專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)電池、太陽(yáng)電池模塊以及制備太陽(yáng)電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及太陽(yáng)電池、太陽(yáng)電池模塊以及生產(chǎn)太陽(yáng)電池的方法的多種實(shí)施例。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)電池通常包括具有前側(cè)和后側(cè)的襯底，其中導(dǎo)電的接觸結(jié)構(gòu)沉積在兩側(cè)的至少ー側(cè)上。接觸結(jié)構(gòu)通常具有至少I(mǎi)OOiim的寬度，而其厚度只有大約IOiim到15 iim。接觸結(jié)構(gòu)的更大的寬度會(huì)由于其增加的陰影(shading)而導(dǎo)致效率程度的降低，而接觸結(jié)構(gòu)寬度的降低也具有缺點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致接觸結(jié)構(gòu)的線電阻增加的結(jié)果。而且，各個(gè)接觸結(jié)構(gòu)的電流會(huì)在叫做匯流條的地方匯合，引起前側(cè)表面的另外的陰影。除了由于陰影引起的降低的性能，通常由含銀的絲網(wǎng)印刷油墨生產(chǎn)的接觸結(jié)構(gòu)也構(gòu)成了太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本中主要的部分。 太陽(yáng)電池的互連通常通過(guò)電池連接器實(shí)現(xiàn)，例如以接觸導(dǎo)線或者接觸帶的形式，其被焊接在太陽(yáng)電池的匯流條上。全部的電流通過(guò)接觸導(dǎo)線或者接觸帶引導(dǎo)。為了將電阻的損失降到最低，這些接觸導(dǎo)線或者接觸帶需要一定的總的橫截面積。這會(huì)在前側(cè)由于陰影導(dǎo)致?lián)p失。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的太陽(yáng)電池模塊，應(yīng)當(dāng)以聯(lián)合的方式對(duì)太陽(yáng)電池的接觸結(jié)構(gòu)以及接觸導(dǎo)線或者接觸帶的數(shù)量和大小進(jìn)行優(yōu)化。在這種情況下，對(duì)于互相平行延伸的多個(gè)(數(shù)量n> 10)并且薄的(直徑d< 250 um)的接觸導(dǎo)線或者接觸帶，存在最佳方式。用于連接太陽(yáng)電池的方法記載在DE 102 39 845 Cl中。用于增加太陽(yáng)電池的性能的另外的方法是使用選擇性的發(fā)射器。用于生產(chǎn)這種選擇性的發(fā)射器的各種傳統(tǒng)的方法都具有缺點(diǎn)，造成必須使用復(fù)雜的方式使所得到的金屬敷層(meatallization)對(duì)準(zhǔn)，以使金屬敷層精確地金屬化在低阻抗區(qū)域(例如FhG ISESynova-LCP/磷酸激光束控制)。

發(fā)明內(nèi)容
所提供的太陽(yáng)電池具有各種不同的實(shí)施方式。該太陽(yáng)電池可包括用第一摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜的基礎(chǔ)區(qū)域；用第二摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜的發(fā)射極區(qū)域，第二摻雜類(lèi)型與第一摻雜類(lèi)型相反；在發(fā)射極區(qū)域的與發(fā)射極區(qū)域相比具有増加的第二摻雜類(lèi)型摻雜濃度的多個(gè)區(qū)域；以及，多個(gè)金屬焊墊(soldering pad),姆個(gè)焊墊至少部分地布置在具有增加的摻雜劑濃度的區(qū)域。


在附圖中，不同視圖中的相似的附圖標(biāo)記一般指代相同的部分。附圖不一定是按比例的，相反，附圖所表現(xiàn)的重點(diǎn)通常在于要說(shuō)明本發(fā)明的原理。在下文中，參考以下附圖描述本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，其中
圖I示出了流程圖，其中根據(jù)多個(gè)實(shí)施例說(shuō)明了制備太陽(yáng)電池的方法；圖2示出了流程圖，其中根據(jù)多個(gè)實(shí)施例說(shuō)明了制備太陽(yáng)電池的方法；圖3示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例說(shuō)明的太陽(yáng)電池的頂視圖；圖4示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例說(shuō)明的太陽(yáng)電池的頂視圖；圖5示出了圖3中的太陽(yáng)電池沉積了電池連接器的頂視圖；圖6示出了流程圖，其中根據(jù)多個(gè)實(shí)施例說(shuō)明了制備太陽(yáng)電池的方法；圖7示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例的發(fā)射區(qū)的頂視圖；圖8示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例的發(fā)射區(qū)的頂視圖；圖9示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例的發(fā)射區(qū)的頂視圖；以及圖10示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例的圖3的太陽(yáng)電池的截面圖。
