[發明專利]半導體晶片太陽能電池、太陽能模塊及其制造方法

有效

• 申請號: 201310011805.1
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103208548B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: A·美特;M·霍夫曼;J·切斯拉克;H-C·普勞依基特
• 申請（專利權）人: 韓華Q.CEllS有限公司
• 主分類號: H01L31/048
• 分類號: H01L31/048;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 肖冰濱,南毅寧

技術領域

本發明涉及一種半導體晶片太陽能電池及其制造方法。此外，本發明還涉及一種太陽能模塊，所述太陽能模塊包括所述半導體晶片太陽能電池。

本發明特別是涉及一種具有表面鈍化的背面的半導體晶片太陽能電池。這種太陽能電池具有由半導體材料制成的半導體晶片，所述半導體晶片具有用于光入射的正面和具有背面表面的背面，所述背面表面通過介電的鈍化被表面鈍化。在鈍化層上設置包括燒結的金屬顆粒的背面金屬電極結構。背面金屬電極結構經由多個局部的接觸區域電接通半導體晶片的半導體材料。接觸區域構造成鈍化層的開口并占據總體上小于背面表面的5％、優選地小于背面表面的2％的電接觸面。

背景技術

半導體晶片太陽能電池也稱為(鈍化發射極和背面太陽能電池)PERC電池。為了形成這種太陽能電池的位置受限的電接觸區域已知有許多不同的方法。這些方法特別是包括LFC(激光燒結技術)，其中首先沉積設置整面的鈍化層，接著在鈍化層上通過絲網印刷施加背面金屬電極結構。在對電極結構進行灼燒之后，借助于激光向層組中“射入”電接觸區域。就是說，激光射束使材料局部熔化，從而背面金屬電極結構穿過鈍化層與晶片的半導體結構發生電接觸。另一種可能性在于，通過激光燒蝕在整面地沉積設置鈍化層之后在確定的位置局部地重新除去鈍化層，接著可以施加背面金屬電極結構并進行灼燒。

在確定的位置打開的鈍化層也可以通過濕化學工藝來實現。為此，將整面的鈍化層例如通過噴射法設置掩膜，所述掩膜具有確定的開口。接著，通過所述開口以濕化學方式除去鈍化層，并在結束時處于所施加的掩膜。接著在設有開口的鈍化層上施加背面金屬電極結構，并用高溫對金屬顆粒進行處理，以實現燒結。

如果由這種半導體晶片太陽能電池構成太陽能模塊，則通常在太陽能模塊的背面上在太陽能電池和背面的背面包封膜之間設置嵌入材料。太陽能電池、包封膜和嵌入材料在層壓處理中受到升高的壓力和溫度。這里通常會出現嵌入材料的熔化和交聯，從而嵌入材料與半導體晶片太陽能電池的背面形成穩定的復合體。

半導體晶片太陽能電池的通過絲網印刷由含金屬的膏狀物形成的背面金屬電極結構由于其由燒結金屬顆粒組成的結構通常具有一定的多孔性。

在這種背面金屬電極結構中會出現這樣的問題，即背面金屬電極結構的導電性隨著時間會變差，這會導致太陽能電池功率的降低。考慮到太陽能模塊通常有二十年的保修時間，所以這是不可接受的。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種具有表面鈍化的背面的半導體晶片太陽能電池，所述半導體晶片太陽能電池具有背面電極結構，所述背面電極結構的導電性長期保持不會變差或不會明顯變差。

所述目的通過本發明提供的半導體晶片太陽能電池和用于制造半導體晶片太陽能電池的方法來實現。

在各從屬權利要求中提供了優選的實施方式。

根據本發明，半導體晶片太陽能電池具有保護層，所述保護層施加在背面金屬電極結構上。就是說，根據本發明的半導體晶片太陽能電池具有從光入射的正面出發觀察這樣的層序列：半導體晶片、鈍化層、背面金屬電極結構和保護層。除了所述的各層之外，當然也可以存在其它的層，如設置在正面上的防反射層或另外的鈍化層。通過在半導體晶片太陽能電池的為了層壓而設有背面包封結構的側面上施加保護層，一方面，防止了背面包封材料在太陽能模塊的制造期間滲入。由此，避免了在長的使用時間中出現的機械應力和背面金屬電極結構的導電性惡化，所述應力和惡化可能由于所述滲入而出現。另一方面，保護層提供保護，以避免濕氣的影響，所述濕氣在長期使用中擴散到模塊中，引起背面金屬電極結構的腐蝕，這例如導致了背面金屬電極結構的橫向導電性的惡化。保護層不僅用于保護太陽能電池，而且還附加地或可選地用于提高太陽能電池的穩定性。在后一種情況下，保護層不是真正意義上的保護層，而是穩定層，就是說，是另一種形式的保護層，這種保護層保護太陽能電池結構，防止出現不穩定，例如斷裂、機械損傷和類似情況。因此保護層或穩定層在繼續加工成太陽能模塊時或在運輸期間對太陽能電池起穩定作用。

在一個優選的實施方式中，保護層的厚度在2至20μm、優選地在5至10μm的范圍內。就是說，保護層可以是較薄的。這樣，通過附加的層導致的成本可以保持較低。保護層特別是對于薄的晶片提供了穩定化效果。薄的晶片在本發明的范圍內包括具有厚度在50至300μm、優選地在100至200μm的范圍內的晶片。