TWI552367B - 太陽能電池 - Google Patents

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Description

太陽能電池
本發明係有關於太陽能電池。
通常,太陽能電池具有第一電極、第二電極和在矽基底上的光學主動區,其中配備該光學主動區以將電磁輻射轉換成電流,並且將該光學主動區通過電氣方式配置於該第一電極和該第二間電極之間。進一步,常規的太陽能電池具有背面金屬化觸點。該背面金屬化觸點電連接至該第二電極。該背面金屬化觸點並不完全配置在PERC太陽能電池(所謂的鈍化發射極與背面能電池-PERC)中。在這種情況下,該背面金屬化觸點通常具有在介電鈍化塗層上的金屬化塗層。通常在矽基底的背面上完全沉積該背面金屬化塗層以便收集從太陽能電池產生的電流。通常,這種背面金屬化塗層是由鋁製成的。局部接觸開口(所謂的局部接觸開口)被配置在介電層中,其中通常配置有電層間連接件。該電層間連接件連接矽基底和金屬化塗層。通常通過鐳射燒蝕工藝方式來配置該局部接觸開口。通過將絲網印刷糊劑進行絲網印刷並且隨後將該絲網印刷糊劑熔化(燃燒)的方式來配置該金屬化塗層和該層間連接件。
PERC太陽能電池的局部背面金屬化觸點受 到限制,尤其是受到所謂的空腔形成(孔隙形成)的問題的限制。通常,在鋁金屬化塗層下的介電層的燒蝕區有空腔,其中部分沒有配置背面側電場(所謂的背面電場-BSF)。已建立的空腔形成理論描述了在含有絲網印刷糊劑的鋁的燃燒工序的起始時矽基底中的矽擴散到鋁金屬化塗層的鋁中。圍繞該介電層的開口區域的壓鑄鋁絲網印刷糊劑可以完全使矽擴散。
在常規的PERC太陽能電池中沒有實現矽在 鋁中的溶解極限,從而可以無限期地進行矽到鋁中的擴散。因此形成幾微米(μm)深的溝槽,該溝槽最初填充有富矽的鋁。在燃燒的結束階段中,鋁/矽熔體從該溝槽融化,從而在溝槽中形成空腔。
空腔形成在使用鋁印刷步驟的傳統的PERC 方法中是公認的。
在另一種常規的PERC方法中,金屬化觸點 是通過雙鋁印刷的方式配置的。這裡,最初線圖案被印刷在介電層中的燒蝕區上,將其燃燒並且隨後完成第二鋁印刷。然而,這種方法相比於標準的PERC方法更複雜和更耗時以及更增加成本。
以不同的實施方式提供了太陽能電池,通過 它能夠降低矽擴散到周圍的鋁中。此外,通過防止空腔形成可以減少太陽能電池中的串聯電阻損耗。
以不同的實施方式提供了太陽能電池。該太 陽能電池可以具有:有光入射側和背面側的基底;在基底的背面上的介電層,其中所述介電層具有開口,所述開口穿過所述介電層朝向所述基底的背面延伸;配置在所述開口中的複數個金屬觸點;以及配置在所述介電層上的金屬結構。所述金屬結構具有以導電方式連接到所述金屬觸點的接觸區。進一步,所述金屬結構被構造為使得所述介電層至少部分地暴露於所述金屬觸點的周圍。
所述開口可以被配置作為在介電層中的局部 接觸開口。在一種配置中,所述開口可具有以下的形狀(俯視)中的至少一種:幾個接觸開口的佈置(呈規則的或不規則的圖案)、幾個接觸線開口的佈置(呈規則的或不規則的圖案)。接觸線開口也可以稱為線性的接觸開口。
在一種配置中,該金屬結構可具有銀和/或鋁;和/或該複數個金屬觸點可以具有鋁。
在另一種配置中,該金屬結構可以具有複數根金屬線,該複數根金屬線以導電方式被連接到該金屬觸點。
在又一種配置中,該金屬線可以具有銅。
在另一種配置中,該金屬結構可以具有複數根母線,該複數根母線以導電方式被連接到該金屬觸點。
在又一種配置中,該接觸區可以被配置為使得各個金屬觸點的橫向膨脹基本上受限於相關聯的開口的橫向膨脹。
在另一種配置中,該介電層的暴露區橫向地 包圍該開口。
在又一種配置中,該金屬結構可以具有導電 連接結構,該導電連接結構在該介電層的暴露區上延伸直到該金屬觸點與該金屬結構的金屬塗層導電連接。
在另一種配置中,該導電連接結構可以具有 網格狀結構。
在又一種配置中,該導電連接結構可以與該 金屬結構或該複數個金屬觸點具有相同的材料。
