[實用新型]使用薄半導體晶片的太陽能電池

有效

• 申請號: 201620790450.X
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN206471339U
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 伊曼紐爾·M·薩克斯;拉爾夫·約恩奇克;亞當·洛倫茲;理查德·L·華萊士;喬治·D·斯蒂芬·赫德爾森
• 申請（專利權）人: 1366科技公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 楊生平,劉曉玲

本申請是申請號為201520279208.1、發明名稱為“具有比其它區域相對厚的局部控制區域的薄半導體晶片”、申請日為2015年4月30的申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年4月30日提交的、標題為“用于自動制造無縫晶片的方法與裝置”的美國臨時申請第61/986,388的優先權，并且還要求2014年6月13日提交的、標題為“用于自動制造無縫晶片的技術、方法與裝置”的美國臨時申請第62/011,866的優先權。上述申請都通過引用的方式完全包含于此。

技術領域

本申請涉及太陽能電池，更確切地說涉及使用薄半導體晶片的太陽能電池。

背景技術

通常地，用于太陽能電池的硅晶片是156mmx156mm并且180到200微米厚。因為用于制造這些晶片的高度精煉的硅是非常昂貴的，使用較薄的晶片將是有利的，以便降低材料成本。此外，通過適當的電池構造，相對較薄的硅晶片比較厚的硅電池具有更高的效率。利用較薄晶片顯示較高效率的電池構造是導致低的表面再結合與良好的光捕獲的電池構造。PERC電池結構是當前最廣泛采用的此電池結構。(PERC表示被動發射器后接觸。)用于此較高效率的原因被認為是，由于距離在較薄本體中比在較厚本體中更短，因此將較低體積再結合到收集pn交叉點。從較薄厚度產生的電池效率增加的數量取決于電池構造或結構，并且還取決于晶片的電子質量。通常來說，較大的增加與較低的晶片電子質量相關。因此，對于降低的晶片成本與增加的電池效率來說，使用較薄的晶片存在強大的動機。較薄晶片的其它優點在于每單位體積的小部分載體注入等級較高，因為相同數量的光子被吸收在用于較高的注入等級的較少材料中，并且在較高注射等級處多晶硅材料具有較高體積小部分載體壽命。

用于太陽能光電(PV)的硅晶片通常通過生長或鑄造鑄錠并且然后通過將鑄錠分裂(通常通過線鋸)成晶片。線鋸可以被用于制造薄于標準180-200微米厚的晶片。然而，已經發現此較薄晶片在電池制造、電互連以及封裝到模塊中的過程中斷裂。出于這些原因，在嘗試較薄晶片以后(120微米那么薄)，此工業返回到先前的180-200微米標準。對于包括利用多晶硅材料的PERC的通常電池結構來說，使晶片薄于80微米未提供任何進一步可觀的效率增益。

較薄晶片的增加的斷裂具有幾個起源。在電池制造過程中，晶片通常通過從晶片的邊緣的缺陷的傳播而斷裂。邊緣缺陷包括破裂與薄點。此外，在操作過程中，在邊緣處形成新的破裂與缺陷，因為它們是在制造過程中與裝置的其它件接觸的位置。在電池制造與模塊制造過程中從邊緣開始的破裂是個問題。通常來說，已經發現通過當前使用的機械裝置與方法，薄于150微米的PV晶片通過待實施的不可接受的頻率而被損壞。

此外，母線與其它電連接件必須附接到電池的頂部電極與底部電極以使它們相互連接。實際上這些線的大體橫截面能夠承載由太陽能電池產生的大電流。例如，在3母線電池中的一般銅母線可以是1.6mm寬與0.15mm厚。這些線通過焊接或者利用傳導性粘結劑附接到電池上的噴鍍。附接自身在線與噴鍍之間形成應力，尤其在焊接的情形中。線與硅電池的熱膨脹的系數是不同的(線的熱膨脹的系數高于硅的熱膨脹的系數)并且由此溫度的改變導致在線與電池之間的更大應力。此附接與熱膨脹應力可能造成線和/或噴鍍與電池的層離，尤其在電池的邊緣附近。此外，母線必須從電池的頂部表面向下彎曲，以在下方包繞到相鄰電池的后表面。此彎曲線增加了在電池的邊緣附近的噴鍍處的層離應力。此外，如果不適當地彎曲，線就可能實際上接觸電池的邊緣，由此致使或傳播邊緣破裂。

根據制造的另一個方法，大體上利用在2012年10月23日公開的Sachs等人的標題為METHODS FOR EFFICIENTLY MAKING THIN SEMICONDUCTOR BODIES FROM MOLTEN MATERIAL FOR SOLAR CELLS AND THE LIKE(用于由熔化材料有效地制造用于太陽能電池等的薄的半導體本體的方法)的美國專利第8,293,009中公開的技術由半導體熔化形成半導體晶片，其通過引用的方式完全地包含于此。在此專利中公開的技術在這里大體上稱為直接(DW)晶片形成技術。根據此技術，薄半導體本體，諸如晶片，由半導體材料的熔化形成，而不是由坯料縫合或者在繩之間生長或者其它一些方法形成。