[實用新型]晶體硅太陽能電池的退火裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720701624.5
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN207116457U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚錚;吳堅;王栩生;蔣方丹;邢國強
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/67
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 胡彬

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及太陽能電池加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體硅太陽能電池的退火裝置。

背景技術(shù)

單晶電池片相較多晶電池片具有效率的優(yōu)勢，多晶硅電池片則利用其顯著的成本優(yōu)勢來彌補其效率的缺陷，現(xiàn)行的PERC技術(shù)使多晶PERC電池效率能與常規(guī)單晶相當(dāng)，但由此帶來的光致衰減問題極大限制了其規(guī)模化量產(chǎn)應(yīng)用。以上種種造就了現(xiàn)在單多晶市場的風(fēng)云莫測，而解決晶硅電池片LID衰減問題正是能撥云見日的關(guān)鍵所在。

現(xiàn)研究顯示單晶電池片的主要衰減過程可以利用BO復(fù)合體模型進行闡述，而多晶硅片的衰減機制尚未明晰。多晶硅片相較單晶硅片存在更多的晶界和位錯缺陷，以及金屬雜質(zhì)含量，導(dǎo)致體少子壽命較低，而PERC技術(shù)能有效降低表面復(fù)合的優(yōu)勢更是將多晶體壽命低的缺陷愈加突顯。其衰減過程也更為復(fù)雜，可能存在多種形成機制，如：B-O，F(xiàn)e-B，以及部分深能級金屬雜質(zhì)等。最新研究指出，硅片本身的質(zhì)量，如晶體缺陷，金屬雜質(zhì)含量，以及電池片制造時經(jīng)歷的熱過程都有可能是影響多晶電池片光致衰減的關(guān)鍵因素。

對相應(yīng)的缺陷及雜質(zhì)進行鈍化是抑制光致衰減的有效方式，主要機理是：光照或是電注入改變載流子濃度誘發(fā)復(fù)合中心的形成，同時改變電子的準(zhǔn)費米能級，促進相應(yīng)元素對復(fù)合中心進行鈍化。為實現(xiàn)該注入方式，現(xiàn)行晶硅抗LID技術(shù)主要是通過光熱爐以及電注入退火爐實現(xiàn)的。現(xiàn)有的抗LID技術(shù)，已經(jīng)能成功消除單晶硅片的光致衰減問題，但在多晶硅電池片收效甚微。究其原因在于每種復(fù)合中心所用的溫度和施加外電壓窗口都不盡相同。一旦超出相應(yīng)的溫度或施加外電壓窗口，已經(jīng)喪失活性的復(fù)合中心就會被激活。單一的注入方式難以有效鈍化所有復(fù)合中心。針對多種衰減機制，多晶的處理方式將存在多個子階段，需要更長的處理時間。

現(xiàn)有技術(shù)中，有人提出了可以實現(xiàn)光注入退火的設(shè)備，利用不同光源(鹵素?zé)?LED/激光)的光熱技術(shù)可以有效抑制單晶PERC電池的光衰，將轉(zhuǎn)換效率衰減結(jié)果從之前的3％～5％降低至1.5％以內(nèi)。但由于每個光源同時只能對單片電池片進行處理，如要延長輻照處理時間，只能增加光源數(shù)目或是降低產(chǎn)能，此舉將會導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，產(chǎn)業(yè)化難度較大。為此，也有人提出電注入退火的設(shè)備，該技術(shù)同樣在單晶PERC電池片上取得了良好的效果；然而，工藝溫度通過電池片焦耳發(fā)熱及風(fēng)冷控制，難以實現(xiàn)電注入與退火工藝的獨立調(diào)控，同時疊層電池片狀態(tài)將影響疊層電池片溫度，較難保證注入工藝的一致性。另外，也有人提出利用恒溫腔體加熱對電池片進行溫度控制，但單腔體氣氛溫控存在升降溫速率緩慢的問題，當(dāng)工藝需求為多段控制時，難以快速進行溫度調(diào)控，量產(chǎn)受到限制。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提出一種晶體硅太陽能電池的退火裝置，通過多個獨立設(shè)置的工藝腔，每個工藝腔獨立實現(xiàn)電注入及溫度調(diào)控，從而滿足工藝需求，節(jié)省能源消耗，降低生產(chǎn)成本。

為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

晶體硅太陽能電池的退火裝置，包括用于盛放電池片疊層的托盤，用于傳送所述托盤的傳輸裝置，以及沿著所述傳輸裝置的傳輸方向依次設(shè)置的多個工藝腔，所述傳輸裝置穿過每個所述工藝腔；

多個所述工藝腔包括至少一個用于電注入及溫度模塊化控制的退火腔及至少一個用于快速冷卻的冷卻腔，所述退火腔和所述冷卻腔沿著所述傳輸裝置的傳輸方向依次設(shè)置；

所述退火腔內(nèi)部上方設(shè)有可上下升降的平板電極，所述平板電極連接外部電源，所述平板電極能夠在傳動裝置的驅(qū)動下夾緊電池片疊層與所述托盤，以使電池片疊層與所述平板電極構(gòu)成回路；

所述傳輸裝置、所述平板電極及所述傳動裝置均連接控制系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，所述退火腔數(shù)量至少兩個，至少兩個所述退火腔的腔體溫度相同或不同，以實現(xiàn)相同或不同的工藝溫度。

作為優(yōu)選，所述退火腔內(nèi)設(shè)置有溫控加熱裝置和通氣裝置，通過所述通氣裝置使所述溫控加熱裝置產(chǎn)生的熱量能在所述退火腔內(nèi)均勻分布；所述溫控加熱裝置和所述通氣裝置均連接所述控制系統(tǒng)；

所述溫控加熱裝置為發(fā)熱電阻絲或紅外加熱燈管，所述通氣裝置為通氣管或軸流風(fēng)扇；

所述溫控加熱裝置的加熱溫度范圍為RT-400℃。

作為優(yōu)選，所述冷卻腔內(nèi)設(shè)有散熱裝置，以實現(xiàn)快速冷卻；所述散熱裝置連接所述控制系統(tǒng)；

所述散熱裝置為金屬冷卻平臺或是循環(huán)冷卻氣體噴淋裝置；

所述金屬冷卻平臺內(nèi)設(shè)有冷卻管道，所述冷卻管道內(nèi)設(shè)有循環(huán)流動的冷卻介質(zhì)，用以持續(xù)散熱；所述冷卻介質(zhì)為空氣、水或油；

所述循環(huán)冷卻氣體噴淋裝置的噴淋氣體為壓縮空氣、氮氣、氬氣或氦氣。