CN104576773A - 太阳能电池接触结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能电池接触结构。在各种实施方式中，太阳能电池可以包括：由硅制成的太阳能电池晶片衬底，该硅的主要成分是具有与一个晶片边缘平行的{111}晶面的单晶结构；电介质层，设置在太阳能电池晶片衬底的后侧上；多个接触开口，其延伸穿过电介质层到达太阳能电池晶片衬底；多个金属触点，其形成在多个接触开口中；和金属层，其设置在电介质层上方；其中金属层通过多个金属触点电气连接至太阳能电池晶片衬底；其中多个接触开口的至少一个接触开口不平行于{111}晶面延伸。

Description

太阳能电池接触结构

技术领域

各种实施方式总体上涉及太阳能电池的接触操作。

背景技术

如图1A所示，局部接触开口(LCO)线102形成在普通的太阳能电池的太阳能电池衬底的背面上。普通的太阳能电池是PERC(钝化发射极和背面接触)电池设计、激光烧结接触(LFC)电池设计或具有背侧接触网格的双面电池设计。LCO线是直接形成在太阳能电池衬底上的激光切割沟槽，该衬底常常由硅或夹层构成，该夹层通常由氧化铝、氮化硅、氮氧化硅或另一种钝化材料构成。沟槽用金属填充，该金属通常是铝。可以通过丝网印刷含金属的糊剂来实现沟槽的金属化。具有糊剂的太阳能电池经过烧结，在沟槽中形成金属。烧结的铝流到沟槽端部，从而形成铝珠。这些珠会形成在每条激光线上。迄今为止，没有公知的解决方案来防止形成这些珠。这些珠的凸块和点负荷会导致太阳能电池的断裂率增大。这会引起太阳能电池破损和开裂，并且因此缩短太阳能模块的使用寿命。

可替代地，使用以下实例的任意一种可以实现LCO沟槽的金属化：电镀、气相沉积技术(例如，PVD、CVD)和原子层沉积(ALD)。

在常规的太阳能电池中，LCO线102形成为与太阳能电池衬底的至少一个边缘平行。此外，常规的太阳能电池硅衬底形成为使得{110}晶向与太阳能电池衬底的平表面平行。因此，太阳能电池硅衬底从能量角度优选的{111}晶向112与LCO线102不平行。

与太阳能电池结构的晶向平行(例如与准单晶PERC电池的{110}晶向平行)的LCO线的周期性取向以及还有银焊盘结构、网格结构、太阳能电池的激光触点的周期性取向会支持太阳能电池结构中裂纹(例如，沿太阳能电池结构的{111}方向112)的扩展。通常，接触结构平行于晶体太阳能电池衬底的裂纹扩展方向连续或不连续地延伸。这些周期性重复的连续结构的局部机械张力在太阳能电池衬底的晶向的方向上会累加到较大的线性张力性。这些线性张力线就像太阳能电池结构的穿孔一样起作用，并且会降低与LCO线或焊盘平行的太阳能电池的稳定性。因此，裂纹会在不离开这个从能量角度优选的方向，例如，太阳能电池衬底的从能量角度优选的{111}方向112的情况下沿着张力线几乎不受阻碍地扩展。换言之，太阳能电池上周期性重复的接触结构，例如，汇流条、焊盘、网格指状物、LCO线，会导致单触点结构的张力场叠加并且会因此形成张力线。这些张力线的延伸在太阳能电池衬底中具有优选的方向，原因在于这是各向异性的。在一些太阳能电池设计中，张力线的方向可以与硅衬底的晶体方向上的{111}主裂纹扩展方向平行。

另外，在加工和测试常规的太阳能电池模块时，由于太阳能电池衬底厚度的减小、太阳能电池衬底的晶向和新型太阳能电池设计构思，例如，在{110}准单晶PERC电池中的设计构思，可以观察到断裂率和裂纹形成几率增大。太阳能电池在加工时，例如，在焊接；将太阳能电池连接器应用于温度膨胀系数与太阳能电池衬底的温度膨胀系数不同的太阳能电池；运输和搬运焊接的太阳能电池、线丝、层合物和模块，借助于压力和温度应力层压太阳能电池或太阳能电池模块期间通常暴露于各种应力因素，例如温度应力。在工作期间，会给太阳能电池或太阳能电池模块上施加另外的应力因素，例如，变化的环境温度，由例如风和雪等天气因素强加的机械应力。在加工期间通过补偿手段可以部分减小这些应力因素，例如，改变加工条件，例如，层压工序，调整焊接头的位置，使用双层乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)封装。然而，由于太阳能电池的设计，在太阳能电池和太阳能电池模块的加工和操作期间无法完全消除应力因素。减少断裂率可能还不够，并且减少断裂率的上述解决方案费用高昂且费时。

此外，如果多个LCO线受损，那么上述效果会很关键。例如，在{110}准单晶太阳能电池和{110}准单晶PERC电池中，这会增大太阳能电池的开裂几率。在这种情况下，主裂纹扩展方向会平行于周期性重复的接触结构的方面或平行于线型接触结构的延伸方向。

