太陽(yáng)能電池的高電流預(yù)燒的制作方法
【專利說(shuō)明】太陽(yáng)能電池的高電流預(yù)燒
[0001]優(yōu)先權(quán)
[0002]本申請(qǐng)要求2012年9月26日提交的第13/627，772號(hào)美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)并以引用方式將其并入，該美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)要求2012年6月18日提交的第61/661，285號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實(shí)施例屬于可再生能源領(lǐng)域，具體地講，涉及太陽(yáng)能電池的預(yù)燒。
【背景技術(shù)】
[0004]太陽(yáng)能電池是將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換成電能的裝置。如果太陽(yáng)能電池中發(fā)生很大的反向偏置，其中的大量功率損耗可能導(dǎo)致被稱為熱點(diǎn)的加熱區(qū)。出現(xiàn)熱點(diǎn)的原因有多種。例如，當(dāng)被遮擋或污染時(shí)，太陽(yáng)能電池可能被迫進(jìn)入反向偏置，并在旁路二極管打開(kāi)前遭受局部加熱。太陽(yáng)能電池中的缺陷(例如，P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體缺陷)也可能導(dǎo)致熱點(diǎn)。
[0005]熱點(diǎn)測(cè)試是測(cè)試太陽(yáng)能電池的一種方法。例如，熱點(diǎn)測(cè)試可確定太陽(yáng)能電池是否有預(yù)定的反向偏置電壓，使得電池保持足夠低的溫度且不會(huì)成為現(xiàn)場(chǎng)的熱點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了高反向電流預(yù)燒的流程圖。
[0007]圖2a和2b根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了具有預(yù)燒出的旁路二極管的太陽(yáng)能電池的剖視圖。
[0008]圖3根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了高反向電流預(yù)燒前、后的太陽(yáng)能電池的紅外圖像。
[0009]圖4根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了被施加不同反向電流的太陽(yáng)能電池的電流-電壓曲線。
[0010]圖5根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了不同高電流熱煉時(shí)間后太陽(yáng)能電池的反向偏置電壓和電流。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明介紹了對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行高反向電流預(yù)燒的方法和具有預(yù)燒出的旁路二極管的太陽(yáng)能電池?？稍谘b運(yùn)太陽(yáng)能電池組件之前進(jìn)行高反向電流預(yù)燒，例如在熱點(diǎn)測(cè)試期間。現(xiàn)有熱點(diǎn)測(cè)試方法將低電流用于反向偏置太陽(yáng)能電池。使用低偏置電流進(jìn)行熱點(diǎn)測(cè)試可能擴(kuò)大設(shè)備缺陷區(qū)和非缺陷區(qū)的擊穿電壓差值。低偏置電流可能優(yōu)先地通過(guò)擊穿電壓最低的區(qū)域，并進(jìn)一步降低這些區(qū)域的擊穿電壓。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池的高反向電流預(yù)燒引起太陽(yáng)能電池中的低擊穿電壓。在高電流下熱煉太陽(yáng)能電池(例如，向太陽(yáng)能電池施加高反向電流)還可減小電池的缺陷區(qū)和非缺陷區(qū)的電壓差異。在一個(gè)實(shí)施例中，由于(例如)擊穿電壓的差異減小(這會(huì)減少熱點(diǎn)數(shù)量)，太陽(yáng)能電池的高反向電流預(yù)燒導(dǎo)致產(chǎn)率提高。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池的高反向電流預(yù)燒可用在太陽(yáng)能電池的熱點(diǎn)測(cè)試中，其中太陽(yáng)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(yáng)能電池容易在隧道氧化層存在缺陷的區(qū)域被擊穿，這可能導(dǎo)致晶片內(nèi)的擊穿電壓不均勻。
