用于测试太阳能电池的设备和用于生产太阳能电池的系统的制作方法

本实用新型的实施方式涉及一种用于测试太阳能电池的设备和一种用于生产太阳能电池的系统。本实用新型的实施方式尤其涉及一种用于模拟太阳辐射的光谱的太阳能模拟器和一种使用太阳能模拟器的测试站。

背景技术：

能够产生模拟太阳光谱的光的辐照装置可用于执行太阳能电池的检查和测试以便检验例如转换效率以及验证操作可靠性。具有良好光谱匹配、均匀性和稳定性的辐照装置是有利的。辐照装置可校准以消除例如模拟器相关的缺陷。

用于处理太阳能电池的设备可以具有沿运输线路提供的多个工艺站。工艺站中的至少一个可以是具有用于利用光辐照太阳能电池的辐照装置的测试站。这种设备可具有带有用于处理所述太阳能电池的若干单独器件的复杂配置。产生例如关于操作和维护的成本。

鉴于上述，克服本领域的至少一些问题的用于测试太阳能电池的新设备和用于生产太阳能电池的新系统是有益的。本实用新型的目标尤其在于提供一种具有简化配置同时提供全部的功能性的设备和系统。

技术实现要素：

鉴于上述，本实用新型提供了一种用于测试太阳能电池的设备和一种用于生产太阳能电池的系统。本实用新型的进一步的方面、优点和特征从权利要求书、说明书和附图中显而易见。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于测试太阳能电池的设备。所述设备包括：运输布置，所述运输布置被配置为用于太阳能电池的运输；以及测试站，所述测试站在所述运输布置上。所述测试站包括：在所述运输布置上的第一测试位置和第二测试位置；参考检测元件，所述参考检测元件定位在所述第一测试位置与所述第二测试位置之间；辐照装置，所述辐照装置被配置为辐照所述参考检测元件、所述第一测试位置和所述第二测试位置；控制器，所述控制器被配置为基于从所述参考检测元件获得的测量结果来调整所述辐照装置的一或多个辐射发射参数。

根据本实用新型的进一步方面，提供一种用于生产太阳能电池的系统。所述系统包括用于制造所述太阳能电池的设备，以及根据本实用新型的用于测试所述太阳能电池的设备。

附图说明

因此，为了获得并且能够详细理解本实用新型的上述特征结构所用方式，上文所简要概述的本实用新型的更具体的描述可以参考各个实施方式得出。附图涉及本实用新型的实施方式并且如下描述：

图1A示出根据本文所描述的实施方式的用于测试太阳能电池的设备的示意图；

图1B示出根据本文所描述的进一步的实施方式的用于测试太阳能电池的设备的示意图；

图2A示出根据本文所描述的实施方式的用于太阳能电池的测试站；

图2B示出太阳能电池的示例性I-V(电流对电压)曲线；

图3示出根据本文所描述的进一步的实施方式的用于测试太阳能电池的设备的示意图；

图4示出根据本文所描述的实施方式的用于生产太阳能电池的系统的示意图。

具体实施方式

现将详细参考本实用新型的各个实施方式，各实施方式的一或多个实例在附图中示出。在以下对附图的描述中，相同参考标号指示相同部件。一般而言，仅描述了相对于独立实施方式的差异。每个实例作为本实用新型的解释提供，而非意欲作为本实用新型的限制。此外，例示或描述为一个实施方式的部分的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合以产生进一步的实施方式。描述意欲包括这样的修改和变化。

一种用于处理太阳能电池的设备可以具有沿运输线路提供的多个工艺站。工艺站中的至少一个可以是具有用于在测试过程中利用光辐照太阳能电池的辐照装置的测试站。这种设备具有带有用于处理太阳能电池的若干单独器件的复杂配置。产生例如关于操作和维护成本。

