具有物理上分离的分布式电接触件的太阳电池的制作方法

专利名称：具有物理上分离的分布式电接触件的太阳电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳电池，更具体而言，涉及半导体光伏电池以及一种用 于形成太阳电池结构中的电接触件的方法。
2.
背景技术：
公知的是，在光照下，包含半导体晶片的光伏(PV)太阳电池产生 电流。可借助于晶片上的前侧和后侧金属化而从电池中收集该电流，所述 晶片充当太阳电池的前侧和后侧上的电接触件。通过掩模将通常包舍银和 /或铝的部分导电浆丝网印刷到所述电池的前表面和后表面上。对于太阳 电池结构的前(活动)侧，掩模通常具有开口，通过所述开口，所述浆接 触M属化的表面。所述开口配置确定了所述浆要在电池表面上形成的图 案的形状以及电接触件的最终形状。前侧掩模通常被配置成生成多个薄的 平行线接触件以及两个或更多个较粗的线，所述较粗的线连接到所述平行 线接触件并通常垂直延伸至所述平行线接触件。
将所述浆敷在掩模上之后，去除掩模，并对承载部分导电浆的晶片进 行初始加热，使得所述浆变干。之后，晶片在炉上"焙烧"，所述浆l 金属相，所述浆的至少部分扩散通过太阳电池的前侧表面并l到电池结 构中，而一部分则留下凝固在所述前侧表面上。这样，多个薄的平行线形 成被称作"指"的薄的平行线性电接触件，与被称作"汇流条"的较粗的 垂直线交叉。所述指的目的在于从PV电池的前侧收集电流。所述汇流条 的目的在于从所述指接收电流并将电流从电池中传递出去。
典型地，每个指的宽度和高度分别为约120微米和IO微米。丝网印 刷技术中固有的技术局限又在指的高度上引入了 l-10微米的起伏，而在 宽度上引入了 10-30微米或更大的起伏。尽管所述指足以获取小电流，但 所述汇流条需要从多个指中收集大得多的电流，因此具有实质上更大的横 截面和宽度。
后侧金属化包括在除几个小区域之外的电池的整个后表面上的包含 铝的部分导电浆的层。在初始加热中，所述浆变干。然后，4艮/铝浆被丝 网印刷在还没印刷有铝浆的特定区域中，并进一步进行干燥。之后，当晶
片经受"焙烧"时，其中铝浆形成被称作背场(Back Surface Field, BSF) 的钝化层和铝接触层，而银/铝浆形成银/铝垫。铝接触层从PV电池自身 收集电流，并将其传送至银垫。使用银/铝垫将电流从PV电池中取走。
太阳电池的前侧上的指和汇流条所占据的区域被称作遮蔽区，其阻止 太阳能辐射到达太阳电池的表面。该遮蔽区降低了太阳电池的转换效率。 现代太阳电池遮蔽占据有效的太阳电池表面面积的6-10%。
此外，前侧上的金属化以及后侧上的银/铝垫的存在导致PV电池所 产生的电压与金属化面积成比例地减少。因此，为了获得PV电池的最大 转换效率，期望使前侧金属化所占据的面积最小。另外，还期望使后侧上 的银金属化的面积最小，特别地以降低所需要的银/铝的量。这会提高电 池效率，并会在总体上降低太阳电池制造的成本，因为银/铝浆是昂贵的。
现代丝网印刷技术在前侧金属化中的使用，通过优化正在生产的太阳 电池的指和汇流条的宽度和厚度而获得了某一最小水平的金属化。但是， 存在阻止金属化面积进一步降低的原理上的局限。首先，指的横截面尺寸 不能小于特定尺寸，以避免由于在太阳电池工作期间流过指的电流而导致 的过度的电阻损耗。另外，也是为了避免工作期间的电阻损耗，要求汇流 条具有最小的横截面尺寸。另外，常规技术不允许去除太阳电池的后侧上 的银/铝垫，因为PV模块的生产要求通过焊接到银/铝垫的镀锡铜片而使 太阳电池串联地互连。
有几篇文章描述了用于印刷非常窄的小于或等于70 ^Mt宽的指的方 法(B. Raabe、 F. Huster、 M. McCann、 P. Fath的"HIGH ASPECT RATIO SCREEN PRINTED FINGERS" , Proc. of也e 20th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2005年6月6國10日，巴塞罗纳，西班牙；Jaap Hoornstra、 Arthur W. Weeber、 Hugo H.C.de Moor、 Wim C. Sinke的
