CN111276551A - 太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池板 - Google Patents

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郑寅道
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Abstract

太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池板。提供了一种太阳能电池,所述太阳能电池包括半导体基板、位于所述半导体基板中或所述半导体基板的导电区域以及电连接至所述导电区域的电极。所述电极包括第一电极部以及位于所述第一电极部上方的第二电极部。所述第二电极部包括:颗粒连接层,所述颗粒连接层通过连接包括第一金属的多个颗粒而形成;以及覆盖层,所述覆盖层包括与所述第一金属不同的第二金属并且至少覆盖所述颗粒连接层的外表面。

Description

太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池板
本申请基于依据35 U.S.C.119的于2018年12月5日提交的韩国专利申请No.10-2018-0155200并要求其优先权,出于所有目的,该韩国专利申请通过引用合并于此,就好像在此完整阐述一样。
技术领域
本公开涉及太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池板,并且更具体地,涉及具有改进的结构的太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池板。
背景技术
可以通过形成基于设计的各种层和电极来制造太阳能电池。然而,这些各种层和电极的设计可以决定太阳能电池效率。对于太阳能电池的商业化而言,需要克服低效率。因此,需要设计各种层和电极以使太阳能电池的效率最大化。
在传统技术中,形成太阳能电池中的电极的处理是使用诸如印刷、电镀和溅射之类的工艺来进行的。然而,由于仅为了如上所述的处理的便利性而在没有任何改变的情况下将传统工艺用于电极,所以太阳能电池的效率以及检测率的降低受到限制。
然而,如果仅使用印刷工艺来形成电极,则用于形成电极的糊剂可能会渗透绝缘膜,并且需要能够对糊剂中的金属颗粒进行烧结的高温下的热处理工艺。如果由于用于高温下的热处理工艺的糊剂中包括的玻璃料以及绝缘膜的渗透导致太阳能电池的特性发生不希望的改变或劣化,则太阳能电池可能会被损坏。
此外,如果使用电镀工艺形成电极,则需要使用电镀液。如果由于电镀液导致太阳能电池的特性发生不希望的改变或劣化,则太阳能电池可能会被损坏。此外,由于需要在电镀工艺之前单独形成晶种层,使得仅在期望的部分上进行电镀,所以工艺变得复杂。此外,如果绝缘膜中存在针孔等,则不需要的部分可能会被电镀。
此外,如果仅使用溅射工艺来形成电极,则因为难以充分增加电极的厚度,所以电阻的减小会受到限制。
发明内容
本公开提供了一种能够通过改善电极结构来改善优异特性和效率的太阳能电池及其制造方法。
更具体地,本公开提供了一种太阳能电池及其制造方法,该太阳能电池能够通过使电极的叠层结构和形成工艺具体化并因此减小电极的电阻而在提高全密度和效率的同时简化制造工艺。
此外,本公开提供了一种具有优异的输出、优异的稳定性和低检测率的太阳能电池板,所述太阳能电池板包括具有优异的特性和效率的太阳能电池。
根据本公开的一个实施方式的太阳能电池包括电极,所述电极包括第一电极部以及位于所述第一电极部上方的第二电极部。在这种情况下,所述第一电极部和所述第二电极部可以通过不同的工艺形成,或者可以具有不同的厚度、不同的特性、不同的形状等。所述第一电极部可以被构造成具有通过溅射形成的溅射层。所述第二电极部可以被构造成具有位于所述第一电极部上方并且通过印刷形成的印刷层。所述第二电极部可以包括不同的第一金属和第二金属。所述第二电极部可以包括颗粒连接层和覆盖层,所述颗粒连接层通过连接包括所述第一金属的多个颗粒而形成,所述覆盖层包括与所述第一金属不同的所述第二金属并且至少覆盖所述颗粒连接层的外表面。此外,所述太阳能电池还可以包括半导体基板以及位于所述半导体基板中或所述半导体基板上方并且所述电极位于其中的导电区域。
所述第一金属的电阻率可以等于或小于所述第一电极部的材料的电阻率。所述第二金属可以比所述第一金属具有更小的电离趋势或金属反应性,因此能够防止所述第一金属的氧化。
所述第二金属可以包括熔点比所述第一金属的熔点低的焊料材料。
所述第一金属可以包括铜、银、铝和金中的至少一者,并且所述第二金属可以包括锡、铬、锰、钼和镍中的至少一者。
所述第一金属可以包括铜,并且所述第二金属可以包括锡。
所述第二电极部可以构造成所述电极的最外层。所述第二电极部的密度可以比所述第一电极部的密度小。
所述第二电极部的厚度与所述第一电极部的厚度的比率可以是10倍或更大。
所述颗粒连接层的第一厚度可以大于所述颗粒连接层的外表面上的所述覆盖层的所述颗粒连接层所位于的部分处的第二厚度。
所述第二厚度与所述第一厚度的比率可以是0.04至0.2。
所述覆盖层的厚度可以大于所述颗粒连接层的外表面的表面粗糙度。
所述覆盖层的外表面的表面粗糙度可以小于所述颗粒连接层的外表面的表面粗糙度。
所述第二电极部的宽度可以等于或小于所述第一电极部的宽度。
所述第二电极部可以形成在所述第一电极部的与所述半导体基板相反设置的表面上,但是可以不形成在所述第一电极部的沿与所述半导体基板相交的方向延伸的一侧上。
所述第一电极部可以包括第一电极层、第二电极层、第三电极层以及第四电极层,第一电极层包括难熔金属,第二电极层位于所述第一电极层上方并且电阻比所述第一电极层的电阻低,第三电极层位于所述第二电极层上方以充当扩散阻挡层,第四电极层位于所述第三电极层上方并且包括锡或镍钒合金。所述第二电极部可以按与所述第四电极层接触的方式设置。
所述第一电极层可以包括钛。所述第二电极层可以包括铝。所述第三电极层可以包括钛。所述第四电极层可以包括镍钒合金。
所述导电区域可以包括:第一导电区域,所述第一导电区域位于所述半导体基板的一个表面上并且具有第一导电类型;以及第二导电区域,所述第二导电区域位于与所述半导体基板的所述一个表面上的所述第一导电区域不同的位置处并且具有第二导电类型。所述电极可以包括连接至所述第一导电区域的第一电极以及连接至所述第二导电区域的第二电极。所述第一电极和所述第二电极中的至少一者可以包括所述第一电极部和所述第二电极部。
在根据本公开的一个实施方式的制造太阳能电池的方法中,通过使用不同的工艺形成第一电极部和第二电极部来形成电极。所述第一电极部可以被构造成具有通过溅射形成的溅射层。所述第二电极部可以被构造成具有位于所述第一电极部上方并通过印刷形成的印刷层。制造太阳能电池的所述方法可以包括以下步骤:在形成所述电极之前,在所述半导体基板中或在所述半导体基板上方形成导电区域,以及形成电连接至所述导电区域的所述电极。
在形成所述第二电极部时,可以使用包括颗粒的糊剂,所述颗粒包括芯层以及涂层,芯层包括第一金属,涂层涂覆在所述芯层上并且包括与所述第一金属不同的第二金属。另选地,在形成所述第二电极部时,可以使用包括第一颗粒和第二颗粒的糊剂,所述第一颗粒包括第一金属,所述第二颗粒包括与所述第一金属不同的第二金属。
形成所述第二电极部的步骤可以包括以下步骤:在所述第一电极部上涂覆糊剂,所述糊剂包括颗粒、粘合剂和溶剂,所述颗粒包括不同的第一金属和第二金属;在第一温度下干燥所述糊剂;以及在高于所述第一温度且低于所述第一金属的熔点的第二温度下,对已干燥的糊剂进行热处理。
所述第一温度可以是150℃或更低,并且所述第二温度可以是450℃或更低。
在形成所述第二电极部时,可以连接包括所述第一金属的多个颗粒,以形成颗粒连接层。所述第二金属可以在所述颗粒连接层的外表面上聚合,以形成至少覆盖所述颗粒连接层的外表面的覆盖层。因此,可以形成包括所述颗粒连接层和所述覆盖层的所述第二电极。
在形成所述第一电极部时,可以大体形成然后图案化形成所述第一电极部的一个或多个电极层。在形成所述第二电极部时,可以仅在与所述第一电极部相对应的部分上涂覆所述糊剂。
根据本公开的一个实施方式的太阳能电池板可以包括:太阳能电池;电连接至所述太阳能电池的电极的布线部;围绕所述太阳能电池和所述布线部的密封层;位于所述密封层上方的所述太阳能电池的一个表面上的第一盖构件以及位于所述密封层上方的所述太阳能电池的另一表面上的第二盖构件。
所述太阳能电池板还可以包括连接构件,所述连接构件包括焊料材料,所述连接构件位于所述第二电极部与所述布线部之间,并且电连接且物理连接所述电极部和所述布线部。
所述第二电极部和所述布线部可以彼此接触并连接。
在本实施方式中,所述电极包括被构造成具有所述溅射层的所述第一电极部以及被构造成具有所述印刷层的所述第二电极部。因此,通过所述第一电极部能够极好地实现所述电极与所述导电区域之间的接触特性,并且通过所述第二电极部能够显著减小电阻。如果所述第二电极部如上所述被构造成具有所述印刷层,则因为能够通过简单的工艺使所述第二电极部形成有足够的厚度,所以能够简化所述电极的制造工艺并且能够有效地减小所述电极的电阻。同时,所述第二电极部包括基本上包括所述第一金属的所述颗粒连接层以及基本上包括所述第二金属的所述覆盖层。因此,因为能够在低温下形成所述颗粒连接层,所以能够防止在电极形成工艺中对所述导电区域的损坏、特性改变等。此外,能够改善所述颗粒连接层的电连接特性和物理连接特性、能够防止所述颗粒连接层的氧化并且能够通过所述覆盖层改善与所述布线部的粘合特性。因此,能够提高所述太阳能电池的效率以及包括所述太阳能电池的所述太阳能电池板的输出。
另外,在根据本实施方式的制造太阳能电池的方法中,通过印刷包括所述第一金属和所述第二金属的所述糊剂来形成所述第二电极部,从而能够通过简单的工艺形成包括所述第一电极部和所述第二电极部的所述电极。因此,能够以高生产率制造具有优异效率的所述太阳能电池。特别地,在本实施方式中,所述第二金属能够有效地防止作为连接至所述布线部或所述连接构件的最外层的所述覆盖层中的所述第一金属的氧化。因此,能够省略在形成所述布线部或所述连接构件之前进行的传统等离子体处理。因此,能够简化工艺,并且能够从根本上防止诸如损坏所述电极或所述太阳能电池之类的问题。
附图说明
图1是示出了根据本公开的一个实施方式的太阳能电池的截面图;
图2是图1的太阳能电池的局部背平面图;
图3是示出了根据本公开的一个修改例的太阳能电池的截面图;
图4是示出了根据本公开的另一修改示例的太阳能电池的截面图;
图5是示出了根据本公开的又一修改例的太阳能电池的截面图;
图6a至图6c是示出了根据本公开的一个实施方式的制造太阳能电池的方法的截面图;
图7是示意性示出了在用于制造根据本公开的一个实施方式的太阳能电池的方法的糊剂中包括的颗粒的形状的图;
图8是示意性示出了根据本公开的一个实施方式的太阳能电池板的分解立体图;
图9是示意性示出了图8的太阳能电池板中包括的两个太阳能电池、连接构件、绝缘构件和布线部的背平面图;
