TW201731117A - 背面接觸式太陽電池的內連線以及具有該內連線的太陽板 - Google Patents

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Abstract

一種太陽電池包括具有前表面及後表面的半導體基板。所述太陽電池在後表面中設置有第一導電類型的第一類型的摻雜區域且更設置有相反的第二導電類型的第二類型的摻雜區域。位於後表面上的介電層至少覆蓋第一類型的摻雜區域。後表面包括位於介電層上的敷金属圖案，其與第一類型的摻雜區域連接且設置有用於使其與內連線層局部接觸的接觸墊。內連線層設置有位於對應的接觸墊的位置處的導電觸點。每一接觸墊藉由中間導電體與對應的導電觸點連接，中間導電體在被介電層覆蓋的後表面部分之上的接觸墊區域外部橫向延伸，且相鄰於接觸墊。

Description

背面接觸式太陽電池的內連線以及具有該內連線的太陽板
本發明是有關於一種太陽板的構造，所述太陽板設置有背面接觸式太陽電池與圖案化導電背面片材（back-sheet）的內連線。此外，本發明是有關於一種太陽板，所述太陽板設置有該種內連背面接觸式太陽電池。此外，本發明是有關於一種製造該種內連背面接觸式太陽電池或太陽板的方法。
基於單晶矽基板或多晶矽基板的背面接觸式光伏打電池或太陽電池包括敷金屬方案，其中正極的接觸電極及負極的接觸電極分別建造於太陽電池的背側上。
該種太陽電池的一個實例是有關於所述太陽電池設置有位於正面輻射接收表面中的發射極層的配置。
在該種類型的背面接觸式太陽電池中，敷金屬方案應用敷金屬包繞貫穿（metallization wrap through，MWT）或發射極包繞貫穿（emitter wrap through，EWT），以容許接觸電極接觸背側，從而在使用時面對輻射源（例如太陽）的太陽電池的前側上具有可用於光伏打轉換的最大面積。太陽電池的頂層藉由延伸貫穿晶圓的孔中的一或多個金屬插塞；或藉由發射極延伸貫穿晶圓所經由的諸多孔而連接至位於電池的背側上的前側接觸電極。
背面接觸式太陽電池的替代實施例是有關於一種相間錯雜背面接觸（interdigitated back contacting，IBC）方案，所述相間錯雜背面接觸方案具有位於欲被接觸的基板的後表面中或後表面上的摻雜結構（其被稱作位於後表面上的摻雜接觸區域），所述摻雜結構包括相間錯雜的p型接合點及n型接合點。
在該些類型的背面接觸式太陽電池中，電池接觸敷金屬或接觸電極建造於後表面上，作為與作為接觸區域而構造的基板的後表面上的正極或負極的摻雜半導體區域的介面。為了避免具有不同極性的相鄰的摻雜背面接觸式區域之間的電短路（electrical short），接觸電極的區域通常位於相關聯的摻雜背面接觸式區域的區域內。另外，摻雜背面接觸式區域被介電層覆蓋，所述介電層在接觸電極與摻雜半導體不直接接觸處提供鈍化，從而減少重組。
在應用例如如上所述的背面接觸式太陽電池的先前技術的太陽板中，背面接觸電極在接觸墊位置處連接至導電圖案化層。所述導電圖案化層具有與太陽電池的接觸電極的位置以及其相應的極性對應的圖案佈局。接觸墊被界定為在同一極性內的背面接觸電極接觸導電圖案化層的區域。
導電圖案化層可為所謂的由聚合物層組成的背面片材，在所述背面片材上已生成有敷金屬圖案化層。作為另外一種選擇，導電圖案化層可由金屬導電條或線材組成。
接觸電極藉由中間導電體連接至導電圖案化層，所述中間導電體接觸位於接觸墊的區域內的接觸墊並接觸導電圖案化層的區域。再次，為了避免不同極性之間的短路（short-cut），中間導電體的區域位於接觸墊的區域內。
通常，此敷金屬方案具有缺點，即要求相對大的接觸墊與對應的大量的中間敷金屬材料一起使用。
此外，在相間錯雜背面接觸應用中，此要求具有以下效果：必須在基板的具有一個極性的背面接觸區域與具有相反極性的背面接觸區域之間的後表面中設置某些橫向間隙，以避免接觸墊與具有相反極性的相鄰背面接觸區域的區域重疊。此種間隙替換摻雜後表面區域並可降低背面接觸區域的電荷收集的效率。間隙亦要求載子在半導體中的較長的擴散長度，此可造成重組及效率損失。
本發明的目標是克服先前技術的以上缺點中的一或多者。
本目標是藉由太陽電池在內連線層上的構造而達成，所述太陽電池包括具有前表面及後表面的半導體基板，所述前表面用於接收輻射，所述太陽電池至少在所述後表面中設置有為第一導電類型的至少一個第一類型的摻雜層區域，且所述太陽電池更設置有為與所述第一導電類型相反的第二導電類型的至少一個第二類型的摻雜層區域；介電層建造於覆蓋至少第一類型的摻雜層區域的後表面上；後表面包括位於介電層上的敷金属圖案，所述敷金属圖案與第一類型的摻雜層區域導電性連接且設置有一或多個接觸墊區域，以使金屬圖案局部地接觸內連線層；內連線層，設置有一或多個導電圖案化接觸區域，所述一或多個導電圖案化接觸區域中的每一者具有與一或多個接觸墊區域的位置對應的位置，以在所述對應位置處接觸所述接觸墊區域；所述至少一個接觸墊區域中的每一者藉由中間導電體而與對應導電圖案化接觸區域連接；中間導電體在被介電層覆蓋的後表面區域部分上方在接觸墊的表面區域外部橫向延伸，且中間導電體相鄰於接觸墊。
