CN106415852A - 免对准的太阳能电池金属化 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池可包括基板以及设置在所述基板中或所述基板上方的半导体区。所述太阳能电池还可包括通过多个焊缝区耦接至所述半导体区的接触指，其中所述焊缝区中的至少一个是局部焊缝。

Description

免对准的太阳能电池金属化
背景技术
光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射直接转换为电能的装置。一般来讲，使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结，从而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板块体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区域和n掺杂区域，从而在掺杂区域之间产生电压差。将掺杂区域连接至太阳能电池上的导电区域，以将电流从电池引导至外部电路。
效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制造太阳能电池效率的技术是普遍所需的。本公开的一些实施例允许通过提供制造太阳能电池结构的新工艺而提高太阳能电池的制造效率。本公开的一些实施例允许通过提供新型太阳能电池结构来提高太阳能电池效率。
附图说明
图1示出了根据一些实施例的示例性太阳能电池的一部分的横截面图，该太阳能电池具有形成在发射极区上的导电触点，而该发射极区形成在基板上方。
图2示出了根据一些实施例的示例性太阳能电池的一部分的横截面图，该太阳能电池具有形成在发射极区上的导电触点，而该发射极区形成在基板内。
图3是根据一个实施例的流程图，它示出了形成具有随机焊缝阵列的导电触点的示例性方法。
图4A至图4D示出了根据图3的方法形成具有随机焊缝阵列的导电触点的横截面图。
图5是根据一个实施例的流程图，它示出了形成具有随机焊缝阵列的导电触点的示例性方法。
图6A至图6E示出了根据图5的方法形成具有随机焊缝阵列的导电触点的横截面图。
图7是根据一个实施例的流程图，它示出了形成具有随机焊缝阵列的导电触点的示例性方法。
图8A至图8E示出了根据图7的方法形成具有随机焊缝阵列的导电触点的横截面图。
图9和图10示出了根据各种实施例的分别在图案化前和图案化后的示例性太阳能电池后侧的俯视图。
图11示出了根据各种实施例的太阳能电池的示例性接触指的俯视图。
具体实施方式
以下具体实施方式在本质上只是说明性的，而并非意图限制本申请的主题的实施例或此类实施例的用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作实例、例子或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施未必理解为相比其他实施优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
本说明书包括提及“一个实施例”或“实施例”。短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式加以组合。
术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中的术语的定义和/或语境：
“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除其他结构或步骤。
“被构造成”。各个单元或部件可被描述或声明成“被构造成”执行一项或多项任务。在这样的语境下，“被构造成”用于通过指示该单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此，即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时，也可将该单元/部件说成是被构造成执行任务。详述某一单元/电路/部件“被构造成”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援用35U.S.C.§112第六段。
