CN104428909A - 改善太阳能电池的结构完整性 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制造太阳能电池的方法。所述方法包括沿着太阳能电池的至少一个侧边形成可印刷悬浮液形式的绝缘材料，所述可印刷悬浮液形式的绝缘材料被进一步适配成可形成能够减少太阳能电池至少一个侧边开裂并改善抵抗机械应力(702)的结构完整性的保护膜。保护膜的弹性模量至少为3GPa，断裂伸长率至少为13％，玻璃转变温度为至少250摄氏度，所述保护膜沿着侧边形成附加结构支撑，改善总体结构完整性，提供沿着侧边的电气绝缘，并增加太阳能电池的抗弯强度。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年6月29日提交的第61/849,818号美国临时申请和于2013年3月18日提交的第61/803,041号美国临时申请的权益，这两个临时专利申请的全部内容被以引用方式并入本文。
技术领域
本文所述主题的实施例整体涉及太阳能电池。更具体地讲，所述主题的实施例涉及太阳能电池结构和制造方法。
背景技术
太阳能电池是为人们所熟知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。它们可以在半导体晶片上用半导体加工技术制造。太阳能电池包括P型和N型扩散区。冲击在太阳能电池上的太阳辐射产生迁移至扩散区的电子和空穴，从而在扩散区之间形成电压差。在背接触太阳能电池中，扩散区和与它们相连的金属接触指均位于太阳能电池的背面上。接触指允许将外部电路连接到太阳能电池上并由太阳能电池供电。
太阳能电池抵抗各种物理力的坚固性和结构完整性是太阳能电池的重要特征，因为它直接关系到太阳能电池对运输、搬运和环境所导致应力的耐受能力。
本发明的背景技术由这些或其他类似实施例构成。
附图说明
当参考以下附图考虑时，通过参见具体实施方式和权利要求书可以更完全地理解所述主题，其中在所有附图中，类似的附图标记是指类似的元件。
图1-图8是根据太阳能电池制造方法的一个实施例制造的太阳能电池的剖视图；
图9是根据太阳能电池制造方法的一个实施例制造的图1-8的太阳能电池的透视图；
图10是根据太阳能电池制造方法的一个实施例制造的太阳能电池的另一个剖视图；
图11是根据太阳能电池制造方法的一个实施例制造的图10的太阳能电池的透视图；
图12是根据太阳能电池制造方法的一个实施例制造的太阳能电池的另一个剖视图；
图13是根据太阳能电池制造方法的一个实施例制造的图12的太阳能电池的透视图；
图14是根据太阳能电池制造方法的一个实施例制造的太阳能电池的另一个剖视图；
图15是根据太阳能电池制造方法的一个实施例制造的图14的太阳能电池的透视图；
图16是根据太阳能电池制造方法的另一个实施例制造的太阳能电池的剖视图；
图17-图20是根据太阳能电池制造方法的一个实施例制造的太阳能电池边缘的剖视图；
图21-图23示出了太阳能电池制造方法的流程图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用，词语“示例性的”是指“作为例子、实例或例证”。本文示例性描述的任何实施方式不一定被理解为比其他实施方式更优选或有利。此外，本文无意使本发明受到前述技术领域、背景技术或以下具体实施方式中介绍的任何明示或暗示理论的约束。
另外，示出了许多具体细节，例如具体的工艺流程操作，以达成对所述方法及其实施例的透彻理解。对于本领域的技术人员显而易见的是，所述方法及其实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况中，对于一些熟知的制造技术(例如平版印刷和蚀刻技术)未作详细描述，以免不必要地使所述方法及其实施例变得不清晰。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的实例并且未必按比例绘制。
本发明公开了一种制造太阳能电池的方法。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面、与正面相对的背面和四个侧边的太阳能电池。所述方法包括在太阳能电池的背面上形成第一和第二掺杂区。所述方法包括沿着太阳能电池的至少一个侧边形成可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料，第一绝缘材料形成具有至少3吉帕斯卡(GPa)弹性模量的保护膜。所述方法还包括形成与第一掺杂区电连接的第一多个叉指型金属接触指。所述方法还包括形成与所述第二掺杂区电连接的第二多个叉指型金属接触指。