有利地，上述構造提供由於中間導電體與內連線層之間的相對較大的接觸表面，接觸墊與圖案化內連線層之間的電接觸的接觸電阻減小。另外，接觸電阻減小亦容許位於太陽電池的後表面上的接觸墊的大小可減小。接觸墊大小的減小具有優點，即每接觸區域要求較少的例如銀等接觸材料，從而節省材料及製造成本。此外，此量測造成在觸點處的重組效果減少。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中後表面區域部分包括為基本導電類型的摻雜區域部分。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中後表面區域部分或除了為基本導電類型的摻雜區域外包括為第二導電類型且包括第二類型的摻雜層區域的摻雜區域部分。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中後表面區域部分包括基本導電類型的摻雜區域部分及第二導電類型的摻雜區域部分，其中基本導電類型的摻雜區域部分建造於第一導電類型的區域部分與接觸墊區域之間，抑或第二導電類型的區域部分建造於基本導電類型的摻雜區域部分與接觸墊區域之間。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中所述太陽電池為金屬包繞貫穿（MWT）類型，且所述第一類型的摻雜層區域建造於基板的前表面中，且接觸區域包括在後表面上自第一類型的摻雜層區域至敷金屬圖案的至少一個孔導體。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中所述太陽電池為相間錯雜背面接觸（IBC）類型，且第一類型的摻雜層區域在基板的後表面中建造於鄰近的第二類型的摻雜層區域部分之間或鄰近的基本導電類型的摻雜區域部分之間。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中接觸墊區域包括環結構，所述環結構包括由導電材料形成的環以及無導電材料且被所述環包圍的被暴露區域，其中所述被暴露區域被介電層覆蓋，且其中中間導電體覆蓋並接觸所述環，並且覆蓋位於所述被暴露區域上的介電層。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中所述太陽電池包括第二接觸區域，所述第二接觸墊區域相鄰於接觸墊區域但被與導電類型的摻雜層相反的且為接觸墊區域電性接觸的類型的中間摻雜劑區間隔開，並且被介電層覆蓋，其中中間導電體建造於接觸墊區域及第二接觸墊區域上，且其中中間導電體在覆蓋所述介電層的同時橋接為相反導電類型的中間摻雜劑區。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中中間導電體在覆蓋所述介電層的同時橋接接觸墊區域與第二接觸墊區域之間的為相反導電類型的多個中間摻雜劑區。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中接觸墊區域為分支導體網路的區。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中分支導體網路包括至少一個母線及指狀物，所述指狀物自所述母線延伸作為分支。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中分支導體網路包括中斷，以使得介電層被暴露出且中間導電體在所述介電層上方在所述中斷中的一或多者中延伸。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中中間導電體為選自包括以下的群組中的一者：導電黏著劑、非導電填充物材料與導電材料的複合物或混合物、焊料。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中內連線層為至少設置有第一導電圖案層的片材、或多個被構造成所述第一導電圖案的導電條或線材的構造或者位於玻璃層上的導電材料層，所述玻璃層至少以所述第一導電圖案進行圖案化。
根據一態樣，本發明提供如上所述的構造，其中在後表面與內連線層之間的無中間導電體的位置處設置有密封劑層。
此外，本發明是有關於一種太陽電池，所述太陽電池包括具有前表面及後表面的半導體基板，所述前表面用於接收輻射，所述基板具有基本水準的導電類型且設置有為第一導電類型的第一類型的摻雜層區域，並設置有與所述第一導電類型相反的第二導電類型的第二類型的摻雜層區域，所述太陽電池具有與所述第一類型的摻雜層區域連接的至少一個第一類型的接觸區域以及與所述第二類型的摻雜層區域連接的至少一個第二類型的接觸區域；第一類型的敷金屬網路與所述至少一個第一類型的接觸區域接觸；第二類型的敷金屬網路與所述至少一個第二類型的接觸區域接觸；介電層建造於所述後表面上且在所述介電層中的所述至少一個第一類型的接觸區域的位置處以及所述至少一個第二類型的接觸區域的位置處具有開口，其中所述第一類型的敷金屬網路及所述第二類型的敷金屬網路中的至少一者設置有環結構，所述環結構包括環及被暴露區域，所述環由導電材料形成且位於所述相應敷金屬網路中的所述至少一者中，所述被暴露區域無所述導電材料且被所述環包圍，其中所述被暴露區域被所述介電層覆蓋。
