[发明专利]一种抗光衰炉

说明书

本发明公开一种抗光衰炉，包括炉支架和多个恒流源，炉支架上设有循环输送硅片的输送装置，炉支架沿所述输送装置入料端至出料端依次设有预热区、光照区和冷却区，光照区的正上方设有若干组并排设置的LED灯光照模组，每组LED灯光照模组由多个具有水冷作用的LED灯条组成，每个LED灯条均由一个恒流源独立控制。一个恒流源独立控制一个LED灯条，使LED灯条具有超高光照强度的同时，又可以控制其发热的温度，使LED灯条在一个恒定的温度下工作。硅片进入本抗光衰炉的过程中，经过多组LED灯光照模组的强光照射，硅片氢钝化效果明显。

技术领域

本发明涉及光伏电池片氢钝化领域，特别涉及一种抗光衰炉。

背景技术

太阳能发电技术是目前最重要的可再生能源技术之一。当下太阳能发电成本仍然高于传统能源，制约了其大规模的应用。为此，产业界和科学界一直致力于提高太阳能电池的光电转换效率、降低太阳能电池的制造成本。

太阳能发电是基于半导体材料的光伏效应。P型半导体和N型半导体接触形成PN结，产生强大的内部电场。当光照射半导体时激发产生的电子一空穴被电场分离，被分离的电子和空穴在半导体基体中扩散到表面被电极收集，从而对外提供电能。因此太阳能电池对作为基体的半导体材料提出了两个最主要的要求:高纯和高完整。高纯是指半导体材料中的杂质少；高完整是指半导体材料的晶格完整性高。这是因为半导体中的杂质和晶格缺陷会使光照产生的电子和空穴复合耗损，导致被收集的载流子数量下降从而使太阳能电池的光电转换效率降低。

按半导体材料划分，太阳能电池可分为晶体硅太阳能电池、化合物太阳能电池、有机太阳能电池等，其中晶体硅太阳能电池是目前最主流的太阳能电池。这是由于硅晶体的优异特性导致的，其中一个很重要的特点就是硅晶体容易实现高纯和高完整这两个要求，例如用于制造太阳能电池的硅晶体纯度高达6个9以上；容易制备单晶体的硅(虽然多晶体的硅也被应用于制造太阳能电池)。

即使如此，硅晶体中极少量的杂质和缺陷仍然对太阳能电池的性能产生了显著影响，甚至制约了电池效率的进一步提高。硅晶体中的杂质除了故意掺入的掺杂剂一硼和磷之外，还包括氧、碳、氮等轻元素杂质(其中硼和氧会形成硼氧复合体，它对电子一空穴具有高复合活性)以及铁、钻、镍、铬、铜等过渡金属杂质。

硅晶体中的缺陷包括本征点缺陷外，特别是指晶界、位错以及晶体表面的硅悬挂键等。这些杂质和缺陷成为光生电子一空穴的“杀手”，显著降低了少数载流子的寿命从而降低了太阳能电池的转换效率。

晶体硅中的氢元素对太阳能电池有着重要作用。硅中的氢原子具有很强的反应活性，它能够与轻元素杂质及其复合体反应；与掺杂原子硼、磷反应；与过渡金属杂质反应；与硅悬挂键结合，富集在晶体表面、晶界、位错区域；甚至与其他氢原子反应形成氢分子等。因此可以利用氢原子与其他杂质和缺陷的反应来钝化这些复合中心的复合活性，提高硅晶体中少数载流子的寿命。

据公开的文献报道，在硅晶体中引入氢原子的方法如以下:

(1)在太阳能电池制造过程中利用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)沉积氮化硅薄膜。氮化硅薄膜中富含的氢原子扩散到硅晶体的界面，钝化了界面上的硅悬挂键，显著降低了硅晶体的表面复合速率。

(2)氢等离子体处理。通过浸没在氢等离子体中能在硅晶体的近表面引入氢原子。无论是沉积氮化硅薄膜还是氢等离子体处理，但这些方法存在的问题是:只能在硅晶体近表层(通常小于几微米)引入氢，而无法在基体中引入高浓度的氢原子，所以氢原子对太阳能电池基体内部的杂质和缺陷的钝化作用非常微弱。

如何实现在太阳能电池基体内引入较高浓度的氢原子，最大化地利用其对基体内杂质和缺陷的钝化作用。因此非平衡载流子的氢钝化产生方法，对于提高太阳能电池的转换效率具有重要意义。

根据非平衡载流子的产生方法有：光热法、电注入法。