在另一種配置中,該導電連接結構可以具有 一種或多種金屬,例如-以下金屬中的一種或多種:鋁、銀、銅、鋅、和/或金。
在又一種配置中,該金屬結構可以具有金屬 塗層。
在另一種配置中,該金屬塗層可以是絲網印 刷的塗層。
在一種配置中,該金屬觸點可以具有熔化的 導電結構或者可以是熔化的導電結構,例如,由在燃燒過程中熔融的絲網印刷糊劑配置的導電結構。
該介電層的暴露區可以不用與金屬塗層實體 接觸。該介電層的暴露區可以橫向地包圍開口。進一步,該介電層的暴露區可以通過鐳射燒蝕工藝的方式暴露。
在又一種配置中,該太陽能電池可以進一步 具有介於該基底和該導電材料之間的擴散阻擋層,使得該基底的材料和導電材料的相互擴散相對於沒有擴散阻 擋層的接觸減少。該擴散阻擋層可以具有金屬氧化物或者可以由金屬氧化物製成。
此外,太陽能模組設置有複數個太陽能電池,該複數個太陽能電池例如通過電池連接器以導電方式互連。這些太陽能電池可以以如上所述的方式來配置或者以如下所述的述的方式來配置。
102‧‧‧介電層
104‧‧‧金屬觸點
106‧‧‧連接結構
106A‧‧‧平坦部分區域
106B‧‧‧接觸區
202‧‧‧基底
204‧‧‧金屬觸點
300‧‧‧接觸結構
302‧‧‧連接結構
306‧‧‧開口
400‧‧‧接觸結構
本發明的示例性的實施方式表示在附圖中,並在下面被更詳細地解釋。
它們顯示:圖1A和圖1B根據不同的示例性的實施方式示出了太陽能電池的背面側的示意圖;圖2A和圖2B根據不同的示例性的實施方式(圖2A)和根據常規的PERC太陽能電池(圖2B)示出了太陽能電池的部分的剖視圖;圖3A和圖3B根據不同的示例性的實施方式示出了太陽能電池的部分的後視圖(圖3A)和太陽能電池的部分的剖視圖(圖3B);以及圖4A和圖4B根據不同的示例性的實施方式示出了太陽能電池的部分的後視圖(圖4A)和太陽能電池的部分的剖視圖(圖4B)。
在下面的詳細說明中,將參考附圖,該附圖形成這個詳細說明的部分,並且其中為了說明示出了具體的示例性的實施方式,在示例性的實施方式中本發明 可以執行。在這方面,諸如“上方”、“下方”、“前面”、“後面”、“向前”、“向後”等方向術語參照所描述的圖的取向使用。因為示例性的實施方式的部件可以以複數個不同的取向定位,所以該方向術語是用於說明,並且不限於任何方式。明顯的是,可以使用其它示例性的實施方式並且在不脫離本發明的保護範圍的情況下進行結構上或邏輯上的改變。必須理解的是,本文描述的不同的示例性的實施方式的特徵可以相互組合,除非另外特別說明。因此,以下詳細描述不應被理解為限制性的,並且
本發明的保護範圍由所附的申請專利範圍限定。 在本說明書的範圍內,術語“連接”、“附接”和“耦合”被用於描述直接和間接的連接、直接或間接的附接、以及直接或間接的耦合。在附圖中的適當位置處,相同的或相似的元件提供有相同的元件符號。
在不同的示例性的實施方式中,太陽能電池可以具有矽太陽能電池,例如-PERC太陽能電池,即鈍化發射極與背面電池(所謂的鈍化發射極與背面電池)形式的太陽能電池或者定域擴散、鈍化的背面太陽能電池(鈍化背面定域擴散的電池-PERL)形式的太陽能電池。
在不同的示例性的實施方式中,太陽能電池可以具有第一電極結構、第二電極結構以及該第一電極結構和該第二電極結構之間的光學主動區。
該第一電極結構可以直接配置在該光學主動區上,即在正面上,在光學主動區的輻射的路徑中以將電磁輻射轉換成電壓和/或電流。例如,第一電極結構可 以被配置為前側接觸或前側敷金屬(metallization)。該前側接觸可以被配置為在光學主動區上結構化,例如,指狀化,以作為敷金屬或選擇性發射極的形式或作為兩者的組合。可以配置結構化配置的前側敷金屬,例如-基本上(除電氣交聯外)僅在光學主動區。
該太陽能電池的光主動區可以具有導電材料和/或半導電材料,例如,摻雜矽,例如,諸如摻雜有硼、鎵和/或銦之類的p-摻雜(p型)矽;或,例如,諸如摻雜有磷、砷和/或銻之類的n-摻雜(n型)矽。其它合適的摻雜劑可以類似地以不同的示例性的實施方式提供。
