TW201306283A - 背接觸式太陽能電池及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種背接觸式太陽能電池及一種製造太陽能電池的方法，該太陽能電池包括具有正面及背面之第一導電類型之半導體基板，該方法包括以下處理步驟：形成多個自該正面延伸至該背面之通孔；沿該正面產生導電類型與該第一導電類型相反之層；形成一金屬化層形式之正面接點及背面接點，其中，該正面接點與從背面界定該等通孔且與該背面電性隔離的背面接觸區導電連接；以及將該等背面接觸區連接起來。為了降低太陽能電池的製造成本並提高其長期穩定性，本發明提出如下解決方案：以形成該正面接點之方式形成從正面界定該等通孔之導電正面接觸區，在該等通孔內表面設置電隔離第一層，而後自該背面施加一導電材料，該導電材料在形成該等背面接觸區之同時貫穿該等通孔直達該等正面接觸區。

Description

背接觸式太陽能電池及其製造方法
本發明係有關於一種製造太陽能電池的方法，該太陽能電池包括具有正面及背面之第一導電類型之半導體基板，該半導體基板尤為p型矽基結晶半導體基板，該方法包括以下處理步驟：-形成多個自該正面延伸至該背面之通孔，-沿該正面產生導電類型與該第一導電類型相反之層，-形成正面接點及背面接點，該正面接點形式為一金屬化層且包含從正面界定該等通孔之導電正面接觸區，其中，藉由在該等通孔內填入導電材料而使該正面接點與從背面界定該等通孔且與該背面電性隔離的背面接觸區導電連接，該等通孔在其內表面具有電隔離第一層或具有導電類型與該第一導電類型相反之層，及-將該等背面接觸區連接起來。
上述處理步驟實施時不必按照所列順序。
本發明另亦有關於一種背接觸式太陽能電池，包括具有正面及背面之第一導電類型之半導體基板，該半導體基板尤為p型矽基結晶半導體基板，該背接觸式太陽能電池還包括導電類型與該第一導電類型相反之正面層、多個自該正面延伸至該背面之通孔以及由正面金屬化層構成之正面接點及背面接點，其中，該正面接點貫穿該等通孔且與在該背面包圍 該等通孔之背面接觸區導電連接，該等背面接觸區彼此導電連接且與該背面電性隔離，該等通孔中至少部分通孔排成一列，該等通孔在正面由一導電接觸區界定，該等通孔在其內表面具有電隔離第一層或具有導電類型與該第一導電類型相反之層。
習知技術將太陽能電池連接成較大單元以提供合適之電壓或功率。製造相應模組時，需將電池並聯或串聯後嵌裝於合適的透明封裝材料如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)。一般用玻璃板覆蓋模組正面，用耐候性塑膠複合膜如聚氟乙烯(TEDLAR)及聚酯覆蓋背面。模組自身則可容置在鋁框內。
基於矽晶圓的太陽能電池模組通常正、背面皆設有接點。太陽能電池效率主要取決於曝露於輻射下之正面面積，然而正面接點會限制有效面積，故業界研發出名為貫穿式(WRAP-THROUGH)太陽能電池的背接觸式太陽能電池。其中須區分金屬貫穿式背電極(MWT)電池與射極鑽孔捲繞(EWT)電池。MWT電池係在正面設置金屬化層，該金屬化層由若干呈輻射狀朝一起電流槽作用之通孔分佈的指型結構構成且貫穿該通孔直達背面。此等區域須與背面接點電性隔離，以免發生短路。
此類背接觸式太陽能電池製造起來較為複雜且對製程穩定性有較高要求。
關於背接觸式太陽能電池可參閱US-A-2010/70243040、WO-A-2010/081505、DE-A-10 2009 059 156或DE-A-10 2006 052 018。
JP-A-2008034609及US-A-2010/0275987係有關於MWT太陽能電池。為了在正面接點與背面之間建立導電連接，需在通孔內填入含有玻料及部分由銀構成之金屬粉的膏狀材料。填入或施加該膏狀物後以介於500℃與850℃間之溫度進行熱處理。
DE-A-36 14 849以電阻焊接工藝連接接觸元件與太陽能電池，其中需先在該接觸元件上施加超音波電焊脈衝。
