專(zhuān)利名稱(chēng)：缺陷修復(fù)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏太陽(yáng)能電池制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)能電池的多探針缺陷修復(fù)方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著能源的日益短缺，可再生綠色能源的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到人們的關(guān)注，尤以太陽(yáng)能的利用特別受到世人的青睞。作為太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換媒介的光伏器件(太陽(yáng)能電池)，通過(guò)光電效應(yīng)將太陽(yáng)光、白熾光或者熒光等轉(zhuǎn)化成電能。這種轉(zhuǎn)化是當(dāng)光線(xiàn)照射到光伏器件時(shí)， 光能被器件的活性區(qū)域所吸收產(chǎn)生電子和空穴對(duì)，然后這些電子和空穴被器件的內(nèi)置電場(chǎng)隔開(kāi)，由外圍電路收集輸出電能。
最近幾年，薄膜太陽(yáng)能電池和大面積光伏模塊越發(fā)引起世人的廣泛關(guān)注，特別是近年來(lái)出現(xiàn)的氫化非晶硅(a_Si:H)和微晶硅(μ c-Si:H)薄膜太陽(yáng)能電池，以其大面積、低成本、可生成在輕薄襯底上并易于鋪設(shè)安裝等優(yōu)勢(shì)在商業(yè)和住宅設(shè)施中的廣泛應(yīng)用顯示出了巨大潛力。圖1為大面積薄膜太陽(yáng)能電池的一種典型外形圖，圖2為該種薄膜太陽(yáng)能電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖1和圖2所示，電池板10包括玻璃或柔性材料襯底100、在襯底 100表面形成的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)前電極110、p-i-n結(jié)構(gòu)120和AZ0/A1背電極130。 根據(jù)已知的氫化非晶硅和微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部電場(chǎng)是在含有由非晶硅和/ 或微晶硅制成的P型、本征(i)型和η型膜層的p-i-n結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生，當(dāng)適當(dāng)波長(zhǎng)的光線(xiàn)被吸收時(shí)，非摻雜型本征i層中就會(huì)生成電子-空穴對(duì)。在P層和η層組成的內(nèi)置電場(chǎng)的作用下，電子-空穴被分開(kāi)，電子 流向η型導(dǎo)電區(qū)，而空穴 流向P型導(dǎo)電區(qū)，這種電子-空穴流便產(chǎn)生光電壓和光生電流，由TCO前電極120和ΑΖ0/Α1背電極130收集，如圖中黑色實(shí)線(xiàn)所示。激光劃線(xiàn)的位置20等距間隔分布，將整片太陽(yáng)能電池分為具有內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的若干個(gè)彼此串聯(lián)的電池單元(cell)，激光劃線(xiàn)之后，還需對(duì)電池進(jìn)行封裝，在背電極130表面形成封裝層，例如粘貼另一片玻璃或?qū)訅壕酆衔锊牧希瞥呻姵亟M件產(chǎn)品。
薄膜太陽(yáng)能電池在制造的過(guò)程中，對(duì)潔凈度的要求比較高，但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于環(huán)境設(shè)備等諸多復(fù)雜情況，往往達(dá)不到潔凈度的要求，微小的灰塵顆粒200很有可能會(huì)落在基板表面，從而形成缺陷。而且更重要的是，由于這些顆?；蚍蹓m的存在，激光劃線(xiàn)時(shí)， 激光束會(huì)因?yàn)檫@些顆粒，對(duì)應(yīng)于該位置的金屬層沒(méi)有劃開(kāi)或劃的不徹底，如圖3所示。這種缺陷往往會(huì)導(dǎo)致短路(short)或分流(shunt)等現(xiàn)象，從而影響太陽(yáng)能電池的性能。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種缺陷修復(fù)系統(tǒng)和方法，在封裝前，對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池， 特別是對(duì)具有內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的大面積柔性薄膜太陽(yáng)能電池的缺陷進(jìn)行有效的修復(fù)，減少微小顆粒和激光劃線(xiàn)缺陷對(duì)電池性能的影響。
本發(fā)明的缺陷修復(fù)系統(tǒng)，包括由復(fù)數(shù)排平行、間隔排列的探針架組成的探針板，每個(gè)所述的探針架上均安裝有復(fù)數(shù)個(gè)探針，每個(gè)所述的探針均與電源相連。
所述電源包括交、直流電源或電容器。
