使用超声换能器修复硅基光伏太阳能电池的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于修复至少一个硅基光伏太阳能电池的装置，包括所述电池(2)的支架(1)、构造为加热光伏太阳能电池(2)的热源(20)、以及在电池(2)中产生载流子的机构(3)。为了更好地加速所述电池(2)的修复动力，该装置包括超声换能器(20)，其用于产生光伏太阳能电池(2)中传播的超声波。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用超声换能器修复硅基光伏太阳能电池的装置和方法
本专利技术涉及消除光照下硅基光伏太阳能电池的效率衰减效应的装置和方法。
技术介绍
由非晶硅(a-Si)、单晶硅(sc-Si)或多晶硅(mc-Si)作为基底而制造的光伏太阳能电池都会在光照下发生效率衰减效应。这种现象出现在光伏太阳能电池的首次使用中，并通常被称为LID效应(光致衰减效应)。然而，引起这种光致衰减效应的物理机制却仍然不完全知晓。此外，一些科学研究表明，存在于硅基中的轻元素，尤其是氢(H)、硼(B)和氧(O)原子通常会在光伏太阳能电池被照射时参与形成和激发缺陷。LID效应可以通过对光伏太阳能电池注入载流子的同时对其加热来消除。国际专利申请WO2007/107351公开了一种使光伏太阳能电池的性能在光照下达到稳定的方法。在此文献中，修复电池的方法包括如下步骤：通过照射或快速极化光伏太阳能电池将载流子注入，并加热基底温度至50℃～230℃。这种修复方法能使被处理的光伏太阳能电池在正常运行条件下恢复稳定的性能。为产生这种修复效果，光伏太阳能电池的温度不能超过某一限定温度，通常为约200℃或更低。事实上，当保持在高于150℃的温度时，某些硅基光伏太阳能电池的性能会受到影响。此外，上述文献所述方法需要非常长的处理时间来实现光伏太阳能电池的完全修复。所述处理时间是指电池中产生载流子时太阳能电池保持在某个温度下的时间。由上述文献所述方法可知，该处理时间可能长达数十甚至上百小时，这使得该方法无法与传统制造光伏太阳能电池的工业方法相匹配。实际上，上述文献所述方法已得到实施，用以修复基底由冶金方法所提纯的硅制成的太阳能电池。对于此种太阳能电池，该方法的修复机制所需要的时间为10～40小时，所需高温为在150℃～180℃之间。另外，可通过增加注入到所处理的光伏太阳能电池中的载流子数量，来加速该光伏太阳能电池的修复动力。尤其是可以通过增大照射功率或输入到电池中的电流强度来达到增加载流子数量的目的。据观察，这种增大载流子数量的方法会导致光伏太阳能电池温度升高，反而会限制甚至完全抵消对电池的修复效果。技术申请CN201450015描述了一种通过加热和照射来修复硅基太阳能电池的装置。该装置包含一个在处理过程中用于冷却光伏太阳能电池的风扇系统。然而，使用这种基于风扇的系统会导致所获取的太阳能电池质量不高。特别是，据观察使用这类装置会产生机械应力的问题，进而导致光伏太阳能电池中产生微裂纹。
技术实现思路
需要提供一种有效装置来高效地修复硅基光伏太阳能电池，以抵消其在光照下的效率衰减，同时保持所处理电池的机械完整性和光伏性能。上述需求倾向于通过提供至少一个硅基光伏太阳能电池的修复装置来满足，该修复装置包括构造为加热光伏太阳能电池的热源和用来在光伏太阳能电池中产生载流子的机构。该装置还包括超声换能器，涉及用来产生在光伏太阳能电池中传播的超声波。有利地，该装置包括构造为调节光伏太阳能电池的温度至50℃～230℃范围内的目标温度值或者目标温度范围的元件。进一步有利地，对光伏太阳能电池的温度执行调节的单元包括设计为盛装液体的储槽和构造为放置光伏太阳能电池于液体中的光伏太阳能电池的支架。该储槽在有利方式下还包含液体的温度调节器，构造为调节光伏太阳能电池的温度至目标温度值或目标温度范围。还提供用于修复至少一个硅基光伏太阳能电池以抵消光照下效率衰减的方法，包括如下步骤：加热光伏太阳能电池；在光伏太阳能电池中产成载流子；以及在光伏太阳能电池中产成平稳状态的超声波。附图说明其它的优点和特征通过下面对本专利技术特定实施例的描述将更加清楚易懂，本专利技术的实施例仅用于非限定示例的目的，且表示在所附的附图中，其中：图1、图3至图6、图8和图9以横截面图的方式示意性地示出了根据不同实施例的装置；图2示意性地示出了根据特定实施例的装置的俯视图；图7A和图7B示意性地且分别示出了图6所示装置的俯视图和侧视图。具体实施方式下文所述用于修复硅基太阳能电池的装置与现有技术的区别尤其在于：它提供可以在被处理电池中生成平稳状态(instationaryregime)超声波的元件，用以增强被处理电池的修复动力。根据图1所示的特定实施例，硅基光伏太阳能电池修复装置包括支架1，用于支撑至少一个光伏电池2。该修复装置还包括用于在光伏太阳能电池2中生成载流子的机构3以及构造为加热光伏太阳能电池2的热源(未示出)。优选地，该热源构造为将光伏太阳能电池2加热到50℃～230℃的温度范围内。有利地，该装置包括控制且调节光伏太阳能电池2的温度至50℃～230℃范围内的目标温度值或目标温度范围的元件。