在常规的太阳能电池中，LCO线102与通常为铝的整个后侧金属化层114成对。焊盘116可以与太阳能电池衬底电气连接上，以通过这些用烧结的焊膏印刷的焊盘来提供到太阳能电池的电气连接接入。可替代地，可以用非烧结糊剂印刷焊盘116。这些焊盘会留在电介质层上。金属填充的沟槽102提供太阳能电池衬底(电池基座)与太阳能电池的焊盘116之间的接触。焊盘116是由LCO 102上的后侧金属化层114形成的，或者形成在该金属化层114上或形成在其内。另外，常规的太阳能电池可以包括太阳能电池衬底上的太阳能电池汇流条，以增大太阳能电池衬底中的电流分布。常规的LCO线102垂直于太阳能电池汇流条和焊盘116(如图1B所示)。

可替代地，例如可以通过使用以下沉积方法中的任意一种来形成焊盘：电镀、气相沉积(例如，CVD、PVD)和原子层沉积(ALD)。

例如，在PERC技术中，这种设计的一个缺点是功率下降，因为焊盘116在LCO线102中断或者失去与焊盘116的连接时失效。电池电流必须流过硅基材料到下一个LCO线102，从而导致较高的串联电阻和电池功率损耗。另外，串联电阻会由于太阳能电池加工中的温度循环而增大。此外，整个后侧区域金属化层114在太阳能电池的烧结过程和冷却之后会导致拱形的太阳能电池。这种拱形可能是缘于多个层之间的内应力，例如，由银制成的焊盘116与由铝制成的金属化层114之间的内应力。应力可能是由太阳能电池衬底的显著不同的热膨胀系数(CTE(Al):23.1ppm/K、CTE(Ag):18.9ppm/K、CTE(Si):2.6pp/K)引起的。整个后侧金属化层114形成的应力会增大上述LCO线102受损的几率。另外，应力会促进在太阳能电池衬底内，例如，在由例如硅之类的脆性材料形成的太阳能电池衬底中，形成裂纹。

发明内容

在各种实施方式中，太阳能电池可以包括：由具有晶向的硅制成的太阳能电池晶片衬底；电介质层，其设置在太阳能电池晶片衬底上方；多个接触开口，其延伸穿过电介质层到达太阳能电池晶片衬底；多个金属触点，其形成在多个接触开口中；和金属层，其设置在电介质层上方；其中金属层通过多个金属触点电气连接至太阳能电池晶片衬底；其中多个接触开口中的至少一个接触开口相对于所述晶向成角度地延伸。

附图说明

在附图中，相似的标记字符在不同视图中一般指代相同的部件。附图未必按比例绘制，相反，重点一般放在说明本发明的原理上。在以下说明书中，参照附图描述了本发明的各种实施方式，其中：

图1A和图1B示意性地示出了普通接触结构的不同视角；

图2A和图2B示出了根据各种实施方式的接触结构；

图3A和图3B示出了根据各种实施方式的接触结构；并且

图4A至图4F示出了根据各种实施方式的接触结构。

具体实施方式

以下详细描述涉及以举例方式示出具体细节的附图和可以实施本发明的实施方式。

本文中使用的词语“示例性”的意思是“作为实例、举例或举例说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施方式或设计不一定被阐释为优选于或优于其他的实施方式或设计。

用于表示形成在一侧或表面“上方”的沉积材料的词语“上方”在本文中的意思可以是沉积材料可以“直接”形成在意指的侧边或表面上，例如，与其直接接触。用于表示形成在一侧或表面“上方”的沉积材料的词语“上方”在本文中的意思可以是沉积材料可以“间接”形成在意指的侧边或表面上，而在意指的侧边或表面与沉积材料之间设有一个或多个附加层。

太阳能电池可以是来自以下类型的组的硅太阳能电池：晶体硅太阳能电池，薄膜太阳能电池，例如，硅或其他化合物的薄膜太阳能电池，聚光太阳电池，多太阳能电池，电化学染料敏化太阳能电池，有机太阳能电池，混合型太阳能电池，荧光太阳能电池或热光伏太阳能电池。太阳能电池可以形成为以下类型之一的形式：铝加太阳能电池(Al+cell)，具有有铝后面结型场和背面(n型)的高磷太阳能电池,具有有前连接(n型)的丝网印刷太阳能电池的n型太阳能电池；所有侧钝化H图案化太阳能电池(PASHA)，具有前后导电指状物和汇流条结构，且不具有后侧的盖帽开口和接触开口；钝化发射极和背面太阳能电池(PERC)和/或钝化发射极背面局部扩散电池(PERL)。

在各种实施方式中，太阳能电池可以包括第一电极、第二电极和第一电极与第二电极之间的光学活性区。第一电极可以直接形成在光学活性区上，即，在可吸收的电磁辐射的射束路径的前侧上。电磁辐射在光学活性区中转换成电压和/或电功率。