图10是示意性示出了图8的太阳能电池板中的太阳能电池、连接构件和布线部的连接结构的局部截面图;
图11是示意性示出了图8的太阳能电池板中的太阳能电池、连接构件和布线部的连接结构的另一实施例的局部截面图;
图12是示出了根据本公开的一个实施方式的太阳能电池中的第一电极部和第二电极部的平面形式的各种实施例的平面图;
图13是示出了根据本公开的另一实施方式的太阳能电池的截面图;
图14是示出了根据制造实施例1和对比例1制造的多个太阳能电池的全密度的测量结果的曲线图;
图15是示出了根据制造实施例1和对比例1制造的多个太阳能电池的效率的测量结果的曲线图。
具体实施方式
在下文中,参照附图详细描述本公开的实施方式。然而,本公开不限于这样的实施方式,并且可以以各种形式进行修改。
在附图中,未示出与描述无关的部分,以便阐明和简要描述本公开。在说明书中,相同的附图标记用于表示相同或非常相似的部分。此外,在附图中,为了更清楚的描述,厚度、宽度等已经被放大或缩小,并且本公开的厚度、宽度等不限于附图所示的那些。
此外,在整个说明书中,当说一个部分“包括”另一部分时,用语“包括”将被理解为意味着包括所述部分,但不排除任何其它部分,除非有相反的明确说明。此外,当描述诸如层、膜、区域或板之类的一个部分在另一部分“上方”或“上”时,该一部分可以“直接在”另一部分上或者在这两个部分之间可以存在第三部分。相反,当描述一个部分“直接在”另一部分上时,这意味着在这两个部分之间不存在第三部分。
在下文中,参照附图详细描述根据本公开的实施方式的太阳能电池及其制造方法。
图1是示出了根据本公开的一个实施方式的太阳能电池的截面图。图2是图1的太阳能电池的局部背平面图。
参照图1和图2,根据本实施方式的太阳能电池10包括:半导体基板12;形成在半导体基板12中或半导体基板12上方的导电区域32、34;以及电连接至导电区域32、34的电极42、44。在这种情况下,导电区域32、34可以包括具有第一导电类型的第一导电区域32以及具有与第一导电类型相反的第二导电类型的第二导电区域34。电极42、44可以包括电连接至第一导电区域32的第一电极42以及连接至第二导电区域34的第二电极44。在本实施方式中,第一电极42和第二电极44中的至少一者包括第一电极部42a、44a以及位于第一电极部42a、44a上的第二电极部42b、44b。第一电极部42a、44a和第二电极部42b、44b可以通过不同的工艺形成,并且可以具有不同的形状、不同的特性、不同的厚度等。另外,太阳能电池10还可以包括中间膜20、绝缘膜41、前钝化膜24、抗反射膜26、背钝化膜40等。对此进行更具体的描述。
例如,半导体基板12可以包括被构造成具有包括第一导电类型或第二导电类型的掺杂剂的晶体半导体(例如,单晶半导体或多晶半导体,例如,单晶硅或多晶硅,特别是单晶硅)的基极区12a。太阳能电池10基于如上所述的由于高结晶度而具有较少缺陷的基极区12a或半导体基板12而具有优异的电特性。
前场区12b可以位于半导体基板12的前表面上。例如,前场区12b是与基极区12a具有相同的导电类型并且比基极区12a具有更高的掺杂浓度的掺杂区域,并且可以构造半导体基板12的一部分,但是本公开不限于此。因此,前场区12b可以是与半导体基板12分离地设置的半导体层或者可以包括各种修改例,诸如其被构造成包括具有固定电荷而不具有掺杂剂的氧化膜。
此外,半导体基板12的前表面可以具有用于防止反射的抗反射结构(例如,被构造成具有半导体基板12的(111)面的金字塔形状的纹理结构),从而能够使反射最小化。此外,半导体基板12的背表面被构造成具有镜面抛光表面并且比前表面具有更小的表面粗糙度,从而能够改善钝化特性。然而,本公开不限于此,并且可以包括各种修改例。
中间膜20可以位于半导体基板12与半导体基板12的背表面上方的导电区域32、34之间。中间膜20通常可以位于(例如,可以接触)半导体基板12的背表面。
中间膜20可以起到对半导体基板12的表面进行钝化的作用。另选地,中间膜20可以起到掺杂剂控制或扩散阻挡层的作用,以防止导电区域32、34的掺杂剂过度扩散到半导体基板12中。中间膜20可以包括能够起到上述作用的各种材料,并且例如可以被构造成具有氧化膜、包括硅的介电膜或绝缘膜、氮化氧化膜、碳化氧化膜或本征非晶硅膜。例如,如果导电区域32、34被构造成具有多晶半导体,则中间膜20可以是氧化硅膜,该氧化硅膜可以容易地制造并且载流子可以顺畅地传输通过该氧化硅膜。又例如,如果导电区域32、34被构造成具有非晶半导体,则中间膜20可以被构造成具有本征非晶硅膜。
中间膜20的厚度可以小于前钝化膜24、抗反射膜26或背钝化膜40的厚度。例如,中间膜20的厚度可以为10nm或更小(例如,5nm或更小,更具体地,2nm或更小,例如0.5nm至2nm)。这是为了充分实现中间膜20的效果,但是本公开不限于此。
包括导电区域32、34的半导体层30可以位于中间膜20上(例如,可以与其接触)。更具体地,第一导电区域32和第二导电区域34可以连续地形成在中间膜20上且位于半导体层30内,并且可以位于同一平面上。此外,阻挡区36可以位于与阻挡区36之间的第一导电区域32和第二导电区域34相同的平面上。
第一导电区域32和第二导电区域34以及阻挡区36,或者半导体层30可以具有与半导体基板12的晶体结构不同的晶体结构。例如,第一导电区域32和第二导电区域34以及阻挡区36,或者半导体层30可以包括非晶半导体、微晶半导体或多晶半导体(例如,非晶硅、微晶硅或多晶硅)。第一导电区域32可以包括第一导电类型的掺杂剂。第二导电区域34可以包括第二导电类型的掺杂剂。阻挡区36可以被构造成具有不掺杂有第一导电类型和第二导电类型的掺杂剂的本征半导体或未掺杂的半导体。在这种情况下,如果第一导电区域32和第二导电区域34以及阻挡区36或者半导体层30具有多晶半导体,则它们可以具有高的载流子迁移率。在这种情况下,如果第一导电区域32和第二导电区域34以及阻挡区36或者半导体层30具有非晶半导体,则它们可以通过简单的工艺来形成。
在这种情况下,如果基极区12a具有第二导电类型,则具有与基极区12a的导电类型不同的导电类型的第一导电区域32可以用作发射极区。具有与基极区12a相同的导电类型的第二导电区域34用作背面场区域。阻挡区36可以通过在物理上隔离第一导电区域32和第二导电区域34来防止可能在该第一导电区域32和第二导电区域34彼此接触时产生的分流。
在这种情况下,第一导电区域32的面积(例如,宽度)可以大于第二导电区域34的面积(例如,宽度)。因此,用作发射极区的第一导电区域32在光电转换方面可能是有利的,因为它比用作背面场区域的第二导电区域34具有更宽的面积。
如上所述,第一导电区域32和第二导电区域34被构造成具有与半导体基板12不同的单独层,并且中间膜20插设在导电区域与半导体基板之间。因此,与通过将掺杂剂掺杂到半导体基板12中而形成的掺杂区域用作导电区域的情况相比,能够使归因于复合的损失最小化。此外,因为阻挡区36被构造成具有本征或未掺杂的半导体,所以形成阻挡区36的处理能够得到简化。
然而,本公开不限于此。因此,可以不包括中间膜20。另选地,第一导电区域32和第二导电区域34中的至少一者可以通过将掺杂剂掺杂到半导体基板12中来形成,并因此可以被构造成构造半导体基板12的一部分的掺杂区域。此外,可以不包括阻挡区36,或者阻挡区36可以包括除半导体材料以外的不同材料。其它各种修改例是可能的。
在这种情况下,如果第一导电类型或第二导电类型的掺杂剂是p型,则可以使用诸如硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)或铟(In)之类的III族元素。如果第一导电类型或第二导电类型的掺杂剂是n型,则可以使用诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)或锑(Sb)之类的V族元素。例如,第一导电类型和第二导电类型的掺杂剂中的一者可以是硼(B)并且另一者可以是磷(P)。
前钝化膜24和抗反射膜26可以位于半导体基板12的前表面的上方(例如,可以与其接触)。包括接触孔46的背钝化膜40可以位于导电区域32、34或半导体层30上(例如,可以与其接触)。前钝化膜24和抗反射膜26通常可以形成在半导体基板12的前表面上。背钝化膜40通常可以形成在半导体层30上方的除接触孔46之外的部分上。例如,前钝化膜24、抗反射膜26或背钝化膜40可以不包括掺杂剂,使得能够具有优异的绝缘特性、优异的钝化特性等。
例如,前钝化膜24、抗反射膜26或背钝化膜40可以具有选自由以下项组成的组的单层膜:氮化硅膜、含氢的氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、碳化硅膜、MgF2、ZnS、TiO2和CeO2以及这些项中的两项或更多项结合而成的多层膜结构。
此外,第一电极42可以通过接触孔46电连接至第一导电区域32。第二电极44可以通过接触孔46电连接至第二导电区域34。
在本实施方式中,已经示出了绝缘膜41位于导电区域32、34与电极42、44之间,因此电极42和44、绝缘膜41以及导电区域32和34形成了金属绝缘层半导体(MIS)结构。
更具体地,绝缘膜41位于导电区域32、34与背钝化膜40的接触孔46内的电极42、44之间。因此,能够有效地防止由于背钝化膜40被去除而导致的钝化特性降低。此外,与导电区域32、34和电极42、44具有直接接触的情况相比,能够改善界面接触特性。此外,绝缘膜41能够防止在形成接触孔46之后进行的各种工艺中对导电区域32、34的损坏。
在本实施方式中,绝缘膜41可以包括通过难熔金属和氧气的结合形成的难熔金属氧化物。例如,绝缘膜41可以是由难熔金属氧化物制成的难熔金属氧化物膜。被构造成具有氧化硅的绝缘膜具有低反射率,但是绝缘膜41具有高折射率,因此能够进一步提高长波长的反射。因此,能够有效地反射到达半导体基板12的背表面的光。在这种情况下,被构造成具有难熔金属氧化物的绝缘膜41通过原子层沉积方法而不是化学气相沉积形成,并且可以具有高的膜密度和优异的结晶度。因此,通过使光的吸收最小化,能够更有效地改善光的反射并且能够显著减小电极42、44的接触电阻。
例如,绝缘膜41可以包括氧化钛(TiOx,例如,TiO2)或氧化钼(MoOx,例如,MoO2或MoO3)。例如,绝缘膜41可以被构造成具有氧化钛膜或氧化钼膜,并且特别地可以被构造成具有氧化钛膜。氧化钛或氧化钼对长波长的光具有高反射率,并且能够减小电极42、44的接触电阻。特别地,氧化钛具有这种优异的效果。更具体地,如果绝缘膜41包括具有锐钛矿相的氧化钛,则由于与具有另一物相的氧化钛相比,该绝缘膜41具有更优异的结晶度和更高的折射率,因此能够显著改善反射率提高和接触电阻减小的效果。然而,本公开不限于此,并且绝缘膜41可以包括具有不同物相(例如,金红石相)的氧化钛。
