Led硅太阳电池光诱导氢钝化与缺陷修复装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及硅太阳电池的氢钝化技术，具体涉及一种LED硅太阳电池光诱导氢钝化与缺陷修复装置。
【背景技术】
[0002]在硅太阳电池制备工艺中，硅片表面会沉积一层氮化硅膜作为光学减反层以及表面钝化层。常用的薄膜沉积方式为PECVD法。利用此方法，在氮化硅薄膜内以及硅片近表面一定厚度内会含有大量的氢原子或者氢离子。这些氢具有很强的反应活性，可以与硅材料中的杂质和硅晶格中的各种缺陷发生反应，从而产生钝化效果，有利于太阳电池光电转换效率的提升。
[0003]对于硅材料中的氢，根据其电荷状态，存在三种形态，分别是H+、Hq和H—。在热平衡条件下，P型硅中多数载流子是空穴，带正电荷，因此此时H—的浓度非常低，H+占多数;想反在N型硅中H—则占多数;而Ht3在两者中的浓度均不高。
[0004]在晶体硅的制作过程中，无法避免引入少量杂质，如Fei+、Cri+;N型掺杂的硅中存在P+;P型掺杂的硅中存在B—或者Ga—;甚至掺硼P型硅中，经过光照生成的B-O+复合体等。这些杂质或者缺陷均会严重影响太阳电池的性能。
【发明内容】
[0005]本发明公开了一种LED硅太阳电池光诱导氢钝化与缺陷修复装置。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]—种LED硅太阳电池光诱导氢钝化与缺陷修复装置，包括用于放置硅太阳电池的温度保持恒定的检测台，还包括:
[0008]—个LED光源系统，包括用于发出光线的LED阵列；
[0009]—个光学汇聚系统，设置所述LED阵列的发光光路上，将LED阵列发出的光线汇聚到检测台上的检测区域；
[0010]—个控制器，用以修改LED阵列所发光线的参数，并且对硅太阳电池的钝化与缺陷参数进行分析运算。
[0011 ]其进一步的技术方案为:所述光学汇聚系统包括多个透镜和反射系统;LED阵列包括多个LED灯珠，所述透镜一一对应安装在LED灯珠前端;LED阵列所发光线穿过透镜照射到检测台上的检测区域;所述反射系统包括围绕检测台四周设置的、反射面向内的反射镜。
[0012]其进一步的技术方案为:还包括扩散玻璃，所述扩散玻璃安装于LED阵列和检测台之间。
[0013]其进一步的技术方案为:所述LED阵列到达检测台的光的最高辐照强度为不低于十倍的标准太阳条件且到达检测台的光的辐照强度均匀一致;所述标准太阳条件为光子流密度满足AMl.5;当用一种以上发光波段的LED灯珠组成LED阵列时，不同发光波段的LED灯珠对称排列。
[0014]其进一步的技术方案为:所述LED光源系统还包括光强校正系统，对到达检测台上的检测区域的光强进行调节，以达到所需的辐照强度。
[0015]其进一步的技术方案为:所述控制器包括连接在控制器上的键盘和液晶显示器。
[0016]其进一步的技术方案为:还包括散热装置，所述散热装置包括水冷系统和风冷系统;所述水冷系统包括第一制冷机、水槽、水栗和散热板;所述散热板安装在LED阵列的上表面;所述第一制冷机的出水口连接水槽，对水槽中的散热用水制冷降温;所述水栗将水槽中的散热用水压入散热板的入水口 ；所述散热板的吹水口连接制冷机的入水口，散热用水带走LED阵列的热量并流回制冷机;所述风冷系统包括第二制冷机和风机;所述风机将第二制冷机制造的冷空气吹向LED阵列的下表面。
[0017]其进一步的技术方案为:所述LED光源系统还包括驱动电源;所述驱动电源包括分压电路、降压型直流电源变换芯片、运算放大器、肖特基二极管和滤波线圈；所述降压型直流电源变换芯片的型号为XL4005;所述分压电路的电压输出端连接运算放大器的反相输入端;运算放大器的输出端连接降压型直流电源变换芯片的第二端口，所述运算放大器的正电源端连接降压型直流电源变换芯片的第五端口，运算放大器的负电源端接地；肖特基二极管的正极接地，负极连接降压型直流电源变换芯片的第三端口；降压型直流电源变换芯片的第一端口接地;所述滤波线圈的第一端连接降压型直流电源变换芯片的第三端口，第二端为为驱动电路的正输出端，运算放大器的同相输入端作为驱动电路的负输出端；
