CN102270677A - 太阳能电池、模块、对太阳能电池布线的方法及接触引线 - Google Patents
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Abstract
本发明在各个示例性实施例中，提供太阳能电池，其包括具有至少一个光伏层的层结构；以及在该层结构的表面上行进的多个接触引线。该接触引线相对于其轴放射状地引线键合到该层结构的表面。
Description
技术领域
各个示例性实施例涉及太阳能电池、太阳能模块、用于对太阳能电池进行布线的方法以及接触引线(contact wire)。
背景技术
太阳能电池通常由具有正面和背面的基板组成，其中接触结构(contactstructure)或多个接触结构施加于两面中的至少一个。典型地，接触结构具有至少100μm的宽度，而其厚度仅大约为10μm至15μm。接触结构的较大宽度由于得到的增加的阴影导致效率的减小，而宽度的减小导致接触结构的线电阻增加。而且，各个接触结构的电流在所谓的母线中组合，由此导致正面区域的进一步阴影。
太阳能电池的互连一般借助于焊接到太阳能电池的母线的接触带(contactribbon)(此后也被称为接触引线)。在这种情况中，全部电流流经接触带。为了保持电阻损失尽可能低，所述接触带需要具有某一总横截面积。由于正面上的阴影，这具有损耗的结果。另一缺点在于，接触带在焊接过程中对于膏(换言之，焊膏)--晶片的界面施加压力，这可以导致太阳能电池的破裂。
此外，由于欧姆损耗和阴影损耗(shading loss)，太阳能模块中的常规互连导致太阳能模块中的高功率损耗。在通常三个接触带的情况中，需要较大数目的膏用于丝网印刷以确保栅格线(grid line)的传导性。
为了形成良好的太阳能模块，太阳能电池的接触结构以及接触带的数目和尺寸应彼此组合地优化。
在安置许多薄接触引线的情况中，一个问题存在于其处理中和太阳能电池上的薄接触引线的定位中。
专利说明书DE 10239845C1描述了一种方法，其中引线在光学透明粘合剂的帮助下固定到光学透明薄膜上，且随后固定到太阳能电池的金属化层(metallization)上。在这种情况中，薄膜和粘合剂保留在太阳能模块中。这意味着相对于长期稳定性方面对粘合剂和薄膜形成较严格的需求，且因此导致相对高的成本。
另一缺点可以在这一事实中看出：根据DE 10239845C1的方法中仍需要相对较大数目的高成本的丝网印刷膏(screen printing paste)。
此外，EP2009703A1描述了与太阳能电池形成接触的方法，其中引线被轴向地引线键合到表面电极。然而，这需要很高的空间要求，且尤其是对许多接触引线进行布线时是极费人工的且昂贵的且因此是不切实际的。此外，轴向键合的太阳能电池的嵌入证明是困难的。
发明内容
在各个示例性实施例中，提供一种太阳能电池，其包括具有至少一个光伏层(photovoltaic layer)的层结构；以及在层结构的表面上行进的多个接触引线。接触引线相对于其轴放射状地引线键合到层结构的表面上。
附图说明
在附图中，贯穿不同的视图，相似的参考符号一般表示相同的部件。附图不必按比例绘制，而是将重点通常放在说明本发明的原理上。在下面的描述中，参考下面的附图描述本发明的各个实施例，其中：
图1示出根据一个示例性实施例的具有接触引线的太阳能电池的平面图；
图2A和2B示出根据各个示例性实施例的导电点接触(electricallyconductive point contact)；
图3A和3B示出根据各个示例性实施例的接触引线；
图4示出根据一个示例性实施例的太阳能电池；
图5示出根据一个示例性实施例的太阳能模块；
图6示出说明根据一个示例性实施例用于对太阳能电池进行布线的方法的流程图；以及
图7示出根据一个示例性实施例具有两个背面接触太阳能电池(rear-sidecontact solar cell)的布置。
具体实施方式
下面的详细描述参考附图，附图以说明的方式示出可以实践本发明的特定细节和实施例。
此处使用单词“示例性”表示“用作示例、实例或说明”。此处描述为“示例性”的任意实施例或设计不必解读为优选于或优于其他实施例或设计。
在下面的详细描述中，对附图做参考，附图形成本说明书的一部分且用于说明目的而示出可以实现本发明的特定实施例。就这方面而言，参考所述图的方向使用诸如“在顶部”、“在底部”、“在前面”、“在后面”、“前”、“背”等方向术语。因为实施例的组件可以以很多不同取向安置，方向术语用于说明目的且并不以任意方式表示限制。毋庸置疑，可以在不偏离本发明保护的范围的条件下使用其他实施例且可以做出结构或逻辑变化。毋庸置疑，除非明确指示，此处描述的各个示例性实施例的特征可以彼此组合。因此，下面的详细描述不应解读为限制意义，且本发明保护的范围由所附权利要求限定。