在这种情况下,导电区域32、34和电极42、44在绝缘膜41插设在其间的情况下电连接。因此,绝缘膜41可以形成得很薄,使得能够改善导电区域32、34与电极42、44之间的电连接特性。即,绝缘膜41可以比背钝化膜40、前钝化膜24或抗反射膜26具有更小的厚度,并且可以具有与中间膜20的厚度相等或小于该厚度的厚度。特别地,绝缘膜41可以比中间膜20具有更小的厚度。原因在于,绝缘膜41仅需具有不降低电连接特性这种程度的薄厚度。
例如,绝缘膜41的厚度可以为1nm或更小(例如,0.005nm至1nm)。如果绝缘膜41的厚度超过1nm,则导电区域32、34与电极42、44之间的电连接特性可能会稍微降低。此外,如果绝缘膜41的厚度小于0.005nm,则通常难以将绝缘膜41形成为均匀的厚度,并且绝缘膜41的效果可能不够。然而,本公开不限于此,并且可以包括各种修改例。
例如,图1示出了绝缘膜41与通过接触孔46暴露的半导体层30一起大体并连续地形成,同时覆盖背钝化膜40的表面和侧面。在这种情况下,绝缘膜41具有非常薄的厚度,并因此可以在不具有任何改变的情况下形成,同时通过接触孔46而具有台阶、曲线等。然而,本公开不限于此。如图3所示,当电极42、44被图案化时,绝缘膜41可以被图案化,并因此可以具有仅在电极42、44所位于的部分中形成并且连续地连接至电极42、44的一侧(特别是第一电极部42a、42b的一侧)的一侧。此外,图1示出了绝缘膜41仅位于半导体基板12的背表面侧,并且防止前表面处的反射特性的变化等。然而,如图4所示,绝缘膜41也可以位于半导体基板12的侧面和/或前表面上。因此,当电极42、44被图案化时,绝缘膜41可以起到保护半导体基板12的侧面和/或前表面的作用。例如,在半导体基板12的前表面上,示出了绝缘膜41位于前场区12b与前钝化膜24之间。然而,本公开不限于此。并且根据绝缘膜41的形成顺序,绝缘膜41可以位于前钝化膜24与抗反射膜26之间或位于抗反射膜26上。另选地,如图5所示,可以不形成绝缘膜41,因此第一电极42和第二电极44可以分别与第一导电区域32和第二导电区域34接触。
在本实施方式中,第一电极42和第二电极44可以由导电材料(例如,金属)制成。在下文中,参照图1的放大圆圈详细描述第一电极42和/或第二电极44的叠层结构,并且参照图2详细描述第一电极42和第二电极44的平面结构。在图1的放大圆圈中,已经放大并示出了第一电极42,但是第二电极44可以具有相同的叠层结构。因此,在下文中,将第一导电区域32或第二导电区域34表示为导电区域32、34,并且将与该导电区域连接的第一电极42或第二电极44表示为电极42、44。此外,将第一电极42和/或第二电极44的第一电极部42a、44a表示为第一电极部42a,并且将第一电极42和/或第二电极44的第二电极部42b、44b表示为第二电极部42b。
在本实施方式中,电极42、44包括位于导电区域32、34上方或位于处于导电区域32、34上的绝缘膜41上方(例如,与其接触)的第一电极部42a以及位于第一电极部42a上的第二电极部42b。
在这种情况下,第一电极部42a可以被构造成具有通过溅射形成的溅射层。更具体地,第一电极部42a可以包括多个电极层421、422、423和424。多个电极层421、422、423和424中的各个电极层可以被构造成具有溅射层。在本实施方式中,第一电极部42a可以包括位于导电区域32、34上方(例如,与绝缘膜41接触)的第一电极层421,并且可以包括顺序地位于第一电极层421上的第二电极层422、第三电极层423和第四电极层424。
第一电极层421可以起到防止第二电极层至第四电极层422、423、424(特别是第二电极层422)的金属材料与导电区域32、34发生不期望的反应的作用。在这种情况下,绝缘膜41还可以位于导电区域32、34与第一电极层421之间。绝缘膜41可以用作阻挡层以有效地防止归因于金属材料扩散的问题。
更具体地,在太阳能电池10的各种制造工艺期间执行各种热处理工艺。例如,在通过诸如溅射之类的物理气相沉积(PVD)形成用于形成电极42、44的电极材料层之后,进行退火处理以减小电极材料层的应力并改善与导电区域32、34的接触特性。在传统技术中,可能会出现问题,因为导电区域32、34的半导体材料扩散到第二电极层422中,并且在这样的热处理工艺期间,第二电极层422的电极材料朝着导电区域32、34扩散。例如,由于第二电极层422的电极材料(特别是铝)比半导体材料具有更低的熔点,因此位于导电区域32、34中的电极材料会由于扩散而容易流出。因此,可能出现在导电区域32、34中形成小孔或孔的尖峰现象。如果如上所述在导电区域32、34中出现尖峰现象,则因为导电区域32、34存在缺陷,所以导电区域32、34的特性可能会大大降低。在本实施方式中,因为第一电极层421和/或绝缘膜41位于导电区域32、34与第二电极层422之间,所以能够防止这种问题。
在这种情况下,第一电极层421可以包括与绝缘膜41的金属氧化物中包括的难熔金属相同的难熔金属(例如,钛或钼)。第一电极层421可以被构造成具有绝缘膜41的金属氧化物中包括的难熔金属层。特别地,第一电极层421的金属以及绝缘膜41中包括的难熔金属可以相同。因此,由于第一电极层421和绝缘膜41包括相同的难熔金属,因此能够有效地防止由于化学浓度梯度引起的扩散。例如,绝缘膜41可以包括氧化钛,并且第一电极层421可以包括钛。在这种情况下,由于低的接触电阻和优异的热稳定性,所以能够形成稳定的MIS接触结构。
位于第一电极层421上(例如,与其接触)的第二电极层422可以起到改善电特性的作用,因为它具有低电阻(例如,比第一电极层421更低的电阻)。如上所述,第二电极层422可以包括铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)或金(Au)。特别地,第二电极层422可以包括铝。如果第二电极层422包括铝,则第二电极层422的侧面以及包括第二电极层422的第一电极部42a可以具有根据期望图案的截面。相反,如果第二电极层422包括铜,则第一电极部42a被图案化时所使用的刻蚀剂会以很快的速度强烈地刻蚀由铜制成的第二电极层422的侧面,所以第二电极层422中可能出现底切(under-cut)。因此,第二电极层422的侧面的至少一部分比第一电极层421、第三电极层423和第四电极层424的内侧更低。因此,可能难以稳定地按预期形状将第一电极部42a图案化。
位于第二电极层422上(例如,与其接触)的第三电极层423可以用作阻挡层,以防止第二电极层422的金属材料扩散到第四电极层424中。由于通过第二电极层422的金属材料与第四电极层424的金属材料之间的反应而形成的合金,电阻可能会增大。第三电极层423可以防止这种电阻。第三电极层423可以与第一电极层421具有相同的材料(即,难熔金属,例如,钛、钼或钨)。
位于第三电极层423上(例如,与其接触)的第四电极层424是与另一太阳能电池10或用于与外部连接的布线部(图9中的140,以下相同)连接的部分,并且可以包括具有与布线部140进行优异连接的特性的材料。
第四电极层424可以包括锡(Sn)或镍钒合金(NiV)。锡或镍钒合金具有与第二电极部42b进行非常优异的粘合的特性。更具体地,如果第二电极部42b包括锡,则第二电极部42b的锡与镍钒合金的镍之间的粘合特性非常优异。此外,镍钒合金具有约1000℃或更高的非常高的熔点,并因此比第一电极层至第三电极层421、422、423具有更高的熔点。因此,在与布线部140的接合工艺或制造太阳能电池10的工艺期间,镍钒合金不会改性,并且足以用作用于保护第一电极层至第三电极层421、422和423的封盖膜。然而,本公开不限于此,并且第四电极层424可以被构造成具有各种导电材料(例如,各种金属)。
第一电极层421的厚度可以小于第二电极层422和第四电极层424中的每一者的厚度。更具体地,第一电极层421的厚度可以为50nm或更小(例如,15nm或更小,例如,2nm至15nm)。原因在于,即使具有很薄的厚度,第一电极层421也足够实现上述效果。
第二电极层422可以比第一电极层421、第三电极层423和/或第四电极层424具有更大的厚度,并且可以具有例如50nm至400nm的厚度。例如,第二电极层422的厚度可以是100nm至400nm(更具体地,100nm至300nm)。如果第二电极层422的厚度小于50nm,则第二电极层422可能无法起到阻挡层和反射电极层的作用。如果第二电极层422的厚度超过400nm,则反射特性等不会得到很大改善,并且会增加制造成本。如果第二电极层422的厚度为100nm至300nm,则能够进一步减小电阻,并且能够有效地防止归因于热应力的剥离。
第三电极层423可以比第二电极层422和第四电极层424中的每一者具有更小的厚度。例如,第三电极层423的厚度可以为50nm或更小。如果第三电极层423的厚度超过50nm,则电阻可能会相对增大。在这种情况下,第三电极层423的厚度可以是5nm至50nm。如果第三电极层423的厚度小于5nm,则防止第三电极层423与第二电极层422和第四电极层424之间的反应的效果可能不够,因为第三电极层423未均匀地形成在第二电极层422与第四电极层424之间。另选地,第三电极层423的厚度可以与第一电极层421的厚度相同或相似,或者可以比第一电极层421的厚度大。然而,本公开不限于此,并且第三电极层423的厚度可以比第一电极层421的厚度小。
第四电极层424可以具有纳米级的厚度,例如,50nm至300nm的厚度。如果第四电极层424的厚度小于50nm,则第四电极层424与第二电极部42b之间的粘合特性可能劣化。如果第四电极层424的厚度超过300nm,则可能增加制造成本。
在本实施方式中,第一电极层421、第二电极层422、第三电极层423和第四电极层424可以形成为彼此接触。因此,能够改善第一电极部42a的特性,并且能够简化第一电极部42a的叠层结构。例如,在本实施方式中,第一电极部42a可以具有包括第一电极层至第四电极层421、422、423和424的四层叠层结构。因此,第一电极部42a的叠层结构能够简化到最大程度。然而,本公开不限于此,并且第一电极部42a可以具有第一电极层至第四电极层421、422、423和424之间或其上的单独层。此外,第一电极部42a可以不包括第一电极层至第四电极层421、422、423和424中的至少一者。
在本实施方式中,第一电极部42a可以通过以下方式形成:通过溅射形成包括第一电极层至第四电极层421、422、423和424的多个电极材料层,然后将该多个电极材料层图案化。更具体地,在大体顺序地形成与第一电极层至第四电极层421、422、423和424相对应的电极材料层以填充背钝化膜40的接触孔46之后,可以通过将电极材料层图案化来形成第一电极部42a。如果电极材料层被如上所述图案化,则沿太阳能电池10的厚度方向叠置相应的材料。因此,电极材料层被叠置成使得第一电极层421在整个部分中具有均匀的厚度、第二电极层422在整个部分中具有均匀的厚度、第三电极层423在整个部分中具有均匀的厚度并且第四电极层424在整个部分中具有均匀的厚度。在这种情况下,均匀厚度可以表示在考虑了工艺误差等时可以确定为均匀的厚度(例如,相差10%以内的厚度)。
