专利名称：缺陷修复方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光伏太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种应用于薄膜太阳能电池的多探针缺陷修复方法和系统。
背景技术：
随着能源的日益短缺，可再生绿色能源的开发利用越来越受到人们的关注，尤以太阳能的利用特别受到世人的青睐。作为太阳能转换媒介的光伏器件(太阳能电池)，通过光电效应将太阳光、白炽光或者荧光等转化成电能。这种转化是当光线照射到光伏器件时， 光能被器件的活性区域所吸收产生电子和空穴对，然后这些电子和空穴被器件的内置电场隔开，由外围电路收集输出电能。
最近几年，薄膜太阳能电池和大面积光伏模块越发引起世人的广泛关注，特别是近年来出现的氢化非晶硅(a_Si:H)和微晶硅(μ c-Si:H)薄膜太阳能电池，以其大面积、低成本、可生成在轻薄衬底上并易于铺设安装等优势在商业和住宅设施中的广泛应用显示出了巨大潜力。图1为大面积薄膜太阳能电池的一种典型外形图，图2为该种薄膜太阳能电池的剖面结构示意图。结合图1和图2所示，电池板10包括玻璃或柔性材料衬底100、在衬底 100表面形成的透明导电氧化物(TCO)前电极110、p-i-n结构120和AZ0/A1背电极130。 根据已知的氢化非晶硅和微晶硅薄膜太阳能电池的结构，内部电场是在含有由非晶硅和/ 或微晶硅制成的P型、本征(i)型和η型膜层的p-i-n结构中产生，当适当波长的光线被吸收时，非掺杂型本征i层中就会生成电子-空穴对。在P层和η层组成的内置电场的作用下，电子-空穴被分开，电子 流向η型导电区，而空穴 流向P型导电区，这种电子-空穴流便产生光电压和光生电流，由TCO前电极120和ΑΖ0/Α1背电极130收集，如图中黑色实线所示。激光划线的位置20等距间隔分布，将整片太阳能电池分为具有内级联结构的若干个彼此串联的电池单元(cell)，激光划线之后，还需对电池进行封装，在背电极130表面形成封装层，例如粘贴另一片玻璃或层压聚合物材料，制成电池组件产品。
薄膜太阳能电池在制造的过程中，对洁净度的要求比较高，但实际生产过程中由于环境设备等诸多复杂情况，往往达不到洁净度的要求，微小的灰尘颗粒200很有可能会落在基板表面，从而形成缺陷。而且更重要的是，由于这些颗粒或粉尘的存在，激光划线时， 激光束会因为这些颗粒，对应于该位置的金属层没有划开或划的不彻底，如图3所示。这种缺陷往往会导致短路(short)或分流(shunt)等现象，从而影响太阳能电池的性能。发明内容
本发明的目的在于提供一种缺陷修复系统和方法，在封装前，对薄膜太阳能电池， 特别是对具有内级联结构的大面积柔性薄膜太阳能电池的缺陷进行有效的修复，减少微小颗粒和激光划线缺陷对电池性能的影响。
本发明的缺陷修复系统，包括由复数排平行、间隔排列的探针架组成的探针板，每个所述的探针架上均安装有复数个探针，每个所述的探针均与电源相连。
所述电源包括交、直流电源或电容器。
所述系统还包控制部件，控制所述电源分别对每排探针或每排探针中的每个探针进行单独施压、部分施压或全部施压。
本发明的对具有内级联结构的薄膜太阳能电池的缺陷进行修复的方法，包括
将探针板压下于所述太阳能电池板上方，使每排探针架上的每个探针均与电池板接触且避开激光线的位置；
对激光线两侧的至少一个探针对同时或依次施加电压，给电池单元施加正向偏压和/或反向偏压。
所述薄膜太阳能电池包括在硬性基板表面形成的具有脱离保护层的薄膜太阳能电池。
所述方法还包括
a.先对单节电池单元施加反向偏压；
b.再对多节电池单元共同施加反向偏压。
所述方法还包括重复a至b的操作步骤。
所述方法还包括
a.先对多节电池单元共同施加正向偏压或反向偏压；
b.再对单节电池单元施加反向偏压或正向偏压；
所述方法还包括重复a至b的操作步骤。
激光线两侧的探针架相对位置的两个探针为一组，所述方法包括对每组探针依次施加正向偏压或反向偏压的步骤。
所述方法还包括
a.检测漏电流；
b.施加正向偏压或反向偏压；
C.检测漏电流大小，判断是否继续施加电压。
所述多节电池单元为5节电池单元。
对单节电池单元施加的电压小于4伏特。
对流过电池单元的电流限制在该电池短路电流的5%至50%。
对单节电池单元每次施加电压的持续时间为1毫秒至1秒；对多节电池单元串联时施加电压的持续时间为1秒至120秒。
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚起见，放大了层的厚度。