本發明之目的在於對背接觸式太陽能電池製造方法及背接觸式太陽能電池進行改良以降低其製造成本並使其保持長期穩定。貫穿通孔之接觸能可靠進行。且能順利形成背面電性隔離之接點。
在方法方面，本發明用以達成該目的之主要解決方案為：在超音波支持下施加一焊料作為該導電材料，該焊料在形成該等背面接觸區之同時自該背面出發貫穿該等通孔直達該等正面接觸區。
本發明用焊料在該MWT太陽能電池之正面與背面間建立導電連接。在超音波支持下將該焊料自背面送入通孔(亦稱導通孔)，同時在背面之電隔離層上設置被稱作導電第二 接點的帶狀結構。該焊料貫穿通孔直達正面接觸區。形成焊帶的方法具體可參閱DE-B-10 2010 016 814。亦即，將焊線插入加熱裝置與用以施加超音波振動之工具如焊頭間的縫隙內並將其熔化。隨後，熔融焊料穿過該縫隙流到太陽能電池背面。此措施可確保焊料之可靠施加。
在對該半導體基板進行正面金屬化處理時，例如呈輻射狀朝電流槽延伸的指型結構轉變為一從正面界定該等通孔之環型接觸區。該金屬化層包括該較佳由銀構成或含銀之環型接觸區，其形成可藉由印刷方法如網板印刷或掩蔽技術而實現。作為環型接觸區之替代方案，亦可形成從正面覆蓋即封閉該等通孔之接觸區。
形成該較佳實施為鋁層或含鋁層的平面背面接點後，可在該鋁層或含鋁層上設置例如由無機材料構成的隔離層(作為替代方案亦可設置有機隔離層)，此隔離層由沿成列排佈之通孔延伸的帶狀結構構成，其中，該無機隔離層材料可貫穿該等通孔，如此便不必以單獨一個處理步驟來形成該電隔離第一層。
該無機隔離層材料可為玻璃陶瓷(低熔點)或TiO2網板印染糊。亦可以局部噴塗磷玻璃層之方式形成該隔離層。氣相沈積電介質或聚合物塗料亦為適用材料。
藉由局部噴塗法、網板印刷技術或者以在約400℃至1100℃，較佳500℃至800℃之溫度下氧化多孔矽(基板材料) 之方式形成該隔離層。
隨後將該導電材料呈帶狀施加於該隔離層上，該導電材料在超音波振動影響下進入該等通孔並到達該正面金屬化層或該等環型接觸區。由此在正面金屬化層與太陽能電池背面間建立起導電連接。
而後藉由太陽能電池邊緣區域內之連接結構將相應的被稱為第一接點之帶狀接點予以導電連接。用該連接結構將多個太陽能電池連接起來。為此，該連接結構在一區域內具有一梳狀結構，其縱腳與該等第一接點導電連接。
於該背面接點上在該等帶狀隔離層區段之間呈帶狀施加一導電材料作為第二帶狀接點，並在該太陽能電池與用以連接該等第一接點的一面相對之一面將各第二接點連接起來。藉此同樣能形成梳狀結構。
在採用相應結構之情況下，可將多個成列排佈的太陽能電池順利連接成一模組，而後在該模組內將第一太陽能電池之相連第一接點與下一太陽能電池之第二接點連接起來。
上述之第一及第二帶狀接點亦可稱作匯流排，其中，特定言之可利用網板印刷技術來形成第二接點。
該等第一帶狀接點可藉由施加熔融焊線而形成，施加該焊線期間，用焊頭施加必要程度之超音波振動。為了簡化製造，可針對該等大體平行分佈的第一帶狀接點使用相應數量之焊頭，以便同時形成相應之第一帶狀接點，與此同時，該 焊料流入該等通孔。
用於該第一及第二帶狀接點的導電材料皆為焊料如錫或者錫/鋅基或錫/銀基焊料。亦可使用其他的合適材料如錫鉛或其他焊膏材料。
故本發明之特徵在於，該等通孔中至少部分通孔排成至少一直列，其中，形成該包含該等正面接觸區之正面接點後，在該太陽能電池背面設置一電隔離第二層。該電隔離第二層可貫穿該等通孔以形成該電隔離第一層。但若該等通孔在其內表面具有導電類型與該第一導電類型相反之層，則不必實施此項措施。
設置該第二電隔離層後，在該第二電隔離層上沿線呈帶狀施加貫穿該等通孔之該導電材料，以形成第一帶狀接點。
該等通孔中至少部分通孔平行排成至少兩列，較佳三列，其中，沿每一列皆分佈有該第二電隔離層的一帶狀區段，且該等區段平行於至少一與該背面接點連接之第二帶狀接點。該等第一及第二帶狀接點在該太陽能電池之相對邊緣區域內彼此導電連接。
為了形成該等第一帶狀接點，應將可發生超音波振動之焊頭沿每列通孔移動，用該焊頭將超音波振動傳遞給所施加的帶狀導電材料，以形成該等第一帶狀接點並將該導電材料送入通孔。同時在每個帶狀接點上施加超音波振動。
