| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
| 专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
| 申请号 | CN202510101484.7 | 申请日 | 2025-01-22 |
| 公开(公告)号 | CN119907339A | 公开(公告)日 | 2025-04-29 |
| 申请人 | 中润新能源(滁州)有限公司; 中润新能源(徐州)有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 沈琪琳; 李贺杰; 丰平; | 第一发明人 | 沈琪琳 |
| 权利人 | 中润新能源(滁州)有限公司,中润新能源(徐州)有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 中润新能源(滁州)有限公司,中润新能源(徐州)有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：安徽省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：安徽省滁州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：安徽省滁州市琅琊区经济开发区六安路西段 | 邮编 | 当前专利权人邮编：239064 |
| 主IPC国际分类 | H10F71/00 | 所有IPC国际分类 | H10F71/00 ; H10F77/1223 ; H01L21/268 ; B23K26/21 ; B23K26/70 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 南京启冠智兴知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 孙运鑫; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种TBC 太阳能 电池 制备装置及方法，TBC 太阳能电池 制备装置包括 机体 ，所述机体上密封连接有第一密封 门 和第二密封门，所述机体内安装有机械手和激光掺杂机构，所述激光掺杂机构上安装有激光发射管，所述激光发射管上设有激光头，所述激光发射管上包覆有防护组件，所述TBC太阳能电池制备装置还包括移动机构和中央处理机构，所述激光发射管固定安装在移动机构上，所述移动机构用于驱动激光发射管在机体内移动。与 现有技术 相比，本发明的一种TBC太阳能电池制备装置及方法，能够保障TBC太阳能电池在激光掺杂时的浓度，确保电池的光电转换效率和发电效率的同时，还能大幅度减少废弃溶液的产生，有利于光伏行业的发展。 | ||
| 权利要求 | 1.一种TBC太阳能电池制备装置，包括机体，所述机体上密封连接有第一密封门和第二密封门，所述机体内安装有机械手和激光掺杂机构，所述激光掺杂机构上安装有激光发射管，所述激光发射管上设有激光头，其特征在于，所述激光发射管上包覆有防护组件，所述TBC太阳能电池制备装置还包括： |
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| 说明书全文 | 一种TBC太阳能电池制备装置及方法技术领域背景技术[0002] TBC电池通过采用隧道氧化层钝化接触(TOPCon)技术，并结合背接触结构，具有较高的效率潜力。目前国内自主研发的TBC电池光电转换效率达到了27.00％，刷新了各类光伏高温技术路线电池的光电转换效率纪录，即将成为主流电池技术。 [0003] 在生产TBC电池生产工艺中，激光掺杂技术是目前提高光伏电池效率的重要手段之一，特别是对于高效率TBC电池，激光掺杂优化其电学性质，进而提升光电转换效率。 [0004] 然而，传统的生产工艺是在硅片上一次覆盖整层硼源或磷源溶液，这种生产工艺会随着脉冲激光不断把硼或磷原子打入硅片内，导致后续硼源或磷源溶液硼原子或磷原子消耗，影响后续的掺杂浓度，导致电池的光电转换效率变降低，影响发电效率。