如果如上所述通过溅射形成第一电极层至第四电极层421、422、423和424中的每一者,则其可以被构造成具有包括单金属的单金属膜(除了不可避免的杂质以外的所有其余部分为单金属),该单金属可以被包括在电极层421、422、423和424中的每一者中。因此,第一电极层至第四电极层421、422、423和424中的每一者可以包括99.9wt%或更多(更具体地,99.99wt%或更多)的单金属,该单金属可以被包括在电极层421、422、423和424中的每一者中。然而,本公开不限于此,并且第一电极层至第四电极层421、422、423和424中的每一者的单金属的含量可以根据第一电极层至第四电极层421、422、423和424中的每一者的制造方法、工艺条件等而不同。此外,第一电极层至第四电极层421、422、423和424中的每一者的材料、厚度、叠层结构等也可以进行各种改变。
在本实施方式中,被构造成具有通过印刷形成的印刷层的第二电极部42b可以位于被构造成具有溅射层的第一电极部42a上。例如,第二电极部42b可以与第一电极部42a(更具体地,第四电极层424)接触。被构造成具有溅射层的第一电极部42a以及被构造成具有印刷层的第二电极部42b能够稳定地形成有优异的接触电阻。在本实施方式中,构造成电极42、44的最外层并且被构造成具有印刷层的第二电极部42b比被构造成具有溅射层的第一电极部42a具有更小的密度。
在这种情况下,第二电极部42b可以包括第一金属和第二金属,该第一金属的电阻率等于或低于第一电极部42a的电极层421、422、423和424中的每一者的材料的电阻率,该第二金属可以防止第一金属的氧化。即,第二金属可以比第一金属具有更小的电离趋势或金属反应性。更具体地,第二电极部42b可以包括通过将包括多种第一金属的多个颗粒426a互连(例如,使颗粒彼此接触)而形成的颗粒连接层426以及包括第二金属并且至少覆盖颗粒连接层426的外表面的覆盖层428。在这种情况下,第一金属通过减小第二电极部42b的电阻而用于电极42、44中的电极。第二金属起到防止第一金属的氧化的特性变化以及有助于由第一金属制成的颗粒连接层426内的颗粒426a的连接的作用。
在本实施方式中,可以通过在第一电极部42a上涂覆包括第一金属和第二金属的糊剂并使其干燥和固化来形成第二电极部42b。因此,可以简化制造工艺,并且由于第二电极部42b形成有足够的厚度,所以可以有效地减小第二电极部42b以及包括第二电极部42b的电极42、44的电阻。稍后参照图6a至图6c以及图7对使用包括第一金属和第二金属的糊剂来制造第二电极部42b的方法进行更具体的描述。
相反,如果分别形成包括第一金属的电极层以及形成在该电极层上并包括用于与布线部连接的第二金属的电极层,则需要在真空设备内顺序地形成电极层,以防止第一金属的氧化。因此,工艺变得复杂,并且难以将电极层(特别是包括第一金属的电极层)形成有足够的厚度。相反,在本实施方式中,通过应用使用包括第一金属和第二金属的糊剂的印刷工艺,可以简化工艺并且可以将第二电极部42b形成有足够的厚度。特别地,包括通过连接包括第一金属的多个颗粒而形成的颗粒连接层426的第二电极部42b可以通过具有相对低的温度(例如,450℃或更低)的热处理来形成。不会发生以下问题:在形成电极42、44的处理中,导电区域32、34的特性劣化或者导电区域32、34被损坏。
与本实施方式不同,如果电极被构造成仅具有印刷层,则电极与导电区域32、34之间的接触特性可能并不优异,并且因为电极被构造成仅具有低密度的层,所以电极可能很容易从导电区域32、34上剥离。此外,为了将被构造成具有印刷层的电极连接至导电区域32、34,由于需要煅烧或烧结处理,所以需要在高温(例如,700℃或更高)下进行热处理。因此,导电区域32、34的特性可能会发生改变,因为在热处理过程期间,导电区域32、34中包括的掺杂剂不希望地发生扩散或被激活,并且可能存在诸如导电区域32、34因高温而被损坏的问题。
此外,与本实施方式不同,如果电极被构造成仅具有溅射层,则可能难以将电极形成有足够的厚度(例如,超过1μm)。如果为了使电极形成足够的厚度而极大地增加处理时间,则存在形成电极时导电区域32、34的特性劣化的问题。因此,电极的电阻减小受到限制。
此外,与本实施方式不同,如果电极仅包括镀层,则在形成溅射层、印刷层等之后需要通过电镀来形成镀层。在这种情况下,镀层的密度类似于溅射层的密度并且高于印刷层的密度。因此,位于外侧的镀层的密度等于或高于位于内侧的溅射层、印刷层等的密度。如果如传统技术中那样包括镀层,则该镀层还形成在溅射层、印刷层等的一侧及其外围上的绝缘层上。如果背钝化膜40或绝缘膜41中存在诸如针孔或划痕之类的缺陷,则因为还在相应部分上进行电镀,所以可能会对不需要的部分进行电镀。此外,由于在电镀工艺中使用的电镀液是酸或碱,所以可能会损坏背钝化膜40或绝缘膜41,或者会使背钝化膜40或绝缘膜41的特性劣化。因此,可能使钝化特性劣化,并且因为存在漏电流,所以太阳能电池10的开路电压可能会降低。如果像传统技术中那样如上所述混合并使用各种形式的电极部,则形成最外层的电极部的密度可以等于或高于位于形成如上所述的最外层的电极部下方的电极部的密度。因此,这与本实施方式不同,在本实施方式中,具有低密度的印刷层位于外部,并且具有高密度的溅射层位于内部。
又例如,如果形成印刷层和镀层两者,则电极的稳定性并不优异,并且因为电极的高度过高,所以可能难以将布线部140稳定地附接在电极上。特别地,如本实施方式中那样,在电极42和44两者都位于半导体基板12的一侧(即,背表面)上并且布线部140沿与电极42和44相交的方向延伸且仅需要连接至电极42和44中的期望的电极并且不应该连接至电极42和44中的另一电极的结构中,可能难以将布线部140稳定地附接到形成有印刷层和镀层两者的电极上。作为参考,在技术上,在镀层上形成溅射层的可能性很小,这在工艺方面是不利的。
在本实施方式中,如上所述,第二电极部42b可以被构造成具有印刷层,并且当形成印刷层时,第二电极部42b可以仅位于第一电极部42a上。可以仅在处于具有使用掩模的图案的状态下的一部分中形成印刷层。因此,可以通过印刷层从根本上防止诸如漏电流、钝化特性的降低或由于在不需要的部分中形成电极而可能发生的开路电压下降之类的问题。
更具体地,颗粒连接层426中包括的第一金属可以具有低的电阻率。例如,铜、银、铝或金可以用作第一金属,但是具有高电阻率的钛(Ti)可以不用作第一金属。特别地,第一金属可以由具有非常低的电阻率和低价格的铜构成。
此外,第二金属可以是能够防止第一金属或颗粒连接层426氧化的金属。例如,第二金属可以包括锡、铬(Cr)、锰(Mn)、钼(Mo)、镍(Ni)等。在这种情况下,如果第二金属的熔点低于第一金属的熔点,则第二金属在热处理工艺中容易熔化并聚合,从而能够在外表面上稳定地形成覆盖层428。此外,第二金属起到在物理上和在电气上连接包括第一金属的颗粒426a的作用。此外,第二金属可以包括具有第二金属与布线部140或连接构件(图9中的CP,以下相同)之间的优异的接触特性以与布线部140连接的材料(例如,焊料材料中包括的材料)。特别地,第二金属可以包括与布线部140或连接构件CP中包括的材料相同的材料,从而能够显著改善与布线部140的接触特性或粘合特性。如果第二金属包括锡,则第二金属由可以有效防止第一金属氧化的、熔点低于第一金属的材料制成,并且被包括在布线部140或连接构件CP中。因此,可以有效地实现所有上述效果。
颗粒连接层426包括多个颗粒,该多个颗粒包括具有低电阻率的第一金属,并且可以起到减小电极42、44的电阻的作用。颗粒连接层426可以是由多个颗粒形成的层,该层在比第一金属低的熔点下被硬化,然后沿电极42、44的厚度方向和/或平面方向聚合和连接(例如,交联)。例如,颗粒连接层426的多个颗粒可以通过直接接触来在物理上和电气上连接,或者可以通过覆盖层428或其余部分428a和428b或者多个颗粒之间或在多个颗粒上方的粘合剂来在物理上和电气上连接。颗粒连接层426包括通过硬化而互连的层。因此,在用于形成颗粒连接层426的热处理中,第一金属不会熔化至熔点以上,并且不会被烧结。因此,不会发生颗粒中的一部分变形并结合的颈缩现象。因此,具有近似球形形状的多个颗粒426b保持在它们已经彼此接触并连接的状态下,因此在颗粒连接层426的外表面(即,不与第一电极部42a接触的表面或被覆盖层428覆盖的表面)上形成沿着多个颗粒426a的一部分的表面具有不平坦曲线的弯曲表面的形状。例如,颗粒连接层426的外表面可以具有弯曲表面的形状,该弯曲表面具有与近似球形形式的部分相对应的多个凹入部。
例如,多个颗粒426a的平均粒径可以为1μm或更大(例如,1μm至20μm)。另选地,多个颗粒426a的平均粒径可以大于形成第一电极部42b的电极层421、422、423和424中的每一者的厚度。例如,多个颗粒426a的平均粒径可以等于或大于(特别地,大于)第一电极部42b的总厚度。如果多个颗粒426a的平均粒径为如上所述的给定级别以上,则可以有效地减小第二电极部42b的电阻。然而,本公开不限于此。
覆盖层428包括第二金属并且形成为覆盖颗粒连接层426的外表面。如果第二金属的熔点低于第一金属,则它可以在相对较低的温度下容易地熔化并且它们可以容易地聚合。因此,第二金属可以在热处理工艺中在包括第一金属的多个颗粒426a之间流出,并且聚合在颗粒连接层426的外表面上以形成层状,从而能够形成覆盖层428。覆盖层428可以形成为大体且连续地覆盖颗粒连接层426的外表面。因此,覆盖层428可以有效地起到防止颗粒连接层426的特性变化(例如,氧化)等以及保护颗粒连接层426的作用。此外,如果构造覆盖层428的第二金属包括焊料材料中包括的材料,则可以改善与布线部140的接触特性等。
在这种情况下,覆盖层428可以形成为填充被构造成具有第一金属的多个颗粒426a之间的空间。此外,包括与覆盖层428相同的第二金属的剩余部分428a和428b可以与覆盖层428分离,并且还可以位于多个颗粒426a之间或在与第一电极部42a相邻的边界表面上。剩余部分428a和428b可以包括与覆盖层428分离并且位于多个颗粒426a之间的第一剩余部分428a以及部分地形成在与第一电极部42a相邻的边界表面上并且具有小于覆盖层428的厚度的第二剩余部分428b。
在本实施方式中,第二电极部42b可以比第一电极部42a具有更大的厚度。第二电极部42b是用于减小电极42、44的电阻的层,并且可以形成有足够的厚度以便有效地减小电阻。例如,第二电极部42b的厚度(例如,平均厚度)与第一电极部42a的厚度(例如,平均厚度)的比率可以是10倍或更大。例如,第二电极部42b的厚度与第一电极部42a的厚度的比率可以是10倍至250倍。如果该比率为10倍以上,则可以使第二电极部42b的厚度引起的电阻减小效果最大化。如果该比率超过250倍,则可能存在电极42、44的结构稳定性降低的问题。另选地,第一电极部42a的厚度可以是1μm或更小(例如,600nm或更小),并且第二电极部42b的厚度可以是10μm或更大(例如,10μm至100μm,更具体地,10μm至50μm)。在这样的范围内,可以将第一电极部42a和第二电极部42b的效果最大化,可以简化制造工艺,并且电极42、44的结构稳定性不会降低。