前述類型之背接觸式太陽能電池的特徵在於，沿該背面分 佈的電隔離第二層呈帶狀沿該等成列排佈之通孔延伸，在超音波支持下所施加的焊料作為導電材料貫穿該等通孔直達該等正面接觸區且沿該電隔離第二層延伸，其中，沿該電隔離第二層延伸之該導電材料形成導電第一接點，若該等通孔在其內表面具有該等電隔離第一層，則該等第一層係為該等電隔離第二層之區段，在一MWT-PERC電池內則為直接設置於該半導體基板之隔離層的區段。
使用MWT-PERC電池時，背面鈍化電介質可起到通孔內之第一隔離層之作用。在此情況下，以單獨步驟在設於該鈍化電介質的背面接觸層如鋁層上施加第二隔離層。
根據本發明之較佳方案，沿該電隔離第二層之帶狀區段的至少一側設有與該背面連接之帶狀導電第二接點。
為了簡化製造但又不必減少常規背接觸式太陽能電池的通孔數量，本發明提出如下可選方案：該等通孔僅排成相平行或大體相平行的兩列。
針對一般情況下具有16個排成四列之通孔的太陽能電池，本發明提出如下方案：該等通孔排成兩列，每列八個通孔。採用此種排佈方式時，同樣有指型接點例如呈輻射狀自該等通孔發出且與等位線大體垂直相交。
本發明其他技術細節、優點及特徵不僅可從申請專利範圍及其所包含之特徵(單項特徵及/或特徵組合)中獲得，亦可從 下文有關較佳實施例之說明及附圖中獲得。
下文將以p型矽基結晶半導體基板為例對本發明形成背接觸式太陽能電池的方法進行說明，因此，射極接點或n型接點係自正面出發，基極接點或p型接點係自背面出發。但本發明之技術原理亦適用於其他半導體基板或基區摻雜。
圖1為本發明實施為金屬貫穿式背電極(MWT)電池之背接觸式太陽能電池朝向太陽輻射的正面10。該MWT電池之基極為一由p型摻雜矽構成的晶圓，該晶圓中成列12、14、16、18、20設有被稱之為鑽孔的通孔，其中之部分通孔示範性地用元件符號22、24表示。在磷擴散步驟中於正面形成一射極層(n型層)。該等通孔之壁部同樣可覆蓋n型層。隨後例如以印刷或掩蔽工藝施加一構成正面接點26的金屬化層，該金屬化層按慣例由若干呈輻射狀朝亦稱鑽孔或導通孔之通孔22、24延伸的細條狀指型結構28、30構成。通孔22、24在太陽能電池工作時起電流槽作用，指型結構28、30應垂直於或大體垂直於圍繞該些電流槽分佈或者將通孔22、24包圍之等位線延伸。
除指型結構28、30外，本發明還一併形成將鑽孔22、24包圍之正面接觸區32、34，接觸指28、30轉變為該接觸區。正面接觸區32、34較佳具有環型結構或呈環型，由與該金屬化層(即，正面接點26)相同的材料構成，特定言之由銀構成或者含銀。該等接觸結構與該等通孔之邊緣間最多可間隔 1 mm。當然，在本發明範圍內，環型正面接觸區32、34亦可由不同於接觸指28、30之材料構成。該等接觸區亦可如圖13b)所示將通孔22、24完全覆蓋。在其他實施方案中，此等正面接觸區可直接朝通孔延伸。
如若鑽孔22、24內表面未設n型層，則在鑽孔22、24內表面設一特定言之由無機材料構成的隔離層，該隔離層稱作電隔離第一層且朝太陽能電池背面36延伸。如圖2中的實施例所示，此隔離層在背面將鑽孔22、24包圍，具體參見圖中在太陽能電池背面36將鑽孔22、24包圍之環型結構38、40、42。
上述隔離層可藉由網板印刷或掩蔽技術以及噴塗或微量定量技術(分配器、噴嘴)進行施加。亦可採用PERC電池所普遍使用的氣相沈積層。
較佳採取以下措施以防止鑽孔22、24被伸入鑽孔22、24的隔離層封閉。以較薄之厚度施加隔離層材料，亦即，使用液態材料且此材料主要在毛細力作用下被吸入基板圍繞在鑽孔22、24周圍的壁結構。之後便可用雷射「再開孔」，即開設鑽孔22、24。
噴入含該層材料之溶液以及在該溶液將基板材料如矽及鑽孔22、24之壁部潤濕後，可對鑽孔22、24進行吹洗處理。
但若該液態隔離層材料進入鑽孔22、24後在乾燥過程中發生收縮，從而得以在鑽孔22、24中暢通無阻地設置鍍通 孔，便毋需對鑽孔22、24進行「後處理」。