此外，生产过程中需要不断地更换溶液，造成大量的废弃溶液，这些废弃溶液会污染环境，严重影响光伏行业的绿色发展。 [0005] 因此，针对上述技术问题，有必要提供一种TBC太阳能电池制备装置及方法。 [0006] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种TBC太阳能电池制备装置及方法，其能够保障TBC太阳能电池在激光掺杂时的浓度，确保电池的光电转换效率和发电效率的同时，还能大幅度减少废弃溶液的产生，有利于光伏行业的发展。 [0008] 为了实现上述目的，本发明一具体实施例提供的了一种TBC太阳能电池制备装置，包括机体，所述机体上密封连接有第一密封门和第二密封门，所述机体内安装有机械手和激光掺杂机构，所述激光掺杂机构上安装有激光发射管，所述激光发射管上设有激光头，所述激光发射管上包覆有防护组件，所述TBC太阳能电池制备装置还包括移动机构和中央处理机构，所述激光发射管固定安装在移动机构上，所述移动机构用于驱动激光发射管在机体内移动；所述中央处理机构内装载有控制程序，所述中央处理机构用于控制机械手、移动机构和激光掺杂机构，能够保障TBC太阳能电池在激光掺杂时的浓度，确保电池的光电转换效率和发电效率。 [0009] 在本发明的一个或多个实施例中，所述防护组件包括防护块，所述防护块固定连接在激光发射管上，所述防护块上开设有喷气槽、第一通液槽和第二通液槽。 [0010] 在本发明的一个或多个实施例中，所述防护组件还包括空压机、第一源液桶和第二源液桶，所述空压机上固定连接有第一输气管，所述第一输气管远离空压机的一端和喷气槽相连通，所述第一源液桶上固定连接有第一输液管，所述第一输液管远离第一源液桶的一端和第一通液槽相连通，所述第二源液桶上固定连接有第二输液管，所述第二输液管远离第二源液桶的一端和第二通液槽相连通，所述第一输液管和第二输液管上均安装有电磁阀，能够大幅度减少废弃溶液的产生。 [0011] 在本发明的一个或多个实施例中，所述喷气槽、第一通液槽、第二通液槽从防护块外壁向激光发射管的方向依次排列，所述防护块为石墨烯块。对激光发射管进行降温，使TBC太阳能电池制备装置能够连续生产，延长激光发射管的使用寿命。 [0013] 在本发明的一个或多个实施例中，所述移动机构包括第一滑轨，所述第一滑轨固定连接在机体的后面板上，所述第一滑轨上滑动连接有第一电子滑块，所述第一电子滑块上安装有承载板，所述承载板的下面板上固定连接有第二滑轨，所述第二滑轨上滑动连接有第二电子滑块，所述第二电子滑块上固定连接有第三滑轨，所述第三滑轨上滑动连接有第三电子滑块，所述激光发射管可拆卸的连接在第三电子滑块上。 [0014] 在本发明的一个或多个实施例中，所述机体内设有工作台，所述工作台上安装有翻转机构，所述翻转机构包括转动电机和气泵，所述转动电机上转动连接有转轴，所述转轴上开设有卡接槽，所述气泵上滑动连接有活塞杆，所述活塞杆上转动连接有转动杆，所述转动杆上开设有夹块。 [0015] 在本发明的一个或多个实施例中，所述工作台上开设有和TBC太阳能电池相匹配的通槽。 [0016] 在本发明的一个或多个实施例中，所述机体内安装收集机构，所述收集机构位于工作台的下方，所述收集机构包括第四滑轨，所述第四滑轨上滑动连接有第四电子滑块，所述第四电子滑块上固定连接有放置板，所述放置板上放置有和通槽相匹配的储液盒。 [0017] 为了实现上述目的，本发明一具体实施例提供的了一种TBC太阳能电池制备方法，包括以下步骤： [0018] S1、把制作TBC太阳能电池的硅片放入TBC太阳能电池制备装置中； [0019] S2、掺硼，激光发射管发出脉冲激光射至硅片上，对硅片的P型区域进行掺硼，其2 中，脉冲激光波长300～600nm，激光功率为50～100W，脉冲能量密度范围为0.5J/cm≤Hp≤ 2 4.5J/cm，结深为0.25～0.3μm，方阻为50～180Ω/□； [0021] 与现有技术相比，本发明的一种TBC太阳能电池制备装置及方法，能够保障TBC太阳能电池在激光掺杂时的浓度，确保电池的光电转换效率和发电效率的同时，还能大幅度减少废弃溶液的产生，有利于光伏行业的发展。