[發明專利]一種具有擴散結旁路二極管的太陽電池芯片

在審

• 申請號: 201510691326.8
• 申請日: 2015-10-23
• 公開（公告）號: CN105261662A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 熊偉平;畢京鋒;陳文浚;劉冠洲;楊美佳;李明陽;吳超瑜;王篤祥
• 申請（專利權）人: 天津三安光電有限公司
• 主分類號: H01L31/0443
• 分類號: H01L31/0443
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種具有擴散結旁路二極管的太陽電池芯片，屬于半導體光電子器件與技術領域。

背景技術

太陽電池是重要的清潔能源之一，由于太陽光能的分散性，形成規模的電源系統都必須采用大量太陽電池片進行串并聯，由此帶來的問題是，一旦串并聯網絡中其中一片電池片失效，將導致整個網絡的發電功率大幅下降；同時，失效的電池片相當于一負載，形成所謂熱斑，長時間負荷下將導致該失效電池片受到不可逆破壞，也就是整個網絡受到不可逆效率衰減，甚至整個網絡失效。因此，通常都會為每片電池片并聯一反向二極管，稱旁路二極管，正常工作狀態下，旁路二極管由于反接于電池片，相當于開路；而當某一電池片失效，處于不工作狀態，旁路二極管處于正向串聯于相鄰電池片，在較低壓降下導通，保證了整個網絡的正常運行。然而，加入旁路二極管，一方面，增加了成本及封裝工藝的復雜程度，另一方面，對于非聚光電池系統，如空間應用電池，由于電池緊密排列，旁路二極管將占用較大一部分面積，降低了太陽光的利用，而對于聚光電池系統，在一些同樣需要密排的電池系統中，如電熱聯產電池系統，則無法實現每片電池片配置一個旁路二極管。目前，在一些太陽電池中，將旁路二極管集成在電池片上，即在電池片中隔離出一部分面積制成二極管，簡化了電池封裝工藝，同時也一定程度地降低了旁路二極管占用的光照面積，然而，這種方法仍未能完全避免光照面積的浪費，而更重要的，這種方法只適用于較小光生電流的情況下，因為旁路二極管允許通過的電流與其p-n結面積成正比，光生電流越大，要求旁路二極管面積也就越大，如在聚光電池中，旁路二極管將占用30%以上光照面積，顯然是不適用的。

發明內容

針對上述問題，本發明公開一種具有擴散結旁路二極管的太陽電池芯片，所述太陽電池芯片自上而下包括：正面電極、包括發射區和基區的太陽電池光電轉換層以及相互隔離的第一背面電極、第二背面電極，所述基區下表面具有一局部區域擴散結，所述擴散結位于電池芯片的一側，所述第一背面電極覆蓋但不超出基區未進行表面擴散的部分，所述第二背面電極覆蓋但不超出所述的擴散結表面。

優選地，所述正面電極即受光面電極，其為柵狀金屬電極或透明導電層，包含至少一連接帶焊盤；

優選地，提供一太陽電池基片，在該太陽電池基片上表面通過擴散工藝形成發射區，所述發射區下方未被擴散的部分作為基區；

優選地，所述局部區域擴散結位于基區下表面，與所述的發射區同一次擴散形成；

優選地，所述太陽電池芯片為多結化合物電池，包含一外延襯底，并采用MOCVD或MBE在外延襯底上生長光電轉換層；

優選地，所述局部區域擴散結位于所述多結化合物太陽電池外延襯底下表面，所述外延襯底可以僅充當襯底，也可以是多結電池最底部一結子電池，并且所述外延襯底極性與基區相同；

優選地，所述局部區域擴散結面積依據光生電流大小確定，優選地，通過擴散結電流密度不大于70mA/mm²；

優選地，所述第一背面電極覆蓋但不超出未經擴散的基區；

優選地，所述第二背面電極位于所述局部區域擴散結中心區域，且不超出擴散結范圍。

本發明設計的旁路二極管用于保護電池串中相鄰的電池片，其優點包括：

（1）對于硅電池，旁路二極管擴散結與發射區經由一次擴散形成；對于化合物多結電池，僅需一次擴散形成旁路二極管，而上述兩種太陽電池的旁路二極管制作過程中，均無需經歷蝕刻工藝，因此，本發明提出的一種太陽電池芯片的結構及制作工藝簡單，無需經多次擴散、蝕刻形成與電池光電轉換層機械隔離的旁路二極管；

（2）基區同時作為光電轉換層及旁路二極管的正極（或負極），旁路電流直接從基區進入旁路二極管，減少了功率損耗；

（3）本發明的旁路二極管位于電池片背面，不占用電池表面光照面積。

附圖說明

圖1示意了提供一硅太陽電池基片或一多結化合物太陽電池外延片。

圖2示意了通過一次擴散，在太陽電池基片上表面形成發射區，在太陽電池基片下表面局部區域形成擴散結二極管。

圖3為圖2的背面俯視圖。

圖4示意了沉積第一、第二背面電極。

圖5為圖4的背面俯視圖。

圖6示意了在發射區表面沉積正面電極。

圖7為圖6的正面俯視圖。

圖8示意了一種具有擴散結旁路二極管的太陽電池芯片形成電池串的連接方式，其為剖面圖。