另一建議係在鑽孔22、24中灌注磷玻璃溶液，再將該溶液作乾燥處理。在此之後為擴散處理，即，磷擴散進入鑽孔22、24的壁部及鑽孔22、24之背面周圍區域，由此形成射極。而後用氫氟酸將同時形成於鑽孔22、24內之磷矽玻璃層移除。
作為替代或補充方案，亦可如圖3所示在背面36沿成列12、14、16、20分佈的鑽孔22、24設置帶狀隔離層44、46、48、50，該等帶狀隔離層貫穿鑽孔22、24後一直延伸至較佳呈環型的正面接觸區32、34。帶狀隔離層44、46、48、50稱作第二隔離層，其部分區段構成貫穿鑽孔22、24之第一隔離層。
較佳一步形成該第一及第二隔離層。
第二處理步驟係在超音波支持下用焊料如錫或錫鋅合金或錫鋁合金設置鍍通孔，從而形成自鑽孔22、24在太陽能電池背面36之接觸區域延伸至正面接觸區32、34之焊接點52、54、56的導電連接，具體參見如圖5及圖6所示之對比圖。焊接點52、54、56在正面用同樣之元件符號表示。由此在被稱作正面接點的正面金屬化層與太陽能電池背面36之間建立起導電連接。而後可以慣用方式將背面焊接點52、54、56予以導電連接以實現該太陽能電池之連接。
帶狀隔離層44、46、48、50沿成列12、14、16、20排佈 之鑽孔22、24或導通孔分佈且相互間留有一間隙，此間隙為背面36之空閒區，因而可在該間隙內例如以網板印刷工藝在特定言之由鋁構成或者含鋁且例如平面覆蓋該晶圓之背面接點上設置被稱作匯流排60、62、64的導條。在此過程中可運用習知技術。
替代方案係以慣用方式在鋁層58上開設槽口並在其中設置焊墊，隨後用連接件以材料接合方式將該等焊墊連接起來，從而實現該太陽能電池之連接。再用相應之連接件將匯流排60、62、64連接起來。
匯流排60、62、64較佳為透過超音波焊接而形成的焊帶。但亦可藉由網板印刷、電漿噴敷、移印或電鍍等方法形成由銀及/或銅及/或鋅構成的金屬帶。亦可使用如Sn、Sn-Pb、Sn-Zn、Sn-Ag或Sn-Ag-Cu等材料。
若該背面接點具有焊墊，則該等焊墊應由銀及/或銅及/或鋅或上述之其中一材料構成且同樣可藉由網板印刷、電漿噴敷或移印或電鍍等方法進行設置。
作為設置彼此相隔一定距離之焊接點52、54、56的替代方案，較佳藉由超音波或在超音波支持下沿每一列12、14、16、20在帶狀隔離層區段44、46、48、50上各設置一導電材料帶，依本發明之技術原理，該導電材料貫穿鑽孔22、24直達正面接觸區32、24。具體參見圖7及圖8。此二圖所示之背接觸式太陽能電池與圖1至圖6所示之背接觸式太 陽能電池間的區別在於鑽孔分佈，亦即，前者之鑽孔僅排成兩列66、68，但鑽孔總數與圖1至圖6所示之實施例一致，即電流槽數量保持不變。如前所述，正面10具有由指型結構76、78構成的金屬化層。
依本發明之技術原理，鑽孔70、72、74在正面被較佳呈環型之正面接觸區(未標示)包圍，該等接觸區為接觸指76、78之起點。鑽孔70、72、74被一隔離層覆蓋，此隔離層轉變為若干帶狀隔離層區段80、82，該等帶狀隔離層區段以上文所述之方式(見圖3與圖4)沿太陽能電池背面36分佈。作為環型接觸區之替代方案，亦可設置在正面完全覆蓋鑽孔70、72、74或一直延伸至該等鑽孔邊緣的接觸區。
作為圖1至圖6所示實施例之替代方案，以非隔離方式在每個鑽孔70、72、74內皆送入焊料，以便在正面金屬化層與背面間建立導電連接，確切而言係利用超音波或在超音波支持下沿帶狀隔離層區段80、82設置導電材料帶，以便形成貫穿鑽孔70、72、74直達正面接觸區之匯流排84、86。
因而可透過超音波焊接產生焊帶形式之匯流排84、86。但亦可藉由網板印刷、電漿噴敷、移印或電鍍等方法用銀、銅或鋅形成金屬帶作為匯流排84、86。
藉由超音波焊接形成焊帶84、86的技術原理請參閱DE-B-10 2010 016 814。
可將焊線插入用以施加超音波振動之工具如焊頭與加熱 裝置間的縫隙內，待焊線熔化後，焊料便經由該縫隙流到太陽能電池背面。
倘若在背面形成點狀n型接點，而非在背面用匯流排連接鍍通孔，則可藉由網板印刷、電漿噴敷、移印或電鍍等方法形成由銀、銅或鋅構成的焊接點(金屬墊)。