“第一”、“第二”等。如本文所用的这些术语用作其之后的名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑等)。例如，提及太阳能电池的“第一”焊缝区并不一定暗示该焊缝区为某一序列中的第一个焊缝区；而是术语“第一”用于将此焊缝区与另一个焊缝区(例如，“第二”焊缝区)相区分。
“基于”。如本文所用，该术语用于描述影响确定结果的一个或多个因素。该术语并不排除可影响确定结果的另外因素。也就是说，确定结果可以仅基于那些因素或至少部分地基于那些因素。考虑短语“基于B确定A”。尽管B可以是影响A的确定结果的因素，但这样的短语并不排除A的确定结果还基于C。在其他实例中，A可以仅基于B来确定。
“耦接”—以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明确指明，否则“连接”意指一个元件/节点/特征直接或间接连接至另一个元件/节点/特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械连接。
“阻止”—如本文所用，阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当组件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时，它可以完全防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、表现和/或效应。因此，当组件、元件或特征被称为阻止结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。
此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上方”或“下方”之类的术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”之类的术语描述部件的某些部分在一致但任意的参照系内的取向和/或位置，通过参考描述所讨论的部件的文字和相关的附图可以清楚地了解所述取向和/或位置。这样的术语可包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。
虽然为了易于理解依据太阳能电池描述了本公开的很多内容，但本发明所公开的技术和结构同样适用于其他半导体结构(例如，一般而言的硅晶片)。
本文描述了太阳能电池导电触点以及形成太阳能电池导电触点的方法。在下面的描述中，给出了许多具体细节，诸如具体的工艺流程操作，以便提供对本公开的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实施本公开的实施例。在其他情况中，没有详细地描述熟知的制造技术，诸如光刻技术，以避免不必要地使本公开的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的展示并且未必按比例绘制。
本说明书首先描述了示例性太阳能电池(例如，针对一个太阳光伏发电应用或集中式光伏发电应用)，该太阳能电池可包括所公开的具有随机焊缝阵列的导电触点，随后描述了形成所公开的具有随机焊缝阵列的导电触点的示例性方法。本文通篇提供了各种例子。尽管为清楚起见本说明书集中于太阳能电池，但是所公开的结构和/或技术也可同样应用于发光二极管(LED)。
在第一示例性太阳能电池中，使用导电箔制造用于太阳能电池的触点，诸如背面触点，所述太阳能电池具有形成在太阳能电池基板上方的发射极区。例如，图1示出了根据本公开实施例的太阳能电池的一部分的横截面图，该太阳能电池具有形成在发射极区上的导电触点，该发射极区形成在基板上方。
参见图1，太阳能电池106a的一部分包括图案化的电介质194，该电介质设置在n型掺杂多晶硅区190、p型掺杂多晶硅区192上方以及基板102的被沟槽198暴露的部分上。导电触点设置在多个触点开口中(这些触点开口设置在电介质194中)，并且耦接至n型掺杂多晶硅区190和p型掺杂多晶硅区192。
在一个实施例中，n型掺杂多晶硅区190和p型掺杂多晶硅区192可为太阳能电池106A提供发射极区。因此，在一个实施例中，导电触点设置在发射极区上。在一个实施例中，导电触点是背接触式太阳能电池的背面触点，并且位于太阳能电池的与太阳能电池106A的光接收表面相对的表面上。此外，在一个实施例中，发射极区域形成在薄电介质层或隧道电介质层196上。