公开了制造太阳能电池的另一个方法。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面、与正面相对的背面和四个侧边的太阳能电池。所述方法包括在太阳能电池的背面上形成第一掺杂区，包括连续扩散区。所述方法包括形成包含点式扩散区的第二掺杂区，其中第一掺杂区围绕每个点式扩散区。所述方法包括形成可印刷悬浮液形式的第一和第二绝缘材料，其中第一和第二绝缘材料形成具有至少3吉帕斯卡(GPa)弹性模量的第一和第二保护膜。所述方法包括形成与第一掺杂区电连接的第一多个叉指型金属接触指。所述方法包括形成与第二掺杂区电连接的第二多个叉指型金属接触指，其中沿着太阳能电池的至少一个侧边形成第一保护膜。在一个实施例中，第一保护膜被进一步适配成可减少太阳能电池至少一个侧边附近的开裂。在另一个实施例中，第二保护膜位于第一掺杂区和第二多个叉指型金属接触指之间。在又一个实施例中，第一和第二保护膜改善了太阳能电池抵抗机械应力的结构完整性。
公开了制造太阳能电池的又一个方法。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面、与正面相对的背面和四个侧边的太阳能电池。所述方法包括以交叉图案在硅基板上形成第一和第二掺杂区。所述方法包括烧蚀第一和第二多个接触孔。所述方法包括沿着所述太阳能电池的至少一个侧边形成可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料，其中所述第一绝缘材料形成具有至少3吉帕斯卡(GPa)弹性模量的第一保护膜。在一个实施例中，第一保护膜被适配成可减少太阳能电池至少一个侧边附近的开裂并改善抵抗机械应力的结构完整性。所述方法包括形成与第一掺杂区电连接的第一多个叉指型金属接触指。所述方法包括形成与第二掺杂区电连接的第二多个叉指型金属接触指，其中第一和第二多个接触孔使第一和第二掺杂区能够分别与第一和第二多个叉指型金属接触指电连接。
公开了制造太阳能电池的又一个方法。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面、与正面相对的背面和四个侧边的太阳能电池。所述方法包括以交叉图案在太阳能电池的背面上形成第一和第二掺杂区。所述方法包括在硅基板和第一、第二掺杂区之间形成第一介电层。所述方法包括在第一和第二掺杂区之间形成沟槽区。在一个实施例中，所述方法包括在所述沟槽区内形成第二介电层。所述方法包括沿着所述太阳能电池的至少一个侧边形成可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料，其中所述第一绝缘材料形成具有至少3吉帕斯卡(GPa)弹性模量的第一保护膜。在一个实施例中，第一保护膜被进一步适配成可减少太阳能电池至少一个侧边附近的开裂并改善抵抗机械应力的结构完整性。所述方法包括形成与第一掺杂区电连接的第一多个叉指型金属接触指和形成与所述第二掺杂区电连接的第二多个叉指型金属接触指。
公开了制造太阳能电池的另一个方法。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面、与正面相对的背面和四个侧边的太阳能电池。所述方法包括在太阳能电池背面形成第一和第二掺杂区，其中第一和第二掺杂区位于厚度在50至140微米范围内的薄硅基板上。所述方法包括沿着太阳能电池的至少一个侧边沉积可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料，其中第一绝缘材料形成具有至少3吉帕斯卡(GPa)弹性模量和至少250摄氏度的玻璃转变温度的第一保护膜。在一个实施例中，第一保护膜被进一步适配成可减少太阳能电池至少一个侧边附近的开裂并改善抵抗机械应力的结构完整性。所述方法包括通过电镀工艺形成第一和第二多个叉指型金属接触指，其中所述第一和第二多个叉指型金属接触指与所述第一和第二掺杂区电连接。在一个实施例中，第一和第二多个叉指型金属接触指通过多个接触孔与第一和第二掺杂区电连接。
公开了制造太阳能电池的又一种方法。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面、与正面相对的背面和四个侧边的太阳能电池。所述方法包括在薄硅基板上的太阳能电池背面上形成P型和N型掺杂区。所述方法包括沿着太阳能电池的至少一个侧边形成聚酰亚胺或聚酰亚胺糊，其中聚酰亚胺糊形成具有至少3吉帕斯卡(GPa)弹性模量的聚酰亚胺膜。在一个实施例中，聚酰亚胺膜被进一步适配成可减少太阳能电池至少一个侧边附近的开裂并改善抵抗机械应力的结构完整性。所述方法还包括形成与所述P型掺杂区电连接的第一多个叉指型金属接触指和形成与所述N型掺杂区电连接的第二多个叉指型金属接触指。
图1-20中示出了结合制造过程进行的各种作业。另外，各种作业中的若干作业不一定按所示顺序来执行，并且可合并到具有本文未详述的附加功能的更综合性的工序、工艺或制造中。