此外，本發明是有關於一種太陽板，包括如上所述的構造，及/或包括如上所述的一或多個太陽電池。
已知在基板的後表面上具有負極及正極的接觸電極的構造的若干類型的先前技術的背面接觸式太陽電池。藉由此構造，前表面可被最佳化用於捕獲輻射能量，乃因前表面的較少區域或幾乎為零的區域需要被遮蔽敷金屬覆蓋。
為了在後表面上構造接觸電極，可使用各種設計：舉例而言，發射極包繞貫穿（EWT）、金屬包繞貫穿（MWT）及相間錯雜背面接觸（IBC）。
以下，在圖式中由相同標號辨識的元件在功能上或在結構上相同或相似。
圖1示出構造於太陽板的底板（backplane）上的金屬包繞貫穿型的先前技術背面接觸式太陽電池的橫截面。
背面接觸式金屬包繞貫穿太陽電池100構造於太陽板的底板圖案化導體150上。
金屬包繞貫穿太陽電池是以半導體基板101為基底，例如通常在以基本低水準被摻雜成第一導電類型（例如n型）的矽基板。在意圖用作用於自作為源的太陽捕獲輻射的表面的前表面102上，構造具有與第一導電類型相對的第二導電類型的發射極層103。
發射極層103被抗反射塗層104覆蓋。此外，電極105、電極106、電極107構造於前表面上以用於自發射極層103收集電荷載子。
電極105、電極106、電極107在前表面102上形成內連網路，所述內連網路在一個位置處連接至導電孔108，導電孔108貫穿基板伸展至後表面109。
在後表面109上，構造背面電場（back surface field，BSF）層111，背面電場層111以相對高的水準（相較於基本水準）被摻雜以第一導電類型。將背面電場層111圖案化成使得在導電孔的周邊區112處缺失背面電場層且在後表面處的半導體材料具有基板的基本摻雜劑水準。後表面被鈍化層114覆蓋。在背面電場層111上構造背面電場接觸電極113。
導電孔108延伸貫穿鈍化層114且連接至包括導電接觸墊110的接觸電極圖案。導電接觸墊110充當用於發射極層103的背面接觸電極。
導電接觸墊110在周邊區112的環繞孔108的一部分之上延伸，其中在接觸墊110與所述周邊區之間存在由鈍化層114提供的間隔。為了避免重組效果，在導電接觸墊與背面電場層111之間設置間距115。
導電接觸墊110藉由中間導電體120而連接至底板圖案化導體150，中間導電體120用作敷金屬且提供用以在一側上接觸接觸墊110且在另一側上接觸圖案化導體150。
所述中間導電體與所述接觸墊的接觸區域位於所述接觸墊的表面區域內。
在此設計中，接觸墊110的橫截面面積與中間導電體120的橫截面面積實質上相同或中間導電體120的面積小於接觸墊110的面積，以在圖案化導體150上具有相同的接觸區域的橫截面。
圖2及圖3示出構造於太陽板的底板上的相間錯雜背面接觸型的先前技術的背面接觸式太陽電池的橫截面。
相間錯雜背面接觸太陽電池200是以半導體基板201為基底，例如通常以基本低水準被摻雜成第一導電類型（例如n型）的矽基板。在意圖用作用於自作為源的太陽捕獲輻射的表面的前表面202上構造抗反射塗佈層203。在後表面207中或後表面207上設置具有相間錯雜的n型及p型的多個接合點204、205（即，摻雜區域）的結構。
在圖2中所示的實施例中，導電接觸墊210連接至相關聯的接合點204的區域。同樣地，相反類型的相鄰的接合點205連接至相關聯的導電接觸墊211。在此設計中，每一接觸墊覆蓋所述相關聯的接合點的區域的較大部分（例如1%至10%），以具有最佳的低串聯電阻。
在鄰近的接合點204、接合點205之間的邊界208處，相應相關聯的導電接觸墊210、導電接觸墊211橫向間隔開一距離，以避免短路。此距離被鈍化層209覆蓋，以避免重組損失。
典型地，此結構藉由以下步驟而獲得：首先在後表面中生成n型及p型的接合點；利用結構化接觸網格材料層覆蓋所述接合點；以及隨後對半成品退火以‘燒穿（fire through）’所述接觸網格材料，從而生成接觸（敷金屬）網格，包括在每一接合點處的接觸墊510、511。
此接觸網格材料是例如藉由高溫製程利用含有Ag顆粒的Ag系厚膜膏劑以及可有助於燒穿性質的玻璃熔塊（glass frit）而產生，即所述接觸墊區域是延伸貫穿介電層並將每一第一類型的摻雜層區域連接至相應的接觸墊區域的經燃燒的金屬厚膜膏劑。
如以上參照圖1所闡述，導電接觸墊210藉由中間導電體220連接至底板圖案化導體150，中間導電體220在一側上接觸接觸墊210且在另一側上接觸圖案化導體150。所述中間導電體與所述接觸墊的接觸區域位於所述接觸墊的表面區域內。
在此設計中，接觸墊110的橫截面面積與中間導電體120的橫截面面積實質上相同或中間導電體120的面積小於接觸墊110的面積，以在圖案化導體150上具有接觸區域的相同的橫截面。
在圖3所示的實施例中，除相對於與接合點204、205的區域接觸之外，相間錯雜背面接觸太陽電池250與圖2中所示的太陽電池200的實施例相似。在接合點的頂部上構造覆蓋所述接合點的鈍化層209A。鈍化層209A被隔離層305實質上完全地覆蓋。此種隔離層305通常是介電層且可為印刷隔離層。