在本说明书的语境中，术语“连接”和“耦合”用于描述直接或间接连接以及直接或间接耦合。图中，相同或相似的元件被提供以相同的参考符号，鉴于这是适宜的。
在各个示例性实施例中，需要比常规太阳能模块更少的膏来用于在太阳能电池上固定接触引线。在各个示例性实施例中，在生产太阳能电池和太阳能模块的环境中，这导致成本的减小。此外，在各个示例性实施例中实现了太阳能电池级(solar cell level)和太阳能模块级(solar module level)中功率的增加。
在各个示例性实施例中，提供太阳能电池，其包括具有至少一个光伏层的层结构；以及在层结构的表面上行进的多个接触引线。接触引线相对于其轴放射状地引线键合到层结构的表面上。
说明性地，在各个示例性实施例中，由此通过引线键合技术提供太阳能电池的布线，其中引线键合以这种方式提供：接触引线相对于其轴(相对于其纵向长度)放射状地引线键合到层结构的表面上。
在各个示例性实施例中，太阳能电池应被理解为表示通过所谓的光伏效应直接将光能量(例如，约300nm至约1150nm的可见波长范围中光的至少一部分，例如太阳光)转换成电能的装置。
根据一个进展，在表面上连续行进的接触引线上布置多个引线键合连接，而接触引线不被所述引线键合连接中断。
在各个示例性实施例中，太阳能电池的层结构可以具有形成pn结区域的基极层和发射极层。
在各个示例性实施例中，接触引线可以相对于轴放射状地引线键合到太阳能电池的发射极层的表面上。
层结构可以具有电气上连接到光伏层的金属化层，其中，接触引线可以相对于接触引线的轴放射状地引线键合到金属化层的表面上。
金属化层可以具有许多导电点接触。
导电点接触原则上可以具有任意合适的形状，例如，在平面图中是圆形或椭圆形或多边形。举例而言，在一个进展中，许多导电点接触中的至少一个导电点接触可以具有星形形状。在各个配置中，许多导电点接触中的至少一些导电点接触可以通过金属化层彼此相连。
因而，举例而言，金属化层可以具有例如金属化导线(metallization line)或接触指(contact finger)形式的多个或多种接触结构。
在一个配置中，接触引线可以相对于接触引线的纵轴放射状地引线键合到金属化层的表面。
接触引线可以至少部分地覆盖有可焊接材料。可焊接材料例如包括锡、镍或银。
在一个配置中，接触引线可以至少部分地覆盖有金或镍或完全由金或镍组成。
而且，接触引线可以具有多边形横截面。
在又一进展中，层结构可以在正面和/或背面上具有金属化层。
在又一进展中，层结构可以具有抗反射层(antireflection layer)，其中抗反射层可以在提供引线键合连接的位置具有开孔。
在各个示例性实施例中，太阳能模块的太阳能电池可以具有方形形状。然而，在各个示例性实施例中，太阳能模块的太阳能电池还可以具有非方形形状。在这些情况中，太阳能模块的太阳能电池可以例如通过分离(例如切割)且因而分割一个或多个太阳能电池(就其形状方面也被称为标准太阳能电池)来形成，以形成多个非方形或方形太阳能电池。在各个示例性实施例中，在这些情况中，可以针对执行标准太阳能电池中的接触结构的调整做出规定；举例而言，可以附加地提供背面横向结构。
在各个示例性实施例中，提供包括多个太阳能电池的太阳能模块，其中太阳能模块的一个太阳能电池或多个太阳能电池可以根据一个示例性实施例配置。以相邻方式布置的至少一些太阳能电池通过接触引线彼此在电气上连接。
用于电气上连接两个太阳能电池的接触引线可以被连接到该相应两个太阳能电池的第一太阳能电池的正面和该相应两个太阳能电池的第二太阳能电池的背面。
在各个示例性实施例中，提供用于对太阳能电池进行布线的方法。该方法可以包括提供具有至少一个光伏层的层结构；以及将多个接触引线引线键合到层结构的表面。接触引线相对于其轴放射状地引线键合到层结构的表面。
在一个配置中，提供层结构包括提供形成pn结区域的基极层和发射极层。
在又一配置中，接触引线相对于接触引线的纵轴放射状地引线键合到发射极层的表面。
提供层结构可以包括通过丝网印刷、滴涂(dispensing)、气相沉积或沉积施加金属化(metallization)。在备选示例性实施例中，可以使用用于施加金属化的任意其他合适的方法。
例如，使用如上所述的许多导电点接触形成金属化层。
在引线键合之前，接触引线可以至少部分地覆盖有例如包括锡、镍或银的可焊接材料。
在一个配置中，接触引线可以至少部分地覆盖有金或镍或者完全由金或镍组成。
