CN107810561B - 太阳能电池的一维金属化 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了用于制造太阳能电池的一维金属化的方法以及所得的太阳能电池。在一个实例中，太阳能电池包括具有背表面和相对的光接收表面的基板。多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域设置在所述基板的所述背表面中或所述背表面之上，并且沿第一方向平行以形成所述太阳能电池的所述发射极区的一维布局。导电触点结构设置在所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域上。所述导电触点结构包括对应于所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域的多条金属线。所述多条金属线沿所述第一方向平行以形成所述太阳能电池的金属化层的一维布局。

Description

太阳能电池的一维金属化
技术领域
本公开的实施例涉及可再生能源领域，具体地讲，包括用于制造太阳能电池的一维金属化的方法以及所得的太阳能电池。
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半导体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。所述电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区和n掺杂区，从而在掺杂区之间产生电压差。将掺杂区连接至太阳能电池上的导电区，以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。
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需要的。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1A示出了根据本公开的一个实施例的太阳能电池的背侧的平面图。
图1B示出了根据本公开的另一个实施例的另一太阳能电池的背侧的平面图。
图2示出了根据本公开的一个实施例基于图1A中所示类型的太阳能电池的光伏组件的平面图及对应的剖视图。
图3示出了根据本公开的另一个实施例基于图1A中所示类型的太阳能电池的光伏组件的平面图及对应的剖视图。
图4示出了根据本公开的一个实施例基于图1B中所示类型的太阳能电池的光伏组件的平面图及对应的剖视图。
图5A示出了根据本公开的一个实施例的图3中所示类型的光伏组件的光接收表面的平面图。
图5B示出了根据本公开的一个实施例的图4中所示类型的光伏组件的光接收表面的平面图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上只是示例性，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”意指“用作示例、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施方式未必理解为相比其它实施方式是优选的或有利的。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、结构或特性可以与本公开一致的任何合适方式加以组合。
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，该术语并不排除其它结构或步骤。
“配置为”。各种单元或部件可被描述或声明成“配置为”执行一项或多项任务。在此类语境下，“配置为”用于通过指示所述单元/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，可以说是将所述单元/部件配置成即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时也可执行任务。详述某一单元/电路/部件“配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援引35U.S.C.§112第六段。
“第一”、“第二”等。如本文所用，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“第一”太阳能电池并不一定暗示该太阳能电池为某一序列中的第一个太阳能电池；相反，术语“第一”用于区分该太阳能电池与另一个太阳能电池(例如，“第二”太阳能电池)。
“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“耦接”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。