在一些实施例中，如图1所示，制造背接触式太阳能电池可包括在基板102上形成薄电介质层196。在一个实施例中，薄电介质层由二氧化硅构成并具有大约在5至50埃范围内的厚度。在一个实施例中，薄电介质层用作隧道氧化层。在一个实施例中，基板为块体单晶硅基板，诸如n型掺杂单晶硅基板。然而，在另一个实施例中，基板包括设置在整个太阳能电池基板上的多晶硅层。
沟槽198可形成于n型掺杂多晶硅(或非晶硅)区190与p型掺杂多晶硅区192之间。沟槽198的一些部分可被纹理化以具有纹理特征。电介质194可形成于n型掺杂多晶硅区和p型掺杂多晶硅区上方，以及基板的被沟槽暴露的部分上方。在一个实施例中，电介质194的下表面可与n型掺杂多晶硅区和p型掺杂多晶硅区以及基板102的被暴露部分适形地形成。在一个实施例中，电介质194的上表面可是实质上平坦的。在一个具体实施例中，介电层194为抗反射涂层(ARC)。
在电介质194中可形成多个触点开口。所述多个触点开口可便于接触n型掺杂多晶硅区和p型掺杂多晶硅区，诸如n型掺杂区190和p型掺杂区192。在各种实施例中，可通过激光烧蚀、化学刻蚀、机械技术或光刻形成触点开口。在一个实施例中，通向n型掺杂多晶硅区的触点开口具有与通向p型掺杂多晶硅区的触点开口实质上相同的高度。
为背接触式太阳能电池形成触点可包括：在多个触点开口中形成导电触点，并分别耦接至n型掺杂多晶硅区190和p型掺杂多晶硅区192。因此，在一个实施例中，导电触点形成于块体N型硅基板的与块体N型硅基板的光接收表面相对的表面上或该表面上方。在一个具体实施例中，导电触点形成于基板102表面上方的区域(190/192)上。
仍然参见图1，导电触点可包括导电箔，诸如导电箔182或186。在各种实施例中，导电箔可包含铝、铜、锡、其他导电材料和/或它们的组合。在一些实施例中，如图1所示，导电触点还可包括位于导电箔182或186与相应半导体区之间的一个或多个导电(金属或其他)区，诸如图1中的区180和184。例如，第一导电区180或184可包括(例如铝、铝/硅合金等)，该第一导电区可被印刷(例如印刷成预定图案，诸如互相交叉的指状物图案)或毯式沉积(例如通过溅镀、蒸镀等)，在一些实施例中，该第一导电区随后可与导电箔一起被图案化。
在一些实施例中(未示出)，第二导电区还可用于导电触点，所述第二导电区可是金属间夹层或薄毯夹层，所述夹层可减小将箔焊接到导电区所需的电力。示例性第二导电区可包含钽和/或锡或其他材料。在各种实施例中，可将第二导电区沉积到第一导电区上或沉积到箔，然后使电池与箔接触。
在一些实施例中，导电箔182和186可以是铝(Al)箔，无论是作为纯Al还是合金(例如Al/硅(Al/Si)合金箔)、锡、铜、锡和/或铜的合金或其他导电材料或合金。虽然大部分公开内容描述了金属箔和金属导电区，但请注意，在一些实施例中，除了金属箔和金属导电区之外或作为代替，可类似地使用非金属导电箔(例如，导电碳)和非金属导电区。如本文所述，金属箔可包含Al、Al-Si合金、锡、铜和/或银，以及其他例子。在一些实施例中，导电箔可为小于5微米厚(例如，小于1微米)，而在其他实施例中，箔可为其他厚度(例如，15微米、25微米、37微米等)。在一些实施例中，箔的类型(例如，铝、铜、锡等)可影响在太阳能电池中实现足够的电流传输所需的箔厚度。此外，在箔和半导体材料之间具有一个或多个导电区的实施例中，相较于不具有那些导电区的实施例，箔可以更薄。
在各种实施例中，导电区180和184可由金属糊剂(例如，包含金属颗粒以及粘合剂以使得该糊剂可印刷的糊剂)形成、由金属粉末(例如，无粘合剂的金属颗粒、Al颗粒粉末、Al颗粒层和Cu颗粒层)形成、或由金属糊剂和金属粉末的组合形成。在一个使用金属糊剂的实施例中，可通过将糊剂印刷(例如，丝网印刷、喷墨印刷等)到基板上来施加糊剂。糊剂可包含便于递送糊剂的溶剂，还可包含其他元素，诸如粘合剂或玻璃粉。在各种实施例中，导电区可被毯式沉积，然后与导电箔一起被图案化，反之，在其他实施例中，导电区可形成为特定图案，诸如针对太阳能电池的指状物图案。毯式沉积导电区和预图案化导电区的例子在本文中有所描述。
在各种实施例中，导电区180和184的金属颗粒可具有大约1至500微米的厚度。例如，对于金属颗粒被印刷的实施例，印刷的金属颗粒可具有大约1至10微米的厚度。
在各种实施例中，金属颗粒可被烧制(在导电箔形成于整个导电区上之前和/或之后)，这也称为烧结，使得金属颗粒聚结在一起，这样可以增强导电性并降低线路电阻，从而改善太阳能电池的性能。
