本發(fā)明涉及光伏電池片氫鈍化領域，特別涉及一種抗光衰爐。

背景技術：

太陽能發(fā)電技術是目前最重要的可再生能源技術之一。當下太陽能發(fā)電成本仍然高于傳統(tǒng)能源，制約了其大規(guī)模的應用。為此，產業(yè)界和科學界一直致力于提高太陽能電池的光電轉換效率、降低太陽能電池的制造成本。

太陽能發(fā)電是基于半導體材料的光伏效應。p型半導體和n型半導體接觸形成pn結，產生強大的內部電場。當光照射半導體時激發(fā)產生的電子一空穴被電場分離，被分離的電子和空穴在半導體基體中擴散到表面被電極收集，從而對外提供電能。因此太陽能電池對作為基體的半導體材料提出了兩個最主要的要求:高純和高完整。高純是指半導體材料中的雜質少；高完整是指半導體材料的晶格完整性高。這是因為半導體中的雜質和晶格缺陷會使光照產生的電子和空穴復合耗損，導致被收集的載流子數(shù)量下降從而使太陽能電池的光電轉換效率降低。

按半導體材料劃分，太陽能電池可分為晶體硅太陽能電池、化合物太陽能電池、有機太陽能電池等，其中晶體硅太陽能電池是目前最主流的太陽能電池。這是由于硅晶體的優(yōu)異特性導致的，其中一個很重要的特點就是硅晶體容易實現(xiàn)高純和高完整這兩個要求，例如用于制造太陽能電池的硅晶體純度高達6個9以上；容易制備單晶體的硅(雖然多晶體的硅也被應用于制造太陽能電池)。

即使如此，硅晶體中極少量的雜質和缺陷仍然對太陽能電池的性能產生了顯著影響，甚至制約了電池效率的進一步提高。硅晶體中的雜質除了故意摻入的摻雜劑一硼和磷之外，還包括氧、碳、氮等輕元素雜質(其中硼和氧會形成硼氧復合體，它對電子一空穴具有高復合活性)以及鐵、鉆、鎳、鉻、銅等過渡金屬雜質。

硅晶體中的缺陷包括本征點缺陷外，特別是指晶界、位錯以及晶體表面的硅懸掛鍵等。這些雜質和缺陷成為光生電子一空穴的“殺手”，顯著降低了少數(shù)載流子的壽命從而降低了太陽能電池的轉換效率。

晶體硅中的氫元素對太陽能電池有著重要作用。硅中的氫原子具有很強的反應活性，它能夠與輕元素雜質及其復合體反應；與摻雜原子硼、磷反應；與過渡金屬雜質反應；與硅懸掛鍵結合，富集在晶體表面、晶界、位錯區(qū)域；甚至與其他氫原子反應形成氫分子等。因此可以利用氫原子與其他雜質和缺陷的反應來鈍化這些復合中心的復合活性，提高硅晶體中少數(shù)載流子的壽命。

據(jù)公開的文獻報道，在硅晶體中引入氫原子的方法如以下:

(1)在太陽能電池制造過程中利用等離子增強化學氣相沉積法(pecvd)沉積氮化硅薄膜。氮化硅薄膜中富含的氫原子擴散到硅晶體的界面，鈍化了界面上的硅懸掛鍵，顯著降低了硅晶體的表面復合速率。

(2)氫等離子體處理。通過浸沒在氫等離子體中能在硅晶體的近表面引入氫原子。無論是沉積氮化硅薄膜還是氫等離子體處理，但這些方法存在的問題是:只能在硅晶體近表層(通常小于幾微米)引入氫，而無法在基體中引入高濃度的氫原子，所以氫原子對太陽能電池基體內部的雜質和缺陷的鈍化作用非常微弱。

如何實現(xiàn)在太陽能電池基體內引入較高濃度的氫原子，最大化地利用其對基體內雜質和缺陷的鈍化作用。因此非平衡載流子的氫鈍化產生方法，對于提高太陽能電池的轉換效率具有重要意義。

根據(jù)非平衡載流子的產生方法有：光熱法、電注入法。

因此開發(fā)一種高導熱大功率集成式led燈，用于光熱法的設備上,能有效的抑制電池片光衰。對于提高太陽能電池的轉換效率具有重要意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種抗光衰爐。高導熱大功率集成式led燈，有效的抑制電池片光衰，采用大功率led燈的金屬電路板,焊接在金屬散熱水箱表面的方式，通過金屬散熱水箱內的水，迅速帶走金屬散熱水箱的熱能,實現(xiàn)led快速散熱，從而達到較高的輸出功率。