第一电极可以形成为前侧接触或前表面敷金属(metallization)。前接触结构可以形成在光学活性区上方，例如，作为指状敷金属或选择性发射极的形式或者作为它们的组合。图案化的前侧敷金属基本上只形成在光学活性区上(除电气交叉连接之外)。

太阳能电池的光学活性区可以包括导电材料和/或半导电材料，例如，掺杂硅，例如掺有硼、镓和/或铟的p型掺杂硅(p型)，例如，或掺有例如磷、砷和/或锑的n型掺杂硅(n型)。光学活性区可以包括掺杂物与第二区域不同并且与第二区域存在物理接触的第一区域。例如，第一区域可以是p型区域(掺有p型掺杂物)，并且第二区域可以是n型掺杂物(掺有n型掺杂物)，并且反之亦然。在第一区域与第二区域的界面处形成能够产生电子空穴对的pn结。光学活性区可以吸收电磁辐射并且形成其光电流。光学活性区可以包括例如并列和/或叠加的多个p-n结。电磁辐射可以具有x-射线、紫外线辐射(A至C)、可见光和/或红外线辐射(A至C)的波长范围。

在太阳能电池的屏蔽侧可以形成后侧接触结构。后侧接触结构可以包括第二电极和电介质层。电介质层可以形成为钝化层。

电介质层可以包括接触开口。接触开口可以形成为电介质层的局部接触开口。

接触焊盘可以形成在电介质层的接触开口的顶部上。接触焊盘可以通过接触开口与第二电极电气连接上。

在各种实施方式(例如，如图2A和图2B，以及图3A和图3B所示)中，太阳能电池包括具有晶向210的太阳能电池晶片衬底208。太阳能电池晶片衬底208可以包括单晶硅衬底和准单晶硅衬底中的至少一种。太阳能电池晶片衬底208可以包括{100}、{110}或{111}晶向。太阳能电池晶片衬底的平表面的晶向210可以是{100}、{110}或{111}晶向。在一个实施方式中，太阳能电池晶片衬底208可以是由主要成分为具有与一个晶片边缘平行的{111}晶面的单晶结构的硅制成的。太阳能电池晶片衬底的主裂纹扩展方向可以平行于或沿着太阳能电池衬底208的{111}方向。

电介质层206可以设置在太阳能电池晶片衬底208的上方。例如，当接触结构形成在太阳能电池侧的后侧上时，电介质层206可以设置在太阳能电池晶片衬底208的后侧上方。电介质层206可以是钝化层并且可以包括电介质材料，例如，氧化铝、氧化硅、氧氮化硅或氮化硅。

多个接触开口202延伸穿过电介质层206到达太阳能电池晶片衬底208。多个接触开口中的至少一个接触开口202可以与{111}晶面不平行地延伸(如图2A和图2B中的实施方式200A至200K所示)。换言之，多个接触开口中的至少一个接触开口202可以相对于太阳能电池晶片衬底208的边缘成角度地延伸。成角度的延伸可以与多个接触开口的接触开口202相对于太阳能电池衬底208的边缘延伸的取向种类和/或形式相同。在一个方面，多个接触开口中的至少一个接触开口202可以形成接触线202。多个接触开口中的至少一个接触开口202相对于太阳能电池衬底208的晶向成角度地延伸，太阳能电池衬底208的晶向如，太阳能电池衬底208的平表面的晶向和/或太阳能电池衬底208的主裂纹扩展方向(例如，太阳能电池晶片衬底208的{111}晶向)。在一个方面，多个接触开口中的至少两个接触开口202彼此相对成角度地延伸和/或相对于太阳能电池晶片衬底208的边缘成角度地延伸。

接触线202可以相对于太阳能电池晶片衬底208的边缘成约45°角度延伸，如实施方式200B、200E、200F、200J所示。另外，接触开口线可以相对于太阳能电池晶片衬底的主裂纹扩展方向，例如，硅基太阳能电池晶片衬底晶向中的{111}方向延伸。角度可以在约0°至约90°的范围内，例如，约45°。在一个方面，接触线可以相对于{111}晶面成约45°角度延伸。

在一个方面，多个接触开口中的至少一个接触开口202可以形成为连续的、间断的或虚线式接触线。

接触线202可以包括至少一个带波浪线形状的线部分，如实施方式200J所示。波浪线形状还可以形成为类似于锯齿形形状。波浪线形状一般可以描述成在接触开口线的行进方向上具有周期性或非周期性变化的线形。

接触线202可以包括至少一个具有圆形线形状的线部分，如实施方式200C、200D、200G、200H所示；还在图4A中的实施方式400A所示，在图4F中的实施方式400K、400M所示。圆形线形状一般可以描述成具有封闭的圆周线的形状。

接触线202可以包括至少一个具有短画线形状的线部分，如实施方式200D所示；还如在图4B中的实施方式400B、400C所示，在图4C中的实施方式400D所示，并且在图4F中的实施方式400J所示。

