專(zhuān)利名稱(chēng)：用于太陽(yáng)能電池的光浸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式總體涉及用于測(cè)試太陽(yáng)能器件和/或?qū)μ?yáng)能器件進(jìn)行合格
性鑒定的裝置和工藝。
背景技術(shù)：
光伏(PV)器件或太陽(yáng)能電池是將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為直流(DC)電力的器件。典型薄膜 PV器件或薄膜太陽(yáng)能電池具有一個(gè)或多個(gè)p-i-n結(jié)。每個(gè)p-i-n結(jié)包含p型層、本征型層 和n型層。當(dāng)將太陽(yáng)能電池的p-i-n結(jié)暴露于太陽(yáng)光(由光子能量組成)時(shí)，通過(guò)PV效應(yīng) 將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電力?？梢詫⑻?yáng)能電池鋪成更大的太陽(yáng)能陣列。通過(guò)使用特定框架及連 接器連接大量的太陽(yáng)能電池并將它們接合到面板中，產(chǎn)生太陽(yáng)能陣列。
通常，薄膜太陽(yáng)能電池包括主動(dòng)區(qū)、或光電轉(zhuǎn)換單元，以及作為前電極和/或背電 極布置的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)膜。光電轉(zhuǎn)換單元包括p型硅層、n型硅層、和夾在p型硅層 與n型硅層之間的本征型(i型)層?？梢圆捎脦追N類(lèi)型的硅膜，包括微晶硅膜((P c-Si)、 非晶硅膜(a-Si)、多晶硅膜((poly-Si)等等，來(lái)形成光電轉(zhuǎn)換單元的p型、n型、和/或i 型層。背部電極可以包含一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層。 隨著傳統(tǒng)能源價(jià)格的上升，需要使用低成本太陽(yáng)能電池器件產(chǎn)生電力的低成本方 法。常規(guī)太陽(yáng)能電池制造工藝是勞動(dòng)力高度密集的，并且具有可能影響產(chǎn)量、太陽(yáng)能電池成 本和器件合格率的大量中斷期。隨著對(duì)于使用日益增大的基板的需求持續(xù)增加，為了確保 正常使用的太陽(yáng)能電池的適合度，用于太陽(yáng)能電池的測(cè)試和評(píng)價(jià)方法已經(jīng)越來(lái)越重要。
因此，需要模擬環(huán)境條件的裝置和用于在模擬條件下測(cè)試太陽(yáng)能電池性能的方 法。

發(fā)明內(nèi)容
描述了一種用于將太陽(yáng)能電池暴露于模擬環(huán)境條件的方法和裝置。在一個(gè)實(shí)施方 式中，描述了一種室。所述室包括框架，所述框架限定具有內(nèi)部體積的局部外殼，并且所述 框架包含選擇性密封所述框架中的開(kāi)孔的門(mén)；多個(gè)照明器件，所述多個(gè)照明器件連接到孔 壁的所述外殼的內(nèi)部，并且所述多個(gè)照明器件的每一個(gè)定位成朝向布置在所述內(nèi)部區(qū)域中 的臺(tái)板的上表面引導(dǎo)光；以及多個(gè)風(fēng)扇單元，所述多個(gè)風(fēng)扇單元定位在所述框架的側(cè)壁中 形成的開(kāi)孔中，并且所述多個(gè)風(fēng)扇單元的每一個(gè)定位成從所述外殼的外部朝向所述臺(tái)板及 所述多個(gè)照明器件之間引導(dǎo)周?chē)h(huán)境氣流，以便通過(guò)所述孔壁排出。 在另一個(gè)實(shí)施方式中，描述了一種環(huán)境模擬器裝置。所述裝置包括外殼，所述外殼 限定測(cè)試區(qū)域，并且所述外殼具有與周?chē)h(huán)境氣氛連通的多個(gè)開(kāi)孔區(qū)域；多個(gè)第一風(fēng)扇單 元，所述多個(gè)第一風(fēng)扇單元定位成引導(dǎo)來(lái)自所述外殼外部的周?chē)h(huán)境氣流穿過(guò)所述測(cè)試區(qū) 域；探測(cè)巢，所述探測(cè)巢定位成實(shí)現(xiàn)與放置在所述測(cè)試區(qū)域中的太陽(yáng)能模塊的一個(gè)或多個(gè) 接線(xiàn)端子的電連接；以及光源，所述光源配置成在相對(duì)所述太陽(yáng)能模塊的上表面基本正交 的方向上發(fā)射模擬太陽(yáng)能光譜的光學(xué)能量。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，描述了一種用于將太陽(yáng)能器件暴露于模擬環(huán)境條件的方法。所述方法包括將太陽(yáng)能器件提供到室中，所述室具有包括模擬太陽(yáng)能光譜的光源和處于第一溫度的環(huán)境，所述第一溫度配置成在所述太陽(yáng)能器件的內(nèi)部維持小于所述第一溫度的第二溫度；以及在測(cè)試期間維持所述第一溫度。


為了可以更加詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征，將參考多個(gè)實(shí)施方式，給出上面簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明的更加具體的描述，其中的一些實(shí)施方式在附圖示出。然而，需要注意的是，附圖僅示出本發(fā)明的典型實(shí)施方式，本發(fā)明可以允許其它等效實(shí)施方式，因此不能將附圖視為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。 圖1A是測(cè)試室的一個(gè)實(shí)施方式的等距圖。 圖IB是圖1A的測(cè)試室的暴露了室內(nèi)部的等距圖。 圖2A是圖1A和IB的測(cè)試室的頂部平面圖。 圖2B是圖2A的測(cè)試室的側(cè)向正視圖。 圖2C是圖2A和2B的測(cè)試室的前向正視圖。 圖2D是圖2A-2C的室的底視圖。 圖2E是沿圖IB的截面A-A所取的臺(tái)板的截面圖。 圖3A是單結(jié)非晶或微晶硅太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化示意圖。 圖3B是多結(jié)太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化示意圖。 圖3C是PV器件的背側(cè)的一個(gè)實(shí)施方式的示意平面圖。 圖3D是單結(jié)太陽(yáng)能電池的截面圖。 圖3E是PV器件的示意截面圖，其中示出了用于形成單獨(dú)電池的不同刻線(xiàn)區(qū)域。 圖4A是示出溫度控制回路的一個(gè)實(shí)施方式的光浸室的示意頂視圖。 圖4B是光浸室的處理區(qū)域的一部分的示意側(cè)視圖。 圖4C是示出光浸電測(cè)試程序的一個(gè)實(shí)施方式的光浸室的示意底視圖。 圖5是太陽(yáng)能模塊生產(chǎn)線(xiàn)的一個(gè)實(shí)施方式的平面圖。 圖6A是光浸室的另一個(gè)實(shí)施方式的示意截面圖。 圖6B是適于圖6A所示光浸室的臺(tái)板的一個(gè)實(shí)施方式的平面圖。 圖7是照明陣列的另一個(gè)實(shí)施方式的示意等距圖。 圖8是示出光浸方法的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明如下 100 室 105 框架 110 夕卜殼 115 側(cè)壁 120 門(mén) 125 風(fēng)扇單元 128 處理區(qū)域 130 照明器件
290支撐元件
295計(jì)算機(jī)
300A太陽(yáng)能電池
300B太陽(yáng)能電池
301太陽(yáng)能輻射
302基板
303器件基板
304太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)
132光學(xué)傳感器310第一 TCO層135孔壁320第一 P_i_n結(jié)140支撐構(gòu)件322P型非晶硅層145臺(tái)板324本征型非晶硅層150線(xiàn)性滑動(dòng)系統(tǒng)155槽縫326n型微晶硅層156支腿158框架結(jié)構(gòu)330P+n結(jié)160滾動(dòng)構(gòu)件332P型微晶硅層170可移動(dòng)截面205A前側(cè)334本征型微晶硅層205B相鄰側(cè)205C背側(cè)336n型非晶硅層205D側(cè)部340第二 TCO層210機(jī)架350背部接觸層215調(diào)整器件355端部母線(xiàn)220局部側(cè)壁356交叉母線(xiàn)225開(kāi)孔區(qū)域360接合材料230反射器361背部玻璃基板232C清潔模塊371接線(xiàn)端子235燈372接線(xiàn)端子238擴(kuò)散構(gòu)件381A溝槽240風(fēng)扇單元381B溝槽245框架381C溝槽250下表面382A單獨(dú)電池255PV器件382B單獨(dú)電池260上表面400溫度控制回路265開(kāi)孔405溫度指示點(diǎn)270A上側(cè)410溫度指示點(diǎn)270B背側(cè)415溫度指示點(diǎn)272接線(xiàn)端子420參考電池274電引線(xiàn)425A第一組風(fēng)扇單元275接線(xiàn)盒425B第二組風(fēng)扇單元278傳感器430A控制器280溝道430B控制器440主PID控制器536壓熱模塊450調(diào)整器件538A 第一測(cè)試室455軸538B 第二測(cè)試室460旋轉(zhuǎn)器件538 接線(xiàn)盒連接模塊
470控制器540測(cè)試模塊472電輸出記錄程序541支撐結(jié)構(gòu)模塊542卸載模塊474溫度記錄程序581傳送帶476參考電池記錄程序582旁路傳送帶490測(cè)試程序590系統(tǒng)控制器492指示符602框架494判定604結(jié)構(gòu)支撐元件496指示符605光陣列500生產(chǎn)線(xiàn)608致動(dòng)器502加載模塊610支撐元件508刻線(xiàn)模塊638光浸室512處理模塊650樞軸機(jī)構(gòu)512A集成工具660定位機(jī)械手512B集成工具664旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器512C集成工具665旋轉(zhuǎn)式剎車(chē)512D集成工具670托臺(tái)結(jié)構(gòu)516刻線(xiàn)模塊680探測(cè)巢517檢查模塊682支撐構(gòu)件518處理模塊700照明陣列520刻線(xiàn)模塊705第一光源陣列521檢查模塊710第二光源陣列526封口/邊緣去除模塊715第二照明器件527預(yù)清洗模塊720致動(dòng)器531接合線(xiàn)連接模塊800方法532A材料制備模塊810A步驟532B玻璃加載模塊810B步驟532C玻璃清潔模塊820步驟532D玻璃檢查模塊 825步驟
532玻璃貯存模塊 830步驟
534接合模塊 840步驟
為了便于理解，盡可能地使用了相同參考標(biāo)號(hào)表示附圖中共有的相同元件明設(shè)計(jì)為，在一個(gè)實(shí)施方式中公開(kāi)的元件可以有益地使用于其它實(shí)施方式而無(wú)需特別引用。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明總體上提供用于模擬使用期間太陽(yáng)能器件待放置的環(huán)境條件的裝置和方
法。如這里描述的太陽(yáng)能器件包括太陽(yáng)能電池或具有一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能模
