CN110556449A - 一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置及方法，该装置包括腔体、光源、红外加热***、惰性气体输入***、传送装置和总控制器，所述光源由分别至于腔体顶面和底面的上光源和下光源组成，所述红外加热***由分别至于腔体顶面和底面的上红外加热***和下红外加热***组成，所述惰性气体输入***由分别至于腔体顶面和底面的上惰性气体输入***和下惰性气体输入***组成，所述总控制器分别与光源、红外加热***、惰性气体输入***、传送装置电性连接。本发明通过短波段或紫外光的照射同时加热的方法，使得异质结太阳电池或组件持续光照后所得到的效率的提升保持住，使其在随后的自然光照下，仍持续高效工作。
Description
技术领域
本发明涉及异质结太阳电池技术领域，尤其涉及一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置及方法。
背景技术
在降低发电成本大趋势下，太阳能电池行业降本手段之一就是提高电池效率，异质结太阳电池作为高效太阳电池候选者之一受到了越来越多人的关注。但异质结太阳电池目前仍存在一些性能方面的问题，此处就其电池的光电转换效率和其光伏组件效率衰减的这一问题暂开讨论。进来有文献报道了N型晶体硅异质结太阳电池或其组件在持续的光照条件下会出现效率提升的喜人现象，切提升效果非常显著，本公司也发现了这一现象，但随后又发现了另一现象，即：持续光照后的电池片或组件，在自然光照(非持续光照)一段时间后，电池片或组件在持续自然光下所得到的效率提升会衰减回持续光照前的水平甚至更低。这一现象的出现就推翻了持续光照提升N型晶体硅异质结太阳电池效率方法的实用性。因此，通过什么方式方法使得异质结太阳电池或组件经持续光照后所得到的效率的提升保持住，使其在随后的自然光照(非持续光照)下，仍持续高效工作成为一个迫切需要解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置及方法，使得异质结太阳电池或组件持续光照后所得到的效率的提升保持住，使其在随后的自然光照(非持续光照)下，仍持续高效工作的装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置，包括腔体、光源、红外加热***、惰性气体输入***、传送装置和总控制器，所述光源由分别至于腔体顶面和底面的上光源和下光源组成，所述红外加热***由分别至于腔体顶面和底面的上红外加热***和下红外加热***组成，所述惰性气体输入***由分别至于腔体顶面和底面的上惰性气体输入***和下惰性气体输入***组成，所述总控制器分别与光源、红外加热***、惰性气体输入***、传送装置电性连接。
进一步的，所述腔体为长方体，其上开设有供异质结电池片或组件载板进入的开口。
进一步的，所述光源为可调光谱的光源或不同波段光谱混合且各自可控的光源。
进一步的，所述红外加热***由温度探测元件、红外加热元件和温控调节器组成。
进一步的，所述惰性气体输入***包含气体输送管路及气体流量控制，且气体输送管路均匀分布在腔体的顶面和底面。
进一步的，所述传送装置包括异质结太阳电池镂空载板或组件镂空载板、载板运动位置及停留时间控制器、传送轨道，所述传送轨道分为进腔段、腔内段和出腔段三部分。
进一步的，所述总控制器控制光谱范围、光照强度、光照时间、红外加热温度、红外加热时间、惰性气体流量及传送装置运动。
一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的方法，包括以下步骤：
在惰性气体保护情况下，利用一个光谱分布范围在紫外至近红外的光源对异质结太阳电池或组件进行光照，同时红外加热对异质结太阳电池或组件进行加热；
保持该异质结太阳电池或组件在该光照及加热条件下的处理持续时间大于4秒钟；
关红外加热，利用波长大于等于500nm的光源进行光照1分钟以上。
进一步的，所述光谱分布范围在紫外至近红外的光源的光照强度为0.1-5suns。
进一步的，所述异质结太阳电池或组件的温度被保持在80℃-200℃。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明通过短波段或紫外光的照射同时加热的方法，使本征非晶硅中的氢与晶体硅表面硅悬挂键及非晶硅和硅接触面的悬挂键结合更牢固，使氢键与硅悬挂键键合达到稳态结构，进而避免未来实际光照中紫外光照对氢键的破坏，从而避免异质结电池或组件因非晶硅受光照而钝化效果衰减而造成效率损失，还可以使得电池或组件保持较高的初始转换效率，使得异质结太阳电池或组件持续光照后所得到的效率的提升保持住，使其在随后的自然光照(非持续光照)下，仍持续高效工作。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置结构示意图；
图2为本发明异质结太阳电池镂空载板和组件镂空载板的结构示意图；
图3为本发明一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置的传送装置结构示意图；
图4为本发明一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置的实施例示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1-图3，一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置，包括腔体5、光源1、红外加热***2、惰性气体输入***3、传送装置4和总控制器6，所述腔体5为长方体，其上开设有供异质结电池片或组件载板进入的开口7，所述光源1由分别至于腔体顶面和底面的上光源1a和下光源1b组成，所述红外加热***2由分别至于腔体顶面和底面的上红外加热***2a和下红外加热***2b组成，所述惰性气体输入***3由分别至于腔体顶面和底面的上惰性气体输入***3a和下惰性气体输入***3b组成，所述总控制器6分别与光源1、红外加热***2、惰性气体输入***3、传送装置4电性连接，所述总控制器6控制光谱范围、光照强度、光照时间、红外加热温度、红外加热时间、惰性气体流量及传送装置运动。
