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CN110416357A - 一种异质结电池氢钝化方法、氢钝化装置、电池、电池组件及太阳能供电站 - Google Patents

一种异质结电池氢钝化方法、氢钝化装置、电池、电池组件及太阳能供电站 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种异质结电池氢钝化方法、氢钝化装置、电池、电池组件及太阳能供电站，所述方法包括使用光源照射异质结电池，所述光源照射的同时通过热辐射的方式将所述异质结电池加热至20℃至300℃之间，所述光源的光强为1~160个太阳光强。本发明的异质结电池氢钝化方法通过光源提供照射同时加热的方法对异质结电池进行氢钝化，使得氢钝化设备的结构简单，且传热的方式为热辐射，热辐射传热速度快，热惯性小且不存在与被测对象达到热平衡的问题。

Description

一种异质结电池氢钝化方法、氢钝化装置、电池、电池组件及 太阳能供电站
技术领域
本发明涉及电池片制造技术领域，具体涉及一种异质结电池氢钝化方法、氢钝化装置、电池、电池组件及太阳能供电站。
背景技术
异质结太阳电池因具有工艺温度低、转换效率高、电池稳定性好及温度系数低等特点而备受国内外研究人员关注。一般情况下，硅片表面存在有大量的界面态缺陷，这主要是由硅片表面的大量悬挂键缺陷引起的，是有效的光生载流子复合中心。实验和理论结果都表明，当界面态缺陷密度太大时，电池的开路电压、填充因子和转换效率就会急剧下降。而借助a-Si:H(i)薄膜优异的钝化能力，可对硅片表面的悬挂键缺陷进行有效钝化，从而大大降低少数载流子在异质结界面的复合速率，可使异质结电池的开路电压达到700mV以上，电池效率得到大幅提升。现有技术中的氢钝化工艺一般都是通过单独的加热装置对硅电池进行加热，再通过单独的光源为硅电池提供照射来提升硅电池的光电转化效率，其需要提供一个单独的区域进行加热，这样会使得氢钝化设备的结构变得复杂，而且传热的方式为热传导或热对流，其传热速度慢，热惯性小且要考虑与被测对象达到热平衡的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种改进的异质结电池氢钝化方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种异质结电池氢钝化方法，所述方法包括使用光源照射异质结电池，所述光源照射的同时通过热辐射的方式将所述异质结电池加热至20℃至400℃之间，所述光源的光强为1~160个太阳光强。
优选地，所述光源的光谱有部分或全部光谱波长落在100nm-1100nm区域内。
优选地，通过所述光源加热所述异质结电池的时间为3~500s。
优选地，所述光源为LED光源。
进一步地，所述LED光源设置有一个或多个。
优选地，所述光源的照射范围覆盖所述异质结电池的全部表面积。
优选地，所述方法还包括对所述异质结电池加热后进行冷却。
进一步地，通过冷却介质对所述异质结电池进行冷却。
优选地，所述光源施加于所述异质结电池的照射强度能够调节。
优选地，所述异质结电池包括一中央晶体硅层、分别位于所述中央晶体硅层的上方和下方的两层氢化非晶体硅沉积层、分别设置在上方和下方的氢化非晶体硅沉积层上的抗反射层。
本发明还提供一种异质结电池氢钝化装置，所述氢钝化装置按照如上述任一项所述的氢钝化方法对所述异质结电池进行氢钝化处理。
本发明还提供一种电池，该电池采用如上述任一项所述的氢钝化方法进行氢钝化处理。
本发明还提供一种电池组件，电池组件包括多个互相串联的电池，所述电池采用如上述任一项所述的氢钝化方法进行氢钝化处理。
本发明还提供一种太阳能供电站，包括多个电池组件，所述电池组件采用如上述任一项所述的氢钝化方法进行氢钝化处理。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：采用本发明的异质结电池氢钝化方法通过光源提供照射同时加热的方法对异质结电池进行氢钝化，使得氢钝化设备的结构简单，且传热的方式为热辐射，热辐射传热速度快，热惯性小且不存在与被测对象达到热平衡的问题。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步的阐述。
异质结电池HIT即带本征薄层异质结，是一种利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池，它具有工艺温度低、转换效率高、高温特性好等特点，是一种低价高效电池。
本发明的异质结电池的氢钝化方法如下：
使用光源照射异质结电池，光源照射异质结电池的同时通过热辐射的方式将异质结电池加热。