本实用新型使用了用于在太阳能电池的运输布置上提供的两个分开的测试位置的单个参考检测元件。具体来说，参考检测元件定位在第一测试位置与第二测试位置之间，所述第一测试位置可提供于运输布置的第一运输线路上，所述第二测试位置可提供于运输布置的第二运输线路上。辐照装置辐照参考检测元件、第一测试位置和第二测试位置，所述辐照装置可为太阳能模拟器。测试位置可对应于在测试过程中定位太阳能电池的位置或定位。可使用单个参考检测元件来监测和/或校准辐照装置。举例而言，可监测并任选地调整由辐照装置发射的总辐照量或强度。另外或替代地，可控制或校准辐照装置以发射基本匹配太阳辐射光谱的输出光谱。本实用新型的实施方式提供简化的配置和全部的功能性。

图1A示出根据本文所描述的实施方式的用于测试太阳能电池10的设备100的示意图。

设备100包括运输布置(诸如双线运输布置110)和测试站120，所述双线运输布置具有第一运输线路112和第二运输线路114且配置为用于运输太阳能电池10。在或邻近所述运输布置提供测试站120，例如，在或邻近第一运输线路112和第二运输线路114提供。根据一些实施方式，运输布置(诸如第一运输线路112和/或第二运输线路114)至少部分(例如，全部)延伸穿过测试站120。运输布置(诸如第一运输线路112和/或第二运输线路114)可包括例如输送装置，诸如带式输送装置。第一运输线路112和第二运输线路114可彼此相继地和/或基本上平行于彼此延伸。举例而言，由第一运输线路112和第二运输线路114提供的太阳能电池10的运输方向可大体上平行。第一运输线路112和第二运输线路114可以是线性运输线路。

在一些实施方式中，运输布置包括一或多个导轨和可沿一或多个导轨移动的滑梭。所述滑梭被配置为用于沿着导轨支撑和运输太阳能电池10。举例而言，第一运输线路112和第二运输线路114至少部分地由相应的导轨提供。

测试站120包括参考检测元件125，所述参考检测元件定位于在运输布置处或由运输布置提供的第一测试位置与第二测试位置之间。举例而言，参考检测元件125可定位于第一运输线路112与第二运输线路114之间。第一测试位置和第二测试位置可平行地提供。具体来说，第一测试位置和第二测试位置可配置为用于同时测试多个太阳能电池。举例而言，可以并行和/或同时测试在第一测试位置的第一太阳能电池和在第二测试位置的第二太阳能电池。根据可与本文所描述的其他实施方式相结合的一些实施方式，参考检测元件125可以选自由以下项组成的组：光伏器件、发光二极管、日射强度计和它们的任何组合。

测试站120进一步包括辐照装置130，例如，太阳能模拟器，所述辐照装置被配置为辐照参考检测元件125、第一测试位置和第二测试位置。举例而言，辐照装置130被配置为辐照参考检测元件125、第一运输线路112的部分和第二运输线路114的部分。第一运输线路112的部分和第二运输线路114的部分可分别对应于第一测试位置和第二测试位置。测试站120进一步包括控制器140，所述控制器被配置为基于从参考检测元件125获得的测量结果来调整辐照装置130的一或多个辐射发射参数。

本实用新型的设备100被配置为用于测试太阳能电池10。在此上下文中“测试”太阳能电池10应理解为利用标准化光入射辐照待测试的太阳能电池10，以获得关于太阳能电池10的质量和/或性能的信息。在生产太阳能电池后，太阳能电池10的测试可利用各个太阳能电池来完成。测试可以是太阳能电池生产中的最后方面之一。在图2A中示出用于测试太阳能电池10的电学特性的示例性测试配置。

参考检测元件125可以是光伏器件，并可具有例如与待测试的太阳能电池10基本上相同的光谱响应。当利用光(例如，对应于太阳光谱)辐照时，参考检测元件125可以具有已知特性，诸如电学特性(I/V)、量子效率特性和/或光学特性。辐照装置130的输出光谱和/或总辐照量可由测量结果确定，所述测量结果在由辐照装置130利用光辐照参考检测元件125时获得。总辐照量和/或输出光谱与太阳光谱的偏差可基于例如测量到的电学特性(例如，电压和/或电流)和/或光学特性(例如，反射率)来确定。