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”和“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。
“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，它完全可以彻底地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、性能和/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。
本文描述了用于制造太阳能电池的一维金属化的方法以及所得的太阳能电池。在下面的描述中，给出了许多具体细节，诸如具体的糊剂组合物和工艺流程操作，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践本公开的实施例。在其它情况中，没有详细地描述熟知的制造技术，诸如平版印刷和图案化技术，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。
本发明公开了太阳能电池。在一个实施例中，太阳能电池包括具有背表面和相对的光接收表面的基板。多个交替的N型和P型半导体区域设置在基板的背表面中或背表面之上，并且沿第一方向平行以形成太阳能电池的发射极区的一维布局。导电触点结构设置在所述多个交替的N型和P型半导体区域上。导电触点结构包括对应于所述多个交替的N型和P型半导体区域的多条金属线。所述多条金属线沿所述第一方向平行以形成太阳能电池的金属化层的一维布局。
本发明还公开了光伏组件。在一个实施例中，光伏组件包括第一太阳能电池和第二太阳能电池。第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每个包括具有背表面和相对的光接收表面的基板。第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每个还包括多个交替的N型和P型半导体区域，所述多个交替的N型和P型半导体区域设置在基板的背表面中或背表面之上，并且沿所述第一方向平行以形成太阳能电池的发射极区的一维布局。第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每个还包括设置在所述多个交替的N型和P型半导体区域上的导电触点结构，该导电触点结构包括对应于所述多个交替的N型和P型半导体区域的多条金属线，所述多条金属线沿所述第一方向平行以形成太阳能电池的金属化层的一维布局。所述多条金属线中的每条以交错的方式终止于基板的第一端部和第二端部。光伏组件还包括互连结构，该互连结构将第一太阳能电池和第二太阳能电池电耦合到第一太阳能电池的基板的第二端部和第二太阳能电池的基板的第一端部之间。互连结构设置在第一太阳能电池的多条金属线中的交替的第一金属线之上并且与其电接触。然而，互连结构不设置在第一太阳能电池的多条金属线中的交替的第二金属线之上。互连结构还设置在第二太阳能电池的多条金属线中的交替的第一金属线之上并且与其电接触。然而，互连结构不设置在第二太阳能电池的多条金属线中的交替的第二金属线之上。
在另一个实施例中，光伏组件包括第一太阳能电池和第二太阳能电池。第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每个包括具有背表面和相对的光接收表面的基板。第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每个还包括多个交替的N型和P型半导体区域，所述多个交替的N型和P型半导体区域设置在基板的背表面中或背表面之上，并且沿所述第一方向平行以形成太阳能电池的发射极区的一维布局。第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每个包括设置在所述多个交替的N型和P型半导体区域上的导电触点结构。导电触点结构包括对应于所述多个交替的N型和P型半导体区域的多条金属线，所述多条金属线沿所述第一方向平行以形成太阳能电池的金属化层的一维布局。所述多条金属线中的每条以平行的方式终止于基板的第一端部和第二端部。光伏组件还包括互连结构，该互连结构将第一太阳能电池和第二太阳能电池电耦合到第一太阳能电池的基板的第二端部和第二太阳能电池的基板的第一端部之间。互连结构设置在第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每个的多条金属线中的交替的第一金属线之上并且与其电接触。互连结构还设置在第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每个的多条金属线中的交替的第二金属线之上，但是不与其电接触。