"THE IMPORTANCE OF PASTE RHEOLOGY IN IMPROVING FINE LINE, THICK FILM SCREEN PRINTING OF FRONT SIDE METALLIZATION", Proc. of the 14th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1997年6月30日至7月4日，巴塞罗纳，西班牙；以 及A.R. Burgers 、 H.H.C. de Moor、 W.C. Sinke 、 P.P. Michiels的
"INTERRUPTION TOLERANCE OF METALLIZATION PATTERNS"，
Proc. of the 12th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1994年 4月11-15日，阿姆斯特丹，荷兰)。不幸的是，小于或等于70微米的常 规指具有窄的横截面，该横截面太小，以致不能在没有过度的电阻损耗的 情况下处理能够由太阳电池产生的必要的电流电平。为了获得适当的指的 传导性，需要利用电^^t术，将第二层丝网印刷的浆施加到第一个的上面， 或将金属层施加到初始的丝网印刷的金属化的上面。这些方法的最后成本 和复杂度为光电池的生产添加了令人望而却步的高花费。
到目前为止，看起来还没有生产具有减小的前侧遮蔽并且在后侧上没 有常规丝网印刷的银/铝垫的光伏太阳电池的简单途径。

发明内容
根据本发明的 一个方面，提供了 一种光伏装置。所述装置包括半导体 光伏电池结构，该结构具有通过形成光伏结的半导体材料的相应掺杂的部 分而提供的前侧表面和后侧表面。所述装置还包括多个电接触件，所述多 个电接触件嵌入在半导体材料的各部分中的相应的一个部分的前表面上， 所述电接触件二维分布在表面上，且彼此分离，并与半导体材料的各部分 中的相应的一个部分电接触。所述装置还包括后侧电接触件，所述后侧电 接触件在半导体材料的相应部分中的另 一部分的后表面上并与其电接触。
所述电接触件可在两个正交的方向上分布于表面之上。
所述电接触件可在两个正交的方向上均匀分布。
所述电接触件可布置成阵列。
所述电接触件可布置成行和列。
所述交替行的接触件可布置成位于与相邻行中的接触件之间的空间 相邻的位置。
通常，所述电接触件中的每个可具有接触表面，该接触表面大体上面 向前侧表面的垂直方向，并可^Mt用于连接到导体。
所述接触表面可具有大体为矩形的形状。
所述接触表面可具有大体为圆形的形状。
所述接触表面可具有星形的形状。
太阳电池装置可由光伏装置制成，并可进一步包括用于接触所述电接
触件的第一电极。第一电极可包括具有表面的电绝缘透光膜；在所述膜 的表面上的黏着层；^在所述祐着层中的至少一个电导体，其中所述电 导体的导体表面从所述勦着层突出；以及M，将所述电导体备^到所述
电接触件中的至少一些电接触件，使得由所述电导体汇集通过所述电接触 件从太阳电池中收集的电流。
所述电导体可以连接到公共母线。
所述电接触件可布置成行和列。所述电极可包括相互分隔开的、平行 布置的多个电导体，且所述电导体可与相应行或列中的多个电接触件相接 触。
所述电导体中的每个可连接到母线。
所述太阳电池装置还可包括用于接触所述后侧电接触件的第二电极。 第二电极可包括具有第二表面的第二电绝缘膜；在第二膜的第二表面上 的第二黏着层；嵌入在所述第二祐着层中的至少一个第二电导体，其中所 述第二电导体的第二导体表面从所述第二勒着层突出；以及第二合金，将 所述第二电导体掩^到所述后侧电接触件，使得由所述电导体提供从所述 后侧电接触件在太阳电池处接收的电流。
# 据本发明的另 一方面，提供了 一种用于形成半导体光伏电池结构中 的接触件的方法。该方法包括在包括形成光伏结的半导体材料的相应的 掺杂部分的半导体光伏电池结构的前侧表面上二维分布电接触件浆的多 个个体部分；使电接触件浆的个体部分"在所述前侧表面中，使得电接 触件浆的个体部分形成所述前侧表面中的相应的分离的电接触件，其中所 i^目应的分离的电接触件与半导体材料的对应的掺杂部分电接触；以M 后侧表面上形成后侧电接触件，该后侧表面由半导体材料的相应部分中的 另一部分来提供，并且所述后侧电接触件与所述后侧表面电接触。
分布可包括将电接触件浆的个体部分印刷在所述前侧表面上。