為解決現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明提供的技術方案是：一種抗光衰爐，包括爐支架和多個恒流源，所述爐支架上設有循環(huán)輸送硅片的輸送裝置，所述爐支架沿所述輸送裝置入料端至出料端依次設有預熱區(qū)、光照區(qū)和冷卻區(qū)，所述光照區(qū)的正上方設有若干組并排設置的led燈光照模組，每組所述led燈光照模組由多個具有水冷作用的led燈條組成，每個所述led燈條均由一個所述恒流源獨立控制。

作為本發(fā)明抗光衰爐的一種改進，所述爐支架位于所述光照區(qū)的位置設有爐腔，所述爐腔的空腔內側壁上間隔設有多個風孔，所述爐腔的下腔設有輔助加熱裝置，所述爐腔的正上方與所述led燈光照模組之間采用透光的隔板隔開。

作為本發(fā)明抗光衰爐的一種改進，所述輸送裝置包括設置在爐支架左右兩端的滾筒，其中一個所述滾筒由電機驅動，兩個所述滾筒采用金屬網(wǎng)狀輸送帶連接，所述金屬網(wǎng)狀輸送帶帶動硅片依次經過預熱區(qū)、光照區(qū)和冷卻區(qū)，硅片經過所述預熱區(qū)時的預熱溫度在200℃～500℃，硅片經過所述光照區(qū)時，所述led燈光照模組對硅片進行光照處理，所述爐腔的溫度降低到一定程度時，所述輔助加熱裝置對爐腔進行輔助加熱。

作為本發(fā)明抗光衰爐的一種改進，所述爐支架上設有總循環(huán)水管進和總循環(huán)水管出，每組所述led燈光照模組由四個具有水冷作用的led燈條組成，四個led燈條上均設有進水口和出水口，四個led燈條的進水口和出水口依次連通，一個led燈條的進水口連通總循環(huán)水管進，一個led燈條的出水口連通總循環(huán)水管出。

作為本發(fā)明抗光衰爐的一種改進，所述led燈條包括led燈散熱水箱，該led燈散熱水箱中的led燈的電流電壓由恒流源調節(jié)控制，所述led燈散熱水箱的正面一端設有用于連接正電極座的正電極安裝孔，所述led燈散熱水箱的正面另一端設有用于連接負電極座的負電極安裝孔，所述正電極座連接所述恒流源的正電極，所述負電極座連接所述恒流源的負電極，所述led燈散熱水箱的正面采用液態(tài)金屬焊接的方式連接有一金屬電路板，所述金屬電路板的表面裝有測溫探頭，所述測溫探頭與所述恒流源電連接，所述led燈散熱水箱的背面設有進水口和出水口，所述金屬電路板的表面間隔設有若干個led芯片。

作為本發(fā)明抗光衰爐的一種改進，所述led燈散熱水箱的空腔內對應所述led燈散熱水箱的背面一側間隔設有多片散熱翅片，每片所述散熱翅片沿所述led燈散熱水箱的長度方向上延伸、并與所述led燈散熱水箱的空腔長度相同。

作為本發(fā)明抗光衰爐的一種改進，每片所述散熱翅片的高度相同，所述散熱翅片的高度小于所述led燈散熱水箱的空腔的高度，所述led燈散熱水箱的兩端分別設有用于連接l形支架的支架連接孔，所述led燈散熱水箱為鋁構件，所述金屬電路板為銅構件。

作為本發(fā)明抗光衰爐的一種改進，所述恒流源內設有核心電路板、前整流板、后整流板、電源板、風扇電源板、接口板、驅動板和控制面板，所述前整流板、后整流板、電源板、風扇電源板、接口板、驅動板和控制面板均與所述核心電路板連接，所述電源板輸入220v交流電壓經過前整流板整流成310v直流電、并輸出至lc串聯(lián)諧振逆變電路轉換成20khz交流電，再經過電感和電解電容轉換成直流電輸出。

作為本發(fā)明抗光衰爐的一種改進，所述控制面板上設有溫度顯示器、電壓顯示器、電流顯示器、功率顯示器、用于調節(jié)電壓的電壓調節(jié)器和用于調節(jié)電流的電流調節(jié)器，所述控制面板上還設有電源開關；

