使用超聲換能器修復(fù)硅基光伏太陽(yáng)能電池的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及消除光照下娃基光伏太陽(yáng)能電池的效率衰減效應(yīng)的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[000引由非晶娃（a-Si)、單晶娃（sc-SU或多晶娃（mc-SU作為基底而制造的光伏太陽(yáng) 能電池都會(huì)在光照下發(fā)生效率衰減效應(yīng)。該種現(xiàn)象出現(xiàn)在光伏太陽(yáng)能電池的首次使用中， 并通常被稱(chēng)為L(zhǎng)ID效應(yīng)（光致衰減效應(yīng)）。然而，引起該種光致衰減效應(yīng)的物理機(jī)制卻仍然 不完全知曉。此外，一些科學(xué)研究表明，存在于娃基中的輕元素，尤其是氨（H)、棚炬）和氧 (0)原子通常會(huì)在光伏太陽(yáng)能電池被照射時(shí)參與形成和激發(fā)缺陷。
[0003]LID效應(yīng)可W通過(guò)對(duì)光伏太陽(yáng)能電池注入載流子的同時(shí)對(duì)其加熱來(lái)消除。國(guó)際專(zhuān) 利申請(qǐng)W0 2007/107351公開(kāi)了一種使光伏太陽(yáng)能電池的性能在光照下達(dá)到穩(wěn)定的方法。 在此文獻(xiàn)中，修復(fù)電池的方法包括如下步驟；通過(guò)照射或快速極化光伏太陽(yáng)能電池將載流 子注入，并加熱基底溫度至50°C~230°C。該種修復(fù)方法能使被處理的光伏太陽(yáng)能電池在 正常運(yùn)行條件下恢復(fù)穩(wěn)定的性能。為產(chǎn)生該種修復(fù)效果，光伏太陽(yáng)能電池的溫度不能超過(guò) 某一限定溫度，通常為約200°C或更低。事實(shí)上，當(dāng)保持在高于150°C的溫度時(shí)，某些娃基光 伏太陽(yáng)能電池的性能會(huì)受到影響。
[0004] 此外，上述文獻(xiàn)所述方法需要非常長(zhǎng)的處理時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏太陽(yáng)能電池的完全修 復(fù)。所述處理時(shí)間是指電池中產(chǎn)生載流子時(shí)太陽(yáng)能電池保持在某個(gè)溫度下的時(shí)間。由上述 文獻(xiàn)所述方法可知，該處理時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)十甚至上百小時(shí)，該使得該方法無(wú)法與傳統(tǒng)制 造光伏太陽(yáng)能電池的工業(yè)方法相匹配。
[0005] 實(shí)際上，上述文獻(xiàn)所述方法已得到實(shí)施，用W修復(fù)基底由冶金方法所提純的娃制 成的太陽(yáng)能電池。對(duì)于此種太陽(yáng)能電池，該方法的修復(fù)機(jī)制所需要的時(shí)間為10~40小時(shí)， 所需高溫為在150°C~180°C之間。
[0006] 另外，可通過(guò)增加注入到所處理的光伏太陽(yáng)能電池中的載流子數(shù)量，來(lái)加速該光 伏太陽(yáng)能電池的修復(fù)動(dòng)力。尤其是可W通過(guò)增大照射功率或輸入到電池中的電流強(qiáng)度來(lái)達(dá) 到增加載流子數(shù)量的目的。據(jù)觀察，該種增大載流子數(shù)量的方法會(huì)導(dǎo)致光伏太陽(yáng)能電池溫 度升高，反而會(huì)限制甚至完全抵消對(duì)電池的修復(fù)效果。