具體實(shí)施例方式下文中涉及附圖的詳細(xì)記載，以說(shuō)明的方式，示出了本發(fā)明在其中實(shí)施的特定細(xì)節(jié)和實(shí)施例。這里使用的詞“示例性的”意思是“作為示例、例子或者例證”。這里作為“示例性地”記載的任何實(shí)施例或者設(shè)計(jì)都不是必須被解釋為比其它的實(shí)施例或者設(shè)計(jì)更好的或者更有利的。這里的關(guān)于將沉積材料形成在ー側(cè)或者ー個(gè)表面“上”而使用的詞“上”意思是沉積的材料可以是“直接地”，例如與暗示的側(cè)或者表面直接接觸地形成。這里的關(guān)于將沉積材料形成在ー側(cè)或者ー個(gè)表面“上”而使用的詞“上”意思是沉積的材料可以是“非直接地”形成在暗示的側(cè)或者表面，一個(gè)或者多個(gè)層可布置在暗示的側(cè)或者表面與沉積的材料之間。在多個(gè)實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“太陽(yáng)電池”中的“太陽(yáng)”應(yīng)被理解為是這樣的器件利用所謂的光伏效應(yīng)，將來(lái)自于例如陽(yáng)光的主要是可見(jiàn)光的輻射(例如，至少所述從大約300nm到大約1150nm的可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍的可見(jiàn)光的至少一部分；請(qǐng)注意，紫外(UV)輻射和/或紅外(IR)輻射也可以額外地被轉(zhuǎn)換)，直接地轉(zhuǎn)換為電能。在多個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)電池模塊應(yīng)被理解為包括多個(gè)太陽(yáng)電池(其相互串聯(lián)和/或并聯(lián))的電連接器件，可選擇地具有抗天氣保護(hù)部件(例如玻璃)、嵌入件以及框架結(jié)構(gòu)。在多個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)局部前側(cè)接觸(例如通過(guò)焊墊形成的)可明顯地為太陽(yáng)電池提供可選擇的發(fā)射區(qū)以及降低的陰影。在多個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)省略通常提供的叫做匯流條的部件并且通過(guò)減少(例如以金屬敷層線的形式)導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)的截面，能夠減少陰影。由此，在使用例如含金屬的、例如含銀的絲網(wǎng)印刷膏來(lái)制備接觸結(jié)構(gòu)的情況下，還能夠減少了絲網(wǎng)印刷的成本。多個(gè)實(shí)施例允許進(jìn)一歩地減少使用金屬膏，進(jìn)而減少由陰影引起的能量損失以及用于制備太陽(yáng)電池以及隨之的太陽(yáng)電池模塊的エ藝成本。在多個(gè)實(shí)施例中，所提供的太陽(yáng)電池包括在其前側(cè)(也叫做光照側(cè))的可選擇的發(fā)射極，該發(fā)射極用于接收太陽(yáng)電池的金屬敷層的網(wǎng)，并且用于收集帶電的載流子(由太 陽(yáng)電池產(chǎn)生的)。另外，由通過(guò)焊墊圖案來(lái)制備電接觸，所述焊墊圖案例如由絲網(wǎng)印刷膏形成，例如不通過(guò)金屬敷層線互相連接。
因此，一方面，可以節(jié)約金屬膏，例如銀膏；另一方面，可以明顯地降低エ藝成本，減少太陽(yáng)電池的陰影。另外，可通過(guò)線或者帶將薄的焊墊(下文中也叫做墊)連接在一起。多個(gè)實(shí)施例的另外的優(yōu)點(diǎn)可在相對(duì)簡(jiǎn)單的エ藝控制中看到。與現(xiàn)在通常使用的金屬指針狀物相比，墊結(jié)構(gòu)明顯地較寬，使得例如利用標(biāo)準(zhǔn)的絲網(wǎng)印刷技術(shù)與可選擇的發(fā)射極的結(jié)合，能夠省略現(xiàn)有技術(shù)中必須的復(fù)雜的對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)多個(gè)實(shí)施例，在制備太陽(yáng)電池的過(guò)程中，首先要提供襯底。襯底可包括光伏層，或者由光伏層組成。或者，至少ー個(gè)光伏層布置在襯底上。光伏層可包括半導(dǎo)體材料(例如，硅)，化合物半導(dǎo)體材料(III-V族化合物半導(dǎo)體材料(例如，GaAs)), II-VI族化合物半導(dǎo)體材料(例如，CdTe)，I-III-V族化合物半導(dǎo)體材料(例如,銅-銦-ニ硫化物)),或者由上述半導(dǎo)體材料組成。又或者，光伏層可包括有機(jī)材料或 者由有機(jī)材料組成。在多個(gè)示例性的實(shí)施例中，硅可包括單晶硅、多晶硅、無(wú)定形和/或微晶硅，或者由單晶硅、多晶硅、無(wú)定形和/或微晶硅組成。