图1示出了被结合用于本发明的实施例的太阳能电池。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面112、与正面112相对的背面110和四个侧边的太阳能电池100。所述太阳能电池还包括硅基板102和第一、第二掺杂区120、122。在一些实施例中，在形成第一和第二掺杂区120、122之前，硅基板102被清洁、抛光、平面化和/或减薄或以其他方式处理。在又一个实施例中，硅基板厚度105较厚或厚度大于140微米。在再一个实施例中，硅基板102是多晶硅或多晶材料。在另一个实施例中，第一和第二掺杂区120、122是通过热工艺形成的。在又一个实施例中，将氧化层沉积在第一和第二掺杂区120、122上，用作这两个区域的保护阻挡层。第一和第二掺杂区120、122各包含一种掺杂材料，但不限定于P型掺杂剂(例如硼)或N型掺杂剂(例如磷)。尽管第一和第二掺杂区120、122均被描述为分别通过热工艺生长或结合常规掺杂工艺形成的，但是与本文描述或叙述的任何其他形成、沉积或生长工艺步骤一样，每一层或每种材质都是用任何合适的工艺形成的。例如，凡是述及形成的地方，均可使用化学气相沉积(CVD)工艺、低压CVD(LPCVD)、常压CVD(APCVD)、等离子体增强CVD(PECVD)、热生长、溅射以及任何其他所需的技术。因此类似地，第一和第二掺杂区120、122是通过沉积技术、溅射或印刷工艺(例如丝网印刷)在硅基板102上形成的。所述方法还包括在第一和第二掺杂区120、122上形成第一介电层126。在一个实施例中，第一介电层是氮化硅(SiN)。在另一个实施例中，可在太阳能电池100的正面112上形成纹理区，以收集更多的太阳辐射。纹理区是具有被规则或不规则成形的表面的区域，所述表面用于散射入射光，减少太阳能电池100的表面反射回的光量。在又一个实施例中，可以在太阳能电池100正面112上的纹理区上形成第二介电层。在又一个实施例中，第二介电层是氮化硅(SiN)。在再一个实施例中，第一和第二介电层是抗反射层。
参见图2和图3，示出了在图1中太阳能电池的至少一个侧边上形成绝缘材料的一个方法。所述方法还包括沿着太阳能电池100的侧边形成绝缘材料130、132。在一个实施例中，绝缘材料130、132是可印刷悬浮液的形式，可以用以下任何一种方法施加：丝网印刷或使用边缘涂层油墨施加工具，其中边缘涂层油墨施加工具用非接触式机构来施加绝缘材料130、132。在一个实施例中，绝缘材料被固化140，以形成中间状态142和144，如图3中所示。固化处理140也可通过(例如)热固化、光固化或化学固化等实施，不加以限制。在一个实施例中，沉积绝缘材料130、132包括沉积高分子材料。在另一个实施例中，沉积绝缘材料包括沉积聚氯乙烯(PVC)。
图4和5示出了在图1中太阳能电池的至少一个侧边上形成绝缘材料的另一个方法。所述方法包括形成具有清漆134、136和填充材料137、139的第一绝缘材料130、132。随后，通过上文说明的相同方法施加第一绝缘材料130、132。如图5中所示，第一绝缘材料130、132通过标准固化处理加以固化140，例如与上文所述类似的热固化或光固化。在固化处理140过程中，填充物在中间状态146、148溶入清漆中，然后进一步固化形成保护膜150、152，如图6中所示。固化处理140包括在第一固化持续时间内从第一固化温度升温至第二固化温度。温度被维持在第二固化温度，以使填充物能够溶入清漆中，如上所述。在第三固化持续时间内，温度降低至第一固化温度。在一个实施例中，固化处理包括在卧式热炉中实施的延长固化处理，以使热辐照量和制造生产效率最大化。在一个实施例中，第一绝缘材料130、132是聚酰亚胺。
参见图6，示出了图1中太阳能电池的制造方法的延续。所述方法还包括在固化140绝缘材料130、132后，形成保护膜150、152，如图3和5中的实施例所示。所述方法包括沿着太阳能电池100的侧边设置保护膜150、152，以通过保护侧边不使其受到可能导致微裂的机械应力来改善结构完整性，尤其是为了降低硅基板厚度105。在一个实施例中，保护膜150、152具有至少3GPa的弹性模量。保护膜150、152的玻璃转变温度可能产生重大影响，因为保护膜150、152需要经受制造过程中的和来自环境的热辐照。在一个实施例中，保护膜150、152的玻璃转变温度为至少250摄氏度，以使其能够可靠抵抗来自环境和制造过程的热量。在另一个实施例中，保护膜150、152包括均匀溶解的填充材料，形成沿着太阳能电池100的侧边的结构支撑。在又一个实施例中，保护膜150、152是良好的绝缘体，可防护任何电气损伤，例如当放置在太阳能电池组件中至少两个太阳能电池在边缘接触时。在再一个实施例中，保护膜150、152抵抗机械应力或开裂，其中保护膜具有至少13％的断裂伸长率。在另一个实施例中，保护膜150、152沿着侧边形成附加结构支撑，增加太阳能电池100的整体抗弯强度。在又一个实施例中，保护膜150、152在电镀过程中充当沿着侧边的保护层，其中保护膜150、152防止金属沿着太阳能电池边缘电镀。
图7示出了图1中太阳能电池的制造方法的延续。所述方法还包括形成穿过第一介电层126的接触孔170，以暴露第一和第二掺杂区120、122。在一个实施例中，通过化学蚀刻、烧蚀或任何工业标准光刻工艺形成接触孔170。所述方法包括进行电镀处理，以在第一和第二掺杂区120、122上方形成第一和第二多个叉指型金属接触指160、162。在一个实施例中，第一和第二叉指型接触指160、162通过接触孔170与第一和第二掺杂区120、122电连接。在另一个实施例中，第一和第二叉指型接触指由铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯和铂等金属构成。如果实施例需要，也可使用其他金属。图1-7示出了厚度105大于140微米的太阳能电池100的剖视图。与以上所述相比，下面的图8中示出了低于140微米的厚度较薄的太阳能电池100。