實施為匯流排或焊接點的n型接點亦可採用如Sn、Sn-Pb、Sn-Zn、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu等材料或其他類型之合適焊料。
該太陽能電池邊緣區域設有與連接該等鍍通孔(即，貫穿鑽孔70、72、74的焊料)之匯流排84、86平行分佈的匯流排88、90，該些匯流排可稱作帶狀第二接點且與該太陽能電池之背面接點58導電連接。
因此，若以正面射極設於光線入射面的p型矽基基板為例，則匯流排84、86構成n型接點，匯流排88、90構成p型接點。
如圖8進一步所示，朝電流槽(即，貫穿鑽孔70、72、74之鍍通孔)延伸的接觸指76、78以與圍繞該等鍍通孔之等位線垂直相交或大體垂直相交之方式進行佈置。附圖對此僅作了簡單示意。
圖9及圖10所示為圖7及圖8所示背接觸式太陽能電池的替代型實施方式。
與通孔70、72、74如圖8所示的排佈方式不同，背接觸 式太陽能電池200具有排成四列的通孔202、204、206、208及相應之鍍通孔，以便將分佈於正面起集電器作用的指型結構210、212與沿太陽能電池200之背面214分佈的接點予以導電連接。如圖8所示，接觸指210、212特定言之係垂直於或大體垂直於圍繞該等鍍通孔分佈的等位線延伸。
該等鍍通孔(其中兩個示範性地用元件符號216及218表示，即貫穿通孔202及208之鍍通孔)分佈於背面的接觸區可按照圖7所示之實施例，透過例如由錫構成且形成一匯流排之導電帶狀接點彼此相連，具體參見圖7。在成列排佈的接點216、218及連接該等接點且以前述方式與太陽能電池200之背面214隔離的匯流排之間設有匯流排220、222、224，該等匯流排構成太陽能電池200的背面接點，即p型矽基半導體基板上的p型接點。
被稱作匯流排220、222、224的p型接點可藉由網板印刷、電漿噴敷、移印或電鍍等方法以設置導條之方式而形成。替代方案係設置若干墊子，再用帶狀連接件將其連接起來。除此之外，亦可在該背面全面設置鋁層214，而後在超音波支持下在該鋁層上設置焊帶。
上述之背接觸式太陽能電池可按圖11及圖12所示之原理圖進行連接。此點係藉由可相互卡合之梳狀接觸結構而實現。
連接如圖11所示之背接觸式太陽能電池300、302時，藉 由鍍通孔308、310以前述方式在正面金屬化層304、306與太陽能電池300、302之背面312、314間建立連接。隨後可先用相互平行分佈之匯流排將鍍通孔308、310連接起來，前文已參照圖7對此作過說明。然而，用匯流排或等效接觸帶連接鍍通孔308、310並非為必須實施之舉措。
如圖12所示，p型接點即背面接點係由相互平行且平行於成列排佈之鍍通孔308、310分佈的匯流排316、318構成。
連接太陽能電池300、302時需使用梳狀接觸件320，該梳狀接觸件包括一平行於太陽能電池300、302之鄰接邊緣分佈的橫腳322及自該橫腳向兩側凸出之縱腳324、326。
其中，沿太陽能電池300背面延伸之縱腳324的數量等於電池300成列排佈之鍍通孔308的數量，對應於太陽能電池302之縱腳326的數量等於電池302之匯流排318的數量。而後定位接觸結構320，使得縱腳324與電池300之鍍通孔308導電連接，縱腳326與太陽能電池302之匯流排318導電連接。橫腳320則至少與太陽能電池300之背面312電性隔離，以免發生短路。
隨後用附圖所示的接觸結構320進一步將其他鄰接之太陽能電池連接起來。
圖13a)及圖13b)再次以原理圖形式示出前述在通孔中設置鍍通孔之方法。有待設置鍍通孔之通孔用元件符號400、402、404表示，該等通孔自正面貫穿太陽能電池基板406 至其背面。通孔400、402、404在正面由前述之第一接觸區408、410界定，其中如圖13a)所示，用交叉陰影線表示的接觸區408呈環型界定通孔400、402、404分佈於正面的開口，而在圖13b)所示的實施例中，接觸區410從正面封閉通孔400、402、404。
