太陽能電池的高電流預燒的制作方法
【專利說明】太陽能電池的高電流預燒
[0001]優先權
[0002]本申請要求2012年9月26日提交的第13/627，772號美國非臨時專利申請的優先權并以引用方式將其并入，該美國非臨時專利申請要求2012年6月18日提交的第61/661，285號美國臨時專利申請的權益。
技術領域
[0003]本發明的實施例屬于可再生能源領域，具體地講，涉及太陽能電池的預燒。
【背景技術】
[0004]太陽能電池是將太陽輻射轉換成電能的裝置。如果太陽能電池中發生很大的反向偏置，其中的大量功率損耗可能導致被稱為熱點的加熱區。出現熱點的原因有多種。例如，當被遮擋或污染時，太陽能電池可能被迫進入反向偏置，并在旁路二極管打開前遭受局部加熱。太陽能電池中的缺陷(例如，P溝道金屬氧化物半導體缺陷)也可能導致熱點。
[0005]熱點測試是測試太陽能電池的一種方法。例如，熱點測試可確定太陽能電池是否有預定的反向偏置電壓，使得電池保持足夠低的溫度且不會成為現場的熱點。
【附圖說明】
[0006]圖1根據本發明的實施例，示出了高反向電流預燒的流程圖。
[0007]圖2a和2b根據本發明的實施例，示出了具有預燒出的旁路二極管的太陽能電池的剖視圖。
[0008]圖3根據本發明的實施例，示出了高反向電流預燒前、后的太陽能電池的紅外圖像。
[0009]圖4根據本發明的實施例，示出了被施加不同反向電流的太陽能電池的電流-電壓曲線。
[0010]圖5根據本發明的實施例，示出了不同高電流熱煉時間后太陽能電池的反向偏置電壓和電流。
【具體實施方式】
[0011]本發明介紹了對太陽能電池進行高反向電流預燒的方法和具有預燒出的旁路二極管的太陽能電池。可在裝運太陽能電池組件之前進行高反向電流預燒，例如在熱點測試期間。現有熱點測試方法將低電流用于反向偏置太陽能電池。使用低偏置電流進行熱點測試可能擴大設備缺陷區和非缺陷區的擊穿電壓差值。低偏置電流可能優先地通過擊穿電壓最低的區域，并進一步降低這些區域的擊穿電壓。
[0012]在一個實施例中，太陽能電池的高反向電流預燒引起太陽能電池中的低擊穿電壓。在高電流下熱煉太陽能電池(例如，向太陽能電池施加高反向電流)還可減小電池的缺陷區和非缺陷區的電壓差異。在一個實施例中，由于(例如)擊穿電壓的差異減小(這會減少熱點數量)，太陽能電池的高反向電流預燒導致產率提高。
[0013]在一個實施例中，太陽能電池的高反向電流預燒可用在太陽能電池的熱點測試中，其中太陽能電池使用具有隧道氧化層的旁路二極管。具有隧道氧化層的太陽能電池容易在隧道氧化層存在缺陷的區域被擊穿，這可能導致晶片內的擊穿電壓不均勻。
[0014]在下面的描述中，為了提供對本發明實施例的深入了解，示出了許多具體細節，例如具體的二極管結構和工藝流程操作。對本領域的技術人員將顯而易見的是在沒有這些具體細節的情況下可實施本發明的實施例。此外，應當理解在圖中示出的多種實施例是示例性的實例并且未必按比例繪制。
[0015]圖1根據本發明的實施例，示出了高反向電流預燒的流程圖。
[0016]文中示出的流程圖提供了各種處理操作序列的示例。示出的實施應該僅被理解為示例，示出的處理可以按不同順序執行，且某些操作可以并行執行。此外，在本發明的各個實施例中，可以省略一個或多個操作；因此，在每次實施中，并不要求執行全部操作。也可采用其他處理流程。
[0017]方法100是一種高電流預燒方法。方法100可以在裝運太陽能電池組件之前(例如，在熱點測試期間)或在其他時間內執行，以提高太陽能電池組件的效率和/或性能。方法100將高反向電流施加到具有隧道氧化層的太陽能電池，102。下文描述一例太陽能電池，其具有隧道氧化層以及通過該隧道氧化層池傳導電流的預燒出的旁路二極管，參見圖2a和2b。在正常操作中，太陽能電池被正向偏置，電流散布于整個電池，導致穿越隧道氧化層的電流密度相對較低。但是，當太陽能電池被反向偏置時，電流密度可能較高，導致隧道氧化層充當阻擋層；盡管在太陽能電池反向偏置時隧道氧化層可以充當阻擋層，但是反向電流仍可通過隧道氧化層。在這樣一個實施例中，跨越隧道氧化層的反向電壓有一部分下降。例如，在太陽能電池預燒之前，在反向偏置下可能出現跨越隧道氧化層的高達1.5V或更大的壓降。
[0018]在一個實施例中，所施加的高反向電流流經太陽能電池的指狀部邊緣的薄區，并且因此通過隧道氧化層的薄區。例如，反向電流將通過的隧道氧化層區域可以具有太陽能電池隧道氧化層的0.001 %或更小的面積。在另一個示例中，反向電流通過太陽能電池的寬約0.1微米(200埃寬)的區域或任何其他尺寸的子區。