参见图8，其中示出了制造太阳能电池方法的延续。所述方法还包括提供厚度107在50至140微米范围内的“薄”太阳能电池。如上所述，沿着侧边形成保护膜150、152保护太阳能电池100免受机械应力，从而改善结构完整性。这对于图8中的薄太阳能电池100尤为如此，因此硅基板厚度107降低的太阳能电池更容易在边缘处开裂甚至微裂。
图9示出了图1-8的太阳能电池的透视图。如上所述，太阳能电池包括硅基板102。在一个实施例中，硅基板102的厚度105较厚或者说大于140微米。在另一个实施例中，硅基板102的厚度107较薄或者说在50至140微米范围内。硅基板102包括第一和第二掺杂区120、122。第一和第二掺杂区120、122上形成有第一介电层126。在一个实施例中，第一和第二叉指型接触指160、162通过接触孔170与第一和第二掺杂区120、122连接。图9示出了沿着太阳能电池100侧边形成的保护膜150、152。
参见图10，示出了制造太阳能电池方法的另一个实施例。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面212、与正面212相对的背面210和四个侧边的太阳能电池200。所述方法包括在太阳能电池200的背面210上形成第一和第二掺杂区220、222，其中太阳能电池200包括硅基板202。在一个实施例中，硅基板202是多晶硅或多晶材料。在另一个实施例中，硅基板202的厚度205在50至140微米之间。在另一个实施例中，硅基板202的厚度205大于140微米。在又一个实施例中，第一掺杂区220包括连续扩散区，第二掺杂区222包括点式扩散区，其中连续扩散区220围绕每个点式扩散区222。在再一个实施例中，第一和第二掺杂区220、222通过热工艺形成。在一个实施例中，氧化层沉积在第一和第二掺杂区220、222上，充当这两个区域的保护阻挡层。在另一个实施例中，第一和第二掺杂区220、222各包含一种掺杂材料，但不限定于P型掺杂剂(例如硼)或N型掺杂剂(例如磷)。在形成第一和第二掺杂区220、222后，沿着太阳能电池边缘形成第一保护膜250、252。所述方法包括在形成第一介电层226之前，在第一和第二掺杂区220、222上形成第一介电层226。在一个实施例中，第一介电层226由氮化硅(SiN)构成。所述方法包括在第一和第二掺杂区220、222和第一介电层226上形成第二保护膜254。在另一个实施例中，第一保护膜250、252和第二保护膜254均具有至少3GPa的弹性模量，如上所述。所述方法还包括形成接触孔270，以暴露第一和第二掺杂区220、222并穿过第一介电层226和第二保护膜254。在又一个实施例中，电镀工艺用于形成第一和第二多个叉指型金属接触指260、262。在再一个实施例中，第一和第二多个叉指型金属接触指260、262通过接触孔170分别与第一和第二掺杂区220、222电连接。在再一个实施例中，在与施加第二保护膜254分开的第一印刷过程中施加第一保护膜250、252。在一个实施例中，在施加第二保护膜254之前，进行第一保护膜250、252的第一印刷工序。在另一个实施例中，在电镀工序前施加第二保护膜254。在又一个实施例中，第一和第二保护膜250、252、254均被适配成可减少整个太阳能电池200的开裂，其中这两种保护膜250、252、254可改善抵抗机械应力的结构完整性。在另一个实施例中，可在太阳能电池200的正面212上形成纹理区，以收集更多的太阳辐射。纹理区220是具有被规则或不规则成形的表面的区域，所述表面用于散射入射光，减少太阳能电池200的表面反射回的光量。在又一个实施例中，可以在太阳能电池200的正面212上的纹理区上形成第二介电层。在又一个实施例中，第二介电层由氮化硅(SiN)构成。在再一个实施例中，第一和第二介电层是抗反射层。
图11示出了图10的太阳能电池的透视图。如上所述，太阳能电池200包括硅基板202。在一个实施例中，硅基板202的厚度205较厚或者说大于140微米。在另一个实施例中，硅基板202的厚度205较薄或者说在50至140微米范围内。硅基板202包括第一和第二掺杂区220、222。第一介电层226形成在第一和第二掺杂区220、222上。在一个实施例中，第一和第二叉指型接触指260、262通过接触孔270与第一和第二掺杂区220、222连接。图11示出了沿着太阳能电池200侧边形成的第一保护膜250、252。图11还示出了第一和第二掺杂区220、222上方的第二保护膜254以及将第二叉指型接触指262分离以免接触第一掺杂区220的第一介电层226。