虽然大部分描述内容描述了使用导电箔来代替电镀金属，但在一些实施例中，可将额外金属电镀到导电箔182和186上。例如，可根据化学镀或电解电镀技术镀覆镍和/或铜。请注意，在一个实施例中，可例如在浸锌过程中添加锌，以使得能够在铝上电镀。
在各种实施例中，所得的图案化的导电箔和/或导电区可被统称为接触指。在一个实施例中，导电箔可通过焊缝区183和187耦接至导电区和/或半导体区。可根据所公开的技术施加焊缝区，从而产生高密度随机焊缝阵列。随机阵列在本文中用于描述未紧密对准的图案化焊缝。例如，焊点可包括至少一个局部焊缝，诸如图1中的焊缝183，并且还可包括完整焊缝，诸如焊缝187。又如，焊缝区可不对称地布置在接触指上，如图9至图11所示。又如，在一些实施例中，焊缝区可为不同尺寸(例如长度和深度等)。各种例子在所有图中示出(例如图4C、图4D、图6D、图6E和图9至图11等中所示)。
在各种实施例中，损伤缓冲区160(还可称为牺牲区或牺牲层)可设置在半导体区的对应n型掺杂区和p型掺杂区之间。又如，损伤缓冲区160可为吸收性或反射性，这样可抑制对沟槽198或基板102的损伤。例如，吸收性损伤缓冲区可以是被构造成吸收激光能量的印刷聚合物。损伤缓冲区可以是发粘的、粘性的、纹理化的或以其他方式被构造成向导电箔提供一定量的附着性，以有助于在焊接和/或图案化过程中将箔保持在原位。
在一些实施例中，太阳能电池106A可不包括一个或多个额外导电区180和184。相反，导电箔可直接耦接至太阳能电池的半导体区。
相似地，在一些实施例中，太阳能电池106A可不包括损伤缓冲区160。在本文中描述了不包括损伤缓冲区160的太阳能电池的各种例子。
现在转到图2，它示出了根据一个实施例的示例性太阳能电池的一部分的横截面图，该太阳能电池具有形成在发射极区上的导电触点，该发射极区形成在基板中。例如，在该第二示例性电池中，可使用导电箔来为太阳能电池制造触点，诸如背面触点，该太阳能电池具有形成于太阳能电池的基板中的发射极区。
如图2所示，太阳能电池106B的一部分包括图案化的电介质194，该电介质设置在多个n型掺杂扩散区190、p型掺杂扩散区192上方以及基板102(诸如块体晶体硅基板)的一些部分上。导电触点设置在多个触点开口中(这些触点开口设置在电介质194中)，并且耦接至n型掺杂扩散区或p型掺杂扩散区中对应的一个。在一个实施例中，分别使用n型掺杂剂和p型掺杂剂来通过硅基板的掺杂区形成扩散区190和扩散区192。此外，在一个实施例中，n型掺杂扩散区和p型掺杂扩散区可为太阳能电池106B提供发射极区。因此，在一个实施例中，导电触点设置在发射极区上。在一个实施例中，导电触点是背接触式太阳能电池的背面触点，并且位于该太阳能电池的与光接收表面相对(诸如，与纹理化光接收表面相对)的表面上。
在一个实施例中，再次参见图2并且类似于图1的实施例，导电触点可包括导电箔182或186，并且在一些实施例中，包括一个或多个额外导电区，诸如导电区180或184。可将导电箔182和186随机焊接至一个或多个导电区，或直接焊接至太阳能电池的半导体区并因此与太阳能电池106B的发射极区电接触。图1的导电触点描述(包括箔、导电区和焊缝描述)同样适用于图2的导电触点，但为了描述清楚起见而不再重复。
在一些实施例中，类似于参考太阳能电池106A的上述描述，太阳能电池106B可不包括一个或多个额外导电区180和184。相反，导电箔可被直接耦接至太阳能电池的半导体区。
相似地，在一些实施例中，太阳能电池106B可不包括损伤缓冲区160。在本文中描述了不包括损伤缓冲区160的太阳能电池的各种例子。
虽然本文描述了某些材料，但对于仍然在本发明实施例的实质和范围内的其他此类实施例，一些材料可易于被其他材料取代。例如，在一个实施例中，可使用不同材料的基板，诸如III-V族材料的基板，来代替硅基板。
请注意，在各种实施例中，无需在块体基板上直接形成所形成的触点，如图2所述。例如，在一个实施例中，导电触点(诸如上述那些)形成于在块体基板上方(例如，在其背侧)形成的半导体区上，如针对图1所述。
现在转到图3，它是示出了根据一些实施例的用于形成导电触点的方法的流程图，所述导电触点具有随机焊缝阵列。在各种实施例中，图3的方法可包括与图示相比额外的(或更少的)框。
如300处所示，第一导电区可形成于半导体区上方。例如，在一个实施例中，第一导电区可形成为金属的连续毯式沉积物。沉积技术可包括溅镀、蒸镀或以其他方式毯式沉积的导电材料。用于第一导电区的示例性导电材料包括铝、锡、镍、铜、银、导电性碳、两种或更多种金属的合金，或其他导电材料。图4A示出了图3方法的框300的横截面图。如图所示，第一导电区180作为毯式沉积物形成于半导体区190和192上方。