在多個(gè)實(shí)施例中，光伏層可包括半導(dǎo)體結(jié)結(jié)構(gòu)或者由半導(dǎo)體結(jié)結(jié)構(gòu)組成，半導(dǎo)體結(jié)結(jié)構(gòu)例如是Pn結(jié)結(jié)構(gòu)，pin結(jié)結(jié)構(gòu)，肖特基結(jié)結(jié)構(gòu)，或者類(lèi)似物。襯底和/或光伏層可通過(guò)由第一導(dǎo)電類(lèi)型基礎(chǔ)摻雜來(lái)提供。在多個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)電池襯底的基礎(chǔ)摻雜可包括在大約IO13CnT3至IO18CnT3范圍內(nèi)，例如IO14CnT3至IO17CnT3范圍內(nèi)，再例如IO15CnT3至2*1016cnT3范圍內(nèi)的摻雜濃度(例如，第一導(dǎo)電類(lèi)型的摻雜，例如使用硼⑶的摻雜)。太陽(yáng)電池襯底可通過(guò)太陽(yáng)電池晶片生產(chǎn)，例如可具有圓的形狀，例如圓形或者橢圓形；或者，多邊形，例如正方形。然而在多個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)電池模塊的太陽(yáng)電池也可以具有非正方形的形狀。因此，太陽(yáng)電池模塊的太陽(yáng)電池的形成例如可通過(guò)將ー個(gè)或者多太陽(yáng)電池(也以它們的形式作為標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池)分離(例如切割)進(jìn)而隔開(kāi)來(lái)獲得多個(gè)非正方形的或者正方形的太陽(yáng)電池。因此，在多個(gè)實(shí)施例中，可以提供一裝置以調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池中的接觸結(jié)構(gòu)；作為示例，能夠額外提供后側(cè)的橫向結(jié)構(gòu)。在多個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)電池可具有如下尺寸大約IOcm到大約50cm范圍內(nèi)的寬度，大約IOcm到大約50cm范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，以及大約100 u m到大約300 y m范圍內(nèi)的厚度。圖I示出了流程圖100，其中根據(jù)多個(gè)實(shí)施例說(shuō)明了制備太陽(yáng)電池的方法。在步驟102，在光伏層中形成基礎(chǔ)區(qū)域，對(duì)于該基礎(chǔ)區(qū)域，例如用第一摻雜類(lèi)型(也叫做第一導(dǎo)電類(lèi)型)的摻雜劑摻雜，例如用P-摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜，例如用周期表中第III主族的的摻雜劑摻雜，例如用硼(B)摻雜。而且，在步驟104，形成發(fā)射區(qū)，用第二摻雜類(lèi)型(也叫做第二導(dǎo)電類(lèi)型)的摻雜劑摻雜，第二導(dǎo)電類(lèi)型與第一導(dǎo)電類(lèi)型相反，對(duì)于該發(fā)射極區(qū)域，例如用n-型的摻雜劑摻雜，例如用周期表中第V主族的摻雜劑摻雜，例如用磷(P)摻雜。而且，在步驟106，形成與發(fā)射極區(qū)域相比具有増加的第二導(dǎo)電類(lèi)型摻雜劑濃度的多個(gè)區(qū)域。說(shuō)明性地，在多個(gè)實(shí)施例中，具有増加的摻雜劑濃度的多個(gè)區(qū)域代表選擇性的發(fā)射極的結(jié)構(gòu)。在多個(gè)實(shí)施例中，抗反射層(例如包括氮化硅或者由氮化硅組成)可以任選地沉積于發(fā)射區(qū)的暴露的上表面。而且，在步驟108，形成多個(gè)金屬的焊墊，每ー個(gè)焊墊至少部分地布置在具有增加的摻雜劑濃度的區(qū)域(例如首先沉積在抗反射層上，然后通過(guò)透燒(through-firing)エ藝來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬的焊墊與具有增加的摻雜劑濃度的區(qū)域的物理接觸)。在多個(gè)實(shí)施例中，具有增加的摻雜劑濃度的區(qū)域可用合適的摻雜劑摻雜，例如磷。在多個(gè)實(shí)施例中，第二導(dǎo)電類(lèi)型可以是P-導(dǎo)電類(lèi)型，第一導(dǎo)電類(lèi)型可以是n-導(dǎo)電類(lèi)型?；蛘撸诙鄠€(gè)實(shí)施例中，第二導(dǎo)電類(lèi)型可以是n-導(dǎo)電類(lèi)型，第一導(dǎo)電類(lèi)型可以是P-導(dǎo)電類(lèi)型。在多個(gè)實(shí)施例中，具有增加的摻雜劑濃度的區(qū)域可用摻雜劑高度摻雜，通過(guò)用第ニ導(dǎo)電類(lèi)型摻雜，表面摻雜濃度在大約IO18CnT3至大約IO22CnT3的范圍內(nèi)，例如摻雜濃度在大約IO19CnT3至大約IO22CnT3的范圍內(nèi)，例如摻雜濃度在大約102°cm_3至大約2*1021cm_3的范圍內(nèi)。在具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的高度摻雜區(qū)域的薄層電阻可在大約10歐姆/sq到大約80歐姆/sq的范圍內(nèi)，例如在大約30歐姆/sq到大約60歐姆/sq的范圍內(nèi)，例如大約35歐姆/sq到大約40歐姆/sq的范圍內(nèi)。