太阳能电池的高电流预烧的制作方法
【专利说明】太阳能电池的高电流预烧
[0001]优先权
[0002]本申请要求2012年9月26日提交的第13/627，772号美国非临时专利申请的优先权并以引用方式将其并入，该美国非临时专利申请要求2012年6月18日提交的第61/661，285号美国临时专利申请的权益。
技术领域
[0003]本发明的实施例属于可再生能源领域，具体地讲，涉及太阳能电池的预烧。
【背景技术】
[0004]太阳能电池是将太阳辐射转换成电能的装置。如果太阳能电池中发生很大的反向偏置，其中的大量功率损耗可能导致被称为热点的加热区。出现热点的原因有多种。例如，当被遮挡或污染时，太阳能电池可能被迫进入反向偏置，并在旁路二极管打开前遭受局部加热。太阳能电池中的缺陷(例如，P沟道金属氧化物半导体缺陷)也可能导致热点。
[0005]热点测试是测试太阳能电池的一种方法。例如，热点测试可确定太阳能电池是否有预定的反向偏置电压，使得电池保持足够低的温度且不会成为现场的热点。
【附图说明】
[0006]图1根据本发明的实施例，示出了高反向电流预烧的流程图。
[0007]图2a和2b根据本发明的实施例，示出了具有预烧出的旁路二极管的太阳能电池的剖视图。
[0008]图3根据本发明的实施例，示出了高反向电流预烧前、后的太阳能电池的红外图像。
[0009]图4根据本发明的实施例，示出了被施加不同反向电流的太阳能电池的电流-电压曲线。
[0010]图5根据本发明的实施例，示出了不同高电流热炼时间后太阳能电池的反向偏置电压和电流。
【具体实施方式】
[0011]本发明介绍了对太阳能电池进行高反向电流预烧的方法和具有预烧出的旁路二极管的太阳能电池。可在装运太阳能电池组件之前进行高反向电流预烧，例如在热点测试期间。现有热点测试方法将低电流用于反向偏置太阳能电池。使用低偏置电流进行热点测试可能扩大设备缺陷区和非缺陷区的击穿电压差值。低偏置电流可能优先地通过击穿电压最低的区域，并进一步降低这些区域的击穿电压。
[0012]在一个实施例中，太阳能电池的高反向电流预烧引起太阳能电池中的低击穿电压。在高电流下热炼太阳能电池(例如，向太阳能电池施加高反向电流)还可减小电池的缺陷区和非缺陷区的电压差异。在一个实施例中，由于(例如)击穿电压的差异减小(这会减少热点数量)，太阳能电池的高反向电流预烧导致产率提高。
[0013]在一个实施例中，太阳能电池的高反向电流预烧可用在太阳能电池的热点测试中，其中太阳能电池使用具有隧道氧化层的旁路二极管。具有隧道氧化层的太阳能电池容易在隧道氧化层存在缺陷的区域被击穿，这可能导致晶片内的击穿电压不均匀。
[0014]在下面的描述中，为了提供对本发明实施例的深入了解，示出了许多具体细节，例如具体的二极管结构和工艺流程操作。对本领域的技术人员将显而易见的是在没有这些具体细节的情况下可实施本发明的实施例。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的实例并且未必按比例绘制。
[0015]图1根据本发明的实施例，示出了高反向电流预烧的流程图。
[0016]文中示出的流程图提供了各种处理操作序列的示例。示出的实施应该仅被理解为示例，示出的处理可以按不同顺序执行，且某些操作可以并行执行。此外，在本发明的各个实施例中，可以省略一个或多个操作；因此，在每次实施中，并不要求执行全部操作。也可采用其他处理流程。
[0017]方法100是一种高电流预烧方法。方法100可以在装运太阳能电池组件之前(例如，在热点测试期间)或在其他时间内执行，以提高太阳能电池组件的效率和/或性能。方法100将高反向电流施加到具有隧道氧化层的太阳能电池，102。下文描述一例太阳能电池，其具有隧道氧化层以及通过该隧道氧化层池传导电流的预烧出的旁路二极管，参见图2a和2b。在正常操作中，太阳能电池被正向偏置，电流散布于整个电池，导致穿越隧道氧化层的电流密度相对较低。但是，当太阳能电池被反向偏置时，电流密度可能较高，导致隧道氧化层充当阻挡层；尽管在太阳能电池反向偏置时隧道氧化层可以充当阻挡层，但是反向电流仍可通过隧道氧化层。在这样一个实施例中，跨越隧道氧化层的反向电压有一部分下降。例如，在太阳能电池预烧之前，在反向偏置下可能出现跨越隧道氧化层的高达1.5V或更大的压降。
[0018]在一个实施例中，所施加的高反向电流流经太阳能电池的指状部边缘的薄区，并且因此通过隧道氧化层的薄区。例如，反向电流将通过的隧道氧化层区域可以具有太阳能电池隧道氧化层的0.001 %或更小的面积。在另一个示例中，反向电流通过太阳能电池的宽约0.1微米(200埃宽)的区域或任何其他尺寸的子区。
