[發(fā)明專利]具有電鍍的金屬格柵的太陽能電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510778132.1
• 申請(qǐng)日: 2011-09-13
• 公開（公告）號(hào): CN105449014B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅建明;徐征;游晨濤;王君俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 光城公司
• 主分類號(hào): H01L31/0224
• 分類號(hào): H01L31/0224;H01L31/068;H01L31/18
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 申發(fā)振

本發(fā)明涉及具有電鍍的金屬格柵的太陽能電池。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種用于制造太陽能電池的方法。在操作期間，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂上淀積抗反射層以形成光伏結(jié)構(gòu)，并且在光伏結(jié)構(gòu)的頂上形成包括金屬堆疊的正面電極格柵。該金屬堆疊包括含Ti或Ta的金屬粘合層以及位于金屬粘合層之上的含Cu或Ag的傳導(dǎo)層。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年9月13日、申請(qǐng)?zhí)枮?01110276380.8、發(fā)明名稱為“具有電鍍的金屬格柵的太陽能電池”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2010年9月10日提交的、發(fā)明人為Jianming Fu、Zheng Xu、Chentao Yu和Jiunn Benjamin Heng、題為“SOLAR CELL WITH METAL GRIDS FABRICATED BY USINGELECTROPLATING”、代理人案卷號(hào)為SSP10-1010PSP的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.61/381,659的權(quán)益。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及太陽能電池的設(shè)計(jì)。更具體而言，本公開涉及包括通過電鍍技術(shù)制造的金屬格柵的太陽能電池。

背景技術(shù)

由于使用化石燃料造成的負(fù)面環(huán)境影響及其增加的成本已經(jīng)導(dǎo)致了對(duì)更潔凈、更便宜的備選能源的極度需求。在不同形式的備選能源中，太陽能因其潔凈度和廣泛的可用性已經(jīng)很受歡迎。

太陽能電池使用光伏效應(yīng)將光轉(zhuǎn)換成電。存在若干基本的太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括單個(gè)p-n結(jié)太陽能電池、p-i-n/n-i-p太陽能電池以及多結(jié)太陽能電池。典型的單個(gè)p-n結(jié)結(jié)構(gòu)包括p型摻雜層和n型摻雜層。具有單個(gè)p-n結(jié)的太陽能電池可以是同質(zhì)結(jié)太陽能電池或異質(zhì)結(jié)太陽能電池。如果p摻雜層和n摻雜層二者均由類似的材料(具有相等帶隙的材料)制成，則太陽能電池稱為同質(zhì)結(jié)太陽能電池。相比之下，異質(zhì)結(jié)太陽能電池至少包括具有不同帶隙的兩層材料。p-i-n/n-i-p結(jié)構(gòu)包括p型摻雜層、n型摻雜層以及夾在p層和n層之間的本征(未摻雜)半導(dǎo)體層(i層)。多結(jié)結(jié)構(gòu)包括堆疊在彼此頂上的具有不同帶隙的多個(gè)單結(jié)結(jié)構(gòu)。

在太陽能電池中，光在p-n結(jié)附近被吸收，從而產(chǎn)生載流子。載流子擴(kuò)散進(jìn)入到p-n結(jié)中并由內(nèi)建電場(chǎng)分開，從而產(chǎn)生跨器件和外部電路的電流。確定太陽能電池的質(zhì)量的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)是其能量轉(zhuǎn)換效率，該能量轉(zhuǎn)換效率定義為當(dāng)太陽能電池連接到電路時(shí)所轉(zhuǎn)換的能量(從吸收的光到電能)和所收集的能量之間的比率。

圖1呈現(xiàn)了圖示基于晶體-Si(c-Si)襯底的示例性同質(zhì)結(jié)太陽能電池(現(xiàn)有技術(shù))的示意圖。太陽能電池100包括正面Ag電極格柵102、抗反射層104、發(fā)射極層106、襯底108以及鋁(Al)背面電極110。圖1中的箭頭指示入射太陽光。

在常規(guī)的基于c-Si的太陽能電池中，電流通過正面Ag格柵102收集。為了形成Ag格柵102，常規(guī)方法包括將Ag漿(其通常包括Ag顆粒、有機(jī)粘結(jié)劑和玻璃粉)印刷到晶片上并且然后在700℃和800℃之間的溫度下對(duì)Ag漿進(jìn)行燒結(jié)。Ag漿的高溫?zé)Y(jié)保證了Ag和Si之間的良好接觸，并且降低了Ag線的電阻率。燒結(jié)的Ag漿的電阻率典型地在5×10^-6歐姆厘米和8×10^-6歐姆厘米之間，這比體銀(bulk silver)的電阻率高得多。

除了高的串聯(lián)電阻之外，通過絲網(wǎng)印刷Ag漿得到的電極格柵還具有其它缺陷，包括較高的材料成本、較寬的線寬以及受限的線高。隨著銀成本的升高，銀電極的材料成本已經(jīng)超過用于制造太陽能電池的加工成本的一半。利用現(xiàn)有技術(shù)中的印刷工藝，Ag線典型地具有在100微米和120微米之間的線寬，并且難以進(jìn)一步減小線寬。盡管噴墨印刷可以產(chǎn)生較窄的線，但噴墨印刷存在其它問題，諸如低的生產(chǎn)率。Ag線的高度也受到印刷方法的限制。一次印刷可以產(chǎn)生高度小于25微米的Ag線。盡管多次印刷可以產(chǎn)生具有增加的高度的線，但它還會(huì)增加線寬，這對(duì)于高效率太陽能電池而言是不希望的。類似地，將Ag或Cu電鍍到印刷的Ag線上可以在增加線寬的代價(jià)下增加線高。此外，這種Ag線的電阻仍然太高以至于無法滿足高效率太陽能電池的要求。