[發(fā)明專利]一種抗光衰爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710131975.1
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN107046081B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇金財;王軍濤;何鳳濤
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市科隆威自動化設(shè)備有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 深圳市智圈知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44351
• 代理人: 韓紹君

本發(fā)明公開一種抗光衰爐，包括爐支架和多個恒流源，爐支架上設(shè)有循環(huán)輸送硅片的輸送裝置，爐支架沿所述輸送裝置入料端至出料端依次設(shè)有預(yù)熱區(qū)、光照區(qū)和冷卻區(qū)，光照區(qū)的正上方設(shè)有若干組并排設(shè)置的LED燈光照模組，每組LED燈光照模組由多個具有水冷作用的LED燈條組成，每個LED燈條均由一個恒流源獨(dú)立控制。一個恒流源獨(dú)立控制一個LED燈條，使LED燈條具有超高光照強(qiáng)度的同時，又可以控制其發(fā)熱的溫度，使LED燈條在一個恒定的溫度下工作。硅片進(jìn)入本抗光衰爐的過程中，經(jīng)過多組LED燈光照模組的強(qiáng)光照射，硅片氫鈍化效果明顯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏電池片氫鈍化領(lǐng)域，特別涉及一種抗光衰爐。

背景技術(shù)

太陽能發(fā)電技術(shù)是目前最重要的可再生能源技術(shù)之一。當(dāng)下太陽能發(fā)電成本仍然高于傳統(tǒng)能源，制約了其大規(guī)模的應(yīng)用。為此，產(chǎn)業(yè)界和科學(xué)界一直致力于提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、降低太陽能電池的制造成本。

太陽能發(fā)電是基于半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)。P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)，產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)部電場。當(dāng)光照射半導(dǎo)體時激發(fā)產(chǎn)生的電子一空穴被電場分離，被分離的電子和空穴在半導(dǎo)體基體中擴(kuò)散到表面被電極收集，從而對外提供電能。因此太陽能電池對作為基體的半導(dǎo)體材料提出了兩個最主要的要求:高純和高完整。高純是指半導(dǎo)體材料中的雜質(zhì)少；高完整是指半導(dǎo)體材料的晶格完整性高。這是因為半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和晶格缺陷會使光照產(chǎn)生的電子和空穴復(fù)合耗損，導(dǎo)致被收集的載流子數(shù)量下降從而使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率降低。

按半導(dǎo)體材料劃分，太陽能電池可分為晶體硅太陽能電池、化合物太陽能電池、有機(jī)太陽能電池等，其中晶體硅太陽能電池是目前最主流的太陽能電池。這是由于硅晶體的優(yōu)異特性導(dǎo)致的，其中一個很重要的特點(diǎn)就是硅晶體容易實(shí)現(xiàn)高純和高完整這兩個要求，例如用于制造太陽能電池的硅晶體純度高達(dá)6個9以上；容易制備單晶體的硅(雖然多晶體的硅也被應(yīng)用于制造太陽能電池)。

即使如此，硅晶體中極少量的雜質(zhì)和缺陷仍然對太陽能電池的性能產(chǎn)生了顯著影響，甚至制約了電池效率的進(jìn)一步提高。硅晶體中的雜質(zhì)除了故意摻入的摻雜劑一硼和磷之外，還包括氧、碳、氮等輕元素雜質(zhì)(其中硼和氧會形成硼氧復(fù)合體，它對電子一空穴具有高復(fù)合活性)以及鐵、鉆、鎳、鉻、銅等過渡金屬雜質(zhì)。

硅晶體中的缺陷包括本征點(diǎn)缺陷外，特別是指晶界、位錯以及晶體表面的硅懸掛鍵等。這些雜質(zhì)和缺陷成為光生電子一空穴的“殺手”，顯著降低了少數(shù)載流子的壽命從而降低了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

晶體硅中的氫元素對太陽能電池有著重要作用。硅中的氫原子具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性，它能夠與輕元素雜質(zhì)及其復(fù)合體反應(yīng)；與摻雜原子硼、磷反應(yīng)；與過渡金屬雜質(zhì)反應(yīng)；與硅懸掛鍵結(jié)合，富集在晶體表面、晶界、位錯區(qū)域；甚至與其他氫原子反應(yīng)形成氫分子等。因此可以利用氫原子與其他雜質(zhì)和缺陷的反應(yīng)來鈍化這些復(fù)合中心的復(fù)合活性，提高硅晶體中少數(shù)載流子的壽命。

據(jù)公開的文獻(xiàn)報道，在硅晶體中引入氫原子的方法如以下:

(1)在太陽能電池制造過程中利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積氮化硅薄膜。氮化硅薄膜中富含的氫原子擴(kuò)散到硅晶體的界面，鈍化了界面上的硅懸掛鍵，顯著降低了硅晶體的表面復(fù)合速率。

(2)氫等離子體處理。通過浸沒在氫等離子體中能在硅晶體的近表面引入氫原子。無論是沉積氮化硅薄膜還是氫等離子體處理，但這些方法存在的問題是:只能在硅晶體近表層(通常小于幾微米)引入氫，而無法在基體中引入高濃度的氫原子，所以氫原子對太陽能電池基體內(nèi)部的雜質(zhì)和缺陷的鈍化作用非常微弱。

如何實(shí)現(xiàn)在太陽能電池基體內(nèi)引入較高濃度的氫原子，最大化地利用其對基體內(nèi)雜質(zhì)和缺陷的鈍化作用。因此非平衡載流子的氫鈍化產(chǎn)生方法，對于提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率具有重要意義。

根據(jù)非平衡載流子的產(chǎn)生方法有：光熱法、電注入法。