一种减少太阳能电池光致衰减的装置及其方法

摘要

本发明公开了一种结构简单且易于量产化的减少太阳能电池光致衰减的装置及其方法。它包括恒温箱、左导电板、右导电板和若干绝缘支撑杆，绝缘支撑杆安装在恒温箱的内部，绝缘支撑杆的两端分别置于恒温箱的左右两侧面上，左导电板和右导电板置于恒温箱内且安装在绝缘支撑杆上，左导电板和右导电板之间连接有恒流直流电源，左导电板和右导电板之间连接有第一电压表，恒温箱内部中间还设有两片金属薄片，两片金属薄片之间连接有第二电压表。本发明的有益效果是：不改变产线生产工艺，不需要很昂贵、占地面积大的装置设备，不改变电池片原有的电性能及效率，结构简单，易于量产化，效果明显，电耗少，产量高，可靠性高。

说明书

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，尤其是指一种减少太阳能电池光致衰减的装 置及其方法。

背景技术

作为一项代替传统能源发电技术，“光伏”被认为是最有前景的新能源产 业之一。近些年来，以晶硅太阳能电池为主的光伏产业大规模发展，光伏产 品已经被用于各个地方、各个行业。然而，随着行业的发展，需求的提高， 光伏产品生产过程中，许多问题也一直困扰着业界人士。例如：太阳能电池、 组件的光致衰减现象一直都无法在产业化生产中得到很好的解决。以硼掺杂 的晶硅太阳能电池是目前主流产品，硅片主要是用传统的直拉(CZ)单晶工 艺，在晶体硅片生产过程中，引入氧、铁等杂质离子，使得太阳能电池在光 照过程中产生硼-氧复合体，导致电池少子寿命减少，光电转换效率大幅下 降，原理如下：

如上面所述，传统的电池、组件工艺是无法解决光致衰减现象，当前避 免太阳能电池光致衰减主要有以下几种方法：

(1)在传统CZ单晶工艺中增加磁场控制，变为磁控直拉(MCZ)法拉 单晶，减小硅体内的氧含量；

(2)利用区熔(FZ)技术拉单晶；

(3)用镓、铟等元素替代硼制备P型单晶硅；

(4)制备磷掺杂的N型单晶硅太阳能电池。

众所周知以上四种方法虽然能减小或避免太阳能电池光致衰减现象，但 受成本、市场等因素影响，这些方法还无法得到推广。MCZ拉单晶成本高， 势必增加光伏产品制造、应用成本；FZ工艺目前主要用于一些高端的半导体 领域，工艺、设备成本高；无法在太阳能领域得到全面应用；镓、铟等元素 能够避免光衰现象，但这些元素在硅中的分凝系数低，制备出的复合要求的 P型硅片成品率低；磷掺杂的N型硅太阳能电池由于其能避免光致衰减现象， 备受光注，但制备N型太阳能电池需要彻底改变当前传统电池生产工艺。

中国专利授权公告号：CN201450015U，授权公告日2010年5月5日， 公开了一种改善晶体硅太阳能电池片光致衰减特性的装置，包括保温箱体和 电池片输送带，电池片输送带的工作段水平穿过保温箱体；在保温箱体内部、 电池片输送带工作段上方均匀布设若干光照灯和喷气管，在保温箱体内部、 电池片输送带工作段下方均匀布设若干加热器件。该装置采用加热光照的方 法对晶体硅太阳能电池片实施处理。可在不损害晶体硅太阳能电池片其他性 能的前提下解决电性能衰减问题，使电池片的效率保持在一个较高的水平。 该实用新型的不足之处在于，采用该装置其效果不够明显、电耗较高、产量 不高。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种结构简单且易 于量产化的减少太阳能电池光致衰减的装置及其方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种减少太阳能电池光致衰减的装置，包括恒温箱、左导电板、右导电 板和若干绝缘支撑杆，所述的恒温箱为一个上盖可打开的长方体，所述的绝 缘支撑杆安装在恒温箱的内部，所述绝缘支撑杆的两端分别置于恒温箱的左 右两侧面上，所述的左导电板和右导电板置于恒温箱内且安装在绝缘支撑杆 上，所述的左导电板和右导电板分别置于恒温箱的左右两侧且与左右侧面相 平行，所述的左导电板和右导电板之间连接有恒流直流电源，所述的左导电 板和右导电板之间连接有第一电压表，所述的恒温箱内部中间还设有两片金 属薄片，所述的两片金属薄片之间连接有第二电压表。