提供层结构还可以包括提供背面金属化层。
在一个进展中，提供层结构包括提供抗反射层。
可以在表面上连续行进的接触引线上实现多个引线键合连接，而接触引线不被所述引线键合连接中断。
在各个示例性实施例中，提供一种用于对包括多个太阳能电池的光伏模块进行布线的方法。该方法可以包括根据如上所述的一个示例性实施例或此后更进一步解释的方法对多个太阳能电池进行布线。彼此相邻布置的太阳能电池中的至少一些太阳能电池通过接触引线彼此电连接。
一个进展提供了用于电连接两个太阳能电池的接触引线，其连接到相应两个太阳能电池的第一太阳能电池的正面且连接到相应两个太阳能电池的第二太阳能电池的背面。
一个进展提供太阳能电池作为背面接触太阳能电池，其是以这种方式配置的：发射极层和基极层的接触点被引入到太阳能电池的背面。接触引线然后用于电连接第一太阳能电池的发射极接触点到相邻第二太阳能电池的基极接触点。
各个示例性实施例的一个特定优点表现在背面接触电池的连接中。在这种情况中，发射极接触点(或者通常是正面接触点)和基极接触点(或者通常是背面接触点)均布置在太阳能电池的背面。通过常规连接技术(固体焊接带的焊接)，压力被引入到太阳能电池。这通常导致太阳能电池的严重扭曲。这通过相对冷的或者仅局部发热的键合工艺和柔性键合引线防止。
在各个示例性实施例中，提供用于键合到太阳能电池的接触引线，其中接触引线至少部分地包括具有镍、钛或金的涂层。
说明性地，在各个示例性实施例中，提供太阳能电池的电接触连接，其中(例如包括硅或由硅组成的)一个太阳能电池或多个太阳能电池通过键合被直接接触连接。而且，在各个示例性实施例中，可以提供在太阳能电池中存在或提供的特定点接触(例如，键合结构或焊盘结构)，其通过(引线)键合的接触引线方式彼此连接。
图1示出根据一个示例性实施例具有接触引线102的太阳能电池100的平面图。
在各个示例性实施例中，例如在晶片(例如半导体晶片)中或上形成的太阳能电池可以彼此电连接且例如封装为太阳能模块。太阳能模块可以在其正面(也就是说，太阳面，也被称为发射极面(emitter side))上具有玻璃层，由此使得撞击到太阳能模块的光能够穿过玻璃层，而同时防止半导体晶片或多个半导体晶片受例如雨、冰雹、雪等影响。
在各个示例性实施例中，太阳能电池100可以具有以下尺寸：约10cm至约50cm范围的宽度，约10cm至约50cm范围的长度，以及约200μm至约300μm范围的厚度。
在各个示例性实施例中，太阳能电池100可以具有至少一个光伏层(例如，作为具有一个或多个层的层结构的一部分)。该至少一个光伏层可以包括半导体材料(诸如，例如硅)、化合物半导体材料(诸如，例如III-V族化合物半导体材料，诸如，例如GaAs)、II-VI族化合物半导体材料(例如，CdTe)或I-III-V族化合物半导体材料(例如CuInS2)或者由它们组成。在各个示例性实施例中，该至少一个光伏层可以包括有机材料或者由有机材料组成。在各个示例性实施例中，硅可以包括单晶硅、多晶硅、非晶硅和/或者微晶硅(microcrystalline silicon)或者由它们组成。该至少一个光伏层可以包括诸如例如pn结结构、pin结结构、类肖特基结(Schottky-like junction)结构等结型结构(junction structure)或者由这些结型结构组成。
太阳能电池100的背面可以具有背面电极。背面电极可以包括导电材料或由其组成，导电材料例如是金属，金属例如是以下金属中的一个或多个：Cu、Al、Au、Pt、Ag、Pb、Sn、Fe、Ni、Co、Zn、Ti、Mo、W和/或Bi。背面电极可选地可以是透明的。在各个示例性实施例中，背面电极可以被结构化。
而且，可以在至少一个光伏层的正面(换句话说，未覆盖表面)上或上方提供例如以多个金属化导线(metallization line)形式实现的电接触连接结构，或换言之金属化导体(例如，接触指形式)。金属化导线可以基本彼此平行地延伸和/或彼此间隔地延伸。然而，应当理解，金属化导线备选地彼此相对地以某一角度行进。在各个示例性实施例中，可以以梳状结构提供金属化导线，该梳状结构具有基本彼此平行延伸的多个金属指。在一个实现中，金属化导线是条形导电表面区域。在备选示例性实施例中可以提供任意其他条形导电表面结构。
因而，如图1所示，在各个示例性实施例中，对通过导电点接触104形成的电接触连接结构做出规定。
换言之，在各个示例性实施例中，可以对太阳能电池100做出规定，该太阳能电池100具有点型实施例形成的正面向导(front-side guide)作为电接触连接结构。例如，通过丝网印刷或气相沉积以及后续的焙烧(例如通过高温步骤或激光步骤)或化学或电化学沉积，导电点接触104被应用到太阳能电池100的表面(例如发射极面)。