[0019]在一個實施例中，預燒太陽能電池所用的高反向電流高于太陽能電池反向偏置時的工作電流。太陽能電池反向偏置時的工作電流是太陽能電池在工作(例如，在現場)并成為反向偏置時的電流。在一個實施例中，預燒太陽能電池的高反向電流高于太陽能電池正向偏置時的工作電流(例如，太陽能電池正常運行期間的電流)。
[0020]預燒所需的高反向電流的強度可取決于太陽能電池的尺寸和/反向電流通過區域的尺寸。在一個實施例中，高反向電流的強度可以是正向偏置的太陽能電池的工作電流的75%、150%或更大。例如，如果正向偏置的太陽能電池的工作電流是6A，則高反向電流可以是5A、10A、15A或其他強度的高反向電流。
[0021]可用電流密度來描述預燒所用的高反向電流。例如，高反向電流可導致的電流密度高于太陽能電池被反向偏置時太陽能電池的工作電流密度。在一個實施例中，高反向電流導致的電流密度高于太陽能電池被正向偏置時的工作電流密度。在這樣一個示例中，施加的反向電流導致的高電流密度可以至少為30-40mA/cm2。在另一個示例中，施加的反向電流導致的更高電流密度可以至少為65mA/cm2。在另外一個示例中，施加的反向電流導致的更高電流密度的強度為正向偏置時太陽能電池的工作電流密度的75 %或大于該電流密度。
[0022]方法100繼續在足以使隧道氧化層104區域退化(在物理上和/或電學上)的時段內施加高反向電流。根據一個實施例，足以使隧道氧化層區域物理退化的時間長度取決于施加的高反向電流。例如，某種強度的高反向電流可能在幾小時或幾分鐘內將隧道氧化層區域退化，更高強度的反向電流可能在幾秒內或不到I秒就可以將此區域退化。在一個實施例中，太陽能電池預燒后，反向偏置下跨越隧道氧化層的電壓降減少或基本消除。
[0023]用高反向電流預燒太陽能電池可以讓電流經小區域流過電池，而不是優先地通過最低擊穿電壓區域。使電流通過電池的較大區域流過而不是首先通過電池最弱位置，可均勻地減小整個電池上的擊穿電壓差異。減小擊穿電壓的差異可降低太陽能電池在現場形成熱點的風險。因此，根據一個實施例，在太陽能電池嵌入到組件之前，可利用擊穿降低效應將此類太陽能電池的擊穿電壓穩定于低值(例如，可能的最低值)。
[0024]圖2a和2b根據本發明的實施例，示出了具有預燒出的旁路二極管的太陽能電池的剖視圖。
[0025]根據一個實施例，太陽能電池可包括一個導電襯底層和設置在導電襯底層上的隧道氧化層。例如，根據圖示，太陽能電池200a和200b包括設置在導電襯底層206上的隧道氧化層208。太陽能電池200a和200b還包括設置在隧道氧化層208上的導電層204和設置在導電層204上的觸點202。在這樣一個實施例中，隧道氧化層208由于(例如)阻塞了少數載流子，提高了太陽能電池的效率。這些層中的一層或多層可以作為在電池的對側延伸的指狀部設置在襯底上。
[0026]在一個實施例中，隧道氧化層208是厚度在大約5至50埃范圍內的二氧化硅層。在受到高反向電流時，隧道氧化層208表現出擊穿降低效應。例如，可以施加強度足以將整個電池的隧道氧化層208區域的缺陷部分和非缺陷部分均退化(在物理上和/或電學上)的高反向電流。圖2a和2b用虛線圓示出了隧道氧化層208的退化區域214。退化區域214可能是由圖1的方法100造成的，或是由其他用于使隧道氧化層區域退化的方法造成的。退化區域214可能是太陽能電池相對較薄的部分。例如，對于200微米寬的指狀部，整個電池的隧道氧化層208的0.02至0.1微米寬的部分可通過高反向電流預燒而退化。高電流預燒后，電流仍可以流經正向和反向偏置下的隧道氧化層208。
[0027]在一個實施例中，太陽能電池200a和200b包括通過導電襯底層206的一條漏流通路和隧道氧化層208的退化區域214，在太陽能電池200a和200b被反向偏置時傳導電流。例如，太陽能電池200a和200b包括預燒出的旁路二極管216，其包括太陽能電池的導電襯底層206。當太陽能電池200a和200b被反向偏置時，太陽能電池傳導電流通過隧道氧化層208的退化區域214和預燒出的旁路二極管216。根據示出的實施例，虛線212指示反向偏置下的電流通路。
[0028]預燒出的旁路二極管可以在太陽能電池的不同區域內形成。例如，在圖2a中，預燒出的旁路二極管216可以在導電襯底層206和第二個導電襯底層210的接合部形成。在這樣一個實施例中，導電襯底層206和導電襯底層210具