而且，在多個(gè)實(shí)施例中，其它表面區(qū)域可用摻雜劑輕度摻雜，通過(guò)用第二導(dǎo)電類(lèi) 型摻雜，表面摻雜濃度在大約IO18CnT3至大約2*1021cm_3的范圍內(nèi)，例如摻雜濃度在大約IO19CnT3至大約IO21CnT3的范圍內(nèi)，例如摻雜濃度在大約5*1019cnT3至大約5*102°cnT3的范圍內(nèi)。在具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的輕度摻雜區(qū)域的薄層電阻可在大約60歐姆/sq到大約300歐姆/sq的范圍內(nèi)，例如在大約70歐姆/sq到大約200歐姆/sq的范圍內(nèi)，例如大約80歐姆/sq到大約120歐姆/sq的范圍內(nèi)。因此，說(shuō)明性地，通過(guò)這樣操作，至少在光伏層的前側(cè)形成選擇性的發(fā)射扱。在多個(gè)實(shí)施例中，形成選擇性的發(fā)射極的過(guò)程可限制在太陽(yáng)電池襯底的前側(cè)或者也可在太陽(yáng)電池襯底的后側(cè)摻雜。圖2示出了流程圖200，其中圖示了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例的制備太陽(yáng)電池的方法。在步驟202，可優(yōu)選以公知的那樣的方式對(duì)具有光伏層的襯底進(jìn)行紋理化(texturing)(例如通過(guò)在堿性溶液中的各向異性刻蝕或者通過(guò)在酸性溶液中的刻蝕，或者通過(guò)向太陽(yáng)電池襯底內(nèi)鋸出V形溝槽)，并且可例如利用含有摻雜劑(例如磷)的的乳液來(lái)施加所謂的發(fā)射極擴(kuò)散，所述乳液沉積在光伏層的(裸露的)前側(cè)面。在多個(gè)實(shí)施例中發(fā)射極擴(kuò)散在加熱爐內(nèi)實(shí)施，例如在連續(xù)退火加熱爐中。在多個(gè)實(shí)施例中，摻雜劑的擴(kuò)散深度可以在大約0. Iym到大約Iiim的范圍內(nèi)，例如在大約0. 3 iim到大約0. 5 iim的范圍內(nèi)。在多個(gè)實(shí)施例中，可在管式爐內(nèi)提供擴(kuò)散，以處理輕度摻雜的區(qū)域。擴(kuò)散可在從大約700°C到大約1000°C的范圍內(nèi)實(shí)施，例如從大約750°C到大約950°C的范圍內(nèi)，例如從大約800°C到大約900°C的范圍內(nèi)，持續(xù)的時(shí)間周期例如在從大約3分鐘到大約120分鐘的范圍內(nèi)，例如在從大約10分鐘到大約60分鐘的范圍內(nèi)，例如在從大約15分鐘到大約45分鐘的范圍內(nèi)。然后，在204，固化的乳液的材料(例如磷硅酸鹽玻璃(PSG))就可被移除，并且實(shí)施邊緣絕緣(例如通過(guò)ー側(cè)刻蝕)。然后，在步驟206，形成多個(gè)低阻抗區(qū)域，例如通過(guò)LCPエ藝(LCP :激光化學(xué)エ藝引導(dǎo)激光束穿過(guò)含有磷酸的水柱)。應(yīng)當(dāng)指出的是，在多個(gè)實(shí)施例中，可以使用用于制備低阻區(qū)域(分別地標(biāo)示選擇性的發(fā)射極的結(jié)構(gòu))的任何其它傳統(tǒng)的方法。其意義取決于，與記載的實(shí)施例相比，所使用的形成選擇性的發(fā)射極的エ藝改變了エ藝步驟的順序。因此，記載的エ藝步驟不應(yīng)當(dāng)以限制的方式理解，在可替代的實(shí)施例中，還提供了其它的エ藝順序。
隨后，在步驟208，在光伏層的發(fā)射極ー側(cè)的裸露的表面上沉積抗反射涂層，該抗反射涂層例如由氮化硅制成或者由任何適于此目的的任意的材料(例如通過(guò)CVDエ藝，例如通過(guò)等離子體加強(qiáng)(PE) CVDエ藝(PE-CVD)，或者通過(guò)PVD方法，比如通過(guò)濺射)制成。因此，能夠部分地修復(fù)和再次鈍化因激光エ藝所損壞的表面。
在另外的實(shí)施例中，提供了在沉積抗反射層之后實(shí)施LCP激光步驟來(lái)形成選擇性的發(fā)射扱。在這種情況下，液體引導(dǎo)的激光束局部地在抗反射層上開(kāi)ロ，然后通過(guò)LCPエ藝在形成的開(kāi)口上實(shí)施額外的擴(kuò)散。隨后，在步驟210，通過(guò)經(jīng)濟(jì)的絲網(wǎng)印刷工藝步驟沉積前側(cè)金屬敷層和后側(cè)金屬敷層。前側(cè)金屬敷層可包括(焊)墊結(jié)構(gòu)或者由(焊)墊結(jié)構(gòu)組成，這些結(jié)構(gòu)互相不連通。一種膏用于前側(cè)的墊的印刷，其燒透(fires through)抗反射涂層材料(例如氮化娃)。在前述的在沉積抗反射層之后使用LCP步驟的例子中，ー種膏，例如金屬膏也可以選擇使用，其不燒透反射層。在高溫步驟，在多個(gè)實(shí)施例中，在步驟212，在金屬敷層和硅之間建立電接觸。如果必要，也將通過(guò)絲網(wǎng)印刷制備太陽(yáng)電池的后側(cè)金屬敷層，并且兩個(gè)接觸在ー個(gè)接觸燒制步驟中形成(例如在ー個(gè)燒制步驟中，其中同時(shí)燒透前側(cè)金屬敷層和后側(cè)金屬敷層)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中太陽(yáng)電池300的頂視圖。