印刷可包括丝网印刷。
分布可包括在两个正交的方向上将电接触件浆的个体部分分布在所 W面上。
分布可包括在两个正交的方向上均匀分布电接触件浆的个体部分。 分布可包括将电接触件浆的个体部分分布成阵列。 分布可包括将电接触件浆的个体部分分布成行和列。
分布可包括:使交替行中的电接触件浆的个体部分位于与相邻行中的 接触件之间的空间相邻的位置。
使电接触件浆的个体部分^在所述前侧表面中可包括以足够的温
间，以使电接触件浆的每个个体部分中的至少一些电接触件浆^金属 相，并扩散通过所述前侧表面并ii^半导体材料在所述前侧表面以下的部
上，以充当如此形成的分离的电接触件的电接触表面。
所述方法还可包括在所述前侧表面上设置电极，其中所述电极包括 电绝缘透光膜，该膜具有黏着层，至少一个电导体嵌入在所述祐着层中， 使得所述至少一个电导体的承载有包含低熔点合金的涂层的导电表面从 所述黏着层突出，使得所述导电表面与形成在半导体光伏电池结构前侧表 面上的多个电接触件接触；以及使所述低熔点合金熔化，以将所述导电表 面备^到所述多个电接触件，以使所述电接触件电连接至所述电导体，以 允许所述电导体通过所述电接触件从太阳电池中汲取电流。
所述方法还可包括将所述至少一个电导体连接至母线。
所述电接触件可布置成行和列，且所述电极可包括相互分隔开的、平 行布置的多个电导体。所述电极可被设置于所述前侧表面上，以使每个电 导体与相应行或列中的多个电接触件接触。
所述方法还可涉及将所述电导体中的每个连接至公共母线。
所述方法还可涉及:在所述后侧表面上设置由第二电绝缘膜构成的电 极，所述第二电绝缘膜具有笫二私着层，至少一个第二电导体嵌入在所述 第二黎着层中，使得所述至少一个第二电导体的承载有包含第二低熔点合 金的第二涂层的第二导电表面从所述第二勦着层突出，使得所述第二导电 表面与形成在半导体光伏电池结构后侧表面上的后侧电接触件接触；以及 使所述笫二低熔点合金熔化，以将所述第二导电表面接合到所述后侧电接 触件，以使所述后侧电接触件电连接至所述第二电导体，以允许所述电导 体通过所述后侧电接触件向太阳电M供电流。
对于本领域的普通技术人员来说，在研读了下文结合附图的对本发明 的具体实施例的描述后，本发明的其他方面和特征将变得明显。


在示出了本发明的实施例的附图中
图1是示出了才艮据本发明第一实施例的一种用于形成半导体晶片上 的接触件的方法的相继阶段的过程示意图2是将通过图1的方法形成电接触件的半导体光伏电池结构的横截 面视图3是根据本发明的另一方面的一个实施例的一个装置的横截面/透 视图，在该装置上已经通过图1的过程形成了电接触件；
图4是图3所示的装置的俯视图，示出了具有矩形形状的电接触件；
图5是根据本发明另一实施例的装置的俯视图，其中电接触件为圆
形；
图6是根据本发明第三实施例的装置的俯视图，其中电接触件为矩形 且布置成交错的行；
图7是根据本发明第四实施例的装置的俯视图，其中电接触件为圆形 且布置成交错的行；
图8是根据本发明另一实施例的具有星形形状的电接触件的俯视图9是根据本发明另一实施例的具有十字形状的电接触件的俯视图10是图3、 4、 5、 6或7所示类型的装置的透视图，其中示出电极 连接至前侧电接触件和后侧铝接触层；以及
图11是第一和第二电极已被分别固定至所述前侧电接触件和后侧铝 接触层以后的图IO所示装置的侧视图。
具体实施例方式
参考图1，根据本发明第一方面的第一实施例的一种用于形成半导体 光伏电池结构11中的电接触件的方法总体上示出为149。
半导体光伏电池结构
参考图2，在该实施例中，半导体光伏电池结构11包括硅晶片，形 成pn结的n型区20和p型区22已被扩散在该硅晶片中。替选地，n型 区20和p型区22可以颠倒。在所示的实施例中，由n型区20的一个表 面提供了前侧表面14，而p型区22紧邻n型区并限定后侧表面13。在所 示的实施例中，n型区的厚度为约0.6微米，而p型区的厚度为约200-600
形成电接触件的过程