光學主動區可以吸收電磁輻射,並由此形成光電流。該電磁輻射可以具有一定範圍的波長,其包括X射線、紫外輻射(A至C)、可見光和/或紅外輻射(A至C)。
光學主動區可以具有第一區域,第一區域摻雜有與第二區欄位型別不同的摻雜劑並與第二區域保持實體接觸。例如,該第一區域可以是p型(摻雜有p-摻雜劑),以及該第二區域可以是n型(摻雜有n-摻雜劑),並且反之亦然。pn接面可以配置在該第一區域與該第二區域的介面處,於是可以產生電子-電洞對。該光學主動區可以具有複數個例如彼此相鄰和/或彼此相疊的pn接面。
背面接觸結構可以配置在太陽能電池的背陰側。背面接觸結構可以具有第二電極結構或者可以配置在第二電極結構上。此外,背面接觸結構可以具有介電 層。該介電層可以具有一個或多個在該第二電極結構上的介電層和/或一個或多個在該光學主動區域和該第二電極結構之間的介電層。此外,該背面接觸結構可以具有可以配置在該介電層上的導電塗層。該導電塗層可以被配置為該第二電極結構和/或可以被電連接到該第二電極結構。
該介電層可以具有一個或多個開口。金屬觸點可以配置在這些開口中。該金屬觸點可以被配置作為介電層中的導電區域,使得至基底的連續的導電連接被配置穿過該介電層,例如到達太陽能電池的光主動區。例如,這些金屬觸點可以與該第二電極具有相同的材料,或者可以由與該第二電極的材料相同的材料製成,該材料如,貴金屬、半導電金屬、石墨烯、石墨和/或碳奈米管。這些開口可以是所謂的接觸開口(局部接觸開口-LCO)。
圖1至圖4將圖示來自太陽能電池的背面敷金屬佈局的部分的示例性的實施方式。
圖1A根據不同的示例性的實施方式示出了太陽能電池的後視圖100。圖1B根據其它的示例性的實施方式示出了太陽能電池的另一後視圖110。
如圖1A中所示,介電層102被設置在太陽能電池的背面側,在下文中更詳細地解釋,該介電層102由金屬結構部分地覆蓋。金屬結構可以具有接觸區106B。在不同的示例性的實施方式中,金屬結構可以具有金屬塗層或複數個金屬塗層,該金屬塗層施加於該介 電層102上或者通過該介電層102施加。例如,該金屬塗層可以具有鋁、銀或鋅,或者可以由鋁、銀或鋅形成。 該金屬塗層可以被構造為使得金屬塗層以及由此的金屬結構具有複數個接觸區106B,該複數個接觸區106B例如以導電方式連接該金屬塗層的平坦部分區域106A與金屬觸點104,在下文中它們被更詳細地解釋。該金屬塗層可以是絲網印刷的塗層。
該介電層102可以具有開口306,例如,圖3B和圖4B中所示。開口306可以被配置在該介電層102中作為局部接觸開口306。開口306可以具有以下形狀(在俯視圖中)中的至少一種:複數個接觸開口306的佈置(呈規則的或不規則的圖案)、和/或接觸線開口306的佈置(呈規則的或不規則的圖案)。
開口306可以具有約20μm至約100μm範圍內的平均(橫向)寬度,以及該介電層102可以具有約0.03μm至約5μm範圍內的層厚度。
該開口306可以至少部分地填充有至少一種導電材料(也稱為導電性材料)104,例如填充有一種或幾種金屬。開口306可以至少部分地填充有導電材料104。該導電材料104可以具有與金屬層的材料相同的材料或者可以由與金屬層的材料相同的材料製成。該導電材料104可以較佳地具有鋁。該導電材料104暢通地構成在該開口306中的金屬觸點104。該導電材料104可以以穿過該介電層102的電氣層間連接件(也稱為導孔)的形式來配置。
在不同的示例性的實施方式中,開口306可以具有與導電填充物不同的兩種或更多種材料,其中該兩種或更多種材料可以具有不同的電導率、相對於一種材料具有不同的擴散特性、和/或相對於基底和/或施加在該材料上的其它材料具有不同的潤濕性。例如,該開口的填充物可以具有:鋁;鋁和銀。該填充物的該兩種或更多種其它材料可以在該開口中被配置成彼此相鄰,彼此相疊和/或彼此相互同心設置。
接觸區106B可以以導電方式被連接到該金屬觸點104。