接触线202可以包括至少一个具有交叉线形状的线部分，如实施方式200C、200E、200G、200H所示。

交叉影线结构(网状、三角形、蜂巢状或网格状结构)可以形成为使得这些结构在太阳能电池衬底的主裂纹扩展方向的方向上可以(基本上)不含周期性重复，例如，在硅基太阳能电池晶片衬底的{111}方向上可以(基本上)不含周期性重复。太阳能电池的稳定性可以通过以下方式增加：中断交叉阴影结构(网状、三角形、蜂巢状或网格状结构)的连续形成且交叉的接触开口，使得交叉影线结构可以包括接触开口线的例如具有接触开口的圆形或弯曲形端部的中断部。中断部可以在与主裂纹扩展方向平行的区域中，如相对于实施方式200C的实施方式400E所示。另外，通过减少在主裂纹扩展方向上周期性重复的中断网格可以增强太阳能电池的稳定性，如相对于实施方式400E的实施方式400C所示。另外，通过形成为圆形或弯曲形状的接触开口202可以增加太阳能电池的稳定性。曲率半径应当足够大到能减小接触开口周边的局部机械应力。

接触线202可以包括至少一个带多边形线形状的线部分，如实施方式200G、200H所示。

在各种实施方式中，多个接触开口中的至少一个接触开口202可以在太阳能电池晶片衬底208的边缘之前停止，如实施方式200A至200E所示。

在各种实施方式中，多个接触开口中的至少一个接触开口202可以被沟槽结构204包围，如实施方式200A至200E所示。多个接触开口可以被单个沟槽结构204包围，如实施方式200A至200E、图2C所示。在接触开口202内具有金属触点的单个接触开口202可以被沟槽结构204包围，该沟槽结构204是由接触开口202的相对于金属触点的延伸部分的较大延伸部分形成的，如图3B所示。

在图3A中，太阳能电池的接触结构被图示为在电介质层206中具有接触开口202。接触开口是例如通过丝网印刷含金属的糊剂302到接触开口202中而至少部分地填充金属，如图3B所示。通过烧结太阳能电池晶片衬底，例如以去除糊剂(例如，粘结剂)的有机成分，含金属的糊剂可以还原成金属触点。因此，多个金属触点(如图3B所示)可以形成为多个接触开口202。

金属层可以设置在电介质层206上方。金属层通过多个金属触点电气连接至太阳能电池晶片衬底208。

金属层可以覆盖多个接触开口中的多个接触开口202。在一个方面，金属层延伸超过大多数接触开口202。在各种实施方式中，金属层可以包括两个或更多个分离的金属层。分离的金属层可以宽至覆盖接触开口202，或者窄至单个接触开口202。太阳能电池衬底208的后侧通过分离的金属层而减少的金属层的量可以减小太阳能电池衬底208的弓度。另外，两个或更多个分离的金属层可以允许太阳能电池的多重对准选项。在各种实施方式中，焊料触点可以形成在金属化层的顶部或其中，或者由金属触点形成。太阳能电池通过与焊料触点形成焊接的电气连接可以被电气连接上。换句话讲，可以修改太阳能电池晶片衬底208后侧的金属化以包括与接触开口布置匹配的金属带。每个金属带可以覆盖一个或多个接触开口202，例如，接触开口线。可以修改金属化过程的丝网印刷的丝网以提供所需的布置。如果使用非丝网印刷工艺(例如，电镀、CVD、PVD、ALD)，那么可以使用合适的掩模来提供所需的布置。交叉影线金属化可以被设计成在电池的汇流条的方向上得到挨着焊盘的无金属区域以促进稳健的焊接过程。

另外，当接触开口线的一部分可能失效时，成角度的交叉影线的接触开口设计可以在焊盘之间提供许多多余的电流路径。这种冗余是这种太阳能电池设计用于增加太阳能电池的稳定性和可靠性的特征。这种冗余类似地适用于晶体和非晶体硅太阳能电池，而不管晶向如何。条纹状背面敷金属可以给电池提供最小的必要电流路径。其通过减少糊剂消耗可以提供成本优势，并且其可以减小电池上的应力，从而得到更低的电池弓度。

在各种实施方式中，多个接触开口被布置成使得它们形成相对于晶向成角度地延伸的接触开口布置，如图4A至图4F所示。换句话讲，接触开口线可以在电介质层的开口包括中断部，使得形成接触开口202的分离的分段。在一个方面，接触开口布置可以与{111}晶面不平行地延伸。类似地，接触焊盘、接触位点、接触区域也可以包括中断部。中断部可以形成为使得接触开口的端部具有弯曲的角或圆角，例如，没有扭折(kinks)。

接触开口的布置可以是分配分离的接触开口。接触开口的布置形成为使得裂纹402可以仅在太阳能电池晶片衬底208中扩展直至其到达接触开口，如图4A所示。接触开口形成为使得裂纹402从主裂纹扩展方向210转移开。可以沿着接触开口202的形状引导裂纹402，并且一旦释放机械应力，裂纹就会停止扩展。因此，通过接触开口的布置可以增加太阳能电池的稳定性。