所述系統(tǒng)還包控制部件，控制所述電源分別對(duì)每排探針或每排探針中的每個(gè)探針進(jìn)行單獨(dú)施壓、部分施壓或全部施壓。
本發(fā)明的對(duì)具有內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的薄膜太陽(yáng)能電池的缺陷進(jìn)行修復(fù)的方法，包括
將探針板壓下于所述太陽(yáng)能電池板上方，使每排探針架上的每個(gè)探針均與電池板接觸且避開(kāi)激光線(xiàn)的位置；
對(duì)激光線(xiàn)兩側(cè)的至少一個(gè)探針對(duì)同時(shí)或依次施加電壓，給電池單元施加正向偏壓和/或反向偏壓。
所述薄膜太陽(yáng)能電池包括在硬性基板表面形成的具有脫離保護(hù)層的薄膜太陽(yáng)能電池。
所述方法還包括
a.先對(duì)單節(jié)電池單元施加反向偏壓；
b.再對(duì)多節(jié)電池單元共同施加反向偏壓。
所述方法還包括重復(fù)a至b的操作步驟。
所述方法還包括
a.先對(duì)多節(jié)電池單元共同施加正向偏壓或反向偏壓；
b.再對(duì)單節(jié)電池單元施加反向偏壓或正向偏壓；
所述方法還包括重復(fù)a至b的操作步驟。
激光線(xiàn)兩側(cè)的探針架相對(duì)位置的兩個(gè)探針為一組，所述方法包括對(duì)每組探針依次施加正向偏壓或反向偏壓的步驟。
所述方法還包括
a.檢測(cè)漏電流；
b.施加正向偏壓或反向偏壓；
C.檢測(cè)漏電流大小，判斷是否繼續(xù)施加電壓。
所述多節(jié)電池單元為5節(jié)電池單元。
對(duì)單節(jié)電池單元施加的電壓小于4伏特。
對(duì)流過(guò)電池單元的電流限制在該電池短路電流的5%至50%。
對(duì)單節(jié)電池單元每次施加電壓的持續(xù)時(shí)間為1毫秒至1秒；對(duì)多節(jié)電池單元串聯(lián)時(shí)施加電壓的持續(xù)時(shí)間為1秒至120秒。


通過(guò)附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中，為清楚起見(jiàn)，放大了層的厚度。
圖1為大面積薄膜太陽(yáng)能電池的一種典型外形圖2為該種薄膜太陽(yáng)能電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖3為缺陷存在時(shí)該種薄膜太陽(yáng)能電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖4為說(shuō)明本發(fā)明缺陷修復(fù)方法的原理示意圖5和圖6為本發(fā)明缺陷修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖7至圖10為說(shuō)明本發(fā)明缺陷修復(fù)方法的示意圖。
所述示圖僅是說(shuō)明性的，而非限制性的，在此不能過(guò)度限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
圖4為說(shuō)明本發(fā)明缺陷修復(fù)方法的原理示意圖。如圖4所示，并結(jié)合圖3和圖8，在包括襯底(subs) 100、透明導(dǎo)電氧化物(TCO)前電極110、p-i-n結(jié)構(gòu)120和AZ0/A1背電極 130的薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明的核心思想，一方面，在激光劃線(xiàn)完好的情況下，利用電壓源40，通過(guò)劃線(xiàn)區(qū)域兩側(cè)的探針對(duì)在相鄰兩個(gè)或多個(gè)電池單元(cell)的前電極110和背電極130之間施加一個(gè)正向偏壓或反向偏壓，在前電極110和背電極130之間產(chǎn)生一瞬間電流，由于灰塵等微小顆粒200它們自身的電阻較高，瞬間電流在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高熱，將灰塵等顆?；驓埩粑餆簦瑥亩鴾p小或去除該顆粒，達(dá)到降低漏電流和短路現(xiàn)象的缺陷修復(fù)的目的。另一方面，當(dāng)激光劃線(xiàn)處的金屬層有未被完全劃開(kāi)的殘留缺陷201時(shí)，在兩個(gè)電極之間施加的電壓還可以燒掉該金屬殘留缺陷201。此時(shí)施加的電壓通常為反壓，對(duì)于柔性電池而言，通常使用正壓，由于使用PECVD工藝大批量地在硬性襯底表面制造的柔性電池缺陷更多，使用正壓可以盡量避免不可修復(fù)缺陷的擴(kuò)大化傾向。
電源40可以是交、直流電源，也可以是電容器。電容器的容量和瞬間放電電壓要進(jìn)行控制，以免燒壞電池。電源40可以是單個(gè)電源，或多個(gè)獨(dú)立的子電源組成的電源組，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)電池或電池組進(jìn)行修復(fù)。
襯底(subs) 100可以是硬性襯底，例如玻璃；也可以柔性襯底，例如塑料薄膜、聚合物薄膜等。