所述光源1为可调光谱的光源或不同波段光谱混合且各自可控的光源，所述红外加热***2由温度探测元件、红外加热元件和温控调节器组成，所述惰性气体输入***3包含气体输送管路及气体流量控制，且气体输送管路均匀分布在腔体1的顶面和底面，所述传送装置4包括异质结太阳电池镂空载板4a或组件镂空载板4b、载板运动位置及停留时间控制器4c、传送轨道4d，所述传送轨道4d分为进腔段41、腔内段42和出腔段43三部分。
一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的方法，包括以下步骤：
在惰性气体保护情况下，利用一个光谱分布范围在紫外至近红外的光源对异质结太阳电池或组件8进行光照，所述光谱分布范围在紫外至近红外的光源的光照强度为0.1-5suns，同时红外加热对异质结太阳电池或组件8进行加热，所述异质结太阳电池或组件8的温度被保持在80℃-200℃；
保持该异质结太阳电池或组件8在该光照及加热条件下的处理持续时间大于4秒钟；
关红外加热，利用波长大于等于500nm的光源进行光照1分钟以上。
研究表明，异质结太阳电池效率在光照下衰减的一主要因素在于本征非晶硅与晶体硅界面化学钝化效果受到光，尤其是紫外光对氢键破坏造成。而这一破坏在暗室退火后，又重新可以恢复。这中亚稳态的钝化状态与传统p型电池中的硼氧化复合中心引起的光致衰减现象相似，差别在与引起衰减的光的种类不同，前者偏紫外，后者偏长波段光。众所周知，目前抑制传统电池中硼氧复合中心引起的光致衰减的方法为用氙灯或长波段激光光照同时加热使得抗反射薄膜氮化硅中的氢钝化亚稳态的硼氧对，抑制硼氧复合物产生。掺杂非晶硅在持续光照(长于蓝光波长的光)条件下，其对晶体硅的钝化效果会由显著提高，这一效果的产生来源于光生载流子的注入引起，而这一增强的钝化下过又可以在黑暗处保持至少1天以上的时间。
本发明通过短波段或紫外光的照射同时加热的方法，使本征非晶硅中的氢与晶体硅表面硅悬挂键及非晶硅和硅接触面的悬挂键结合更牢固，使氢键与硅悬挂键键合达到稳态结构，进而避免未来实际光照中紫外光照对氢键的破坏，从而避免异质结电池或组件因非晶硅受光照而钝化效果衰减而造成效率损失，还可以使得电池或组件保持较高的初始转换效率，使得异质结太阳电池或组件持续光照后所得到的效率的提升保持住，使其在随后的自然光照(非持续光照)下，仍持续高效工作。
实施例
参考图2-图4，一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的方法，包括以下步骤：
将异质结太阳电池8放置于一个有氮气(N2)气体保护***的腔体5中，利用该腔体5的顶部与底部分别配置的光谱分布范围在100-500nm波长的光源1a和1b对该异质结太阳电池8进行光照，光照强度为0.5-5suns，同时利用该腔体5的顶部与底部分别配置的红外加热***2a和2b对异质结太阳电池8进行加热，加热温度为90-200℃；
保持该异质结太阳电池8在该光照及加热条件下的处理持续时间为5-60分钟；
关红外加热***2a和2b，利用波长为500-1200nm的光源1c和1d进行光照为0.5-5suns的光照处理，光照持续处理时间为10-500分钟。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置，其特征在于：包括腔体、光源、红外加热***、惰性气体输入***、传送装置和总控制器，所述光源由分别位于腔体顶面和底面的上光源和下光源组成，所述红外加热***由分别至于腔体顶面和底面的上红外加热***和下红外加热***组成，所述惰性气体输入***由分别至于腔体顶面和底面的上惰性气体输入***和下惰性气体输入***组成，所述总控制器分别与光源、红外加热***、惰性气体输入***、传送装置电性连接。
2.根据权利要求1所述一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置，其特征在于：所述腔体为长方体，其上开设有供异质结电池片或组件载板进入的开口。
3.根据权利要求1所述一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置，其特征在于：所述光源为可调光谱的光源或不同波段光谱混合且各自可控的光源。
4.根据权利要求1所述一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置，其特征在于：所述红外加热***由温度探测元件、红外加热元件和温控调节器组成。
5.根据权利要求1所述一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置，其特征在于：所述惰性气体输入***包含气体输送管路及气体流量控制，且气体输送管路均匀分布在腔体的顶面和底面。
6.根据权利要求1所述一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置，其特征在于：所述传送装置包括异质结太阳电池镂空载板或组件镂空载板、载板运动位置及停留时间控制器、传送轨道，所述传送轨道分为进腔段、腔内段和出腔段三部分。
7.根据权利要求1所述一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置，其特征在于：所述总控制器控制光谱范围、光照强度、光照时间、红外加热温度、红外加热时间、惰性气体流量及传送装置运动。
8.一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的方法，其特征在于：包括以下步骤：
在惰性气体保护情况下，利用一个光谱分布范围在紫外至近红外的光源对异质结太阳电池或组件进行光照，同时红外加热对异质结太阳电池或组件进行加热；
保持该异质结太阳电池或组件在该光照及加热条件下的处理持续时间大于4秒钟；
关红外加热，利用波长大于等于500nm的光源进行光照1分钟以上。
9.根据权利要求8所述一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置及方法，其特征在于：所述光谱分布范围在紫外至近红外的光源的光照强度为0.1-5suns。
10.根据权利要求8所述一种长期保持异质结太阳电池和组件性能的装置及方法，其特征在于：所述异质结太阳电池或组件的温度被保持在80℃-200℃。
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