如本文所述，在一些实施例中，还可形成第二导电区，所述第二导电区可减少进行框304中的焊接所需的电力。本文描述了示例性第二导电区。在一些实施例中，第二导电区可用于一些实施例中，其中，第一导电区不采用毯式沉积，而是被印刷或以其他方式预图案化。
再次参见图3，如302处所示，导电箔可形成在第一导电区(以及第二导电区，如果存在)上方。形成导电箔可包括装配工艺(例如通过真空作用压住，或通过机械力、加压气流、使用发粘的/粘性的损伤缓冲区等保持在原位)，其中，使导电箔针对焊点保持足够接触，以完成框304处的步骤，并还阻止箔在焊接到位前移动。图4B示出了图3方法的框302的横截面图。如图所示，导电箔186形成在第一导电区180上方。
在图3的304处，导电箔可焊接至第一导电区(以及第二导电区，如果存在)上。如本文所述，在一些实施例中，如果在导电箔和半导体区之间不存在导电区，则导电箔可直接焊接至半导体区。
在各种实施例中，可进行304处的焊接，使得激光施加到导电箔的随机位置上，以在导电箔和半导体区之间形成焊缝。可通过使用高速旋转的多边体或电流测定器来提供激光的这种随机施加，可使用反射镜将这种随机施加的激光施加到固定的晶片上，或施加到移动通过工具的晶片上。
在一个实施例中，在高密度下进行304处的焊接，以产生与使用精密对准而非随机对准的技术相比更多的焊点。较高密度可为触点提供足够的连接性，即使在发生局部焊缝或未对准焊缝的情况下也是如此。由于密度较高，激光的随机施加可减轻由于较高密度产生的热积累风险，以及由于缺乏粘结而产生的串联电阻损耗。另外，较高密度的触点可为图案化提供更多可能性。例如，较高密度可允许使用基于蚀刻的图案化工艺，而不存在蚀刻第一导电区的巨大风险。
在一个实施例中，以非常高的速度(诸如约100m/s，而标准激光扫描器的速度为12-15m/s)进行304处的焊接。
在施加毯式第一导电区的实施例中，导电箔和第一导电区之间的焊接可发生在激光照射到的任何地方。然而，所公开的技术既允许此类未对准的焊缝，又能抑制对电池的损伤并提高产能。
图4C示出了图3方法的框304的横截面图。如图所示，导电箔186焊接至第一导电区180。注意，此类高速焊接工艺可导致焊接位置183和187的不对称性以及长度和深度的失配。
再次参见图3，可图案化第一(和第二，如果存在)导电区和导电箔，如306处所示。图案化箔和导电区可导致针对太阳能电池的接触指(例如互相交叉的接触指)的形成。激光施加的随机性可产生局部焊缝，在局部焊缝中，焊缝与接触指中一者的边缘重叠。它还可导致焊缝的长度和深度等各不相同，以及遍布太阳能电池的焊缝的非对称分布(例如，如在太阳能电池背侧的俯视图中所看到的，如图9至图11中所示)。
图4D示出了图3方法的框306的横截面图。如图所示，可图案化第一导电区180和导电箔186，从而产生分开的接触指、一个n型指和一个p型指。
因为在施加毯式第一导电区的实施例中，焊接可发生在激光照射到的任何地方，所以在306处使用的图案化工艺可以是不受焊接影响的独立步骤。例如，在一个实施例中，图案化技术可以是凹槽和蚀刻技术。在凹槽和蚀刻图案化中，可在导电箔的与指状物之间的分隔/隔离的预期位置相应的位置处形成凹槽。在一个实施例中，对这些位置进行激光或机械开槽可在这些位置中移除大部分厚度。因此，凹槽没有完全切穿整个箔，而是留下一部分。接着施加化学蚀刻，其从凹槽移除剩余部分，从而将箔(以及箔与半导体区之间的任何导电区)分离成指状物图案。
在另一个实施例中，图案化技术可以是掩模、凹槽和蚀刻技术。例如，可在导电箔上，例如，跨导电箔的实质上整个表面，施加未图案化掩模(例如，未图案化抗蚀剂、膜和PET板等)。然后，可图案化掩模，无论是通过激光烧蚀、机械开槽或其他方式。在一个实施例中，还可对导电箔进行图案化或开槽，例如通过激光烧蚀进行。接下来，应用化学蚀刻并且剥去掩模，使得所得电池具有隔离的导电触点。
在一些实施例中，图3的方法还可包括在半导体区的相邻p型掺杂区和n型掺杂区之间的区域内(例如，如图1和图2所示)在导电箔和基板之间(例如在导电箔和第一导电区之间或在第一导电区和基板之间)形成损伤缓冲区。在一些实施例中，损伤缓冲区可以是激光吸收区或激光反射区。在一个实施例中，损伤缓冲区可设置在沟槽中，如图1所示。
