Led硅太陽電池光誘導氫鈍化與缺陷修復裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及硅太陽電池的氫鈍化技術，具體涉及一種LED硅太陽電池光誘導氫鈍化與缺陷修復裝置。
【背景技術】
[0002]在硅太陽電池制備工藝中，硅片表面會沉積一層氮化硅膜作為光學減反層以及表面鈍化層。常用的薄膜沉積方式為PECVD法。利用此方法，在氮化硅薄膜內(nèi)以及硅片近表面一定厚度內(nèi)會含有大量的氫原子或者氫離子。這些氫具有很強的反應活性，可以與硅材料中的雜質(zhì)和硅晶格中的各種缺陷發(fā)生反應，從而產(chǎn)生鈍化效果，有利于太陽電池光電轉換效率的提升。
[0003]對于硅材料中的氫，根據(jù)其電荷狀態(tài)，存在三種形態(tài)，分別是H+、Hq和H—。在熱平衡條件下，P型硅中多數(shù)載流子是空穴，帶正電荷，因此此時H—的濃度非常低，H+占多數(shù);想反在N型硅中H—則占多數(shù);而Ht3在兩者中的濃度均不高。
[0004]在晶體硅的制作過程中，無法避免引入少量雜質(zhì)，如Fei+、Cri+;N型摻雜的硅中存在P+;P型摻雜的硅中存在B—或者Ga—;甚至摻硼P型硅中，經(jīng)過光照生成的B-O+復合體等。這些雜質(zhì)或者缺陷均會嚴重影響太陽電池的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明公開了一種LED硅太陽電池光誘導氫鈍化與缺陷修復裝置。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]—種LED硅太陽電池光誘導氫鈍化與缺陷修復裝置，包括用于放置硅太陽電池的溫度保持恒定的檢測臺，還包括:
[0008]—個LED光源系統(tǒng)，包括用于發(fā)出光線的LED陣列；
[0009]—個光學匯聚系統(tǒng)，設置所述LED陣列的發(fā)光光路上，將LED陣列發(fā)出的光線匯聚到檢測臺上的檢測區(qū)域；
[0010]—個控制器，用以修改LED陣列所發(fā)光線的參數(shù)，并且對硅太陽電池的鈍化與缺陷參數(shù)進行分析運算。
[0011 ]其進一步的技術方案為:所述光學匯聚系統(tǒng)包括多個透鏡和反射系統(tǒng);LED陣列包括多個LED燈珠，所述透鏡一一對應安裝在LED燈珠前端;LED陣列所發(fā)光線穿過透鏡照射到檢測臺上的檢測區(qū)域;所述反射系統(tǒng)包括圍繞檢測臺四周設置的、反射面向內(nèi)的反射鏡。
[0012]其進一步的技術方案為:還包括擴散玻璃，所述擴散玻璃安裝于LED陣列和檢測臺之間。
[0013]其進一步的技術方案為:所述LED陣列到達檢測臺的光的最高輻照強度為不低于十倍的標準太陽條件且到達檢測臺的光的輻照強度均勻一致;所述標準太陽條件為光子流密度滿足AMl.5;當用一種以上發(fā)光波段的LED燈珠組成LED陣列時，不同發(fā)光波段的LED燈珠對稱排列。
[0014]其進一步的技術方案為:所述LED光源系統(tǒng)還包括光強校正系統(tǒng)，對到達檢測臺上的檢測區(qū)域的光強進行調(diào)節(jié)，以達到所需的輻照強度。
[0015]其進一步的技術方案為:所述控制器包括連接在控制器上的鍵盤和液晶顯示器。
[0016]其進一步的技術方案為:還包括散熱裝置，所述散熱裝置包括水冷系統(tǒng)和風冷系統(tǒng);所述水冷系統(tǒng)包括第一制冷機、水槽、水栗和散熱板;所述散熱板安裝在LED陣列的上表面;所述第一制冷機的出水口連接水槽，對水槽中的散熱用水制冷降溫;所述水栗將水槽中的散熱用水壓入散熱板的入水口 ；所述散熱板的吹水口連接制冷機的入水口，散熱用水帶走LED陣列的熱量并流回制冷機;所述風冷系統(tǒng)包括第二制冷機和風機;所述風機將第二制冷機制造的冷空氣吹向LED陣列的下表面。
[0017]其進一步的技術方案為:所述LED光源系統(tǒng)還包括驅(qū)動電源;所述驅(qū)動電源包括分壓電路、降壓型直流電源變換芯片、運算放大器、肖特基二極管和濾波線圈；所述降壓型直流電源變換芯片的型號為XL4005;所述分壓電路的電壓輸出端連接運算放大器的反相輸入端;運算放大器的輸出端連接降壓型直流電源變換芯片的第二端口，所述運算放大器的正電源端連接降壓型直流電源變換芯片的第五端口，運算放大器的負電源端接地；肖特基二極管的正極接地，負極連接降壓型直流電源變換芯片的第三端口；降壓型直流電源變換芯片的第一端口接地;所述濾波線圈的第一端連接降壓型直流電源變換芯片的第三端口，第二端為為驅(qū)動電路的正輸出端，運算放大器的同相輸入端作為驅(qū)動電路的負輸出端；
[0018]多個LED燈珠串聯(lián)為LED燈珠串；多個LED燈珠串并聯(lián)在驅(qū)動電路的正輸出端和負輸出端之間。