本文所述的一个或多个实施例涉及一维电池金属化和互连结构。在一个实施例中，电池上金属化图案包括在电池边缘不连接在一起的多条平行线。此类图案可以被称为“无总线且无焊点的”或“一维的”。在一个实施例中，当实施此类图案时，可消除与电池的焊点和总线区域相关联的光电流收集损失。这样可导致电池转化效率的提高。此外，在一个实施例中，由于其设计精巧简洁，一维指状电极图案使用于发射极形成和电池上金属化的特定的经济有效且高通量的图案化方法成为可能。可由此获益的具体实施包括基于通过离子注入进行原位图案化的那些。下文更详细地描述了电池互连设计。此类一维电池上金属化可能提高效率、节约成本并改善可靠性。
为提供语境，为实现最高的电池转换效率，必须最大程度减小损耗机制。本文所述的一个或多个实施例涉及通过将汇流条功能转移至互连结构而最大程度减小由汇流条和焊点引起的光电流收集损失的方法。互连焊点分布在所有指状电极上，使得每个焊点实际上与单个指状电极的宽度相同。此类布置减小或完全消除了与目前先进的太阳能电池构造相关联的电池性能的损失。
为进一步提供语境，用于使一维发射极金属化的目前先进的方法包括与限定电池上的焊点和汇流条的二维图案化镀覆掩模相结合，在镀覆晶种层下印刷图案化聚酰亚胺层。聚酰亚胺层可避免位于相背对的极性发射极上的汇流条和焊点的缺点。然而，尚不清楚基于聚酰亚胺的方法(例如，以聚酰亚胺作为层间电介质)是否必然与新一代金属键合方法(例如，基于热压键合(TCB)和/或激光焊接的键合方法)兼容。TCB中所用的高温(例如，约450摄氏度)可能显著降低聚酰亚胺的性能并产生无法接受的排气现象。此外，由聚酰亚胺引入的拓扑结构可能妨碍在TCB过程中向金属箔和下层晶片之间施加均匀的键合压力。对于激光焊接，尽管可能不需要直接在聚酰亚胺层顶部激光焊接金属箔，但是由聚酰亚胺层引入的拓扑结构可能带来额外的挑战。而且，如果能够使用互连汇流条避免聚酰亚胺印刷操作，则整个加工流程都可以得到简化。
根据本公开的一个或多个实施例，在发射极形成中实施一维指状电极图案。此类一维指状电极图案可能是优选的，因为该布置可利用基于离子注入的固定掩模/移动晶片图案化方案。应当理解，一维指状电极图案可能是通过离子注入法实现有效图案化的唯一途径。因此，本文所述的电池架构涉及与一维发射极兼容的电池金属化和互连件制造方法。
另外的实施例包括使用一维指状电极图案作为优选方法进行激光图案化操作，诸如金属化图案。例如，一维指状电极图案可通过多个分束器和一维扫描仪系统来实现更高的通量。一维指状电极图案可以被实现为能够在蚀刻过程中采用基于环氧树脂掩模去除的制造方法。而且，通过提供大量分散的键合点，任何单个键合点的故障对电池性能和电流分布的影响可达到最小化。相比之下，在基于每种极性三个键合点的目前先进的互连方法中，单个键合点的故障将导致电池中电流发生显著的再分布并且可能导致热点和电池故障。
作为一维电池上金属化图案的示例，图1A和图1B示出根据本公开的实施例的太阳能电池的背侧的平面图。
参见图1A和图1B，太阳能电池100A或太阳能电池100B分别包括具有背表面104和相对的光接收表面(未示出)的基板102。多个交替的N型和P型半导体区域106设置在基板102的背表面104中或背表面104之上并且沿第一方向150平行以形成太阳能电池100A或太阳能电池100B的发射极区的一维布局。多个交替的N型和P型半导体区域在本文中可以被称为具有交替极性的指状电极。导电触点结构108设置在多个交替的N型和P型半导体区域106上。导电触点结构108包括对应于所述多个交替的N型和P型半导体区域106的多条金属线(导电触点结构108和多个交替的N型和P型半导体区域106在图1A和图1B中共同示为线106/108)。多条金属线108沿第一方向150平行以形成太阳能电池100A或太阳能电池100B的金属化层的一维布局。
仅参见图1A,在一个实施例中，多条金属线108中的每条以交错的方式终止于基板102的第一端部120和第二端部122。仅参见图1B,在另一个实施例中，多条金属线108中的每条以平行的方式终止于基板102的第一端部124和第二端部126。
在一个实施例中，再次参见图1A和图1B，导电触点结构108还包括设置在多个交替的N型和P型半导体区域106与多条金属线108之间的金属晶种层。在一个实施例中，基板102为单晶硅基板，并且多个交替的N型和P型半导体区域106为形成于硅基板102中的多个N型扩散区和P型扩散区。然而，在另一个实施例中，多个交替的N型和P型半导体区域106为形成于基板102的背表面104之上的多个N型多晶硅区和P型多晶硅区(例如，随着多晶硅发射极区形成于基板102的背表面104上所形成的介电层上)。