金屬觸點104可以具有以下形狀中的至少一種:複數個接觸點(呈規則的或不規則的圖案)、複數個接觸線(呈規則的或不規則的圖案)。
金屬觸點104可以被配置為使得金屬觸點104的橫向膨脹基本上受限於開口306的橫向膨脹。
金屬觸點104可以具有熔化的導電結構或者可以是熔化的導電結構。
在不同的示例性的實施方式中,金屬觸點104可以具有約10μm至約150μm範圍內的橫向寬度以及約10μm至約100μm範圍內的厚度。
在示例性的實施方式中,線性金屬觸點104可以明確地以與太陽能電池的第一電極結構的指狀結構類似的方式(以其它方式在太陽能電池的光入射側上表示接觸指)被配置,該方式例如,平行、平行平面和/或疊合。
該金屬塗層可以被配置為使得該介電層102至少部分地暴露於該金屬觸點104的周圍-示於圖1A和圖1B中。
介電層102的暴露區可以橫向包圍該開口306。該介電層102的暴露區可以通過鐳射燒蝕工藝的方式暴露。
在不同的示例性的實施方式中,該介電層102的暴露區可以具有比約1mm小的橫向尺寸(寬度)。
在不同的示例性的實施方式中,該金屬結構可以具有導電連接結構106A、106B。該連接結構106A、106B可以被配置為至少與金屬觸點104的部分電耦合。該連接結構106A、106B可以是導電的。在不同的示例性的實施方式中,該連接結構106A、106B可以具有以下形狀中的一種:連接線106B的佈置,例如,呈橋或網的形式,例如,連接網格(示於圖3A和圖4A中)。在示例性的實施方式中,該連接結構106A、106B可以具有至少一根導電線或者可以由至少一根導電線配置(示於圖3A和圖4A中)。
該連接結構106A、106B可以被配置在該介電層102上或者通過該介電層102。該連接結構106A、106B可以被配置為使得金屬觸點104可以通過該連接結構106A、106B至少部分地以導電方式互連。該連接結構106A、106B可以具有與該金屬觸點104和/或該金屬結構的金屬塗層的至少一部分的材料相同的材料或者可以由與該金屬觸點104和/或該金屬結構的金屬塗層的至少一部分的材料相同的材料形成。
在示例性的實施方式中,該連接結構106A、106B和該金屬觸點104的至少一部分可以被配置為塗層,即例如由結構化的絲網通過絲網印刷的方法作為單一的、連續的塗層。在不同的示例性的實施方式中,該連接結構106A、106B和該金屬觸點104的至少一部分可以明確地在共同的處理步驟中使用。
該連接結構106A、106B可以具有以下材料中的一種或者可以由以下材料中的一種製成:鋁、銀、銅、金、和/或鋅。
在不同的示例性的實施方式中,該連接結構106A、106B可以具有線性結構106B,其中該線性結構106B可以具有約30μm至約100μm範圍內的橫向寬度以及可以具有約5μm至約15μm範圍內的塗層厚度。在示例性的實施方式中,該線性結構106B可以被配置為類似於太陽能電池的第一電極結構的指狀結構,例如,平行、平行平面和/或疊合。
在示例性的實施方式中,該介電層102的開口306可以被配置用於構成相應的金屬觸點104,使得金屬觸點104以點接觸(示於圖1B中)的方式和/或線接觸(示於圖1A中)的方式被配置。
在示例性的實施方式中,介電層102被結構化配置使得它具有開口306,例如,可以有利地使用鐳射燒蝕工藝。例如,該介電層102可以被配置為通過掩蔽處理的方式被結構化,例如-通過絲網印刷工藝的方式。
開口306可以明確地被配置在金屬結構的下方(例如,如圖3B和圖4B中所示)。
例如,該金屬結構可以由鋁糊劑通過印刷的方式進行配置。該鋁糊劑可以通過結構化絲網施加,例如,完全施加在絲網上,以便該鋁糊劑被施加在所印刷的基底上僅僅在絲網的結構化區域中。在例如打開的(例如燒蝕的)之類的暴露的介電層102中,該印刷鋁糊劑可以相對於該燒蝕暴露區局部形成金屬觸點104。