各个导电点接触104(也被称为键合焊盘(bonding pad)或焊接焊盘(soldering pad))然后可以与放置或安置在太阳能电池的表面上的接触引线102电接触连接；在这种情况下，接触引线102通过定位和安置装置(在图中未示出)施加于太阳能电池100；在各个示例性实施例中，可以通过焊接或引线键合实现固定。在各个示例性实施例中，多个接触引线102以行进到层结构的表面的形式布置。接触引线102相对于其轴放射状地引线键合到太阳能电池102的层结构的表面上。
说明性地，在定位和安置装置中或从其分离，可以提供本质是常规类型的引线键合装置，其以这种方式设计：接触引线102可以相对于其轴放射状地引线键合到太阳能电池102的层结构的表面上。
说明性地，在各个示例性实施例中，由此，通过引线键合技术提供太阳能电池的布线，其中引线键合以这种方式提供：接触引线102相对于其轴(相对于它们的纵向长度)放射状地引线键合到层结构的表面上。
在各个示例性实施例中，太阳能电池应被理解为表示通过所谓的光伏效应直接将光能量(例如，约300nm至约1150nm的可见波长范围的光的至少一部分，例如太阳光)转换成电能的装置。
如图1所示，在各个示例性实施例中，接触引线102使用多个点接触104，例如所有点接触104，沿着接触引线102的纵向长度引线键合到接触连接结构上，例如，点接触104，其中接触连接结构例如形成太阳能电池100的金属化。因此，在接触引线102的至少一部分的情况中或者在接触引线102的每一个的情况中，在太阳能电池102的层结构的表面上连续行进的相应的接触引线102上布置多个引线键合连接，而相应的接触引线102不被这些引线键合连接中断。因此，仍可能使得流经整个相应的接触引线102的电流从相应的接触引线102的一端流向其另一端。
在各个示例性实施例中，太阳能电池100的层结构具有形成用于产生电能的pn结区域的基极层和发射极层。
如下面将进一步解释，在各个示例性实施例中，接触引线102相对于轴放射状地引线键合到太阳能电池100的发射极层的表面上。
在根据各个示例性实施例的引线键合期间，例如通过从结合在定位和安置装置的引线导向头(wire guide head)中的超声波焊接装置(ultrasonic sonotrode)发出的超声波脉冲且通过轻微的压力(slight pressure)，极薄键合引线(例如具有d＜180μm的直径)被固定连接(微型焊接)到接触区域，即太阳能电池100的表面。键合引线和键合焊盘(即通常的接触连接结构，例如点接触104)上的顶端氧化层可能通过超声波脉冲引入的能量而被损害。由此，起始的相互扩散引起相应引线材料和基板材料(例如发射极层的材料)构成共熔物(eutectic)。
取决于通过键合连接的(例如，太阳能电池的发射极层形成的)基板或结构形成的需要，可以使用各种键合方法/键合技术，诸如，例如楔形-楔形键合、球形-楔形键合、厚引线楔形键合(thick-wire-wedge bonding)或带形键合(ribbonbonding)。厚引线楔形键合或者基于其的构造是十分适合的，因为在该技术中使用的键合引线的引线直径可以在例如100μm至500μm的范围内被良好处理。
如上所述，为了生产良好的太阳能模块，希望太阳能电池100的接触结构以及接触带的数目和尺寸，换言之接触引线102的数目和尺寸彼此组合地优化。
在各个示例性实施例中，已经发现，在这种情况下，对于平行行进的很多(例如数目n＞30)薄(例如直径d＜250μm)接触引线102进行优化。而且应当进一步期望，由于太阳能电池100的接触引线102的点状固定(punctiformfixing)，接触引线102和太阳能电池100的不同的热膨胀系数将导致构建较低的机械应力。而且，通过各个示例性实施例，与常规的接触结构相比，用于太阳能电池100的接触结构的成本明显减小。
在各个示例性实施例中，接触引线102可以具有多个或很多接触引线102，例如，约3个接触引线102到约90个接触引线102，例如约5个接触引线102到约50个接触引线102，例如约20个接触引线。
在各个示例性实施例中，提供薄接触引线102，其中接触引线102例如具有小于400μm的直径，例如小于350μm的直径，例如小于300μm的直径，例如小于250um的直径。接触引线102可以基本彼此平行地行进，可选地彼此相对地以某一角度行进。接触引线102可以被设计为用于收集和传输电能，例如通过相应的至少一个光伏层由相应太阳能电池102产生的电流。