接触开口的布置可以相对于太阳能电池晶片衬底的边缘成角度地延伸。延伸可以具有与实施方式400C、400F、400H、400J中图示的布置中的接触开口相同的取向类型，可以具有与实施方式400A至400M中图示的接触开口相同的布置形状或形式，和/或具有与实施方式400A、400E至400H、400K至400M中图示的接触开口相同的形状或形式。在一个方面，接触开口布置相对于太阳能电池晶片衬底的边缘成角度地延伸，例如，在实施方式400H中短画线或虚线的接触开口线202的形式。接触开口布置可以形成接触线布置。接触开口布置，例如，接触线布置，可以相对于太阳能电池晶片衬底的边缘成约45°的角度延伸。在一个方面，接触线布置可以包括彼此相对成角度地和/或相对于太阳能电池晶片衬底208的边缘成角度地交叉的至少两个接触线。

在一个方面，接触线布置可以形成非周期性布置，如实施方式400A、400K所示。换句话讲，接触线布置可以形成接触开口的非周期性布置。非周期性布置可以包括接触开口202的非周期性分布。

在一个方面，接触线布置可以形成周期性布置，如实施方式400B至400J、400M所示。周期性布置可以包括接触开口202的周期性分布。

接触开口布置，例如，接触线布置，和/或接触开口布置的接触开口202可以包括至少一个具有波浪线形状布置的线部分。

接触开口布置和/或接触开口布置的接触开口202可以包括至少一个具有圆形线形布置的线部分，如实施方式400A、400G、400H、400K和400M所示。

接触开口布置和/或接触开口布置的接触开口202可以包括至少一个具有多边形线形布置的线部分。

接触开口布置和/或接触开口布置的接触开口202可以包括至少一个具有虚线形布置的线部分，如实施方式400B至400J、400M所示。

接触开口布置和/或接触开口布置的接触开口202可以包括至少一个具有交叉线形布置的线部分，如实施方式400D、400E所示。

接触开口布置和/或接触开口布置的接触开口202可以包括至少一个具有虚线形布置的线部分，如实施方式400B至400F、400M所示。

接触开口布置可以在太阳能电池晶片衬底的边缘之前停止。

在各种实施方式中，接触开口布置可以被沟槽结构204包围。在一个方面，大多数接触开口202可以被沟槽结构204包围，例如，被形成为框架状的开口结构的沟槽结构204包围。在各种实施方式中，金属层可以覆盖接触开口布置的多个接触开口202。在一个方面，接触开口布置可以与沟槽结构交叉。

例如，如图4B和图4C所示的虚线布置的接触开口202可以具有在相邻的接触开口202之间在约100μm至约1500μm的范围内的距离406，在约100μm至约1500μm的范围内的接触开口202的长度410；在约25μm至约150μm的范围内的接触开口202的宽度408；在约0.5mm至约2mm的范围内的相邻的接触开口202的间距404。接触开口202可以布置成矩形形式，例如，方形，如实施方式400B所示，或者布置成变形的矩形形式，例如，变形的方形，如实施方式400C所示，或者它们的混合。在各种实施方式中，接触开口202可以布置成与太阳能电池的前侧触点的接触指平行或者相对于该接触指旋转约90°。短画线布置的接触开口202可以包括形成为例如如图4C所示的区划线的接触开口202。在各种实施方式中，具有形成为区划线和短画线的接触开口202的接触开口布置可以形成为相对于太阳能电池的前侧触点的接触指旋转约90°。具有虚线接触开口(400B至400D)的接触开口202可以布置成使得相对于太阳能电池晶片衬底208的边缘形成在约0.5mm至约2.0mm的范围内的距离。

接触开口布置可以在虚线接触开口布置中包括交叉形式的接触开口202，例如，如图4D所示。交叉形式的接触开口202可以具有在约100μm至约500μm的范围内的接触开口202的水平长度402；在约100μm至约500μm的范围内的接触开口202的垂直长度418；在约500μm至约1500μm的范围内的相邻的接触开口的水平距离416(中心到中心)；在约500μm至约1500μm的范围内的相邻的接触开口202的垂直距离414(中心到中心)；以及在约25μm至约150μm的范围内的接触开口的宽度408。接触开口202可以布置成矩形形式，例如，方形，如实施方式400E所示，或者布置成变形的矩形形式，例如，变形的方形，如实施方式400F所示，或者它们的组合。具有交叉型接触开口(400E、400F)的接触开口可以布置成使得相对于太阳能电池晶片衬底208的边缘形成在约0.5mm至约2.0mm的范围内的距离。

接触开口布置可以在虚线接触开口布置中包括点状、圆形、椭圆形或圆环形式的接触开口202，例如，如图4E所示。点状、圆形或圆环形式的接触开口202可以具有在约80μm至约150μm的范围内的直径422，在约400μm至约1500μm的范围内的相邻的接触开口的水平距离416(中心到中心)，在约400μm至约1500μm的范围内的相邻的接触开口的垂直距离414(中心到中心)。接触开口202可以布置成矩形形式，例如，方形，如实施方式400G所示，或者布置成变形的矩形形式，例如，变形的方形，如实施方式400H所示，或者它们的组合。具有交叉形状的接触开口可以布置成使得相对于太阳能电池晶片衬底208的边缘形成在约0.5mm至约2.0mm的范围内的距离。点状、椭圆或圆环形式的接触开口202可以以周期性或非周期性方式分布或图案化，例如按统计规律分布。在一个实施方式中，点状、圆形、椭圆形或圆环形式的接触开口202可以形成在彭罗斯拼图(Penrosetiling)的交叉点处。