再次参见图1A，在一个实施例中，交错布置提供了略有缩短的一种极性(例如，N型或P型)的指状电极。如下文结合图2和图3所详述，可实施图1A所示的这种布置，使得一种极性的指状电极不延伸到其上形成的叠置互连件的下方。在一个具体实施例中，如下文所详述，第二极性的指状电极在距基板102边缘约1毫米处停止，从而在遮盖层的边缘形成间隙。再次参见图1B，在一个实施例中，平行终止布置可适用于其它光伏架构，如下文结合图4所详述。
在图1A所示类型的太阳能电池的第一具体实施中，并且如下文结合图2所详述，电池互连几何结构可称为不含层间电介质的，即“不含ILD的”。在电池的每一侧，一种极性的指状电极略有缩短，使其不延伸到叠置互连件的下方。由于必须需要缩短指状电极，因此金属1(M1；例如，晶种层)和金属2(M2；例如，箔或电镀导电层)图案化可能比较复杂。叠置互连件(M3；例如，叠置铝或铜片等)在电池的整个宽度方向上延伸，并且键合到具有相同极性的每个指状电极。互连件的相对侧键合到下一个电池上具有相反极性的每个指状电极。通过使互连件分别键合到每个指状电极，可省略电池上汇流或焊点。应当理解，此类方法可需要互连件(M3)和电池上金属化M2之间的键合点具有高准确度。具体来讲，键合点必须与M2指状电极对准。在一个实施例中，使用激光焊接实现此类水平的准确度。然而，相比于其它方法，互连件本身的布置准确度有所放宽，因为互连件上不存在必须与M2指状电极对准的ILD图案。在一个实施例中，此类方法依靠底部抗反射涂层(BARC)和物理间隙来隔离M3与具有相反极性的发射极(假定发射极与晶片的边缘连续)。在一个此类实施例中，该方法是可行的，因为M3未渗入任何下层针孔中。
作为示例，图2示出了根据本公开的一个实施例基于图1A中所示类型的太阳能电池的光伏组件的平面图及对应的剖视图。参见图2，光伏组件200包括第一太阳能电池202和第二太阳能电池204。第一太阳能电池202和第二太阳能电池204中的每个包括具有背表面207和相对的光接收表面208的基板206。第一太阳能电池202和第二太阳能电池204中的每个还包括多个交替的N型和P型半导体区域210，所述多个交替的N型和P型半导体区域210设置在基板206的背表面207中或背表面207之上并且沿第一方向250平行以形成太阳能电池202或太阳能电池204的发射极区的一维布局。第一太阳能电池202和第二太阳能电池204中的每个还包括设置在多个交替的N型和P型半导体区域210上的导电触点结构。导电触点结构包括对应于多个交替的N型和P型半导体区域210的多条金属线212，所述多条金属线212沿第一方向250平行以形成太阳能电池的金属化层的一维布局。多条金属线212中的每条以交错的方式终止于基板206的第一端部214和第二端部216。
光伏组件200还包括互连结构220，该互连结构220将第一太阳能电池202和第二太阳能电池204电耦合到第一太阳能电池204的基板206的第二端部216和第二太阳能电池204的基板206的第一端部214之间。互连结构220设置在第一太阳能电池202的多条金属线212中的交替的第一金属线之上并且与其电接触。然而，互连结构不设置在第一太阳能电池202的多条金属线212中的交替的第二金属线之上。互连结构220还设置在第二太阳能电池204的多条金属线212中的交替的第一金属线之上并且与其电接触。然而，互连结构220不设置在第二太阳能电池204的多条金属线212中的交替的第二金属线之上。
如图2所示，在一个实施例中，互连结构220包括形成于其中的一个或多个应力消除切口222。同样如图2所示，在一个实施例中，互连结构220键合(例如，焊合、焊接、连接、胶合)到第一太阳能电池202的多条金属线212中的交替的第一金属线中的每条并且键合到第二太阳能电池204的多条金属线212中的交替的第一金属线中的每条(例如，如键合点224所示)。
在图1A所示类型的太阳能电池的第二具体实施中，并且如下文结合图3所详述，电池互连几何结构可称为“不含ILD”且被遮盖的。作为示例，图3示出了根据本公开的另一个实施例基于图1A中所示类型的太阳能电池的光伏组件的平面图及对应的剖视图。
参见图3，光伏组件300包括第一太阳能电池302和第二太阳能电池304。第一太阳能电池302和第二太阳能电池304中的每个包括具有背表面307和相对的光接收表面308的基板306。第一太阳能电池302和第二太阳能电池304中的每个还包括多个交替的N型和P型半导体区域310，所述多个交替的N型和P型半导体区域310设置在基板306的背表面307中或背表面307之上并且沿第一方向350平行以形成太阳能电池302或太阳能电池304的发射极区的一维布局。第一太阳能电池302和第二太阳能电池304中的每个还包括设置在多个交替的N型和P型半导体区域310上的导电触点结构。导电触点结构包括对应于多个交替的N型和P型半导体区域310的多条金属线312，所述多条金属线312沿第一方向350平行以形成太阳能电池的金属化层的一维布局。多条金属线312中的每条以交错的方式终止于基板306的第一端部314和第二端部316。