再参考图1，形成电接触件的过程涉及在包括形成光伏结的半导体 材料的相应的掺杂部分的半导体光伏电池结构的前侧表面上二维分布电 接触件浆的多个个体部分；以及使电接触件浆的个体部分嵌入在所述前侧 表面中，使得电接触件浆的个体部分形成所述前侧表面中的相应的分离的 电接触件。所勤目应的分离的电接触件与形成光伏结的半导体材料的对应 的掺杂部分电接触。该过程还涉及在半导体材料的相应部分中的另一部 分的后侧表面上形成后侧电接触件，并使所述后侧电接触件与所述后侧表 面电接触。
该过程可始于例如通过丝网印刷将电接触件浆157的个体部分印刷 在前侧表面14上。印刷可涉及丝网印刷，其中制造了具有多个开口 152 的掩模150,以接收一定量的在溶剂中含有铝、银、黏合剂和硅的电接触 件浆157，其中所述多个开口被布置成期望的分布，例如被布置成行和列 154和156的阵列。然后，在掩模150上拖曳涂布器158，使得所述浆157 二维分布在前侧表面14之上，通过掩模150中的开口 152。
例如，涂布器158可以在连续的时间点在两个正交的方向上移动，以 使电接触件浆157在两个正交的方向上分布在前侧表面14上。可以^使用 自动机器跨过前侧表面14，通过掩模150中的开口 152。
在掩模150中可采用各种开口形状和布置，以使电接触件浆分布成任 何期望的分布，例如均匀分布在两个正交的方向上、不均匀地分布在两个 正交的方向上、分布成阵列、分布成行和列、分布成交错的行(其中交替 的行位于与相邻行中的开口之间的空间相邻的位置)、在一个/或两个方向 上分布成高斯分布、分布成向着掩模的一侧和/或一端开口的密度增加的 分布、或者分布成任何其他分布。
在分布了电接触件浆之后，可使掩模150与表面分离，例如，以期望 的分布模式(即行和列、均匀的行和列、不均匀的行和列、交错的行和列 等)，将分布式的电接触件浆留在160所示的分离的隔离岛中，
然后，加热电接触件浆160，直至干燥。当浆160变干时，在结构ll 的整个后侧表面13施加后侧金属化浆15，并加热至干燥。当电接触件浆 160和后侧金属化浆15 二者均已干燥时，电接触件浆160的个体部分被 嵌入在前侧表面14中，使得电接触件浆的个体部分形成前侧表面14中的
相应的分离的电接触件，而后侧金属化浆15被熔到后侧表面13中。在所 示的实施例中，该动作总体上示为162，其中上面有分布式电接触件浆160 和后侧金属化浆15的半导体电池结构11被传递通过炉164，在炉164中 以足够的温度将其加热足够的时间，以使电接触件浆的每个个体部分中的 一小部分电接触件浆i^v金属相，并扩散通过前侧表面14，并i^V下面 的半导体光伏电池结构中，同时将处于金属相的电接触件浆160的足够 (几乎所有)的部分留在前侧表面14。
电接触件浆160形成前侧表面14中的电接触件16，所述电接触件与 活动侧表面下的n型半导体材料相接触，但与其他接触件分离。每个电接 触件16具有电接触表面37，该电接触表面37由留在前侧表面14上的处 于金属相的电接触件浆160的部分形成。电接触件16因此间歇性地i殳置 在前侧表面14之上。
相似地，后侧金属化浆15被熔到半导体光伏电池结构11的后侧表面 13，从而产生背场，并提供后侧电接触件17。
在所示的实施例中，炉164具有出口166，通过该出口166，提供了 完整的半导体光伏电池装置12，该半导体光伏电池装置12具有前侧表 面14，其中多个分离的电接触件16嵌入在前侧表面中；以;5Lt侧电接触 件17，包括熔入其中的单个大接触件。
半导体光伏电池装置
作为图1所示的过程的结果，生成了如图3中总体示为12的^IL据本 发明第一实施例的完整的半导体光伏电池装置。装置12包括半导体光伏 电池结构，该半导体光伏电池结构具有由形成光伏结23的半导体材料的 相应的掺杂部分20和22提供的前侧表面和后侧表面13、嵌入在半导体 材料的各部分中的相应的一个部分的前侧表面14中的多个电接触件16。 电接触件16 二维分布在表面14上，彼此分离，且与半导体材料的各部分 中的相应的一个部分电接触。所述装置还包括后侧电接触件17，该后侧 电接触件17在半导体材料的相应部分中的另一部分的后侧表面上，并与 其电接触。