如圖13a)所示，環型接觸區408的端面較佳與通孔400、402、404之上緣間隔一定距離，以免燒結時出現分流。環型接觸區408之內緣與通孔400、402、404之邊緣間的距離特定言之介於50 μm與1000 μm之間，但在本發明範圍內，環型接觸區408亦可直接自通孔400、402、404之邊緣出發。
為了將焊料送入通孔400、402、404，需用能產生超音波振動之工具如焊頭對該焊料施加作用，詳情參閱DE-B-10 2010 016 814。超音波振動頻率可介於20 kHz與100 kHz之間。焊料(即，圖中帶陰影線的圓圈)進入通孔400、402、404後與分佈於正面的接觸區408、410接觸並形成材料接合式連接。焊料進入通孔400、402、404尤以如下方式實現：在前述由電絕緣材料構成之第二層上設置焊帶的同時，焊料被塗抹於通孔400、402、404並進入該等通孔。依照DE-B-10 2010 016 814所提供的技術原理，當太陽能電池或基板406在焊頭下方穿過時，焊料沿焊頭流到基板406上，即流到該基板背面。該焊料自基板406背面進入通孔400、402、404及接觸區408、410。施加於背面之焊料在圖13a)及圖13b) 中未予繪示。
圖14為依照先前技術及本發明製造太陽能電池時所需實施之處理步驟的流程圖。下文將對其中之重要處理步驟進行純原理性介紹。
圖14左側為先前技術之處理步驟流程圖。首先以慣用方式在一例如由p型矽構成的基板中開設通孔(導通孔)，再將該基板正面織構化。之後用含磷摻雜劑源實施擴散步驟。接著將所形成的磷矽玻璃移除並進行化學邊緣隔離。下一步係以設置氮化矽層之方式形成抗反射層。而後將通孔金屬化。實施過乾燥步驟後將正面金屬化，即例如藉由網板印刷設置指型結構及包圍導通孔之正面接觸區。再次乾燥後，特定言之以平面設置導電層如鋁層之方式形成背面金屬化層。再次乾燥後實施燒結步驟。隨後利用雷射技術將從背面包圍導通孔的射極墊與該背面金屬化層隔離。
按本發明製成的太陽能電池直至形成抗反射層時所經歷之處理步驟皆與上述方法相同。不同於先前技術之處在於，之後係將正面接點而非導通孔金屬化，該正面接點尤指藉由網板印刷技術所設置的接觸結構，此接觸結構形式為指型結構及包圍通孔或導通孔之正面接觸區，依本發明之技術原理，該等正面接觸區特定言之可環型包圍通孔。乾燥之後在背面全面設置金屬層如鋁層並加以乾燥。當然，該全面設置的背面接觸層在導通孔區域內具有若干槽口，否則便會出現 分流。之後為燒結步驟。接下來將從背面包圍導通孔的背面接觸區與背面金屬化層隔離，特別是透過雷射技術而實現的電性隔離。而後沿開口設置上文稱之為電隔離第二層的帶狀隔離層，若通孔不具有射極層，則該隔離層將貫穿該等通孔以實現相對於基板之必要電性隔離。隨後在超音波支持下沿此等帶狀電隔離第二層施加焊料，與此同時，該焊料在超音波支持下貫穿通孔直達正面接點。
10‧‧‧正面
12‧‧‧列
14‧‧‧列
16‧‧‧列
18‧‧‧列
20‧‧‧列
22‧‧‧通孔/鑽孔
24‧‧‧通孔/鑽孔
26‧‧‧正面接點
28‧‧‧指型結構/接觸指
30‧‧‧指型結構/接觸指
32‧‧‧正面接觸區
34‧‧‧正面接觸區
36‧‧‧背面
38‧‧‧環型結構
40‧‧‧環型結構
42‧‧‧環型結構
44‧‧‧帶狀隔離層/帶狀隔離層區段
46‧‧‧帶狀隔離層/帶狀隔離層區段
48‧‧‧帶狀隔離層/帶狀隔離層區段
50‧‧‧帶狀隔離層/帶狀隔離層區段
52‧‧‧焊接點
54‧‧‧焊接點
56‧‧‧焊接點
58‧‧‧鋁層/背面接點
60‧‧‧匯流排
62‧‧‧匯流排
64‧‧‧匯流排
66‧‧‧列
68‧‧‧列
70‧‧‧鑽孔/通孔
72‧‧‧鑽孔/通孔
74‧‧‧鑽孔/通孔
76‧‧‧指型結構/接觸指
78‧‧‧指型結構/接觸指
80‧‧‧帶狀隔離層區段
82‧‧‧帶狀隔離層區段
84‧‧‧匯流排/焊帶
86‧‧‧匯流排/焊帶
88‧‧‧匯流排
90‧‧‧匯流排
200‧‧‧背接觸式太陽能電池
202‧‧‧通孔
204‧‧‧通孔
206‧‧‧通孔
208‧‧‧通孔
210‧‧‧指型結構/接觸指
212‧‧‧指型結構/接觸指
214‧‧‧背面/鋁層
216‧‧‧接點