图1为大面积薄膜太阳能电池的一种典型外形图2为该种薄膜太阳能电池的剖面结构示意图3为缺陷存在时该种薄膜太阳能电池的剖面结构示意图4为说明本发明缺陷修复方法的原理示意图5和图6为本发明缺陷修复系统的结构示意图7至图10为说明本发明缺陷修复方法的示意图。
所述示图仅是说明性的，而非限制性的，在此不能过度限制本发明的保护范围。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
图4为说明本发明缺陷修复方法的原理示意图。如图4所示，并结合图3和图8，在包括衬底(subs) 100、透明导电氧化物(TCO)前电极110、p-i-n结构120和AZ0/A1背电极 130的薄膜太阳能电池结构中，本发明的核心思想，一方面，在激光划线完好的情况下，利用电压源40，通过划线区域两侧的探针对在相邻两个或多个电池单元(cell)的前电极110和背电极130之间施加一个正向偏压或反向偏压，在前电极110和背电极130之间产生一瞬间电流，由于灰尘等微小颗粒200它们自身的电阻较高，瞬间电流在短时间内产生高热，将灰尘等颗粒或残留物烧掉，从而减小或去除该颗粒，达到降低漏电流和短路现象的缺陷修复的目的。另一方面，当激光划线处的金属层有未被完全划开的残留缺陷201时，在两个电极之间施加的电压还可以烧掉该金属残留缺陷201。此时施加的电压通常为反压，对于柔性电池而言，通常使用正压，由于使用PECVD工艺大批量地在硬性衬底表面制造的柔性电池缺陷更多，使用正压可以尽量避免不可修复缺陷的扩大化倾向。
电源40可以是交、直流电源，也可以是电容器。电容器的容量和瞬间放电电压要进行控制，以免烧坏电池。电源40可以是单个电源，或多个独立的子电源组成的电源组，可以同时对多个电池或电池组进行修复。
衬底(subs) 100可以是硬性衬底，例如玻璃；也可以柔性衬底，例如塑料薄膜、聚合物薄膜等。
图5和图6为本发明缺陷修复系统的结构示意图。如图所示，本发明的缺陷修复系统包括由复数排平行、等距间隔排列的探针架300组成的探针板，每个所述的探针架300 上均安装有复数个探针301，其中每个探针301均与电源40(图中未示出)相连。本发明的缺陷修复系统还包控制部件(图中未示出)，用于控制电源40，可以对每排探针分别施压， 甚至可以对每排探针中的每个探针进行单独施压、部分施压或全部施压。
图7至图10为说明本发明缺陷修复方法的示意图。如图所示，本发明的利用缺陷修复系统对具有内级联结构的薄膜太阳能电池的缺陷进行修复的方法，首先将探针板压下，在太阳能电池板10的上方，如图7所示，每排探针架300上的每个探针301均与电池板 10接触，而且要避开激光线20的位置，不能压在激光线20上。然后，对激光线两侧的探针施加电压，给至少一节电池单元施加正向偏压和/或反向偏压，如图8所示。例如，电压源 40给激光线20两侧的探针架300上的301施加偏压，则修复的是电池单元celll，和激光线20处的缺陷；给激光线21两侧的探针架300上的301施加偏压，则修复的是电池单元 cell2，和激光线21处的缺陷；等等，依次类推。除了给每个电池施加电压之外，还可以给多个例如5个电池单元一起施压，例如图8所示的，电压源40可对串联在一起的celll至 cell5施加一个偏压。
在其它实施例中，本发明的方法还可以先对单节电池单元施加反向偏压，对激光线20两侧的探针301施加偏压，所修复的是cell2，然后再对包括celll的多节串联在一起的电池单元celll到cell5，共同施加反向偏压，如图10所示。
在其它实施例中，本发明的方法还包括重复上述先单节施压、后多节施压的操作步骤。
在其它实施例中，本发明的方法还可以先对多节串联在一起的电池单元共同施加正向偏压或反向偏压，然后再对其中的单节电池单元施加反向偏压或正向偏压。
在其它实施例中，本发明的方法还包括重复上述先多节共同施压、后单节分别施压的操作步骤。
在其它实施例中，激光线两侧的探针架相对位置的两个探针为一组，例如图9所示的探针301和302、303和304、305和306分别为一组，本发明的方法还可以对每组探针依次施加正向偏压或反向偏压，例如先在探针301和302之间施加正向偏压或反向偏压，然后在探针303和304之间施加正向偏压或反向偏压，再在探针305和306之间施加正向偏压或反向偏压，而不是激光线20两侧的探针板上的探针一起施压。
在其它实施例中，还可以是先对celll至cell5施压，然后在对cell2至cell6施压，在对cell3至cell7施压，以此类推，如图IOa和图IOb所示。
