專利名稱：一種對(duì)非晶硅太陽能電池刻蝕不良品進(jìn)行修復(fù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是非晶硅太陽能電池的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
隨著全球環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電作為最為重要的一種清潔、直接的能 源形式，已經(jīng)越來越受到人們的重視，大量的太陽能電池也早已進(jìn)入千家萬戶。目前批量生產(chǎn)和使用的太陽能光伏電池主要是以硅為基底的硅太陽能電池，可分 為單晶硅電池、多晶硅電池以及非晶硅電池。其中非晶硅電池由于生產(chǎn)成本低、高溫性能好 等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已成為太陽能電池生產(chǎn)中發(fā)展最迅猛的一類。非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)，分為五大層第一層是玻璃層，第二層是前電極層，第三 層是PIN層，第四層背電極層，第五層鋁層。太陽能電池即通過激光刻蝕，形成一個(gè)一個(gè)小 電池單元的串聯(lián)。整個(gè)太陽能電池工藝中需要經(jīng)過四次激光刻蝕，以下分別簡稱為P1，P2， P3，P4，其分別對(duì)應(yīng)刻蝕的膜層如下Pl 刻蝕前電極；P2 刻蝕PIN層及背電極；P3 刻蝕PIN層、背電極及鋁層；P4 刻 蝕邊緣，做絕緣處理。在非晶硅太陽能電池的批量生產(chǎn)中，多數(shù)的不良品是在激光刻蝕時(shí)產(chǎn)生的，特別 是P3過程中刻蝕不徹底而出現(xiàn)細(xì)微金屬殘留，這些細(xì)微金屬殘留會(huì)形成短路點(diǎn)，導(dǎo)致電池 轉(zhuǎn)換效率降低，嚴(yán)重的造成電池片報(bào)廢；即使輕微的短路，在電池天長日久的使用中也會(huì)容 易出現(xiàn)熱斑，導(dǎo)致使用壽命下降。這些刻蝕不良品通常在后道檢測時(shí)挑出并報(bào)廢，降低了產(chǎn)品合格率，提高了產(chǎn)品 生產(chǎn)成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠?qū)ι鲜隹涛g不良品進(jìn)行修復(fù)的裝置，從而提高 產(chǎn)品合格率，降低生產(chǎn)成本。我們知道太陽能電池的等效電路可以看做一個(gè)電流源與二極管、Rsh并聯(lián)之后與 Rs串聯(lián)，然后接入負(fù)載，其中Rs為串聯(lián)電阻，其產(chǎn)生主要由歐姆接觸及本身材料阻抗產(chǎn)生， 串聯(lián)阻抗越大則對(duì)電路電壓損耗越大；Rsh為并聯(lián)電阻，又稱旁漏電阻，顧名思義Rsh主要 作用是產(chǎn)生漏電效果，其主要由邊沿金屬導(dǎo)通，P3金屬異物導(dǎo)通等短路作用產(chǎn)生。眾所周之，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率Eff = VQC*ISC*FF/Pin，其中Vqc*電池的開路電 壓，Ise為電池的短路電流，F(xiàn)F為填充因子，Pin為大氣質(zhì)量AM為1.5的條件下標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng) 度與電池板面積的乘積。實(shí)際上開路電壓可以看做實(shí)際輸出的最大電壓，Vre = Ve-Vs，其中Vail為理想狀 態(tài)下電池產(chǎn)生的最大電壓，Vs為串聯(lián)電阻所消耗的電壓；短路電流可以看做實(shí)際輸出最大 電流，Isc = Iaig-Ish,其中Iail為理想狀態(tài)下電池產(chǎn)生的最大短路電流，Ish為并聯(lián)電阻 所分掉的電流。[0012]從上述理論可知，刻蝕不良實(shí)際上是電池單元之間的細(xì)微金屬殘留產(chǎn)生短路點(diǎn)， 從而減小了并聯(lián)電阻Rsh，增大了漏電流Ish，減小了實(shí)際輸出最大電流ISC，使得電池轉(zhuǎn)換