参考图4,完整的半导体电池装置12的电接触件16 二维分布在前侧 表面14上，所述分布是利用图1所示的掩模150建立的。电接触件16彼 此分离，但他们电连接到前侧表面14下的半导体光伏结构。
在所示的实施例中，电接触件16分布在如总体上示为30和32的两
个正交的方向上，而且在该实施例中，他们均匀分布在这两个方向上。换
言之，第一方向30上的接触件之间的间隔是一致的，而第二方向32上的 接触件之间的间隔也是一致的。在所示的实施例中，接触件被布置成行和 列，笫一行总体上示为34，而第一列总体上示为36。这样，在该实施例 中，接触件被布置成阵列。
替选地，可通过图1所示的掩模150设置其他分布的接触件。例如， 前侧表面14上的接触件的密度可沿第一方向30、笫二方向32或两个方 向增加。或者，可4吏用沿第一和/或第二方向的高斯分布或任何其他分布。
在所示的实施例中，电接触件16具有电接触表面37，该电接触表面 37具有延长的矩形形状，其长度38在约0.5111111至约2111111之间，宽度40 在约O.lmm至约lmm之间。在所示的实施例中，每个接触表面37具有 大体上相同的长度和宽度尺寸，并以大体上相同的方向而取向，即在第一 正交方向30上对准。应该理解，每个接触件16是物理分离的，因为其与 每个其他电接触件是分隔开的。但是，每个接触件16亦与前侧表面14 下的n型材料电接触，以形成与半导体光伏电池结构ll的电连接。因此， 尽管当从太阳电池结构的前侧表面14观看时电接触件16看起来是物理分 离的，但是他们实际上电连接到前侧表面14下的半导体光伏电池结构。 在一种意义上说，接触件16看起来是前侧表面14上的间歇性的"指"， 而不是如现有技术中的连续的线性指。
参考图5,根据本发明第二实施例的半导体光伏电池装置总体上示出 为50。在该实施例中，半导体光伏电池装置与图3中的12所示的装置相 同，不同之处在于其电接触件52具有圓形接触表面53,而不是图4所示 的矩形接触件。
再参考图5，在该实施例中，每个电接触件52在相同的两个正交方 向30和32上分布于半导体光伏结构的表面上，并且均匀分布在这两个方 向上。此外，电接触件52被布置成行和列，其中第一行总体上示为54, 而第一列总体上示为56。同样，在该实施例中，电接触件52在第一正交 方向上间隔一距离58,而在第二方向32上间隔一第二距离60。
这些距离可以相等或不同。同样，替选地，接触件52可以沿第一和/ 或第二方向30和32密度增加的方式而分布于前侧表面14上，或更通用 地，以沿这两个方向密度恒定或变化的方式而分布于前侧表面14上。
如上所述，每个电接触件52具有圆的接触表面53，该圃的接触表面
53的直径62为约1亳米。同样，每个电接触件52嵌入在前侧表面14中， 并到半导体光伏电池结构11的n型层20中。可使用图1所述的掩模150 中的圆形开口来制造如图所示的具有圆形接触表面53的电接触件。
参考图6,根据本发明第三实施例的半导体光伏电池装置总体上示出 为70。该装置70包括如图2所示的同样的半导体光伏电池结构11，并包 括多个矩形接触件，所述矩形接触件之一示出为72，所述多个矩形接触 件在相同的两个正交方向30和32上分布于半导体光伏电池结构的前侧表 面14上。在实施例中，接触件72被布置成多个交错的行，所述行中的一 行总体上示为74，所述行中的第二行总体上示为76。在该实施例中，给 定行(如行74)的接触件72之间具有间隔78，而且每行的接触件具有相 同的间隔78。但是，第二行76的接触件72被布置成大约与相邻行(即 第一行74)中的接触件之间的中心对准。贯穿所有行的接触件都是这样， 使得交替行的接触件被布置成位于与相邻行中的接触件之间的空间相邻 的位置。换言之，相邻行以距离79交错。个体矩形接触件72的尺寸和间 隔具有与图4中的接触件16相同的形状、尺寸和间隔。
参考图7，才艮据本发明第四实施例的半导体光伏电池装置总体上示出 为80。该实施例的装置80与上述实施例(图6)的装置的相似之处在于， 其包括被布置成交错的行的接触件82，其中所述行中的一行示为84，而 所述行中的第二行示为86，使得交替行的接触件被布置成位于与相邻行 中的接触件之间的空间相邻的位置。不同地，图7中所示的任何给定行中 的接触件82具有与图5中所示的接触件52相同的形状、尺寸和间隔。