如圖3所示，太陽(yáng)電池包括基礎(chǔ)區(qū)域(未示出)，其例如由硅制成，用第一導(dǎo)電類(lèi)型的摻雜劑輕度摻雜，如上文所述。而且，太陽(yáng)電池包括發(fā)射極區(qū)域302，其例如由硅制成，例如用第二導(dǎo)電類(lèi)型的摻雜劑摻雜，如上文所述。第二導(dǎo)電類(lèi)型與第一導(dǎo)電類(lèi)型相反。而且，在發(fā)射極區(qū)域302還提供了多個(gè)區(qū)域304，與發(fā)射極區(qū)域相比，所述多個(gè)區(qū)域304具有増大的第二導(dǎo)電類(lèi)型摻雜濃度。這些區(qū)域在下文中也被稱(chēng)作是選擇性的發(fā)射極區(qū)域304。在多個(gè)實(shí)施例中，在發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的具有増大的摻雜濃度的所述多個(gè)區(qū)域304可包括多個(gè)線型的區(qū)域304，例如其相互平行排列。而且，還提供了多個(gè)金屬的焊墊306，每個(gè)焊墊306至少部分地布置在(直接地)具有増加的摻雜濃度的區(qū)域304上，也就是說(shuō)，與具有増加的摻雜濃度的區(qū)域304物理接觸。在多個(gè)實(shí)施例中，焊墊306例如以金屬墊306的形式實(shí)現(xiàn)，這些金屬墊306沒(méi)有金屬性地互相接觸。選擇墊的寬度以使在印刷工藝之后焊墊306部分地覆蓋低阻抗的區(qū)域(即，選擇性的發(fā)射極304)，例如只布置在發(fā)射極區(qū)域302內(nèi)的低阻抗區(qū)域，而不在高阻抗的輕度摻雜區(qū)域。這說(shuō)明性地表明多個(gè)焊墊306中沒(méi)有一個(gè)焊墊306包括與多個(gè)焊墊306中的另外ー個(gè)焊墊306的金屬接觸。在多個(gè)實(shí)施例中，焊墊306包括任意的形式。焊墊306可具有矩形、正方形、標(biāo)準(zhǔn)圓形或者橢圓形。在多個(gè)實(shí)施例中，焊墊306可具有在大約0. Imm到大約2_范圍內(nèi)的寬度以及在大約0. Imm到大約2mm范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。在標(biāo)準(zhǔn)圓形形式中，焊墊306可具有在大約0. Imm到大約2mm范圍內(nèi)的直徑。在多個(gè)實(shí)施例中，焊墊306在選擇性的發(fā)射極304的線的方向上的維度小于在與該方向垂直的方向上的維度，例如遠(yuǎn)小于，例如小2到5個(gè)系數(shù)。這使得焊墊306較容易與選擇性的發(fā)射極結(jié)構(gòu)304對(duì)齊。在多個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)重度摻雜區(qū)域的線(例如互相平行)形成選擇性的發(fā)射扱。作為示例，太陽(yáng)電池上的重度摻雜線形區(qū)域的數(shù)量可在從大約20到大約200的范圍內(nèi)，例如從大約50到大約120的范圍內(nèi)，例如從大約60到大約100的范圍內(nèi)，例如大約80個(gè)。重度摻雜的線形區(qū)域可布置成互相具有橫向距離，例如最小7mm,例如最小5mm,例如最小
3.5mm,例如最小3. Omm,例如最小2. 5mm,例如最小2. Omm,例如最小I. 6mm,例如最小I. 4mm,例如最小I. 2mm,例如最小I. Omm,例如最小0. 7mm。在多個(gè)實(shí)施例中，焊墊306可由金屬或者金屬合金形成，可包括或者由例如下列材料組成銀、銅、招、鎳、錫、鈦、鈕、鉭、金、鉬、或者這些材料的任意的組合或者合金。在多個(gè)實(shí)施例中，焊墊306可包括銀或鎳或者由銀或鎳組成。而且，焊墊306可包括不同金屬的堆疊或者由不同金屬的堆疊組成，例如，在鈦上的鎳，在鈦上的銀，在鎳上的銀，或者例如由鈦-鈀-銀形成的層疊，或者其上布置有銅的鈦或者鎳(在這種情況下二者用作擴(kuò)散阻擋層)的堆疊。應(yīng)當(dāng)指出，在上述的實(shí)施例中，基礎(chǔ)區(qū)域例如是P-摻雜的，發(fā)射極區(qū)域以及選擇性的發(fā)射極是n-摻雜的。然而，還提供了另外的實(shí)施例，其中基礎(chǔ)區(qū)域例如是n-摻雜的， 發(fā)射極區(qū)域以及選擇性的發(fā)射極是P-摻雜的。在這樣的實(shí)施例中，焊墊306可包括鋁或鎳或者由鋁或鎳組成，優(yōu)選焊材沉積在鋁上(或者，焊材可沉積在電池接觸器上，所述電池接觸器被沉積并且隨后焊接)。在多個(gè)實(shí)施例中，提供了電池接觸器(例如圖4中的電池接觸器402)用之于多個(gè)太陽(yáng)電池的電連接(例如串聯(lián)和/或并聯(lián))，例如以接觸線402或者接觸帶402的形式。用于實(shí)現(xiàn)電連接兩個(gè)太陽(yáng)電池300的接觸線402或者接觸帶402可與位于相應(yīng)的兩個(gè)相鄰的太陽(yáng)電池中的第一太陽(yáng)電池的前側(cè)的焊墊306相連接，并且與相應(yīng)的兩個(gè)相鄰的太陽(yáng)電池中的第二太陽(yáng)電池的后側(cè)的基礎(chǔ)接觸點(diǎn)相連接。接觸線402或者接觸帶402構(gòu)造成收集并且傳輸由相應(yīng)太陽(yáng)電池300的光伏層產(chǎn)生的電能。