在隔離層305的背對基板的表面上構造接觸墊310（及接觸網格的其餘部分）。接合點與其相關聯的接觸墊之間的連接是由穿過接觸墊310與接合點204之間的隔離層305的點式觸點307提供，即所述接觸墊區域是延伸貫穿介電層並將每一第一類型的摻雜層區域連接至相應的接觸墊的點式觸點或鍍覆觸點。
接觸墊（及接觸網格的其餘部分）可由例如金屬的物理氣相沈積（physical vapor deposition，PVD）（例如熱蒸發或濺鍍）及/或金屬層的鍍覆而產生。設置隔離層305乃因接觸墊不能藉由鈍化層而與接合點205區域充分地隔離開。藉由設置此隔離層305，與接合點204連接的接觸墊310可在具有相反極性的接合點205上方延伸而不會造成電短路。
導電接觸墊310藉由僅在一側上接觸接觸墊310的區域且在另一側上接觸圖案化導體的中間敷金屬320而連接至底板圖案化導體150。中間導電體與接觸墊的接觸區域位於所述接觸墊的表面區域內。
圖4a及圖4b示出根據本發明實施例的相應的金屬包繞貫穿型背面接觸式太陽電池400A的橫截面。
所述太陽電池與以上參照圖1闡述的金屬包繞貫穿型太陽電池實質上相似。
在圖4a中，連接接觸墊410與底板圖案化導體150的中間導電體420佔據較接觸墊410的表面積S1大的表面積S2，即，橫向延伸至接觸墊410的區域的外部並接觸鈍化層114的與接觸墊410相鄰且覆蓋基本水準摻雜周邊區412的部分116。
在某些實施例中，接觸墊區域具有為2毫米（mm）或小於2毫米的寬度，且中間導電體具有為至少2.5毫米的寬度。
有利地，短路因鈍化層114在中間導電體420與基本水準摻雜周邊區412的被覆蓋部分116之間提供隔離而得到防止。此外，與內連線層或底板圖案化導體150的接觸區域得到提高乃因此區域可較與接觸墊410接觸的區域相對大。已發現，中間導電體420與底板圖案化導體150之間的接觸介面確定太陽電池電極410與底板圖案化導體150之間的接觸電阻。由於中間導電體420與圖案化導體150之間的相對較大的接觸面積S2，接觸墊410與底板圖案化導體150之間的電接觸的接觸電阻（雙箭頭RC）得到減小。另外，此觀察亦容許位於太陽電池的後表面上的接觸墊410的大小可減小。接觸墊大小的減小具有優點，即每接觸區域要求較少的例如銀等接觸材料，從而節省材料及製造成本。此外，在觸點處的重組效果得到減少。
應注意內連線層可為太陽板的背面片材或作為另外一種選擇為包括敷金屬圖案的中間片材。在太陽板中，所述中間片材構造於太陽電池所位於的層面與太陽板的底板之間。
在如圖4b中所示的進一步實施例的太陽電池400B中，中間導電體420甚至在背面電場層111的下方延伸，即，中間導電體420與基本水準摻雜周邊區412的部分416、418以及背面電場層111的部分415、419重疊。鈍化層114在中間導電體420、周邊區412的被覆蓋部分416、418以及背面電場層111的被覆蓋部分415、417之間提供隔離。
中間導電體420與背面電場層111的部分415、417以及基本摻雜區416、418的重疊對減少重組亦具有有益影響，乃因在太陽電池的運行期間在被覆蓋的背面電場部分415、419以及區416、418的位置處發生電位，所述電位增強了第一導電類型的電荷載子至背面電場層的輸送且可將第二導電類型的電荷載子引導遠離背面電場層。
圖5a及圖5b示出根據本發明實施例的相應的相間錯雜背面接觸型的背面接觸式太陽電池500A及相間錯雜背面接觸型的背面接觸式太陽電池500B的橫截面。
太陽電池500A、太陽電池500B與以上參照圖2闡述的相間錯雜背面接觸型太陽電池200實質上相似。
在圖5a中，燒穿接觸墊510較相關聯的接合點204的面積S3小，因而使得接合點的一部分512被鈍化層覆蓋。使中間導電體520在接觸墊510之上橫向延伸並延伸至鈍化層209的覆蓋/接觸相關聯的接合點的一部分512上。
在如圖5b所示的進一步實施例的太陽電池500B中，使中間導電體520在鈍化層209的覆蓋相關聯的接合點204的一部分512之上以及在鈍化層209的覆蓋相鄰的接合點205的一部分530的相鄰部分514之上橫向延伸。
有利地，短路因鈍化層209在中間導電體520與相鄰接合點205的被覆蓋部分514之間提供隔離而得到防止。因此，中間導電體520與底板圖案化導體150之間的接觸面積S4相對擴大，此具有有益影響，乃因中間導電體520與底板圖案化導體150之間的接觸確定太陽電池電極510與底板圖案化導體150之間的接觸電阻RC。
圖6a示出根據本發明實施例的背面接觸式太陽電池600的橫截面。
根據此實施例的太陽電池600與以上參照圖3闡述的點接觸式相間錯雜背面接觸型太陽電池300實質上相似。
如圖6a中所示，相間錯雜背面接觸太陽電池600是以半導體基板601為基底，例如通常以基本低水準被摻雜成第一導電類型（例如n型）的矽基板。在前表面602上，為了自作為源的太陽捕獲輻射，構造抗反射塗佈層603。在後表面607中或後表面607上設置具有相間錯雜的n型及p型的多個接合點204、205（即，接合點層）的結構。