光伏组件300还包括互连结构320，该互连结构320将第一太阳能电池302和第二太阳能电池304电耦合到第一太阳能电池304的基板306的第二端部316和第二太阳能电池304的基板306的第一端部314之间。互连结构320设置在第一太阳能电池302的多条金属线312中的交替的第一金属线之上并且与其电接触。然而，互连结构不设置在第一太阳能电池302的多条金属线312中的交替的第二金属线之上。互连结构320还设置在第二太阳能电池304的多条金属线312中的交替的第一金属线之上并且与其电接触。然而，互连结构320不设置在第二太阳能电池304的多条金属线312中的交替的第二金属线之上。在一个实施例中，从光接收表面308的角度来看，暴露在第一太阳能电池302和第二太阳能电池304之间的互连结构320的部分被遮盖层399覆盖。遮盖层399可以为匹配电池和黑色底片颜色的黑色聚合物材料，为成品模块提供均匀的黑色外观。另选地，可使用白色底片和白色遮盖层以在电池周围形成均匀的白色外观。
如图3所示，在一个实施例中，互连结构320包括形成于其中的一个或多个应力消除切口322。同样如图3所示，在一个实施例中，互连结构320键合(例如，焊合、焊接、连接、胶合)到第一太阳能电池302的多条金属线312中的交替的第一金属线中的每条并且键合到第二太阳能电池304的多条金属线312中的交替的第一金属线中的每条(例如，如键合点324所示)。
在图1B所示类型的太阳能电池的具体实施中，并且如下文结合图4所详述，电池互连几何结构可称为具有层间电介质(“具有ILD”)的电池互连几何结构。在此类方法中，多个太阳能电池诸如图1B所示的太阳能电池通过电池互连件耦接到一起，其中指状电极可根据需要向远处延伸至基板边缘。应当理解，尽管在基板的极限边缘处可能存在由发射极或BARC覆盖率所施加的限制，但是互连件沿电池的整个宽度延伸，并且键合到具有相同极性的每个指状电极。互连件的相对侧键合到下一个电池上具有相反极性的每个指状电极。通过使互连件分别键合到每个指状电极，可省略电池上汇流或焊点。在一个实施例中，M3互连件被制造成使得图案化绝缘层防止短路。绝缘体层的颜色也可被设置为使得互连突片从模块正面不可见，从而发挥双重作用。还应当理解，此类方法可需要互连件(M3)和电池上M2之间的键合点具有高准确度，其中键合点必须与M2指状电极对准。此类水平的准确度可使用激光焊接来实现。在一个实施例中，在键合过程中以足够高的准确度放置和保持互连件，使得互连件上暴露的键合区域与指状电极对齐。互连件上的键合点可能需要压制(铸造)，使得它们能够与电池上的M2层紧密接触。然而，对此类方法的需求可能取决于键合方法弥合间隙或装入间隙中的能力。
作为示例，图4示出了根据本公开的一个实施例基于图1B中所示类型的太阳能电池的光伏组件的平面图及对应的剖视图。参见图4，光伏组件400包括第一太阳能电池402和第二太阳能电池404。第一太阳能电池402和第二太阳能电池404中的每个包括具有背表面407和相对的光接收表面408的基板406。第一太阳能电池402和第二太阳能电池404中的每个还包括多个交替的N型和P型半导体区域410，所述多个交替的N型和P型半导体区域410设置在基板406的背表面407中或背表面407之上并且沿第一方向450平行以形成太阳能电池402或太阳能电池404的发射极区的一维布局。第一太阳能电池402和第二太阳能电池404中的每个包括设置在多个交替的N型和P型半导体区域410上的导电触点结构。导电触点结构包括对应于多个交替的N型和P型半导体区域410的多条金属线412，所述多条金属线412沿第一方向450平行以形成太阳能电池402或太阳能电池404的金属化层的一维布局。多条金属线412中的每条以平行的方式终止于基板的第一端部414和第二端部416。
光伏组件400还包括互连结构420，该互连结构420将第一太阳能电池402和第二太阳能电池404电耦合到第一太阳能电池402的基板406的第二端部416和第二太阳能电池404的基板406的第一端部414之间。互连结构420设置在第一太阳能电池402和第二太阳能电池404中的每个的多条金属线412中的交替的第一金属线之上并且与其电接触。互连结构420还设置在第一太阳能电池402和第二太阳能电池404中的每个的多条金属线412中的交替的第二金属线之上，但是不与其电接触。
再次参见图4，在一个实施例中，绝缘层499阻止互连结构420与第一太阳能电池402和第二太阳能电池404中的每个的多条金属线412中的交替的第二金属线发生电接触。在一个特定的此类实施例中，从光接收表面408的角度来看，暴露在第一太阳能电池402和第二太阳能电池404之间的互连结构420的部分被绝缘层499覆盖，如图4所示。在一个实施例中，互连结构420包括形成于其中的一个或多个应力消除切口422。在一个实施例中，互连结构420键合(例如，焊合、焊接、连接、胶合)到第一太阳能电池402和第二太阳能电池404中的每个的多条金属线412中的交替的第一金属线中的每条(例如，如键合点424所示)。