接觸線402或者接觸帶402可包括導(dǎo)電材料或者由導(dǎo)電材料組成，例如金屬的導(dǎo)電材料。在多個(gè)實(shí)施例中，接觸線402或者接觸帶402可包括或者由ー種或者多種金屬材料組成，例如來(lái)自于下列金屬中的ー個(gè)或者多個(gè)Cu、Al、Au、Pt、Ag、Pb、Sn、Fe、Ni、Co、Zn、Ti、Mo、W和/或Bi。在多個(gè)實(shí)施例中，接觸線402或者接觸帶402可包括金屬或者由金屬組成，該金屬選自由下列金屬組成的組Cu、Au、Ag、Pb和Sn。在多個(gè)實(shí)施例中接觸線402或者接觸帶402可原則上包括任意的截面形狀，例如圓的(例如標(biāo)準(zhǔn)圓的)形狀，橢圓形狀，三角形，矩形(例如正方形)，或者任何其它的任意的合適的多邊形。接觸線402或者接觸帶402可包括金屬，例如鎳、銅、鋁和/或銀或者其它合適的金屬，或者金屬合金，例如黃銅。而且，接觸線402或者接觸帶402可使用金屬或者金屬合金涂覆，例如使用銀、Sn和/或鎳和/或釬焊層，該釬焊層包括或者由例如下列材料組成Sn、SnPb> SnCu> SnCuAg> SnPbAg>SnBi。在多個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)接觸線402或者接觸帶402可布置在相應(yīng)的太陽(yáng)電池300上，接觸線402或者接觸帶402的數(shù)量例如為從大約5個(gè)到大約60個(gè)的范圍，例如為從大約10個(gè)到大約50個(gè)的范圍，例如為從大約20個(gè)到大約40個(gè)的范圍，例如為大約30個(gè)。在多個(gè)實(shí)施例中，接觸線402或者接觸帶402可與焊墊306焊接。為了改善接觸線402或者接觸帶402與焊墊306 (也叫做接觸墊306)的接合，可通過(guò)流體焊接的方法對(duì)焊墊306預(yù)焊。在多個(gè)實(shí)施例中，這些焊墊306中的至少一部分可在發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的具有增大的摻雜濃度的區(qū)域304中的多個(gè)但不是全部上延伸。圖5示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)電池500的頂視圖。根據(jù)圖5的太陽(yáng)電池500與根據(jù)圖3的太陽(yáng)電池300非 常相似。為此，僅僅仔細(xì)解釋了兩個(gè)太陽(yáng)電池之間的ー些不同。關(guān)于其它的附圖標(biāo)記，已經(jīng)用來(lái)描述圖3中的太陽(yáng)電池300。在圖5的太陽(yáng)電池500中，焊墊502布置成其較長(zhǎng)的維度與低阻抗的發(fā)射極區(qū)域304的延伸方向交叉。由此，能夠進(jìn)ー步簡(jiǎn)化焊墊502相對(duì)于高摻雜的發(fā)射極區(qū)域304的定位。圖6示出了流程圖600，其中圖示了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例的制備太陽(yáng)電池的方法。在步驟602，可優(yōu)選以公知的那樣的方式對(duì)具有光伏層的襯底進(jìn)行紋理化(例如通過(guò)在堿性溶液中的各向異性刻蝕或者通過(guò)在酸性溶液中的刻蝕，或者通過(guò)向太陽(yáng)電池襯底內(nèi)鋸出V形溝槽)，并且可例如利用含有摻雜劑(例如磷)的乳液施加所謂的發(fā)射極擴(kuò)散，所述乳液沉積在光伏層的(裸露的)前側(cè)面。在多個(gè)實(shí)施例中在加熱爐內(nèi)實(shí)施發(fā)射極擴(kuò)散，例如在連續(xù)退火加熱爐中。在多個(gè)實(shí)施例中，摻雜劑的擴(kuò)散深度可以在大約0. Iiim到大約I U m的范圍內(nèi)，例如在大約0. 3 ii m到大約0. 5 ii m的范圍內(nèi)。在多個(gè)實(shí)施例中，可在管式爐內(nèi)提供擴(kuò)散，以處理輕度摻雜的區(qū)域。擴(kuò)散可在從大約700°C到大約1000°C的溫度范圍內(nèi)實(shí)施，例如從大約7500C到大約950°C的范圍內(nèi)，例如從大約800°C到大約900°C的范圍內(nèi)，持續(xù)的時(shí)間周期例如在從大約3分鐘到大約120分鐘的范圍內(nèi)，例如在從大約10分鐘到大約60分鐘的范圍內(nèi)，例如在從大約15分鐘到大約45分鐘的范圍內(nèi)。然后，在步驟604，在發(fā)射極擴(kuò)散之后例如利用局部退火步驟，形成多個(gè)低阻抗的區(qū)域。利用對(duì)含有摻雜劑的層(例如磷硅酸鹽玻璃(PSG))的激光處理，更多的磷可局部地被引入到半導(dǎo)體層中，表面電阻可被局部地減小。然后，在步驟606，移除含有摻雜劑層的材料(例如磷硅酸鹽玻璃(PSG))，并且實(shí)施邊緣絕緣(例如通過(guò)ー側(cè)刻蝕)。隨后，在步驟608，在光伏層的發(fā)射極ー側(cè)的裸露的表面上沉積抗反射層，該抗反射層例如由氮化硅或者任何任意的適于此的材料制成(例如通過(guò)CVDエ藝，例如通過(guò)等離子體加強(qiáng)(PE)CVDエ藝(PE-CVD)，或者通過(guò)PVD方法，比如通過(guò)濺射)。由此，可部分地修復(fù)和再次鈍化因激光エ藝所損壞的表面。隨后，在步驟610，利用例如經(jīng)濟(jì)的絲網(wǎng)印刷工藝步驟，沉積前側(cè)金屬敷層和后側(cè)金屬敷層。