在接合點的頂部上構造覆蓋所述接合點的鈍化層609A。在鈍化層609A的表面上構造接觸墊610。接合點204與其相關聯的接觸墊610之間的連接由穿過接觸墊610與接合點204之間的鈍化層609A的點式觸點608提供。
中間導電體620被構造為接觸墊610與底板圖案化導體150之間的接觸體。
如圖6a中所示，點接觸式接觸墊610較相關聯的接合點區域204小，因而使得接合點204的一部分被鈍化層609A覆蓋。使中間導電體620在接觸墊610之上橫向延伸並延伸至鈍化層609A的覆蓋相關聯的接合點的部分612上。
在相間錯雜背面接觸太陽電池600的實施例中，使中間導電體620亦在鈍化層609A的覆蓋相鄰接合點205的一部分614的一部分之上橫向延伸。
若接觸墊材料及接觸墊應用製程整體上與接觸網格或敷金屬網格的材料及應用製程一致，則將所述接觸墊材料及接觸墊應用製程最佳化用於生成與例如接合點204及接合點205的半導體表面等的合適的電性接觸（應注意接觸網格材料及製程與接觸墊材料及製程的此一致性是所需的，以簡化電池生產製程並降低製程成本）。與此對比，中間導電體620僅需要與接觸墊610的金屬表面作出合適的電性接觸。因此接觸網格在鈍化層609A的頂部上需要（可能需要）厚的印刷隔離層（此處未示出。作為參考，參見圖3中的層305），以用於與接合點層205的電性隔離，而中間導電體並不需要（可能不需要）此厚的印刷隔離層。
可用作中間導電體320、420、520、620的材料的實例為導電黏著劑（electrically conductive adhesive，ECA）。導電黏著劑由混合有大量金屬填充物的聚合物組成。導電黏著劑被供應為膏劑且經由分配或印刷被施加至需要內連的組件（即，接觸墊310、410、510、610以及導電圖案化層150）上。聚合物在退火時固化，進而使得導電黏著劑在固化之後變成固體。由於含有金屬填充物顆粒，在經固化的材料中存在滲透路徑，從而傳遞導電性。大多數市售導電黏著劑利用用於黏合劑的C系聚合物，通常是環氧樹脂或丙烯酸酯（acrylate）聚合物。矽樹脂（siicone）材料或有機矽氧烷亦為可能的。此種導電黏著劑通常在積層（lamination）製程期間在大約150℃的溫度下固化。此種導電黏著劑的實例是由ECM公司供應的DB1541。
作為導電黏著劑的替代形式，可在接觸墊的位置處應用低溫焊料作為焊料凸塊。在將太陽電池與導電圖案化層對齊之後且在適當的退火之後，在接觸墊與導電圖案化層之間的位置處產生焊料連接。
在某些實施例中，中間導電體被構造成具有相同極性的鄰近的敷金屬網路在背面接觸式太陽電池上的橫向內連件。以下示出此實施例的某些非限制性實例。
圖7a、圖7b分別示出根據本發明實施例的相間錯雜背面接觸式太陽電池700的一部分的後表面的平面圖及橫截面。
在圖7a中，示出背面接觸式太陽電池700的後表面的平面圖。所述後表面被構造有為第一導電類型及第二導電類型的相間錯雜的摻雜劑圖案。所述圖案各自典型地分支有在沿後表面的第一方向Y上延伸的一或多個主導電條701、702以及在與第一方向垂直的第二方向X上自每一主導電條延伸的側分支703、704。在主導電條及側分支的每一摻雜劑圖案上，構造具有相似的敷金屬（包含線705、706的金屬）圖案的分支導電網路且所述分支導電網路位於摻雜圖案的頂部上，與所述摻雜圖案實質上一致。
根據一實施例，所述分支導電網路可包含一或多個母線以及自所述一或多個母線延伸的指狀物。所述一或多個母線位於具有所述摻雜劑圖案的主導電條的頂部上，所述指狀物位於具有所述摻雜劑圖案的側分支的頂部上。
根據本發明，為了清晰起見而在此處繪示為開圓的中間導電體720、721，其應用於橫跨具有另一相反極性的圖案的中間摻雜母線722、723或指狀物在具有一個相同極性的兩個相鄰的圖案P1、P2；P3、P4之間提供外部連接。在外部連接的位置處，位於中間主導電條（母線）或側分支（指狀物）的頂部上的敷金屬被中斷722、733。在此位置處具有相反極性的摻雜劑圖案化區被如上所述的鈍化層覆蓋。因此，中間導電體720、721覆蓋在具有相同極性的相鄰圖案P1、P2；P3、P4的金屬線705、706之間的具有相反極性的摻雜劑圖案化區，具有相同極性的相鄰圖案P1、P2；P3、P4藉由中間導電體720、721內連。中間導電體720、721在中斷722、723處橋接具有相反極性的摻雜劑圖案化區。
在圖7b中示出太陽電池700A、中間導電體720及底板導體150的示意性構造的橫截面，其中中間導電體720在具有相同極性204的接觸墊705之間形成連接並覆蓋在所述接觸墊705之間具有相反極性（即，中斷722）的摻雜劑圖案化區205上的隔離層709。
在半導體基板的後表面上，摻雜區（即，接合點204、205）形成於為第一導電類型及第二導電類型的摻雜劑圖案中，為第一導電類型及第二導電類型的摻雜劑圖案交替地相鄰於彼此而構造。在具有同一個極性的兩個接合點204上定位有接觸墊705。所述接觸墊可為燒穿接觸墊或點接觸式接觸墊。接觸墊705較相關聯的接合點204小，從而使得接合點的某些區域無接觸墊材料。
在具有一個極性的接合點204之間的具有相反極性的接合點205被鈍化層709覆蓋。鈍化層709亦覆蓋具有一個極性的接合點204的未被接觸墊705覆蓋的區域707。