所述恒流源內還設有兩個鋁散熱片、三個風扇、變壓器、電感、兩個交流電源，三個風扇均連接風扇電源板；所述恒流源外殼側面和正面均設有散熱網(wǎng)孔，所述恒流源外殼的正面兩端分別設有多個u形卡扣和腰形安裝孔；

所述核心板由tms320f28335、lc4064v核心芯片構成，通過tms320f28335芯片的spwm功能,實現(xiàn)全橋型零電壓開關pwm控制，spwm功能：就是在pwm的基礎上改變了調制脈沖方式，脈沖寬度時間占空比按正弦規(guī)律排列，這樣輸出波形經過適當?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。

作為本發(fā)明抗光衰爐的一種改進，所述爐支架的后側間隔設有多個用于帶走所述爐腔熱量的爐腔散熱風機，所述爐支架的上端間隔設有多個上散熱風機；所述爐支架的前側設有控制電箱；

所述預熱區(qū)上設有上預熱爐和下預熱爐，所述上預熱爐和下預熱爐上均間隔設有多個加熱燈管，所述上預熱爐和下預熱爐之間具有供金屬網(wǎng)狀輸送帶通過的通道，所述上預熱爐和所述下預熱爐上均設有至少一個感溫探頭；

所述冷卻區(qū)上間隔設有多個向下吹風的散熱風扇和向下吸風的風機裝置。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明采用了高導熱大功率集成式led芯片，有效的抑制電池片的光衰，采用大功率led燈的金屬電路板,焊接在金屬散熱水箱表面的方式，通過金屬散熱水箱內的水，迅速帶走金屬散熱水箱的熱能,實現(xiàn)led快速散熱，從而達到較高的輸出功率。恒流源基于lc串聯(lián)諧振高頻逆變電路。交流220v輸入,先整流成310v直流,再經lc串聯(lián)諧振高頻逆變電路，轉換成20khz交流電，再經過高頻電感和電解電容轉換成直流輸出，最大直流輸出為500v10a,電壓電流輸出可調。一個恒流源獨立控制一個led燈條，使led燈條具有超高光照強度的同時，又可以控制其發(fā)熱的溫度，使led燈條在一個恒定的溫度下工作。硅片進入本抗光衰爐的過程中，經過多組led燈光照模組的強光照射，硅片氫鈍化效果明顯。每組led是由88顆led串聯(lián)構成。色溫5000k，6w高光效led芯片，85攝氏度時,光效是156lm/w,25攝氏度時,光效是170lm/w。

當水冷正常工作時，水流量為7.2m3/h,輸出的光能最高可達5.42w/平方厘米,也就是說輸出的光能最高可達54.2個太陽光。出水管比進水管水溫升高4攝氏度,led燈銅電路板表面溫度升高18攝氏度。能有效的抑制電池片光衰。

附圖說明

下面就根據(jù)附圖和具體實施方式對本發(fā)明及其有益的技術效果作進一步詳細的描述，其中：

圖1是本發(fā)明正面立體結構示意圖。

圖2是本發(fā)明后視立體結構示意圖。

圖3是本發(fā)明多組led燈光照模組正面結構示意圖。

圖4是本發(fā)明多組led燈光照模組背面結構示意圖。

圖5是本發(fā)明單個led燈條正面結構示意圖。

圖6是本發(fā)明單個led燈條背面結構示意圖。

圖7是本發(fā)明led燈條內部結構示意圖。

圖8是本發(fā)明恒流源結構示意圖。

附圖標記名稱：1-爐支架2-恒流源3-輸送裝置4-預熱區(qū)5-光照區(qū)6-冷卻區(qū)7-led燈光照模組8-led燈條9-爐腔10-風孔11-輔助加熱裝置12-總循環(huán)水管進13-總循環(huán)水管出14-爐腔散熱風機15-上散熱風機16-控制電箱21-控制面板22-溫度顯示器23-電壓顯示器24-電流顯示器25-功率顯示器26-電壓調節(jié)器27-電流調節(jié)器28-電源開關80-支架連接孔81-led燈散熱水箱82-正電極安裝孔83-負電極安裝孔84-金屬電路板85-測溫探頭86-進水口87-出水口88-led芯片89-散熱翅片。