附图说明 [0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0023] 图1为本发明一实施例中一种TBC太阳能电池制备装置的结构示意图； [0024] 图2为本发明一实施例中一种TBC太阳能电池制备装置的剖视图； [0025] 图3为图2中A处的结构示意图； [0026] 图4为本发明一实施例中一种TBC太阳能电池制备装置的示意状态下的剖视图； [0027] 图5为本发明一实施例中一种TBC太阳能电池制备装置的移动机构的结构示意图； [0028] 图6为本发明一实施例中一种TBC太阳能电池制备装置的防护块的结构示意图； [0029] 图7为本发明一实施例中一种TBC太阳能电池制备装置的防护块的剖视图。 [0030] 主要附图标记说明： [0031] 1、机体；11、第一密封门；12、第二密封门；13、工作台；131、通槽；14、机械手；2、移动机构；21、第一滑轨；22、第一电子滑块；23、承载板；231、第二滑轨；232、第二电子滑块；233、第三滑轨；234、第三电子滑块；3、激光掺杂机构；31、激光发射管；311、激光头；32、防护块；321、喷气槽；322、第一通液槽；323、第二通液槽；33、空压机；331、第一输气管；332、换气部；34、第一源液桶；341、第一输液管；35、第二源液桶；351、第二输液管；36、电磁阀；37、气体净化器；371、第二输气管；4、翻转机构；41、转动电机；411、转轴；4111、卡接槽；42、气泵； 421、活塞杆；422、转动杆；4221、夹块；5、收集机构；51、第四滑轨；52、第四电子滑块；521、放置板；53、储液盒；6、中央处理机构。 具体实施方式[0032] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。 [0033] 如图1至图7所示，本发明一实施例中的一种TBC太阳能电池制备装置，包括机体1，机体1上密封连接有第一密封门11和第二密封门12，机体1内安装有机械手14和激光掺杂机构3。激光掺杂机构3上安装有激光发射管31，激光发射管31上设有激光头311，激光发射管31上包覆有防护组件。TBC太阳能电池制备装置还包括移动机构2、中央处理机构6和防护组件，其中激光发射管31固定安装在移动机构2上，移动机构2用于驱动激光发射管31在机体1内移动；中央处理机构6内装载有控制程序，中央处理机构6用于控制机械手14、移动机构2和激光掺杂机构3。 [0034] 把生产TBC太阳能电池用的硅片放入机体1内，机械手14拿取硅片把硅片放在激光发射管31的下方，激光发射管31射出脉冲激光，对硅片进行掺杂。防护组件能够对硅片进行防护。 [0035] 具体的，移动机构2包括第一滑轨21，第一滑轨21焊接在机体1的后面板上，第一滑轨21上滑动连接有第一电子滑块22，第一电子滑块22上安装有承载板23，承载板23的下面板上焊接有第二滑轨231，第二滑轨231上滑动连接有第二电子滑块232，第二电子滑块232上焊接有第三滑轨233，第三滑轨233上滑动连接有第三电子滑块234，激光发射管31可拆卸的连接在第三电子滑块234上。通过第一滑轨21能够调整激光头311和硅片之间的垂直距离，适用于不同厚度的硅片。通过第三电子滑块234和第二电子滑块232能实现激光发射管31在机体1内的前、后、左、右方向移动。 [0036] 为了实现对硅片的防护，如图4至图7所示，防护组件包括防护块32，防护块32包覆在激光发射管31上，防护块32上开设有喷气槽321、第一通液槽322和第二通液槽323。防护组件还包括空压机33、第一源液桶34和第二源液桶35，空压机33上固定连接有第一输气管331，第一输气管331远离空压机33的一端和喷气槽321相连通，第一源液桶34上固定连接有第一输液管341，第一输液管341远离第一源液桶34的一端和第一通液槽322相连通，第二源液桶35上固定连接有第二输液管351，第二输液管351远离第二源液桶35的一端和第二通液槽323相连通，第一输液管341和第二输液管351上均安装有电磁阀36。