接触引线102可以包括导电材料或者由其组成，导电材料例如是金属性导电材料，其可以包括以下金属中的一个或更多个或可以由以下金属中的一个或更多个组成：Cu、Al、Au、Pt、Ag、Pb、Sn、Fe、Ni、Co、Zn、Ti、Mo、W和/或Bi。接触引线102可以包括从Cu、Au、Ag、Pb和Sn构成的组中选择的金属，或者由从Cu、Au、Ag、Pb和Sn构成的组中选择的金属构成。
接触引线102可以至少部分地覆盖有可焊接材料。可焊接材料例如可以包括锡、镍或银。
在一个配置中，接触引线102(在各个示例性实施例中直接用作键合引线)可以至少部分地覆盖有金或镍或者完全由金或镍组成。
接触引线102一般可以具有任意所需的横截面，诸如，例如圆形横截面、椭圆形横截面、三角形横截面、矩形横截面(例如方形横截面)或任意其他多边形横截面。接触引线102还可以具有结构化表面。
导电点接触104原则上可以具有任意合适的形状，例如，在平面图中，是圆形或椭圆形或多边形。
为了使得在导电点接触104之间产生的电荷载流子以较低的损耗收集，导电点接触104可以补充集电结构(current collecting structure)。示例在图2A和图2B中示出。
举例而言，在各个示例性实施例中，大量导电点接触104中的至少一个导电点接触104可以具有星形结构，例如如图2B和2B所示。在各个配置中，大量导电点接触104的至少一些导电点接触104可以通过金属化层彼此连接。这引起互链(interlinking)，借助于互链，可以减小接触引线102的故障接触连接的损耗。
图2A示出根据各个示例性实施例具有导电中央区域202的一个导电接触点200的实现，原则上，该导电中央区域可以具有任意形状，例如，矩形形状。而且，中央区域202电耦合到附加提供的导电线形集电结构204，根据各个示例性实施例，该导电线形集电结构204从中央区域202的中心放射状地延伸。集电结构204可以由相对于中央区域202具有相同或不同导电材料形成。
图2B示出根据各个示例性实施例具有导电中央区域212的另一个导电点接触210的实现，该导电中央区域212原则上具有任意所需的形状，例如矩形形状。此外，中央区域212电耦合到附加提供的导电集电结构214，根据各个示例性实施例，该导电集电结构214从中央区域212的中心放射状地延伸。集电结构214可以相对于中央区域212以向外渐细的方式实现，使得相应集电结构214在其一端的宽度小于集电结构214在耦合到中央区域202的一端的宽度。
在各个示例性实施例中，太阳能电池100的层结构可以具有抗反射层(例如，应用在太阳能电池100的发射极侧的表面上)。在各个示例性实施例中，抗反射层可以在太阳能电池100的布线之前施加(例如通过沉积方法，例如通过来自气相的沉积方法(化学气相沉积CVD))。备选地，在各个示例性实施例中，抗反射层可以在太阳能电池100的布线之后施加(例如，可以通过溅射方法溅射)。
图3A和3B示出根据各个示例性实施例的接触引线。这些接触引线例如可以在各个示例性实施例中提供，其中，在太阳能电池100的情况中，不提供接触连接结构，且因此，例如，也不提供导电点接触104。在这些示例性实施例中，可以使用一个接触引线或多个接触引线提供太阳电池(例如硅太阳能电池)的直接机械和电连接。在这些示例性实施例中，太阳能电池的金属化可以省却，且通过与太阳能电池的光伏层的引线键合产生电接触。
在各个示例性实施例中，用于硅的直接接触连接的一种特别合适的材料是金。在大约与400℃一样低的温度，在金的情况中形成共熔物。因此，在各个示例性实施例中，接触引线102包括金(例如，接触引线102的一部分表面上或整个表面上)。备选地，在各个示例性实施例中，接触引线102由金组成。在各个示例性实施例中，接触引线102还可以包括其他合适的金属或其他合适的金属合金，或者由它们组成，该其他合适的金属或其他合适的金属合金例如在足够低的温度形成共熔物。
如图3A所示，在各个示例性实施例中，接触引线300包括铜，其形成接触引线300的本体302或芯且其可以覆盖有其他金属，例如镍或其他合适的金属。在各个示例性实施例中，在接触引线300的本体302中形成凹陷304，该凹陷可以填充以金。凹陷304可以具有深入到接触引线300的本体302的一深度，其在约50nm至约400nm范围，例如，75nm至约300nm的范围，例如约100nm至约200nm的范围。