光照可产生电荷载流子，这不仅可以改变少数载流子浓度，还可以将电子准费米移动到上半部的带隙中，这可增加平衡H0的浓度，从而提高钝化效果。氢钝化处理过程中用于照射的光源需要满足光源的光强在1~160个太阳光强范围内，1个太阳光强为1000w/m2，光源的光谱有部分或全部光谱波长落在100nm-1100nm区域内，该光源便可提供稳定的照射及辐射热来钝化异质结电池，使得氢原子能够扩散到硅晶体内部，从而更好地钝化界面上的硅悬挂键，以降低硅晶体的表面复合速率。
光源照射时间与光源的光强有关，当光强在1~160个太阳光强范围内时，光强越高，需要的照射的时间越短，光强越低，所需的照射的时间越长，照射时间一般为3~500s。
本发明的光源可采用LED光源，LED光源可设置有一个或多个，光源的照射范围需要覆盖异质结电池的全部表面积。当LED光源有多个时，多个LED光源呈矩阵形式排布。
光源施加于异质结电池的照射强度可以调节，如改变光源的照射角度、改变照射的光源的数量等，从而可调节异质结电池的加热温度。
氢钝化处理时通过加热可提高异质结电池半成品的温度，从而可增加氢原子的扩散，以提高钝化效果。考虑到异质结电池的特性，加热温度过高会破坏异质结电池的结构，因此氢钝化处理过程中通过光源加热异质结电池的加热温度为20~400℃。
通过试验测试，对异质结电池半成品进行氢钝化效果最优时的钝化参数为：加热温度为240℃、光源光强为80个太阳光强，照射时间为150s；或者加热温度为280℃、光源光强为80个太阳光强，照射时间为30s。
本发明的异质结电池的氢钝化方法还包括对异质结电池加热后进行冷却的工艺步骤。为加快冷却时间，冷却时，需要通过冷却介质对异质结电池进行冷却。冷却介质可采用冷风、冷空气或者氮气等低温气体，并使冷却介质在往复循环流动的环境下对异质结电池进行制冷，可加速冷却过程。
当异质结电池被加热的温度超过300℃后，也需要对异质结电池进行冷却处理，以防止异质结电池发生破坏。
具体的，异质结电池包括一中央晶体硅层、分别位于中央晶体硅层的上方和下方的两层氢化非晶体硅沉积层、分别设置在上方和下方的氢化非晶体硅沉积层上的抗反射层，通过设置抗反射层，可促进光源照射时光子能够渗透到异质结电池中。
上述的异质结电池既包括异质结电池成品，也包括异质结电池半成品，即既可以在异质结电池制备完成后使用该氢钝化方法对异质结电池进行氢钝化，也可以在异质结电池制备过程中使用该氢钝化方法对异质结电池进行氢钝化。
本发明还提供一种氢钝化装置，异质结电池制备过程中或者制备完成后，采用该氢钝化装置按照上述氢钝化方法进行氢钝化处理。
本发明还提供一种电池，该电池按照上述的氢钝化方法进行氢钝化处理。
本发明还提供一种电池组件，电池组件包括多个互相串联的电池，电池按照上述的氢钝化方法进行氢钝化处理。
本发明还提供一种太阳能供电站，包括多个电池组件，电池组件按照上述的氢钝化方法进行氢钝化处理。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种异质结电池氢钝化方法，其特征在于：所述方法包括使用光源照射异质结电池，所述光源照射的同时通过热辐射的方式将所述异质结电池加热至20℃至400℃之间，所述光源的光强为1~160个太阳光强。
2.根据权利要求1所述的异质结电池氢钝化方法，其特征在于：所述光源的光谱有部分或全部光谱波长落在100nm-1100nm区域内。
3.根据权利要求1所述的异质结电池氢钝化方法，其特征在于：通过所述光源加热所述异质结电池的时间为3~500s。
4.根据权利要求1所述的异质结电池氢钝化方法，其特征在于：所述光源为LED光源。
5.根据权利要求4所述的异质结电池氢钝化方法，其特征在于：所述LED光源设置有一个或多个。
6.根据权利要求1所述的异质结电池氢钝化方法，其特征在于：所述光源的照射范围覆盖所述异质结电池的全部表面积。
7.根据权利要求1所述的异质结电池氢钝化方法，其特征在于：所述方法还包括对所述异质结电池加热后进行冷却。
8.根据权利要求7所述的异质结电池氢钝化方法，其特征在于：通过冷却介质对所述异质结电池进行冷却。
9.根据权利要求1所述的异质结电池氢钝化方法，其特征在于：所述光源施加于所述异质结电池的照射强度能够调节。
10.根据权利要求1所述的异质结电池氢钝化方法，其特征在于：所述异质结电池包括一中央晶体硅层、分别位于所述中央晶体硅层的上方和下方的两层氢化非晶体硅沉积层、分别设置在上方和下方的氢化非晶体硅沉积层上的抗反射层。
11.一种异质结电池氢钝化装置，其特征在于：所述氢钝化装置按照权利要求1~10中任一项所述的氢钝化方法对所述异质结电池进行氢钝化处理。
12.一种电池，其特征在于：采用如权利要求1~10中任一项所述的氢钝化方法进行氢钝化处理。
13.一种电池组件，其特征在于：包括多个互相串联的电池，所述电池采用如权利要求1~10中任一项所述的氢钝化方法进行氢钝化处理。
14.一种太阳能供电站，其特征在于：包括多个电池组件，所述电池组件采用如权利要求1~10中任一项所述的氢钝化方法进行氢钝化处理。
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