在一些实施方式中，参考检测元件125可以包括一或多个微型电池或MWT(金属绕通，Metal Wrap Through)电池。术语“微型电池”指具有在10×10mm与30×30mm间的尺寸的太阳能电池，及具体而言具有20×20mm尺寸的太阳能电池。在MWT电池中，不仅将背侧的触点印刷在电池背侧，而且用于前侧的N型掺杂区的触点(具体来说是汇流条)定位在背面上。然而，收集接合或指状构造仍可定位在太阳能电池的前侧上。MWT允许相较常规太阳能电池相来说的较小的遮蔽。

根据实施方式，参考检测元件125可具有空间分辨能力以便检测由辐照装置130发射的辐射的空间均匀性。举例而言，参考检测元件125包括多于一个子器件，诸如多于一个光伏子器件。设备100可进一步配置以评估所述空间均匀性并指示控制器140调整辐照装置130的一或多个辐射发射参数，以便达成最佳空间均匀性。

参考检测元件125可用于监测、控制并任选地校准辐照装置130，诸如太阳光或太阳能模拟器，以便进行太阳能电池10的上述测试。根据一些实施方式，参考检测元件125用于控制辐照装置130来监测总辐照量(即，例如在参考检测元件125的位置处的强度)和/或通过调整一或多个辐射发射参数来优化与太阳辐射的光谱匹配和/或辐照装置130的空间均匀性。“控制”辐照装置130在某种意义上应理解为基于辐照装置130对参考检测元件125的影响来调整辐照装置130的发射特性。举例而言，可在测试太阳能电池10之前、期间和/或之后，完成如本文理解的监测和/或控制辐照装置130。此外，监测和/或控制以及视情况的校准按可选的时间间隔完成，诸如在可选的时间之后(例如，在一天后或更频繁地)或在可选数量的经测试的太阳能电池之后(例如，在测试5,000个太阳能电池或测试更多个太阳能电池之后)。

根据可与本文所描述的其他实施方式相结合的一些实施方式，辐照装置130包括分为多个模块的辐射板，其中所述模块中的每者包括多个发光元件。多个发光元件可为LED。多个发光元件中的一或多个可配置为发射不同波长以提供例如模拟太阳辐射光谱的输出光谱。辐照装置130可进一步包括制冷系统(未示出)以耗散例如由发光元件产生的热量。

辐照装置130可布置在相距运输布置的预定距离处，诸如相距第一运输线路112和第二运输线路114以及特别是相距待测试的太阳能电池10的预定距离处。根据一些实施方式，辐照装置130与运输布置(诸如第一运输线路112和第二运输线路114以及特别是待测试的太阳能电池10)之间的距离可在50mm与800mm和更大之间变化，例如，这取决于用于确保在待测试的太阳能电池10的基本整个表面和/或待照明的第一测试位置和第二测试位置上方发射的辐射的空间均匀性的发光元件的数量。

控制器140可配置为基于从参考检测元件125获得的测量结果来调整向第一测试位置和第二测试位置发射的辐照装置130的总辐照量和/或输出光谱。第一测试位置和第二测试位置(诸如第一运输线路112的部分和第二运输线路114的部分)可以是运输布置(诸如第一运输线路112he第二运输线路114)的区(area)或区域(region)，太阳能电池10在其测试期间放置于此。举例而言，辐照装置130在运输布置上方延伸，例如在第一运输线路112和第二运输线路114上方。将第一测试位置和第二测试位置以及具体来说是运输布置布置在辐照装置130下方。

