CN104956492A - 晶体光伏电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了晶体光伏(PV)电池及制造电池的方法。制造PV电池的方法的一个实例包括在晶体硅晶片上沉积多个第一指。所述第一指在第一方向上彼此平行延伸，并且包含基本上无银的导电材料。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年12月14日提交的美国临时申请号61/737,589的优先权，通过全面引用将其全部公开内容并入到这里。
技术领域
本公开内容通常涉及光伏(PV)电池及其制造PV电池的方法，并且，更具体地，涉及具有电极的晶体PV电池及其制造方法。
背景技术
光伏(PV)模块为将太阳能能量转换成电的器件。PV模块典型地包括若干PV电池(串联连接和/或并联连接)，其响应于入射到电池表面上的太阳光而产生电。
为了从PV电池提取能量，在晶体硅晶片的一个或两个表面上制造电极。用于制造PV电池电极的各种技术为已知的。在一种已知的方法中，电极包括指(finger)和汇流条，并且其被使用银(Ag)膏而丝网印刷到硅晶片的表面上。一些其它PV电池被通过从银而丝网印刷指并且将分开的汇流条焊接到指而制造。在另一技术中，指被使用银而在硅晶片上丝网印刷。铜(Cu)网电极被定位在丝网印刷的指之上。网电极包括(相对汇流条)薄的铜指，该铜指彼此平行延伸并且拦截银丝网印刷的指。将铜指电气耦合到丝网印刷的指，并且可用作与汇流条相同的目的。一些已知技术为电气低效率(例如，呈现不可接受地高欧姆损耗)、人力低效率、使用昂贵的材料(例如银)，和/或其他相对昂贵地。
该背景部分旨在向读者介绍涉及本公开内容的各方面的领域的各方面，其在下文被描述和/或被要求保护。应相信，该讨论在提供读者背景信息以促进更好地理解本公开内容的各方面是有用的。因此，应当理解，这些声明被在公开内容中阅读，而非作为现有技术的承认。
发明内容
本公开内容的一方面为一种制造光伏(PV)电池的方法。所述方法包括在晶体硅晶片上沉积多个第一指。所述第一指在第一方向上彼此平行延伸，并且包含基本上无银的导电材料。
本公开内容的另一方面为光伏(PV)电池。所述PV电池包括晶体硅衬底和在所述晶体硅晶片上设置的多个第一指。所述第一指在第一方向上彼此平行延伸，并且包含基本上无银的导电材料。
存在结合上文提及的方面标注的特征的各种改进。另外的特征也同样被并入在上文提及的方面。这些改进和附加的特征可单独地或以任何组合存在。例如，结合任何示出的实施例在下文讨论的各种特征单独地或以任何组合被并入到任何上文描述的方面。
附图说明
图1为太阳能模块实例的透视图；
图2为沿线A-A截取的在图1中示出的太阳能模块的截面图；
图3为包括PV电池用于在图1中示出的太阳能模块使用的硅晶片实例的俯视图；
图4为PV电池实例的俯视图；
图5为在电池的制造期间的在图4中示出的PV电池的俯视图；以及
图6为与在图5中示出的PV电池一起使用的铜网的俯视图。
在各种附图中相同的参考符号表示相同的要素。
具体实施方式
在此描述的实施例通常涉及光伏(PV)电池和制造PV电池的方法。更具体地，在此描述的实施例涉及具有无银电极的晶体PV电池及其制造方法。
首先参考图1和2，一个实施例的太阳能模块通常被以100表示。在图1中示出太阳能模块100的透视图。图2为在图1中示出的沿线A-A截取的太阳能模块100的截面图。太阳能模块100包括太阳能板102和限制太阳能板102的框架104。
太阳能板102包括顶表面106和底表面108(在图2中示出)。边缘110在顶表面106与底表面108之间延伸。在该实施例中，太阳能板102为矩形形状。在其它实施例中，太阳能板102可具有任何合适的形状。
如在图2中所示，太阳能板102具有分层结构，该分层结构包括若干层118。层118包括，例如玻璃层、非反射层、电气连接层、n-型硅层、p-型硅层和/或背层。在其它实施例中，太阳能板102可具有包括一层的或多或少的层118，可具有不同层118，和/或具有不同类型的层118。
