[發明專利]具有電鍍的金屬格柵的光伏器件

有效

• 申請號: 201380052255.6
• 申請日: 2013-10-03
• 公開（公告）號: CN104781936A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 傅建明;J·B·衡;C·J·貝泰爾;徐征
• 申請（專利權）人: 喜瑞能源公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/068;H01L31/0747
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 秦晨

技術領域

本公開內容一般地涉及太陽能電池。更特別地，本公開內容涉及包含通過電鍍技術制成的金屬格柵的太陽能電池。

背景技術

由化石燃料的使用造成的負面環境影響以及化石燃料不斷上升的成本已經導致迫切需要更清潔的、更廉價的可替代能源。在不同形式的可替代能源當中，太陽能因其清潔性和廣泛的可用性而受到青睞。

太陽能電池利用光伏效應將光轉換成電。現有若干基本的太陽能電池結構，包括單p-n結太陽能電池、p-i-n/n-i-p太陽能電池和多結太陽能電池。典型的單p-n結結構包含p型摻雜層和n型摻雜層。具有單p-n結的太陽能電池可以是同質結太陽能電池或異質結太陽能電池。如果p型摻雜層和n型摻雜層兩者都由相似的材料(具有相等帶隙的材料)制成，則該太陽能電池稱為同質結太陽能電池。與此相比，異質結太陽能電池包含至少兩個不同帶隙的材料層。p-i-n/n-i-p結構包含p型摻雜層、n型摻雜層以及夾于p層與n層之間的本征(未摻雜的)半導體層(i層)。多結結構包含一個在另一個頂部地彼此堆疊的具有不同帶隙的多個單結結構。

在太陽能電池內，光在p-n結附近被吸收，生成載流子。載流子擴散到p-n結內并且由內建電場分離，從而在器件和外部電路間產生電流。確定太陽電池的質量的重要度量是它的能量轉換效率，該能量轉換效率被定義為所轉換的功率(從所吸收的光到電能)與在太陽能電池連接至電路時所收集的功率之比。

圖1給出了說明基于晶體硅(c-Si)基板的示例性同質結太陽能電池(現有技術)的示意圖。太陽能電池100包含正面銀電極格柵102、抗反射層104、發射極層106、基板108和鋁(Al)背面電極110。在圖1中的箭頭指示入射的太陽光。

在常規的基于c-Si的太陽能電池內，電流由正面銀格柵102收集。要形成銀格柵102，常規的方法涉及將銀漿料(該銀漿料通常包含Ag粒子、有機粘結劑和玻璃料)印刷到晶片上并且然后在700～800℃的溫度下焙燒銀漿料。銀漿料的高溫焙燒確保了在Ag與Si之間的良好接觸，并且降低了銀線的電阻率。焙燒后的銀漿料的電阻率典型為5×10^-6～8×10^-6ohm-cm，該電阻率比塊體銀的電阻率高得多。

除了高串聯電阻之外，通過絲網印刷銀漿料而獲得的電極格柵還具有其他缺點，包括較高的材料成本、較寬的線寬，以及有限的線高。隨著銀價升高，銀電極的材料成本已經超過了用于制造太陽能電池的處理成本的一半。以現有技術水平的印刷技術，銀線典型地具有100～120微米的線寬，并且難以進一步縮小線寬。盡管噴墨印刷能夠產生更窄的線，但是噴墨印刷存在其他問題，例如，低生產率。銀線的高度同樣受到印刷方法限制。一次印刷能夠產生具有小于25微米的高度的銀線。盡管多次印刷能夠產生具有增大高度的線，但是它同樣會增大線寬，這是高效率的太陽能電池所不希望的。類似地，Ag或Cu在印制銀線上的電鍍能夠以增大的線寬為代價來增大線高。另外，這樣的銀線的電阻仍然過高以致無法滿足高效率的太陽能電池的要求。

另一種解決方案是將Ni/Cu/Sn金屬疊層直接電鍍于Si發射極上。這種方法能夠產生具有較低電阻的金屬格柵(鍍銅的電阻率典型為2×l0^-6～3×l0^-6ohm-cm)。但是，Ni對Si的粘附力小于理想值，并且來自金屬疊層的應力可能會導致整個金屬線的剝離。

發明內容

本發明的一種實施例提供一種太陽能電池。該太陽能電池包含光伏結構以及位于光伏結構上方的正面金屬格柵。正面金屬格柵還包含一個或多個電鍍的金屬層。正面金屬格柵還包含一個或多個指狀線(finger?lines)，并且各個指狀線的每個端部經由附加的金屬線耦接至相鄰指狀線的對應端部，從而確保各個指狀線沒有開口端。

在該實施例的一個變型中，附加的金屬線位于太陽能電池的邊緣附近并且具有比各個指狀線的寬度大的寬度。

在該實施例的一個變型中，使在附加的金屬線與各自的指狀線之間的相交部成圓角或倒角。