中間導電體720接觸具有相同極性的接合點204中的每一者並覆蓋位於其之間的具有相反極性的接合點205。中間導電體藉由鈍化層709與被覆蓋接合點205隔離開。
此外，中間導電體接觸底板導體150。
圖8a、圖8b示出根據本發明實施例的相間錯雜背面接觸式太陽電池的後表面的平面圖及橫截面。
在此處示出的構造中，所述中間導電體被構造為由具有相反極性的多個摻雜區（即，接合點）分隔開的具有相同極性的鄰近敷金屬網路P1、P2；P3、P4的橫向內連件。與參照圖7a及圖7b所闡述的實施例中相似，由中間導電體橋接的具有相反極性的摻雜區的敷金屬805、806被局部地中斷822、824、826；823、825、827，以使得橋接中間導電體820、821被位於在所述中斷處具有相反極性的摻雜區上的鈍化層809隔離。中間導電體820、821通常在橋接方向Y上延長。
圖9a、圖9b示出根據本發明實施例的相間錯雜背面接觸式太陽電池900的後表面的平面圖的一部分及橫截面。
根據一實施例，在母線901及指狀物902的敷金屬網路與底板導體150之間的外部連接930的位置處，所述敷金屬網路包括在母線及/或指狀物中的環結構X*。具有相反極性的網路由母線及/或指狀物903指示。亦指示了接合點204、205的摻雜區。
環結構X*包括圍繞被暴露區域909的導電環。導電環X*與母線及指狀物的網路連接。在被暴露區域909中構造鈍化層或隔離層。在環結構X*上定位有中間導電體920（在圖9a中未示出）。為清晰起見，中間導電體及底板導體僅在圖9b中示意性地示出。
藉由使用環結構X*，用於敷金屬的材料的消耗可得到減少。中間導電體920（例如導電黏著劑）亦可被約束在環X*內，此可降低此材料的消耗及成本。此外，接觸重組可得到降低。
在圖9b中，在所述環結構的位置處示出背面接觸式太陽電池沿圖9a中所示線VV的橫截面。
環結構X*包括敷金屬線908及位於所述敷金屬線之間的被暴露區域909。在半導體基板的後表面中的被暴露區域通常被摻雜成相同於敷金屬線之下的摻雜劑204，但此外，所述被暴露區域可包括未經摻雜的區，即，基板的基本水準摻雜區。所述被暴露區域被隔離或鈍化層覆蓋。
中間導電體920構造於環結構X*上，接觸所述環結構的敷金屬線908並覆蓋所述隔離或鈍化層909、910。另外，中間導電體920接觸底板導體150。
所述環結構可被應用為接觸墊，但亦可對於相間錯雜背面接觸型太陽電池應用於圖7a、7b或圖8a、8b中所示的橋接連接中。
另外，所述環結構可應用於金屬包繞貫穿或發射極包繞貫穿型的背面接觸式太陽電池中，其中敷金屬網路設置於對具有相同極性的接觸墊進行內連的後表面上。
根據本發明的實施例提供一種太陽電池，所述太陽電池包括具有前表面及後表面的半導體基板；所述前表面被構造用於捕獲輻射；所述後表面設置有多個背面觸點，具有相同極性的背面觸點被敷金屬線901、902的網路內連，敷金屬線901、902的網路包括位於外部連接930的預定位置處的環結構X*。所述外部連接由中間導電體920生成，中間導電體920接觸環結構X*及太陽板的底板導體150。
在太陽電池的後表面上，中間導電體920接觸環結構X*並覆蓋被暴露區域909。所述被暴露區域可被隔離或鈍化層覆蓋。
在圖7a、圖7b；圖8a、圖8b；圖9a、圖9b中所示的實施例的實例中，由所述中間導電體作出的外部連接可為太陽電池的發射極型觸點或背面電場型觸點。
根據本發明的實施例，第一導電類型為n型且第二導電類型為p型。
根據本發明的替代實施例，第一導電類型為p型且第二導電類型為n型。
根據本發明的實施例，基本水準導電類型為第一導電類型。
根據本發明的替代實施例，基本水準導電類型為第二導電類型。
根據實施例，介電層（即，隔離層或鈍化層）具有約10奈米（nm）至100奈米的厚度，較佳地小於200奈米或更佳地具有小於約1微米（μm）的厚度。
已參照某些實施例闡述了本發明。在閱讀及理解前面詳細說明之後，對其他實施例將出現顯而易見的潤飾及變更。期望本發明被視為如此種潤飾及變更處於隨附申請專利範圍的範圍內般包括所述潤飾及變更。
100、200、250、300、400A、400B、500A、500B、600、700、700A、900‧‧‧太陽電池
101、201、601‧‧‧半導體基板
102、202、602‧‧‧前表面
103‧‧‧發射極層
104‧‧‧抗反射塗層
105、106、107‧‧‧電極
108‧‧‧孔
109、207、607‧‧‧後表面
110‧‧‧接觸墊
111‧‧‧背面電場層
112‧‧‧周邊區
113‧‧‧背面電場接觸電極
114‧‧‧鈍化層
115‧‧‧間距
116‧‧‧部分
120‧‧‧中間導電體
150‧‧‧底板圖案化導體/圖案化導體/導電圖案化層/底板導體
203‧‧‧抗反射塗佈層
204‧‧‧接合點/接合點區域/極性/摻雜劑
205‧‧‧接合點/接合點區域/摻雜劑圖案化區/接合點層
209、209A‧‧‧鈍化層
210‧‧‧導電接觸墊/接觸墊
211‧‧‧導電接觸墊
220‧‧‧中間導電體
305‧‧‧隔離層/層
307‧‧‧點式觸點
310‧‧‧接觸墊/導電接觸墊