塊，并且此后將其示范性地稱(chēng)為光伏(PV)器件。所述裝置和方法以以模擬PV器件在投入使用時(shí)可能經(jīng)歷的狀態(tài)的方式，模擬太陽(yáng)能強(qiáng)度和/或溫度條件。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述裝置以受控溫度將PV器件暴露于模擬太陽(yáng)光的受控照明。在一個(gè)方面中，為了確定PV器件的堅(jiān)固性，理用受控照明和/或受控溫度在PV器件中產(chǎn)生缺陷。可以在模擬期間或在模擬之后監(jiān)測(cè)和/或確定PV器件的電特性。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，將所述裝置和測(cè)試方法用作更大的PV器件生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分，諸如在集成工具或線(xiàn)性制造線(xiàn)(例如可從加利福尼亞州圣克拉拉市的應(yīng)用材料股份有限公司獲得的SUNFABTM太陽(yáng)能模塊生產(chǎn)線(xiàn))中。在一個(gè)方面中，將原位監(jiān)測(cè)正在測(cè)試的PV器件的電特性和/或堅(jiān)固性的觀(guān)察結(jié)果，以便可在上游工藝中實(shí)現(xiàn)后續(xù)PV器件的生產(chǎn)參數(shù)的修改。 圖1A和1B是光浸室100的一個(gè)實(shí)施方式的等距圖。光浸室100包括限定外殼110的框架105。外殼110包括至少部分覆蓋框架105的側(cè)壁115和能夠通往外殼110的內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)門(mén)120。在圖1A的視圖中門(mén)120是關(guān)閉的，而在圖1B的視圖中門(mén)120是開(kāi)啟的，以便暴露外殼110內(nèi)部的處理區(qū)域128。 室100還包括圍繞框架105周邊布置的多個(gè)空氣調(diào)節(jié)器件，諸如一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇單元125。在本實(shí)施方式中，將四個(gè)風(fēng)扇單元125布置在室100的第一側(cè)壁上，并將四個(gè)風(fēng)扇單元125布置在室100的相對(duì)的第二側(cè)壁上。將多個(gè)照明器件130布置在外殼110中，使其臨近框架105的孔壁135。將多個(gè)照明器件130的每一個(gè)連接到與框架105連接的支撐構(gòu)件140。將照明器件130的每一個(gè)可移動(dòng)地連接到支撐構(gòu)件140，以便至少可以在橫向和/或縱向上彼此獨(dú)立地移動(dòng)單個(gè)照明器件130。將多個(gè)照明器件130的每一個(gè)和多個(gè)風(fēng)扇單元125連接到用于控制施加到室100的各個(gè)器件的功率的控制器。
參照?qǐng)D1B，室100包括適于支撐待測(cè)試的PV器件(未示出)的可移動(dòng)支撐表面或臺(tái)板145。在一個(gè)實(shí)施方式中，為了加載/卸載基板并將基板放置在處理區(qū)域128中的由照明器件130和/或來(lái)自風(fēng)扇單元125的空氣撞擊的位置，使臺(tái)板145半懸和/或伸到外殼110之外。在其它實(shí)施方式中(未示出)，可以由機(jī)械手設(shè)備諸如端作用器(end effector)或遞送系統(tǒng)將一個(gè)或多個(gè)PV器件傳送到臺(tái)板145并定位到處理區(qū)域128中。在圖1B所示的實(shí)施方式中，將臺(tái)板145通過(guò)可移動(dòng)地支撐臺(tái)板145的線(xiàn)性滑動(dòng)機(jī)構(gòu)15連接到框架1050。線(xiàn)性滑動(dòng)機(jī)構(gòu)150可以包括適于與在臺(tái)板145的相對(duì)兩側(cè)中形成的槽縫155連接的軸承和/或溝道。示出了連接到臺(tái)板145的一個(gè)或多個(gè)滾動(dòng)構(gòu)件160，以便于支撐臺(tái)板145和將臺(tái)板145移入/移出外殼110。將一個(gè)或多個(gè)滾動(dòng)構(gòu)件160布置在從臺(tái)板145的下側(cè)上的框架結(jié)構(gòu)158延伸的支腿156上。在一個(gè)方面中，框架結(jié)構(gòu)158為臺(tái)板145提供機(jī)械穩(wěn)定性，以便維持臺(tái)板145的平坦性。在一個(gè)實(shí)施方式中，將臺(tái)板145手工移入和移出外殼IIO，但是也可以將致動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)器(未示出)連接到室100以便移動(dòng)臺(tái)板145。 一個(gè)或多個(gè)滾動(dòng)構(gòu)件160可以是輪子、輪腳等。 光浸室100還可以包括布置在外殼110中的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)傳感器132。光學(xué)傳感器132可以是指向臺(tái)板145的光學(xué)器件并且具有臺(tái)板145的上表面和/或可以布置在臺(tái)板上的PV器件(未示出)的視向視野。在一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)光學(xué)傳感器132的至少一個(gè)是溫度傳感器件、光測(cè)量器件、和它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)光學(xué)傳感器132的至少一個(gè)是適于提供臺(tái)板145的溫度和/或PV器件或其一部分的溫度度量的溫度傳感器件。光學(xué)傳感器132的示例包括激光傳感器、紅外傳感器、照相機(jī)及它們的組合。
將室100配置成提供基本模擬陸地太陽(yáng)能光譜的受控光學(xué)強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)照明器件130傳送具有大約lkw/tf(大致等于一個(gè)(1)太陽(yáng))的強(qiáng)度的被導(dǎo)向臺(tái)板145的表面的光學(xué)能量。在一個(gè)方面中，來(lái)自照明器件130的光學(xué)能量的空間均勻度是大約20%。例如，在臺(tái)板145表面的1.5平方米區(qū)域中測(cè)量的光學(xué)能量的空間均勻度在0.8太陽(yáng)到大約1. 2太陽(yáng)之間。多個(gè)照明器件130是金屬鹵化物燈、發(fā)光二極管(LED)、射頻等離子體燈，諸如可從Su皿yvale CA.的LUXM⑧公司獲得的LIFITm照明器件，及它們的組合。多個(gè)照明器件130的每一個(gè)是獨(dú)立可控的，以便根據(jù)需要變暗或變亮。
室IOO適于在清潔房間或其它制造設(shè)備環(huán)境中的周?chē)h(huán)境或大氣條件中運(yùn)行。將來(lái)自照明器件130的光學(xué)能量配置成撞擊臺(tái)板145的上表面和/或布置在臺(tái)板145上的PV器件(未示出)，并且至少部分地照明處理區(qū)域128。在一個(gè)實(shí)施方式中，由熱傳導(dǎo)材料制成臺(tái)板145，以便可以橫貫臺(tái)板145的表面均勻分布來(lái)自照明器件130的吸收光學(xué)能量。用于臺(tái)板145的熱傳導(dǎo)材料的示例包括鋁、銅及其它熱傳導(dǎo)材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，臺(tái)板145包括暴露穿過(guò)臺(tái)板145形成的溝道或開(kāi)孔(均未示出)的可移動(dòng)截面170。使通過(guò)可移動(dòng)截面170暴露的開(kāi)孔或溝道的尺寸適于容納PV器件(未示出)的一部分?？梢杂扇魏屋p質(zhì)結(jié)構(gòu)材料制成框架105。風(fēng)扇單元125是能夠調(diào)節(jié)速度的商業(yè)可用空氣調(diào)節(jié)單元。在一個(gè)實(shí)施方式中，使風(fēng)扇單元125適于朝向處理區(qū)域128的中心引導(dǎo)來(lái)自室100外部的氣流。
圖2A-2D是圖1A和1B的室100的不同視圖。圖2A是室100的頂部平面圖，示出前側(cè)205A、背側(cè)205C和相鄰側(cè)205B、205B，其中前側(cè)205A將包括門(mén)120。通過(guò)以相對(duì)于外殼110的期望取向支撐風(fēng)扇單元125的各個(gè)機(jī)架210，將風(fēng)扇單元125的每一個(gè)連接到框架105。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以以相對(duì)臺(tái)板145的上表面的平面偏離正交的大約0度到大約20度調(diào)整風(fēng)扇單元125的角取向。在這種方式中，可以向下和朝向臺(tái)板145的上表面引導(dǎo)來(lái)自多個(gè)風(fēng)扇單元125的每一個(gè)的氣流。將多個(gè)照明器件130的每一個(gè)以允許照明器件130相對(duì)框架105的獨(dú)立橫向(X和/或Y方向)和/或縱向(Z方向)移動(dòng)的方式連接到框架105。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)調(diào)整器件215將照明器件130的每一個(gè)連接到支撐構(gòu)件140。附加地或替代地，通過(guò)調(diào)整器件215將支撐構(gòu)件140的每一個(gè)連接到框架105。使調(diào)整單元215適用于易于照明器件130和/或支撐構(gòu)件140的一個(gè)或多個(gè)的橫向和/或縱向調(diào)整。調(diào)整器件215的示例包括螺紋器件、緊固件、旋鈕、定位螺釘、杠桿或鉗式機(jī)構(gòu)、致動(dòng)器等等。 使照明器件130的數(shù)量適于PV器件的不同尺寸和/或照明器件130的每一個(gè)的光學(xué)強(qiáng)度。還可以考慮諸如由照明器件130的每一個(gè)產(chǎn)生的熱量和/或提供的空間均勻度的因素。在所示實(shí)施方式中，室100中包括在3X3圖形中的9個(gè)照明器件130。 9個(gè)燈的配置可以適于具有大約1.1X1.3米的尺寸的PV器件。較小的PV器件，諸如小于1.1X1.3米，可以?xún)H使用6個(gè)照明器件130。替代地，可以在室100上配置9個(gè)照明器件130，當(dāng)測(cè)試較小PV器件時(shí)可使照明器件130的一部分變暗或關(guān)閉。較大的PV器件可能需要更多數(shù)量的照明器件130。例如，當(dāng)測(cè)試具有大約2. 2X2. 6米的尺寸的PV器件時(shí)，室100可包括25個(gè)照明器件130。在一個(gè)實(shí)施方式中，在室100中可以以5X5的圖形包括25個(gè)照明器件130。此外，當(dāng)測(cè)試具有小于2. 2X2. 6米的尺寸的PV器件時(shí)，可以在測(cè)試期間使所述25個(gè)照明器件130的一個(gè)或多個(gè)變暗或關(guān)閉。在一個(gè)實(shí)施方式中，從室100的外部引導(dǎo)氣流，以便調(diào)整外殼110內(nèi)的溫度。在此