效率變差。我們又對(duì)生產(chǎn)中出現(xiàn)的刻蝕不良品進(jìn)行了具體分析，發(fā)現(xiàn)P3刻蝕不良所產(chǎn)生的 短路點(diǎn)主要是金屬鋁殘留，而金屬鋁的熔點(diǎn)較低，僅660°C，在出現(xiàn)短路時(shí)，很容易熔斷，從 而使其形成的短路點(diǎn)斷開?；谝陨戏治?，我們?cè)O(shè)想通過在存在細(xì)微金屬殘留的兩個(gè)電池單元上施加反向直 流電壓，在兩個(gè)電池單元之間形成直流短路電流，使電池單元之間細(xì)微金屬殘留所形成的 短路點(diǎn)被熔斷，從而修復(fù)刻蝕不良品；當(dāng)然，施加的反向直流電壓應(yīng)小于電池的擊穿電壓， 否則會(huì)使電池被擊穿。為此，我們選取生產(chǎn)中出現(xiàn)的刻蝕不良品按照上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過大量實(shí)驗(yàn) 我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)施加的反向直流電壓在IOV以上而低于電池單元的反向擊穿電壓時(shí)，可以對(duì)不 良電池進(jìn)行有效修復(fù)，特別是該電壓范圍在10V-30V時(shí)，既能有效修復(fù)刻蝕不良品，又能使 電池單元受到的損傷最小。為了實(shí)施該方法，我們又設(shè)計(jì)了專用裝置，該裝置由直流電源和兩組導(dǎo)電的探針 構(gòu)成，兩組探針分別與直流電源的正、負(fù)極電連接；使用時(shí)將正極探針、負(fù)極探針分別與之 間存在細(xì)微金屬殘留的兩個(gè)電池單元同時(shí)接觸，正極探針與靠近電池負(fù)極的電池單元接 觸，負(fù)極與靠近電池正極的電池單元接觸；通過反向短路電流將兩個(gè)電池單元之間的金屬 殘留熔斷開，從而修復(fù)刻蝕不良的電池；為了能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓，可以在探針與直 流電源之間串聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二極管。上述裝置雖然能夠有效修復(fù)刻蝕不良品，但比較粗糙，只能人工操作，修復(fù)效率不 能滿足生產(chǎn)線批量生產(chǎn)的要求。為此，我們又對(duì)該裝置進(jìn)行了改進(jìn)，在上述裝置基礎(chǔ)上增加 了用于擺放待修復(fù)電池的操作平臺(tái)、用于安裝探針的探針座以及探針座固定支架；探針座 固定支架與操作平臺(tái)側(cè)面通過橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可使探針座固定支架 沿平行于操作平臺(tái)臺(tái)面的方向滑動(dòng)；探針座通過縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與探針座固定支架連接且可 通過所述縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沿垂直于操作平臺(tái)臺(tái)面的方向上下運(yùn)動(dòng)；探針尾部固定于探針座， 探針頭垂直向下指向操作平臺(tái)臺(tái)面，兩組探針沿與探針座固定支架滑動(dòng)方向垂直且與操作 平臺(tái)臺(tái)面平行的方向等間距地排成兩列。上述橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)實(shí)際情況可隨意選擇，例如電氣傳動(dòng)、氣 壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)或者液壓傳動(dòng)等。使用該裝置進(jìn)行刻蝕不良品修復(fù)時(shí)，先將不良電池放置于操作平臺(tái)上，通過橫向 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將探針座固定支架移動(dòng)至電池上方并使每組組探針中至少一根探針分別對(duì)準(zhǔn)之 間存在短路點(diǎn)的兩個(gè)電池單元，然后通過縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使探針落下直至接觸電池表面鋁 層，此時(shí)反向直流電壓加至兩個(gè)電池單元，在兩個(gè)電池單元之間形成反向短路電流，使得不 良品中的細(xì)微金屬殘留熔斷，從而得到修復(fù)。在上述過程中，探針落下后，可能會(huì)與電池接觸不緊密而未形成電流回路；也可能 下壓力量過大，致使電池劃傷甚至損壞；為此可以在探針與探針座之間加裝彈性裝置，例如 細(xì)的彈簧、彎曲的彈性鋼片等。本實(shí)用新型可將非晶硅太陽能電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大多數(shù)刻蝕不良品修復(fù)為