根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式，控制器140被配置为调整一或多个辐射发射参数以调整辐照装置130的总辐照量和/或输出光谱，例如，以便基本匹配太阳辐射的光谱。辐照装置130的一或多个辐射发射参数可调整以优化辐照装置130的总辐照量、光谱匹配和/或空间均匀性。

一或多个辐射发射参数可以包括辐照装置130、特别是辐照装置130的单独发光元件的强度、以及由辐照装置130发射的波长中的至少一者。例如，可更改单独发光元件的驱动电流以使辐照的强度或总量改变。根据一些实施方式，调整一或多个辐射发射参数可包括激活或停用辐照装置130的单独发光元件。在一些实施方式中，举例而言，辐照装置130发射的波长或波长范围可通过例如激活或停用单独发光元件来更改以使发射光的波长分布改变。

为提供尽可能均匀的输出光谱以增强总体辐照效率，可在辐照装置130与太阳能电池10之间(例如，第一运输线路112和第二运输线路114)的中间位置上任选地提供一或多个光学透镜(未示出)，使得穿过一或多个透镜的辐射是均匀的并以最大化的光分布性能到达太阳能电池10的整个表面。光学透镜可由塑性材料制备，诸如丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)或高密度聚乙烯(HOPE)。光学透镜亦可由玻璃状材料(诸如石英)制备。

根据可与本文所描述的其他实施方式相结合的一些实施方式，设备100、具体来说是测试站120包括一或多个测量装置，所述测量装置被配置为在第一测试位置和第二测试位置上(例如，在第一运输线路112和/或第二运输线路114上)测量太阳能电池10的一或多个参数。一或多个参数选自由以下项组成的组：电压(例如，开路电压)、电流(例如，短路电流)、反射率、量子效率、温度和它们的任何组合。

一或多个测量元件可以选自由以下项组成的组：电压测量装置、电流测量装置、光传感器、红外传感器和它们的任何组合。设备100可包括至少一个电气测量单元，诸如第一电气测量单元152设置用于第一测试位置，例如，第一运输线路112，并且第二电气测量单元154用于第二测试位置，例如，第二运输线路114。第一电气测量单元152和第二电气测量单元154可配置为用于太阳能电池10的电子负载测量和/或I/V测量，例如关于图2A和图2B所述。

图1B示出根据本文所描述的进一步的实施方式的用于测试太阳能电池的设备100’。在图1B的实例中，测试位置连续地沿运输布置布置。图1B的设备100'与图1A的设备相似地配置，并且不重复地进行相似或相同方面的描述。

设备100'包括：运输布置，诸如具有运输线路112'的单线运输布置110'，所述运输布置被配置为用于运输太阳能电池10；以及测试站120'。测试站120'包括参考检测元件125，所述参考检测元件定位于在运输布置处或由运输布置提供的第一测试位置122与第二测试位置124之间。第一测试位置可以在第一接触站上，并且第二测试位置124可以在第二接触站上。所述接触站可配置为用于电气接触待测试的太阳能电池10。

参考检测元件125可定位在第一测试位置122与第二测试位置124之间。参考检测元件125、第一测试位置122和第二测试位置124可连续地或依次沿运输线路布置，例如，沿着或平行于由运输线路提供的运输方向布置。测试站进一步包括辐照装置130'，所述辐照装置被配置为辐照参考检测元件125、第一测试位置122和第二测试位置124。测试站120'进一步包括控制器140，所述控制器被配置为基于从参考检测元件125获得的测量结果来调整辐照装置130'的一或多个辐射发射参数，如关于图1A所述。

图2A示出根据本文所描述的实施方式的测试站200。测试站200可以包括至少一个电气测量单元，诸如用于第一测试位置的第一电气测量单元152和用于第二测试位置的第二电气测量单元154。测试站200的辐照装置130被配置为将电磁辐射132向待测试的太阳能电池10发射。

测试站200可以用于在太阳能电池10上执行测试和检查。根据一些实施方式，在测试站200上待测试的太阳能电池10的一或多个参数可以包括开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、最大功率(Pmax)、效率和填充因子中的至少一者。