应当理解，从光伏模块的光接收表面来观察时，互连结构的外观可根据具体实施不同而改变。在第一示例中，图5A示出了根据本公开的一个实施例的图3中所示类型的光伏组件的光接收表面的平面图。参见图5A，互连结构500包括用于键合到相邻太阳能电池的金属互连部分502。绝缘层和/或遮盖层504遮盖了相邻太阳能电池之间暴露的互连结构500的部分。
在第二示例中，图5B示出了根据本公开的一个实施例的图4中所示类型的光伏组件的光接收表面的平面图。参见图5B，互连结构550包括用于键合到相邻太阳能电池的金属互连部分552。绝缘层和/或遮盖层554遮盖了相邻太阳能电池之间暴露的互连结构550的部分。
在一个实施例中，本文所述的交替的N型和P型半导体区域由多晶硅形成。在一个这样的实施例中，N型多晶硅发射极区掺有N型杂质，诸如磷。P型多晶硅发射极区掺有P型杂质，诸如硼。交替的N型和P型半导体区域可具有形成于两者之间的沟槽，该沟槽部分地延伸到基板中。另外，在一个实施例中，虽然未示出，但在交替的N型和P型半导体区域上可形成底部抗反射涂层(BARC)材料或其它保护层(诸如，非晶硅层)。交替的N型和P型半导体区域可形成于薄隧穿介电层上，该薄隧穿介电层形成于基板的背表面上。
在一个实施例中，本文所述的太阳能电池的光接收表面可以为纹理化光接收表面。在一个实施例中，采用基于氢氧化物的湿法蚀刻剂来使基板的光接收表面纹理化。在一个实施例中，纹理化表面可为具有规则或不规则形状表面的表面，该表面用于散射入射光，从而减少从太阳能电池的光接收表面反射离开的光量。另外的实施方案可包括在光接收表面上形成钝化和/或抗反射涂层(ARC)。
在一个实施例中，M1层(如果包括)为多个金属晶种材料区。在一个特定的此类实施例中，金属晶种材料区为铝区，每个铝区具有在约0.3微米至20微米范围内的厚度，并且由含量高于约97％的铝和含量约在0-2％范围内的硅构成。
在一个实施例中，本文所述的M2层为通过电镀或化学镀形成的导电层。在另一个实施例中，本文所述的M2层为金属箔层。在一个此类实施例中，金属箔为具有在约5-100微米范围内的厚度并且优选地具有在约30-100微米范围内的厚度的铝(Al)箔。在一个实施例中，Al箔为包含铝和第二元素(诸如但不限于铜、锰、硅、镁、锌、锡、锂或它们的组合)的铝合金箔。在一个实施例中，Al箔为回火级箔，诸如但不限于F级(自由状态)、O级(全软)、H级(应变硬化)或T级(热处理)。在另一个实施例中，使用铜箔或支撑在载体上的铜层“金属箔”。在一些实施例中，保护层诸如锌酸盐层被包括在金属箔的一侧或两侧。
虽然参考上述实施例具体描述了某些材料，但是在此类实施例中，可用其它材料来容易地取代其中的一些材料，这些实施例仍然在本公开实施例的精神和范围内。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。另外，虽然主要提及背接触太阳能电池布置，但应当理解，本文所述的方法也可应用于前接触电极太阳能电池。在其它实施例中，上述方法可适用于太阳能电池以外的制造。例如，发光二极管(LED)的制造可受益于本文所述的方法。
因此，本发明公开了用于制造太阳能电池的一维金属化的方法以及所得的太阳能电池。
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。除非另有说明，否则本公开中所提供的特征的示例旨在为示例性的而非限制性的。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(或要求其优先权的申请)的审查过程期间针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。

Claims (21)

1.一种太阳能电池，包括：
基板，所述基板具有背表面和相对的光接收表面；
多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域，所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域设置在所述基板的所述背表面中或所述背表面之上，并且沿第一方向平行以形成所述太阳能电池的发射极区的一维布局；
设置在所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域上的导电触点结构，所述导电触点结构包括对应于所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域的多条金属线，所述多条金属线沿所述第一方向平行以形成所述太阳能电池的所述金属化层的一维布局，其中，所述多条金属线彼此不相连；以及