9實(shí)施方式中，為了從處理區(qū)域128排出空氣，室100至少部分地向周?chē)h(huán)境開(kāi)放。在一個(gè)示 例中，將來(lái)自風(fēng)扇單元125的氣流的大部分從室100的外部推動(dòng)并經(jīng)框架105的孔壁135排 出。框架105還包括局部側(cè)壁220，如圖2B的室100的側(cè)向正視圖所示。例如，側(cè)部205B 和205D(在該視圖中看不到205D)包括允許空氣進(jìn)入或退出外殼110的開(kāi)孔區(qū)域225。在 其它實(shí)施方式中，由風(fēng)扇單元125引導(dǎo)來(lái)自室100的外部的空氣穿過(guò)孔壁135和/或開(kāi)孔 區(qū)域225并排出。經(jīng)由框架105的開(kāi)孔區(qū)域225，多個(gè)照明器件130的某些是可見(jiàn)的。在一 個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)照明器件130包括至少部分地容置燈235的反射器230，諸如拋物面反 射器。 圖2C是圖2A和2B的室100的前向正視圖，其中，門(mén)被移開(kāi)，以便暴露處理區(qū)域 128。在該視圖中，在臺(tái)板145的與處理區(qū)域128相對(duì)的一側(cè)上，示出了稱(chēng)作風(fēng)扇單元240的 附加空氣調(diào)節(jié)單元。將風(fēng)扇單元240布置在以相對(duì)臺(tái)板145的期望取向支撐風(fēng)扇單元240 的框架245中。將多個(gè)照明器件130的每一個(gè)和風(fēng)扇單元125、240連接到控制器，以便可 以控制應(yīng)用到單獨(dú)照明器件130和風(fēng)扇單元125、240的功率。在圖2C中還示出了布置在 燈235和臺(tái)板145之間的擴(kuò)散構(gòu)件238。擴(kuò)散構(gòu)件238的每一個(gè)可以是適于均勻分布或過(guò) 濾來(lái)自燈235的光的透明或半透明的材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，將擴(kuò)散構(gòu)件238用于至少 部分地阻擋或過(guò)濾來(lái)自所述照明器件130的一個(gè)或多個(gè)的光。在一個(gè)方面中，將擴(kuò)散構(gòu)件 238用于調(diào)節(jié)處理區(qū)域128中的光學(xué)強(qiáng)度。 在光浸室100的一個(gè)實(shí)施方式中，為了在PV器件中產(chǎn)生"熱點(diǎn)"，至少部分地遮蔽 均勻分布或過(guò)濾的光，以便模擬使用時(shí)太陽(yáng)能電池的遮蔽(shading)。 一般地，當(dāng)未遮蔽太 陽(yáng)能電池正在產(chǎn)生電流的同時(shí)由PV器件中遮蔽太陽(yáng)能電池產(chǎn)生最小或降低電流時(shí)，在PV 器件中產(chǎn)生熱點(diǎn)。由于PV器件中太陽(yáng)能電池是串聯(lián)的，來(lái)自未遮蔽太陽(yáng)能電池的電流必須 通過(guò)遮蔽電池。典型地，在遮蔽太陽(yáng)能電池中產(chǎn)生向偏壓，導(dǎo)致在遮蔽太陽(yáng)能電池中產(chǎn)生熱 量。產(chǎn)生的熱量可以損壞PV器件或每一個(gè)太陽(yáng)能電池中的多個(gè)層。因此，存在減輕PV器 件中熱點(diǎn)及其它缺陷的產(chǎn)生的持續(xù)挑戰(zhàn)，而將光浸室100用作解決這些挑戰(zhàn)的分析工具。
圖2D是圖2A-2C的室100的底視圖，示出定位成將氣流引導(dǎo)到臺(tái)板145的主側(cè)部 或下表面250的四個(gè)風(fēng)扇單元240。還示出了臺(tái)板145的可移動(dòng)截面170，其可以移開(kāi)以便 暴露穿過(guò)臺(tái)板145的開(kāi)孔的。 圖2E是沿圖1B的截面A-A所取的臺(tái)板145的截面圖。還示出了布置在圖145的 上表面260上的PV器件255。 PV器件255包括配置成面向諸如太陽(yáng)或照明器件130 (未示 出)的光源的上側(cè)270A和下表面或背側(cè)270B。臺(tái)板145的上表面260包括用于在臺(tái)板145 的上表面260與PV器件的背側(cè)270B之間提供緊密接觸的平坦表面。 在此實(shí)施方式中，將臺(tái)板145的可移動(dòng)截面170 (圖1B)移開(kāi)，以便暴露在臺(tái)板145 中形成的開(kāi)孔265。在一個(gè)實(shí)施方式中，將開(kāi)孔265配置成通往連接到PV器件255并布置 在作為PV器件255 —部分的接線(xiàn)盒275中的接線(xiàn)端子272。在一個(gè)方面中，室100包括連 接到PV器件255的接線(xiàn)端子272的探針或電引線(xiàn)274。在一個(gè)實(shí)施方式中，接線(xiàn)盒275從 PV器件255的背側(cè)270B突出，并且使開(kāi)孔265的尺寸適于容納背側(cè)270B的突出部分。以 使開(kāi)孔265的尺寸適于容納接線(xiàn)盒275的這種方式允許PV器件255的背側(cè)270B的大部分 與臺(tái)板145的上表面260緊密接觸。開(kāi)孔265還允許將電引線(xiàn)274連接到接線(xiàn)端子272。 將電引線(xiàn)274與適于存儲(chǔ)來(lái)自PV器件255的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)295相連。在圖3A-3E中示出可以由圖1A-2E的光浸室100測(cè)試的PV器件255的示例。 在室100中在測(cè)試期間控制PV器件255和臺(tái)板145的溫度。在環(huán)境模擬和/或 測(cè)試工藝的一個(gè)示例中，以橫貫臺(tái)板145的上表面260最大偏差為大約10X的方式，將PV 器件255加熱到并維持在大約4(TC和大約6(TC之間的溫度。在另一個(gè)實(shí)施方式中，將臺(tái)板 145和/或PV器件255的溫度控制在任何1. 5m2區(qū)域中大約+/_3°〇之內(nèi)。通過(guò)使用一個(gè) 或多個(gè)傳感器278控制照明器件130和風(fēng)扇單元125及240的輸出，提供臺(tái)板145和/或 PV器件255的溫度控制。 一個(gè)或多個(gè)傳感器的每一個(gè)可以是熱電偶器件、高溫計(jì)、分光計(jì)、 及它們的組合。 在一個(gè)實(shí)施方式中，將一個(gè)或多個(gè)傳感器278定位成確定PV器件255的周邊和PV 器件255的中心或中心附近的溫度。雖然將一個(gè)或多個(gè)傳感器278顯示為布置在臺(tái)板145 的主體中，可以將傳感器278連接到在臺(tái)板145的外部的PV器件255的表面。例如，可以 將傳感器278手工地定位到和/或連接到PV器件255的周邊和通過(guò)開(kāi)孔265連接到PV器 件255的中心。在其它實(shí)施方式中，可以由配置成觀(guān)測(cè)PV器件255的傳感器132提供溫度 傳感。在一個(gè)實(shí)施方式中，傳感器132是適于觀(guān)測(cè)PV器件255的上側(cè)270A的紅外照相機(jī)。 在此實(shí)施方式中，將傳感器132配置成提供PV器件255內(nèi)的組件的溫度度量。
在一個(gè)實(shí)施方式中，由風(fēng)扇單元125和/或240提供臺(tái)板145和/或PV器件255 的冷卻，以便在測(cè)試期間控制和維持太陽(yáng)能電池的期望溫度。在另一個(gè)實(shí)施方式中，臺(tái)板 145可以包括布置在145之中或之上的溫度控制溝道280?？梢詫系?80連接到諸如水、 乙二醇、氮?dú)饣蚱渌m于加熱或冷卻臺(tái)板145的溫度控制流體的溫度控制流體源。在另一 個(gè)實(shí)施方式中，臺(tái)板145可以包括嵌入式加熱元件(未示出)。雖然將某些實(shí)施方式描述為 在臺(tái)板145上以可以利用重力的水平取向(X或Y方向)支撐PV器件255，也可以將臺(tái)板 145改型為包括允許PV器件255與臺(tái)板145相連的支撐構(gòu)件290。在一個(gè)實(shí)施方式中，可 以垂直定向(Z方向)臺(tái)板145或?qū)⑵湟苿?dòng)到垂直取向，以便允許在垂直取向上測(cè)試PV器 件255。 圖3A是在圖2E的PV器件255中可形成并在室100中可光浸和/或分析的單結(jié)非 晶或微晶硅太陽(yáng)能電池300A的簡(jiǎn)化示意圖。使單結(jié)非晶或微晶硅太陽(yáng)能電池300A的取向 朝向光源或太陽(yáng)能輻射301。在測(cè)試期間，由照明器件130提供太陽(yáng)能輻射301。太陽(yáng)能電 池300A—般包含其上形成有薄膜的基板302，諸如玻璃基板、聚合物基板、金屬基板、或其 它適當(dāng)基板。在一個(gè)實(shí)施方式中，基板302是尺寸為大約2200mmX 2600mmX 3mm的玻璃基 板。太陽(yáng)能電池300A還包含在基板302上形成的第一透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層310(例如， 氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO))、在第一 TCO層310上形成的第一 p-i-n結(jié)320、在第一 p-i-n 結(jié)320之上形成的第二 TCO層340、及在第二 TCO層340上形成的背部接觸層350。為了通 過(guò)增強(qiáng)光捕獲來(lái)改進(jìn)光吸收，可以隨意通過(guò)濕法、等離子體、離子和/或機(jī)械工藝粗糙化所 述基板和/或在其上形成的一個(gè)或多個(gè)薄膜。例如，在圖3A所示的實(shí)施方式中，粗糙化第 一 TCO層310，而在其上沉積的后續(xù)薄膜一般將遵循其下面的表面的形貌。
在一種配置中，第一 p-i-n結(jié)320可以包含p型非晶硅層322、在p型非晶硅層322 上形成的本征型非晶硅層324、及在本征型非晶硅層324上形成的n型微晶硅層326。在一 個(gè)示例中，可以將P型非晶硅層322形成為厚度在大約60 A和大約300 A之間，將本征型非 晶硅層324形成為厚度在大約1500 A和大約3500 A之間，并將n型微晶硅層326形成為厚度在大約100 A和大約400 A之間。背部接觸層350可以包括，但不限于，從由Al、 Ag、 Ti、 Cr、 Au、 Cu、 Pt、它們的合金及組合構(gòu)成的集合中選擇的材料。 圖3B是太陽(yáng)能電池300B的實(shí)施方式的示意圖，太陽(yáng)能電池300B是朝向光或太陽(yáng) 能輻射301取向的多結(jié)太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池300B包含在其上形成有薄膜的基板302， 諸如玻璃基板、聚合物基板、金屬基板、或其它適當(dāng)基板。太陽(yáng)能電池300B還包含在基板 302上形成的第一透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層310、在第一TC0層310上形成的第一p-i-n結(jié) 320、在第一 p-i-n結(jié)320上形成的第二 p-i-n結(jié)330、在第二 p-i-n結(jié)330上形成的第二 TCO層340、及在第二 TCO層340上形成的背部接觸層350。 在圖3B所示實(shí)施方式中，粗糙化第一TC0層310，并且在其上沉積的后續(xù)薄膜一般 遵循其下面的表面的形貌。第一 P-i-n結(jié)320可以包含p型非晶硅層322、在p型非晶硅層 322上形成的本征型非晶硅層324、及在本征型非晶硅層324上形成的n型微晶硅層326。 在一個(gè)示例中，可以將P型非晶硅層322形成為厚度在大約60 A和大約300 A之間，將本征 型非晶硅層324形成為厚度在大約1500 A和大約3500 A之間，并將n型微晶硅層326形成 為厚度在大約100 A和大約400 A之間。 第二p-i-n結(jié)330可以包含p型微晶硅層332、在p型微晶硅層332上形成的本征 型微晶硅層334、及在本征型微晶硅層334上形成的n型非晶硅層336。在一個(gè)示例中，可 以將P型微晶硅層332形成為厚度在大約100 A和大約400 A之間，可以將本征型微晶硅層 334形成為厚度在大約10000 A和大約30000 A之間，并將n型非晶硅層336形成為厚度在 大約100 A和大約500 A之間。背部接觸層350可以包括，但不于，從由Al、Ag、Ti、Cr、Au、 Cu、Pt、它們的合金及組合構(gòu)成的集合中選擇的材料。 圖3C是示意性示出PV器件255的背側(cè)270B的示例的平面圖。圖3D是圖3C中 示出的PV器件255的一部分(見(jiàn)截面A-A)的側(cè)部截面圖。雖然圖3D示出了與圖3A中描 述的配置相似的單結(jié)太陽(yáng)能電池的橫截面，并這并不意味著對(duì)在此描述的本發(fā)明的范圍的 限制。 