[0018]多个LED灯珠串联为LED灯珠串；多个LED灯珠串并联在驱动电路的正输出端和负输出端之间。
[0019]其进一步的技术方案为:包括多组驱动电源，每组驱动电源可调控其输出电流，进而调节连接在其上的LED灯珠串的发光强度。
[0020]其进一步的技术方案为:还包括恒温系统，连接在检测台上，用以保持太阳电池片的温度为300摄氏度。
[0021]本发明的有益技术效果是:
[0022]本发明通过LED阵列光源在404nm或者940nm或者多个波段的组合，产生最高不低于十个标准太阳辐照光子流密度(所述标准太阳辐照光子流密度为满足AMl.5条件)，使用光照射注入载流子的方法，在P型硅中大量注入少数载流子(电子)，使得H—的浓度升高，从而钝化Fei+Xri+等杂质；同时利用存在的H+去钝化B—或者Ga—等缺陷，从而降低载流子在此些缺陷处的复合，提升太阳电池的性能。对于经过光致衰减后的掺硼P型硅太阳电池，可使用本发明使得H—的浓度升高，利用H—去钝化B-O+复合体，从而使硅太阳电池的光电转换效率得到恢复。本发明不但可以钝化晶体硅中的杂质缺陷，也可以钝化硅材料，修复多晶硅材料中位错等晶格缺陷，提升太阳电池转换效率。
[0023]使硅片内部产生大量非平衡载流子，由此改变硅片内部H+和H—的浓度以及加大它们的迀移能力，同时可以钝化晶体硅中的杂质缺陷，也可以钝化硅材料，特别是多晶硅材料中位错等晶格缺陷，提升硅太阳电池的转换效率。
[0024]相对于激光光源所具有的的成本极高并且辐照面积难以做到商业硅太阳电池大小等缺点，本发明以固态发光器件LED为光源，更加稳定、廉价、长寿命，波段选择灵活，降低了装备制造成本和维护成本。
[0025]本发明采用了高效率且廉价的散热方式对LED光源进行散热，使得所产生的热量能在很短的时间内迅速散掉，以保证整个装置的可靠运行。
【附图说明】
[0026]图1是本发明的结构示意图。
[0027]图2是LED阵列的示意图。
[0028]图3是光路汇聚系统中的光路图。
[0029]图4是水冷系统的示意图。
[0030]图5是风冷系统的示意图。
[0031]图6是LED阵列的驱动电源的电路结构图。
【具体实施方式】
[0032]图1是本发明的结构示意图。本发明包括用于放置硅太阳电池的检测台，检测台的温度保持恒定。还包括:
[0033]一个LED光源系统，包括用于发出光线的LED阵列；LED阵列所发出的光线波长为404nm、940nm或者其他的波长；
[0034]一个光学汇聚系统，设置在LED阵列的发光光路上，将LED阵列发出的光线汇聚到检测台上的检测区域；
[0035]一个控制器，用以修改整个装置的温度和湿度等参数值，同时可以控制LED阵列所发光线的辐照强度的补偿值，并且对所检测到的硅太阳电池的钝化与缺陷等参数数据进行分析运算。控制器上还连接有键盘和液晶显示屏。键盘用于输入指令，通过操作键盘，可通过改变LED阵列中LED灯珠的驱动电流或者电压来改变光强。并且通过操作键盘，可以控制整个装置的工作状态，实现装置的开关或检测结果输出的控制。在对检测到的数据进行分析运算后，可将结果送至液晶显示器上显示。
[0036]本发明还包括水冷系统和风冷系统，起到为LED光源系统散热的作用。
[0037]图2是LED阵列示意图。LED阵列包括多个LED灯珠，LED灯珠间隔紧凑的排列，排列位置均匀且相邻的LED灯珠间隔距离相等。当用一种以上的发光波段的LED灯珠组成LED阵列时，不同发光波段的LED灯珠排列位置对称，以便在检测区域，即辐射面上，达到各发光波段强度均匀一致的辐照。在本实施例中，具有6种发光波段的LED灯珠，相同标号的LED灯珠代表其具有相同的发光波段。6种发光波段的LED灯珠如图2所示呈中心对称排列。
[0038]LED阵列还需满足的条件是，LED阵列到达检测台的光的最高光子流密度为不低于十倍的标准太阳条件。所述标准太阳条件为光子流密度满足AMl.5条件。
[0039]图3是光路汇聚系统的光路图。光学汇聚系统包括多个透镜和反射系统;LED阵列包括多个LED灯珠，透镜一一对应安装在LED灯珠前端。LED阵列所发光线穿过透镜照射到检测台上的检测区域。反射系统包括围绕检测台四周设置的、反射面向内的反射镜，用以