圖5和圖6為本發(fā)明缺陷修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明的缺陷修復(fù)系統(tǒng)包括由復(fù)數(shù)排平行、等距間隔排列的探針架300組成的探針板，每個(gè)所述的探針架300 上均安裝有復(fù)數(shù)個(gè)探針301，其中每個(gè)探針301均與電源40(圖中未示出)相連。本發(fā)明的缺陷修復(fù)系統(tǒng)還包控制部件(圖中未示出)，用于控制電源40，可以對(duì)每排探針?lè)謩e施壓， 甚至可以對(duì)每排探針中的每個(gè)探針進(jìn)行單獨(dú)施壓、部分施壓或全部施壓。
圖7至圖10為說(shuō)明本發(fā)明缺陷修復(fù)方法的示意圖。如圖所示，本發(fā)明的利用缺陷修復(fù)系統(tǒng)對(duì)具有內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的薄膜太陽(yáng)能電池的缺陷進(jìn)行修復(fù)的方法，首先將探針板壓下，在太陽(yáng)能電池板10的上方，如圖7所示，每排探針架300上的每個(gè)探針301均與電池板 10接觸，而且要避開(kāi)激光線(xiàn)20的位置，不能壓在激光線(xiàn)20上。然后，對(duì)激光線(xiàn)兩側(cè)的探針施加電壓，給至少一節(jié)電池單元施加正向偏壓和/或反向偏壓，如圖8所示。例如，電壓源 40給激光線(xiàn)20兩側(cè)的探針架300上的301施加偏壓，則修復(fù)的是電池單元celll，和激光線(xiàn)20處的缺陷；給激光線(xiàn)21兩側(cè)的探針架300上的301施加偏壓，則修復(fù)的是電池單元 cell2，和激光線(xiàn)21處的缺陷；等等，依次類(lèi)推。除了給每個(gè)電池施加電壓之外，還可以給多個(gè)例如5個(gè)電池單元一起施壓，例如圖8所示的，電壓源40可對(duì)串聯(lián)在一起的celll至 cell5施加一個(gè)偏壓。
在其它實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還可以先對(duì)單節(jié)電池單元施加反向偏壓，對(duì)激光線(xiàn)20兩側(cè)的探針301施加偏壓，所修復(fù)的是cell2，然后再對(duì)包括celll的多節(jié)串聯(lián)在一起的電池單元celll到cell5，共同施加反向偏壓，如圖10所示。
在其它實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括重復(fù)上述先單節(jié)施壓、后多節(jié)施壓的操作步驟。
在其它實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還可以先對(duì)多節(jié)串聯(lián)在一起的電池單元共同施加正向偏壓或反向偏壓，然后再對(duì)其中的單節(jié)電池單元施加反向偏壓或正向偏壓。
在其它實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括重復(fù)上述先多節(jié)共同施壓、后單節(jié)分別施壓的操作步驟。
在其它實(shí)施例中，激光線(xiàn)兩側(cè)的探針架相對(duì)位置的兩個(gè)探針為一組，例如圖9所示的探針301和302、303和304、305和306分別為一組，本發(fā)明的方法還可以對(duì)每組探針依次施加正向偏壓或反向偏壓，例如先在探針301和302之間施加正向偏壓或反向偏壓，然后在探針303和304之間施加正向偏壓或反向偏壓，再在探針305和306之間施加正向偏壓或反向偏壓，而不是激光線(xiàn)20兩側(cè)的探針板上的探針一起施壓。
在其它實(shí)施例中，還可以是先對(duì)celll至cell5施壓，然后在對(duì)cell2至cell6施壓，在對(duì)cell3至cell7施壓，以此類(lèi)推，如圖IOa和圖IOb所示。
在其它實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可以首先檢測(cè)漏電流，然后施加正向偏壓或反向偏壓，再檢測(cè)漏電流大小，判斷是否繼續(xù)施加電壓，如果漏電流仍較大，則繼續(xù)施加反向偏壓或正向偏壓；如果漏電流已經(jīng)小到可以接受的程度，則停止施壓，以免過(guò)度修復(fù)致使電池單元損壞。
在上述本發(fā)明的實(shí)施例中，對(duì)單節(jié)電池單元施加的電壓小于4伏特。對(duì)流過(guò)電池單元的電流限制在該電池短路電流的5%至50%。對(duì)單節(jié)電池單元施加電壓的持續(xù)時(shí)間為 1毫秒至1秒；對(duì)多節(jié)電池單元串聯(lián)時(shí)施加電壓的持續(xù)時(shí)間為1秒至60秒。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。例如，盡管在附圖中所示的各層皆是平整的且厚度幾乎相等，但這僅僅是為了方便和清楚地說(shuō)明本發(fā)明的原理。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種缺陷修復(fù)系統(tǒng)，包括由復(fù)數(shù)排平行、間隔排列的探針架組成的探針板，每個(gè)所述的探針架上均安裝有復(fù)數(shù)個(gè)探針，每個(gè)所述的探針均與電源相連。