如上面已描述的,連接結構106A、106B可以被配置在金屬結構中。這可以例如,在介電層102的開口306的附近,即在金屬觸點104的附近(通過元件符號106A示於圖1A和圖1B中)比在遠離開口306的區域(通過元件符號106B示於圖1A和圖1B中)具有較小的例如線性形狀。例如,該連接結構106A、106B的較遠部可以被配置為平坦連接結構106A。該連接結構106A、106B的線性部106B可以擴散矽,以減少開口306的附近的材料的橫截面,例如,以便在鋁糊劑的燃燒過程中減少能溶解在鋁中的矽的量。由此,可以減少空腔形成。
該連接結構106A、106B的遠部106A可以增加橫向功率分佈,因為它比開口306的附近的連接結構106B的區域具有較大的導電材料表面。金屬結構106A、106B可以被結構化配置在介電層102上,使得配置具有導電區域和非導電區域的拓撲結構化表面。
例如,連接結構106A、106B的線性部可以被配置為狹窄的導電橋。在示例性的實施方式中,連接 結構106A、106B的線性部可以由鋁配置或者由銀配置,以及該連接結構106A、106B的平坦部106A可以由鋁配置。該連接結構106B可以由比該連接結構106A的材料具有較高導電性的材料構成。例如,連接結構106B可以由銀配置,而連接結構106A可以由鋁配置。
在示例性的實施方式中,金屬結構可以包括鋁或者可以由鋁製成。在示例性的實施方式中,金屬觸點104和連接結構106A、106B可以配置在共同的鋁印刷步驟中。
在不同的示例性的實施方式中,太陽能電池可以具有基底202,其仲介電層102被配置在基底202上,並且其中金屬觸點204可以通過開口306中的導電材料被電連接(由於清晰度的緣故在圖2中沒有示出介電層102)至基底202。
基底202可以具有矽或者可以由矽製成。
當製造太陽能電池時,例如,在PERC太陽能電池處理中,矽-晶片-基底202的背面可以通過介電層102以非導電方式被鈍化。
介電層102可以被結構化配置,使得它例如因此明確地在單階段過程中具有開口306。替代地,開口306可以在介電層102的形成完成後在介電層102中進行配置,例如,因此,明確地在兩階段過程中進行配置。例如,介電層102可以局部打開,即在鐳射處理中,開口306可以通過鐳射進行配置。
在示例性的實施方式中,連接結構302(示於圖3和圖4中)可以在具有開口306的介電層102形成後,例如,在印刷過程中進行配置。
例如,連接結構302可以以印刷的銀-焊料-觸點的形式被配置。
乾燥印刷的銀-焊料-觸點之後,金屬塗層可以在其上進行配置。例如,來自含有鋁顆粒的糊劑(絲網印刷糊劑)的鋁可以被印刷在連接結構302上,並且可以在連接結構302上乾燥。
隨後,在燃燒步驟中可以將乾燥後的鋁塗層燃燒(煆燒)。因此,在絲網印刷糊劑中的鋁顆粒可以熔化並且鋁糊劑中的矽可以溶解在介電層102的開口306中的鋁塗層中的燒蝕區中。矽-鋁混合物可以作為介電層102的開口306中的熔融物質存在。可以溶解在鋁中的矽的百分比可以是隨溫度而變的並且是在約10%(質量%)的範圍內(熔融區由圖2A和圖2B中的元件符號204表示)。
基底202的矽可以在圍繞金屬觸點104的鋁塗層的區域中擴散(通過圖2A和圖2B中的箭頭206示出)。在完整的鋁塗層中,相對大體積的鋁對矽是可用的,其中矽能穿過燒蝕區的大的邊界擴散。由此,大量的矽可以溶解在鋁金屬觸點104中而沒有達到溶解極限。換句話說:含矽基底202的矽可以在含有鋁的金屬觸點104的大體積鋁中擴散。因此,許多矽可以溶於鋁中並且可以相應地做出深層的觸點。由此,可以在填充有矽/鋁熔融物質204的矽中蝕刻較深的溝槽。
在冷卻過程中,通過降低熔融物質204在基底202上的潤濕性可以使熔融物質流出溝槽(通常是開口306),由此留下空腔。
在不同的示例性的實施方式中,現在金屬結構可以被配置為使得可以擴散到鋁金屬觸點和鋁金屬結構中的矽的量被減小。這可以便於,其中金屬觸點與金屬結構,即例如鋁僅僅大致在非導電塗層104的暴露區(例如燒蝕區)中被配置為,例如,印刷的。由此,可以減少或避免空腔的形成。換句話說:在不同的示例性的實施方式中,金屬結構可以被配置為使得相應的開口306(以及由此金屬觸點)和周邊的(鋁)金屬結構之間的邊界被減小,使得擴散進入圍繞開口的區域中的矽減少。由此,矽可以只在相對較小的鋁體積中擴散。快速達到溶解極限並且沒有形成如此深的觸點。空腔形成的風險可以大大地減小。此外,通過防止空隙形成,串聯電阻可以減小並且例如相對於具有複數個印刷步驟的印刷工藝來說,整個接觸結構的製造可以被簡化。