320‧‧‧中間敷金屬/中間導電體
410‧‧‧接觸墊/太陽電池電極
412‧‧‧周邊區
415、419‧‧‧部分
416、418‧‧‧部分/基本摻雜區/區
420‧‧‧中間導電體
510‧‧‧接觸墊/太陽電池電極/燒穿接觸墊
511‧‧‧接觸墊
512‧‧‧部分
514‧‧‧部分
520‧‧‧中間導電體
530‧‧‧部分
603‧‧‧抗輻射塗佈層
608‧‧‧點式觸點
609A‧‧‧鈍化層
610‧‧‧接觸墊/點接觸式接觸墊
612‧‧‧部分
614‧‧‧部分
620‧‧‧中間導電體
701、702‧‧‧主導電條
703、704‧‧‧側分支
705‧‧‧線/金屬線/接觸墊
706‧‧‧線/金屬線
707‧‧‧區域
709‧‧‧隔離層/鈍化層
720、721‧‧‧中間導電體
722、723‧‧‧中間摻雜母線
805、806‧‧‧敷金屬
809‧‧‧鈍化層
820、821‧‧‧中間導電體
822、823、824、825、826、827‧‧‧中斷
901、902‧‧‧母線/敷金屬線
903‧‧‧指狀物
908‧‧‧敷金屬線
909‧‧‧被暴露區域/鈍化層
910‧‧‧鈍化層
930‧‧‧外部連接
P1、P2、P3、P4‧‧‧圖案/相鄰圖案/敷金屬網路
RC‧‧‧雙箭頭/接觸電阻
S1‧‧‧表面積
S2‧‧‧表面積
S3‧‧‧面積
S4‧‧‧接觸面積
IX-IX‧‧‧線
X‧‧‧第二方向
X*‧‧‧環結構
Y‧‧‧第一方向/橋接方向
以下將參照示出有本發明的說明性實施例的圖式而更詳細地闡釋本發明。所述說明性實施例僅旨在用於說明性目的且並非旨在約束由隨附申請專利範圍界定的發明概念。 圖1示出敷金屬包繞貫穿型的先前技術的背面接觸式太陽電池的橫截面。 圖2示出相間錯雜背面接觸型的先前技術的背面接觸式太陽電池的橫截面。 圖3示出相間錯雜背面接觸型的先前技術的背面接觸式太陽電池的橫截面。 圖4a、圖4b示出根據本發明實施例的背面接觸式太陽電池的橫截面。 圖5a、圖5b示出根據本發明實施例的背面接觸式太陽電池的橫截面。 圖6a示出根據本發明實施例的背面接觸式太陽電池的橫截面。 圖7a、圖7b示出根據本發明實施例的背面接觸式太陽電池的平面圖及橫截面。 圖8a、圖8b示出根據本發明實施例的背面接觸式太陽電池的平面圖及橫截面。 圖9a、圖9b示出根據本發明實施例的背面接觸式太陽電池的平面圖及橫截面。
101‧‧‧半導體基板
102‧‧‧前表面
103‧‧‧發射極層
104‧‧‧抗反射塗層
105、106、107‧‧‧電極
108‧‧‧孔
111‧‧‧背面電場層
113‧‧‧背面電場接觸電極
114‧‧‧鈍化層
116‧‧‧部分
150‧‧‧底板圖案化導體/圖案化導體/導電圖案化層/底板導體
400A‧‧‧金屬包繞貫穿型背面接觸式太陽電池
410‧‧‧接觸墊/太陽電池電極
412‧‧‧周邊區
420‧‧‧中間導電體
RC‧‧‧雙箭頭/接觸電阻
S1‧‧‧表面積
S2‧‧‧表面積

Claims (17)

  1. 一種太陽電池位於內連線層上的構造，包括： 所述太陽電池，其包括： 半導體基板，所述半導體基板為基本導電類型且具有基本摻雜水準，所述半導體基板具有前表面以及後表面，所述前表面用於接收輻射，所述太陽電池至少在所述後表面中設置有第一導電類型的至少一個第一類型的摻雜層區域，且更設置有第二導電類型的至少一個第二類型的摻雜層區域，其中所述第二導電類型與所述第一導電類型相反；以及 介電層，構造於所述後表面上且至少覆蓋所述第一類型的摻雜層區域，所述後表面包括位於所述介電層上的敷金屬圖案，所述敷金屬圖案與所述第一類型的摻雜層區域導電性連接且設置有一或多個接觸墊區域以使所述敷金屬圖案局部地接觸所述內連線層；以及 所述內連線層，設置有一或多個導電圖案化接觸區域，所述一或多個導電圖案化接觸區域中的每一者具有與所述一或多個接觸墊區域的位置對應的位置，以在所述對應的位置處接觸所述一或多個接觸墊區域， 其中所述至少一個接觸墊區域中的每一者藉由中間導電體而與對應的所述一或多個導電圖案化接觸區域連接， 其中所述中間導電體在被所述介電層覆蓋的後表面區域部分上方的在所述接觸墊的表面區域外部橫向延伸，且所述中間導電體相鄰於所述接觸墊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述後表面區域部分包括基本導電類型的摻雜區域部分，且所述基本導電類型的摻雜區域部分具有與所述基本摻雜水準接近的摻雜水準。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述後表面區域部分或所述後表面區域部分除了所述基本導電類型的摻雜區域外包括第二導電類型的摻雜區域部分，其中所述第二導電類型的摻雜區域部分包括所述第二類型的摻雜層區域。