此外,在第二电极部42b中,第一金属的体积比可以大于第二金属的体积比,并且颗粒连接层426的厚度可以大于覆盖层428的厚度。原因在于,第一金属是用于减小电阻的主要金属,并且第一金属的量大于第二金属的量。例如,颗粒连接层426的第一厚度T1可以是8μm或更大(例如,10μm或更大、10μm至100μm,更具体地,10μm至50μm),并且在位于颗粒连接层426的外表面上的部分处,覆盖层428的第二厚度T2可以是10μm或更小(例如,2μm至10μm,例如,2μm至5μm)。另选地,覆盖层428的第二厚度T2与颗粒连接层426的第一厚度T1的比率可以为0.04至0.2。如果该比率在这种范围内,则颗粒连接层426产生的电阻减小效果是足够的,能够通过覆盖层428防止氧化,并且改善与布线部140的粘合性能的效果有效。在这种情况下,第一厚度T1可以是颗粒连接层426的平均厚度或最小厚度,并且第二厚度T2可以是覆盖层428的最小厚度。
然而,本公开不限于此,并且覆盖层428的厚度可以等于或大于颗粒连接层426的厚度。即使在这种情况下,也可以实现在第二电极部42b中包括的第一金属和第二金属的作用。如上所述,颗粒连接层426的外表面可以通过多个颗粒的形状被构造成具有包括不平坦曲线的弯曲表面。在这种情况下,覆盖层428的第二厚度T2可以大于颗粒连接层426的外表面的表面粗糙度R1(即,从颗粒连接层426的外表面最突出的部分到外面且最低部分之间的距离)。因此,覆盖层428可以稳定地覆盖颗粒连接层426。此外,覆盖层428的外表面可以比颗粒连接层426的外表面具有更小的表面粗糙度。因此,能够通过减小第二电极部42b的与布线部140接合的表面中的表面粗糙度来进一步改善与布线部140的接合稳定性。
如上所述,第二电极部42b被构造成具有通过印刷形成的印刷层,并且颗粒连接层426也可以形成有足够的厚度。因此,可以通过第一金属的低电阻率来有效地减小电阻。
此外,第二电极部42b的宽度(例如,最大宽度)可以等于或小于第一电极部42a的宽度(例如,最大宽度)。此外,第二电极部42b仅形成在第一电极部42a的与半导体基板12相反的表面上,并且不形成在第一电极部42a的沿与半导体基板12或其外围相交的方向的一侧上。在本实施方式中,由于第二电极部42b是通过印刷形成的,因此能够仅在第一电极部42a的表面上稳定地形成第二电极部42b。如果实现这种形状,则由于第二电极部42b不位于背钝化膜40上并因此第二电极部42b位于背钝化膜40中,所以能够从根本上防止诸如归因于第二电极部42b的漏电流之类的问题。例如,第二电极部42b的宽度(例如,最大宽度)与第一电极部42a的宽度(例如,最大宽度)的比率可以为0.5或更大(例如,0.8至1.0)。如果该比率小于0.5,则由第二电极部42b产生的电阻减小效果可能不足。如果该比率为0.8以上,则能够充分地实现由第二电极部42b产生的电阻减小效果。
在本实施方式中,包括沿一个方向(附图中的y轴方向)延伸并且如上所述包括铜和锡的第二电极部42b和44b(更具体地,第二电极部42b和44b均包含包括铜的颗粒连接层426以及覆盖颗粒连接层426的覆盖层428)的第一电极42和第二电极44的100个或更多个部分可以位于半导体基板12的一个表面上。因此,由于能够减小载流子移动距离,所以能够稳定地收集和传输载流子。在这种情况下,如上所述,沿一个方向延伸并且包括铜和锡的第二电极部42b、44b(更具体地,第二电极部42b、44b包含包括铜的颗粒连接层426以及覆盖颗粒连接层426的覆盖层428)的第二电极部42b、44b的厚度或者包括第二电极部42b、44b的第一电极42、第二电极44的厚度可以是10μm或更大。然而,本公开不限于此。
电极42、44可以形成为具有比接触孔46更大的宽度。这是为了通过充分确保第一电极42、第二电极44的宽度(即,构造成电极42、44的部分的宽度的最大宽度)来减小电极42、44的电阻。因此,电极42、44(特别是第一电极层421)可以跨位于接触孔46内(即,在底部和侧面上)的绝缘膜41以及跨位于与接触孔46相邻的背钝化膜40上的绝缘膜41而形成。如果不包括绝缘膜41,则可以在通过接触孔46的内部露出的导电区域32、34上以及与接触孔46相邻的背钝化膜40的侧面和表面上形成电极42、44(特别是第一电极层421)。
在本实施方式中,第一电极42和第二电极44可以分别包括第一电极部42a和44a以及第二电极部42b和44b。因此,因为第一电极42和第二电极44的第一电极部42a和44a以及第二电极部42b和44b同时在同一工艺中形成,所以能够简化工艺。然而,本公开不限于此。仅第一电极42和第二电极44中的一者可以具有上述结构,并且其中另一者可以具有不同的结构。另外,本公开可以包括各种修改例。
以下参照图1和图2详细描述第一导电区域32、第二导电区域34、阻挡区36以及第一电极42和第二电极44的平面形状的实施例。
参照图1和图2,在本实施方式中,第一导电区域32和第二导电区域34中的每一者较长地形成,以具有条带形状。第一导电区域32和第二导电区域34沿与长度方向相交的方向交替地定位。用于隔离第一导电区域32和第二导电区域34的阻挡区36可以位于它们之间。尽管未示出,但是多个隔离的第一导电区域32可以在一侧的边缘处互连,并且多个隔离的第二导电区域34可以在另一侧的边缘处互连。然而,本公开不限于此。
在这种情况下,第一导电区域32的面积可以大于第二导电区域34的面积。例如,可以通过使区域的宽度不同来调节第一导电区域32和第二导电区域34中的每一者的面积。即,第一导电区域32的宽度W1可以大于第二导电区域34的宽度W2。据此,第一电极42(即,第一电极42的第一电极部42a和第二电极部42b中的每一者)的宽度可以大于第二电极44(即,第二电极44的第一电极部44a和第二电极部44b中的每一者)的宽度。然而,本公开不限于此,并且第一电极42(即,第一电极42的第一电极部42a和第二电极部42b中的每一者)的宽度可以与第二电极44(即,第二电极44的第一电极部44a和第二电极部44b中的每一者)的宽度相同。
此外,第一电极42可以根据第一导电区域32形成为条带形状,并且第二电极44可以根据第二导电区域34形成为条带形状。接触孔46可以形成为分别仅将第一电极42和第二电极44中的一些连接至第一导电区域32和第二导电区域34。例如,接触孔46可以被构造成具有多个接触孔。另选地,可以根据第一电极42和第二电极44在第一电极42和第二电极44的整个长度上形成接触孔46中的各个接触孔。因此,可以通过使第一电极42和第二电极44与第一导电区域32和第二导电区域34之间的接触面积最大化来提高载流子收集效率。另外,本公开可以包括各种修改例。此外,尽管未示出,但是第一电极42可以在一侧的边缘处互连,并且第二电极44可以在另一侧的边缘处互连。然而,本公开不限于此。
当光入射到根据本实施方式的太阳能电池10上时,通过光电转换在形成于基极区12a与第一导电区域32之间的pn结中产生电子和空穴。产生的空穴和电子穿过中间膜20、分别移动至第一导电区域32和第二导电区域34,然后移动至第一电极42和第二电极44。因此,产生电能。
在电极42、44形成在半导体基板12的背表面上并且在半导体基板12的前表面上未形成电极的如本实施方式中那样的背表面电极结构的太阳能电池10中,能够使半导体基板12的前表面的遮蔽损失最小。因此,能够提高太阳能电池10的效率。然而,本公开不限于此。此外,第一导电区域32和第二导电区域34被构造成具有与半导体基板12不同的单独层,因为它们形成在半导体基板12上方并且中间膜20插设在其间。因此,与将掺杂剂掺杂到半导体基板12中而形成的掺杂区域用作导电区域的情况相比,能够将归因于复合的损失最小化。
此外,在本实施方式中,第一电极42和第二电极44中的至少一者包括被构造成具有溅射层的第一电极部42a和44a以及被构造成具有印刷层的第二电极部42b和44b。因此,通过第一电极部42a能够很好地实现电极42、44与导电区域32、34之间的接触特性,并且通过第二电极部42b、44b能够显著减小电阻并且能够改善与布线部140的粘合特性。如果第二电极部42b、44b如上所述被构造成具有印刷层,则第二电极部42b、44b可以通过简单的工艺形成有足够的厚度。因此,能够简化电极42、44的制造工艺,并且能够有效地减小电极42、44的电阻。
第二电极部42b包括基本包括第一金属的颗粒连接层426以及基本包括第二金属的覆盖层428。因此,由于能够在低温下形成颗粒连接层426,所以能够防止在形成电极42、44的处理中对导电区域32、34的损坏或导电区域32、34的特性变化。此外,能够改善颗粒连接层426的电连接特性和物理连接特性,能够防止颗粒连接层426的氧化,并且能够通过覆盖层428改善与布线部140的粘合特性。
以下参照图6a至图6c和图7详细描述制造具有上述结构的太阳能电池10的方法。图6a至图6c是示出了根据本公开的一个实施方式的制造太阳能电池的方法的截面图。图7是示意性示出了在用于制造根据本公开的一个实施方式的太阳能电池的方法的糊剂中包括的颗粒的形状的图。省略了在以上描述中已经描述的部分的详细描述,并且主要详细描述了未描述的部分。
首先,如图6a所示,在半导体基板12的背表面上方形成中间膜20、第一导电区域32、第二导电区域34、阻挡区36、背钝化膜40、绝缘膜41等。在半导体基板12的前表面上方形成前场区12b、前钝化膜24、抗反射膜26等。在这种情况下,根据将要形成电极(图6c中的42、44,以下相同)的部分,在背钝化膜40中形成接触孔46。
中间膜20、第一导电区域32、第二导电区域34、阻挡区36、背钝化膜40、绝缘膜41、前场区12b、前钝化膜24、抗反射膜26等的形成顺序和形成方法可以以各种方式改变。
例如,可以使用被称为半导体基板12的纹理化的各种工艺。可以通过热生长法或沉积法(例如,化学气相沉积法(PECVD)或原子层沉积(ALD))形成中间膜20或绝缘膜41。可以通过将掺杂剂掺杂到通过热生长方法或沉积方法(例如,低压化学气相沉积(LPCVD))形成的半导体层中来形成第一导电区域32和第二导电区域掺杂剂的掺杂可以在形成半导体层的处理中执行,或者可以通过在形成半导体层之后执行的掺杂处理来执行。前场区12b可以通过各种掺杂工艺形成。可以执行离子注入法、热扩散法或激光掺杂法作为掺杂工艺。前钝化膜24、抗反射膜26或背钝化膜40可以通过各种方法形成,诸如化学气相沉积法、真空沉积法、旋涂、丝网印刷和喷涂。接触孔46可以通过各种方法形成,诸如激光刻蚀和湿法刻蚀。