在其它实施例中，本发明的方法可以首先检测漏电流，然后施加正向偏压或反向偏压，再检测漏电流大小，判断是否继续施加电压，如果漏电流仍较大，则继续施加反向偏压或正向偏压；如果漏电流已经小到可以接受的程度，则停止施压，以免过度修复致使电池单元损坏。
在上述本发明的实施例中，对单节电池单元施加的电压小于4伏特。对流过电池单元的电流限制在该电池短路电流的5%至50%。对单节电池单元施加电压的持续时间为 1毫秒至1秒；对多节电池单元串联时施加电压的持续时间为1秒至60秒。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。例如，尽管在附图中所示的各层皆是平整的且厚度几乎相等，但这仅仅是为了方便和清楚地说明本发明的原理。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种缺陷修复系统，包括由复数排平行、间隔排列的探针架组成的探针板，每个所述的探针架上均安装有复数个探针，每个所述的探针均与电源相连。
2.如权利要求1所述的缺陷修复系统，其特征在于所述电源包括交、直流电源或电容ο
3.如权利要求1所述的缺陷修复系统，其特征在于所述系统还包控制部件，控制所述电源分别对每排探针或每排探针中的每个探针进行单独施压、部分施压或全部施压。
4.一种利用权利要求1所述的缺陷修复系统对具有内级联结构的薄膜太阳能电池的缺陷进行修复的方法，包括将探针板压下于所述太阳能电池板上方，使每排探针架上的每个探针均与电池板接触且避开激光线的位置；对激光线两侧的至少一个探针对同时或依次施加电压，给电池单元施加正向偏压和/ 或反向偏压。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述薄膜太阳能电池包括在硬性基板表面形成的具有脱离保护层的薄膜太阳能电池。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述方法还包括a.先对单节电池单元施加反向偏压；b.再对多节电池单元共同施加反向偏压。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述方法还包括重复a至b的操作步骤。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述方法还包括a.先对多节电池单元共同施加正向偏压或反向偏压；b.再对单节电池单元施加反向偏压或正向偏压；
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述方法还包括重复a至b的操作步骤。
10.如权利要求4所述的方法，其特征在于激光线两侧的探针架相对位置的两个探针为一组，所述方法包括对每组探针依次施加正向偏压或反向偏压的步骤。
11.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述方法还包括a.检测漏电流；b.施加正向偏压或反向偏压；c.检测漏电流大小，判断是否继续施加电压。
12.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于所述多节电池单元为5节电池单元。
13.如权利要求4所述的方法，其特征在于对单节电池单元施加的电压小于4伏特。
14.如权利要求4所述的方法，其特征在于对流过电池单元的电流限制在该电池短路电流的5%至50%。
15.如权利要求4所述的方法，其特征在于对单节电池单元每次施加电压的持续时间为1毫秒至1秒；对多节电池单元串联时施加电压的持续时间为1秒至120秒。
全文摘要
本发明公开了一种缺陷修复系统和方法，包括由复数排平行、等距间隔排列的探针架组成的探针板，每个所述的探针架上均安装有复数个探针，每个所述的探针均与电源相连。本发明的修复方法包括将探针板压下于所述太阳能电池板上方，使每排探针架上的每个探针均与电池板接触且避开激光线的位置；对激光线两侧的探针施加电压，给至少一节电池单元施加正向偏压和/或反向偏压。本发明的缺陷修复系统和方法能够在封装前对薄膜太阳能电池、特别是对具有内级联结构的大面积柔性薄膜太阳能电池的漏电流和短路等缺陷进行有效的修复，减少粉尘颗粒和激光划线缺陷对电池性能的影响。
文档编号H01L31/18GK102522450SQ20111040354
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者单洪青, 张迎春, 李沅民 申请人:北京精诚铂阳光电设备有限公司