参考图8和图9,电接触件的接触表面可以具有如图8中的81所示 的星形形状、如图9中的83所示的X形状、或在所有侧边上被该接触件 与下一最近接触件之间的空隙、空间、绝缘体或半导体包围的任何期望的 形状。
太阳电池单元
参考图10，根据图3到图7中描述的装置中的任一个的半导体光伏 电池装置可制造于"太阳电池单元"中，并可通过将例如示为92的笫一 电极紧固于前侧表面14以接触电接触件72并通过将第二电极93紧固于 后侧电接触件17而连接到电路。
在图10所示的实施例中，第一电极92包括具有表面96的电绝缘透 光膜94和在该表面上的黎着层98。电极92还包括至少一个电导体100，
该电导体100嵌入在祐着层98中并具有从该祐着层突出的导体表面102。 使用合金104将电导体100掩^到所述电接触件72中的至少一些电接触 件，使得所述电导体汇集通过所述电接触件从半导体光伏电池装置收集的 电流。
在所示的实施例中，将电导体100掩^到所述电接触件中的至少一些 电接触件的合金包含能够被加热以凝固并将电导体100电掩^和连接至 行中的多个电接触件72的材料。例如，该合金可以是导体表面102上的 涂层。
如图10所示，电极92包括多个导体，所述多个导体包括导体100 以及导体112、 114和116。在该实施例中，导体IOO、 112、 114和116被 平行设置在所述电极的黏着层上，互相间隔开，例如，其中间隔对应于半 导体电池装置12的前侧表面14上的相邻的接触件列36、 118、 120和112 之间的间隔78。因此，在该实施例中，实际上，电接触件72被布置成行 和列，而电极92包括多个电导体100、 112、 114和116，所述多个电导体 100、 112、 114和116被平行布置并相互间隔开，使得当该电极被施加到 半导体电池装置12的前侧表面14时，所述电导体与相应列36、 118、 120 和122中的多个电接触件72相接触。
开始时，第一电极92可以是巻曲的，如图10所示，以使电极的后缘 106与半导体电池装置12的后缘108对准，然后可将膜94连同导体100、 112、 114和116所嵌入的祐着层98向下压到半导体电池装置12的前侧表 面14上，以将电极92铺开，并使釉着层紧固于前侧表面14，使得电导 体IOO、 112、 114和116与半导体电池结构的后缘108和半导体光伏装置 的前缘110之间的相应的接触件列中的相继的电接触件72接触。
替选地，第一电极92的后缘106可以与半导体电池装置12的右手侧 缘124对准，并以如下的方式铺开在半导体电池装置的前侧表面14上 使得导体100、 112、 114和116与半导体电池装置12的前侧表面14上的 相应行的电接触件72中的多个电接触件72接触。
在所示的实施例中，电导体IOO、 112、 114和U6延伸超itit:光膜94， 并终止于与公共母线107的接触，该公共母线107可以由金属箔(例如铜) 形成。
第一电极92的通用和另外的构造的进一步的细节可从申请人的以国 际公布号WO 2004/021455 Al公布的国际专利申请中获得，该申请通过
引用合并于此。
第二电极93在所有方面均与第一电极92相似，而且实际上多个上述 的第一电极可以被预先制造，并且按照需要各自被施加到前侧表面14或 后侧电接触件17。但是，应该注意，第二电极93不需要象第一电极那样 透光，因为不欲以后侧接收光。
后侧电接触件17没有成行的接触件，而是单个平坦的平面接触件， 延伸跨过半导体电池结构的整个后侧表面13。第二电极93的导体100、 112、 114和116是以低熔点合金浆制备的，并且该电极93被私附到后侧 电接触件17，使得所述低熔点合金在被充分加热时可操作用于将所述导 体接合到后侧电接触件17。
如图ll所示，第二电极93可施加到后侧电接触件17,使得其母线 95与半导体电池装置12的后缘108相邻，而笫一电极92的母线107位 于与半导体电池装置12的前缘110相邻。例如，这允许通过将相邻的太 阳电池结构放置得彼此相邻并通过允许相邻半导体电池结构的汇流条95 和107彼此重叠或彼此接触，而将相邻的太阳电池结构串^来。