4合格品，而這些不良品按照原先的做法是直接廢棄的，因此本實(shí)用新型具有良好的經(jīng)濟(jì)效
益 ο

圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型(不包含直流電源)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型(不含直流電源及操作平臺(tái))的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明本實(shí)用新型對(duì)非晶硅太陽能電池刻蝕不良品進(jìn)行修復(fù)的電路原理如附圖1所示。本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)，如附圖2、附圖3所示，包括可調(diào)節(jié)輸出電壓的直流電 源、導(dǎo)電的探針1、操作平臺(tái)2、探針座4以及探針座固定支架3 ；探針座固定支架3與操作 平臺(tái)2側(cè)面通過橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6連接，所述橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6可使探針座固定支架3沿平行 于操作平臺(tái)2臺(tái)面的方向滑動(dòng)；探針座4通過縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5與探針座固定支架3連接且 可通過所述縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5沿垂直于操作平臺(tái)2臺(tái)面的方向上下運(yùn)動(dòng)；探針1尾部通過一 個(gè)細(xì)彈簧固定于探針座4，探針1頭部垂直向下指向操作平臺(tái)2的臺(tái)面，兩組探針1沿與探 針座固定支架3滑動(dòng)方向垂直且與操作平臺(tái)2臺(tái)面平行的方向等間距地排成兩列；兩組探 針1通過導(dǎo)線分別與直流電源的正極、負(fù)極聯(lián)接；本實(shí)施方案中，所述縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5為氣動(dòng)傳動(dòng)，包括氣缸固定座、探針驅(qū)動(dòng)氣 缸、壓縮空氣管路、氣壓調(diào)節(jié)閥及電磁閥；探針座4與探針驅(qū)動(dòng)氣缸連接，探針驅(qū)動(dòng)氣缸固 定在氣缸固定座上，電磁閥及氣壓調(diào)節(jié)閥與壓縮空氣管路相連接?？v向傳動(dòng)即通過電磁閥 切換氣缸氣路來實(shí)現(xiàn)探針座4的上下移動(dòng)。本實(shí)施方案中，所述橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6為電動(dòng)傳動(dòng)，主要包括伺服馬達(dá)、馬達(dá)底座、 軸套、皮帶、齒輪、線性導(dǎo)軌、卡簧、軸承、軸承座及配套小零部件；探針座固定支架3分別與 皮帶、安裝于操作平臺(tái)2兩側(cè)的線性導(dǎo)軌連接；馬達(dá)通過齒輪與皮帶相銜接；伺服控制器通 過控制伺服馬達(dá)帶動(dòng)皮帶，從而驅(qū)動(dòng)探針座固定支架3橫向移動(dòng)。在使用上述裝置對(duì)非晶硅太陽能電池刻蝕不良品進(jìn)行修復(fù)時(shí)，先將直流電源的輸 出電壓調(diào)節(jié)至10-30V的范圍；然后將待修復(fù)電池鋁層朝上平放在操作平臺(tái)2的臺(tái)面上；移 動(dòng)探針座固定支架3使兩組探針1分別對(duì)準(zhǔn)之間存在細(xì)微金屬殘留的兩片電池單元，其中 聯(lián)接電源正極的探針組對(duì)準(zhǔn)靠近電池負(fù)極的電池單元，聯(lián)接電源負(fù)極的探針組對(duì)準(zhǔn)靠近電 池正極的電池單元；操縱探針座4落下使探針1與電池鋁層表面充分接觸，此時(shí)兩個(gè)電池單 元之間的細(xì)微金屬殘留物有瞬間的短路直流電流通過，使得金屬殘留物發(fā)熱熔斷，從而使 刻蝕不良的電池得到修復(fù)。