[發明專利]太陽能電池

有效

• 申請號: 201280017847.X
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN103650153A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: H.馮坎佩;P.羅特
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍弗實用研究促進協會
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 盧江;劉春元

技術領域

本發明涉及包括具有正面和背面接觸的半導體襯底的太陽能電池，其中該正面接觸優選地包括相互平行地延伸的接觸指和至少一個相對于這些接觸指橫向地延伸的母線，與該母線連接的連接器沿著該母線伸展。

背景技術

在制造本發明所涉及的晶體硅太陽能電池時，被鋸開的硅晶片通常借助蝕刻槽被紋理化。隨后，根據標準技術，磷可以滲入到晶片的一側中，以便構造pn結。為此在制造時將磷硅酸鹽玻璃施加到正面上，該磷硅酸鹽玻璃用作用于擴散過程的P源，并且之后被蝕刻掉。然后借助導電膏實現金屬化。

在輻射側的、即向陽的在p傳導的晶片情況下為n層的面上，為了構造正面柵，施加兩到三條或更多的母線以及單獨的大約100μm寬的集流管（也稱為指）。這可以通過絲網印刷、指寫（Fingerschreiben）、電鍍沉積或火焰噴涂/等離子噴涂來實現。在相當大的范圍內該絲網印刷技術也獲得應用，在該絲網印刷技術中含玻璃的Ag導電膏被壓印、烘干并且隨后在大約800℃時被燒結。

在晶片的背面、即背離輻射或背陽的面上，通常施加大面積的鋁層作為背面接觸。在鋁在大約600℃的溫度下退火時，硅襯底在鋁層和硅襯底之間的界面處熔化并且與鋁形成合金。在冷卻中，以鋁高摻雜的硅層外延地在晶片、即襯底的朝向硅的背面上固化。同時以硅加強的Al層在朝向鋁層的面上固化，并且在冷卻過程的最后，Al-Si共晶體在以鋁高摻雜的層和以硅加強的層之間固化。

硅中高的鋁摻雜在背面接觸的附近引起電場、即所謂的背面場（Back-Surface-Field），該電場使p區中的少數載流子、即電子遠離背面接觸，并且抵制在歐姆背面接觸處的重組。因此給出背面的防止少數載流子重組的良好的鈍化，因此太陽能電池的較高的效率是能夠實現的。

為了實施所需的電接觸，接觸印制導線或焊接點通常通過絲網印刷、移印或其他合適的印刷方法直接被施加到襯底表面上，并且鍍錫的銅帶被焊接到其上。相應的也被稱為墊片的焊接點的尺寸處于10到20mm×6到8mm之間并且典型地具有直角或橢圓形狀。

具有玻璃成分的導電膏的絲網印刷或移印是流行的。這些導電膏首先被印刷，然后在200℃到300℃的情況下被烘干并且最終在大于570℃的溫度下被燒結或形成合金。

用于制造具有鋁層和存在于該鋁層的空隙中的Ag墊片的背面接觸太陽能電池的方法可從US-A-2008/0105297得悉。在那里描述了在鋁層和Ag墊片之間的有針對性地印刷的重疊區域中三種金屬、即Al、Ag和Si共同作用。因此應該出現由于三種組分的不同的熱膨脹而導致的機械應力，使得在重疊區域中背面墊片的所壓印的銀剝落。為了避免該缺點，應該使用具有倒圓的或斜切的角部的Ag墊片，通過這些角部減小在角部處出現的機械應力峰值。但是與此有關的措施的實際試檢已經顯示出，機械應力峰值沒有在所需的范圍內減小，使得銀墊片的損害和因此相應的具有墊片的太陽能電池的功能減弱的風險繼續存在。

由DE-A-10?2009?026?027已知一種晶片太陽能電池，在該晶片太陽能電池中為了避免晶片的斷裂風險在背面電極結構中構造中斷的母線，使得根據中斷的母線和背面層不發生墊片的重疊。因為在生產技術上不確保，僅在背面層的空隙內來看在中斷的母線的縱向上可引入墊片，所以建議，該墊片在要焊上的連接器的方向上與鄰接的層相間隔地終止，其中然而優先地僅在該墊片的棱邊和該層之間構造間隔，而間隙不必延伸直到半導體襯底的背面。在棱邊范圍內的間隙的寬度應該優選地小于400μm。

JP-A-2003-273379的主題是具有條帶狀母線的太陽能電池，該母線與太陽能電池的背面的重疊區域內具有比在重疊區域之外更小的厚度。

US-A-2010/0200057具有背面條帶狀的母線，該母線具有凹處。

根據US-A-2003/0025115的發光二極管具有與電導體連接的墊片電極和半透明的電極。該墊片電極在周邊被結構化。

發明內容

本發明所基于的任務是，改進開頭所述類型的太陽能電池，使得在力作用于與母線連接的連接器的情況下裂縫形成被避免或相較于現有技術至少被減少。

根據另一方面，不管用于構造背面接觸的所使用的不同材料，即基于相互不同的膨脹系數，對半導體襯底、即晶片的損害應該不發生，然而同時保證連接器和焊接點、即墊片之間的可靠的材料決定的連接。