如在图1中所示，框架104限制太阳能板102。将框架104耦合到太阳能板102，最佳如图2所示。框架104协助保护太阳能板102的边缘110。示例性框架104包括与太阳能板102隔开的外表面130和邻近太阳能板102的内表面132。将外表面130与内表面132隔开并且基本上平行于内表面132。在示例性实施例中，框架104由铝制成。更具体而言，在一些实施例中，框架104由6000序列(series)阳极氧化铝制成。在其它实施例中，框架104由任何其它适合的材料制成，该材料提供足够的刚性，包括，例如，轧制或压印的不锈钢、塑料或碳纤维。
太阳能板102的至少一个层118包括光伏(PV)电池。将PV电池从晶体硅晶片构建。图3为具有被部分制造在其上的PV电池302的伪方形硅晶片300的示出。图4为在方形硅晶片300上制造的完成的PV电池302的实例。PV电池302为前扩散发射或异质结PV电池。在其它实施例中，PV电池为任何其它适合类型的PV电池。
在PV电池302的制造期间，在将形成PV电池302的区域中的硅晶片300上制造电极。在该实施例中，电极包括在晶片300上制造的第一指400和施加到晶片300并耦合到第一指400的第二指402。图5为在制造期间的PV电池302的示出。已经在晶片300的表面上制造第一指400。第一指400为连接到并且跨晶片300的表面平行延伸的电气导电指。第一指400导通通过PV电池302产生的电。在示例性实施例中，第一指400为铜(Cu)指。在其它实施例中，第一指400由任何其它适合的导电金属、合金和/或非金属材料制成，该非金属材料包括，例如铝、镍、锡和/或钛。在一些实施例中，第一指400由任何电气导电、相对低电阻以及相对廉价的材料制成。指400适合由包括无银(Ag)或基本上没有银的材料制成。
在该实施例中，通过丝网印刷将第一指400施加到晶片300。丝网印刷对于本领域的那些技术人员为熟知的，并且将不会详细描述。通常，通过掩模(没有示出)将铜膏施加到晶片300，其允许膏仅在预期的位置中传到晶片用于形成第一指400。然后，加热晶片400以去除在膏中使用的溶剂和结合剂，留下铜第一指400。在其它实施例中，可使用用于形成第一指400的任何其它适合的方法。例如，在一些实施例中，在PV电池302上使用无电镀敷和/或电化学镀敷技术形成第一指400。在另一其它实施例中，通过溅射或蒸发的等离子体气相沉积(PVD)被用于在晶片300上制造第一指400。
不同于使用两种或三种离散汇流条以耦合到第一指400，将更多数量的更小、更紧密隔开的第二指402耦合到晶片300以携带来自第一指400的电流。任何适合的数量的第二指400被使用。在一些实施例中，PV电池302包括四个或更多的第二指400。
在图6中示出第二指402的一个示例性类型。图6为包括第二指402的用于在晶片300上放置的网600。网600包括耦合到端子604的第二指402。在该实施例中，网600由铜制成。在其它实施例中，网600由任何其它适合的导电材料制成。第二指402为具有合金涂层(例如，焊料涂层)的铜指芯。将网600设置在PV电池302之上。施加加压和加热以软化合金涂层，允许铜指芯以接触第一指400并且允许合金涂层以结合到晶片300的表面。铜网的应用以构成PV电池在本领域中对于那些普通技术人员来说为熟知的，并且将不在此进一步描述。
在示出的实施例中，铜网600包括九个第二指402。在其它实施例中，网600包括更多或更少的第二指402。在一些实施例中，网600包括多于四个的第二指402。对比而言，使用附着到第一指400的离散汇流条构造的类似的PV电池通常包括仅两个或三个离散的汇流条。这样的汇流条与第二指402相比被显著地更远地分隔开并且比第二指402显著地更宽。在一些已知的156毫米(mm)PV电池中，将汇流条分隔开大约78mm或52mm。对比而言，以近达8mm将第二指402分隔开。因此，相比于在一些已知的PV电池中的52mm或78mm，在示例性PV电池302中将第一指400的有效长度减少到大约8mm。
在其它实施例中，网600没有被使用，并且第二指402被使用若干(例如，四个或更多的)薄、电气导电布线而形成。以类似设置在图4中示出的第二指402，将布线设置在晶片300上。将布线机械耦合到晶片300并且电气耦合到第一指400，例如通过焊接。导线由包括例如银、铜、锡等任何适合的导电材料制成。
对于一些已知的方法，描述的PV电池和方法获得优越的结果。与这些已知的方法相比，PV电池被更简单且有效地制造。而且，通过例如铜的使用和用于PV电池的指的制造的其它廉价的金属而不是通常使用的且更昂贵的银，降低了PV电池的材料成本。