如图3B所示，在各个示例性实施例中，接触引线310包括铜，其形成接触引线310的本体312或芯，且其可以覆盖有其他金属，例如镍或其他合适的金属。在各个示例性实施例中，在接触引线310的本体312中提供有孔304(例如具有多边形或圆形横截面)，该孔可以填充以金。接触引线310的本体312中的孔314的半径可以处于约50nm至约400nm范围，例如，75nm至约300nm的范围，例如约100nm至约200nm的范围。
例如由部分地或完全覆盖有镍和/或金的铜组成的接触引线的使用减小了用于接触引线的成本且因此还减小了根据各个示例性实施例的太阳能电池的成本。
在各个示例性实施例中，在接触引线(相对于其轴再次成放射状)和层结构的抗反射层之间形成引线键合接触。在其中抗反射层包括氮化硅(Si3N4)的一个示例性实施例中，要键合的材料可以包括镍和/或钛(换言之，要引线键合的接触引线包括镍和/或钛，并且覆盖有镍和/或钛或者由镍和/或钛组成)。
因此，在各个示例性实施例中，规定键合接触不在太阳能电池100的相应接触引线和硅之间形成，而是在相应接触引线(即，例如，镍和/或钛)和抗反射层(例如由氮化硅(Si3N4)组成)之间形成。举例而言，为了该目的，相应铜接触引线覆盖有镍、钛或镍钛双层。在这种情况下，通过顶端硅层的硅化或通过硅表面与相应接触引线接触，出现欧姆接触(ohmic contact)。
图4示出根据一个示例性实施例的太阳能电池400。
太阳能电池400具有层结构，该层结构具有光伏层402以及在光伏层402上施加的抗反射层404(例如由氮化硅(Si3N4)组成)。而且，以横截面图的形式示出接触引线410、430的两个不同示例性实施例。
根据一个示例性实施例的接触引线410由铜芯412和套子形成，其中套子包括施加于铜芯412的表面上的扩散阻挡层，例如镍层44。另外，接触引线可以包括施加在镍层414上的钛层416。参考符号418指示接触引线410的套子的层中与抗反射层404物理接触的顶端暴露区域与抗反射层404之间的引线键合区域。而且，参考符号420指示在接触引线410和硅层402(或者，在适当时，在存在时，硅层402上的硅化物)之间的电接触区域。
根据另一示例性实施例的接触引线430由铜芯432以及单层套子(例如由单一金属层或金属合金层组成)形成，其中单层套子包括由金属(例如，施加于铜芯432的表面的镍层434)组成的单层。参考符号436指示接触引线430的单层套子中位于抗反射层404的物理接触的暴露区域与抗反射层404之间的引线键合区域。而且参考符号438指示接触引线430和作为光伏层的硅层402(或者，在适当时，在存在时，硅层402上的硅化物)之间的电接触区域。
在各个示例性实施例中，接触引线芯的套子也可以具有多于两层。
因此，在图4所示的示例性实施例中，抗反射层404在提供引线键合连接位置具有开孔。该开孔可以使用原有已知的所有结构化方法形成。
通过接触引线102、504形成太阳能模块500(参考图5)的多个太阳能电池100的互连得到例如10个太阳能电池的变化长度的太阳能电池串(在备选实施例中，太阳能电池串可以具有3个太阳能电池至40个太阳能电池的长度，例如，5个太阳能电池至15个太阳能电池的长度)，且太阳能电池串可以在太阳能模块中具有不同的布置(它们例如可以纵向或横向地布置)。由于描述的复杂性的原因，图5说明具有两个太阳能电池——第一太阳能电池502和第二太阳能电池510的太阳能模块500的太阳能电池串。
用于电连接两个太阳能电池502、510的接触引线504可以连接到相应两个太阳能电池502、510的第一太阳能电池502的正面506以及相应两个太阳能电池502、510的第二太阳能电池510的背面512。太阳能电池502、510以根据各个示例性实施例的上述方式连接到接触引线504。
当然，接触还可以实现为原先其他示例性实施例中描述的点接触。
图6示出说明根据一个示例性实施例用于对太阳能电池进行布线的方法的流程图600。
该方法包括，在602，提供具有至少一个光伏层的层结构，且在604，引线键合多个接触引线到层结构的表面上。接触引线相对于其轴放射状地引线键合到层结构的表面上。
在一个配置中，提供层结构包括提供形成pn结区域的基极层和发射极层。在又一配置中，接触引线相对于接触引线放射状地引线键合到发射极层的表面。提供层结构可以包括通过丝网印刷、滴涂(dispensing)、气相沉积或沉积来施加金属化。在备选示例性实施例中，可以使用施加金属化的任意其他合适的方法。例如可以使用如前所述的许多导电点接触形成金属化层。在引线键合之前，接触引线可以至少部分地覆盖有例如包括锡、镍或银的可焊接材料。在一个配置中，接触引线可以至少部分地覆盖有金或镍或者完全由金或镍组成。提供层结构还可以包括提供背面金属化层。在一个进展中，提供层结构包括提供抗反射层。