在不同的示例性的實施方式中,可以配置用於雙面太陽能電池的接觸結構300、400(在圖3A和圖4A中所示的示意性的俯視圖和在圖3B和圖4B中所示的示意性的剖視圖)。
在不同的示例性的實施方式中,金屬觸點104僅僅在介電層102的開放區域中進行配置。例如,鋁絲網印刷僅僅在介電層102的燒蝕區中完成。在不同的示例性的實施方式中,金屬觸點104的橫向傳導率可 以通過連接結構106進行配置和/或可以通過連接結構106增大。例如,連接結構106可以具有所謂的智慧線互連的(薄)銅線,或者可以配置為所謂的智慧線互連的(薄)銅線。在這些示例性的實施方式中,連接結構106可以不用施加在太陽能電池的背面側上的金屬塗層。
在不同的示例性的實施方式中,太陽能電池背面側300、400可以具有附加的連接結構302,該附加的連接結構302配備與外部接觸結構形成原子熔合(atomic fusion),例如焊接連接。附加的連接結構302可以被配置為使得,相比於金屬觸點104,它可以被配置為與外部連接結構更具原子熔合性。連接結構302可以被焊接,以與外部連接結構形成焊接連接。附加的連接結構302可以被配置至少與接觸區102(示於圖3A中)的一部分電耦合。附加的連接結構302可以被配置,例如,電耦合(示於圖4A中)至少到金屬觸點104通過連接結構106的一部分。在示例性的實施方式中,附加的連接結構302可以被配置電連接(示於圖3和圖4中)至少到連接結構106的一部分。附加的連接結構302可以被配置在介電層102上或者通過介電層102進行配置。
在示例性的實施方式中,金屬觸點104可以具有鋁或者可以由鋁製成以及附加的連接結構302可以具有銀或者可以由銀製成,其中銀相對於接觸結構比鋁更具原子熔合性(例如,可焊接的)。附加的連接結構302可以具有以下形狀中的一種:複數連接線(呈規則的或不規則的圖案)和/或連接網格。例如,附加的連接結構302 可以具有至少一個導電線結構或導電點結構或者可以由至少一個導電線結構或導電點結構構成,導電線結構或導電點結構的示例如導電焊接點或粘合點。附加的連接結構302可以被配置具有導電性。附加的連接結構302可以具有貴金屬和/或半貴金屬,或者可以由貴金屬和/或半貴金屬製成的,貴金屬和/或半貴金屬的示例如,銀。例如,附加的連接結構302可以具有以下材料中的一種或者可以由以下材料中的一種製成:鋁、銀、銅、金、鋅。
在不同的示例性的實施方式中,附加的連接結構302可以具有點狀的附加的連接結構302(示於圖3A中)和/或線性的附加的連接結構302(示於圖4A中)。例如,附加的連接結構302可以具有無銀表面(銀-片)(示於圖3A和圖3B中)。在另一個示例性的實施方式中(示於圖4A和圖4B中),橫向傳導率可以通過連接結構106進行配置,該連接結構106具有線性結構,例如-電母線(母線),例如-由銀製成。附加的連接結構302可以被配置在連接結構106上或通過連接結構106進行配置。附加的連接結構302可以具有常規的焊接條和/或智慧線互連的銅線。附加的連接結構302可以被原子熔合到網路結構106,例如,諸如以導電方式膠上或焊接。附加的連接結構302可以被配置(如上所述)成具有與太陽能電池背面側300、400形成原子熔合的外部的連接結構。例如,附加的連接結構302可以被配置成平行於線性金屬觸點104或介電層102的燒蝕線。
附加的連接結構302可以具有約10μm至約50μm範圍內的橫向寬度以及約2μm至約幾mm(例如1mm)範圍內的層厚度。在示例性的實施方式中,線性的附加的連接結構302可以被配置為太陽能電池的第一電極結構的指狀結構,例如,平行、平行平面和/或疊合。