现在转到图5，它是示出了根据一些实施例的用于形成导电触点的方法的流程图，所述导电触点具有随机焊缝阵列。在各种实施例中，图5的方法可包括与图示相比额外的(或更少的)框。例如，在一个实施例中，可省去在框502处形成第一导电区，并且第二导电区可代替第一导电区直接焊接至506处的掺杂区。此外，在一些实施例中，可结合图5方法使用图3方法的一个或多个框。
如500处所示，可形成损伤缓冲区，如图6A的横截面图所示。如图所示，损伤缓冲区160可形成于沟槽198中，n型掺杂区190和p型掺杂区192之间。在不具有沟槽的太阳能电池中，例如，在图2的太阳能电池中，损伤缓冲区可形成于半导体区的相邻p型掺杂区和n型掺杂区之间的区域，如图2所示。在各种实施例中，损伤缓冲区可以是激光吸收区或激光反射区。在一个实施例中，可通过印刷聚合物来形成损伤缓冲区。
在502处，可形成第一导电区，如图6B的横截面图所示。如图所示，第一导电区作为图案化第一导电区形成。例如，第一导电区可以是印刷的第一导电区，如本文所述。在另一个实施例中，第一导电区可作为毯式沉积物施加，然后进行图案化。
如图5的504处所示，导电箔可形成于第一导电区上方。导电箔还可形成于损伤缓冲区和电介质194上方，如图6C的横截面图中的导电箔186所示。
如图5的506处所示，导电箔可焊接至第一导电区，如图6D的横截面图中的焊缝183和187所示。如焊缝187所示，激光可从不具有第一导电区的区域上方施加。由于不具有损伤缓冲区160，沟槽和硅104可被焊接激光损伤，从而损害太阳能电池的效率和寿命。但是通过使用损伤缓冲区，激光可被吸收或反射，使得硅不被损伤。尽管示出为焊缝187，但导电箔并非必需焊接至损伤缓冲区。相反，在一些实施例中，导电箔可在焊接位置187处仅仅被扭曲或熔化，但不会附着到损伤缓冲区。
在图5的508处，可对导电箔进行图案化。因为第一导电区已经图案化，所以可使用多种图案化技术，包括掩模和蚀刻；凹槽和蚀刻；掩模、凹槽和蚀刻，以及其他技术。图6E示出了进行508处图案化之后的太阳能电池的一部分的横截面图。
现在转到图7，它是示出了根据一些实施例的用于形成导电触点的方法的流程图，所述导电触点具有随机焊缝阵列。在各种实施例中，图7的方法可包括与图示相比额外的(或更少的)框。例如，在一个实施例中，可在框700处形成导电箔之前形成导电区。此外，在一些实施例中，可结合图7方法使用图3和/或5的方法的一个或多个框。
如在700处所示，可在设置于基板中或基板上方的半导体区上方形成导电箔。如本文所述，导电箔可直接形成在半导体区上，或者一个或多个导电区可形成于导电箔和半导体区之间。图8A示出了一个横截面图，其中形成图案化的第一导电区，但如上所述，在一些实施例中，太阳能电池可不包括第一导电区。图8B示出了图7的框700的横截面表示。如图所示，导电箔186形成于半导体区上方(以及第一导电区上方)。
如图7的702处所示，可在导电箔下方生成间隙，如图8C中的间隙197所示。可根据多种技术产生该间隙。例如，在一个实施例中，可在箔下方加压空气，以便形成间隙。在另一个实施例中，可从沟槽的表面吸走或拉开导电箔。在另一个实施例中，可在焊接前拉开箔，使得箔不会在凹入部中形成。如图所示，间隙可存在于对应于凹槽的位置上，但导电箔仍可在其他位置保持接触(例如在704处的待焊接位置)。
在图7的704处，导电箔可焊接至半导体区。图8D示出了框704的横截面表示。如在焊缝183处所示，导电箔分别通过第一导电区180和184焊接至半导体区190和192。如图所示，激光试图在位置187处进行焊接，但是由于气隙，所以存在足够的热隔离，使得不会产生焊缝，并且抑制了对硅的损伤。
如在706处所示，可图案化导电箔(和任一导电区)，例如本文所述。图8E中示出了706处的图案化后的太阳能电池的一部分的横截面图。需注意，在704处形成焊缝之后，加压空气或牵拉以形成间隙，然后释放，使得在706处进行图案化时不再存在间隙。
在各种实施例中，诸如在导电箔和半导体区之间不存在导电区的实施例中，可减少激光使用的能量，使其适用于焊接但不损伤电池(例如小于1J/cm2的亚烧蚀能量密度)。例如，在一个实施例中，可使用较长脉冲长度，使得热量足以形成焊缝。较长脉冲长度可提供热隔离，以阻止硅的加热和热影响区(HAZ)。在其他实施例中，还可控制激光参数，并且可调整除了功率和脉冲长度外的其他参数，诸如脉冲数。