接触开口布置的接触开口202可以分离，例如，如实施方式400G、400M所示，或者可以连接上，例如，如实施方式400K、200A所示。

为了在太阳能电池的后侧形成上述冗余的接触开口布置，可以将普通的PERC接触开口工艺修改成用激光以一定角度(例如，45°交叉剖面线布置)切割接触开口线202。可以优化线间距以减少电阻损耗，使后侧钝化和工具功能最大化。上述接触开口和/或接触开口布置由于它们的取向、重复和/或周期性(因此它们的机械张力场)与主裂纹扩展方向(太阳能电池晶片衬底208的{111}方向)偏离，所以可以抑制在太阳能电池晶片衬底208的线形裂纹扩展。因为主裂纹扩展方向在这些太阳能电池中与焊盘的延伸部以及接触开口线202平行，所以可以增加薄太阳能电池和准单晶PERC太阳能电池的稳定性。非周期性接触开口布置和/或接触开口202，例如，彭罗斯拼图或统计形式和布置，可以各向异性地分散机械张力。另外，相对于太阳能电池晶片衬底的平表面的晶向成角度地延伸的周期性接触开口布置和/或接触开口202也可以各向异性地分散机械张力。裂纹402在具有上述接触结构的太阳能电池中只会在{111}方向上扩展很短的距离，直到裂纹到达接触开口202的横向张力场。横向张力场会引导裂纹偏离其扩展方向并且可以阻止其进一步扩展。具有广泛覆盖太阳能电池的侧边的区域的非周期性接触开口布置，例如，彭罗斯拼图形状的布置，可以在太阳能电池的平区域中各向异性地分散机械张力。因此，这些接触开口布置可以不含可能与太阳能电池的裂纹扩展方向有关的线形张力线或周期性重复的张力点。因此会阻碍裂纹402沿着应力峰值在敷金属中扩展，或者沿着太阳能电池晶片衬底的主裂纹扩展方向扩展。这种扩展会要求改变裂纹扩展的进程。因此，减小了裂纹扩展，并且增强了太阳能电池的稳定性。

在各种实施方式中，接触开口202和/或接触开口布置形成为使得结构的数量减小到允许裂纹在太阳能电池晶片衬底208中无阻碍地扩展。这些结构可以具有周期性地重复结构，可以具有锐角，或者可以具有与例如主裂纹扩展方向(硅中的{111}方向)之类的晶向平行的连续接触开口线。这可以通过使金属化结构的对称性相对于太阳能电池晶片衬底的晶体对称性偏离来实现。

在各种实施方式中，描述了能增强太阳能电池和太阳能电池模块的稳定性的接触结构。

在各种实施方式中，太阳能电池可以包括：由硅制成的太阳能电池晶片衬底，硅的主要成分是具有与一个晶片边缘的{111}晶面平行的单晶结构；电介质层，其设置在太阳能电池晶片衬底上方；多个接触开口，其延伸穿过电介质层到达太阳能电池晶片衬底；多个金属触点，其形成在多个接触开口中；和金属层，其设置在电介质层上方；其中金属层通过多个金属触点电气连接至太阳能电池晶片衬底；其中多个接触开口的至少一个接触开口与{111]晶面不平行地延伸。

在各种实施方式中，电介质层可以设置在太阳能电池晶片衬底的后侧上，例如，作为太阳能电池晶片衬底接触结构的后侧的一部分。在各种实施方式中，电介质层可以设置在太阳能电池晶片衬底的前侧上，例如，作为太阳能电池晶片衬底接触结构的前侧的一部分。

在各种实施方式中，太阳能电池晶片衬底可以包括单晶硅衬底和准单晶硅衬底中的至少一种。在各种实施方式中，太阳能电池晶片衬底可以包括以下材料的一种或者由其形成：铟、镓、砷、磷、硼、碳。

在各种实施方式中，太阳能电池晶片衬底可以包括{100}、{110}或{111}晶向。太阳能电池晶片衬底的平表面的晶向可以是{100}、{110}或{111}。

在各种实施方式中，多个接触开口中的至少一个接触开口可以相对于太阳能电池晶片衬底的边缘成角度地延伸，例如，相对于太阳能电池晶片衬底的平表面的晶向或者相对于太阳能电池晶片衬底的裂纹扩展方向成角度地延伸。在各种实施方式中，多个接触开口中的至少两个接触开口可以彼此相对成角度地延伸和/或相对于太阳能电池晶片衬底的边缘成角度地延伸。太阳能电池晶片衬底中裂纹的扩展方向是在太阳能电池晶片衬底内的方向，通过沿着该方向形成裂纹可以释放衬底的机械应力或张力。硅的主扩展方向是{111}方向。延伸可以与多个接触开口的接触开口具有相同的取向类型和/或形式。