图12示出了制造太阳能电池的又一个方法。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面312、与正面312相对的背面310和四个侧边的太阳能电池300。所述方法包括在太阳能电池300的背面形成第一和第二掺杂区320、322，其中太阳能电池300包括硅基板302。在一个实施例中，硅基板302是多晶硅或多晶材料。在一个实施例中，硅基板302的厚度305在50至140微米范围之间。在另一个实施例中，硅基板302的厚度305大于140微米。第一和二掺杂区320、322均包含交叉图案的扩散区。在一个实施例中，第一和第二掺杂区320、322通过热工艺形成。在另一个实施例中，氧化层沉积在第一和第二掺杂区320、322上，充当这两个区域的保护阻挡层。在又一个实施例中，第一和第二掺杂区320、322各包含一种掺杂材料，但不限定于P型掺杂剂(例如硼)或N型掺杂剂(例如磷)。如前所述，本发明的一个实施例包括使用任何合适工艺形成的第一和第二掺杂区320、322。所述方法还包括在第一和第二掺杂区320、322上形成第一介电层。在一个实施例中，第一介电层326由氮化硅(SiN)构成。所述方法包括形成穿过第一介电层326的第一和第二多个接触孔370，以暴露第一和第二掺杂区320、322。在一个实施例中，第一保护膜350、352具有至少3GPa的弹性模量。在另一个实施例中，沿着太阳能电池300的侧边施加第一保护膜350、352，防止开裂并改善抵抗机械应力的结构完整性。在又一个实施例中，通过烧蚀工艺形成接触孔370，所述烧蚀工艺包括但不限于激光烧蚀。所述方法还包括进行电镀处理，以形成第一和第二多个叉指型金属接触指360、362，其中第一和第二多个叉指型金属接触指360、362通过接触孔370分别与第一和第二掺杂区320、322电连接。在一个实施例中，可在太阳能电池300的正面312上形成纹理区，以收集更多的太阳辐射。纹理区320是具有被规则或不规则成形的表面的区域，所述表面用于散射入射光，减少太阳能电池300的表面反射回的光量。在又一个实施例中，可以在太阳能电池300的正面312上的纹理区上形成第二介电层。在又一个实施例中，第二介电层由氮化硅(SiN)构成。在再一个实施例中，第一和第二介电层是抗反射层。
参见图13，示出了图12的太阳能电池的透视图。如上所述，太阳能电池300包括硅基板302。硅基板302的厚度305较厚或者说大于140微米。硅基板302的厚度305较薄或者说在50-140微米范围内。硅基板302包括第一和第二掺杂区320、322。第一和第二掺杂区320、322上形成第一介电层326。在一个实施例中，第一和第二叉指型接触指360、362通过接触孔370与第一和第二掺杂区320、322连接。在一个实施例中，通过烧蚀工艺形成接触孔370，所述烧蚀工艺包括但不限于激光烧蚀。图13示出了沿着太阳能电池300侧边形成的第一保护膜350、352。
图14示出了制造太阳能电池的又一个方法。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面412、与正面412相对的背面410和四个侧边的太阳能电池400。所述方法包括在太阳能电池400的背面形成第一和第二掺杂区420、422，其中太阳能电池400包括硅基板402。在一个实施例中，硅基板402是多晶硅或多晶材料。在另一个实施例中，硅基板402的厚度405在50至140微米范围内。在又一个实施例中，硅基板402的厚度405大于140微米。在再一个实施例中，第一和第二掺杂区420、422通过热工艺形成。在另一个实施例中，氧化层沉积在第一和第二掺杂区420、422上，充当这两个区域的保护阻挡层。在另一个实施例中，第一和第二掺杂区420、422各包含一种掺杂材料，但不限定于P型掺杂剂(例如硼)或N型掺杂剂(例如磷)。所述方法包括在第一和第二掺杂区420、422上形成第一介电层426。在一个实施例中，第一介电层426由氮化硅(SiN)构成。所述方法包括在形成第一和第二掺杂区420、422之前在硅基板402上形成第二介电层424。在一个实施例中，第二介电层424由隧道氧化层构成。在另一个实施例中，第一和第二掺杂区420、422均包含交叉图案的扩散区。在一个实施例中，第一和第二掺杂区被代之以第一和第二掺杂多晶硅区。所述方法包括形成沟槽区472，将第一和第二掺杂区420、422分离，从而减少了界面处的复合。在一个实施例中，沟槽区472包括纹理化表面，用于补充收集来自太阳能电池400背面410的光线。所述方法包括形成穿过第一介电层426并接触第一和第二掺杂区420、422的第一和第二多个接触孔470。所述方法包括沿着太阳能电池的至少一个侧边形成第一保护膜450、452。在一个实施例中，第一保护膜450、452具有至少3GPa的弹性模量。在另一个实施例中，施加第一保护膜450、452可防止太阳能电池400的至少一个侧边附近开裂并改善抵抗机械应力的结构完整性。所述方法包括通过化学蚀刻、烧蚀或任何工业标准光刻工艺形成接触孔470。所述方法包括进行电镀处理，形成第一和第二多个叉指型金属接触指460、462，其中第一和第二多个叉指型金属接触指460、462通过第一和第二掺杂区420、422上的第一介电层426与接触孔470电连接。在一个实施例中，可在太阳能电池400的正面412上形成纹理区，以收集更多的太阳辐射。纹理区420是具有被规则或不规则成形的表面的区域，所述表面用于散射入射光，减少太阳能电池400的表面反射回的光量。在又一个实施例中，可以在太阳能电池400的正面412上的纹理区上形成第二介电层。在又一个实施例中，第三介电层由氮化硅(SiN)构成。在再一个实施例中，第一介电层426和第三介电层是防反射层。