图7示出通过上述技术布线的具有两个背面接触太阳能电池702、704的布置。
太阳能电池702、704可以基本与如图1所示且如上面详细说明的太阳能电池100以相同方式的实现。然而，太阳能电池702、704与图1所示的太阳能电池100之间的差异可以从这一事实看出：太阳能电池702、704均具有背面金属化层。
太阳能电池702、704的背面可以具有背面金属化层或背面电极。背面金属化层或背面电极可以包括导电材料或者由其组成，导电材料例如是金属，例如是下述金属中的一个或更多个：Cu、Al、Au、Pt、Ag、Pb、Sn、Fe、Ni、Co、Zn、Ti、Mo、W和/或Bi。背面金属化层或背面电极可选地可以是透明的。在各个示例性实施例中，背面电极可以被结构化。
而且，可以在至少一个光伏层的正面之上或上方(即未覆盖表面)提供例如以多个金属化导线形式实现的电接触连接结构，换言之金属化导体(例如接触指形式)。金属化导线可以基本彼此平行地延伸和/或彼此间隔一定距离。然而，应当理解，金属化导线备选地彼此相对以某一角度行进。在各个示例性实施例中，金属化导线可以以梳状结构提供，该梳状结构具有基本彼此平行延伸的多个金属指。在一个实现中，金属化导线是条形导电表面区域。在备选示例性实施例中可以提供任意其他条形导电表面结构。
因而，如图7所示，在各个示例性实施例中，规定电接触连接结构通过导电点接触708、710，例如通过基极接触708和发射极接触710形成。
换言之，在各个示例性实施例中，可以对具有作为电接触连接结构的点型实施例形成的背面栅格的太阳能电池702、704做出规定。导电点接触708、710，例如基极接触点708和发射极接触点710，例如通过丝网印刷或气相沉积以及后续焙烧(例如通过高温步骤或激光步骤)或化学或电化学沉积施加到太阳能电池702、704的表面(例如发射极侧)。
例如基极接触点708和发射极接触点710(也被称为键合焊盘或焊接焊盘)的各个导电点接触708、710然后可以与布置或安置在太阳能电池的表面上的接触引线706电接触连接；在这种情况中，接触引线706通过定位和安置装置(在图中未示出)施加于太阳能电池700、702；在各个示例性实施例中，通过焊接或引线键合实现固定。在各个示例性实施例中，以在层结构的表面上行进的方式布置多个接触引线706。接触引线706相对于其轴放射状地引线键合到太阳能电池702、704的层结构的表面上。
说明性地，在定位和安置装置中或从其分离，可以提供本质是常规类型的引线键合装置，其被设计为接触引线706可以相对于其轴放射状地引线键合到太阳能电池702、704的层结构的背面的表面上。
说明性地，在各个示例性实施例中，因此，通过引线键合技术提供太阳能电池的背面布线，其中引线键合以这种方式提供：接触引线706相对于其轴(相对于其轴向长度)放射状地引线键合到层结构的背面的表面上。
图7中示出的接触引线706可以与图1中示出的接触引线102以相同的方式实现。
接触引线706可以使用多个点接触708、710(例如全部点接触708、710)沿着接触引线706的纵向长度引线键合到接触连接结构，例如，点接触708、710，其中接触连接结构例如形成太阳能电池702、704的金属化层。因此，在接触引线706中至少一部分的情况中或者其中每一个的情况中，在太阳能电池702、704的层结构的背面的表面上连续行进的相应接触引线706上布置多个引线键合连接，相应接触引线706不被这些引线键合连接中断。因此，使得流经整个相应接触引线706的电流仍可能从相应接触引线706的一端流向其另一端。在各个示例性实施例中，在每种情况中，太阳能电池(例如第一太阳能电池702的)基极接触点708可以通过相应接触引线706接触连接到与之直接相邻安置的太阳能电池(例如第二太阳能电池704)的发射极接触点710。因此，在各个示例性实施例中，在每种情况中，太阳能电池(例如第一太阳电池702)的发射极接触点710可以通过相应接触引线706接触连接到与之直接相邻安置的太阳能电池(例如第二太阳能电池704)的基极接触点708。因而，例如，可以形成太阳能电池702、704的串联电路以用于形成太阳能模块。
取决于通过键合连接的基板(例如，由太阳能的发射极形成)或结构形成的需要，可以使用各种键合方法/键合技术，诸如，例如楔形-楔形键合、球形-楔形键合、厚引线楔形键合或带形键合。厚引线楔形键合或者基于其的构造是十分适合的，因为在该技术中使用的键合引线的引线直径可以在例如100μm至500μm的范围内被良好处理。
如上所述，为了生产良好的太阳能模块，希望太阳能电池702、704的接触结构以及接触带，换言之接触引线102，的数目和尺寸彼此组合地优化。