本发明中，若干电池片置于恒温箱内且置于左导电板与右导电板之间， 电池片的片与片之间正、负串联接触，将第二电压表所连接的两片金属薄片 夹在中间一张电池片两面，并使左导电板、右导电板、电池片以及金属薄片 形成良好的接触，使电池片经过恒流直流电源在外注入电流，并在恒温箱所 在的一定温度环境中进行再处理，使得电池片的硼氧复合体减少，氧离子重 新组合，复合体永久失去再生能力，从而达到减少电池光致衰减现象。本发 明不改变产线生产工艺，不需要很昂贵、占地面积大的装置设备，不改变电 池片原有的电性能及效率，简单可行，成本低廉，易于量产化。

作为优选，所述的左导电板和右导电板上均设有一个导电板推杆，所述 的导电板推杆通向恒温箱的左右两侧面外部。通过来调节左导电板与右导电 板的相对位置，来满足左导电板与右导电板之间电池片的位置需求，保证该 装置的可靠性。

作为优选，所述的左导电板和右导电板对称分布。

作为优选，所述的左导电板和右导电板均在绝缘支撑杆滑动连接，所述 的绝缘支撑杆分布在左导电板和右导电板的边缘处。

作为优选，所述恒温箱的上盖上对称设有两个通向恒温箱内部的气孔。

一种减少太阳能电池光致衰减的方法，具体操作步骤如下：

(1)在恒温箱的左导电板和右导电板之间放置一组转换效率同一档的电 池片组，电池片的片与片之间正、负串联接触，将第二电压表所连 接的两片金属薄片夹在中间一张电池片两面，固定左导电板和右导 电板位置，使左导电板、右导电板、电池片以及金属薄片形成良好 的接触；

(2)盖上恒温箱的上盖，设定恒温箱的温度，让整个箱体预热，并同时 通入氮气，用于保护电池片金属电极在处理过程中不被氧化；

(3)预热之后，给电池片组通正向直流电流，与此同时，将恒温箱升温， 升温到一定值；

(4)在步骤(3)的条件下，电池片处理1-15min，同时观察第一电压表、 第二电压表的电压变化，记录第二电压表随时间的变化曲线，直至 第二电压表处于稳定状态；

(5)断开电源，停止加热，继续保持通氮气，用于加速恒温箱及电池片 的冷却；

(6)测试处理过的电池片电性能，并封装组件，将已封装好的组件放置 太阳光下进行光照，光照量为60KWh/m²，然后测试组件光致衰减 情况。

作为优选，在步骤(2)中，设定恒温箱的温度为70-80℃，让整个箱体 预热3-5min。

作为优选，在步骤(3)中，给电池片组通正向直流电流的电流密度范围 为2-20mA/cm²，恒温箱升温的温度设定范围为120-150℃。

本发明的有益效果是：不改变产线生产工艺，不需要很昂贵、占地面积 大的装置设备，不改变电池片原有的电性能及效率，结构简单，易于量产化， 效果明显，电耗少，产量高，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中AA处的剖面结构示意图。

图中：1.上层，2.下层，3.中间层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所述的实施例中，一种减少太阳能电池光致衰减的装置， 包括恒温箱、左导电板、右导电板和9根绝缘支撑杆，恒温箱为一个上盖可 打开、侧面为200mm*200mm、长度为400mm的长方体，恒温箱的主体材 料为耐高温的绝缘材料，恒温箱能够加热到300℃，绝缘支撑杆安装在恒温 箱的内部，绝缘支撑杆由绝缘耐高温且能够承受一定压力的材料制作而成， 绝缘支撑杆的两端分别置于恒温箱的左右两侧面上，左导电板和右导电板的 面积均为170mm*170mm，左导电板和右导电板置于恒温箱内且安装在绝缘 支撑杆上，左导电板和右导电板分别置于恒温箱的左右两侧且与恒温箱的左 右侧面相平行，左导电板和右导电板在恒温箱内对称分布，左导电板和右导 电板均在绝缘支撑杆滑动连接，绝缘支撑杆分布在左导电板和右导电板的边 缘处，9根绝缘支撑杆的分布分别为：左导电板和右导电板的边缘底部5根、 中间2根和上方2根，9根绝缘支撑杆与左导电板和右导电板围成的立体区 域是电池片放置区域，电池片平行左导电板和右导电板，垂直放置在底部的 绝缘支撑杆上，立体区域的截面为高度大于156mm、宽度大于156mm的矩 形形状；左导电板和右导电板之间连接有恒流直流电源，左导电板和右导电 板之间连接有第一电压表，恒温箱内部中间还设有两片金属薄片，两片金属 薄片之间连接有第二电压表，左导电板和右导电板上均设有一个导电板推杆， 导电板推杆通向恒温箱的左右两侧面外部，导电板推杆所用材料为绝缘耐高 温材料；恒温箱的上盖上对称设有两个通向恒温箱内部的气孔。

