[發明專利]用于太陽能應用的過孔填料

無效

• 申請號: 201180052571.4
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN103430240A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: G·E·小格雷迪;C·M·麥金利;A·S·沙科赫
• 申請（專利權）人: 赫勞斯貴金屬北美康舍霍肯有限責任公司
• 主分類號: H01B1/12
• 分類號: H01B1/12
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 彭飛;林柏楠

技術領域

本發明涉及一種用于太陽能應用中的過孔填料，其具有低的串聯電阻和高的旁路電阻。這種新的太陽能電池結構是背接觸太陽能電池裝置。在該裝置中，與p和n表面的接觸是在太陽能電池的背面形成的。這種結構利于降低陰影損失，從而提高了太陽能效率。本發明特別涉及關鍵的金屬化，其如圖1所示通過孔將太陽能電池的正面與背面相連。

背景技術

太陽能電池有時也被稱為光伏電池，通過光伏效應將太陽能轉化為電能。最常見的太陽能電池包含大面積的P-N結裝置。這種太陽能電池通常包含硅片，該硅片在N側摻有磷，在P側摻有硼。在硅片的N側（通常在抗反射涂層上）形成金屬接觸網格。在硅片的P側上形成背接觸。當光子撞擊太陽能電池時，從硅片的N側釋放出電子。釋放的電子不能穿過P-N結，因此流過所述接觸網格。接觸網格與在所述背接觸的絕緣層上形成的收集器網格電連接。接觸網格與收集器網格之間的電連接是通過導電的過孔填料來建立的，該填料填充了穿過硅片的過孔。電子流通過外電路（未顯示）從收集器網格流向背接觸，它們在此填充入硅片P側的自由“空穴”。流過外電路的電子流提供了電流（“I”），太陽能電池的電場產生了電壓（“V”），他們的乘積是功率（“P”）。

眾所周知，太陽能電池產生的功率會通過兩種寄生電阻而耗散，它們被稱為串聯電阻（“R_s”）和旁路電阻（“R_sh”）。串聯電阻來自于制造太陽能電池的材料對電流（尤其是從硅片N側流向接觸網格的電子流）的固有電阻，和來自于有電阻的觸點。旁路電阻會防止電流穿過在太陽能電池中形成的P-N結的電流泄漏。為了使太陽能電池的效率最大化，應當使串聯電阻盡可能小，而使旁路電阻盡可能大。

發明概述

就處理太陽能電池的寄生電阻而言，通過過孔形成導電通道是特別困難的問題。一方面，希望過孔填料具有低的固有電阻，從而使串聯電阻最小。但是由于過孔填料在過孔中與硅片接觸，過孔填料也會形成貫穿P-N結的導電通道（旁路），這不利地造成低的旁路電阻。

鑒于上述情況，本發明涉及用于太陽能應用中的過孔填料，其具有低的串聯電阻和高的旁路電阻。本發明的過孔填料包含銀粉、特殊氧化物、玻璃粉和載劑。另選的太陽能電池類型是發射極穿孔卷繞電池（EWT），其中硅片具有在其中形成的過孔，過孔將n側（主表面）與p側（主表面）連接。這些孔可以通過例如化學刻蝕、機械鉆孔或激光等形成。然后將過孔襯以電絕緣材料。然后用包含導電材料（通常是金屬，例如銀）和玻璃粉的糊填充絕緣的過孔。然后將填充有所述糊的硅片燒制，以將金屬燒結，將玻璃粉熔融。由此形成從硅片的n側到p側的、貫穿硅片厚度的導電通道。由于預先向過孔施用了絕緣材料，因而防止了穿過硅片的側向導電。制造發射極穿孔卷繞太陽能電池的方法在US2011/0192826中已公開，該文獻經引用而合并到本文中。

特別地，參考圖1。圖1是EWT太陽能電池的概括的、程式化的圖。硅片10具有n側和p側。在硅片10中形成過孔（未顯示），在所述n側和p側之間提供通道。將絕緣層50施用在過孔的內表面上和硅片10的n側的至少一部分表面上。過孔填充有含有金屬和玻璃粉的糊60。將鈍化層70（例如SiNx和SiO₂）施用在硅片10的n側上的至少一部分絕緣層50上。它也可以覆蓋糊60的暴露的部分。

然后，將過孔中填充了糊60的硅片10燒制，以將糊中的金屬燒結、將玻璃熔融，從而形成一個塞?；蛘?，不是僅燒制過孔糊60，也可以由另一種糊在硅片n側（80）和p（90）上都印刷觸點。糊80和糊90各自覆蓋糊60的至少一部分暴露的端面。n側觸點80可以覆蓋一部分鈍化層70。如果之前燒制了糊60，則可以在所述塞的燒制端上印刷觸點80和90，并獨立燒制。

本發明開發的糊組合物填充所述過孔，并在燒制時形成固體塞。該固體塞具有低的電阻，并且不在過孔中與發射極反應而造成旁路。發射極是通過使磷擴散到硅片中而形成的p-n結。所述糊還是可焊的，并具有高的粘附性。在一些場合，此過孔填料也可以被其它糊覆蓋，形成可焊性高的觸點。