导电点接触708、710原则上可以具有任意形状，例如在平面图中是圆形或椭圆形或多边形。
为了使得在导电点接触708、710之间产生的电荷载流子以较低的损耗收集，导电点接触708、710可以补充集电结构。
示例在图2A和图2B中示出且在上面详细描述。
在其他示例性实施例中，提供层结构包括例如使用金属穿孔卷绕(MWT)或发射极穿孔卷绕(EWT)技术产生背面接触电池(rear-side contact cell)。
可以在表面上连续行进的接触引线上实现多个引线键合连接，接触引线不被这些引线键合连接中断。
在各个示例性实施例中，提供用于对包括多个太阳能电池的光伏模块进行布线的方法。该方法可以包括根据诸如上述一个示例性实施例的方法对多个太阳能电池进行布线。彼此相邻布置的太阳电池的至少一些太阳能电池通过接触引线彼此电连接。一个进展提供用于电连接两个太阳能电池的接触引线，该两个太阳能电池要连接到相应两个太阳能电池的第一太阳能电池的正面和相应两个太阳能电池的第二太阳能电池的背面。
尽管已经参考特定实施例特别示出和描述了本发明，本领域技术人员应当理解可以在不偏离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的条件下做出形式和细节上的各种变化。本发明的范围因而由所附权利要求指示且因此落在权利要求的等价的意义和范围内的所有变化旨在被涵盖。
Claims (16)
1.一种太阳能电池，包括：
具有至少一个光伏层的层结构；以及
在层结构的表面上行进的多个接触引线；
其中接触引线相对于其轴放射状地引线键合到层结构的表面上。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，
其中在表面上连续行进的接触引线上布置多个引线键合连接，而该接触引线不被所述引线键合连接中断。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，
其中该层结构具有电连接到光伏层的金属化层；以及
其中该接触引线相对于其轴放射状地引线键合到金属化层的表面。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，
其中该金属化层具有许多导电点接触。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，
其中该接触引线至少部分地覆盖有可焊接材料，该可焊接材料尤其包括锡、镍或银。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，
其中该接触引线至少部分地覆盖有金和镍的至少之一或完全由金和镍的至少之一组成。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，
其中该接触引线具有多边形横截面。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，
其中所述层结构具有抗反射层；
其中抗反射层在提供引线键合连接的位置具有开孔。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，
其中所述太阳能电池具有非方形形状。
10.一种太阳能模块，
包括多个太阳能电池，每个太阳能电池包括：
具有至少一个光伏层的层结构；以及
在该层结构的表面上行进的多个接触引线；
其中该接触引线相对于其轴放射状地引线键合到层结构的表面上，
其中以相邻方式布置的至少一些太阳能电池通过接触引线彼此电连接。
11.一种用于对太阳能电池进行布线的方法，该方法包括：
提供具有至少一个光伏层的层结构；以及
将多个接触引线引线键合到该层结构的表面上；
其中接触引线相对于其轴放射状地引线键合到层结构的表面上。
12.根据权利要求11所述的方法，
其中提供层结构包括施加金属化层。
13.根据权利要求12所述的方法，
其中提供层结构包括通过选自以下组的工艺施加金属化层：丝网印刷、滴涂、气相沉积以及沉积。
14.根据权利要求11所述的方法，
其中接触引线相对于其轴放射状地引线键合到金属化层的表面上。
15.根据权利要求11所述的方法，
其中在表面上连续行进的接触引线上实现多个引线键合连接，而接触引线不被所述引线键合连接中断。
16.一种用于键合到太阳能电池的太阳能电池接触引线，
其中该太阳能电池接触引线至少部分地包括具有选自由镍、钛或金组成的组的材料的涂层。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20111207 |