如圖3C和3D所示，PV器件255可以包含基板302、太陽(yáng)能電池器件元件(例如標(biāo) 號(hào)310-350)、一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部電連接線(xiàn)路(例如端部母線(xiàn)(endbuss)355、交叉母線(xiàn)(cross buss) 356)、接合材料層360、背部玻璃基板361 、及接線(xiàn)盒275 。接線(xiàn)盒275 —般包括與背部 接觸層350及PV器件255的主動(dòng)區(qū)電連接的至少一個(gè)接線(xiàn)端子272。在某些實(shí)施方式中， 接線(xiàn)盒275 —般可以包含通過(guò)端部母線(xiàn)355及交叉母線(xiàn)356與PV器件255的某些部分電 連接的兩個(gè)接線(xiàn)盒接線(xiàn)端子371、372，端部母線(xiàn)355及交叉母線(xiàn)356與背部接觸層350及 太陽(yáng)能電池300A或300B的主動(dòng)區(qū)電連接。為了避免與在下面的討論中在基板302上具體 執(zhí)行的動(dòng)作有關(guān)的混淆，總體上將具有一個(gè)或多個(gè)沉積層(例如標(biāo)號(hào)310-350)和/或布置 在其上的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部電連接線(xiàn)路(例如端部母線(xiàn)355、交叉母線(xiàn)356)的基板302稱(chēng)為 器件基板303。相似地，將已經(jīng)使用接合材料360接合到背部玻璃基板361的器件基板303 稱(chēng)為復(fù)合太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304。 圖3E是PV器件255的示意截面圖，示出用于在PV器件255內(nèi)形成單獨(dú)電池 382A-382B的不同刻線(xiàn)區(qū)域。如圖3E所示，PV器件255包括透明基板302、第一 TCO層310、 第一 p-i-n結(jié)320、及背部接觸層350?？梢詧?zhí)行三個(gè)激光刻線(xiàn)步驟，用于產(chǎn)生形成高效率 太陽(yáng)能電池器件通常所需的溝槽381A、381B、及381C。雖然在基板302上一起形成，但是由在背部接觸層350和第一 p-i-n結(jié)320中形成的絕緣溝槽381C將單個(gè)電池382A和382B 彼此隔離。另外，以使背部接觸層350與第一 TCO層310電接觸的方式，在第一 p-i-n結(jié) 320中形成溝槽381B。在一個(gè)實(shí)施方式中，在沉積第一 p-i-n結(jié)320和背部接觸層350之 前，通過(guò)激光刻線(xiàn)去除第一 TCO層310的一部分形成絕緣溝槽381A。相似地，在一個(gè)實(shí)施 方式中，在沉積背部接觸層350之前，通過(guò)激光刻線(xiàn)去除第一 p-i-n結(jié)320的一部分在第一 p-i-n結(jié)320中形成溝槽381B。雖然在圖3E中示出單結(jié)型太陽(yáng)能電池，但是此配置并不意 味著對(duì)在此描述的本發(fā)明的范圍的限制。 圖4A是光浸室100的示意頂視圖，示出在光浸工藝中使用的溫度控制回路400的 一個(gè)實(shí)施方式?？梢栽谑?00的配置(setup)、室100中的環(huán)境模擬和/或在室100中PV 器件255的測(cè)試的一種或組合中使用溫度控制回路400。在環(huán)境模擬和/或測(cè)試期間，如 圖所示，將PV器件255支撐在臺(tái)板145的上表面260上。在環(huán)境模擬或測(cè)試工藝期間，必 須將PV器件255的溫度升高到和/或維持在模擬PV器件255在投入使用時(shí)將可能遭受的 環(huán)境的溫度。因此，必須將室100中的環(huán)境配置成產(chǎn)生并維持預(yù)定溫度。在該圖中，將PV 器件255示出在臺(tái)板145的上表面260上。然而，在用于實(shí)現(xiàn)期望溫度的配置程序期間， 為了確定室100的初始溫度，可以使用虛擬基板代替實(shí)際PV器件。因此，在該圖中可以使 用PV器件255，僅是出于參考目的便于幫助讀者理解本發(fā)明。替代地，可以在配置工藝期 間使用實(shí)際PV器件255確定所述初始溫度。在另一個(gè)替代方式中，為了方便監(jiān)測(cè)和控制來(lái) 自多個(gè)照明器件130的光學(xué)能量，可以獨(dú)自或與虛擬基板或?qū)嶋HPV器件結(jié)合使用參考電池 (reference cell)420，諸如光傳感器件或光吸收器件。 通過(guò)在PV器件255的周邊的至少一個(gè)溫度指示點(diǎn)405和在PV器件255的中心處 的至少一個(gè)溫度指示點(diǎn)410密切監(jiān)測(cè)室100中的溫度。另外，在PV器件255的配置、環(huán)境 模擬和測(cè)試期間可以監(jiān)測(cè)多個(gè)溫度指示點(diǎn)415。在一個(gè)實(shí)施方式中，溫度指示點(diǎn)405、410和 415表示用于使用傳感器132 (圖IB和2E)和傳感器278 (圖2E)的一個(gè)或組合的溫度測(cè)量 的參考點(diǎn)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，溫度指示點(diǎn)405、410和415表示諸如傳感器278的分立 溫度傳感器的位置。在一個(gè)實(shí)施方式中，在PV器件255的配置、環(huán)境模擬和/或測(cè)試期間 可以監(jiān)測(cè)包括溫度指示點(diǎn)405、410和415的溫度指示點(diǎn)的圖形。在一個(gè)方面中，在PV器件 255的配置、環(huán)境模擬和/或測(cè)試期間可以監(jiān)測(cè)溫度指示點(diǎn)的網(wǎng)格圖形。例如，可以使用大 約25個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)PV器件255的一部分，諸如PV器件255的中心和至少一個(gè)邊緣。替代 地或附加地，可以將參考電池420放置在臺(tái)板145的上表面260上。在一個(gè)實(shí)施方式中，參 考電池420是單個(gè)PV器件、光傳感器、或其它光導(dǎo)器件。參考電池420還包括可以是如上 所述的溫度傳感器的參考點(diǎn)的溫度指示點(diǎn)415。 在一個(gè)實(shí)施方式中，可以將所述多個(gè)風(fēng)扇單元125分為適于分別在PV器件255的 邊緣上方和中心上方提供氣流的第一組風(fēng)扇單元425A和第二組風(fēng)扇單元425B。溫度指示 點(diǎn)405和410的每一個(gè)與一個(gè)或多個(gè)控制器430A和430B連通。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制 器430A和430B是適于分別控制多個(gè)風(fēng)扇單元125的每一個(gè)的氣流的速度控制器。在另一 個(gè)實(shí)施方式中，使控制器430A和430B適于分別控制第一組風(fēng)扇單元425A和第二組風(fēng)扇單 元425B。在一個(gè)方面中，控制器430A和430B是諸如比例積分微分(PID)控制器的受控回 路反饋控制器。在另一個(gè)實(shí)施方式中，將控制器430A和430B的每一個(gè)連接到主PID控制 器440。
圖4B是光浸室100的處理區(qū)域128的一部分的示意側(cè)視圖。在該圖中，示出了在 橫截面中具有反射器230的多個(gè)照明器件130中的兩個(gè)。雖然多個(gè)照明器件130為處理區(qū) 域128提供熱量，但是還通過(guò)照明器件130的調(diào)整提供處理區(qū)域128中的溫度控制。例如， 可以相對(duì)臺(tái)板145的上表面260調(diào)整反射器230和/或燈235的高度。在一個(gè)實(shí)施方式中， 通過(guò)旋轉(zhuǎn)反射器230相對(duì)燈235 (距離A)調(diào)整反射器230的高度。在一個(gè)方面中，可以將 反射器230連接到相對(duì)具有螺紋的軸455旋轉(zhuǎn)的諸如螺母的調(diào)整器件450。替代地或附加 地，可以由調(diào)整器件215相對(duì)臺(tái)板145的上表面260 (距離B)調(diào)整反射器230和燈235，調(diào) 整器件215可以是適于相對(duì)軸455旋轉(zhuǎn)的螺母。另外，可以使用調(diào)整器件215調(diào)整燈235 和/或反射器230之間的距離(距離C)。在附加或替代實(shí)施方式中，可以將燈235配置成 相對(duì)臺(tái)板145的上表面260進(jìn)行角度調(diào)整。在一個(gè)方面中，軸455包括適于以相對(duì)軸455 的縱軸的角a旋轉(zhuǎn)燈235并鎖定燈235的旋轉(zhuǎn)器件460。因此，可以使用線(xiàn)性調(diào)整(距離 A、 B和C)和角度調(diào)整(角a )的一個(gè)或組合控制照明器件130的光學(xué)和/或熱強(qiáng)度。
照明器件130的每一個(gè)與為單獨(dú)照明器件130提供開(kāi)啟/關(guān)閉和功率控制的主 PID控制器440通信?？梢詫为?dú)控制器470與可用于基于來(lái)自主PID控制器440的指令 調(diào)整距離A、B和C和/或角a的致動(dòng)器(未示出)連接。替代地，可以基于來(lái)自主PID控 制器440的反饋手工地執(zhí)行距離A、 B和C和/或角a的調(diào)整。 圖4C是室100的示意底視圖，示出光浸電測(cè)試程序490的一個(gè)方面。在該圖中， 為了更加清楚地描述室100與PV器件255之間的界面，未示出臺(tái)板。由與PV器件255的 周邊通信的至少一個(gè)傳感器278和與PV器件255的中心通信的另一個(gè)傳感器278監(jiān)測(cè)PV 器件255的溫度。為了監(jiān)測(cè)來(lái)自PV器件255的信號(hào)，將電引線(xiàn)274連接到PV器件255。在 計(jì)算機(jī)295中收集來(lái)自傳感器278的溫度數(shù)據(jù)和來(lái)自PV器件255的電數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施 方式中，將參考電池420(例如熱電堆)用于監(jiān)測(cè)處理區(qū)域128中的各條件。在此實(shí)施方式 中，在計(jì)算機(jī)295中采集溫度數(shù)據(jù)和/或光強(qiáng)度數(shù)據(jù)。 在一個(gè)示例中，計(jì)算機(jī)295包括分析和記錄來(lái)自PV器件255的原始電流/電壓 (IV)數(shù)據(jù)的電輸出記錄程序472。計(jì)算機(jī)295還包括監(jiān)測(cè)和/或收集來(lái)自PV器件255的 溫度數(shù)據(jù)的溫度記錄程序474。在使用參考電池420的實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)295還包括用于 參考電池420的參考電池記錄程序476。由參考電池記錄程序476監(jiān)測(cè)和/或記錄諸如由 參考電池420經(jīng)歷的溫度和/或光學(xué)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。因此，計(jì)算機(jī)295能夠?qū)崿F(xiàn)PV器件255 的溫度和電特性的監(jiān)測(cè)和/或記錄，用于用戶(hù)或計(jì)算機(jī)295的未來(lái)使用。在使用參考電池 420的實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)295監(jiān)測(cè)和/或記錄來(lái)自參考電池420的表示處理區(qū)域128的和 /或圍繞PV器件255的環(huán)境的條件(或狀態(tài))的數(shù)據(jù)。 在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)試程序490包括利用計(jì)算機(jī)295記錄的數(shù)據(jù)調(diào)整處理區(qū)域 128中的條件和/或確定PV器件255的電特性。在某些實(shí)施方式中，為了制造更加堅(jiān)固的 PV器件，將來(lái)自PV器件255的數(shù)據(jù)用于調(diào)整上游工藝中的工藝制法。在一個(gè)實(shí)施方式中， 計(jì)算機(jī)295能夠?qū)崿F(xiàn)PV器件255的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和/或處理區(qū)域128中的條件的實(shí)時(shí)調(diào)整，如 492處所示。例如，可以監(jiān)測(cè)和控制PV器件255的溫度補(bǔ)償(A)。在一個(gè)方面中，可以監(jiān)測(cè) 所述溫度，以便能夠利用IV曲線(xiàn)進(jìn)行比較。在另一個(gè)示例中，可以監(jiān)測(cè)和控制光強(qiáng)度補(bǔ)償 (B)。在一個(gè)方面中，將來(lái)自參考電池420的數(shù)據(jù)與PV器件255的電輸出相比較。在另一 個(gè)示例中，可以使用來(lái)自計(jì)算機(jī)295的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)PV器件的電特性。在一個(gè)方面中，可以確定最終IV曲線(xiàn)計(jì)算(C)。在另一個(gè)方面中，可以由計(jì)算機(jī)295獲得PV器件255的最大功率 (Pmax)判定(D)。在此實(shí)施方式中，可以基于電輸出分級(jí)或定級(jí)PV器件255。