接下来,如图6b所示,第一电极42、第二电极44的第一电极部42a、44a形成为填充接触孔46。可以通过溅射形成第一电极部42a、44a。
第一电极42、第二电极44的第一电极部42a、44a可以以这样的方式形成:通过在半导体基板12和导电区域32、34(或形成在导电区域上的绝缘膜41)上溅射、电镀等在半导体基板12和导电区域32、34(或形成在导电区域上的绝缘膜41)上方顺序地且大体地形成多个电极材料层,然后,该多个电极材料层被图案化。可以使用刻蚀溶液、刻蚀糊剂或干法刻蚀来执行图案化方法。例如,可以在需要形成第一电极部42a、44a的部分上涂覆抗蚀糊剂。第一电极部42a、44a可以通过使用刻蚀溶液刻蚀剩余部分来图案化。之后,去除抗蚀糊剂。其它各种方法也是可能的。
接下来,如图6c所示,第二电极部42b、44b形成为宽度等于或小于第一电极部42a、44a的宽度的图案。第二电极部42b、44b可以通过印刷形成。
更具体地,可以通过在第一电极部42a、44a上涂覆用于形成第二电极部42b、44b的糊剂、在第一温度下干燥糊剂以及在高于第一温度的第二温度下对已干燥的糊剂进行热处理来形成第二电极部42b、44b。
用于形成第二电极部42b的糊剂可以包括包含不同的第一金属和第二金属的颗粒426b、粘合剂和溶剂。在本实施方式中,因为不需要穿透绝缘膜等的历火,所以第二电极部42b、44b不包括玻璃料。
被包括在糊剂中并且包括第一金属和第二金属的颗粒426b可以具有各种形式。即,如图7的(a)所示,颗粒426b可以包括:芯层4260,该芯层包括第一金属;以及涂层4280,该涂层涂覆在芯层4260上并且包括第二金属。在这种情况下,涂层4280的平均厚度可以小于芯层4260的平均直径。因此,覆盖层428的厚度可以小于颗粒连接层426的厚度。然而,本公开不限于此。因此,涂层4280的厚度可以等于或大于芯层4260的平均直径和/或覆盖层428的厚度可以等于或大于颗粒连接层426的厚度。另选地,如图7的(b)所示,颗粒426b可以包括包含第一金属的第一颗粒4260a和包括第二金属的第二颗粒4280a。在这种情况下,第二颗粒4280a的平均直径可以小于第一颗粒4260a的平均直径和/或第二颗粒4280a的数量可以小于第一颗粒4260a的数量。因此,覆盖层428的厚度可以小于颗粒连接层426的厚度。然而,本公开不限于此。因此,第二颗粒4260b的尺寸或数量可以等于或大于第一颗粒4260a的尺寸或数量和/或覆盖层428的厚度可以等于或大于颗粒连接层426的厚度。
粘合剂可以包括能够改善第二电极部42b、44b中包括的颗粒426a的物理连接特性和电连接特性以及与第一电极部42a和44b(特别是第四电极层424)的粘合特性的各种材料。例如,已知的聚合物树脂可以用作粘合剂。粘合剂可以在热处理时被去除或可以不被去除,并且可以在热处理之后残留在或者可以不残留在第二电极部42b、44b上。
糊剂包括溶剂,但是该溶剂在热处理时可能变得易挥发。因此,第二电极部42b、44b中可以不包括溶剂,或者第二电极部42b、44b中可以包括非常少量的溶剂。可以使用有机溶剂作为溶剂。例如,二乙二醇丁醚醋酸酯(BCA)或乙酸纤维素(CA)可以用作溶剂,但是本公开不限于此。
可以仅在与第一电极部42a、44a相对应的部分上涂覆糊剂。例如,可以通过使用掩模的丝网印刷来涂覆用于形成第二电极部42b、44b的糊剂。然而,本公开不限于此。
在第一温度下干燥涂覆在第一电极部42a、44a上的糊剂。第一温度高于室温并且可以为150℃或更低,但是本公开不限于此。第一温度可以具有不同的值。通过干燥糊剂能够防止诸如糊剂不期望地流下之类的问题。如果不进行干燥步骤就直接进行热处理,则可能会因温度差而产生诸如裂纹之类的问题。通过在低于热处理温度的温度下干燥糊剂来降低糊剂的流动性之后,进行用于硬化的热处理。
在高于第一温度且低于第一金属的熔点(即,第一金属和第二金属的熔点中的较高熔点)的第二温度下,对已干燥的糊剂进行用于硬化的热处理。在这种情况下,第二温度可以高于第二金属的熔点(即,第一金属和第二金属的熔点中的较低熔点)。例如,第二温度可以为450℃或更低。但是,本公开不限于此,第二温度可以具有不同的值。
如果对已干燥的糊剂进行热处理,则溶剂变得易挥发,并且热量被施加到第一金属和第二金属。当热量被施加到第一金属和第二金属时,第一金属聚合在一起,并且第二金属聚合在一起。
更具体地,如图7的(a)所示,芯层4260包括第一金属,并且涂层4280包括第二金属,涂层4280熔化并流出。因此,芯层4260的颗粒聚合以形成颗粒连接层426。熔化且流出的第二金属在颗粒连接层426的外表面上聚合,从而形成覆盖颗粒连接层426的覆盖层428。如图7的(b)所示,如果第一颗粒4260a包括第一金属并且第二颗粒4280a包括第二金属,则包括第二金属的第二颗粒4280a熔化并流出。因此,第一颗粒4260a聚合以形成颗粒连接层426。由熔化的第二颗粒4280a形成的第二金属在颗粒连接层426的外表面上聚合在一起,从而形成覆盖颗粒连接层426的覆盖层428。在这种情况下,如果第一金属是铜,则铜能够有效地起到向第二金属传递热量的作用,因为当向其施加热量时铜容易聚合并且容易吸收热量。因此,第二金属能够更平滑地移动到颗粒连接层426的外表面,并且能够在外表面上聚合在一起。
在这种情况下,颗粒连接层426的颗粒426b不被烧结,而是彼此接触并且通过简单地硬化而聚合以具有导电性。可以将粘合剂或保留有第二金属的剩余部分428a和428b填充在如上所述的通过简单硬化形成的颗粒连接层426的颗粒426a之间。间隙(图1中的v,以下相同)可以保留在颗粒426a之间的某些部分中。因此,第二电极部42b、44b可以具有比不具有间隙v的第一电极部42a、44a更高的间隙比。可以基于这种间隙比差异来识别被构造成具有溅射层的第一电极部42a、44a以及被构造成具有溅射层的第二电极部42b、44b。作为参考,被构造成具有溅射层的第一电极部42a以及被构造成具有溅射层的第二电极部42b可以基于显微镜图像中的截面形状或外表面形状来识别或者可以根据通过组分分析确定是否存在粘合剂来识别。
在根据本实施方式的制造太阳能电池10的方法中,包括第一电极部42a(44a)和第二电极部42b(44b)的电极42、44可以通过以下简单工艺来形成:通过印刷包括第一金属和第二金属的糊剂来形成第二电极部42b、44b。因此,能够以高生产率制造具有优异的效率的太阳能电池10。
特别地,在本实施方式中,第二金属能够有效地防止覆盖层428(即,连接到布线部140或连接构件CP的最外层)中的第一金属的氧化。在传统技术中,在形成布线部140或连接构件CP之前,另外执行用于去除形成在电极42、44中的氧化层的等离子体处理。然而,在本实施方式中,通过利用第二金属防止电极42、44的最外层中的氧化,能够省略用于去除氧化层的等离子体处理。因此,能够简化工艺,并且能够从根本上防止诸如损坏电极42、44或太阳能电池10之类的问题。
在附图中,已经示出了通过在干燥糊剂之后无需另外的处理直接对第二电极部42b、44b进行热处理来形成电极42、44而完成太阳能电池10的制造。因此,从制造工艺的观点来看,这可能是有利的,因为能够同时执行针对通过溅射形成的第一电极部42a、44a的退火热处理以及针对第二电极部42b、44b的退火热处理。然而,本公开不限于此。第二电极部42b、44b的热处理可以以各种顺序执行。即,第二电极部42b、44b的热处理可以在制造太阳能电池10的处理之后的处理中进行,例如在形成太阳能电池板100的处理中进行。例如,如果在形成连接构件CP之后进行的回流处理中进行第二电极部42b、44b的退火热处理,则能够使热处理工艺的数量最少。另外,本公开可以包括各种修改例。
太阳能电池10可以通过布线部140连接并且通过密封层130以及盖构件110和120密封,从而构造成太阳能电池板100。下面参照图8至图11详细描述根据本公开的一个实施方式的太阳能电池板。
图8是示意性示出了根据本公开的一个实施方式的太阳能电池板的分解立体图。图9是示意性示出了图8的太阳能电池板100中包括的两个太阳能电池10、连接构件CP、绝缘构件IP和布线部140的背平面图。图10是示意性示出了图8的太阳能电池板100中的太阳能电池10、连接构件CP和布线部140的连接结构的局部截面图。为了清楚且简单的示出,图9仅示出了与太阳能电池10有关的半导体基板12以及第一电极42和第二电极44。为了清楚地区别,彼此相邻的两个太阳能电池10可以称为太阳能电池10a和10b。
参照图8至图10,根据本实施方式的太阳能电池板100包括太阳能电池10和电连接至太阳能电池10的电极42和44的布线部140。此外,太阳能电池板可以包括连接构件CP,该连接构件CP在电极42和44与布线部140之间电连接电极42和44以及布线部140。太阳能电池板100还可以包括用于包围和密封太阳能电池10和布线部140的密封层130、位于密封层130上的太阳能电池10的一个表面(例如,前表面)上的第一盖构件110以及位于密封层130上的太阳能电池10的另一表面(例如,后表面)上的第二盖构件120。对此进行更具体的描述。
在本实施方式中,太阳能电池板100包括多个太阳能电池10。多个太阳能电池10可以通过布线部140以串联、并联或串并联方式电连接。具体地,布线部140可以包括布线材料142和连接布线144,布线材料142的至少一部分与各个太阳能电池10的第一电极42和第二电极44重叠并且连接至第一电极42和第二电极44,并且连接布线144沿与布线材料142相交的方向位于太阳能电池10之间并连接至布线材料142。多个太阳能电池10可以通过布线材料142和连接布线144沿一个方向(即,图中的x轴方向)连接,以形成一列(即,太阳能电池串)。此外,布线部140还可以包括位于太阳能电池串的两端并且被构造成将太阳能电池串连接至另一太阳能电池串或接线盒(未示出)的汇流条布线。
布线材料142、连接布线144和汇流条布线中的每一者可以包括导电材料(例如,金属材料)。例如,布线材料142、连接布线144和汇流条布线中的每一者可以包括:导电芯,该导电芯包括金、银、铜和铝中的任一者;以及导电涂层,该导电涂层位于导电芯的表面上并且包括锡或包括锡的合金。例如,芯可以由铜制成。导电涂层可以由SnBiAg(即,包括锡的合金)制成。然而,本公开不限于此。布线材料142、连接布线144和汇流条布线中的每一者的材料、形状和连接结构可以以各种方式改变。此外,相邻的太阳能电池10a和10b可以仅通过布线材料142连接,而无需单独使用连接布线144。
密封层130可以包括位于通过布线部140连接的太阳能电池10的前表面上的第一密封层131以及位于太阳能电池10的背表面上的第二密封层132。第一密封层131和第二密封层132防止湿气和氧气的流入并且化学结合太阳能电池板100的元素。第一密封层131和第二密封层132可以由具有透明和粘合性质的绝缘材料制成。例如,可以使用乙烯乙酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛、硅树脂、酯树脂或烯烃树脂作为第一密封层131和第二密封层132。可以通过使用第一密封层131和第二密封层132的层压工艺将第二盖构件120、第二密封层132、太阳能电池10、布线部140、第一密封层131和第一盖构件110集成在一起,从而能够构造太阳能电池板100。
