硅基光伏太陽能電池的恢復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及設(shè)計(jì)用于減少娃基光伏太陽能電池在照射下的效率的退化效應(yīng)的方 法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由娃基板制造的光伏太陽能電池通常遇到由在照射下的光伏效率的退化現(xiàn)象產(chǎn) 生的問題。該現(xiàn)象在光伏太陽能電池的照射的第一個小時(shí)期間發(fā)生且通常稱作LID效應(yīng) 化ID代表光致退化）。
[0003] 但是，在照射下光伏太陽能電池的效率的該退化的最初時(shí)的物理機(jī)理仍然未被充 分知曉。而且，若干科學(xué)研究已經(jīng)表明，當(dāng)進(jìn)行光伏太陽能電池的照射時(shí)，娃中存在的輕元 素特別是氨化)、棚(B)和氧(0)原子通常參與缺陷的活化。
[0004] 通過在加熱光伏太陽能電池的同時(shí)將載流子注入到所述光伏太陽能電池中，可削 弱LID效應(yīng)。
[0005] 國際專利申請WO 2007/107351公開了目的在于實(shí)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)行照射時(shí)光伏太陽能電 池的效率的穩(wěn)定化的方法。該文獻(xiàn)中，所述電池的恢復(fù)方法包括經(jīng)由所述光伏太陽能電池 的照射或極化的載流子注入步驟，和將基板加熱至包括在50°C和230°C之間的溫度的步驟。
[0006] 該恢復(fù)方法使得經(jīng)處理的光伏太陽能電池能夠恢復(fù)在正常操作條件下的穩(wěn)定性 能。
[0007] 但是，W上提及的文獻(xiàn)中描述的方法需要長的處理時(shí)間用于所述光伏電池的完全 恢復(fù)。處理時(shí)間意味著的是當(dāng)在所述電池中進(jìn)行載流子的產(chǎn)生時(shí)將所述太陽能電池保持在 某一溫度下的時(shí)期。所述處理時(shí)間可延長最高至約100分鐘，運(yùn)使得該方法與用于制造光伏 太陽能電池的通常工業(yè)方法不相容。
[000引而且，光伏電池的恢復(fù)動力學(xué)可通過增加所處理的光伏太陽能電池中存在的載流 子的量而被加快。該增加可特別地通過增加入射光照的功率或者輸入到所述電池的電流的 強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)。但是，增加入射光照功率或者電流輸入可導(dǎo)致光伏太陽能電池的溫度的極大 增加，從而限制或者消除了所述光伏太陽能電池的恢復(fù)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 對于提供運(yùn)樣的方法存在需求:其對于針對在照射期間的光伏效率的退化使娃基 光伏太陽能電池恢復(fù)，同時(shí)保持所處理的電池的機(jī)械完整性和光伏性能而言有效、快速且 容易進(jìn)行。
[0010] 通過提供至少包括W下步驟的光伏元件處理方法，該需求趨于得到滿足且上述缺 點(diǎn)趨于被減輕：
[0011] -提供所述元件，其包括在表面處設(shè)置有至少一個發(fā)射區(qū)的娃基基板；
[0012] -在將所述基板保持在包括在20°c和230°C之間和優(yōu)選地在50°C和230°C之間的溫 度范圍內(nèi)的溫度下的同時(shí)，在所述基板中產(chǎn)生載流子；
[0013] -在載流子產(chǎn)生步驟期間使所述基板經(jīng)歷磁場，所述磁場具有基本上平行于所述 發(fā)射區(qū)和所述基板之間的界面的分量。
[0014] 根據(jù)另一實(shí)施方式，所述載流子產(chǎn)生步驟是通過所述基板的照射而獲得的。在優(yōu) 先方式中，所述照射是使用具有大于或等于500nm和優(yōu)選大于或等于800nm、且低于或等于 1300nm和優(yōu)選低于或等于1000 nm的波長的光獲得的。
[0015] 有利地，所述磁場分量具有包括在1〇-叫和5 X IQ-It之間和有利地大于IQ-3T的強(qiáng) 度。
[0016] 而且，根據(jù)一種有利實(shí)施方式：
[0017]-所述基板由具有包括在4.0 X 1〇14原子/cm-哺7.0 X l〇is原子/cm-3之間的濃度的 棚滲雜的娃制成;和
[0018] -W秒計(jì)的恢復(fù)時(shí)間t大于或者等于： / / N '\Q
[0019] C,* C,+ , *6。" 1+1 U l〇-〇169j J J
[0020] 其中；
[0021] -T對應(yīng)于所述基板的W開爾文計(jì)的溫度；
[0022] -B。對應(yīng)于所述磁場分量的W特斯拉計(jì)的強(qiáng)度；
[0023] -I對應(yīng)于投射到所述基板的表面上的福射的W太陽（sun)計(jì)的福照度；
[0024] -打?qū)?yīng)于包括在1.3 X 1(T哺3.2 X 1(T5之間且優(yōu)選等于1.7 X ICT5的第一常數(shù)；