[0007] 實(shí)用新型申請(qǐng)CN201450015描述了一種通過(guò)加熱和照射來(lái)修復(fù)娃基太陽(yáng)能電池 的裝置。該裝置包含一個(gè)在處理過(guò)程中用于冷卻光伏太陽(yáng)能電池的風(fēng)扇系統(tǒng)。然而，使用 該種基于風(fēng)扇的系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致所獲取的太陽(yáng)能電池質(zhì)量不高。特別是，據(jù)觀察使用該類(lèi)裝置 會(huì)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致光伏太陽(yáng)能電池中產(chǎn)生微裂紋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引需要提供一種有效裝置來(lái)高效地修復(fù)娃基光伏太陽(yáng)能電池，W抵消其在光照下的 效率衰減，同時(shí)保持所處理電池的機(jī)械完整性和光伏性能。
[0009] 上述需求傾向于通過(guò)提供至少一個(gè)娃基光伏太陽(yáng)能電池的修復(fù)裝置來(lái)滿(mǎn)足，該修 復(fù)裝置包括構(gòu)造為加熱光伏太陽(yáng)能電池的熱源和用來(lái)在光伏太陽(yáng)能電池中產(chǎn)生載流子的 機(jī)構(gòu)。該裝置還包括超聲換能器，設(shè)及用來(lái)產(chǎn)生在光伏太陽(yáng)能電池中傳播的超聲波。
[0010] 有利地，該裝置包括構(gòu)造為調(diào)節(jié)光伏太陽(yáng)能電池的溫度至50°c~230°C范圍內(nèi)的 目標(biāo)溫度值或者目標(biāo)溫度范圍的元件。進(jìn)一步有利地，對(duì)光伏太陽(yáng)能電池的溫度執(zhí)行調(diào)節(jié) 的單元包括設(shè)計(jì)為盛裝液體的儲(chǔ)槽和構(gòu)造為放置光伏太陽(yáng)能電池于液體中的光伏太陽(yáng)能 電池的支架。
[0011] 該儲(chǔ)槽在有利方式下還包含液體的溫度調(diào)節(jié)器，構(gòu)造為調(diào)節(jié)光伏太陽(yáng)能電池的溫 度至目標(biāo)溫度值或目標(biāo)溫度范圍。
[0012] 還提供用于修復(fù)至少一個(gè)娃基光伏太陽(yáng)能電池W抵消光照下效率衰減的方法，包 括如下步驟：
[0013] 加熱光伏太陽(yáng)能電池；
[0014] 在光伏太陽(yáng)能電池中產(chǎn)成載流子；W及
[0015] 在光伏太陽(yáng)能電池中產(chǎn)成平穩(wěn)狀態(tài)的超聲波。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 其它的優(yōu)點(diǎn)和特征通過(guò)下面對(duì)本發(fā)明特定實(shí)施例的描述將更加清楚易懂，本發(fā)明 的實(shí)施例僅用于非限定示例的目的，且表示在所附的附圖中，其中：
[0017] 圖1、圖3至圖6、圖8和圖9W橫截面圖的方式示意性地示出了根據(jù)不同實(shí)施例 的裝置；
[001引圖2示意性地示出了根據(jù)特定實(shí)施例的裝置的俯視圖；
[0019] 圖7A和圖7B示意性地且分別示出了圖6所示裝置的俯視圖和側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下文所述用于修復(fù)娃基太陽(yáng)能電池的裝置與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別尤其在于：它提供可 W在被處理電池中生成平穩(wěn)狀態(tài)（instationaryregime)超聲波的元件，用W增強(qiáng)被處理 電池的修復(fù)動(dòng)力。