在第一电极92被设置在前侧表面14的上面使得导体100、 112、 114 和116接触(例如)相应列36、 118、 120和122的接触件72、而且第二 电极93被设置在后侧电接触件17上之后，结果的装置可视为一个组件。 然后，加热该组件，使得与第一电极92相关联的低熔点合金熔化，以使 第一电极92的相应导体100、 112、 114和116的导电表面接触相应行的 电接触件72的接触表面，以将所述电接触件电连接到所述电导体，并使 得与第二电极93相关联的低熔点合金熔化，以使相应导体的导电表面接 合到后侧电接触件17,以允许所述电导体通过所述电接触件使电流通过 太阳电池。 一旦低熔点合金完成该掩^，如图11中的10所示的完整的太 阳电池则准备就绪以用于电路中，这样就生产了太阳电池。
如上所述生产的太阳电池可提供几个优点。由于前侧表面中的电接触 件所占用的面积减少，pn结的遮蔽会变小，可4吏通过太阳电池的电流多 5-10%。另外，由于金属化占用的面积变小而背场区域没有^l银/铝指打断， 因此，与常规电JM目比，该电池可多产生高达3。/。的电压。总的来i兌，这 两个效应可使太阳电池的效率提高10-15%.另外，由于在形成接触件时 使用了实质上较少量的银，因此所述类型的太阳电池的生产成本低于常规 太阳电池的成本。
尽管已描述和示出了本发明的具体实施例，但这样的实施例应视为仅 为示例性的，而不应视为对本发明的限制。本发明根据所附权利要求来解 释。
权利要求
1.一种光伏装置，包括半导体光伏电池结构，该结构具有通过形成光伏结的半导体材料的相应掺杂的部分而提供的前侧表面和后侧表面；多个电接触件，所述多个电接触件嵌入在所述半导体材料的部分中的相应的一个部分的所述前表面上，所述电接触件二维分布在所述表面之上，且彼此分离，并与所述半导体材料的部分中的所述相应的一个部分电接触；以及后侧电接触件，所述后侧电接触件在所述半导体材料的相应部分中的另一部分的所述后侧表面上，并与其电接触。
2. 如权利要求1所述的光伏装置，其中所述电接触件在两个正交方 向上分布于所述表面之上。
3. 如权利要求2所述的光伏装置，其中所述电接触件在所述的两个 正交方向上均匀分布。
4. 如权利要求l所述的光伏装置，其中所述电接触件被布置成阵列。
5. 如权利要求1所述的光伏装置，其中所述电接触件被布置成行和列。
6. 如权利要求5所述的光伏装置，其中交替行的接触件被布置成 位于与相邻行中的接触件之间的空间相邻的位置。
7. 如权利要求1所述的光伏装置，其中所述电接触件中的每个通常 具有接触表面，该接触表面大体上面向所述前侧表面的垂直方向，并可操 作用于连接到导体。
8. 如权利要求7所述的光伏装置，其中所述接触表面具有大体为矩 形的形状。
9. 如权利要求7所述的光伏装置，其中所述接触表面具有大体为圆 形的形状。
10. 如权利要求7所述的光伏装置，其中所述接触表面具有星形的 形状。
11. 一种太阳电池装置，包括如权利要求1所述的光伏装置，并进 一步包括用于接触所迷电接触件的第一电极，其中所述电极包括具有表面的电绝M光膜；在所述膜的所a面上的黏着层；嵌入在所述黏着 层中并具有从所述勦着层突出的导体表面的至少一个电导体；以及合金， 将所述电导体接合到所述电接触件中的至少 一些电接触件，使得由所述电 导体汇集通过所述电接触件从所述太阳电池中收集的电流。
12. 如权利要求ll所述的太阳电池装置，其中所述电导体连接到公 共母线。
13. 如权利要求ll所述的太阳电池装置，其中所述电接触件被布置 成行和列，以及其中所述电极包括相互分隔开的、平行布置的多个电导体， 以及其中所述电导体与相应行或列中的多个所述电接触件相接触。
14. 如权利要求13所述的太阳电池装置，其中所述电导体中的每个 连接到公共母线。
15. 如权利要求ll所述的太阳电池装置，还包括用于接触所述后侧 电接触件的第二电极，其中所述第二电极包括具有第二表面的第二电绝 缘膜；在所述第二膜的所述第二表面上的第二黏着层；嵌入在所述第二黎 着层中并具有从所述第二黏着层突出的第二导体表面的至少一个第二电 导体:以及第二合金，将所述第二电导体^^到所述后侧电接触件，,使得