218‧‧‧接點
220‧‧‧匯流排
222‧‧‧匯流排
224‧‧‧匯流排
300‧‧‧背接觸式太陽能電池
302‧‧‧背接觸式太陽能電池
304‧‧‧正面金屬化層
306‧‧‧正面金屬化層
308‧‧‧鍍通孔
310‧‧‧鍍通孔
312‧‧‧背面
314‧‧‧背面
316‧‧‧匯流排
318‧‧‧匯流排
320‧‧‧梳狀接觸件/接觸結構
322‧‧‧橫腳
324‧‧‧縱腳
326‧‧‧縱腳
400‧‧‧通孔
402‧‧‧通孔
404‧‧‧通孔
406‧‧‧太陽能電池基板
408‧‧‧第一接觸區
410‧‧‧第一接觸區
圖1為背接觸式太陽能電池的前視圖；圖2至圖5為圖1所示背接觸式太陽能電池經不同處理步驟後之背面視圖；圖6為圖1所示背接觸式太陽能電池設鍍通孔後之前視圖；圖7為背接觸式太陽能電池之背面的替代型實施方式；圖8為圖7所示背接觸式太陽能電池的正面；圖9為圖7所示背接觸式太陽能電池之替代型實施方式；圖10為圖9所示背接觸式太陽能電池的背面；圖11為兩待連接之太陽能電池的正視圖；圖12為如圖11所示之相連太陽能電池的背視圖；圖13a及圖13b為焊料施加原理圖；及圖14為該方法之流程圖。
10‧‧‧正面
12‧‧‧列
14‧‧‧列
16‧‧‧列
18‧‧‧列
20‧‧‧列
22‧‧‧通孔/鑽孔
24‧‧‧通孔/鑽孔
26‧‧‧正面接點
28‧‧‧指型結構/接觸指
30‧‧‧指型結構/接觸指
32‧‧‧正面接觸區
34‧‧‧正面接觸區

Claims (14)

  1. 一種製造太陽能電池(10，36，200，300，302)的方法，該太陽能電池包括具有正面及背面之第一導電類型之半導體基板(406)，該半導體基板尤為p型矽基結晶半導體基板，該方法包括以下處理步驟：形成多個自該正面延伸至該背面之通孔(22，24，70，72，74，202，204，206，208，400，402，404)，沿該正面產生導電類型與該第一導電類型相反之層，形成正面接點及特定言之呈平面之背面接點，該正面接點形式為一金屬化層且包含從正面界定該等通孔之導電正面接觸區(32，34，408，410)，其中，藉由在該等通孔內填入導電材料而使該正面接點與從背面界定該等通孔且與該背面電性隔離的背面接觸區導電連接，該等通孔在其內表面具有電隔離第一層或具有導電類型與該第一導電類型相反之層，及將該等背面接觸區連接起來，其特徵在於，在超音波支持下施加一焊料作為該導電材料，該焊料在形成該等背面接觸區之同時自該背面出發貫穿該等通孔(22，24，202，204，206，208，400，402，404)直達該等正面接觸區(32，34，408，410)。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，界定該等通孔(22，24，202，204，206，208，308，310，400，402，404) 之該正面接觸區(32，34，408，410)呈環型或覆蓋該等通孔，其中，若該接觸區呈環型，則該環型接觸區直接自該等通孔的邊緣出發，或者該環型接觸區的通孔側邊界與該邊緣相隔距離A，特定言之50 μmA1000 μm。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該等通孔(22，24，202，204，206，208，308，310，400，402，404)中至少部分通孔排成至少一直列，於該背面在一構成該背面接點之背面接觸層如鋁層上設一電隔離第二層，其中，該第二層較佳貫穿該等通孔(22，24，202，204，206，208，308，310，400，402，404)以形成該電隔離第一層。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中，在該第二電隔離層上沿線呈帶狀施加該導電材料以形成第一帶狀接點，與此同時，該導電材料進入該等通孔(22，24，202，204，206，208，308，310，400，402，404)並到達該等正面接觸區。