具體實施方式

下面就根據(jù)附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的實施方式不局限于此。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8所示，一種抗光衰爐，包括爐支架1和多個恒流源2，爐支架1上設有循環(huán)輸送硅片的輸送裝置3，爐支架1沿輸送裝置3入料端至出料端依次設有預熱區(qū)4、光照區(qū)5和冷卻區(qū)6，光照區(qū)5的正上方設有若干組并排設置的led燈光照模組7，每組led燈光照模組7由多個具有水冷作用的led燈條8組成，每個led燈條8均由一個恒流源2獨立控制。多個恒流源2同時架設在一個恒流源2支架上。led燈光照模組7具有三大組，每三大組具有l(wèi)ed燈光照模組7具有16個led燈條8，每個大組由4個小組led燈光照模組7，每個小組led燈光照模組7有4個led燈條8，一個抗光衰爐上共有48個led燈條8。

優(yōu)選的，爐支架1位于光照區(qū)的位置設有爐腔9，爐腔9的空腔內側壁上間隔設有多個風孔10，爐腔9的下腔設有輔助加熱裝置11，爐腔9的正上方與led燈光照模組7之間采用透光的隔板隔開。透光的隔板為玻璃板。透光的隔板可以將爐腔9的溫度與led燈光照模組7隔開，使led燈光照模組7的溫度不會影響爐腔9的溫度同時又可以給硅片實現(xiàn)強光照。

優(yōu)選的，輸送裝置3包括設置在爐支架1左右兩端的滾筒31，其中一個滾筒31由電機驅動，兩個滾筒31采用金屬網(wǎng)狀輸送帶連接，金屬網(wǎng)狀輸送帶帶動硅片依次經過預熱區(qū)4、光照區(qū)5和冷卻區(qū)6，硅片經過預熱區(qū)4時的預熱溫度在200℃～500℃，硅片經過光照區(qū)5時，led燈光照模組7對硅片進行光照處理，爐腔9的溫度降低到一定程度時，輔助加熱裝置11對爐腔9進行輔助加熱。

優(yōu)選的，爐支架1上設有總循環(huán)水管進12和總循環(huán)水管出13，每組led燈光照模組7由四個具有水冷作用的led燈條8組成，四個led燈條8上均設有進水口和出水口，四個led燈條8的進水口和出水口依次連通，一個led燈條8的進水口連通總循環(huán)水管進12，一個led燈條8的出水口連通總循環(huán)水管出13。

優(yōu)選的，led燈條8包括led燈散熱水箱81，該led燈散熱水箱81中的led燈的電流電壓由恒流源2調節(jié)控制，led燈散熱水箱81的正面一端設有用于連接正電極座的正電極安裝孔82，led燈散熱水箱81的正面另一端設有用于連接負電極座的負電極安裝孔83，正電極座連接恒流源2的正電極，負電極座連接恒流源2的負電極，led燈散熱水箱81的正面采用液態(tài)金屬焊接的方式連接有一金屬電路板84，金屬電路板84的表面裝有測溫探85頭，測溫探頭85與恒流源2電連接，led燈散熱水箱81的背面設有進水口86和出水口87，金屬電路板84的表面間隔設有若干個led芯片88。

優(yōu)選的，led燈散熱水箱81的空腔內對應led燈散熱水箱81的背面一側間隔設有多片散熱翅片89，每片散熱翅片89沿led燈散熱水箱81的長度方向上延伸、并與led燈散熱水箱81的空腔長度相同。

優(yōu)選的，每片散熱翅片89的高度相同，散熱翅片89的高度小于led燈散熱水箱81的空腔的高度，led燈散熱水箱81的兩端分別設有用于連接l形支架的支架連接孔80，led燈散熱水箱81為鋁構件，金屬電路板84為銅構件。

優(yōu)選的，恒流源2內設有核心電路板、前整流板、后整流板、電源板、風扇電源板、接口板、驅動板和控制面板21，前整流板、后整流板、電源板、風扇電源板、接口板、驅動板和控制面板均與核心電路板連接，電源板輸入220v交流電壓經過前整流板整流成310v直流電、并輸出至lc串聯(lián)諧振逆變電路轉換成20khz交流電，再經過電感和電解電容轉換成直流電輸出。

優(yōu)選的，控制面板21上設有溫度顯示器22、電壓顯示器23、電流顯示器24、功率顯示器25、用于調節(jié)電壓的電壓調節(jié)器26和用于調節(jié)電流的電流調節(jié)器27，控制面板21上還設有電源開關28；