在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)試程序490包括判定494，判定494包括用于繼續(xù)光浸工藝 的判定。在一個(gè)方面中，判定494可以基于處理區(qū)域128中的條件和/或由PV器件255經(jīng) 歷的溫度和/或光學(xué)強(qiáng)度。例如，如果沒(méi)有穩(wěn)定PV器件255的溫度，所述判定可以是正的， 以便繼續(xù)所述光浸工藝，力圖穩(wěn)定PV器件255。計(jì)算機(jī)295與主PID控制器440通信，并且 可以修改處理區(qū)域128中的溫度和/或光學(xué)強(qiáng)度。如果所述判定是負(fù)的，其可以表示PV器 件255的穩(wěn)定，PID控制器440可以關(guān)閉照明器件130，如在496處所示。判定494還可以 包括繼續(xù)所述光浸工藝，以便在不同環(huán)境條件下測(cè)試PV器件255。例如，可以在第一溫度下 測(cè)試(例如，監(jiān)測(cè)、記錄和/或定級(jí))PV器件255的電特性，并在小于或大于所述第一溫度 的第二溫度下再次測(cè)試。 圖5是將光浸室作為一個(gè)組件的太陽(yáng)能模塊生產(chǎn)線(xiàn)500的一個(gè)實(shí)施方式的平面 圖。在一個(gè)示意工藝序列中，將基板302加載到太陽(yáng)能模塊生產(chǎn)線(xiàn)500中建立的加載模塊 502中。沿傳送帶581和/或由其它器件或工具，諸如手工地或使用機(jī)械手設(shè)備，將基板302 傳送到太陽(yáng)能模塊生產(chǎn)線(xiàn)500的不同組件。在一個(gè)實(shí)施方式中，以沒(méi)有良好控制基板302 的邊緣、整體尺寸和/或清潔度的"原始"狀態(tài)接收基板302。然而，典型地，接收已經(jīng)將第 一 TCO層310沉積在基板302的表面上的"原始"基板302是有利的。
接下來(lái)，將基板302傳送到刻線(xiàn)模塊508中，在刻線(xiàn)模塊508中在基板302上執(zhí)行 用于將基板302表面的不同區(qū)域彼此電隔離的前部接觸隔離工藝。接下來(lái)，將基板302傳送 到處理模塊512，在處理模塊512中在基板302上執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)光吸收體沉積工藝。所述 一個(gè)或多個(gè)光吸收體沉積工藝可以包括一個(gè)或多個(gè)用于形成太陽(yáng)能電池器件的不同區(qū)域 的制備、蝕刻、和/或材料沉積步驟。所述一個(gè)或多個(gè)沉積工藝可以包括一系列用于形成太 陽(yáng)能電池300A和300B的多個(gè)層的子處理步驟。 一般來(lái)說(shuō)，在處理模塊512中為形成在基 板302上形成的太陽(yáng)能電池器件中的一個(gè)或多個(gè)層而建立的一個(gè)或多個(gè)集成工具(例如， 集成工具512A-512D)中，執(zhí)行所述一個(gè)或多個(gè)光吸收體沉積工藝。 接下來(lái)，將基板302傳送到刻線(xiàn)模塊516，在刻線(xiàn)模塊516中在基板302上執(zhí)行用 于將基板302表面的不同區(qū)域彼此電隔離的互連形成工藝。通過(guò)使用諸如激光消融工藝的 材料去除步驟，從基板302表面去除材料。在另一個(gè)實(shí)施方式中，利用噴水切割工具或金剛 石刻線(xiàn)隔離基板302的表面上的所述不同區(qū)域。 接下來(lái)，可以將基板302傳送到檢查模塊517，在檢查模塊517中可以執(zhí)行檢查工 藝并且可以收集測(cè)量數(shù)據(jù)并將其傳送到系統(tǒng)控制器590。在一個(gè)實(shí)施方式中，基板302通過(guò) 檢查模塊507并且光學(xué)檢查基板302。捕捉基板302的圖像并傳送到系統(tǒng)控制器590，在其 中分析所述圖像，收集測(cè)量數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在一個(gè)實(shí)施方式中，將所述測(cè)量數(shù) 據(jù)用于修改一個(gè)或多個(gè)上游工藝。 接下來(lái)，將基板302傳送到處理模塊518中，在處理模塊518中在基板302上執(zhí)行 背部接觸形成工藝。所述背部接觸形成步驟可以包括一個(gè)或多個(gè)用于形成太陽(yáng)能電池器件 的背部接觸區(qū)域的制備、蝕刻、和/或材料沉積步驟。在一個(gè)實(shí)施方式中，將一個(gè)或多個(gè)PVD 步驟用于在基板302的表面上形成背部接觸層350。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用可從加利福尼 亞州圣克拉拉市的應(yīng)用材料股份有限公司獲得的ATONTM PVD 5.7工具執(zhí)行所述一個(gè)或多個(gè)
15處理步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，將一個(gè)或多個(gè)CVD步驟用于在基板302的表面上形成背 部接觸層350。 接下來(lái)，將基板302傳送到刻線(xiàn)模塊520中，在刻線(xiàn)模塊520中在基板302上執(zhí)行 背部接觸隔離工藝。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用可從應(yīng)用材料股份有限公司獲得的5. 7m2基板 激光刻線(xiàn)模塊精確刻線(xiàn)基板302的期望區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述激光刻線(xiàn)工藝使用 532nm波長(zhǎng)脈沖激光圖案化布置在器件基板303上布置的材料，以便隔離太陽(yáng)能電池300A、 300B的區(qū)域。在另一個(gè)實(shí)施方式中，將噴水切割工具或金剛石刻線(xiàn)用于隔離基板302的表 面上的所述不同區(qū)域。 接下來(lái)，可將基板302傳送到檢查模塊521，在檢查模塊521中執(zhí)行檢查工藝并且 可以收集測(cè)量數(shù)據(jù)并將其傳送到系統(tǒng)控制器590。在一個(gè)實(shí)施方式中，基板302通過(guò)檢查模 塊521，在其中光學(xué)檢查基板302。捕捉基板302的圖像并將其傳送到系統(tǒng)控制器590，在其 中分析所述圖像，收集測(cè)量數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在一個(gè)實(shí)施方式中，將所述測(cè)量數(shù) 據(jù)用于修改一個(gè)或多個(gè)上游工藝，諸如所述前部接觸隔離工藝、所述互連形成工藝、和/或 所述背部接觸隔離工藝。 接下來(lái)，將基板302傳送到封口 /邊緣去除模塊526，在封口 /邊緣去除模塊526 中執(zhí)行用于制備基板302的不同表面的基板表面及邊緣制備工藝。在一個(gè)方面中，將所述 表面及邊緣制備工藝用于防止稍后的器件形成工藝中的合格率問(wèn)題。在一個(gè)實(shí)施方式中， 將基板302插入到封口 /邊緣去除模塊526，以便制備基板302的邊緣。在另一個(gè)實(shí)施方式 中，將封口 /邊緣去除模塊526用于從基板302的邊緣去除沉積材料(例如，大約10mm)，以 便提供可以用于在基板302與背部玻璃基板361 (圖3D)之間形成可靠密封的區(qū)域。還可 以將從基板302的邊緣去除的材料用于在最終形成的PV器件中防止電短路。
接下來(lái)，將基板302傳送到預(yù)篩分(pre-screening)模塊527，在預(yù)篩分模塊527 中在基板302上執(zhí)行任選預(yù)篩分工藝，以便確保在所述基板表面上形成的器件滿(mǎn)足期望質(zhì) 量標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，將發(fā)光源及探測(cè)器件用于通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)基板接觸探針 測(cè)量形成的太陽(yáng)能電池的產(chǎn)出。如果模塊527在形成的器件中檢測(cè)到缺陷，其可以采取校 正動(dòng)作或者可以廢棄所述太陽(yáng)能電池。 接下來(lái)，將基板302傳送到接合線(xiàn)連接模塊531，在接合線(xiàn)連接模塊中在基板302 上執(zhí)行接合線(xiàn)連接工藝。將接合線(xiàn)連接模塊531用于連接將不同外部電組件連接到形成 的太陽(yáng)能電池器件所需的不同電線(xiàn)/引線(xiàn)。典型地，接合線(xiàn)連接模塊531是可以有利地用 于可靠且快速形成大量互連的自動(dòng)電線(xiàn)接合工具，通常需要所述大量互連來(lái)形成在生產(chǎn)線(xiàn) 500中形成的大太陽(yáng)能電池。在一個(gè)實(shí)施方式中，將接合線(xiàn)連接模塊531用于在形成的背 部接觸層350上形成端部母線(xiàn)355和交叉母線(xiàn)356(兩者如圖3C所示)。在這種配置中， 端部母線(xiàn)355可以是導(dǎo)電材料，可將所述導(dǎo)電材料粘結(jié)、焊接、和/或熔合到在所述背部接 觸區(qū)域中建立的背部接觸層350，以便形成良好電接觸。在一個(gè)實(shí)施方式中，端部母線(xiàn)355 和交叉母線(xiàn)356的每一條包含金屬條帶，諸如銅帶、鍍鎳銀帶、鍍銀鎳帶、鍍錫銅帶、鍍鎳銅 帶、或其它的可以攜載由太陽(yáng)能電池釋出的電流并可靠接合到背部接觸區(qū)域中的金屬層的 導(dǎo)電材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬條帶的寬度在大約2mm和大約10mm之間而厚度在大約 lmm和大約3mm之間?？梢酝ㄟ^(guò)使用諸如絕緣帶的絕緣材料將在接合點(diǎn)電連接到端部母線(xiàn) 355的交叉母線(xiàn)356與太陽(yáng)能電池的背部接觸層電隔離。交叉母線(xiàn)356的每一條的末端一般具有可以用于將端部母線(xiàn)355和交叉母線(xiàn)356連接到在接線(xiàn)盒275 (圖3C)中形成的電連 接線(xiàn)路的一條或多條引線(xiàn)，接線(xiàn)盒275用于將形成的太陽(yáng)能電池與其它外部電引線(xiàn)連接。