根据一些实施方式，至少一个电气测量单元包括接触元件250，所述接触元件250用于提供至太阳能电池10的电气连接。例如，可以提供两对接触元件250，其中每对可以包括用于分别接触太阳能电池10的前面和背面的前触点和后触点。第一对可配置为测量电压或电压降，并且第二对可配置为测量电流，以便实现例如电子负载I-V测量。

接触元件250被配置为机械接触太阳能电池10以建立电气连接。可将至少一个电气测量单元、具体来说是接触元件250提供在运输布置(诸如双线运输布置的第一运输线路和/或第二运输线路或单线运输布置的运输线路)上。在一些实施方式中，可将接触元件250整合在运输布置(诸如双线运输布置的第一运输线路和/或第二运输线路或单线运输布置的运输线路)中。举例而言，接触元件250是可移动的以用于建立和释放与待测试的太阳能电池10的机械连接。

所述至少一个电气测量单元可以包括连接至接触单元250的电气测量装置240。处理器装置260可连接至电气测量装置240，并且可适用于评估由所述电气测量装置240获得的测量数据。处理器装置260可包括在至少一个电气测量单元中或可提供为单独实体。在一些实施方式中，处理器装置260可从电气测量装置240接收电压和电流数据(模拟或数字)并导出太阳能电池10的一或多个参数。一或多个参数可以包括，但不限于，开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、最大功率(Pmax)、效率、量子效率特性和/或填充因子。处理器装置260可进一步被配置为用户界面以允许用户控制测试程序(例如，测量设定、测试参数，等等)并提供例如就上述具体参数而言的用户测量结果。尽管示为单独实体，应当了解，电气测量装置240和处理器装置260以及任选的控制器140可包括于一个单一实体之中。

图2B示出使用图2A的测试站200获得的太阳能电池的示例性I-V(电流对于电压)曲线。

水平轴(x轴)示出电压，并且竖直轴(y轴)示出使用例如由图2A中示出的接触元件250提供的配置来测量的电流。从测量到的曲线中，可提取出太阳能电池10的一或多个参数中的至少一个参数。如图2B指示，开路电压(Voc)、短路电流(Isc)和最大功率(Pmax)可直接从所述测量到的曲线获得。

图3示出根据本文所描述的进一步的实施方式的用于测试太阳能电池10的设备300 的示意图。提供装载装置或装载器301以用于将太阳能电池10装载到设备300或测试站中。可提供分类装置或分类器303以用于对测试过的太阳能电池进行分类，例如，根据由测量到的电学和/或光学特性确定的质量进行分类。

根据可与本文所描述的其他实施方式相结合的一些实施方式，设备300、具体来说是测试站320包括一或多个测量装置，所述测量装置被配置为在运输布置(诸如第一运输线路112和第二运输线路114)上测量太阳能电池10的一或多个参数。一或多个参数可选自由以下项组成的组：开路电压、短路电流、反射率、量子效率、温度和它们的任何组合。一或多个测量装置可选自由以下项组成的组：电压测量装置、电流测量装置、光传感器、红外传感器和它们的任何组合。

在一些实施方式中，设备300可以包括电气测量单元，所述电气测量单元包括电压测量装置和电流测量装置。所述电气测量单元可被配置为执行如关于图2A和图2B描述的电气测量。

根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式，设备300可进一步包括至少一个光学测量单元，诸如在第一测试位置(例如，第一运输线路112)上提供的第一光学测量单元和在第二测试位置(例如，第二运输线路114)上提供的第二光学测量单元。第一光学测量单元和第二光学测量单元可配置为用于太阳能电池10的光学测量。

至少一个光学测量单元可以包括或连接至光传感器(辐照度传感器)和红外传感器中的至少一者。举例而言，红外传感器可以是温度传感器。图3示例性地示出在第一运输线路112上的第一红外传感器312和在第二运输线路114上的第二红外传感器314。光学测量单元的传感器可为前端传感器。