恒流源2內還設有兩個鋁散熱片、三個風扇、變壓器、電感、兩個交流電源，三個風扇均連接風扇電源板；恒流源2外殼側面和正面均設有散熱網(wǎng)孔29，恒流源外殼的正面兩端分別設有多個u形卡扣20和腰形安裝孔201；

核心板由tms320f28335、lc4064v核心芯片構成，通過tms320f28335芯片的spwm功能,實現(xiàn)全橋型零電壓開關pwm控制，spwm功能：就是在pwm的基礎上改變了調制脈沖方式，脈沖寬度時間占空比按正弦規(guī)律排列，這樣輸出波形經過適當?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。

核心板具有以下作用：

1)精確死區(qū)時間控制；

2)可調振蕩頻率高達2mhz；

3)pid恒壓/恒流模式控制；

4)可調軟啟動控制；

5)可調周期性峰值限流電流控制；

6)內部過溫保護控制；

7)過流速斷保護控制；

8)相位采集分析；

9)高速ad轉換,采集電壓電流，電抗分析；

10)led燈過溫保護；

11)led燈恒溫控制。

接口板:主要由chvs-as5霍爾電壓傳感器、ha55霍爾電流傳感器、ad8226arm、tlc2272idr、ad8275armz、si8421ab、kaqy214s、lm311d、tl3116dr等核心芯片構成。具有以下電路：

1)電壓電流采集信號調理電路；

2)ldo穩(wěn)壓電路；

3)過溫控制電路；

4)繼電器控制電路；

5)風扇控制電路；

6)rs485通信接口電路；

7)頻率脈沖電路；

8)母線過流電路；

9)過壓保護電路；

10)過流保護電路；

11)死機保護電路；

12)輸出允許電路；

13)輸入電壓調理電路；

12)4-20ma輸入調理電路。

驅動板:主要由igbt驅動芯片tx-ka962f、igbt驅動電源qa01、igbtk50t60、ha55霍爾電流傳感器等核心芯片構成。具有以下作用：

1)可設定軟關斷時間；

2)可設定盲區(qū)時間；

3)可設定電流保護閾值；

4)可設定故障后再啟動時間；

5)故障信號輸出接口；

6)母線電流調理電路。

優(yōu)選的，爐支架1的后側間隔設有多個用于帶走爐腔熱量的爐腔散熱風機14，爐支架1的上端間隔設有多個上散熱風機15；爐支架1的前側設有控制電箱16；

預熱區(qū)4上設有上預熱爐41和下預熱爐42，上預熱爐41和下預熱爐42上均間隔設有多個加熱燈管43，上預熱爐41和下預熱爐42之間具有供金屬網(wǎng)狀輸送帶通過的通道，上預熱爐41和下預熱爐42上均設有至少一個感溫探頭44；

冷卻區(qū)6上間隔設有多個向下吹風的散熱風扇61和向下吸風的風機裝置62。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明采用了高導熱大功率集成式led芯片，有效的抑制電池片的光衰，采用大功率led燈的金屬電路板,焊接在金屬散熱水箱表面的方式，通過金屬散熱水箱內的水，迅速帶走金屬散熱水箱的熱能,實現(xiàn)led快速散熱，從而達到較高的輸出功率。恒流源基于lc串聯(lián)諧振高頻逆變電路。交流220v輸入,先整流成310v直流,再經lc串聯(lián)諧振高頻逆變電路，轉換成20khz交流電，再經過高頻電感和電解電容轉換成直流輸出，最大直流輸出為500v10a,電壓電流輸出可調。一個恒流源獨立控制一個led燈條，使led燈條具有超高光照強度的同時，又可以控制其發(fā)熱的溫度，使led燈條在一個恒定的溫度下工作。

硅片進入本抗光衰爐的過程中，經過多組led燈光照模組的強光照射，硅片氫鈍化效果明顯。每組led是由88顆led串聯(lián)構成。色溫5000k，6w高光效led芯片，85攝氏度時,光效是156lm/w,25攝氏度時,光效是170lm/w。

當水冷正常工作時，水流量為7.2m3/h,輸出的光能最高可達5.42w/平方厘米,也就是說輸出的光能最高可達54.2個太陽光。出水管比進水管水溫升高4攝氏度,led燈銅電路板表面溫度升高18攝氏度。能有效的抑制電池片光衰。

盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和結構的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同范圍限定。