喷气槽321、第一通液槽322、第二通液槽323从防护块32外壁向激光发射管31的方向依次排列， [0037] 具体的，对硅片进行掺硼时，中央处理机构6控制第一输液管341上的电磁阀36，使得第一源液桶34内的硼源溶液从第一输液管341内流入防护块32上的第一通液槽322内，从第一通液槽322的槽口处流在硅片上。电磁阀36开启的同时，空压机33也会启动，空压机33产生的压缩气体从第一输气管331流入喷气槽321内，然后从喷气槽321的槽口喷设在硅片上，形成两道风墙，使硅片上的硼源溶液处于两道风墙之间。这时，激光发射管31射出脉冲激光，第三电子滑块234在第三滑轨233上直线行走，脉冲激光射在硼源溶液上，把硼源溶液含有的活性分子打入硅片内，实现硅片一定区域的掺硼。 [0038] 硅片这部分区域掺硼完毕后，第二电子滑块232沿着第二滑轨231横移至和前次掺硼区域的相邻区域，然后第一输液管341上的电磁阀36再次开启，使第一通液槽322内流出硼源溶液，这些硼源溶液会落在和前次掺硼区域相邻的硅片上，第三电子滑块234带动激光发射管31沿着第三滑轨233行走，对硅片还未掺硼的区域进行掺硼。 [0039] 此外，在掺硼时，由于脉冲激光冲击在硅片上，会产生热量，这些热量会被硅片上的硼源溶液吸收，能大幅度降低硅片内部的热量，防止硅片上出现凹痕和烧蚀。同时，喷射在硅片上的气体被硅片阻挡后，一部分气体会沿着硅片分散，能加快硅片上的硼源溶液蒸发速度，从而带走硅片上的大部分热量。蒸发后的气体又被空压机33的吸风口吸入，经过空压机33的加压喷射在硅片上，还会有少部分的硼原子会掺入硅片内，提高掺杂质量。 [0040] 值得注意的是，为了防止硅片温度过高，导致损坏，需要通过中央处理机构6控制电磁阀36的开度和启闭时间，准确控制硼源溶液的流出，既要节省硼源溶液还要对硅片降温。具体的，在对硅片相邻的区域进行掺硼时，前次残留在硅片上的少部分硼源溶液会再次吸收热量蒸发，使得前次残留在硅片上的硼源溶液蒸发完毕，这样既能对硅片起到防护降温作用，还能减少硼源溶液的浪费，同时这些蒸发的硼源气体同样被空压机33吸收，再次喷射在硅片上，进一步能提高掺杂质量。 [0041] 根据上述过程，能够依次对硅片进行区域掺硼，提高掺硼质量。因为在掺硼时，第一源液桶34内的硼源溶液分为多次流出，第一源液桶34内储存的硼源未被脉冲激光冲击，每次流出的硼源溶液浓度都是符合标准的，能确保掺杂质量。并且，在生产时由于第一源液桶34内的硼源溶液的浓度不会变低，无需更换，也不会产生废气的溶液，能防止废弃的溶液污染环境。 [0042] 掺硼完毕后，还需要掺磷，磷源溶液储存在第二源液桶35内，掺磷过程和上述掺硼过程相同。值得注意的是，为了防止机体1内气体外溢，提高掺杂质量，第一密封门11和第二密封门12在掺杂过程中禁止打开。 [0043] 值得注意的，由于激光发射管31产生激光时，自身也会产生大量的热量，这会导致激光发射管31无法持续工作，并且更换也会比较频繁。 [0044] 进一步的，防护块32为石墨烯块。具体的，石墨烯的热传导速度较高，导热系数高达5300W/mK，是已知导热系数最高的碳材料，能够吸收激光发射管31的热量，并且石墨烯具有很好的韧性，能贴合在激光发射管31上，加强散热效果。此外，硼源、磷源溶液分别从第一通液槽322、第二通液槽323内流出的时候，能够对防护块32进行降温，从而降低激光发射管31的温度，不仅能够使激光发射管31连续工作，提高TBC太阳能电池的生产效率，还能延长激光发射管31的使用寿命。同时，喷气槽321内的气流也能带出防护块32的热量，对防护块 32进行进一步的散热，从而降低激光发射管31的温度。 [0045] 更进一步的，喷气槽321内喷射出的气流由于有一定的热量，还能对硅片预热，防止硅片被脉冲激光冲击后冷热区域产生应力，导致硅片发生应力损坏，缩短电池寿命。 [0046] 值得注意的是，长时间生产后，机体1内的气体浓度高，为了防止打开第一密封门11或第二密封门12时，有害气体威胁工人的身体健康。