[00巧]-C2對應(yīng)于包括在1.00和32.0之間且優(yōu)選等于4.32的第二常數(shù)；
[00%] -C3對應(yīng)于包括在-1.00和-2.00之間且優(yōu)選等于-1.62的第S常數(shù)；
[0027] -C4對應(yīng)于包括在6562和8523之間且優(yōu)選等于7500的第四常數(shù)。
[002引而且，如果所述基板由具有嚴(yán)格大于7Xl0is原子/cnf3的濃度的棚滲雜的娃制成， 則W秒計(jì)的恢復(fù)時(shí)間t有利地大于或者等于： / \ 廠，
[0029] -(-5-X- + G 化。/r 1 + 1-^ U l〇-〇169j J J
[0030] 其中：
[0031] -T對應(yīng)于所述基板的W開爾文計(jì)的溫度；
[0032] -B。對應(yīng)于所述磁場分量的W特斯拉計(jì)的強(qiáng)度；
[0033] -I對應(yīng)于投射到所述基板的表面上的福射的W太陽計(jì)的福照度；
[0034] -C' 1對應(yīng)于包括在1.2 X 1〇-8和1.9 X 1〇-8之間且優(yōu)選等于1.51 X 1〇-8的附加第一 常數(shù)；
[00巧]-C' 2對應(yīng)于包括在1.00和32.0之間且優(yōu)選等于4.32的附加第二常數(shù)；
[0036] -C' 3對應(yīng)于包括在2.5 X 1〇-8和4.0 X 1〇-8之間且優(yōu)選等于4.0 X 1〇-8的附加第S常 數(shù);和
[0037] -C'4對應(yīng)于包括在6562和8523之間且優(yōu)選等于7500的附加第四常數(shù)。
[0038] 根據(jù)一種實(shí)施方式，所述處理方法包括在所述基板上形成電接觸（電觸點(diǎn)， electric contact)的步驟，和所述載流子產(chǎn)生步驟包括向所述電接觸施加外部電壓。
[0039] 而且，為了減輕前文中闡述的缺點(diǎn)，還提供用于進(jìn)行包括設(shè)置有至少一個發(fā)射區(qū) 的娃基板的光伏元件的處理的裝置，所述裝置包括：
[0040] -用于在所述基板中產(chǎn)生載流子的工具；
[0041] -熱處理工具，其被配置成將所述基板保持在包括在20°C和230°C之間且優(yōu)選地在 50°C和230°C之間的溫度范圍內(nèi)的溫度下;和
[0042] -用于施加磁場的工具，其被配置成使得所述磁場具有基本上平行于所述發(fā)射區(qū) 和所述基板之間的界面的分量。
[0043] 根據(jù)一種實(shí)施方式，所述用于施加磁場的工具包括永磁體和/或電磁體。
[0044] 在優(yōu)先的方式中，所述用于在光伏元件中產(chǎn)生載流子的工具包括設(shè)計(jì)成照射所述 光伏元件的光源。
[0045] 有利地，所述基板設(shè)置有電接觸和所述用于在基板中產(chǎn)生載流子的工具包括用于 向所述電接觸施加外部電壓的工具。
【附圖說明】
[0046] 由僅出于非限制性的實(shí)例目的給出并且示于附圖中的本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的 W下描述，其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更清楚地明晰，其中：
[0047] -圖IW橫截面示意性說明光伏元件恢復(fù)裝置的實(shí)施方式；
[004引-圖2 W橫截面示意性說明在磁場存在下的光伏元件的實(shí)例；
[0049] -圖3表示對于電子和空穴的幾個遷移率值，在光伏元件基板中的少數(shù)載流子的濃 度在深度方向上的分布的圖；
[0050] -圖4表示根據(jù)一種實(shí)施方式相對于磁場強(qiáng)度的在光伏元件基板內(nèi)的少數(shù)載流子 的平均濃度的變化的圖；
[0051] -圖5a和化表示分別通過兩種類型的福射照射且對于施加到基板的磁場的不同強(qiáng) 度值的光伏元件基板中的少數(shù)載流子的濃度在深度方向上的分布的圖；
[0052] -圖6表示根據(jù)一種實(shí)施方式相對于磁場強(qiáng)度的光伏元件的再生時(shí)間增益的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 在下文中描述用于進(jìn)行光伏元件、特別是光伏太陽能電池的處理即恢復(fù)的方法。 有利地，該方法對光伏元件針對在照射下效率的退化通過在所述元件中產(chǎn)生載流子而進(jìn)行 處理。該方法利用橫向磁場的作用來改善所處理元件的恢復(fù)的動力學(xué)和效率。
[0054] 根據(jù)圖1和2中所示的實(shí)施方式，該方法提供包括娃基基板1的光伏元件10?；? 設(shè)置有彼此相反且優(yōu)選地基本上平行的前表面Ia和背表面Ib,且其可由非晶、單晶或者多 晶娃形成?；錓在其表面上在表面la的水平處設(shè)置有至少一個發(fā)射區(qū)IE。界面24將發(fā)射區(qū) 化與基體區(qū)（基礎(chǔ)區(qū)，base areaHB分開。通常，基體區(qū)IB的厚度顯著