用于监控制造太阳能电池的工艺的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及薄膜光伏太阳能电池。
【背景技术】
[0002] 光伏电池或太阳能电池是用于通过阳光直接生成电流的光伏组件。由于对清洁能 源的日益增长的需求，太阳能电池的制造规模近年来显著扩展并且继续扩张。太阳能电池 包括衬底、衬底上的背接触层、背接触层上的吸收层、吸收层上的缓冲层、以及缓冲层之上 的前接触层。在多种沉积工艺期间，这些层可以被施加到衬底上。
[0003] 缓冲层可以具有两种功能，包括：（1)提供n型半导体层和（2)减小分路电流。同 样地，在黄铜矿（CIGS)和锌黄锡矿（CZTS)太阳能电池中，缓冲层可以包括金属硫族化合 物，诸如硫化镉（CdS)和硫化锌（ZnS)。可以在沉积罐或室中通过化学浴沉积（CBD)工艺来 制备金属硫族化合物薄膜。CBD工艺包括使用反应溶液，该反应溶液包括在约50摄氏度至 约90摄氏度的温度范围内的蒸馏水中与诸如硫酸镉（CdS04)或硫酸锌（ZnS04)的金属硫酸 盐、金属腈或者金属氯化物混合的硫脲和氨。
[0004] 在CBD工艺期间，反应溶液的多种化学成分的浓度值可以改变，并且一些残留化 合物可以形成。例如，在CBD工艺期间，来自黄铜矿吸收层的钠和其他元素可以稍微溶解。 这些元素会积累，并且因此，反应溶液中的多种化学成分的浓度值可以增大。因此，在完成 用于一子结构的CBD工艺之后，从沉积室排出化学物质，并且在用于不同子结构的另一个 CBD工艺开始之前，添加新化学物质。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种用于监控 制造太阳能电池的工艺的方法，所述方法包括：在用于太阳能电池子结构的室中执行反应 工艺，其中，所述室包括反应溶液，所述反应溶液包括至少一种化学成分；在所述反应工艺 期间，经由连接至所述室的检测组件检测所述至少一种化学成分的浓度值；经由连接至所 述检测组件的控制组件确定所检测的浓度值是否处于所述至少一种化学成分的预定阈值 浓度水平或在预定浓度范围内；以及当所检测的浓度值不同于所述预定阈值浓度水平或者 不同于所述预定浓度范围时，在所述反应工艺期间，改变所述反应溶液内的所述至少一种 化学成分的浓度。
[0006] 在该方法中，检测所述浓度值包括执行滴定。
[0007] 该方法还包括：在所述反应工艺期间，经由pH计检测所述反应溶液的pH值。
[0008] 该方法还包括：经由所述控制组件，确定所检测的pH值是否处于所述反应溶液的 预定阈值pH水平或在预定pH范围内；以及当所检测的pH值不同于所述预定阈值pH水平 或者不同于所述预定pH范围时，在所述反应工艺期间，改变所述反应溶液内的所述至少一 种化学成分的浓度。
[0009] 在该方法中，改变所述至少一种化学成分的浓度包括：从所述反应溶液去除所述 化学成分的至少一部分。
[0010] 在该方法中，从所述反应溶液去除所述化学成分的至少一部分包括：使用离子交 换层析。
[0011] 在该方法中，改变所述至少一种化学成分的浓度包括：将化学化合物添加到所述 反应溶液，所述化学化合物包括硫酸镉、硫脲、和氢氧化铵中的至少一种。
[0012] 根据本发明的另一方面，提供了一种监控装置，包括：检测组件，被配置成在用于 太阳能电池子结构的室内执行反应工艺期间，检测反应溶液中的至少一种化学成分的浓度 值；以及控制组件，连接至所述检测组件，其中，所述控制组件被配置成：确定所检测的浓 度值是否处于所述至少一种化学成分的预定阈值浓度水平或在预定浓度范围内；以及当所 检测的浓度值不同于所述预定阈值浓度水平或者不同于所述预定浓度范围时，在所述反应 工艺期间，改变所述反应溶液内的所述至少一种化学成分的浓度。