在該工藝中，制備用于傳送到太陽(yáng)能電池形成工藝中的接合材料和背部玻璃基板 361。 一般在玻璃貯存模塊532中執(zhí)行所述制備工藝，玻璃貯存模塊532 —般包括材料制備 模塊532A、玻璃加載模塊532B、玻璃清潔模塊532C、及玻璃檢查模塊532D。通過(guò)使用層壓 工藝將背部玻璃基板361接合到基板302上。 一般來(lái)說(shuō)，所述接合工藝需要制備聚合物接 合材料，將聚合物接合材料放置在背部玻璃基板361與基板302上的沉積層之間，以便形成 用于防止在使用壽命期內(nèi)環(huán)境侵襲太陽(yáng)能電池的真空密封。在材料制備模塊532A中制備 接合材料。隨后將所述接合材料放置在基板302上，并將背部玻璃基板361加載到加載模 塊532B中。由清潔模塊532C清洗所述背部玻璃基板。隨后由檢查模塊532D檢查背部玻 璃基板361，并將背部玻璃基板361放置在接合材料及基板302上。 接下來(lái)，將基板302、背部玻璃基板361、及接合材料傳送到接合模塊534，在接合 模塊532中執(zhí)行用于將背部玻璃基板361接合到基板302的層壓工藝。在該工藝中，將接 合材料，諸如聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，夾在背部玻璃基板361 與基板302之間。使用接合模塊534中建立的不同加熱元件和其它器件，將熱量和壓力施 加到上述結(jié)構(gòu)，以便形成接合密封器件。由此，基板302、背部玻璃基板361和接合材料形成 至少部分封裝所述太陽(yáng)能電池的主動(dòng)區(qū)的復(fù)合太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304。在一個(gè)實(shí)施方式中，為 了允許交叉母線(xiàn)356或端部母線(xiàn)355的部分保持暴露，在背部玻璃基板361中形成的至少 一個(gè)孔保持至少一部分未由接合材料覆蓋，使得交叉母線(xiàn)356或端部母線(xiàn)355的一部分保 持暴露，以便在后續(xù)工藝中可以形成與太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304的這些區(qū)域的電連接。
接下來(lái)，將復(fù)合太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304傳送到壓熱模塊536，在壓熱模塊536中在復(fù) 合太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304上執(zhí)行壓熱工藝。將所述壓熱工藝用于去 除接合結(jié)構(gòu)中的截留氣 體，確保在背部玻璃基板361與基板302之間形成良好接合。在該工藝中，將接合太陽(yáng)能電 池結(jié)構(gòu)304插入到壓熱模塊536的處理區(qū)域中，在所述區(qū)域中傳送用于減少截留氣體量和 改進(jìn)在基板302、背部玻璃基板361及接合材料之間的接合性能的熱量和高壓氣體。在壓 熱模塊536中執(zhí)行的所述工藝還用于確保更好地控制在玻璃和接合層(例如PVB層)中的 應(yīng)力，以便防止將來(lái)由在接合/層壓工藝期間引入的應(yīng)力導(dǎo)致真空密封的失效或玻璃的失 效。在一個(gè)實(shí)施方式中，可能需要將基板302、背部玻璃基板361及接合材料加熱到在形成 的復(fù)合太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304中的一個(gè)或多個(gè)組件中導(dǎo)致應(yīng)力松弛的溫度。
接下來(lái)，將復(fù)合太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304傳送到接線(xiàn)盒連接模塊538，在接線(xiàn)盒連接模 塊538中在太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304上執(zhí)行接線(xiàn)盒連接工藝。將接線(xiàn)盒連接模塊538用于在部 分形成的PV器件上安裝接線(xiàn)盒275 (圖3C)。安裝的接線(xiàn)盒275作為將要連接到形成的PV 器件的外部電組件(諸如其它PV器件或電力網(wǎng))與所述PV器件中的內(nèi)部電連接點(diǎn)之間的 界面。在一個(gè)實(shí)施方式中，接線(xiàn)盒275包含一個(gè)或多個(gè)接線(xiàn)端子，諸如接線(xiàn)端子371和372， 以便可以容易且系統(tǒng)地將形成的PV器件連接到其它外部器件，以傳送產(chǎn)生的電力。因此， 在將接線(xiàn)盒275連接到復(fù)合太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304之后，形成密封的可用PV器件255。
接下來(lái)，將PV器件255傳送到測(cè)試模塊540，在測(cè)試模塊540中篩分并分析PV器 件255，以便確保在PV器件255上形成的器件滿(mǎn)足期望質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè) 試模塊540包括第一測(cè)試室538A和第二測(cè)試室538B中的至少一個(gè)。在該實(shí)施方式中，將第一測(cè)試室538A布置在生產(chǎn)線(xiàn)500內(nèi)，以便可以由傳送帶540傳送PV器件255通過(guò)測(cè)試 室538A，而將第二測(cè)試室538B布置在生產(chǎn)線(xiàn)500內(nèi)的旁路傳送帶582上。在此實(shí)施方式 中，使第一測(cè)試室538A和第二測(cè)試室538B均適于使PV器件255經(jīng)受光線(xiàn)和熱量中的一種 或其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，生產(chǎn)線(xiàn)500包含多個(gè)彼此平行放置的測(cè)試室(例如，標(biāo)號(hào) 538A、538B)，以便可以在測(cè)試室中的期望測(cè)試時(shí)間內(nèi)達(dá)到通過(guò)生產(chǎn)線(xiàn)500的太陽(yáng)能電池產(chǎn) 量。在一個(gè)配置中，將測(cè)試室538A、538B的每一個(gè)連接到配置成傳送基板進(jìn)、出每一個(gè)測(cè)試 室538A、538B的多個(gè)傳送帶581。 在一個(gè)實(shí)施方式中，第一測(cè)試室538A是配置成使PV器件255經(jīng)受光學(xué)能量并當(dāng) PV器件255經(jīng)受所述光學(xué)能量時(shí)監(jiān)測(cè)PV器件255的電輸出的太陽(yáng)能模擬室。在一個(gè)實(shí)施 方式中，使所述太陽(yáng)能模擬室適于發(fā)射朝向PV器件255的上表面的閃光，并且監(jiān)測(cè)和特征 化PV器件255的功率輸出。在另一個(gè)實(shí)施方式中，將第二測(cè)試室538B配置成與如這里描 述的光浸室100相似。在某些實(shí)施方式中，可以將第一測(cè)試室538A配置為光浸室100而將 第二測(cè)試室538B配置為太陽(yáng)能模擬室。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以將第一測(cè)試室538A和 第二測(cè)試室538B兩者配置為如這里描述的光浸室100，以便生產(chǎn)線(xiàn)500包括適于執(zhí)行光浸 工藝和/或測(cè)試PV器件255的電性能的兩個(gè)室。在所述這些實(shí)施方式的任何一個(gè)中，通過(guò) 使用適于實(shí)現(xiàn)與接線(xiàn)盒275中的接線(xiàn)端子371及372的電接觸的一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)組件，可 以采用發(fā)光源和探測(cè)器件測(cè)量PV器件的輸出。如果測(cè)試模塊540在PV器件255中檢測(cè)到 缺陷，可以執(zhí)行校正動(dòng)作或者可以廢棄PV器件255。 接下來(lái)，將PV器件255傳送到支撐結(jié)構(gòu)模塊541，在支撐結(jié)構(gòu)模塊541中將支撐 結(jié)構(gòu)裝配硬件連接到PV器件255。在完成裝配硬件連接之后，可以容易地裝配PV器件255 并將其快速地安裝在用戶(hù)地點(diǎn)。隨后，將完成的PV器件255傳送到卸載模塊542，在卸載模 塊542處將PV器件255從太陽(yáng)能模塊生產(chǎn)線(xiàn)500移出。 圖6A是光浸室638的一個(gè)實(shí)施方式的示意截面圖，光浸室638可以是圖5的第一 測(cè)試室538A或第二測(cè)試室538B。在此實(shí)施方式中，使室638適于在垂直取向(Z方向)中 朝向PV器件255引導(dǎo)來(lái)自光陣列605的光學(xué)能量。 光浸室638包括定位機(jī)械手660和連接到定位機(jī)械手660的臺(tái)板145。定位機(jī)械 手660包括旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器664和旋轉(zhuǎn)式剎車(chē)665。臺(tái)板145包含托臺(tái)結(jié)構(gòu)670和放置成相 對(duì)托臺(tái)結(jié)構(gòu)670來(lái)保持PV器件255的多個(gè)支撐元件290和610。在一個(gè)實(shí)施方式中，支撐 元件290、610是真空夾緊元件、機(jī)械夾緊器件、及它們的組合。光浸室638還包括限定處理 區(qū)域128的外殼IIO，在處理區(qū)域128處放置用于處理的PV器件255。將光陣列605布置 在處理區(qū)域128中，用于朝向PV器件255引導(dǎo)光學(xué)和熱能量。外殼110包括框架105和門(mén) 120?？梢詷修D(zhuǎn)或縮回門(mén)120，以允許臺(tái)板145接近傳送帶581。在一個(gè)實(shí)施方式中，門(mén)120 包括可以是鉸鏈或旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器的樞軸機(jī)構(gòu)650。當(dāng)開(kāi)啟門(mén)120時(shí)，旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器664將 臺(tái)板145旋轉(zhuǎn)到接觸傳送帶581上的PV器件255的位置中。隨后旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器664將臺(tái) 板145旋轉(zhuǎn)到臺(tái)板145可以接收PV器件255的水平取向。致動(dòng)支撐元件290和/或610， 并且旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器664將臺(tái)板145移動(dòng)到在大致的垂直測(cè)試位置的處理區(qū)域128。為了排 除任何來(lái)自處理區(qū)域128的外來(lái)光線(xiàn)，關(guān)閉門(mén)120并使其處于將不干擾傳送帶581上的其 它PV器件的傳送的位置。以這種方式，可以從所述生產(chǎn)線(xiàn)移開(kāi)將要處理的PV器件255，并 且在光浸室638中進(jìn)行處理，而不干擾所述生產(chǎn)線(xiàn)中其它PV器件的處理。
在一個(gè)實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器664包括用于將臺(tái)板145從基本水平(X或Y方 向)的加載或卸載位置旋轉(zhuǎn)到基本垂直(Z方向)的處理位置的馬達(dá)。在臺(tái)板145移動(dòng)期間 損失功率的情況中旋轉(zhuǎn)式剎車(chē)665提供止動(dòng)能力。在所述加載或卸載位置中，臺(tái)板145與 將PV器件255移入、移出光浸室638的傳送帶581相互作用。在一個(gè)示例中，臺(tái)板145將 未處理PV器件255抬升離開(kāi)傳送帶581，并且將處理過(guò)的PV器件255放回傳送帶581。