如图1和图5所示，在机体1上安装有气体净化器37，气体净化器37上焊接有第二输气管371，空压机33上安装有和第二输气管 371相连通的换气部332。 [0047] 具体的，需要打开第一密封门11或第二密封门12时，通过中央处理机构6控制换气部332开启，机体1内的气体排入气体净化器37内，气体净化器37对机体1内的有害气体收集处理。 [0048] 进一步的，如图1至图3所示，机体1内设有工作台13，工作台13上安装有翻转机构4，翻转机构4包括转动电机41和气泵42，转动电机41上转动连接有转轴411，转轴411上开设有卡接槽4111，气泵42上滑动连接有活塞杆421，活塞杆421上转动连接有转动杆422，转动杆422上开设有夹块4221。 [0049] 具体的，把多个需要掺杂的硅片放在工作台13上，机械手14能逐个抓取硅片，把硅片移动至转动杆422和转轴411之间。气泵42启动，活塞杆421靠近转轴411，转动杆422上的夹块4221和转轴411上的卡接槽4111就能夹住硅片，硅片被夹住后，气泵42给一对转动杆422供气，一对转动杆422相互靠近，对硅片进一步的夹紧。激光掺杂机构3就能对硅片进行掺杂。 [0050] 硅片一面掺杂完毕后，转动电机41驱动转轴411旋转，转轴411旋转时能带动硅片翻转，对硅片的另一面进行掺杂。 [0051] 值得注意的是，由于硅片任意一面的最后一次的掺杂后，因为后续硅片不再受到脉冲激光的冲击，硅片上会残留少许的硼源或磷源溶液，这时，随着硅片的翻转，硼源或磷源溶液会滴落在机体1内，会污染机体1内的电子元件。 [0052] 为了解决上述问题，如图3至图4所示，工作台13上开设有和TBC太阳能电池相匹配的通槽131。机体1内安装收集机构5，收集机构5位于工作台13的下方，收集机构5包括第四滑轨51，第四滑轨51上滑动连接有第四电子滑块52，第四电子滑块52上粘接有放置板521，放置板521上放置有和通槽131相匹配的储液盒53。 [0053] 具体的，硅片的任意一面掺杂完毕后，转动电机41都会启动后，使得硅片旋转，硅片上残留的磷源或硼源溶液从通槽131处滴落至储液盒53内，防止磷源或硼源溶液损坏机体1内的电子元件。 [0054] 优选的，储液盒53为两个，通过第四电子滑块52在第四滑轨51上滑动，两个储液盒53能分别储存从硅片上滴落的磷源或者硼源溶液。 [0055] 一种TBC太阳能电池制备方法，包括以下步骤： [0056] S1、把制作TBC太阳能电池的硅片放入TBC太阳能电池制备装置中； [0057] S2、掺硼，激光发射管31发出脉冲激光射至硅片上，对硅片的P型区域进行掺硼，其2 中，脉冲激光波长300～600nm，激光功率为50～100W，脉冲能量密度范围为0.5J/cm≤Hp≤ 2 4.5J/cm。结深为0.25～0.3μm，方阻为50～180Ω/□； [0058] S3、掺磷，激光发射管31上射出的脉冲激光对N型区域进行掺磷，其中，脉冲激光波2 2 长300～600nm，激光功率为5～50W，脉冲能量密度范围为0.3J/cm≤Hp≤1J/cm。 [0059] 使用时，把硅片放入机体1内，机械手14拿取硅片，把硅片放在激光发射管31的下方。通过中央处理机构6控制第一源液桶34或者第二源液桶35上的电磁阀36启闭使得磷源或者硼源溶液滴落在硅片上。空压机33在中央处理机构6启闭的同时启动，喷气槽321内喷出气体形成气墙，把硅片上的磷源或者硼源溶液固定在掺杂区域。然后激光发射管31发出脉冲激光，并且跟随移动机构2在机体1内行走，实现对硅片的掺杂。 [0060] 与现有技术相比，本发明的一种TBC太阳能电池制备装置及方法，能够保障TBC太阳能电池在激光掺杂时的浓度，确保电池的光电转换效率和发电效率的同时，还能大幅度减少废弃溶液的产生，有利于光伏行业的发展。 [0061] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 [0062] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。 |
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