参见图15，示出了图14的太阳能电池的透视图。如上所述，太阳能电池400包括硅基板402。在一个实施例中，硅基板402的厚度405较厚或者说大于140微米。在另一个实施例中，硅基板402的厚度405较薄或者说在50至140微米范围内。硅基板402包括第一和第二掺杂区420、422。第一介电层426形成在第一和第二掺杂区420、422上。示出了沟槽区472，沟槽区472将第一和第二掺杂区420、422分离，从而减少了界面处的复合。在一个实施例中，沟槽区472包括纹理化表面，用于补充收集来自太阳能电池400背面410的光线。在一个实施例中，第一和第二叉指型接触指460、462通过接触孔470与第一和第二掺杂区420、422连接。在一个实施例中，通过烧蚀工艺形成接触孔470，所述烧蚀工艺包括但不限于激光烧蚀。图15示出了沿着太阳能电池400侧边形成的第一保护膜450、452。
图16示出了将金属电镀到太阳能电池上的方法。所述方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面512、与正面512相对的背面510和四个侧边的太阳能电池500。太阳能电池500的背面上包括第一和第二掺杂区520、522，其中太阳能电池500包括硅基板502。在一个实施例中，硅基板502是多晶硅或多晶材料。在另一个实施例中，第一和第二掺杂区520、522通过热工艺形成。在又一个实施例中，氧化层沉积在第一和第二掺杂区520、522上，充当这两个区域的保护阻挡层。在再一个实施例中，第一和第二掺杂区520、522各包含一种掺杂材料，但不限定于P型掺杂剂(例如硼)或N型掺杂剂(例如磷)。在一个实施例中，第一和第二掺杂区520、522被代之以第一和第二掺杂多晶硅区。在另一个实施例中，太阳能电池500的正面512上包括纹理区。在又一个实施例中，第一介电层526沉积在第一和第二掺杂区520、522上。在再一个实施例中，第二介电层沉积在纹理区上。所述方法包括沿着太阳能电池500的至少一个侧边形成第一保护膜550、552。所述方法包括通过化学蚀刻、烧蚀或任何工业标准光刻工艺形成接触孔570。所述方法包括通过与图6中所示的类似电镀工艺，形成第一和第二多个叉指型金属接触指560、562。在一个实施例中，所述方法包括提供电镀装置580，其中电镀装置580包括电镀槽582和电镀槽外壳584。在接续的实施例中，所述方法还包括通过支架和多个夹具将太阳能电池500悬挂起来。在另一个实施例中，所述方法还包括提供通过线材即互连器材588与外部电源连接的阳极586。在接续的实施例中，所述方法还包括由与外部电源连接的阳极586在电镀槽582内部诱导电流，这允许有槽内的电子流动，还允许发生金属的电镀，所述金属包括但不限于铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯或铂。在又一个实施例中，所述方法包括进行电镀处理，将第一和第二金属离子566和568从电镀槽582内散布的阳极586电镀到第一和第二掺杂区520、522，从而形成穿过接触孔570而接触第一和第二掺杂区520、522的第一和第二叉指型接触指560、562。
参见图17，示出了受到试样力(sample force)的太阳能电池边缘的剖视图。太阳能电池600同上述具有在正常工作期间朝向太阳的正面612、与正面612相对的背面610和至少一个侧边。图17中的太阳能电池600还包括硅基板602和掺杂区624，其中硅基板602的厚度604大于140微米。图17示出了作用于具有厚度604的硅基板602边缘的试样力606，其中试样力606仅足以使硅基板602的侧边开裂607。
图18和19示出了经受相同的图17的试样力的另一个太阳能电池边缘的剖视图。与图17类似，图18中的太阳能电池600具有硅基板602，所述硅基板的厚度605在50至140微米范围内。图18示出了经受相同的图17的试样力的太阳能电池600。取决于晶片的厚度605和所述力的大小，裂纹608有机会从侧边蔓延到太阳能电池600的正面612和背面610。图19示出了结果还可能导致硅基板602(包括掺杂区624)破裂609。在另一个示例中，试样力606可以归因于机械应力，所述机械应力源自太阳能电池的制造、运输或太阳能电池组件的制造期间太阳能电池的搬运。
用机械成品率来衡量因机械应力导致的缺陷造成的可销售产品损失。机械成品率是太阳能电池制造工艺的一个很重要的部分。较高的机械成品率损失意味着较少的制成的太阳能电池产品。因此发明人建议使用保护膜650来保护太阳能电池边缘免受机械力608，其中一个直接成果是对于特定的太阳能电池制造工艺提高可销售产品的成品率。