在各种实施方式中，多个接触开口的至少一个接触开口可以形成接触线。在各种实施方式中，多个接触开口中的至少一个接触开口可以形成连续的、间断的或虚线式的接触线。接触线可以相对于太阳能电池晶片衬底的边缘和/或{111}晶面成约45°的角度延伸。接触线可以至少一个具有选自以下线形中的线形的线部分：波浪线形、圆形线形和多边形线形。接触线可以与整个金属化层(例如，整个后侧敷金属)亦或接触开口顶部上方的薄金属线(带)成对。在各种实施方式中，至少一个接触开口可以在钝化层或太阳能电池衬底中形成为非周期性结构，例如，类似于曲折形状、分形体形状或随机形状。

在各种实施方式中，多个接触开口中的至少一个接触开口可以在太阳能电池晶片衬底的边缘之前停止。这可以减少裂纹进入太阳能电池晶片衬底的几率。在各种实施方式中，大部分接触开口可以在太阳能电池晶片衬底的边缘之前停止。

在各种实施方式中，多个接触开口中的至少一个接触开口被沟槽结构包围。沟槽结构可以防止从接触开口形成烧结金属的珠状物，因此可以增强太阳能电池的稳定性。沟槽结构可以形成为凹槽、沟道、凹道、孔或框架形激光线。沟槽结构可以形成为合并结构，使得烧结的金属不会形成相对于钝化层或沟槽包围层的表面水平暴露的珠状物。在一个实施方式中，多个接触开口可以被单个沟槽结构包围。单个沟槽结构可以合并两个或更多个接触开口的端部。在一个实施方式中，沟槽结构可以形成为框架状的接触开口结构。在一个实施方式中，大多数接触开口可以被框架状的开口结构包围。

在各种实施方式中，金属层可以覆盖所述多个接触开口中的多个接触开口。在各种实施方式中，金属层延伸超过大多数接触开口。

在各种实施方式中，太阳能电池可以包括：由具有晶向的硅制成的太阳能电池晶片衬底；电介质层，其设置在太阳能电池晶片衬底上方；多个接触开口，其延伸穿过电介质层到达太阳能电池晶片衬底；多个金属触点，其形成在多个接触开口中；和金属层，其设置在电介质层上方；其中金属层通过多个金属触点电气连接至太阳能电池晶片衬底；其中多个接触开口布置成使得它们形成相对于所述晶向成角度地延伸的接触开口布置。

在各种实施方式中，这种布置可以与{111}晶面不平行地延伸。

在各种实施方式中，电介质层可以设置在太阳能电池晶片衬底的后侧上，例如，作为太阳能电池晶片衬底接触结构的背面的一部分。在各种实施方式中，电介质层可以设置在太阳能电池晶片衬底的前侧上，例如，作为太阳能电池晶片衬底接触结构的前侧的一部分。

在各种实施方式中，太阳能电池晶片衬底可以包括单晶硅衬底和准单晶硅衬底中的至少一种。在各种实施方式中，太阳能电池晶片衬底可以包括以下材料中的一种或者由其形成：铟、镓、砷、磷、硼、碳。

在各种实施方式中，太阳能电池晶片衬底可以包括{100}、{110}或{111}晶向。太阳能电池晶片衬底的平表面的晶向可以是{100}、{110}或{111}。

在各种实施方式中，接触开口的布置可以相对于太阳能电池晶片衬底的边缘成角度地延伸。该延伸可以与接触开口具有相同的取向类型和/或布置形式。

在一个方面，接触开口布置相对于太阳能电池晶片衬底的边缘成角度地延伸，例如，相对于太阳能电池晶片衬底的平表面的晶向或者相对于太阳能电池晶片衬底的裂纹扩展方向成角度地延伸。接触开口布置可以形成接触线布置。接触开口布置，例如，接触线布置，可以相对于太阳能电池晶片衬底的边缘成约45°的角度延伸。在各种实施方式中，接触线布置可以包括彼此相对成角度地和/或相对于太阳能电池晶片衬底的边缘成角度地交叉的至少两个接触线。

在各种实施方式中，接触线布置可以形成非周期性布置。非周期性布置可以包括接触开口的非周期性分布。这些非周期性布置和/或接触开口形式可以在不同方向上均质地分散机械张力，或者可以在太阳能电池晶片衬底中产生与至少一个优选的裂纹扩展方向不平行的张力场。在各种实施方式中，接触线布置可以形成接触开口的非周期性布置。在各种实施方式中，接触开口可以在钝化层或太阳能电池衬底中形成为非周期性网格，例如，彭罗斯拼图或统计分布。接触开口布置可以由连续的线、网络、网格和/或不连续的线形成。在各种实施方式中，接触开口布置可以包括环状接触开口。接触开口可以形成为彼此分离。非接触或在机械上无相互作用可以防止应力或张力点态传输到太阳能电池衬底晶片中。此外，非周期性布置可以防止与多晶衬底的晶向(例如，晶体太阳能电池晶片衬底的{111}方向)平行的统计学局部取向。