当介绍本发明的元件或及其实施例的要素时，冠词“一”、“一个”、“这个”以及“所述”旨在是指一个或多个的要素。术语“包括”、“包含”以及“具有”旨在包容性的且意味着存在除了列出的要素还存在附加的要素。
可以做出如在上文中没有脱离本发明的范围的各种变化，其旨在在上文的说明书中包含且在附图中示出的所有事物应该被解释为阐述性的而非限制性的意义。
Claims (24)
1.一种制造光伏(PV)电池的方法，所述方法包括：
在晶体硅晶片上沉积多个第一指，所述第一指在第一方向上彼此平行延伸，所述第一指包括基本上无银的导电材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本上无银的导电材料包含铜。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本上无银的导电材料包含铝。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本上无银的导电材料包含镍。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本上无银的导电材料包含钛。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本上无银的导电材料包含锡。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本上无银的导电材料包含多个金属。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在晶体硅晶片上沉积多个第一指包含在晶体硅晶片上无电镀敷多个第一指。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在晶体硅晶片上沉积多个第一指包含在晶体硅晶片上电化学镀敷多个第一指。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在晶体硅晶片上沉积多个第一指包含使用等离子体气相沉积在晶体硅晶片上沉积多个第一指。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，在晶体硅晶片上沉积多个第一指包含在晶体硅晶片上丝网印刷多个第一指。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述硅晶片上设置铜网，所述铜网包括多个第二指，所述铜网被设置在所述硅晶片上，其中所述第二指在拦截所述第一指的第二方向上延伸。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述多个第二指包含四个或更多的第二指。
14.一种光伏(PV)电池，包括：
晶体硅衬底；以及
在所述晶体硅晶片上设置的多个第一指，所述第一指在第一方向上彼此平行延伸，所述第一指包括基本上无银的导电材料。
15.根据权利要求14所述的PV电池，其中，所述基本上无银的导电材料包含铝。
16.根据权利要求14所述的PV电池，其中，所述基本上无银的导电材料包含镍。
17.根据权利要求14所述的PV电池，其中，所述基本上无银的导电材料包含钛。
18.根据权利要求14所述的PV电池，其中，所述基本上无银的导电材料包含多个金属。
19.根据权利要求14所述的PV电池，其中，所述基本上无银的导电材料包含锡。
20.根据权利要求14所述的PV电池，其中，所述基本上无银的导电材料包含铜。
21.根据权利要求14所述的PV电池，其中，所述多个第一指被电气耦合到所述晶体硅衬底。
22.根据权利要求14所述的PV电池，进一步包括在所述晶体硅晶片上设置的铜网，所述铜网包括多个第二指，所述铜网被设置在所述硅晶片上，其中所述第二指在拦截所述第一方向的第二方向上延伸，并且所述第二指覆盖且电气耦合到所述第一指。
23.根据权利要求22所述的PV电池，其中，所述多个第二指包含四个或更多的第二指。
24.根据权利要求22所述的PV电池，其中，所述铜网进一步包含电气耦合到所述多个第二指的端子。
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