前側(cè)金屬敷層可包括(焊的)墊結(jié)構(gòu)或者由(焊的)墊結(jié)構(gòu)組成，這些結(jié)構(gòu)互相不連通。ー種膏用于印刷前側(cè)的墊，該膏燒透抗反射涂層材料(例如氮化硅)。對(duì)于高溫步驟，在多個(gè)實(shí)施例中，在步驟612，在金屬敷層和硅之間建立電接觸。如果可以，也利用絲網(wǎng)印刷制備太陽(yáng)電池的后側(cè)金屬敷層，兩種接觸可在ー個(gè)接觸燒制步驟中形成(例如在ー個(gè)燒制步驟中，其中同時(shí)燒透前側(cè)金屬敷層和后側(cè)金屬敷層)。在移除磷硅酸鹽玻璃之前，選擇性的發(fā)射極結(jié)構(gòu)清楚地形成在圖6所示的實(shí)施例中。在這種情況下，可使用前側(cè)膏用于印刷焊墊306，其燒透氮化硅。在這種情況下，有利的是選擇足夠小的焊墊306，使得只有低阻抗的發(fā)射極區(qū)域304被(物理)接觸，而輕度摻雜的發(fā)射極區(qū)域302沒(méi)有被接觸。圖7示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)電池700的頂視圖。如圖7所示(在放大的區(qū)域706中更清楚可見(jiàn))，在多個(gè)實(shí)施例中，在例如較重度摻雜的區(qū)域702(即，低阻抗的區(qū)域702，其形成選擇性的發(fā)射極)的輻射結(jié)構(gòu)中提供了線形的較重度摻雜的區(qū)域702，該線形的較重度摻雜的區(qū)域702例如被引入輕度摻雜的區(qū)域712 (也叫做高阻抗區(qū)域712)。在這些實(shí)施例中，可以減少所提供的焊墊(圖7中未示出)的數(shù)量。這使得通過(guò)沿著列708和行710布置焊墊306成為可能，所述布置使相鄰列的焊墊彼此偏移一行。因此，在這些實(shí)施例中，說(shuō)明性地，焊墊306沿著一行只布置在相應(yīng)行710的重度摻雜區(qū)域304與相應(yīng)列708的重度摻雜區(qū)域相交的每隔ー個(gè)的交叉點(diǎn)上。通過(guò)這種方法，就出現(xiàn)了例如偏菱形或者對(duì)角線形的焊墊圖案(可選擇地，具有額外的星形的重度摻雜區(qū)域，這些星形的重度摻雜區(qū)域使焊墊306互相連接)。能夠看到這些實(shí)施例的另外優(yōu)點(diǎn)通過(guò)重復(fù)地在交叉點(diǎn)704進(jìn)行處理，在重度摻雜區(qū)域702的接觸點(diǎn)(也叫做觸及點(diǎn)或者接觸區(qū)域)704形成特別低阻抗的發(fā)射扱。因此，這樣形成的接觸電阻將特別低。圖8示出了圖7中的發(fā)射極區(qū)域702的交叉點(diǎn)802，其上應(yīng)當(dāng)沉積焊墊306。圖8中的實(shí)施例的ー種特殊的實(shí)施示出在圖9中。在圖9的實(shí)施例中，接觸點(diǎn)902、904、906_發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的低阻抗區(qū)域的交叉點(diǎn)902、904、906_以目標(biāo)的方式被加寬。線(也就是線形的重度摻雜區(qū)域702)不是在一點(diǎn)而是在ー個(gè)區(qū)域匯聚，例如匯聚在多個(gè)接觸點(diǎn)902、904、906，例如匯聚在三個(gè)接觸點(diǎn)902、904、906。下面的表格示出了具有線形低阻抗發(fā)射極區(qū)域的156mmX 156mm規(guī)格的太陽(yáng)電池
的實(shí)施例可能實(shí)現(xiàn)的參數(shù)
權(quán)利要求
1.ー種太陽(yáng)電池，包括 用第一摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜的基礎(chǔ)區(qū)域； 用第二摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜的發(fā)射極區(qū)域，所述第二摻雜類(lèi)型與所述第一摻雜類(lèi)型相反； 在發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的與發(fā)射極區(qū)域相比具有増大的第二摻雜類(lèi)型摻雜濃度的多個(gè)區(qū)域；以及 多個(gè)分離的金屬焊墊，這些焊墊均沿著在發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的具有増大的摻雜濃度的區(qū)域布置，并且每個(gè)焊墊至少部分地布置在具有増大的摻雜濃度的區(qū)域上。
2.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)電池，其中，所述多個(gè)金屬焊墊中的至少ー個(gè)金屬焊墊與至少ー個(gè)其它的金屬焊墊沒(méi)有金屬的連接。
3.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)電池，其中，所述發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的具有増大的摻雜濃度的所述多個(gè)區(qū)域包括多個(gè)線形的區(qū)域。