[0014]在下面的描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的深入了解，示出了許多具體細(xì)節(jié)，例如具體的二極管結(jié)構(gòu)和工藝流程操作。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下可實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)理解在圖中示出的多種實(shí)施例是示例性的實(shí)例并且未必按比例繪制。
[0015]圖1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了高反向電流預(yù)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(shí)施應(yīng)該僅被理解為示例，示出的處理可以按不同順序執(zhí)行，且某些操作可以并行執(zhí)行。此外，在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，可以省略一個(gè)或多個(gè)操作；因此，在每次實(shí)施中，并不要求執(zhí)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(yù)燒方法。方法100可以在裝運(yùn)太陽(yáng)能電池組件之前(例如，在熱點(diǎn)測(cè)試期間)或在其他時(shí)間內(nèi)執(zhí)行，以提高太陽(yáng)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(yáng)能電池，102。下文描述一例太陽(yáng)能電池，其具有隧道氧化層以及通過(guò)該隧道氧化層池傳導(dǎo)電流的預(yù)燒出的旁路二極管，參見(jiàn)圖2a和2b。在正常操作中，太陽(yáng)能電池被正向偏置，電流散布于整個(gè)電池，導(dǎo)致穿越隧道氧化層的電流密度相對(duì)較低。但是，當(dāng)太陽(yáng)能電池被反向偏置時(shí)，電流密度可能較高，導(dǎo)致隧道氧化層充當(dāng)阻擋層；盡管在太陽(yáng)能電池反向偏置時(shí)隧道氧化層可以充當(dāng)阻擋層，但是反向電流仍可通過(guò)隧道氧化層。在這樣一個(gè)實(shí)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(yáng)能電池預(yù)燒之前，在反向偏置下可能出現(xiàn)跨越隧道氧化層的高達(dá)1.5V或更大的壓降。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所施加的高反向電流流經(jīng)太陽(yáng)能電池的指狀部邊緣的薄區(qū)，并且因此通過(guò)隧道氧化層的薄區(qū)。例如，反向電流將通過(guò)的隧道氧化層區(qū)域可以具有太陽(yáng)能電池隧道氧化層的0.001 %或更小的面積。在另一個(gè)示例中，反向電流通過(guò)太陽(yáng)能電池的寬約0.1微米(200埃寬)的區(qū)域或任何其他尺寸的子區(qū)。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)燒太陽(yáng)能電池所用的高反向電流高于太陽(yáng)能電池反向偏置時(shí)的工作電流。太陽(yáng)能電池反向偏置時(shí)的工作電流是太陽(yáng)能電池在工作(例如，在現(xiàn)場(chǎng))并成為反向偏置時(shí)的電流。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)燒太陽(yáng)能電池的高反向電流高于太陽(yáng)能電池正向偏置時(shí)的工作電流(例如，太陽(yáng)能電池正常運(yùn)行期間的電流)。
[0020]預(yù)燒所需的高反向電流的強(qiáng)度可取決于太陽(yáng)能電池的尺寸和/反向電流通過(guò)區(qū)域的尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，高反向電流的強(qiáng)度可以是正向偏置的太陽(yáng)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(yáng)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(qiáng)度的高反向電流。
[0021]可用電流密度來(lái)描述預(yù)燒所用的高反向電流。例如，高反向電流可導(dǎo)致的電流密度高于太陽(yáng)能電池被反向偏置時(shí)太陽(yáng)能電池的工作電流密度。在一個(gè)實(shí)施例中，高反向電流導(dǎo)致的電流密度高于太陽(yáng)能電池被正向偏置時(shí)的工作電流密度。在這樣一個(gè)示例中，施加的反向電流導(dǎo)致的高電流密度可以至少為30-40mA/cm2。在另一個(gè)示例中，施加的反向電流導(dǎo)致的更高電流密度可以至少為65mA/cm2。在另外一個(gè)示例中，施加的反向電流導(dǎo)致的更高電流密度的強(qiáng)度為正向偏置時(shí)太陽(yáng)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(xù)在足以使隧道氧化層104區(qū)域退化(在物理上和/或電學(xué)上)的時(shí)段內(nèi)施加高反向電流。