[0019]在一个实施例中，预烧太阳能电池所用的高反向电流高于太阳能电池反向偏置时的工作电流。太阳能电池反向偏置时的工作电流是太阳能电池在工作(例如，在现场)并成为反向偏置时的电流。在一个实施例中，预烧太阳能电池的高反向电流高于太阳能电池正向偏置时的工作电流(例如，太阳能电池正常运行期间的电流)。
[0020]预烧所需的高反向电流的强度可取决于太阳能电池的尺寸和/反向电流通过区域的尺寸。在一个实施例中，高反向电流的强度可以是正向偏置的太阳能电池的工作电流的75%、150%或更大。例如，如果正向偏置的太阳能电池的工作电流是6A，则高反向电流可以是5A、10A、15A或其他强度的高反向电流。
[0021]可用电流密度来描述预烧所用的高反向电流。例如，高反向电流可导致的电流密度高于太阳能电池被反向偏置时太阳能电池的工作电流密度。在一个实施例中，高反向电流导致的电流密度高于太阳能电池被正向偏置时的工作电流密度。在这样一个示例中，施加的反向电流导致的高电流密度可以至少为30-40mA/cm2。在另一个示例中，施加的反向电流导致的更高电流密度可以至少为65mA/cm2。在另外一个示例中，施加的反向电流导致的更高电流密度的强度为正向偏置时太阳能电池的工作电流密度的75 %或大于该电流密度。
[0022]方法100继续在足以使隧道氧化层104区域退化(在物理上和/或电学上)的时段内施加高反向电流。根据一个实施例，足以使隧道氧化层区域物理退化的时间长度取决于施加的高反向电流。例如，某种强度的高反向电流可能在几小时或几分钟内将隧道氧化层区域退化，更高强度的反向电流可能在几秒内或不到I秒就可以将此区域退化。在一个实施例中，太阳能电池预烧后，反向偏置下跨越隧道氧化层的电压降减少或基本消除。
[0023]用高反向电流预烧太阳能电池可以让电流经小区域流过电池，而不是优先地通过最低击穿电压区域。使电流通过电池的较大区域流过而不是首先通过电池最弱位置，可均匀地减小整个电池上的击穿电压差异。减小击穿电压的差异可降低太阳能电池在现场形成热点的风险。因此，根据一个实施例，在太阳能电池嵌入到组件之前，可利用击穿降低效应将此类太阳能电池的击穿电压稳定于低值(例如，可能的最低值)。
[0024]图2a和2b根据本发明的实施例，示出了具有预烧出的旁路二极管的太阳能电池的剖视图。
[0025]根据一个实施例，太阳能电池可包括一个导电衬底层和设置在导电衬底层上的隧道氧化层。例如，根据图示，太阳能电池200a和200b包括设置在导电衬底层206上的隧道氧化层208。太阳能电池200a和200b还包括设置在隧道氧化层208上的导电层204和设置在导电层204上的触点202。在这样一个实施例中，隧道氧化层208由于(例如)阻塞了少数载流子，提高了太阳能电池的效率。这些层中的一层或多层可以作为在电池的对侧延伸的指状部设置在衬底上。
[0026]在一个实施例中，隧道氧化层208是厚度在大约5至50埃范围内的二氧化硅层。在受到高反向电流时，隧道氧化层208表现出击穿降低效应。例如，可以施加强度足以将整个电池的隧道氧化层208区域的缺陷部分和非缺陷部分均退化(在物理上和/或电学上)的高反向电流。图2a和2b用虚线圆示出了隧道氧化层208的退化区域214。退化区域214可能是由图1的方法100造成的，或是由其他用于使隧道氧化层区域退化的方法造成的。退化区域214可能是太阳能电池相对较薄的部分。例如，对于200微米宽的指状部，整个电池的隧道氧化层208的0.02至0.1微米宽的部分可通过高反向电流预烧而退化。高电流预烧后，电流仍可以流经正向和反向偏置下的隧道氧化层208。
[0027]在一个实施例中，太阳能电池200a和200b包括通过导电衬底层206的一条漏流通路和隧道氧化层208的退化区域214，在太阳能电池200a和200b被反向偏置时传导电流。例如，太阳能电池200a和200b包括预烧出的旁路二极管216，其包括太阳能电池的导电衬底层206。当太阳能电池200a和200b被反向偏置时，太阳能电池传导电流通过隧道氧化层208的退化区域214和预烧出的旁路二极管216。根据示出的实施例，虚线212指示反向偏置下的电流通路。
[0028]预烧出的旁路二极管可以在太阳能电池的不同区域内形成。例如，在图2a中，预烧出的旁路二极管216可以在导电衬底层206和第二个导电衬底层210的接合部形成。在这样一个实施例中，导电衬底层206和导电衬底层210具