2.如權(quán)利要求1所述的缺陷修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于所述電源包括交、直流電源或電容ο
3.如權(quán)利要求1所述的缺陷修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包控制部件，控制所述電源分別對(duì)每排探針或每排探針中的每個(gè)探針進(jìn)行單獨(dú)施壓、部分施壓或全部施壓。
4.一種利用權(quán)利要求1所述的缺陷修復(fù)系統(tǒng)對(duì)具有內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的薄膜太陽(yáng)能電池的缺陷進(jìn)行修復(fù)的方法，包括將探針板壓下于所述太陽(yáng)能電池板上方，使每排探針架上的每個(gè)探針均與電池板接觸且避開(kāi)激光線(xiàn)的位置；對(duì)激光線(xiàn)兩側(cè)的至少一個(gè)探針對(duì)同時(shí)或依次施加電壓，給電池單元施加正向偏壓和/ 或反向偏壓。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述薄膜太陽(yáng)能電池包括在硬性基板表面形成的具有脫離保護(hù)層的薄膜太陽(yáng)能電池。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法還包括a.先對(duì)單節(jié)電池單元施加反向偏壓；b.再對(duì)多節(jié)電池單元共同施加反向偏壓。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述方法還包括重復(fù)a至b的操作步驟。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法還包括a.先對(duì)多節(jié)電池單元共同施加正向偏壓或反向偏壓；b.再對(duì)單節(jié)電池單元施加反向偏壓或正向偏壓；
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述方法還包括重復(fù)a至b的操作步驟。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于激光線(xiàn)兩側(cè)的探針架相對(duì)位置的兩個(gè)探針為一組，所述方法包括對(duì)每組探針依次施加正向偏壓或反向偏壓的步驟。
11.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法還包括a.檢測(cè)漏電流；b.施加正向偏壓或反向偏壓；c.檢測(cè)漏電流大小，判斷是否繼續(xù)施加電壓。
12.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于所述多節(jié)電池單元為5節(jié)電池單元。
13.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于對(duì)單節(jié)電池單元施加的電壓小于4伏特。
14.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于對(duì)流過(guò)電池單元的電流限制在該電池短路電流的5%至50%。
15.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于對(duì)單節(jié)電池單元每次施加電壓的持續(xù)時(shí)間為1毫秒至1秒；對(duì)多節(jié)電池單元串聯(lián)時(shí)施加電壓的持續(xù)時(shí)間為1秒至120秒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種缺陷修復(fù)系統(tǒng)和方法，包括由復(fù)數(shù)排平行、等距間隔排列的探針架組成的探針板，每個(gè)所述的探針架上均安裝有復(fù)數(shù)個(gè)探針，每個(gè)所述的探針均與電源相連。本發(fā)明的修復(fù)方法包括將探針板壓下于所述太陽(yáng)能電池板上方，使每排探針架上的每個(gè)探針均與電池板接觸且避開(kāi)激光線(xiàn)的位置；對(duì)激光線(xiàn)兩側(cè)的探針施加電壓，給至少一節(jié)電池單元施加正向偏壓和/或反向偏壓。本發(fā)明的缺陷修復(fù)系統(tǒng)和方法能夠在封裝前對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池、特別是對(duì)具有內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的大面積柔性薄膜太陽(yáng)能電池的漏電流和短路等缺陷進(jìn)行有效的修復(fù)，減少粉塵顆粒和激光劃線(xiàn)缺陷對(duì)電池性能的影響。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102522450SQ20111040354
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者單洪青, 張迎春, 李沅民 申請(qǐng)人:北京精誠(chéng)鉑陽(yáng)光電設(shè)備有限公司