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，足以使隧道氧化層區(qū)域物理退化的時(shí)間長(zhǎng)度取決于施加的高反向電流。例如，某種強(qiáng)度的高反向電流可能在幾小時(shí)或幾分鐘內(nèi)將隧道氧化層區(qū)域退化，更高強(qiáng)度的反向電流可能在幾秒內(nèi)或不到I秒就可以將此區(qū)域退化。在一個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池預(yù)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(yù)燒太陽(yáng)能電池可以讓電流經(jīng)小區(qū)域流過(guò)電池，而不是優(yōu)先地通過(guò)最低擊穿電壓區(qū)域。使電流通過(guò)電池的較大區(qū)域流過(guò)而不是首先通過(guò)電池最弱位置，可均勻地減小整個(gè)電池上的擊穿電壓差異。減小擊穿電壓的差異可降低太陽(yáng)能電池在現(xiàn)場(chǎng)形成熱點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在太陽(yáng)能電池嵌入到組件之前，可利用擊穿降低效應(yīng)將此類太陽(yáng)能電池的擊穿電壓穩(wěn)定于低值(例如，可能的最低值)。
[0024]圖2a和2b根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了具有預(yù)燒出的旁路二極管的太陽(yáng)能電池的剖視圖。
[0025]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，太陽(yáng)能電池可包括一個(gè)導(dǎo)電襯底層和設(shè)置在導(dǎo)電襯底層上的隧道氧化層。例如，根據(jù)圖示，太陽(yáng)能電池200a和200b包括設(shè)置在導(dǎo)電襯底層206上的隧道氧化層208。太陽(yáng)能電池200a和200b還包括設(shè)置在隧道氧化層208上的導(dǎo)電層204和設(shè)置在導(dǎo)電層204上的觸點(diǎn)202。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，隧道氧化層208由于(例如)阻塞了少數(shù)載流子，提高了太陽(yáng)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(duì)側(cè)延伸的指狀部設(shè)置在襯底上。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，隧道氧化層208是厚度在大約5至50埃范圍內(nèi)的二氧化硅層。在受到高反向電流時(shí)，隧道氧化層208表現(xiàn)出擊穿降低效應(yīng)。例如，可以施加強(qiáng)度足以將整個(gè)電池的隧道氧化層208區(qū)域的缺陷部分和非缺陷部分均退化(在物理上和/或電學(xué)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(qū)域214。退化區(qū)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(qū)域退化的方法造成的。退化區(qū)域214可能是太陽(yáng)能電池相對(duì)較薄的部分。例如，對(duì)于200微米寬的指狀部，整個(gè)電池的隧道氧化層208的0.02至0.1微米寬的部分可通過(guò)高反向電流預(yù)燒而退化。高電流預(yù)燒后，電流仍可以流經(jīng)正向和反向偏置下的隧道氧化層208。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池200a和200b包括通過(guò)導(dǎo)電襯底層206的一條漏流通路和隧道氧化層208的退化區(qū)域214，在太陽(yáng)能電池200a和200b被反向偏置時(shí)傳導(dǎo)電流。例如，太陽(yáng)能電池200a和200b包括預(yù)燒出的旁路二極管216，其包括太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電襯底層206。當(dāng)太陽(yáng)能電池200a和200b被反向偏置時(shí)，太陽(yáng)能電池傳導(dǎo)電流通過(guò)隧道氧化層208的退化區(qū)域214和預(yù)燒出的旁路二極管216。根據(jù)示出的實(shí)施例，虛線212指示反向偏置下的電流通路。
[0028]預(yù)燒出的旁路二極管可以在太陽(yáng)能電池的不同區(qū)域內(nèi)形成。例如，在圖2a中，預(yù)燒出的旁路二極管216可以在導(dǎo)電襯底層206和第二個(gè)導(dǎo)電襯底層210的接合部形成。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電襯底層206和導(dǎo)電襯底層210具