在本實(shí)施方案中，也可在探針座固定支架3上安裝多個(gè)探針座4以便同時(shí)對(duì)多個(gè) 電池進(jìn)行修復(fù)；并可進(jìn)一步的增加自動(dòng)控制裝置，例如加裝可以使待修復(fù)電池平移的裝 置，在探針1與電池完成一次接觸后，自動(dòng)控制電池整體橫向平移一個(gè)電池單元寬度的距 離，然后重復(fù)上述修復(fù)動(dòng)作，依次循環(huán)，使得每相鄰的兩組電池之間均施加了反向直流電 壓，同時(shí)起到了對(duì)短路點(diǎn)進(jìn)行排查以及對(duì)存在短路點(diǎn)的電池進(jìn)行修復(fù)的作用，從而避免了在進(jìn)行修復(fù)之前查找短路點(diǎn)的工作，大大提升了工作效率。 在實(shí)際使用本實(shí)用新型后，生產(chǎn)線出現(xiàn)的刻蝕不良品中的60%得到了有效修復(fù)， 總的產(chǎn)品合格率比使用本實(shí)用新型之前提高了 3%，較大幅度地降低了非晶硅太陽能電池 的生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效益。
權(quán)利要求1.一種對(duì)非晶硅太陽能電池刻蝕不良品進(jìn)行修復(fù)的裝置，其特征在于，包括直流電源 和兩組導(dǎo)電的探針，兩組探針分別與直流電源的正極、負(fù)極電連接。
2.如權(quán)利要求1所述對(duì)非晶硅太陽能電池刻蝕不良品進(jìn)行修復(fù)的裝置，其特征在于 所述直流電源為可調(diào)節(jié)輸出電壓的直流電源。
3.如權(quán)利要求1所述對(duì)非晶硅太陽能電池刻蝕不良品進(jìn)行修復(fù)的裝置，其特征在于 所述兩組探針其中一組的每支探針均通過穩(wěn)壓二極管與所述直流電源連接。
4.如權(quán)利要求1所述對(duì)非晶硅太陽能電池刻蝕不良品進(jìn)行修復(fù)的裝置，其特征在于 還包括探針座、探針座固定支架以及操作平臺(tái)；探針座固定支架與操作平臺(tái)側(cè)面通過橫向 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可使探針座固定支架沿平行于操作平臺(tái)臺(tái)面的方向滑 動(dòng)；探針座通過縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與探針座固定支架連接且可通過所述縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沿垂直于 操作平臺(tái)臺(tái)面的方向上下運(yùn)動(dòng)；探針尾部固定于探針座，探針頭垂直向下指向操作平臺(tái)臺(tái) 面，兩組探針沿與探針座固定支架滑動(dòng)方向垂直且與操作平臺(tái)臺(tái)面平行的方向等間距地排 成兩歹丨J。
5.如權(quán)利要求4所述對(duì)非晶硅太陽能電池刻蝕不良品進(jìn)行修復(fù)的裝置，其特征在于 所述探針通過彈性裝置固定于探針座上。
6.如權(quán)利要求5所述對(duì)非晶硅太陽能電池刻蝕不良品進(jìn)行修復(fù)的裝置，其特征在于 所述彈性裝置為彈簧。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種對(duì)非晶硅太陽能電池刻蝕不良品進(jìn)行修復(fù)的裝置，包括可調(diào)節(jié)輸出電壓的直流電源、導(dǎo)電探針、操作平臺(tái)、探針支架、探針座以及配套的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；通過對(duì)刻蝕不良品中存在細(xì)微金屬殘留物的電池單元施加10-30V反向直流電壓，形成短路電流，使細(xì)微金屬殘留物熔斷，從而修復(fù)刻蝕不良品。本實(shí)用新型可以對(duì)非晶硅太陽能電池生產(chǎn)中產(chǎn)生的大多數(shù)刻蝕不良品進(jìn)行有效修復(fù)，大幅度提高了生產(chǎn)合格率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)H01L31/20GK201788994SQ20102017616
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者張紅星, 曹劍忠, 李志鋒, 蔣宏彬 申請(qǐng)人:江蘇綜藝光伏有限公司