各种所公开的技术和结构可提供很多优势。例如，通过允许在导电箔表面上的任何地方用激光进行焊接，同时又抑制对硅的损伤，可放松对准要求，从而导致产能提高(例如激光扫描器可采用约100m/s而非12-15m/s的速度移动)，以及复杂度降低且价格更便宜的工具(例如，减少高分辨率对准相机)。此外，在所公开技术中未对准的焊点未必会产生对硅的损伤(以及缩短寿命和降低效率)或导致串联电阻升高。
图9和图10分别示出了根据各种所公开技术的示例性太阳能电池在图案化之前和图案化之后的俯视图。如图9所示，太阳能电池900包括随机焊缝阵列902。如图所示，焊点非对称地布置在导电箔上。图10示出了图案化后的太阳能电池1000上与图9相同的焊点。图案化使得一些焊点的一些部分与指状物之间导电箔的一些部分一起被移除。其结果是，焊点中的一些是局部焊缝(诸如局部焊缝1004)并与指状物的边缘部分重叠(如指状物1002的边缘处的局部焊缝1004所示)。由于进行激光焊接的速度，造成一些焊点的尺寸(例如长度、深度)各不相同，此点并未在图9和图10中示出。
图11示出了根据各种实施例的太阳能电池的接触指上示例性随机焊缝阵列的俯视图。接触指1102示出了n型接触指，而接触指1104示出了p型接触指。如图所示，焊缝1106与接触指1106部分地重叠，但是需注意，在图案化工艺之后，边缘重叠接触指1106将被移除，如图10所示。
尽管上面已经描述了具体实施例，但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施例，这些实施例也并非旨在限制本公开的范围。在本公开中所提供的特征的例子旨在为说明性的而非限制性的，除非另有说明。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。
本公开的范围包括本文所(明示或暗示)公开的任何特征或特征组合，或其任何概括，不管其是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此，可以在本申请(或对其要求优先权的申请)的审查过程期间对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地讲，参考所附权利要求书，来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合，来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合，而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。
在一个实施例中，太阳能电池包括基板。半导体区域设置在基板中或基板上方。接触指通过多个焊缝区耦接至半导体区，其中多个焊缝区中的第一焊缝区是局部焊缝。
在一个实施例中，多个焊缝区非对称地被布置在接触指上。
在一个实施例中，多个焊缝区中的至少一个具有与多个焊缝区中的另一个不同的长度。
在一个实施例中，太阳能电池还包括耦接至接触指和半导体区并位于接触指与半导体区之间的第一导电区。
在一个实施例中，太阳能电池还包括耦接至接触指和第一导电区并位于接触指与第一导电区之间的第二导电区。
在一个实施例中，太阳能电池还包括设置在半导体区的对应n型区和p型区之间的损伤缓冲区。
在一个实施例中，损伤缓冲区是被构造成吸收激光能量的吸收区。
在一个实施例中，接触指包括包含铝的箔。
在一个实施例中，制造太阳能电池的方法包括在设置于基板内或基板上方的半导体区上放置导电箔。该方法还包括对导电箔的随机位置施加激光，以在导电箔和半导体区之间形成多个焊缝。
在一个实施例中，该方法还包括图案化导电箔以形成用于太阳能电池的接触指，其中焊缝中的至少一个与其中一个接触指的边缘重叠。
在一个实施例中，该方法还包括在所述放置导电箔之前，在半导体区上方形成第一导电区，其中所述施加激光包括施加激光以在导电箔和第一导电区之间形成多个焊缝。
在一个实施例中，该方法还包括在第一导电区上方形成第二导电区。
在一个实施例中，所述形成第一导电区包括遍布太阳能电池形成毯式第一导电区。
在一个实施例中，该方法还包括应用凹槽和蚀刻技术以图案化导电箔和第一导电区，以形成用于太阳能电池的接触指。
在一个实施例中，该方法还包括在半导体区的相邻p型掺杂区和n型掺杂区之间的区域处的导电箔和基板之间形成损伤缓冲区。
在一个实施例中，该方法还包括，在所述施加激光前，在导电箔和基板之间形成间隙。
在一个实施例中，太阳能电池包括基板。p型掺杂区和n型掺杂区设置在基板上方。随机焊缝阵列将第一箔接触指耦接至p型掺杂区，并且将第二箔接触指耦接至n型掺杂区。