在不同的示例性的實施方式中,太陽能電池可以具有在基底202和導電材料之間的擴散阻擋層,使得基底202的材料和導電材料的相互擴散相對於無擴散阻擋層的接觸減少。例如,擴散阻擋層可以具有金屬氧化物或者可以由金屬氧化物製成,例如,作為原生氧化物塗層。
以不同的示例性的實施方式提供了太陽能電池,通過它能夠減少矽在周圍的鋁中的擴散。此外,可以減小太陽能電池中的串聯電阻損耗。
102‧‧‧介電層
106B‧‧‧接觸區
202‧‧‧基底
302‧‧‧連接結構
306‧‧‧開口

Claims (10)

  1. 一種太陽能電池,其中所述太陽能電池包括:具有光入射側和背面側的基底;在所述基底背面側上的介電層,其中所述介電層包括開口,所述開口穿過所述介電層朝向所述基底的背面側延伸;形成在所述開口中的複數個金屬觸點;以及形成在所述介電層上的金屬結構,其中,所述金屬結構包括形成在所述介電層上的金屬塗層,其中所述金屬塗層是絲網印刷的塗層;其中所述金屬結構包括電性連接到所述金屬觸點的接觸區;其中所述接觸區包括導電連接結構,所述導電連接結構係從所述介電層的暴露區延伸直到所述金屬觸點與金屬塗層導電連接,其中所述導電連接結構包括與所述金屬結構或所述複數個金屬觸點之材料相同的材料;其中所述金屬結構被構造為界定所述介電層的暴露區,其係直接橫向地包圍所述金屬觸點。
  2. 如請求項1所述的太陽能電池,其中所述金屬結構包括銀、鋅及鋁其中至少一者。
  3. 如請求項1所述的太陽能電池,其中所述複數金屬觸點包括鋁。
  4. 如請求項1所述的太陽能電池,其中所述金屬結構包括複數根金屬線,所述複數 根金屬線以導電方式連接到所述金屬觸點。
  5. 如請求項1所述的太陽能電池,其中所述金屬線包含銅。
  6. 如請求項1所述的太陽能電池,其中所述金屬結構包括複數根母線,所述複數根母線以導電方式連接到所述金屬觸點。
  7. 如請求項1所述的太陽能電池,其中所述金屬觸點(104)被配置為使得各個金屬觸點的橫向膨脹受限於相關聯的開口的橫向膨脹。
  8. 如請求項1所述的太陽能電池,其中所述導電連接結構包括網格狀結構。
  9. 如請求項1所述的太陽能電池,其中所述導電連接結構包括鋁、銀、銅、鋅、及金其中至少一者。
  10. 一種太陽能電池模組,其包括:複數個太陽能電池,每一太陽能電池包括:具有光入射側和背面側的基底;在所述基底背面側上的介電層,其中所述介電層包括開口,所述開口穿過所述介電層朝向所述基底的背面側延伸;形成在所述開口中的複數個金屬觸點;以及形成在所述介電層上的金屬結構,其中,所述金屬結構包括形成在所述介電層上的金屬塗層,其中所述金屬塗層是絲網印刷的塗層;其中所述金屬結構包括電性連接到所述金屬觸點的接觸區; 其中所述接觸區包括導電連接結構,所述導電連接結構係從所述介電層的暴露區延伸直到所述金屬觸點與金屬塗層導電連接,其中所述導電連接結構包括與所述金屬結構或所述複數個金屬觸點之材料相同的材料;其中所述金屬結構被構造為界定所述介電層的暴露區,其係直接橫向地包圍所述金屬觸點;其中所述複數個太陽能電池以導電方式互連。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015103518U1 (de) 2015-07-03 2015-07-16 Solarworld Innovations Gmbh Solarzelle mit optimierten lokalen Rückkontakten
DE102015119082B4 (de) * 2015-11-06 2023-04-20 Hanwha Q Cells Gmbh Solarzellenkontakt-Herstellungsverfahren, Solarzellen-Herstellungsverfahren und Solarzelle
DE102017105465A1 (de) * 2017-03-15 2018-09-20 Hanwha Q Cells Gmbh Solarzellenherstellungsverfahren