载流子生成机构3例如可包括照射光伏太阳能电池2的光源或者给光伏太阳能电池2注入电流的机构。换言之，用于在光伏太阳能电池2中生成载流子的机构3包括向所述电池2注入电流的机构。该注入电流的机构例如可包括连接到电势差源的尖端。所述尖端构造为与光伏太阳能电池接触以向其注入电流。在图1中，载流子生成机构3表示为光源3b，其通过光束3f照射光伏太阳能电池2。载流子生成机构3还可构成该修复装置的热源。例如，卤素灯可构成载流子生成机构和热源二者。该修复装置能加热光伏太阳能电池2，同时对其注入载流子，来修复上述电池的效率衰减效应。为了提高修复的效率和加速其动力，该装置包括至少一个超声换能器20，其构造为在光伏太阳能电池2中生成平稳状态传播的超声波。优选地，该超声换能器生成的超声波的频率在10kHz到3000kHz范围内，并且其功率为几个W.cm-2，通常功率在0.1W.cm-2到80W.cm-2范围内。超声波在光伏太阳能电池中的传播以有利的方式增强了缺陷和杂质合成物的扩散、重定向和解离作用。进一步的，该修复装置具备以下作用：在光伏太阳能电池中生成载流子、有利地控制和调节对电池的加热、以及在电池中生成超声波。因此，所具备的这些作用有利地加强了光伏太阳能电池的修复动力，从而减少了光伏太阳能电池的处理时间。有利地，超声换能器20安装在支架1和光伏太阳能电池2之间。这种布置使得由转换器20生成的且被光伏太阳能电池2接收到的超声波能更好地传播。热源以类似的方式有利地安装在支架1中，以使热量在光伏太阳能电池中有效扩散并能控制电池温度。例如，热源可包括安装在支架1中的电阻加热器或者热电装置。根据图2所示的特定实施例，超声换能器以容纳光伏太阳能电池2的方式成形。换言之，转换器20构造为与光伏太阳能电池2直接接触，使后者可以直接设置在超声换能器20上。在此情况下，超声换能器20用作光伏太阳能电池2的支架，并且因此取代支架1。优选地，所述转换器20的超声波传输面20t为正方形，并且包括光伏太阳能电池2和超声换能器20之间的整个接触面。传输面是指一个几何表面，其每一个点使传输的超声波在该点具有垂直于该面的波矢量。有利地，超声换能器20以这样的方式构造：使光伏太阳能电池2接收的能量为约几个W.cm-2，通常接收的能量在0.1W.cm-2到10W.cm-2范围内。因此，超声换能器20有利地选择为具有0.1W.cm-2到10W.cm-2范围内的功率。根据图3所示的特定实施例，用于调节光伏太阳能电池2温度的元件包括设计为盛装液体5的储槽4，能使光伏太阳能电池的温度调节到50℃～230℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种至少一个硅基光伏太阳能电池的修复装置，包括：热源，构造为加热该光伏太阳能电池(2)；机构(3)，用于在该光伏太阳能电池(2)中产生载流子；其特征在于，该修复装置包括超声换能器(20)，该超声换能器(20)设计为产生在该光伏太阳能电池(2)中传播的超声波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.14 FR 12024551.一种至少一个硅基光伏太阳能电池的修复装置，以抵消其光照下的效率衰减，该修复装置包括：热源，构造为加热该光伏太阳能电池(2)；机构(3)，用于在该光伏太阳能电池(2)中产生载流子；其特征在于，该修复装置包括超声换能器(20)，该超声换能器(20)设计为产生在该光伏太阳能电池(2)中传播的超声波。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该用于在该光伏太阳能电池(2)中产生载流子的机构(3)包括用于将电流注入该光伏太阳能电池(2)中的机构。3.如权利要求1和2之一所述的装置，其特征在于，包括构造为调节该光伏太阳能电池(2)的温度至50℃～230℃范围内的目标温度值或目标温度范围的元件。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，用于调节该光伏太阳能电池(2)温度的该元件包括储槽(4)和用于支撑该光伏太阳能电池(2)的支架(1)，其中该储槽(4)设计为被液体(5)填充，用于支撑该光伏太阳能电池(2)的支架(1)构造为将该光伏太阳能电池(2)放置在该液体(5)中。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，该储槽(4)包括液体(5)的温度调节器(6)，该温度调节器(6)构造为调节该光伏太阳能电池(2)的温度至该目标温度值或目标温度范围。6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括该支架(1)在该储槽(4)中的移动装置(9)，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：S杜波伊斯，N恩贾尔伯特，JP加兰德特，P吉唐，F塔奈，J维尔曼，
申请(专利权)人：原子能和代替能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR