CN104641472A - 用于太阳能电池的放射状布置的金属触指 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能电池，其包括负金属触指(401)和正金属触指(451)。所述负金属触指(401)与所述正金属触指(451)交叉。所述金属触指(401,451)，即正金属触指和负金属触指两者，具有放射状设计，在其中，它们放射状地延伸以围绕对应接触焊盘(110)的周边的至少25％。所述金属触指(401,451)具有弯曲点，其共同形成在所述接触焊盘(110)内具有中心点的放射状图案。恰好两个金属接触焊盘合并成比所述恰好两个金属接触焊盘中的任一个宽的单个前导金属接触焊盘。
Description
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金属触指。
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。太阳能电池包括P型和N型扩散区。撞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。金属触指电连接至扩散区。外部电路继而可包括连接至金属触指的引线以允许电路由太阳能电池供电。本发明提供帮助提升太阳能电池效率的金属触指布置。
发明内容
在一个实施例中，太阳能电池包括负金属触指和正金属触指。负金属触指与正金属触指交叉。金属触指，即正金属触指和负金属触指两者，具有放射状设计，在该放射状设计中，它们放射状地延伸至并围绕对应接触焊盘的周边的至少25％。金属触指具有弯曲点，其共同形成在接触焊盘内具有中心点的放射状图案。恰好两个金属接触焊盘合并成比所述恰好两个金属接触焊盘中的任一个宽的单个前导金属接触焊盘。
本领域的技术人员在阅读包括附图和权利要求书的本公开全文之后，本发明的这些和其他特征对于他们而言将是显而易见的。
附图说明
当结合以下附图考虑时，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示出了根据本发明实施例的太阳能电池的背面的平面图。
图2示出了根据本发明实施例的具有太阳能电池互连器的图1的太阳能电池。
图3和图4示出了图1的太阳能电池的拐角负接触焊盘的放大图。
图5和图6示出了图1的太阳能电池的中心负接触焊盘的放大图。
图7和图8示出了图1的太阳能电池的中心正接触焊盘的放大图。
图9和图10示出了图1的太阳能电池的拐角正接触焊盘的放大图。
图11示出了根据本发明实施例的图1的太阳能电池的剖视图。
图12示出了根据本发明实施例的布置太阳能电池的金属触指的方法的流程图。
具体实施方式
在本发明中，提供了许多具体细节，例如结构、材料和方法的例子，以提供对本发明实施例的全面理解。然而，本领域的技术人员将会认识到，本发明可在没有所述具体细节中的一者或多者的情况下实施。在其他情况下，未示出或描述为人们所熟知的细节，以避免使本发明的方面模糊不清。
图1示出了根据本发明实施例的太阳能电池100的背面的平面图。在图1的例子中，太阳能电池100为背面结太阳能电池，因为其扩散区以及连接至扩散区的金属触指均位于太阳能电池100的背面上。太阳能电池100的背面与在正常工作期间面向太阳的正面相对。
太阳能电池100包括多个负接触焊盘110(即，110-1、110-2和110-3)和正接触焊盘120(即，120-1、120-2和120-3)。接触焊盘提供一表面，外部互连引线可(例如通过焊接)附接在该表面上以将太阳能电池100连接至另一太阳能电池或外部电路，诸如负载。太阳能电池100具有负边缘112和正边缘122。正如其名称所示，负边缘112是太阳能电池100的、负接触焊盘110所位于的边缘。负接触焊盘110-1和110-3是拐角接触焊盘，且负接触焊盘110-2是中心接触焊盘。类似地，正边缘122是太阳能电池100的、正接触焊盘110所位于的边缘。正接触焊盘120-1和120-3是拐角接触焊盘，且正接触焊盘120-2是中心接触焊盘。通常，太阳能电池可具有更多或更少的接触焊盘。在同一太阳能电池100内，负接触焊盘110电连接至负金属触指而不电连接至正金属触指，且正接触焊盘120电连接至正金属触指而不电连接至负金属触指。
为了如在太阳能电池模块中形成串联连接的太阳能电池，太阳能电池100的负接触焊盘110可连接至另一太阳能电池的正接触焊盘，等等。图2示出了根据本发明实施例的具有太阳能电池互连器220的太阳能电池100。正边缘122和负边缘112在图2中被标出以辅助定位负接触焊盘110和正接触焊盘120，所述负接触焊盘和正接触焊盘在图2中未标出以避免使附图凌乱。互连器220将太阳能电池100连接至另一太阳能电池。在图2的例子中，互连器220具有附接至对应接触焊盘的薄片221。例如，可将薄片221焊接到太阳能电池100的正接触焊盘120上，并且可将同一互连器220的相对薄片221焊接到另一太阳能电池(未示出)的负接触焊盘上。这适用于附接至负边缘112上的负接触焊盘110的互连器220。可使用的其他示例性互连器包括在共同转让的美国专利No.8,148,627中公开的那些，该美国专利以引用的方式全文并入本文。
图3和图4示出了拐角负接触焊盘110-1的放大图。图3示出了负接触焊盘110-1，该图不具有标记以提供用于参考的整洁的附图。图4示出了与图3相同的视图，但具有用于指出太阳能电池100的特征的标记。而且，为了图示的清楚性，不是所有特征均在图4中标出。在图1-图10的例子中，太阳能电池100内的白色空间被金属材料(例如，铜)覆盖，并且白色空间之间的黑色空间表示电绝缘体。
太阳能电池100包括连接至对应负接触焊盘110的负金属触指401(即，401-1、401-2、401-3等)。在图4的例子中，出于举例说明的目的，负接触焊盘110-1的周边已由虚线界定。在一个实施例中，为使电阻损耗最小化，恰好两个负金属触指401合并成比所述恰好两个负金属触指401中的任一个宽的单个前导负金属触指403(即，403-1、403-2、403-3等)。前导负金属触指403继而连接至对应负接触焊盘110。例如，负金属触指401-1和401-2合并成前导负金属触指403-1，前导负金属触指继而连接至负接触焊盘110-1。前导负金属触指403-1比负金属触指401-1或401-2宽。图4中标出的其他例子包括合并在一起以形成前导负金属触指403-2的负金属触指401-3和401-4，以及合并在一起以形成前导负金属触指403-3的负金属触指401-5和401-6。前导负金属触指403-2和403-3两者延伸至负接触焊盘110-1。前导负金属触指403-2比负金属触指401-3或401-4宽。类似地，前导负金属触指403-3比负金属触指401-5或401-6宽。
负金属触指401和403也如此命名，因为它们连接至对应的N型扩散区。太阳能电池100还包括连接至对应P型扩散区的正金属触指451(即，451-1、451-2、451-3等)和453(即，453-1、453-2、453-3等；参见图8)。在一个实施例中，太阳能电池100包括交叉的金属触指。具体地讲，负金属触指401与正金属触指451交叉。这在图4中示出为正金属触指451-1介于负金属触指401-1和401-2之间，正金属触指451-2介于负金属触指401-3和401-4之间，以及正金属触指451-3介于负金属触指401-5和401-6之间。需注意，为了提升的效率，在N型硅基板的情况下，正金属触指451及对应的P型扩散区(即，发射极扩散区)优选地被制作成在负金属触指401之间尽可能宽。
在一个实施例中，负金属触指401是直的并且沿着太阳能电池100的中间部分平行，但是为弯曲的以放射状地接近或者朝着对应的负接触焊盘110延伸。这在图4中示出为负金属触指401的弯曲点402(402-1、402-2、402-3等)共同形成具有位于负接触焊盘110内的中心点的放射状图案。弯曲部402允许金属触指401放射状地接近或延伸至负接触焊盘110。在图4的例子中，由虚线421和422示出弯曲点402的放射状图案。在一个实施例中，放射状图案具有覆盖负接触焊盘110的周边的至少25％或25％到75％之间的圆周。放射状设计，连同将两个金属触指合并成一个金属触指，通过使围绕接触焊盘的电流采集最大化并且减少可提取极少电流或不可提取电流的死空间，来帮助提高效率。
负金属触指401、前导负金属触指403以及负接触焊盘110的刚才所述的特征通常存在于太阳能电池100中，包括存在于正金属触指451、前导正金属触指453以及正接触焊盘120中。
图5和图6示出了中心负接触焊盘110-2的放大图。图5示出了不具有标记的负接触焊盘110-2。图6示出了与图5相同的视图，但具有用于指出太阳能电池100的特征的标记。为了图示的清楚性，不是所有特征均在图6中标出。
参考图6，负金属触指401-7和401-8合并在一起以形成前导负金属触指403-4，该前导负金属触指比负金属触指401-7或负金属触指401-8宽。负金属触指401-7和401-8分别在弯曲点402-7和402-8处弯曲，使得负金属触指401-7和401-8两者以及前导负金属触指403-4均以放射状的方式朝着负接触焊盘110-2延伸并指向。负金属触指401-7和401-8与正金属触指451-4交叉，该正金属触指在负金属触指401-7和401-8之间。
如图6所示，负金属触指401具有放射状设计，在该放射状设计中，它们的相应弯曲点402(例如，参见弯曲点402-7、402-8、402-9和402-10)共同形成具有位于负接触焊盘110内的中心点的放射状图案，在图6的例子中，该负接触焊盘为负接触焊盘110-2。该放射状图案由虚线423、424和425示出。在图6的例子中，放射状图案具有覆盖负接触焊盘110-2的周边的75％的圆周，该周边通常由虚线界定。即，在图6的例子中，负金属触指401和403指向并围绕负接触焊盘110-2的周边的75％。与图4中的放射状覆盖率相比增加的放射状覆盖率归因于负接触焊盘110-2的中心位置。
图7和图8示出了中心正接触焊盘120-2的放大图。图7示出了不具有标记的正接触焊盘120-2。图8示出了与图7相同的视图，但具有用于指出太阳能电池100的特征的标记。为了图示的清楚性，不是所有特征均在图8中标出。
参考图8，正金属触指451-5和451-6合并在一起以形成前导正金属触指453-1。为降低电阻损耗，前导正金属触指453-1比正金属触指451-5或正金属触指451-6宽。为了增加电流采集，正金属触指451-5和451-6分别在弯曲点402-11和402-12处弯曲，使得正金属触指451-5和451-6两者以及前导正金属触指453-1均放射状地朝着正接触焊盘120-2延伸并指向。正金属触指451-5和451-6与负金属触指401-9交叉，该负金属触指在正金属触指451-5和451-6之间。类似地，正金属触指451-7和451-8合并在一起以形成前导正金属触指453-2，其中负金属触指401-10在正金属触指451-7和451-8之间。
与负金属触指401一样，正金属触指451放射状地接近或延伸至正接触焊盘110。在图8的例子中，正金属触指451具有放射状设计，在该放射状设计中，它们的相应弯曲点402(例如，参见弯曲点402-11、402-12、402-13和402-14)共同形成具有位于正接触焊盘120内的中心点的放射状图案，在图8的例子中，该正接触焊盘为正接触焊盘120-2。该放射状图案由虚线426、427和428示出。在图8的例子中，放射状图案具有覆盖正接触焊盘120-2的周边的75％的圆周，该周边已通常由虚线界定。换句话讲，在图8的例子中，正金属触指451和453指向并围绕正接触焊盘120-2的周边的75％。
图9和图10示出了拐角正接触焊盘120-1的放大图。图9示出了不具有标记的正接触焊盘120-1。图10示出了与图9相同的视图，但具有用于指出太阳能电池100的特征的标记。为了图示的清楚性，不是所有特征均在图10中标出。
参考图10，正金属触指451-9和451-10合并在一起以形成前导正金属触指453-3。前导正金属触指453-3比正金属触指451-9或正金属触指451-10宽。正金属触指451-9和451-10分别在弯曲点402-17和402-18处弯曲，使得正金属触指451-9、正金属触指451-10两者以及前导正金属触指453-3均放射状地朝着正接触焊盘120-1延伸并指向。正金属触指451-9和451-10与负金属触指401-11交叉，该负金属触指在正金属触指451-9和451-10之间。
如图10所示，正金属触指451具有放射状设计，在该放射状设计中，它们的相应弯曲点402(例如，参见弯曲点402-15、402-16、402-17和402-18)共同形成具有位于正接触焊盘120内的中心点的放射状图案，在图10的例子中，该正接触焊盘为正接触焊盘120-1。该放射状图案由虚线429和430示出。在图10的例子中，放射状图案具有覆盖正接触焊盘120-1的周边的至少25％的圆周，该周边已通常由虚线界定。在图10的例子中，正金属触指451和453指向并围绕正接触焊盘120-1的周边的25％。
图11示出了根据本发明实施例的太阳能电池100的剖视图。太阳能电池100为背面结太阳能电池，因为其N型扩散区601以及P型扩散区602位于太阳能电池的背面上。在正常工作期间，太阳能电池100的正面面向太阳以采集太阳辐射。如图11所示，负金属触指401电连接至N型扩散区601，且正金属触指451电连接至背面上的P型扩散区602(为了图示的清楚性，仅示出一个正金属触指和P型扩散区)。空间610可填充有电绝缘体(例如，电介质)以将负金属触指401与正金属触指451隔离。N型扩散区601和P型扩散区602可形成在基板603中，或形成在于基板603上形成的另一层(例如，多晶硅)中。金属触指401和451可包括单层金属(例如，铝)或金属叠堆(例如，铜/阻挡层/铝)。
在一个实施例中，基板603包括N型硅基板。因此，在该实施例中，N型扩散区601用作太阳能电池的采集多数载荷子的基部，且P型扩散区602用作太阳能电池的采集少数载荷子的发射极。在基板603包括P型硅基板的另一实施例中，P型扩散区602用作太阳能电池的采集多数载荷子的基部，且N型扩散区601用作太阳能电池的采集少数载荷子的发射极。
图12示出了根据本发明实施例的布置太阳能电池的金属触指的方法的流程图。如可理解，例如，可使用适当的掩模和蚀刻技术，来同时执行图12的方法的步骤。具体地讲，可设计金属触指掩模，使得金属触指放射状地延伸至对应接触焊盘。
在图12的例子中，该方法包括将多个负金属触指与多个正金属触指交叉，负金属触指电连接至太阳能电池的背面上的N型扩散区，正金属触指电连接至太阳能电池的背面上的P型扩散区，太阳能电池包括在正常工作期间面向太阳的正面(步骤701)。该方法还包括布置负金属触指以具有弯曲点，所述弯曲点形成具有位于太阳能电池的负接触焊盘内的中心点的放射状图案，所述负金属触指放射状地延伸至负接触焊盘的周边并围绕负接触焊盘的周边的至少25％(步骤702)。该方法又还包括布置正金属触指以具有弯曲点，所述弯曲点形成具有位于太阳能电池的正接触焊盘内的中心点的放射状图案，所述正金属触指放射状地延伸至并围绕正接触焊盘的周边的至少25％(步骤703)。
可布置恰好两个负金属触指以合并成延伸至负接触焊盘的单个前导负金属触指。可将单个前导负金属触指形成为比所述恰好两个负金属触指中的任一个宽。可将负金属触指布置为指向并围绕负接触焊盘的周边的25％到75％之间。可将外部互连引线焊接到负接触焊盘上。太阳能电池可通过太阳能电池互连器串联地连接至另一太阳能电池，该太阳能电池互连器将负接触焊盘电连接至所述另一太阳能电池的另一负接触焊盘。太阳能电池的正金属触指和正接触焊盘可具有与它们的负对应物相同的特征。
虽然已提供了本发明的具体实施例，但是应当理解，这些实施例是用于举例说明的目的，而不用于限制。许多另外的实施例对于阅读本发明的本领域的技术人员而言将是显而易见的。
Claims (20)
1.一种太阳能电池，其包括：
多个正金属触指，其中每一个均连接至所述太阳能电池的背面上的一个或多个P型扩散区，所述太阳能电池的正面在正常工作期间面向太阳以采集太阳辐射；
多个负金属触指，其中每一个均连接至所述太阳能电池的所述背面上的一个或多个N型扩散区，所述负金属触指与所述正金属触指交叉；以及
负接触焊盘，其提供一表面，外部互连引线可附接在所述表面上以藉由所述负金属触指电连接至N型扩散区，所述负金属触指具有弯曲点，其形成具有位于所述负接触焊盘内的中心点的放射状图案，所述负金属触指放射状地延伸以围绕所述负接触焊盘的周边的至少25％。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其还包括正接触焊盘，所述正接触焊盘提供一表面，外部互连引线可附接在所述表面上以藉由所述正金属触指电连接至P型扩散区，所述正金属触指具有弯曲点，其形成具有位于所述正接触焊盘内的中心点的放射状图案，所述正金属触指放射状地延伸以围绕所述正接触焊盘的周边的至少25％。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中恰好两个负金属触指合并成延伸至所述负接触焊盘的单个前导负金属触指。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中所述单个前导负金属触指比所述恰好两个负金属触指中的任一个宽。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述负金属触指放射状地延伸以围绕所述负接触焊盘的所述周边的25％到75％之间。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述外部互连引线焊接到所述负接触焊盘上。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述太阳能电池通过太阳能电池互连器串联地连接至另一太阳能电池，所述太阳能电池互连器将所述负接触焊盘电连接至所述另一太阳能电池的正接触焊盘。
8.一种太阳能电池，其包括：
多个负金属触指，其与多个正金属触指交叉，所述正金属触指中的每一个均连接至所述太阳能电池的对应P型扩散区，所述负金属触指中的每一个均连接至所述太阳能电池的对应N型扩散区；以及
负接触焊盘，其电连接至所述负金属触指而不电连接至所述正金属触指，所述负金属触指被布置成放射状地延伸至所述负接触焊盘。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中所述负金属触指放射状地延伸以围绕所述负接触焊盘的周边的至少25％。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池，其还包括电连接至所述正金属触指而不电连接至所述负金属触指的正接触焊盘，所述正金属触指被布置成放射状地延伸至所述正接触焊盘。
11.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中恰好两个负金属触指合并成放射状地延伸至所述负接触焊盘的单个前导负金属触指。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中所述单个前导负金属触指比所述恰好两个负金属触指中的任一个宽。
13.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中外部互连引线焊接到所述负接触焊盘上。
14.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中所述太阳能电池通过太阳能电池互连器串联地连接至另一太阳能电池，所述太阳能电池互连器将所述负接触焊盘电连接至所述另一太阳能电池的正接触焊盘。
15.一种布置太阳能电池的金属触指的方法，其包括：
将多个负金属触指与多个正金属触指交叉，所述负金属触指电连接至太阳能电池的背面上的N型扩散区，所述正金属触指电连接至所述太阳能电池的所述背面上的P型扩散区，所述太阳能电池包括在正常工作期间面向太阳的正面；以及
布置所述负金属触指以具有弯曲点，其形成具有位于所述太阳能电池的负接触焊盘内的中心点的放射状图案，所述负金属触指放射状地延伸至所述负接触焊盘的周边并围绕所述负接触焊盘的周边的至少25％。
16.根据权利要求15所述的方法，其还包括：
布置所述正金属触指以具有弯曲点，其形成具有位于所述太阳能电池的正接触焊盘内的中心点的放射状图案，所述正金属触指放射状地延伸至所述正接触焊盘的周边并围绕所述正接触焊盘的周边的至少25％。
17.根据权利要求15所述的方法，其还包括：
布置恰好两个负金属触指以合并成延伸至所述负接触焊盘的单个前导负金属触指。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述单个前导负金属触指被形成为比所述恰好两个负金属触指中的任一个宽。
19.根据权利要求15所述的方法，其还包括：
将外部互连引线焊接到所述负接触焊盘上。
20.根据权利要求15所述的方法，其还包括将所述太阳能电池通过太阳能电池互连器串联地连接至另一太阳能电池，所述太阳能电池互连器将所述负接触焊盘电连接至所述另一太阳能电池的正接触焊盘。
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