[發明專利]用于連接太陽能電池的方法

在審

• 申請號: 201780037485.3
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN109463009A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 亨寧·納格爾;喬納斯·巴爾奇;馬賽厄斯·坎普;馬庫斯·格拉特哈爾
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/05;H01L31/068
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

本發明涉及一種用于連接太陽能電池的方法，其中，(a)通過物理氣相沉積把鋁或鋁合金沉積在第一太陽能電池的半導體器件的背面上，并形成鋁?背觸點；(b)用含有Zn²⁺的堿性、水狀介質處理鋁?背觸點，從而在鋁?背觸點上沉積金屬鋅，并形成鍍鋅的鋁?背觸點；(c)通過金屬連接器使得鍍鋅的鋁?背觸點與第二太陽能電池的金屬觸點連接，其中，該金屬連接器通過釬焊或粘接固定在鍍鋅的鋁?背觸點上。

太陽能電池通常包含半導體器件，該半導體器件包括第一半導體材料、第二半導體材料和位于這兩種半導體材料之間的過渡區域(例如也稱為pn結)?？梢詫@些半導體材料中的一種予以摻雜，或者也可以對這些半導體材料中的每一種予以摻雜。通過與第一半導體材料電連接的第一金屬觸點和與第二半導體材料電連接的第二金屬觸點，可以量取所產生的電壓。

金屬觸點之一可以安置在太陽能電池的正面或前側面上(通常稱為前觸點)，而另一金屬觸點位于單體電池的背面上(通常稱為背觸點)。替代地也已知如下太陽能電池：對于這種太陽能電池，各金屬觸點僅僅例如以梳式叉指結構的形式位于太陽能電池背面上。在這種僅僅背面接觸的太陽能電池中，可以減小遮暗效應。

鋁是一種非常良好地適合于太陽能電池、特別是結晶的硅-太陽能電池的背面金屬化的金屬。它的特點是，導電率高、價格低和光反射度高。由于這些原因，大多數工業制造的硅-太陽能電池具有鋁制的電的背觸點，該背觸點往往通過絲網印刷予以覆設。該背觸點在溫度超過800℃時被燒結，以便保證由鋁顆粒構成的基質良好地凝聚。同時，鋁與硅晶圓熔成合金，并且靠近表面以相當大的濃度游離于其中，由此形成了適合于p型太陽能電池的、p⁺摻雜的背表面場(BSF)。然而，鋁摻雜的BSF的電品質對于高效太陽能電池不夠用。硼摻雜的BSF對于p型太陽能電池實現了較小的飽和電流密度。對于n型太陽能電池，根本就不需要n⁺摻雜。在這兩種情況下，與絲印-鋁的接觸會由于不可避免的形成合金而導致BSF嚴重受損，或者甚至導致過度補償。絲印-鋁的另一缺點是，高的燒結溫度不允許優化的介電的表面鈍化，這同樣妨礙實現峰值效率。因此，通過物理氣相沉積(physical vapordeposition，PVD)在當今的高效太陽能電池上覆設Al背面觸點。這些Al背面觸點相比于絲印Al具有改善光反射度的附加優點，因為它們是致密層。

太陽能電池與PVD-Al-背觸點電串聯成太陽能電池串，這種串聯比如對于制造太陽能電池模塊來說是必需的，然而卻是一種挑戰，因為能導電的電池小連接帶(簡稱：連接器)由于很快在鋁上形成的Al₂O₃層而不能傳統地釬焊到鋁上。

針對該技術問題，已知有多種解決方案。在一種方法中，首先把由錫構成的印制導線—所謂的匯流排—通過超聲焊接覆設到鋁上。隨后，可以把Cu連接器軟釬焊到錫匯流排上。例如H.v.Campe等人的第27屆歐洲光伏太陽能會議紀要(2012年第1150頁)以及P.Schmitt等人的“Adhesion of Al metallization in ultrasonic soldering on theAl rear side of solar cells”(Energy Procedia雜志，2013年)描述了這一點。技術挑戰是覆設錫匯流排的設備技術代價和因超聲波影響所致的可能提高的斷裂率(所謂的振動沖擊)，這對于薄的太陽能電池會變得明顯。