  4. 如申請專利範圍第2項及第3項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述後表面區域部分包括所述基本導電類型的摻雜區域部分及所述第二導電類型的摻雜區域部分，其中所述基本導電類型的摻雜區域部分構造於所述第一導電類型的區域部分與所述接觸墊區域之間或所述第二導電類型的區域部分構造於所述基本導電類型的摻雜區域部分與所述接觸墊區域之間。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述太陽電池為金屬包繞貫穿（MWT）類型，且所述第一類型的摻雜層區域構造於所述半導體基板的所述前表面中，且所述接觸區域包括在所述後表面上自所述第一類型的摻雜層區域至所述敷金屬圖案的至少一個孔導體。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述太陽電池為相間錯雜背面接觸（IBC）類型，且所述第一類型的摻雜層區域在所述半導體基板的所述後表面中構造於鄰近的所述第二類型的摻雜層區域部分或鄰近的所述基本導電類型的摻雜區域部分之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述接觸墊區域包括環結構，所述環結構包括由導電材料形成的環以及不含有所述導電材料且被所述環包圍的被暴露區域，其中所述被暴露區域被介電層覆蓋，且其中所述中間導電體覆蓋並接觸所述環，並且覆蓋位於所述被暴露區域上的所述介電層。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述太陽電池包括第二接觸區域，所述第二接觸墊區域相鄰於所述接觸墊區域但被與導電類型的摻雜層相反的且為接觸墊區域電性接觸的類型的中間摻雜劑區間隔開並且被介電層覆蓋，其中所述中間導電體構造於所述接觸墊區域及所述第二接觸墊區域上，且其中所述中間導電體在覆蓋所述介電層的同時橋接為相反導電類型的所述中間摻雜劑區。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述中間導電體在覆蓋所述介電層的同時橋接所述接觸墊區域與所述第二接觸墊區域之間的為相反導電類型的多個中間摻雜劑區。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述接觸墊區域為分支導體網路的區。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述分支導體網路包括至少一個母線及指狀物，所述指狀物自所述母線延伸作為分支。
  12. 如申請專利範圍第10項或第11項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述分支導體網路包括中斷，以使得所述介電層被暴露出且所述中間導電體在所述介電層上方且在所述中斷的一或多者中延伸。
  13. 如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述中間導電體為選自包括以下的群組中的一者：導電黏著劑、非導電填充物材料與導電材料的複合物或混合物、焊料。
  14. 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中所述內連線層為至少設置有所述第一導電圖案層的片材、多個被構造成所述第一導電圖案的導電條或線材的構造或者位於玻璃層上的導電材料層，所述玻璃層至少以所述第一導電圖案來進行圖案化。
  15. 如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述的太陽電池位於內連線層上的構造，其中在所述後表面與所述內連線層之間的所述中間導電體的位置空間處設置有密封劑層。
  16. 一種太陽電池，包括： 半導體基板，為基本導電類型且具有基本摻雜水準，所述半導體基板具有前表面以及後表面，所述前表面用於接收輻射，所述半導體基板具有基本水準導電類型且設置有為第一導電類型的第一類型的摻雜層區域並設置有與所述第一導電類型相反的第二導電類型的第二類型的摻雜層區域，所述太陽電池具有與所述第一類型的摻雜層區域連接的至少一個第一類型的接觸區域以及與所述第二類型的摻雜層區域連接的至少一個第二類型的接觸區域； 第一類型的敷金屬網路，與所述至少一個第一類型的接觸區域接觸； 第二類型的敷金屬網路，與所述至少一個第二類型的接觸區域接觸； 介電層，構造於所述後表面上且在所述介電層中的所述至少一個第一類型的接觸區域的位置處以及所述至少一個第二類型的接觸區域的位置處具有開口， 其中所述第一類型的敷金屬網路及所述第二類型的敷金屬網路中的至少一者設置有環結構，所述環結構包括環以及被暴露區域，所述環由導電材料形成且位於相應的敷金屬網路中的所述至少一者中，所述被暴露區域不含有所述導電材料且被所述環包圍，其中所述被暴露區域被所述介電層覆蓋。
  17. 一種太陽板，包括如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述的太陽電池位於內連線層上的構造及/或包括一或多個如申請專利範圍第16項所述的太陽電池。
TW105139793A 2015-12-03 2016-12-02 背面接觸式太陽電池的內連線以及具有該內連線的太陽板 TW201731117A (zh)

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