cellule photovoltaïque à hétérojonction
GB202119066D0 (en) 2021-12-29 2022-02-09 Rec Solar Pte Ltd Methods of treatment & manufacture of a solar cell
CN114613882B (zh) * 2022-03-11 2023-12-22 安徽华晟新能源科技有限公司 一种异质结电池的处理方法
FR3134654B1 (fr) 2022-04-15 2024-03-01 Commissariat Energie Atomique Système de traitement d'un module photovoltaïque pour augmenter son rendement

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080230122A1 (en) * 2007-03-19 2008-09-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Photvoltaic device and method of manufacturing the same
US20100243036A1 (en) * 2006-03-21 2010-09-30 Universitat Konstanz Method for Fabricating a Photovolataic Element with Stabilised Efficiency

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005093855A1 (ja) * 2004-03-29 2005-10-06 Kyocera Corporation 太陽電池モジュール及びこれを用いた太陽光発電装置
CN1938865B (zh) * 2004-03-31 2010-04-21 三洋电机株式会社 太阳能电池的制造方法
US9408742B2 (en) * 2005-02-08 2016-08-09 Koninklijke Philips N.V. Glossopexy adjustment system and method
JP2007294830A (ja) * 2005-06-16 2007-11-08 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュールの製造方法
CN101866991A (zh) * 2010-05-26 2010-10-20 广东志成冠军集团有限公司 非晶硅/晶硅异质结太阳能电池制备方法
CN102064216A (zh) * 2010-11-22 2011-05-18 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 一种新型晶体硅太阳电池及其制作方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100243036A1 (en) * 2006-03-21 2010-09-30 Universitat Konstanz Method for Fabricating a Photovolataic Element with Stabilised Efficiency
US20080230122A1 (en) * 2007-03-19 2008-09-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Photvoltaic device and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
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