基于上述装置所采用的减少太阳能电池光致衰减的方法，具体操作步骤 如下：

(1)在恒温箱的左导电板和右导电板的中间放置一组转换效率同一档的 电池片组，电池片组中的片与片之间正、负串联接触，将第二电压表所连接 的两片金属薄片夹在中间一张电池片两面，通过导电板推杆固定左导电板和 右导电板位置，使左导电板、右导电板、电池片以及金属薄片形成良好的接 触，用本发明设计的装置可放置电池片数目可达到100张；

(2)盖上恒温箱的上盖，设定恒温箱的温度为70-80℃，让整个恒温箱 的箱体预热3-5min，并同时通入氮气，用于保护电池片的金属电极在处理过 程中不被氧化；

(3)预热之后，给电池片组通正向直流电流，电流密度范围2-20mA/cm²(按单张电池片的面积大小设定电流值)，与此同时，将恒温箱升温，温度设 定范围为120-150℃；

(4)在步骤(3)的条件下，电池片处理1-15min，同时观察第一电压 表、第二电压表的电压变化，记录第二电压表随时间的变化曲线，直至第二 电压表处于稳定状态；

(5)断开电源，停止加热，继续保持通氮气，用于加速恒温箱的箱体及 电池片冷却；

(6)测试处理过的电池片电性能，并封装组件，将已封装好的组件放置 太阳光下进行光照，光照量为60KWh/m2，然后测试组件光致衰减情况。

实施实例1：将100张转换效率为19.0％、边长为156mm的单晶电池片 (电池片面积为238.95cm²)，放在恒温箱内，固定左导电板和右导电板，接 好电路，盖上恒温箱的上盖；在通电之前，设定恒温箱的温度为70℃并进 行预热3min，并同时开始通入N₂；预热完毕，打开电源，给电池片通入正 向的直流电流，电流密度为3mA/cm²，同时将恒温箱的温度设定在125℃处 理，保持通N₂；观察第一电压表、第二电压表的变化，记录第二电压表随时 间的变化值，直至第二电压表稳定；待电池片冷却，取出电池片测试其电性 能，对比处理前的电性能及效率情况；将处理过的电池片进行组件封装，同 时选一组未进行处理的、同样转换效率档位的电池片也组件封装，作为对照， 将两块组件同时在太阳光下光照60KWh/m²，测试组件光致衰减情况；对比 分析，处理过的电池片，组件功率光衰在1％以内，而对照组件功率衰减达到 3％。

实施实例2：依照实施实例1所述的方法，将100张转换效率为19.2％、 边长为156mm的单晶电池片(电池片面积为238.95cm²)以同样的方式进行 处理，将处理过的电池片进行组件封装，同时选一组未进行处理的、同样转 换效率档位的电池片也组件封装，作为对照，将两块组件同时在太阳光下光 照60KWh/m²，测试组件光致衰减情况；对比分析，处理过的电池片，组件 功率光衰在1％以内，而对照组件功率衰减达到3.5％。

实施实例3：考虑到电池片处理时通入的电流因素对处理结果的影响， 在实施实例1的基础上，改变通入的电流密度大小为2mA/cm²和20mA/cm²分两组进行，其它条件不变，每组选100张转换效率为19.0％、边长为156mm 的单晶电池片进行实验，在电池处理过程中，分析第一电压表、第二电压表 的变化情况；同样在处理完毕测试电池电性能及效率，并进行组件封装，60 KWh/m²太阳光光照，对比光衰结果。与实施实例1中的结果基本一致。

实施实例4：考虑到电池片处理时温度因素对处理结果的影响，在实施 实例1的基础上，改变温度为120℃、150℃分两组进行，其它条件不变， 每组选100张转换效率为19.0％、边长为156mm的单晶电池片进行实验，在 电池处理过程，分析U₁、U₂的变化情况；同样在处理完毕测试电池电性能及 效率，并进行组件封装，60KWh/m²太阳光光照，对比光衰结果。与实施实 例1中的结果基本一致。

实施实例5：依照实施实例1所述的方案和条件，选择100张转换效率 为17.6％、边长为156mm的多晶电池片(电池片面积为243.36cm²)进行实 验；同样进行60KWh/m²的光照，经过处理过的多晶电池片组件光衰明显降 低。