16. —种用于制造如权利要求l所述的光伏装置的方法，包括在所述半导体光伏电池结构的所述前侧表面之上二维分布电接触件 浆的多个个体部分；以及使所述电接触件浆的个体部分^在所述前侧表面中，使得所述电接 触件浆的个体部分形成所述前侧表面中的相应的分离的电接触件；以及在所述后侧表面上形成所述后侧电接触件。
17. 如权利要求16所述的方法，其中分布包括将所述电接触件浆 的个体部分印刷在所述前侧表面上。
18. 如权利要求17所述的方法，其中印刷包括丝网印刷。
19. 如权利要求16所述的方法，其中分布包括在两个正交方向上 将所述电接触件浆的个体部分分布在所述表面上。
20. 如权利要求19所述的方法，其中分布包括在所述的两个正交 方向上均匀分布所述电接触件浆的个体部分。
21. 如权利要求16所述的方法，其中分布包括将所述电接触件浆 的个体部分分布成阵列。
22. 如权利要求16所述的方法，其中分布包括将所述电接触件浆 的个体部分分布成行和列。
23. 如权利要求22所述的方法，其中分布包括使交替行中的所述 电接触件浆的个体部分位于与相邻行中的接触件之间的空间相邻的位置。
24. 如权利要求16所述的方法，其中使所述电接触件浆的个体部分 嵌入包括以足够的温度将上面具有所述电接触件浆的各部分的所述半导 体光伏电池结构加热足够的时间，以使电接触件浆的每个个体部分中的至 少 一些所述电接触件浆i^金属相，并扩散通过所述前侧表面并i^半导 体材料在所述前侧表面以下的部分中，同时使处于金属相的电接触件浆中 的足够的部分留在所述前侧表面上，以充当如此形成的所述分离的电接触 件的电接触表面。
25. —种用于形成太阳电池装置的方法，该方法包括如权利要求16 所述的方法，还包括设置第一电极，其中所述第一电极包括第一电绝缘透光膜，该膜具有 第一勦着层，至少一个第一电导体^在所述第一黎着层中，使得所述至 少 一个第 一 电导体的承载有包含第 一低熔点合金的第 一涂层的第 一导电 表面从所述黎着层突出，使得所述第一导电表面与形成在所述半导体光伏 电池结构前侧表面上的多个所述电接触件接触；以及使所述第一低熔点合金熔化，以将所述第一导电表面^到所述多个 电接触件，以使所述电接触件电连接至所述笫一电导体，以允许所述第一 电导体通过所述第一电接触件从所述太阳电池装置中汲取电流。
26. 如权利要求25所述的方法，还包括将所述至少一个电导体连 接至母线。
27. 如权利要求25所述的方法,其中所述电接触件被布置成行和列， 以及其中所述电极包括相互分隔开的、平行布置的多个电导体，以及其中 所述电极^Li殳置于所述前侧表面上，以使每个电导体与相应行或列中的多 个所述电接触件接触。
28. 如权利要求27所述的方法，还包括将所述电导体中的每个连 接至公共母线。
29.如权利要求25所述的方法，还包括设置第二电极，所述第二电极包括第二电绝缘膜，所述第二电绝缘膜 具有第二翁着层，至少一个第二电导体^在所述笫二祐着层中，使得所 述至少 一个第二电导体的承栽有包含第二低熔点合金的第二涂层的第二 导电表面从所述第二黏着层突出，使得所述第二导电表面与形成在所述半 导体光伏电池结构后侧表面上的所述后侧电接触件接触；以及使所述第二低熔点合金熔化，以将所述第二导电表面掩^到所述后侧 电接触件，以使所述后侧电接触件电连接至所述第二电导体，以允许所述 电导体通过所述后侧电接触件向所述太阳电池装置提供电流。
全文摘要
一种光伏装置，具有半导体光伏电池结构，该结构具有通过形成光伏结的半导体材料的相应掺杂的部分而提供的前表面和后表面。多个分离的电接触件嵌入在所述半导体材料的各部分中的相应的一个部分的前侧表面上。所述电接触件二维分布在所述表面上，且彼此分离，并与所述半导体材料的各部分中的相应的一个部分电接触。后侧电接触件被设置在所述半导体材料的相应部分中的另一部分的后表面上，并与其电接触。一种太阳电池装置，包括上述装置以及电极，所述电极用于分别接触所述半导体材料的前和后侧表面上的电接触件。
文档编号H01L31/0224GK101341599SQ200680048361
公开日2009年1月7日 申请日期2006年12月22日 优先权日2005年12月23日
发明者乔治·L·鲁宾, 安德烈亚什·施奈德, 莱昂尼德·B·鲁宾 申请人:达伊4能量有限公司