互连结构，其包括覆盖所述基板的成角度的拐角的部分，
其中，所述多条金属线之中的一部分金属线沿所述基板的成角度的拐角布置。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述多条金属线中的每条以交错的方式终止于所述基板的第一端部和第二端部。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述多条金属线中的每条以平行的方式终止于所述基板的第一端部和第二端部。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述导电触点结构还包括设置在所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域与所述多条金属线之间的金属晶种层。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述基板为单晶硅基板，并且其中所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域为形成于所述硅基板中的多个N型扩散区和P型扩散区。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域为形成于所述基板的所述背表面之上的多个N型多晶硅区和P型多晶硅区。
7.一种光伏组件，包括：
第一太阳能电池和第二太阳能电池，所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个包括：
基板，所述基板具有背表面和相对的光接收表面；
多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域，所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域设置在所述基板的所述背表面中或所述背表面之上，并且沿第一方向平行以形成所述太阳能电池的发射极区的一维布局；以及
设置在所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域上的导电触点结构，所述导电触点结构包括对应于所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域的多条金属线，所述多条金属线沿所述第一方向平行以形成所述太阳能电池的所述金属化层的一维布局，其中所述多条金属线中的每条以交错的方式终止于所述基板的第一端部和第二端部，所述多条金属线彼此不相连；以及
互连结构，所述互连结构将所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池电耦合到所述第一太阳能电池的所述基板的所述第二端部和所述第二太阳能电池的所述基板的所述第一端部之间，所述互连结构设置在所述第一太阳能电池的所述多条金属线中的交替的第一金属线之上并且与其电接触，但是不设置在所述第一太阳能电池的所述多条金属线中的交替的第二金属线之上，并且所述互连结构设置在所述第二太阳能电池的所述多条金属线中的交替的第一金属线之上并且与其电接触，但是不设置在所述第二太阳能电池的所述多条金属线中的交替的第二金属线之上，所述互连结构包括覆盖所述基板的成角度的拐角的部分，
其中，所述多条金属线之中的一部分金属线沿所述基板的成角度的拐角布置。
8.根据权利要求7所述的光伏组件，其中所述互连结构包括一个或多个形成于其中的应力消除切口。
9.根据权利要求7所述的光伏组件，其中从所述光接收表面的角度来看，所述互连结构暴露在所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池之间的部分被遮盖层覆盖。
10.根据权利要求7所述的光伏组件，其中所述互连结构键合到所述第一太阳能电池的所述多条金属线中的所述交替的第一金属线中的每条，并且键合到所述第二太阳能电池的所述多条金属线中的所述交替的第一金属线中的每条。
11.根据权利要求7所述的光伏组件，其中所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个的所述导电触点结构还包括设置在所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域与所述多条金属线之间的金属晶种层。
12.根据权利要求7所述的光伏组件，其中对于所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个，所述基板为单晶硅基板，并且所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域为形成于所述硅基板中的多个N型扩散区和P型扩散区。