光浸室638還包括用于當(dāng)PV器件255在所述垂直位置中時(shí)定位探測(cè)器件或探測(cè) 巢(probe nest) 680的支撐構(gòu)件682。探測(cè)巢(或稱(chēng)探針巢)680 —般包括連接到PV器件 255上的接線(xiàn)盒275的電引線(xiàn)274 (圖2E)。探測(cè)巢680向計(jì)算機(jī)285提供來(lái)自PV器件255 的數(shù)據(jù)。 圖6B是適于圖6A所示的光浸室638的臺(tái)板145的一個(gè)實(shí)施方式的平面圖。臺(tái)板 145包括附著有便于對(duì)臺(tái)板145進(jìn)行結(jié)構(gòu)支撐的結(jié)構(gòu)支撐元件的框架602。臺(tái)板145包括 上表面260和穿過(guò)其中形成的開(kāi)孔265。已經(jīng)移除了臺(tái)板145的一部分，以便示出與臺(tái)板 145的上表面260相對(duì)布置的多個(gè)風(fēng)扇單元245。 在所述實(shí)施方式中，臺(tái)板145包括適于方便PV器件(未示出)的支撐的多個(gè)支 撐元件610和/或290。在一個(gè)實(shí)施方式中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)支撐元件290的移動(dòng)，將致動(dòng)器 608連接到支撐元件290。每個(gè)致動(dòng)器608可以是電動(dòng)、氣動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)的線(xiàn)性致動(dòng)器或伺 服馬達(dá)。在一個(gè)實(shí)施方式中，支撐元件610是布置在臺(tái)板145的上表面260上的真空致動(dòng) 墊(pads)或杯狀物(cups)。 一旦致動(dòng)，支撐元件610的每一個(gè)夾緊一個(gè)PV器件并維持所 述PV器件與臺(tái)板145的上表面260之間的接觸。 圖7是可以在如這里描述的光浸室100或638中使用的照明陣列700的另一個(gè)實(shí) 施方式的示意等距圖。在此實(shí)施方式中，照明陣列700是消耗不同級(jí)別功率并排列成混合 燈陣列的兩種類(lèi)型燈的混合物。照明陣列700包括第一光源陣列705和第二光源陣列710。 第一光源陣列705包括排列成多行和列的多個(gè)第一燈，而第二光源陣列710包括排列成多 行和列的多個(gè)第二燈?？梢愿鶕?jù)將要測(cè)試的PV器件的尺寸調(diào)整第一光源陣列705和第二 光源陣列710的每一個(gè)的行和列的數(shù)量。 在一個(gè)實(shí)施方式中，第一光源陣列705可以包括具有第一功率電平的多個(gè)第一照 明器件130，而第二光源陣列710包括具有第二功率電平的多個(gè)第二照明器件715。在一個(gè) 方面中，所述多個(gè)第一照明器件130的每一個(gè)包括金屬鹵化物燈、LIFlTM照明器件及它們的 組合，而所述多個(gè)第二照明器件715的每一個(gè)包括白熾或鎢絲燈。在一個(gè)實(shí)施方式中，為了 獲得均勻光分布，將第一光源陣列705排列在第一平面中，并將第二光源陣列710排列在與 所述第一平面基本平行的第二平面中。為了匹配期望光譜，可以相應(yīng)地調(diào)整所述第一平面 與第二平面之間的距離。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以手動(dòng)或通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)諸如步進(jìn)馬 達(dá)等的致動(dòng)器720以自動(dòng)方式調(diào)整所述第一平面與第二平面之間的距離。在一個(gè)實(shí)施方式 中，期望光譜可以包括基本與一個(gè)(1)太陽(yáng)(s皿)等效的太陽(yáng)光的光譜。雖然沒(méi)有示出，第 一光源陣列705和第二光源陣列710的每一個(gè)與主PID控制器通信。 圖8是示出光浸方法800的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。在此實(shí)施方式中，可以在作 為獨(dú)立處理室的光浸室100中或作為太陽(yáng)能模塊生產(chǎn)線(xiàn)的一部分的光浸室638中執(zhí)行方法 800。在一個(gè)實(shí)施方式中，為了測(cè)試和特征化PV器件255，可以將方法800用于模擬環(huán)境條 件。例如，可以將處理區(qū)域128中的條件設(shè)置成，以產(chǎn)生PV器件255的光誘導(dǎo)退化(LID)的方式提供熱和光學(xué)能量。 一般地，LID是熱量和光線(xiàn)在PV器件255的組件上的影響，其可能導(dǎo)致在所述PV器件的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304的一個(gè)或多個(gè)層中建立的原子和/或原子間的鍵改變它們?cè)谒龆鄠€(gè)層的一個(gè)層內(nèi)的位置或改變它們的物理或化學(xué)結(jié)構(gòu)，由此降低太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304的效率。在一個(gè)示例中，PV器件255相對(duì)太陽(yáng)光和/或熱量的延長(zhǎng)暴露可用于退火PV器件255內(nèi)的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)。在一個(gè)方面中，太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)304內(nèi)的氫鍵可能斷裂并捕獲載流子，由此降低PV器件255的效率。在一個(gè)實(shí)施方式中，在PV器件255中誘導(dǎo)LID效應(yīng)，提供了表示所述PV器件的質(zhì)量的度量。例如，可以使用表示PV器件255的擊穿的百分?jǐn)?shù)對(duì)已經(jīng)通過(guò)這里描述的方法光浸的PV器件進(jìn)行合格性鑒定?？梢杂芍圃焐袒蚰┒擞脩?hù)利用所述度量表示根據(jù)工藝制法制造的其它PV器件255的質(zhì)量。還可以利用所述度量指示根據(jù)特定工藝制法制造的PV器件255的期望效率和/或使用壽命。
在另一個(gè)方面中，可以將引向PV器件255處的受控光學(xué)強(qiáng)度用于在PV器件255中誘導(dǎo)熱點(diǎn)的形成?？梢杂刹贾迷跓?35與PV器件255之間的一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)散構(gòu)件238 (圖2C)提供PV器件255的多個(gè)部分的遮蔽。在其它實(shí)施方式中，可以通過(guò)以材料覆蓋所述PV器件的一部分和/或關(guān)閉燈235的一個(gè)或多個(gè)，產(chǎn)生所述PV器件的遮蔽。在所述實(shí)施方式的任何一個(gè)中，為了最大化PV器件255的可用壽命和生產(chǎn)力，使處理區(qū)域128中的條件(或狀態(tài))適于模擬使用時(shí)PV器件255可能經(jīng)受的環(huán)境條件和/或極端情況。
在方法800中，取決于是在引入PV器件255之前還是在處理區(qū)域128中提供PV器件255時(shí)需要處理區(qū)域128中的期望條件，步驟810A和810B是可互換的。在一個(gè)實(shí)施方式中，在將PV器件255傳送到處理區(qū)域128中之前提供處理區(qū)域128中的條件，如810A處所示。在引入將要測(cè)試的PV器件255之前，可以在斜線(xiàn)上升(ramp-up)期間設(shè)置并監(jiān)測(cè)和/或調(diào)節(jié)處理區(qū)域128中的溫度和光學(xué)強(qiáng)度，以便達(dá)到穩(wěn)態(tài)。可以使用布置在臺(tái)板145中或上的諸如熱電偶或高溫計(jì)的分立溫度傳感器監(jiān)測(cè)溫度?？梢岳霉鈧鞲衅?、分光計(jì)或參考電池監(jiān)測(cè)和便利地調(diào)節(jié)光學(xué)強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用光學(xué)傳感器132(圖2E)監(jiān)測(cè)溫度。在處理區(qū)域128中的溫度已經(jīng)達(dá)到期望設(shè)定點(diǎn)之后，可以在處理區(qū)域128中提供待測(cè)試的PV器件255。 在一個(gè)方面中，期望光學(xué)強(qiáng)度包括提供基本朝向臺(tái)板145的上表面260引導(dǎo)的具有大約lkw/m2的強(qiáng)度(大致與一個(gè)(1)太陽(yáng)相等)的光學(xué)能量。另外，期望溫度設(shè)定點(diǎn)為在p-i-n結(jié)320和/或330(圖3A和3B)處測(cè)量的大約4(TC和大約6(TC之間。在特定實(shí)施方式中，期望在待測(cè)試的PV器件255的中心和周邊附近的p-i-n結(jié)320和/或330處測(cè)量的PV器件255的溫度是大約50°C ?？梢岳弥鱌ID控制器440將PV器件255的設(shè)定點(diǎn)溫度維持在任何1. 5m2面積中大約+/_3°C。 在一個(gè)實(shí)施方式中，可以由在臺(tái)板145中或上的分立溫度傳感器和/或光學(xué)傳感器132判定期望的結(jié)溫度。在一個(gè)方面中，可以將臺(tái)板145的上表面260的溫度維持在比所述期望結(jié)溫度高大約3t:到6°C ，或替代地，2t:到4°C 。在一個(gè)示例中，可以將臺(tái)板145的上表面260的溫度維持在大約52t:到54°C，以便提供大約5(TC的期望結(jié)溫度。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以將參考電池420和/或虛擬PV器件用于提供所述期望結(jié)溫度。在處理區(qū)域128中的溫度已經(jīng)達(dá)到期望設(shè)定點(diǎn)之后，可以在處理區(qū)域128中提供待測(cè)試的PV器件255。期望PV器件255的下表面基本上與臺(tái)板145的上表面260完全接觸，以便促進(jìn)在臺(tái)板145與PV器件255之間的熱傳導(dǎo)。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，在達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫度和光學(xué)強(qiáng)度之前，將待測(cè)試的PV器件255提供到處理區(qū)域128，如810B處所示。在所示實(shí)施方式中，以與臺(tái)板145的上表面260緊密接觸的方式將PV器件255支撐在臺(tái)板145上。開(kāi)啟照明器件130并將所述主PID控制器設(shè)置到高于所述期望穩(wěn)態(tài)設(shè)定點(diǎn)的斜線(xiàn)上升溫度設(shè)定點(diǎn)，以便于實(shí)現(xiàn)期望結(jié)溫度。由主PID控制器440控制多個(gè)風(fēng)扇單元125和/或240，以便于實(shí)現(xiàn)斜線(xiàn)上升溫度設(shè)定點(diǎn)?？梢杂稍谂_(tái)板145中或上的分立溫度傳感器、連接到或放置在PV器件255上的溫度傳感器、和/或光學(xué)傳感器132監(jiān)測(cè)溫度。 在由發(fā)明人實(shí)現(xiàn)的一個(gè)示例中，將主PID控制器440設(shè)定到大約75t:，以便允許在所述斜線(xiàn)上升程序期間側(cè)部風(fēng)扇單元125保持關(guān)閉。將諸如分立溫度傳感器的傳感器放置在基板302 (圖3A、3B)上或PV器件255的上側(cè)270A(圖2E)上。在所述示例中，將25個(gè)溫度傳感器以25cm的間距布置在網(wǎng)格圖形中。所述溫度傳感器的至少兩個(gè)與控制器430A、430B(圖4A)和主PID控制器440通信。在所述斜線(xiàn)上升程序期間，關(guān)閉側(cè)部風(fēng)扇單元125和底部風(fēng)扇單元240，處理區(qū)域128在大約30分鐘內(nèi)達(dá)到初始熱平衡。