  5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中，該等通孔(22，24，202，204，206，208，308，310，400，402，404)中至少部分通孔較佳平行排成至少兩列，沿每一列皆分佈有該第二電隔離層的一帶狀區段，且該等區段平行於至少一與該背面接點連接之第二帶狀接點。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中，該等第一及第二帶狀接點在該太陽能電池(200，300，302)之相對邊緣區域內藉由一接觸結構彼此導電連接，將相連續之太陽能電池定 位於該接觸結構上。
  7. 如申請專利範圍第5項之方法，其中，將可發生超音波振動之焊頭沿每列通孔(22，24，202，204，206，208，400，402，404)移動，用該焊頭將超音波振動傳遞給所施加的帶狀導電材料。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，在超音波振動影響下同時形成至少兩個，較佳全部之帶狀第一接點。
  9. 一種背接觸式太陽能電池(200，300，302)，包括具有正面及背面(10，36，312，314)之第一導電類型之半導體基板(406)，該半導體基板尤為p型矽基結晶半導體基板，該背接觸式太陽能電池還包括導電類型與該第一導電類型相反之正面層、多個自該正面延伸至該背面之通孔(22，24，202，204，206，208，308，310，400，402，404)以及由正面金屬化層(304，306)構成之正面接點及特定言之呈平面之背面接點，其中，該正面接點貫穿該等通孔且與在該背面包圍該等通孔之背面接觸區導電連接，該等背面接觸區彼此導電連接且與該背面電性隔離，該等通孔中至少部分通孔排成一列，該等通孔(22，24，202，204，206，208)在正面由一導電接觸區(32，34，408，410)界定，該等通孔在其內表面具有電隔離第一層或具有導電類型與該第一導電類型相反之層，其特徵在於，沿該背面(312，314)分佈的電隔離第二層(44，46，48，50)呈帶狀沿該等成列排佈之通孔延伸，在超 音波支持下所施加的焊料作為導電材料貫穿該等通孔直達該等正面接觸區且沿該電隔離第二層延伸，其中，沿該電隔離第二層延伸之該導電材料形成導電第一接點(84，86)。
  10. 如申請專利範圍第9項之背接觸式太陽能電池，其中，覆蓋該等通孔(22，24，70，72，74，202，204，206，208，400，402，404)內表面的電隔離第一層係為該電隔離第二層(44，46，48，50)之區段或一直接設於該半導體基板背面之介電層的區段。
  11. 如申請專利範圍第9或10項之背接觸式太陽能電池，其中，沿該帶狀電隔離第二層(44，46，48，50)的至少一側設有與該背面連接之帶狀導電第二接點(88，90，316，318，220，222，224)。
  12. 如申請專利範圍第11項之背接觸式太陽能電池，其中，沿該背面設有多個相平行或大體相平行分佈的帶狀導電第一接點(84，86)及多個帶狀導電第二接點(88，90，316，318，220，222，224)，其中，該等帶狀第一接點在該太陽能電池橫向於該等帶狀第一接點之第一邊緣區域內藉由一接觸結構(320)導電連接，該等帶狀第二接點在該太陽能電池之相對邊緣區域內導電連接。
  13. 如申請專利範圍第12項之背接觸式太陽能電池，其中，該接觸結構(320)具有一梳狀結構，該梳狀結構包括橫腳(322)及自該橫腳向兩側延伸之縱腳(324，326)，其中一側 的縱腳(324)與該太陽能電池(300)的第一接點(308)連接，另一側之縱腳(326)與對應於該太陽能電池之太陽能電池(302)的第二接點(318)連接。
  14. 如申請專利範圍第9項之背接觸式太陽能電池，其中，該等通孔(70，72，74)僅排成相平行或大體相平行的兩列。
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