在各种实施方式中，接触线布置可以形成周期性布置。周期性布置可以包括接触开口的周期性分布。

在各种实施方式中，接触开口布置，例如，接触线布置可以包括至少一个具有选自以下线形布置的线形的线部分：波浪线形布置、圆形线形布置、多边形线形布置、短画线形布置、交叉线形布置和虚线线形布置。这些接触线布置可以与整个金属化层(例如，整个后侧敷金属)亦或接触开口顶部上方的薄金属线(带)成对。

在各种实施方式中，接触开口布置可以在太阳能电池晶片衬底的边缘之前停止。在一个方面，大部分接触开口202可以在太阳能电池晶片衬底208的边缘之前停止。

在各种实施方式中，接触开口布置可以被沟槽结构包围。

在各种实施方式中，金属层可以覆盖所述多个接触开口中的多个接触开口。

在各种实施方式中，提供了一种太阳能电池。太阳能电池可以包括：由硅制成的太阳能电池晶片衬底；电介质层，其设置在太阳能电池晶片衬底后侧上方；多个接触开口，其延伸穿过电介质层到达太阳能电池晶片衬底；多个金属触点，其形成在多个接触线中；和金属层，其设置在电介质层上方；其中金属层通过多个金属触点电气连接至太阳能电池晶片衬底；其中多个接触线布置成使得至少两个接触线彼此交叉。

在各种实施方式中，多个接触线中的至少两个交叉的接触线可以形成连续的、中断的或虚线式接触线。

在各种实施方式中，太阳能电池晶片衬底可以是由晶体或非晶体衬底制成的。

在各种实施方式中，太阳能电池晶片衬底可以是由多晶硅制成的。

在各种实施方式中，太阳能电池晶片衬底可以是由单晶硅制成的。

尽管参照具体实施方式特别示出并且描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改。因此，本发明的范围由所附权利要求书指明，并且因此旨在包括在权利要求书的等效形式的含义和范围内的所有修改。

Claims (16)

1.一种太阳能电池，其包括：

由硅制成的太阳能电池晶片衬底，所述硅的主要成分是具有与一个晶片边缘平行的{111}晶面的单晶结构；

电介质层，其设置在所述太阳能电池晶片衬底的后侧上方；

多个接触开口，其延伸穿过所述电介质层到达所述太阳能电池晶片衬底；

多个金属触点，其形成在所述多个接触开口中；和

金属层，其设置在所述电介质层上方；

其中所述金属层通过所述多个金属触点电气连接至所述太阳能电池晶片衬底；

其中所述多个接触开口中的至少一个接触开口与{111}晶面不平行地延伸。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，

其中所述多个接触开口中的至少两个接触开口彼此相对成角度地延伸并相对于所述太阳能电池晶片衬底的边缘成角度地延伸。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池，

其中所述多个接触开口中的至少一个接触开口形成连续的、间断的或虚线式的接触线。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池，

其中所述接触线相对于所述{111}晶面成约45°的角度延伸。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池，

其中所述接触线包括至少一个具有选自由以下线形组成的组中的线形的线部分：

波浪线形；

圆形线形；和

多边形线形。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池，

其中所述金属层延伸超过大部分所述接触开口。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池，

其中所述大部分接触开口在所述太阳能电池晶片衬底的边缘之前停止。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池，

其中所述大部分接触开口被框架状的开口结构包围。

9.根据权利要求1所述的太阳能电池，

其中所述多个接触开口被布置成使得它们形成与{111}晶面不平行地延伸的接触开口布置。

10.根据权利要求9所述的太阳能电池，

其中所述接触线布置包括彼此相对成角度地并相对于所述太阳能电池晶片衬底的边缘成角度地交叉的至少两个接触线。

11.根据权利要求9所述的太阳能电池，

其中所述接触线布置形成接触开口的非周期性布置。

12.一种太阳能电池，其包括：

由硅制成的太阳能电池晶片衬底；

电介质层，其设置在所述太阳能电池晶片衬底的后侧上方；

多个接触开口，其延伸穿过所述电介质层到达所述太阳能电池晶片衬底；

多个金属触点，其形成在所述多个接触线中；和

金属层，其设置在所述电介质层上方；

其中所述金属层通过所述多个金属触点电气连接至所述太阳能电池晶片衬底；

其中所述多个接触线布置成使得至少两个接触线彼此交叉。

13.根据权利要求12所述的太阳能电池，

其中所述多个接触线中的所述至少两个交叉的接触线形成连续的、中断的或虚线式的接触线。

14.根据权利要求12所述的太阳能电池，

其中所述太阳能电池晶片衬底是由晶体或非晶体衬底制成的。

15.根据权利要求12所述的太阳能电池，

其中所述太阳能电池晶片衬底是由多晶硅制成的。

16.根据权利要求12所述的太阳能电池，

其中所述太阳能电池晶片衬底是由单晶硅制成的。