参见图20，其中示出了本发明一个实施例的太阳能电池。如图17-19中讨论，太阳能电池600同上述具有在正常工作期间朝向太阳的正面612、与正面612相对的背面610和至少一个侧边。太阳能电池600还包括硅基板602和掺杂区624，其中硅基板602具有厚度611。太阳能电池还包括沿着至少一个侧边沉积的保护膜650。通过施加绝缘材料形成保护膜650(包括如前讨论的固化)可以根据施加工艺而改变。在一个实施例中，沿着太阳能电池正面612和背面610的通常可取的施加厚度634、636是至多1毫米。在另一个实施例中，从太阳能电池边缘向外延伸的保护膜650的厚度654、653取决于保护膜650的粘聚性，其中太阳能电池正面612和背面610上的保护膜高度646、648在50至100微米(包括但不限于)范围内。在某些实施例中，太阳能电池600正面612上厚度636、高度648和厚度653的区域被清除，使得只是沿着侧边具有厚度634和高度646以及沿着背面具有厚度654的保护膜650保留下来。在另一个实施例中，太阳能电池600背面610上厚度634、高度646和厚度654的区域被清除，这样只有沿着侧边带厚度636和高度648以及正面612带厚度653的保护膜650保留下来。图20示出了作用于硅基板602边缘的试样力613，保护膜650可防止沿着太阳能电池600硅基板602的至少一个侧边出现裂纹、碎片和破损。
图21-23示出了根据本发明的实施例制造太阳能电池的方法的流程图。图21-23中的方法步骤可以按照所示的顺序执行，或按照不减损本发明价值的其他顺序执行。
图21中的方法可以包括在太阳能电池的硅基板上形成第一和第二掺杂区(步骤701)。在太阳能电池的至少一个侧边上形成可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料，第一绝缘材料形成弹性模量至少为3GPa的第一保护膜。(步骤702)。形成与第一掺杂区电连接的第一多个叉指型金属接触指。(步骤703)形成与所述第二掺杂区电连接的第二多个叉指型金属接触指。(步骤704)
图22的方法可以包括在厚度范围为50至140微米的薄硅基板上形成第一和第二掺杂区(步骤711)。可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料沿着太阳能电池的至少一个侧边沉积，其中第一绝缘材料形成其弹性模量至少为3GPa并且其玻璃转变温度为至少250摄氏度的第一保护膜(步骤712)。通过电镀工艺形成第一和第二多个叉指型金属接触指，其中所述第一和第二多个叉指型金属接触指与所述第一和第二掺杂区电连接(步骤713)。
图23的方法可包括在薄硅基板上的太阳能电池背面上形成P型和N型掺杂区(步骤721)。沿着太阳能电池的至少一个侧边沉积聚酰亚胺糊(步骤722)。在所述太阳能电池的至少一个侧边上形成聚酰亚胺膜(步骤723)。形成与所述P型掺杂区电连接的第一多个叉指型金属接触指(步骤724)。形成与所述N型掺杂区电连接的第二多个叉指型金属接触指(步骤725)。
虽然前面的详细描述已展示至少一个示例性实施例，但应当理解，还存在大量的变型形式。还应当理解，本文所述的一个或多个示例性实施例并不旨在以任何方式限制要求保护的主题的范围、适用性或构型。相反，上述详细说明将为本领域的技术人员提供实施所述一个或多个实施例的方便的操作路径图。应当理解，可在不脱离权利要求书所限定的范围(其包括提交本专利申请时已知的等同物和可预知的等同物)的情况下对元件的功能和布置方式进行多种改变。
Claims (20)
1.一种制造太阳能电池的方法，所述太阳能电池具有在正常工作期间朝向太阳的正面、与正面相对的背面和四个侧边，所述方法包括：
在所述太阳能电池的所述背面形成第一掺杂区和第二掺杂区；
沿着所述太阳能电池的至少一个侧边形成可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料，其中所述第一绝缘材料形成具有至少3GPa弹性模量的第一保护膜；
形成与所述第一掺杂区电连接的第一多个叉指型金属接触指；以及
形成与所述第二掺杂区电连接的第二多个叉指型金属接触指。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
形成第一掺杂区包括形成一个连续扩散区；
形成第二掺杂区包括形成分别被所述连续扩散区围绕的多个点式扩散区；并且，所述方法还包括：
在所述第一掺杂区和所述第二多个叉指型金属接触指之间形成可印刷悬浮液形式的第二绝缘材料，其中所述第二绝缘材料形成具有至少3GPa弹性模量的第二保护膜。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中可印刷悬浮液形式的所述第一绝缘材料和第二绝缘材料为相同材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