[0021] 根據(jù)圖1所示的特定實(shí)施例，娃基光伏太陽(yáng)能電池修復(fù)裝置包括支架1，用于支撐 至少一個(gè)光伏電池2。該修復(fù)裝置還包括用于在光伏太陽(yáng)能電池2中生成載流子的機(jī)構(gòu)3 W及構(gòu)造為加熱光伏太陽(yáng)能電池2的熱源（未示出）。優(yōu)選地，該熱源構(gòu)造為將光伏太陽(yáng)能 電池2加熱到50°C~230°C的溫度范圍內(nèi)。有利地，該裝置包括控制且調(diào)節(jié)光伏太陽(yáng)能電 池2的溫度至50°C~230°C范圍內(nèi)的目標(biāo)溫度值或目標(biāo)溫度范圍的元件。
[0022] 載流子生成機(jī)構(gòu)3例如可包括照射光伏太陽(yáng)能電池2的光源或者給光伏太陽(yáng)能電 池2注入電流的機(jī)構(gòu)。換言之，用于在光伏太陽(yáng)能電池2中生成載流子的機(jī)構(gòu)3包括向所 述電池2注入電流的機(jī)構(gòu)。該注入電流的機(jī)構(gòu)例如可包括連接到電勢(shì)差源的尖端。所述尖 端構(gòu)造為與光伏太陽(yáng)能電池接觸W向其注入電流。
[0023] 在圖1中，載流子生成機(jī)構(gòu)3表示為光源3b，其通過(guò)光束3f照射光伏太陽(yáng)能電池 2。載流子生成機(jī)構(gòu)3還可構(gòu)成該修復(fù)裝置的熱源。例如，面素?zé)艨蓸?gòu)成載流子生成機(jī)構(gòu)和 熱源二者。
[0024] 該修復(fù)裝置能加熱光伏太陽(yáng)能電池2,同時(shí)對(duì)其注入載流子，來(lái)修復(fù)上述電池的效 率衰減效應(yīng)。為了提高修復(fù)的效率和加速其動(dòng)力，該裝置包括至少一個(gè)超聲換能器20,其 構(gòu)造為在光伏太陽(yáng)能電池2中生成平穩(wěn)狀態(tài)傳播的超聲波。優(yōu)選地，該超聲換能器生成的 超聲波的頻率在10曲Z到3000曲Z范圍內(nèi)，并且其功率為幾個(gè)W.cnT2,通常功率在0. 1W.cnT2 至Ij80W.cnT2范圍內(nèi)。
[0025] 超聲波在光伏太陽(yáng)能電池中的傳播W有利的方式增強(qiáng)了缺陷和雜質(zhì)合成物的擴(kuò) 散、重定向和解離作用。進(jìn)一步的，該修復(fù)裝置具備W下作用；在光伏太陽(yáng)能電池中生成載 流子、有利地控制和調(diào)節(jié)對(duì)電池的加熱、W及在電池中生成超聲波。因此，所具備的該些作 用有利地加強(qiáng)了光伏太陽(yáng)能電池的修復(fù)動(dòng)力，從而減少了光伏太陽(yáng)能電池的處理時(shí)間。
[0026] 有利地，超聲換能器20安裝在支架1和光伏太陽(yáng)能電池2之間。該種布置使得由 轉(zhuǎn)換器20生成的且被光伏太陽(yáng)能電池2接收到的超聲波能更好地傳播。熱源W類(lèi)似的方 式有利地安裝在支架1中，W使熱量在光伏太陽(yáng)能電池中有效擴(kuò)散并能控制電池溫度。例 如，熱源可包括安裝在支架1中的電阻加熱器或者熱電裝置。
[0027] 根據(jù)圖2所示的特定實(shí)施例，超聲換能器W容納光伏太陽(yáng)能電池2的方式成形。換 言之，轉(zhuǎn)換器20構(gòu)造為與光伏太陽(yáng)能電池2直接接觸，使后者可W直接設(shè)置在超聲換能器 20上。在此情況下，超聲換能器20用作光伏太陽(yáng)能電池2的支架，并且因此取代支架1。 [002引優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換器20的超聲波傳輸面2化為正方形，并且包括光伏太陽(yáng)能電池2 和超聲換能器20之間的整個(gè)接觸面。傳輸面是指一個(gè)幾何表面，其每一個(gè)點(diǎn)使傳輸?shù)某?波在該點(diǎn)具有垂直于該面的波矢量。有利地，超聲換能器20W該樣的方式構(gòu)造：使光伏太 陽(yáng)能電池2接收的能量為約幾個(gè)W.cnT2,通常接收的能量在0. 1W.cnT2到10W.cnT2范圍內(nèi)。 因此，超聲換能器20有利地選擇為具有0. 1W.cnT2到10W.