4.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)電池，其中，所述發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的具有増大的摻雜濃度的所述多個(gè)區(qū)域包括在大約30 Ω /sq到大約80 Ω /sq范圍內(nèi)的薄層電阻。
5.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)電池，其中，所述發(fā)射極區(qū)域包括在大約80Ω /sq到大約200 Ω /sq范圍內(nèi)的薄層電阻。
6.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)電池，其中，所述焊墊中的至少ー些在在發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的具有増大的摻雜濃度的區(qū)域中的多個(gè)但不是全部上延伸。
7.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)電池，其中，這些焊墊均具有大于寬度的長(zhǎng)度，并且，這些焊墊布置成使它們的長(zhǎng)度方向均大體上與焊墊各自所觸接的在發(fā)射極區(qū)域內(nèi)具有増大的摻雜濃度的區(qū)域的長(zhǎng)度方向垂直。
8.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)電池，其中，這些焊墊布置成列和行，并且布置成使相鄰列的焊墊相互偏移一行。
9.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)電池，其中，發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的具有增大的摻雜濃度的這些區(qū)域中的至少一部分布置成使發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的具有増大的摻雜濃度的這些區(qū)域中的至少兩個(gè)在接觸點(diǎn)互相接觸；并且， 其中，這些焊墊中的至少一部分布置在各自的接觸點(diǎn)上。
10.一種太陽(yáng)電池模塊,包括 多個(gè)太陽(yáng)電池，每個(gè)太陽(yáng)電池包括 用第一摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜的基礎(chǔ)區(qū)域； 用第二摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜的發(fā)射極區(qū)域，所述第二摻雜類(lèi)型與所述第一摻雜類(lèi)型相反； 在發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的與發(fā)射極區(qū)域相比具有増大的第二摻雜類(lèi)型摻雜濃度的多個(gè)區(qū)域；以及 多個(gè)分離的金屬焊墊，這些焊墊均沿著發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的具有増大的摻雜濃度的區(qū)域布置，并且每個(gè)焊墊至少部分地布置在具有増大的摻雜濃度的區(qū)域上； 其中，至少一部分的相鄰太陽(yáng)電池通過(guò)電池連接器互相電連接。
11.一種制造太陽(yáng)電池的方法，所述方法包括 形成用第一摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜的基礎(chǔ)區(qū)域；形成用第二摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜的發(fā)射極區(qū)域，所述第二摻雜類(lèi)型所述與第一摻雜類(lèi)型相反； 在發(fā)射極區(qū)域內(nèi)形成與發(fā)射極區(qū)域相比具有増大的第二摻雜類(lèi)型摻雜濃度的多個(gè)區(qū)域；以及 形成多個(gè)分離的金屬焊墊，這些焊墊均沿著發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的具有増大的摻雜濃度的區(qū) 域布置，并且每個(gè)焊墊至少部分地布置在具有増大的摻雜濃度的區(qū)域上，使得太陽(yáng)電池被制造。
全文摘要
在多個(gè)實(shí)施例中，提供了一種太陽(yáng)電池。所述太陽(yáng)電池包括用第一摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜的基礎(chǔ)區(qū)域；用第二摻雜類(lèi)型的摻雜劑摻雜的發(fā)射極區(qū)域，所述第二摻雜類(lèi)型與所述第一摻雜類(lèi)型相反；在發(fā)射極區(qū)域內(nèi)的與發(fā)射極區(qū)域相比具有增大的第二摻雜類(lèi)型摻雜濃度的多個(gè)區(qū)域；以及多個(gè)分離的金屬焊墊，每個(gè)焊墊至少部分地布置在具有增大的摻雜濃度的區(qū)域上。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102651407SQ20121014623
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者A·克勞斯, B·比特納, H·哈恩, H·紐豪斯, M·庫(kù)澤爾 申請(qǐng)人:太陽(yáng)世界創(chuàng)新有限公司