在達(dá)到所述初始熱平衡之后，將底部風(fēng)扇單元240的功率降到最低速度設(shè)定。在所述示例中，側(cè)部風(fēng)扇單元125和底部風(fēng)扇單元240是三速風(fēng)扇。在大約15分鐘之后，處理區(qū)域128中的溫度平衡到達(dá)到二級(jí)熱平衡。檢查來(lái)自所述分立溫度傳感器的溫度讀數(shù)并取平均，以便判定PV器件25的表面處的平衡溫度。從PV器件25上的25個(gè)點(diǎn)取PV器件25的溫度的平均。在平均表面溫度達(dá)到高于期望設(shè)定點(diǎn)溫度(例如處理溫度)大約3t:到6t:的溫度梯度的情況下，判定底部風(fēng)扇單元240處于期望速度設(shè)定(例如最低速度設(shè)定)。在所述平均表面溫度高于所述梯度溫度(例如，高于所述期望設(shè)定點(diǎn)溫度(例如處理溫度)大約3t:到6°C )的情況下，將底部風(fēng)扇單元240重置成較快速度，直到使所述平均溫度降
低到期望的高于期望設(shè)定點(diǎn)溫度3t:到6t:為止。 在達(dá)到期望梯度溫度之后，將全部8個(gè)側(cè)部風(fēng)扇單元125設(shè)定為所述最低速度。參照?qǐng)D4A，控制器430A、430B具有期望設(shè)定點(diǎn)溫度，在此例中為大約50°C 。允許所述系統(tǒng)平衡大約15分鐘，在此之后，對(duì)來(lái)自所述25個(gè)傳感器的溫度取平均并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差。在此階段的平均測(cè)量溫度的差異超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)偏差(在此例中計(jì)算為2tO的情況下，重新校準(zhǔn)控制器430A和430B，以便克服所述偏移?？梢岳迷趫D4A中描述的側(cè)部風(fēng)扇單元125的區(qū)域控制來(lái)調(diào)節(jié)PV器件255的溫度均勻度。例如，如果在所述PV器件的周邊處的溫度與在PV器件255的中心處的溫度明顯不同，則對(duì)于控制器430A和430B的每一個(gè)所述設(shè)定點(diǎn)溫度
可以是不同的。在期望設(shè)定點(diǎn)溫度是大約501:+/-21:(其中2t:是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差)的特
定設(shè)置示例中，將底部風(fēng)扇單元240設(shè)定為最高速度而將側(cè)部風(fēng)扇單元124設(shè)定為最低速度。在所述示例中，將控制中心處的第一組風(fēng)扇單元425B的控制器430B設(shè)定為4『C而將控制邊緣處的第二組風(fēng)扇單元425A的控制器430A設(shè)定為50°C 。在此例中，將PV器件255在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)維持在5(TC的整體溫度。 不管執(zhí)行步驟810A和810B的次序，在測(cè)試期間都維持預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度，如820處所示?？梢曰谟脩?hù)的期望改變所述測(cè)試期間，但是，在環(huán)境模擬模式的一個(gè)實(shí)施方式中，所述時(shí)間段在大約30分鐘到大約300小時(shí)之間。在一個(gè)示例中，所述測(cè)試期間在大約100小時(shí)到大約300小時(shí)之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，在環(huán)境模擬模式期間或之后，可以如圖4C中描述的監(jiān)測(cè)并評(píng)估PV器件255的電特性，如825處所示。在其它實(shí)施方式中，在環(huán)境模
21擬工藝之后移除PV器件255，如830處所示。在840，在另一個(gè)系統(tǒng)中評(píng)估PV器件255的 電特性。 雖然前面描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式，但是在不偏離本發(fā)明的基本范圍的情況 下可以設(shè)計(jì)出本發(fā)明的其它進(jìn)一步的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
一種室，其包括框架，所述框架限定具有內(nèi)部體積的局部外殼，并且所述框架包含選擇性密封所述框架中的開(kāi)孔的門(mén)；多個(gè)照明器件，所述多個(gè)照明器件連接到孔壁的所述外殼的內(nèi)部，并且所述多個(gè)照明器件的每一個(gè)定位成朝向布置在所述內(nèi)部區(qū)域中的臺(tái)板的上表面引導(dǎo)光；以及多個(gè)風(fēng)扇單元，所述多個(gè)風(fēng)扇單元定位在所述框架的側(cè)壁中形成的開(kāi)孔中，并且所述多個(gè)風(fēng)扇單元的每一個(gè)定位成從所述外殼的外部朝向所述臺(tái)板及所述多個(gè)照明器件之間引導(dǎo)周?chē)h(huán)境氣流，以便通過(guò)所述孔壁排出。
2. 如權(quán)利要求1所述的室，其中所述多個(gè)風(fēng)扇單元與控制器通信。
3. 如權(quán)利要求2所述的室，其中所述多個(gè)風(fēng)扇單元被分為第一組風(fēng)扇單元和第二組風(fēng) 扇單元，所述第一組風(fēng)扇單元被取向?yàn)樵谒雠_(tái)板的中心上方引導(dǎo)氣流，所述第二組風(fēng)扇 單元被取向?yàn)樵谒雠_(tái)板的周邊上方引導(dǎo)氣流。
4. 如權(quán)利要求2所述的室，其中所述多個(gè)風(fēng)扇單元被分為與單獨(dú)控制器通信的第一組 風(fēng)扇單元和第二組風(fēng)扇單元。
5. 如權(quán)利要求1所述的室，其中所述多個(gè)風(fēng)扇單元布置在所述框架的相對(duì)側(cè)邊上。
6. 如權(quán)利要求l所述的室，其還包括在所述室的外部被定位成朝向所述臺(tái)板的主表面引導(dǎo)氣流的多個(gè)風(fēng)扇單元。
7. 如權(quán)利要求1所述的室，其中所述臺(tái)板包括穿過(guò)其中形成的中心開(kāi)孔。
8. 如權(quán)利要求7所述的室，其中所述開(kāi)孔由可移動(dòng)平板選擇性覆蓋。
9. 如權(quán)利要求1所述的室，其中所述臺(tái)板可移動(dòng)地進(jìn)、出所述內(nèi)部體積。
10. 如權(quán)利要求9所述的室，其中所述臺(tái)板包含連接到框架結(jié)構(gòu)的多個(gè)滾動(dòng)構(gòu)件。
11. 如權(quán)利要求9所述的室，其中所述臺(tái)板連接到致動(dòng)器，所述致動(dòng)器用以使所述臺(tái)板 移進(jìn)、移出所述內(nèi)部體積。
12. —種環(huán)境模擬器裝置，其包括外殼，所述外殼限定測(cè)試區(qū)域，并且所述外殼具有與周?chē)h(huán)境氣氛連通的多個(gè)開(kāi)孔區(qū)域；多個(gè)第一風(fēng)扇單元，所述多個(gè)第一風(fēng)扇單元定位成引導(dǎo)來(lái)自所述外殼外部的周?chē)h(huán)境 氣流穿過(guò)所述測(cè)試區(qū)域；探測(cè)巢，所述探測(cè)巢定位成實(shí)現(xiàn)與放置在所述測(cè)試區(qū)域中的太陽(yáng)能模塊的一個(gè)或多個(gè) 接線(xiàn)端子的電連接；以及光源，所述光源配置成在相對(duì)所述太陽(yáng)能模塊的上表面基本正交的方向上發(fā)射模擬太 陽(yáng)能光譜的光學(xué)能量。
13. 如權(quán)利要求12所述的裝置，其還包括臺(tái)板，所述臺(tái)板可移動(dòng)地地布置在所述測(cè)試區(qū)域中，并且所述臺(tái)板具有適于接收所述 太陽(yáng)能模塊的上表面。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其還包括一個(gè)或多個(gè)第二風(fēng)扇單元，所述一個(gè)或多個(gè)第二風(fēng)扇單元布置在所述臺(tái)板的所述上表 面的相對(duì)側(cè)邊上，并且定位成朝向所述臺(tái)板的主表面引導(dǎo)氣流。
15. 如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述多個(gè)第一風(fēng)扇單元被分成與第一控制器和第二控制器通信的第一組風(fēng)扇單元和第二組風(fēng)扇單元。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述第一控制器和所述第二控制器與所述光源通信。
17. —種用于將太陽(yáng)能器件暴露于模擬環(huán)境條件的方法，其包括將太陽(yáng)能器件提供到室中，所述室具有包括模擬太陽(yáng)能光譜的光源和處于第一溫度的 環(huán)境，所述第一溫度配置成在所述太陽(yáng)能器件的內(nèi)部維持小于所述第一溫度的第二溫度； 以及在測(cè)試期間維持所述第一溫度。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中在所述室中在臺(tái)板的上表面上測(cè)量所述第一溫度。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中在所述太陽(yáng)能器件的上表面上測(cè)量所述第一溫度。
20. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述太陽(yáng)能器件包括至少一個(gè)p-i-n結(jié)并且在所 述p-i-n結(jié)處維持所述第二溫度。
21. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中由所述光源提供所述第一溫度。
22. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中由臨近所述太陽(yáng)能器件的加熱器件提供所述第一溫度。
23. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中通過(guò)改變所述室中的氣流調(diào)節(jié)所述第一溫度。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中由多個(gè)風(fēng)扇單元提供改變的氣流。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中將所述多個(gè)風(fēng)扇單元連接到基于所述第一溫度改 變風(fēng)扇速度的控制器。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述控制器與所述光源通信。
全文摘要
描述了用于太陽(yáng)能電池的光浸系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，描述了一種室。所述室包括限定具有內(nèi)部體積的局部外殼的框架，所述框架包括選擇性密封所述框架中的開(kāi)孔的門(mén)；連接到孔壁的外殼內(nèi)部的多個(gè)照明器件，所述多個(gè)照明器件的每一個(gè)定位成朝向布置在內(nèi)部區(qū)域中的臺(tái)板的上表面引導(dǎo)氣流；以及定位在所述框架的側(cè)壁中形成的開(kāi)孔中的多個(gè)風(fēng)扇單元，所述多個(gè)風(fēng)扇單元的每一個(gè)定位成從所述外殼的外部朝向所述臺(tái)板和所述多個(gè)照明器件之間引導(dǎo)來(lái)自周?chē)h(huán)境氣流，以便通過(guò)所述孔壁排出。
文檔編號(hào)G01R31/36GK101713817SQ200910175668
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者李玉強(qiáng), 維基·斯韋丹科, 里納特·希姆施 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司