[0019]其進一步的技術方案為:包括多組驅(qū)動電源，每組驅(qū)動電源可調(diào)控其輸出電流，進而調(diào)節(jié)連接在其上的LED燈珠串的發(fā)光強度。
[0020]其進一步的技術方案為:還包括恒溫系統(tǒng)，連接在檢測臺上，用以保持太陽電池片的溫度為300攝氏度。
[0021]本發(fā)明的有益技術效果是:
[0022]本發(fā)明通過LED陣列光源在404nm或者940nm或者多個波段的組合，產(chǎn)生最高不低于十個標準太陽輻照光子流密度(所述標準太陽輻照光子流密度為滿足AMl.5條件)，使用光照射注入載流子的方法，在P型硅中大量注入少數(shù)載流子(電子)，使得H—的濃度升高，從而鈍化Fei+Xri+等雜質(zhì)；同時利用存在的H+去鈍化B—或者Ga—等缺陷，從而降低載流子在此些缺陷處的復合，提升太陽電池的性能。對于經(jīng)過光致衰減后的摻硼P型硅太陽電池，可使用本發(fā)明使得H—的濃度升高，利用H—去鈍化B-O+復合體，從而使硅太陽電池的光電轉換效率得到恢復。本發(fā)明不但可以鈍化晶體硅中的雜質(zhì)缺陷，也可以鈍化硅材料，修復多晶硅材料中位錯等晶格缺陷，提升太陽電池轉換效率。
[0023]使硅片內(nèi)部產(chǎn)生大量非平衡載流子，由此改變硅片內(nèi)部H+和H—的濃度以及加大它們的迀移能力，同時可以鈍化晶體硅中的雜質(zhì)缺陷，也可以鈍化硅材料，特別是多晶硅材料中位錯等晶格缺陷，提升硅太陽電池的轉換效率。
[0024]相對于激光光源所具有的的成本極高并且輻照面積難以做到商業(yè)硅太陽電池大小等缺點，本發(fā)明以固態(tài)發(fā)光器件LED為光源，更加穩(wěn)定、廉價、長壽命，波段選擇靈活，降低了裝備制造成本和維護成本。
[0025]本發(fā)明采用了高效率且廉價的散熱方式對LED光源進行散熱，使得所產(chǎn)生的熱量能在很短的時間內(nèi)迅速散掉，以保證整個裝置的可靠運行。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0027]圖2是LED陣列的示意圖。
[0028]圖3是光路匯聚系統(tǒng)中的光路圖。
[0029]圖4是水冷系統(tǒng)的示意圖。
[0030]圖5是風冷系統(tǒng)的示意圖。
[0031]圖6是LED陣列的驅(qū)動電源的電路結構圖。
【具體實施方式】
[0032]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。本發(fā)明包括用于放置硅太陽電池的檢測臺，檢測臺的溫度保持恒定。還包括:
[0033]一個LED光源系統(tǒng)，包括用于發(fā)出光線的LED陣列；LED陣列所發(fā)出的光線波長為404nm、940nm或者其他的波長；
[0034]一個光學匯聚系統(tǒng)，設置在LED陣列的發(fā)光光路上，將LED陣列發(fā)出的光線匯聚到檢測臺上的檢測區(qū)域；
[0035]一個控制器，用以修改整個裝置的溫度和濕度等參數(shù)值，同時可以控制LED陣列所發(fā)光線的輻照強度的補償值，并且對所檢測到的硅太陽電池的鈍化與缺陷等參數(shù)數(shù)據(jù)進行分析運算?？刂破魃线€連接有鍵盤和液晶顯示屏。鍵盤用于輸入指令，通過操作鍵盤，可通過改變LED陣列中LED燈珠的驅(qū)動電流或者電壓來改變光強。并且通過操作鍵盤，可以控制整個裝置的工作狀態(tài)，實現(xiàn)裝置的開關或檢測結果輸出的控制。在對檢測到的數(shù)據(jù)進行分析運算后，可將結果送至液晶顯示器上顯示。
[0036]本發(fā)明還包括水冷系統(tǒng)和風冷系統(tǒng)，起到為LED光源系統(tǒng)散熱的作用。
[0037]圖2是LED陣列示意圖。LED陣列包括多個LED燈珠，LED燈珠間隔緊湊的排列，排列位置均勻且相鄰的LED燈珠間隔距離相等。當用一種以上的發(fā)光波段的LED燈珠組成LED陣列時，不同發(fā)光波段的LED燈珠排列位置對稱，以便在檢測區(qū)域，即輻射面上，達到各發(fā)光波段強度均勻一致的輻照。在本實施例中，具有6種發(fā)光波段的LED燈珠，相同標號的LED燈珠代表其具有相同的發(fā)光波段。6種發(fā)光波段的LED燈珠如圖2所示呈中心對稱排列。
[0038]LED陣列還需滿足的條件是，LED陣列到達檢測臺的光的最高光子流密度為不低于十倍的標準太陽條件。所述標準太陽條件為光子流密度滿足AMl.5條件。
[0039]圖3是光路匯聚系統(tǒng)的光路圖。光學匯聚系統(tǒng)包括多個透鏡和反射系統(tǒng);LED陣列包括多個LED燈珠，透鏡一一對應安裝在LED燈珠前端。LED陣列所發(fā)光線穿過透鏡照射到檢測臺上的檢測區(qū)域。反射系統(tǒng)包括圍繞檢測臺四周設置的、反射面向內(nèi)的反射鏡，用以