WO2020046204A1 (en) * 2018-08-27 2020-03-05 National University Of Singapore A method of forming electrical contact in a photovoltaic device
CN115224161B (zh) * 2022-08-22 2024-01-30 苏州迈展自动化科技有限公司 一种新型无主栅太阳能光伏组件的制作方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102077359A (zh) * 2008-06-26 2011-05-25 三菱电机株式会社 太阳能电池单元及其制造方法
TW201340358A (zh) * 2012-03-22 2013-10-01 Mosel Vitelic Inc 雙面太陽能電池之製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4865999A (en) * 1987-07-08 1989-09-12 Glasstech Solar, Inc. Solar cell fabrication method
JP2729239B2 (ja) * 1990-10-17 1998-03-18 昭和シェル石油株式会社 集積型光起電力装置
JP4121928B2 (ja) * 2003-10-08 2008-07-23 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法
US20050172996A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-11 Advent Solar, Inc. Contact fabrication of emitter wrap-through back contact silicon solar cells
DE102004050269A1 (de) * 2004-10-14 2006-04-20 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Verfahren zur Kontakttrennung elektrisch leitfähiger Schichten auf rückkontaktierten Solarzellen und Solarzelle
US7897434B2 (en) * 2008-08-12 2011-03-01 International Business Machines Corporation Methods of fabricating solar cell chips
KR20130011328A (ko) * 2011-07-21 2013-01-30 엘지전자 주식회사 리본 및 이를 구비한 태양전지 모듈
EP2645427A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-02 Photovoltech N.V. Extended laser ablation in solar cell manufacture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102077359A (zh) * 2008-06-26 2011-05-25 三菱电机株式会社 太阳能电池单元及其制造方法
TW201340358A (zh) * 2012-03-22 2013-10-01 Mosel Vitelic Inc 雙面太陽能電池之製造方法

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