至少一个光学测量单元可以包括至少一个光学测量装置，诸如在第一测试位置(例如，第一运输线路112)的第一光学测量装置313，和在第二测试位置(例如，第二运输线路114)的第二光学测量装置315。至少一个光学测量装置被连接至传感器，诸如光传感器和红外线传感器。处理器装置可连接至至少一个光学测量装置，并且可适用于评估由至少一个光学测量装置获得的测量数据。处理器装置可包括在至少一个光学测量单元中或可提供为单独实体。在一些实施方式中，并且如图3的实例中示出，将用于至少一个光学测量单元的处理器装置和用于辐照装置的控制器140整合在单个实体中。所述单个实体亦可包括用于至少一个电气测量单元的处理器装置。

图4示出根据本文所描述的实施方式的用于生产太阳能电池的系统400的示意图。

根据本实用新型，系统400包括用于制造太阳能电池的设备410和用于测试太阳能电池的设备430。运输布置，诸如双线运输布置420的第一运输线路及第二运输线路，可从用于制造太阳能电池的设备410延伸至用于测试太阳能电池的设备430以将太阳能电池运输至测试站。用于制造太阳能电池的设备410和用于测试太阳能电池的设备430是具有多个工艺站的较大太阳能电池生产线的部分。

举例而言，工艺站选自由以下项组成的组：印刷站、干燥站、缓冲站、测试站、分类站和它们的任何组合。举例而言，可将具有印刷在其上的导线的太阳能电池引入用于测试和/或检查的设备430。在测试和/或检查后，可以基于在测试和/或检查期间获得的结果接着将太阳能电池提供至用于分类太阳能电池的分类站(未示出)。

在下文中，描述用于控制根据本文所描述的实施方式的用于模拟太阳辐照光谱的设备的工作方案。

所述设备被配置为用于操作辐照装置以向定位在运输布置的第一测试位置与第二测试位置之间的参考检测元件发射辐射，所述运输布置用于将太阳能电池运输通过测试站并通过使用参考检测元件检测从辐照装置发射的光。参考检测元件可以是光伏器件、发光二极管、或日射强度计。所述设备进一步配置为用于基于检测的光来调整发射元件的一或多个辐射发射参数，例如，以便改变该辐照装置的输出光谱。举例而言，可改变总辐照量和/或可改变输出光谱以匹配太阳辐射的光谱。

所述设备可进一步配置用于使用具有经调整的一或多个辐射发射参数的辐照装置来测试由运输布置(例如，在第一运输线路和第二运输线路上)运输的太阳能电池。测试可以包括确定太阳能电池的一或多个参数。一或多个参数可以选自由以下项组成的组：电压(例如，开路电压)、电流(例如，短路电流)、反射率、量子效率、温度和它们的任何组合。

本实用新型使用了用于在太阳能电池的运输布置上提供的两个分开的测试位置的单个参考检测元件。具体来说，参考检测元件定位在第一测试位置与第二测试位置之间，第一测试位置可提供于运输布置的第一运输线路上，第二测试位置可提供于运输布置的第二运输线路上。辐照装置辐照参考检测元件、第一测试位置和第二测试位置，所述辐照装置可为太阳能模拟器。测试位置可对应于在测试过程中定位的太阳能电池的位置或定位。单个参考检测元件可以用于监测和/或校准辐照装置。举例而言，可监测并任选地调整由辐照装置发射的总辐照量或强度。另外或替代地，可控制或校准辐照装置以发射基本匹配太阳辐射光谱的输出光谱。本实用新型的实施方式提供简化的配置和全部的功能性。

虽然上述内容针对本实用新型的实施方式，但是可在不背离本实用新型的基本范围的情况下设计出本实用新型的其他和进一步的实施方式，并且本实用新型的范围由所附权利要求书确定。