在一个实施例中，随机焊缝阵列中的至少一个焊缝是局部焊缝。
在一个实施例中，太阳能电池还包括设置在p型掺杂区和n型掺杂区之间的沟槽中的吸收区。
在一个实施例中，太阳能电池还包括分别在第一箔接触指和p型掺杂区之间以及在第二箔接触指和n型掺杂区之间的第一导电区。

Claims (20)

1.一种太阳能电池，包括：
基板；
半导体区，所述半导体区设置在所述基板中或所述基板上方；
以及
接触指，所述接触指通过多个焊缝区耦接至所述半导体区，其中所述多个焊缝区中的第一焊缝区是局部焊缝。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述多个焊缝区被非对称地布置在所述接触指上。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述多个焊缝区中的至少一个具有与所述多个焊缝区中的另一个不同的长度。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，还包括耦接至所述接触指和所述半导体区并位于所述接触指与所述半导体区之间的第一导电区。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，还包括耦接至所述接触指和所述第一导电区并位于所述接触指与所述第一导电区之间的第二导电区。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，还包括设置在所述半导体区的对应n型区和p型区之间的损伤缓冲区。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中所述损伤缓冲区是被构造成吸收激光能量的吸收区。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述接触指包括包含铝的箔。
9.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：
在设置于基板中或基板上方的半导体区上方放置导电箔；以及
对所述导电箔的随机位置施加激光，以在所述导电箔和所述半导体区之间形成多个焊缝。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
图案化所述导电箔以形成用于所述太阳能电池的接触指，其中所述焊缝中的至少一个与其中一个所述接触指的边缘重叠。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括在放置所述导电箔之前，在所述半导体区上方形成第一导电区，其中施加所述激光包括施加所述激光以在所述导电箔和所述第一导电区之间形成所述多个焊缝。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括在所述第一导电区上方形成第二导电区。
13.根据权利要求11所述的方法，其中形成所述第一导电区包括遍布所述太阳能电池形成毯式第一导电区。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括应用凹槽和蚀刻技术以图案化所述导电箔和所述第一导电区，以形成用于所述太阳能电池的接触指。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括在所述半导体区的相邻p型掺杂区和n型掺杂区之间的区域处的所述导电箔和所述基板之间形成损伤缓冲区。
16.根据权利要求9所述的方法，还包括在施加所述激光前，在所述导电箔和所述基板之间形成间隙。
17.一种太阳能电池，包括：
基板；
设置在所述基板上方的p型掺杂区和n型掺杂区；以及
随机焊缝阵列，所述随机焊缝阵列将第一箔接触指耦接至所述p型掺杂区，并且将第二箔接触指耦接至所述n型掺杂区。
18.根据权利要求17所述的太阳能电池，其中所述随机焊缝阵列中的至少一个焊缝是局部焊缝。
19.根据权利要求17所述的太阳能电池，还包括设置在所述p型掺杂区和所述n型掺杂区之间的沟槽中的吸收区。
20.根据权利要求17所述的太阳能电池，还包括分别在所述第一箔接触指和所述p型掺杂区之间以及在所述第二箔接触指和所述n型掺杂区之间的第一导电区。
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