[0013] 在该监控装置中，所述检测组件包括至少两个滴定器，以使所述检测组件能够执 行滴定，从而检测所述至少一种化学成分的浓度值。
[0014] 在该监控装置中，所述检测组件包括pH计，使得所述检测组件还被配置成在所述 反应工艺期间检测所述反应溶液的pH值。
[0015] 在该监控装置中，所述控制组件还被配置成：确定所检测的pH值是否处于所述反 应溶液的预定阈值pH水平或在预定pH范围内；以及当所检测的pH值不同于所述预定阈值 pH水平或者不同于所述预定pH范围时，在所述反应工艺期间，改变所述反应溶液内的所述 至少一种化学成分的浓度。
[0016] 在该监控装置中，所述控制组件被配置成：通过被配置为从所述反应溶液去除所 述化学成分的至少一部分来改变所述至少一种化学成分的浓度。
[0017] 在该监控装置中，所述控制组件被配置成使用离子交换层析从所述反应溶液去除 所述化学成分的至少一部分。
[0018] 在该监控装置中，所述控制组件被配置成通过将化学化合物添加到所述反应溶液 来改变所述至少一种化学成分的浓度，并且所述化学化合物包括硫酸镉、硫脲、和氢氧化铵 中的至少一种。
[0019] 根据本发明的又一方面，提供了一种太阳能电池制造系统，包括：室，被配置成接 收太阳能电池子结构以及对所述太阳能电池子结构执行反应工艺，其中，所述室包含反应 溶液，所述反应溶液包括至少一种化学成分；以及监控装置，连接至所述室，其中，所述监控 装置包括：检测组件，被配置成在所述反应工艺期间检测所述至少一种化学成分的浓度值； 以及控制组件，连接至所述检测组件，其中，所述控制组件被配置成：确定所检测的浓度值 是否处于所述至少一种化学成分的预定阈值浓度水平或在预定浓度范围内；以及当所检测 的浓度值不同于所述预定阈值浓度水平或者不同于所述预定浓度范围时，在所述反应工艺 期间，改变所述反应溶液内的所述至少一种化学成分的浓度。
[0020] 在该太阳能电池制造系统中，所述检测组件包括至少两个滴定器，以使所述检测 组件能够执行滴定，从而检测所述至少一种化学成分的所述浓度值。
[0021] 在该太阳能电池制造系统中，所述检测组件包括pH计，使得所述检测组件还被配 置成在所述反应工艺期间检测所述反应溶液的pH值。
[0022] 在该太阳能电池制造系统中，所述控制组件还被配置成：确定所检测的pH值是否 处于所述反应溶液的预定阈值pH水平或在预定pH范围内；以及当所检测的pH值不同于所 述预定阈值pH水平或者不同于所述预定pH范围时，在所述反应工艺期间，改变所述反应溶 液内的所述至少一种化学成分的浓度。
[0023] 在该太阳能电池制造系统中，所述控制组件被配置成：通过被配置为从所述反应 溶液去除所述化学成分的至少一部分或者将化学化合物添加到所述反应溶液来改变所述 至少一种化学成分的浓度，所述化学化合物包括硫酸镉、硫脲、和氢氧化铵中的至少一种。
[0024] 在该太阳能电池制造系统中，所述控制组件被配置成使用离子交换层析从所述反 应溶液去除所述化学成分的至少一部分。
【附图说明】
[0025] 当结合附图进行阅读时，通过以下详细描述可以更好地理解本发明的各个方面。 应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，各 个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0026] 图1是根据一些实施例的示例性太阳能电池的截面图。
[0027] 图2是根据一些实施例用于制造图1所示的太阳能电池的示例性太阳能电池制造 系统的框图。
[0028] 图3是根据一些实施例的在图2所示的太阳能电池制造系统中所使用并且通过区 域3所截取的示例性监控装置的框图。