第一盖构件110位于第一密封层131上,以构造太阳能电池板100的前表面。第二盖构件120位于第二密封层132上,以构造太阳能电池10的后表面。第一盖构件110和第二盖构件120可以由能够保护太阳能电池10免受各种类型的外部冲击、湿气和紫外线的绝缘材料制成。此外,第一盖构件110可以由光可以穿过的透明材料制成。第二盖构件120可以被构造成具有由透明材料、非透明材料或反射材料制成的片材。例如,第一盖构件110可以被构造成具有玻璃基板,并且第二盖构件120可以被构造成具有膜或片材。第二盖构件120可以具有Tedlar/PET/Tedlar(TPT)类型,并且可以包括至少形成在基膜(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))的一个表面上的聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂层。
然而,本公开不限于此。因此,第一密封层131和第二密封层132、第一盖构件110或第二盖构件120可以包括除了以上描述之外的各种材料,并且可以具有各种形式。例如,第一盖构件110或第二盖构件120可以具有各种形式(例如,基板、膜和片材)或材料。
包括布线材料142的布线部140电连接至太阳能电池10,以实现与另一太阳能电池10或外部电路的电连接。在这种情况下,在本实施方式中,连接构件CP位于电极42、44与布线部140之间的其中电极42、44与布线部140重叠的多个重叠部分中的需要连接的部分。绝缘构件IP位于电极42、44与布线部140之间的多个重叠部分中的不需要连接的部分。
第一太阳能电池10a的第一电极42以及与第一太阳能电池10a相邻的第二太阳能电池10b的第二电极44可以通过多个布线材料142和连接布线144连接。
在本实施方式中,电极42、44包括沿一个方向(即,图中的y轴方向)延伸并且在与所述一个方向相交的方向(即,图中的x轴方向)上交替定位的多个第一电极42和第二电极44。此外,布线材料142可以包括沿第二方向延伸并电连接至第一电极42的第一布线142a以及沿第二方向延伸并电连接至第二电极44的第二布线142b。设置了多个第一布线142a,并且设置了多个第二布线142b。第一布线142a和第二布线142b可以沿第一方向交替地定位。因此,多个第一布线142a和第二布线142b可以以均匀的间隔连接至第一电极42和第二电极44,从而能够有效地传输载流子。
在这种情况下,第一布线142a通过连接构件CP电连接至设置在各个太阳能电池10中的第一电极42。第二布线142b通过连接构件CP电连接至设置在各个太阳能电池10中的第二电极44。此外,第一布线142a和第二电极44以及第二布线142b和第一电极42可以通过绝缘构件IP绝缘。
连接构件CP可以包括具有各种导电性的粘合材料。例如,连接构件CP可以由包括第一电极42和第二电极44和/或布线材料142中包括的材料或其混合材料的材料制成。例如,通过将布线材料142放置在第一电极42或第二电极44上并施加热量的处理,连接构件CP可以包括第一电极42和第二电极44和/或布线材料142的材料。另选地,连接构件CP可以包括:包括锡或包括锡的合金的焊料糊剂层;包括包含锡或包含锡的合金的环氧树脂的环氧树脂焊料糊剂层等。如上所述,连接构件CP包括粘合材料,该粘合材料用于物理固定或附接电极42、44和布线材料142,如焊料或环氧树脂。因此,连接构件CP可以电固定和物理固定电极42、44和布线材料142。例如,连接构件CP可以形成为与电极42、44和布线材料142接触并且可以物理连接和电连接电极42、44和布线材料142。
绝缘构件IP可以位于至少不应该电连接的第一布线142a与第二电极44之间,并且可以使它们电绝缘。同样,绝缘构件IP可以位于至少不应该电连接的第二布线142b与第一电极42之间,并且可以使它们电绝缘。绝缘构件IP可以包括各种绝缘材料。例如,绝缘构件IP可以包括硅树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺和聚乙烯。
在本实施方式中,连接构件CP位于第二电极部42b(即,电极42、44的最外层)与布线部140之间,因此布线部140被固定并电连接在电极42、44上。在这种情况下,彼此接触的第二电极部42b的覆盖层428以及连接构件CP可以包括相同的金属(例如,锡,即第二金属),所以能够进一步改善电极42、44与布线部140之间的附接特性。
在以上附图中,已经示出了电极42、44和布线部140利用插设在其间的连接构件CP而附接。然而,如图11所示,如果第二电极部42b中包括诸如锡之类的焊料材料或焊料材料中所包括的材料,则可以通过在布线部140已经与第二电极部42b的覆盖层428直接接触的状态下施加热量来附接电极42、44和布线部140。因此,因为不使用连接构件CP,所以可以降低成本并且可以简化处理。
根据本实施方式的太阳能电池板100包括具有优异的特性和效率的太阳能电池10。太阳能电池10的电极42、44和布线部140具有优异的粘合特性。因此,太阳能电池板100可以具有优异的输出、优异的稳定性和低检测率。
在本实施方式中,第二电极部42b可以在第一电极部42a上形成为具有各种平面形式。下面参照图12详细描述第二电极部42b的各种平面形式。
图12是示出了根据本公开的一个实施方式的太阳能电池中的第一电极部和第二电极部的平面形式的各种实施例的平面图。
例如,如图12的(a)所示,第一电极部42a、44a和第二电极部42b、44b可以具有这样的形式:它们沿第一电极42、44的长度方向大体且连续地较长连接。因此,第二电极部42b、44b能够通过形成足够的面积有效地实现第二电极部42b、44b的效果。
又例如,如图12的(b)至图12的(d)所示,第一电极部42a、44a可以沿第一电极42、44的长度方向大体且连续地形成,第二电极部42b、44b可以仅形成在第一电极42、44的长度方向的一些部分中,并且第二电极部42b、44b可以不形成在长度方向的其它部分中。例如,多个第二电极部42b、44b可以沿长度方向以给定的间隔设置,以使得该多个第二电极部42b、44b被隔离。
在这种情况下,如图12的(b)所示,可以根据形成在与连接构件CP或布线部140连接或接触的部分处的部分来设置多个第二电极部42b、44b。因此,由于连接构件CP或布线部140位于已经形成了第二电极部42b、44b的部分处,所以能够通过第二电极部42b、44b改善电极42、44与连接构件CP或布线部140之间的粘合特性。
另选地,如图12的(c)所示,可以根据除了第二电极部与连接构件CP或布线部140连接或接触的部分之外的部分来设置多个第二电极部42b、44b。因此,第二电极部42b、44b可以包括多个部分,该多个部分和第二电极部与插设在其间的连接构件CP或布线部140连接或接触的部分隔离。因此,仅第一电极部42a、44a可以设置在第二电极部与连接构件CP或布线部140连接或接触的部分中,所以能够改善与布线部140连接的部分的结构稳定性。此外,第二电极部42b、44b通常形成在除了布线部140所连接的部分以外的部分处。当沿长度方向观察时,在第一电极部42a、44a上方形成第二电极部42b、44b的部分的长度可以比未形成第二电极部42b、44b的部分的长度长。因此,如果第二电极部42b、44b部分地形成,则因为第二电极部42b、44b能够形成有足够的长度或面积,所以能够有效地实现第二电极部42b、44b的效果。又例如,可以根据除了绝缘构件IP之外的部分来设置多个第二电极部42b、44b。
另选地,如图12的(d)所示,可以根据除了连接构件CP、绝缘构件IP和/或布线部140所定位的部分之外的部分来设置多个第二电极部42b、44b。因此,第二电极部42b、44b可以包括多个部分,该多个部分和连接构件CP、绝缘构件IP和/或布线部140所定位成插设其间的部分隔离。因此,因为仅第一电极部42a、44a被设置在涉及针对布线部140的连接和绝缘的部分中,所以当附接了布线部140时,能够改善结构稳定性。此外,第二电极部42b、44b通常形成在除了相应部分以外的部分处。当沿长度方向观察时,形成第二电极部42b、44b的部分的长度可以等于或大于未在第一电极部42a、44a上方形成第二电极部42b、44b的部分的长度。因此,如果第二电极部42b、44b部分地形成,则因为第二电极部42b、44b能够形成有足够的长度或面积,所以能够有效地实现第二电极部42b、44b的效果。然而,本公开不限于此。当沿长度方向观察时,形成第二电极部42b、44b的部分的长度可以小于未在第一电极部42a、44a上方形成第二电极部42b、44b的部分的长度。
在图12的各个实施例中,第一电极42的第二电极部42b以及第二电极44的第二电极部44b已经示出为具有相同或相似的平面形状,但是本公开不限于此。即,第一电极42的第二电极部42b可以具有图12的(a)至图12的(d)的平面形式中的任一种,并且第二电极44的第二电极部44b可以具有图12的(a)至图12的(d)的平面形式中的另一种。其它各种修改例是可能的。
在以上描述中,已经示出了第一电极42和第二电极44位于太阳能电池10的背表面上,并且第一导电区域32和第二导电区域34被设置为不同于半导体基板12的半导体层。然而,本公开不限于此。参照图13详细描述另一实施例。
图13是示出了根据本公开的另一实施方式的太阳能电池的截面图。
参照图13,在本实施方式的太阳能电池10中,第一导电区域32以及与其连接的第一电极42位于半导体基板12的一个表面上,并且第二导电区域34以及与其连接的第二电极44位于半导体基板12的另一表面上。已经示出了在半导体基板12的两个表面上设置纹理化结构,但是本公开不限于此。
图13示出了第一导电区域32和第二导电区域34是通过以高于基极区12a的浓度来将掺杂剂掺杂在半导体基板12的一些部分中而形成的掺杂区域。然而,第一导电区域32和第二导电区域34中的至少一者可以被构造成具有与半导体基板12不同的半导体层。在这种情况下,中间膜(图1中的20)可以进一步位于半导体基板12与第一导电区域32和第二导电区域34中的至少一者之间。在这种情况下,第一电极42和第二电极44中的至少一者可以包括上述实施方式的第一电极部42a和第二电极部42b。第一电极部42a和第二电极部42b的描述可以在没有任何变化的情况下应用于上述情况,并且省略其详细描述。
另外,如果第一电极42和第二电极44中的至少一者具有上述结构,则与导电区域32、34的材料、结构或形式或者太阳能电池10的结构或形式等无关,该至少一者都属于本公开的范围。此外,可以组合以上各种实施方式和修改实施例,这也属于本公开的范围。