13.根据权利要求7所述的光伏组件，其中对于所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个，所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域为形成于所述基板的所述背表面之上的多个N型多晶硅区和P型多晶硅区。
14.一种光伏组件，包括：
第一太阳能电池和第二太阳能电池，所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个包括：
基板，所述基板具有背表面和相对的光接收表面；
多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域，所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域设置在所述基板的所述背表面中或所述背表面之上，并且沿第一方向平行以形成所述太阳能电池的发射极区的一维布局；以及
设置在所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域上的导电触点结构，所述导电触点结构包括对应于所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域的多条金属线，所述多条金属线沿所述第一方向平行以形成所述太阳能电池的所述金属化层的一维布局，其中所述多条金属线中的每条以平行的方式终止于所述基板的第一端部和第二端部，所述多条金属线彼此不相连；以及
互连结构，所述互连结构将所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池电耦合到所述第一太阳能电池的所述基板的所述第二端部和所述第二太阳能电池的所述基板的所述第一端部之间，所述互连结构设置在所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个的所述多条金属线中的交替的第一金属线之上并且与其电接触，并且所述互连结构设置在所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个的所述多条金属线中的交替的第二金属线之上但不与其电接触，所述互连结构包括覆盖所述基板的成角度的拐角的部分，
其中，所述多条金属线之中的一部分金属线沿所述基板的成角度的拐角布置。
15.根据权利要求14所述的光伏组件，其中绝缘层阻止所述互连结构与所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个的所述多条金属线中的交替的第二金属线发生电接触。
16.根据权利要求15所述的光伏组件，其中从所述光接收表面的角度来看，所述互连结构暴露在所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池之间的部分被所述绝缘层遮盖。
17.根据权利要求14所述的光伏组件，其中所述互连结构包括一个或多个形成于其中的应力消除切口。
18.根据权利要求14所述的光伏组件，其中所述互连结构键合到所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个的所述多条金属线中的所述交替的第一金属线中的每条。
19.根据权利要求14所述的光伏组件，其中所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个的所述导电触点结构还包括设置在所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域与所述多条金属线之间的金属晶种层。
20.根据权利要求14所述的光伏组件，其中对于所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个，所述基板为单晶硅基板，并且所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域为形成于所述硅基板中的多个N型扩散区和P型扩散区。
21.根据权利要求14所述的光伏组件，其中对于所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个，所述多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域为形成于所述基板的所述背表面之上的多个N型多晶硅区和P型多晶硅区。
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