形成所述第一掺杂区和第二掺杂区包括以叉指型图案形成第一扩散区和第二扩散区；并且，所述方法还包括：
烧蚀出穿过第一介电层的第一多个接触孔，使所述第一扩散区能够与所述第一多个叉指型金属接触指电连接；以及
烧蚀出穿过第一介电层的第二多个接触孔，使所述第二扩散区能够与所述第二多个叉指型金属接触指电连接。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
形成所述第一掺杂区和第二掺杂区包括以叉指型图案形成第一掺杂区和第二掺杂区；并且，所述方法还包括：
在所述硅基板和所述第一掺杂区、第二掺杂区之间形成第一介电层；
在所述第一掺杂区和第二掺杂区之间蚀刻沟槽区；以及
在所述沟槽区内形成第二介电层。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一保护膜的弹性模量为3GPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一保护膜的玻璃转变温度为至少250摄氏度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一保护膜的断裂伸长率为13％。
9.根据权利要求1所述的方法，其中形成第一多个叉指型金属接触指和第二多个叉指型金属接触指包括进行电镀处理，其中沿着所述侧边的所述第一保护膜被适配为保护所述太阳能电池的至少一个边缘免于在所述电镀处理中被金属电镀。
10.根据权利要求1所述的方法，其中形成第一保护膜包括将所述第一绝缘材料热固化，以沿着所述太阳能电池的所述至少一个侧边形成所述第一保护膜。
11.根据权利要求1所述的方法，其中形成可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料包括沉积高分子材料。
12.根据权利要求1所述的方法，其中形成可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料包括沉积聚氯乙烯(PVC)。
13.根据权利要求1所述的方法，其中形成可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料包括沉积聚酰亚胺。
14.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述第一掺杂区和第二掺杂区包括用选自硼和磷的一种掺杂剂掺杂所述硅基板。
15.根据权利要求1所述的方法，其中在所述至少一个侧边上形成所述可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料包括在至少一个侧边上丝网印刷所述可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料。
16.根据权利要求1所述的方法，其中在至少一个侧边上形成所述可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料包括用边缘涂覆工艺将所述可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料沉积在所述太阳能电池的所述至少一个侧边上。
17.一种制造太阳能电池的方法，所述太阳能电池具有在正常工作期间朝向太阳的正面、与正面相对的背面和四个侧边，所述方法包括：
在具有50至140微米厚度的薄硅基板上形成第一掺杂区和第二掺杂区；
沿着所述太阳能电池的至少一个侧边沉积可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料，其中所述绝缘材料形成具有至少3GPa弹性模量和至少250摄氏度的玻璃转变温度的第一保护膜；以及
通过电镀工艺形成第一多个叉指型金属接触指和第二多个叉指型金属接触指，其中所述第一多个叉指型金属接触指和第二多个叉指型金属接触指与所述第一掺杂区和第二掺杂区电连接。
18.根据权利要求17所述的方法，其中沉积所述可印刷悬浮液形式的第一绝缘材料包括将所述第一绝缘材料在至少一个侧边上朝着所述太阳能电池的所述正面和背面的内部沉积至多1毫米厚度。
19.根据权利要求17所述的方法，其中形成第一保护膜包括热固化处理，所述热固化处理包括：
在第一固化持续时间内从第一固化温度升温至第二固化温度；
在第二固化持续时间内保持所述固化温度；以及
在第三固化持续时间内从所述第二固化温度降温至所述第一固化温度。.
20.一种制造太阳能电池的方法，所述太阳能电池具有在正常工作期间朝向太阳的正面、与正面相对的背面和四个侧边，所述方法包括：
在薄硅基板上的所述太阳能电池的所述背面形成P型掺杂区和N型掺杂区；
沿着所述太阳能电池的至少一个侧边沉积聚酰亚胺糊；
在所述太阳能电池的所述至少一个侧边上形成聚酰亚胺膜；
形成与所述P型掺杂区电连接的第一多个叉指型金属接触指；以及
形成与所述N型掺杂区电连接的第二多个叉指型金属接触指。
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