在下文中,参照本公开的制造实施例更具体地描述本公开。然而,本公开的制造实施例仅是说明性的,并且本公开不限于此。
制造实施例1
在n型单晶半导体基板的一个表面上形成被构造成具有氧化硅膜的中间膜。通过低压化学气相沉积在隧穿层上形成包括多晶硅的半导体层。此外,通过在半导体层的一些区域中掺杂p型掺杂剂并且将n型掺杂剂掺杂到半导体层的另一区域中来形成分别包括第一导电区域和第二导电区域的半导体层。此外,形成了被构造成具有氮化硅膜和碳化硅膜的背钝化膜。在形成接触孔之后,在接触孔内和背钝化膜上形成被构造成具有氧化钛膜的绝缘膜。形成通过接触孔在绝缘膜上分别电连接至第一导电区域和第二导电区域的第一电极和第二电极。在形成第一电极和第二电极的处理中,通过溅射顺序地叠置钛膜、铝膜、钛膜和镍钒合金膜来形成第一电极部。通过印刷将包括铜颗粒和锡颗粒的糊剂涂覆在第一电极部上。通过对糊剂进行干燥和退火热处理来形成第二电极部。使用相同的方法制造多个太阳能电池。
对比例1
使用与制造实施例1的方法相同的方法制造多个太阳能电池,除了第一电极和第二电极中的每一者仅包括第一电极部之外,因为在形成第一电极和第二电极的处理中未形成第二电极部。
测量了根据制造实施例1和对比例1制造的多个太阳能电池的全密度和效率,并且图14和图15示出了其结果。
参照图14和图15,可以看出,根据制造实施例1的太阳能电池比根据对比例1的太阳能电池具有更高的全密度和更高的效率。更具体地,根据制造实施例1的太阳能电池的全密度可以比根据对比例1的太阳能电池高0.33%。据估计,第二电极部在不降低其它特性的情况下减小了电阻。因此,如表中所示,可以看出,根据制造实施例1的太阳能电池比根据对比例1的太阳能电池具有更高的效率。更具体地,根据制造实施例1的太阳能电池的效率可以比根据对比例1的太阳能电池高0.07%。
在实施方式中描述的特征、结构和优点被包括在本公开的至少一个实施方式中,并且本公开本质上不限于一个实施方式。此外,在各个实施方式中示出的特征、结构和优点可以与其它实施方式的特征、结构和优点组合,或者可以由该实施方式所属领域的技术人员进行修改。因此,与组合和修改有关的内容应被解释为被包括在本公开的范围内。

Claims (28)

1.一种太阳能电池,所述太阳能电池包括:
半导体基板;
导电区域,所述导电区域被设置在所述半导体基板中或被设置在所述半导体基板上;以及
电极,所述电极电连接至所述导电区域,
其中,所述电极包括第一电极部以及设置在所述第一电极部上方的第二电极部,并且
其中,所述第二电极部包括:
颗粒连接层,所述颗粒连接层通过连接多个颗粒而形成,每个颗粒包括第一金属,以及
覆盖层,所述覆盖层包括与所述第一金属不同的第二金属并且至少覆盖所述颗粒连接层的外表面。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述第一金属的电阻等于或低于所述第一电极部的材料的电阻,并且
其中,所述第二金属比所述第一金属具有更小的电离能或者比所述第一金属具有更低的金属反应性,以防止所述第一金属的氧化。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池,其中,所述第二金属包括焊料材料,所述焊料材料比所述第一金属具有更低的熔点。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述第一金属包括铜、银、铝和金中的至少一者,并且
其中,所述第二金属包括锡、铬、锰、钼和镍中的至少一者。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池,其中,所述第一金属包括铜,并且
其中,所述第二金属包括锡。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述第二电极部构造所述电极的最外层,并且
其中,所述第二电极部比所述第一电极部具有更低的密度。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述第二电极部的厚度与所述第一电极部的厚度的比率为大约10或更大。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池,其中,所述颗粒连接层的第一厚度大于所述覆盖层的设置在所述颗粒连接层的外表面上的部分中的第二厚度。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池,其中,所述第二厚度与所述第一厚度的比率为0.04至0.2。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述覆盖层的厚度大于所述颗粒连接层的外表面的表面粗糙度。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述覆盖层的外表面的表面粗糙度小于所述颗粒连接层的外表面的表面粗糙度。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述第二电极部的宽度等于或小于所述第一电极部的宽度。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池,其中,所述第二电极部形成在所述第一电极部的与所述半导体基板相反设置的表面上,并且未形成在所述第一电极部的沿与所述半导体基板相交的方向的一侧上。
14.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述第一电极部包括:
第一电极层,所述第一电极层包括难熔金属;
第二电极层,所述第二电极层被设置在所述第一电极层上并且比所述第一电极层具有更低的电阻;
第三电极层,所述第三电极层形成在所述第二电极层上并且充当扩散阻挡层;以及
第四电极层,所述第四电极层被设置在所述第三电极层上并且包括锡或镍钒合金,并且
其中,所述第二电极部被设置成与所述第四电极层接触。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池,其中,所述第一电极层包括钛,
其中,所述第二电极层包括铝,
其中,所述第三电极层包括钛,并且
其中,所述第四电极层包括所述镍钒合金。
16.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述导电区域包括:
第一导电区域,所述第一导电区域被设置在所述半导体基板的一个表面上并且具有第一导电类型;以及第二导电区域,所述第二导电区域被设置在与所述半导体基板的所述一个表面上的所述第一导电区域的位置不同的位置中,所述第二导电区域具有第二导电类型,
其中,所述电极包括连接至所述第一导电区域的第一电极以及连接至所述第二导电区域的第二电极,并且
其中,所述第一电极和所述第二电极中的至少一者包括所述第一电极部和所述第二电极部。
17.一种太阳能电池,所述太阳能电池包括:
半导体基板;
导电区域,所述导电区域被设置在所述半导体基板中或被设置在所述半导体基板上;以及
电极,所述电极电连接至所述导电区域,
其中,所述电极包括被构造成具有通过溅射形成的溅射层的第一电极部以及被设置在所述第一电极部上并且被构造成具有通过印刷形成的印刷层的第二电极部。
18.一种制造太阳能电池的方法,所述方法包括以下步骤:
在半导体基板中或所述半导体基板上形成导电区域;以及
形成电连接至所述导电区域的电极,
其中,形成所述电极的步骤包括以下步骤:
形成第一电极部,所述第一电极部被构造成具有通过溅射形成的溅射层;以及
在所述第一电极部上方形成第二电极部,所述第二电极部被构造成具有通过印刷形成的印刷层。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,在形成所述第二电极部的步骤中,使用包括颗粒的糊剂,所述颗粒包括芯层和涂层,所述芯层包括第一金属,所述涂层被涂覆在所述芯层上并且包括与所述第一金属不同的第二金属。
20.根据权利要求18所述的方法,其中,在形成所述第二电极部的步骤中,使用包括第一颗粒和第二颗粒的糊剂,所述第一颗粒包括第一金属,所述第二颗粒包括与所述第一金属不同的第二金属。
21.根据权利要求18所述的方法,其中,形成所述第二电极部的步骤包括以下步骤:
在所述第一电极部上涂覆糊剂,所述糊剂包括颗粒、粘合剂和溶剂,所述颗粒包括不同的第一金属和第二金属;
在第一温度下干燥所述糊剂;以及
在高于所述第一温度且低于所述第一金属的熔点的第二温度下,对已干燥的糊剂进行热处理。
22.根据权利要求21所述的方法,其中,所述第一温度为150℃或更低,并且
其中,所述第二温度为450℃或更低。
23.根据权利要求21所述的方法,其中,在形成所述第二电极部的步骤中,连接包括所述第一金属的多个颗粒,以形成颗粒连接层,并且所述第二金属在所述颗粒连接层的外表面上聚合,以形成至少覆盖所述颗粒连接层的外表面的覆盖层,从而形成包括所述颗粒连接层和所述覆盖层的所述第二电极部。
24.根据权利要求18所述的方法,其中,在形成所述第一电极部的步骤中,形成并图案化一个或多个电极层,所述一个或多个电极层形成所述第一电极部,并且
其中,在形成所述第二电极部的步骤中,仅在所述第二电极部的与所述第一电极部相对应的部分上涂覆糊剂。
25.一种太阳能电池板,所述太阳能电池板包括:
太阳能电池,所述太阳能电池包括半导体基板、被设置在所述半导体基板中或被设置在所述半导体基板上的导电区域以及电连接至所述导电区域的电极;
布线部,所述布线部电连接至所述太阳能电池的所述电极;
密封层,所述密封层围绕所述太阳能电池和所述布线部;
第一盖构件,所述第一盖构件在所述密封层上方被设置在所述太阳能电池的一个表面上;以及
第二盖构件,所述第二盖构件在所述密封层上方被设置在所述太阳能电池的另一表面上,
其中,所述电极包括第一电极部以及被设置在所述第一电极部上方的第二电极部,并且
其中,所述第二电极部包括颗粒连接层和覆盖层,所述颗粒连接层通过连接包括第一金属的多个颗粒而形成,所述覆盖层包括与所述第一金属不同的第二金属并且至少覆盖所述颗粒连接层的外表面。
26.根据权利要求25所述的太阳能电池板,所述太阳能电池板还包括:
连接构件,所述连接构件被设置在所述第二电极部与所述布线部之间,并且电连接且物理连接所述电极部和所述布线部,
其中,所述布线部包括焊料材料。
27.根据权利要求25所述的太阳能电池板,其中,所述第二电极部和所述布线部彼此接触。
28.一种太阳能电池,所述太阳能电池包括:
半导体基板;
导电区域,所述导电区域被设置在所述半导体基板的一个表面中或被设置在所述半导体基板的一个表面上;以及
电极,所述电极电连接至所述导电区域,
其中,所述电极包括电极部,所述电极部包括铜和锡,
其中,所述电极在所述半导体基板的所述一个表面上沿一个方向延伸的部分的数量为100个或更多个,并且
其中,所述电极或所述电极部的厚度为10μm或更大。
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