光伏电池的制作方法
【专利摘要】一种光伏电池具有在第一表面上的第一二维阵列的触点和第二二维阵列的触点，第一二维阵列的触点和第二二维阵列的触点各自耦合到半导体本体内或半导体本体上的基区区域和发射区域中的相应的一个区域。第一表面上的电隔离的第一导体结构和第二导体结构从每个触点发出，并分别耦合到第一二维阵列的触点和第二二维阵列的触点。第一导体结构包括成组的第一导体线分支，每组所第一导体线分支从第一二维阵列的触点中的相应的一个触点处沿至少三个彼此呈小于180度的相继不同的方向而分叉。第二导体结构包括第二导体线分支，第二导体线分支在至少三个不同的方向上并且在第一导体线分支的各对相邻不平行的分支之间的区域中，每个第二导体线分支至少耦合到第二二维阵列的触点中的相应的一个触点。
【专利说明】光伏电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光伏电池，所述光伏电池包括在所述电池背表面上的第一组导体和第二组导体，所述第一组导体和第二组导体耦合到在背表面上的发射区域和基区区域，以用于收集来自互为相反极性的电荷载流子的电流。
【背景技术】
[0002]光伏电池的收集效率取决于多种因素，其包括导体系统的设计，该导体系统用于传导电池中来自发射极和基极的互为相反极性的电荷载流子的电流。在该技术中，两类导体系统是已知的:一类是用于发射极和基极的电性分离格栅被设置在电池的前表面和背表面能够，并且一类是用于发射极和基极的电性分离格栅被设置在相同的表面(背表面)上。通常，被使用的格栅具有一个或多个相对较宽的被称为汇流条的中心导体线，并且具有从该中心导体线发出的相对较窄的细长形状的平行直线指状物。因此，H形的连接图案被有效地设置，该汇流条构成H的水平线。
[0003]US6, 573，445示出了具有在相对表面上分离的基极和发射极格栅的光伏电池，其中，指状物的密度随着与中心线距离的变化而变化。该文件还示出了光伏电池,其中,通过使用重复的子区域来减小由前表面格栅覆盖的区域，每个子区域具有从一个或多个同心圆形线辐射出的导体线，并且在辐射线上的分支数量随着与中心距离的增加而增加。
[0004]在两个电分离格栅被设置在背表面上的光伏电池的类型中，使用交指状导体格栅。这种电池被称为IBC电池(交指状背接触电池)。每个格栅具有一系列从汇流条发出的长窄形状的直平行指状物的H形或E形图案。两个格栅的指状物平行延伸，一个格栅的每个指状物的长度在另一格栅的不同对的指状物的长度之间延伸。以这种方式，两个格栅的每个指状物都可在另一格栅的指状物的附近实现。
[0005]然而，汇流条由于在中央线下的增强的重组而引起效率损失，这有时被称为电遮蔽。
【发明内容】
[0006]除了其他内容之外，本文的目的在于提供一种光伏电池，其中，两极的电流可在较小的损失下从背表面收集。
[0007]根据一个方面，提供了一种光伏电池，所述光伏电池包括:
[0008]-半导体本体，所述半导体本体具有彼此相对的第一表面和第二表面；
[0009]-在所述第一表面上的第一二维阵列的触点和第二二维阵列的触点，所述第一二维阵列的触点和所述第二二维阵列的触点各自耦合到所述半导体本体中或所述半导体本体上的基区区域和发射区域中的相应的一个区域；
[0010]-电隔离的第一导体结构和第二导体结构，所述第一导体结构和所述第二导体结构都位于所述第一表面上并且分别耦合到所述第一二维阵列的触点和所述第二二维阵列的触点；[0011]-所述第一导体结构包括成组的第一导体线分支，每组所述第一导体线分支从所述第一二维阵列的触点中的相应的一个触点处沿至少三个彼此呈小于180度的相继不同的方向而分叉；
[0012]-所述第二导体结构包括第二导体线分支，所述第二导体线分支在至少三个不同的方向上并且在所述第一导体线分支的各对相邻分支之间的区域中，所述各对中的不同对的第一导体线分支不平行于所述各对中的其它对的第一导体线分支，所述第一导体线分支包括有如下对:与所述对相应的每个第二导体线分支至少耦合到所述第二二维阵列的触点中的相应的一个触点。
[0013]所述第一表面和第二表面可以分别是所述光伏电池的背表面和前表面，例如，背表面和前表面将背对太阳和朝向太阳。所述触点可替换已知的光伏电池的汇流条。例如，所述光伏电池的一个电极的输出端子可耦合到所述第一二维阵列的触点中的每个触点。取代使用全部平行的交指的导体指状物，可使用呈更多角度的导体线的交叉。避免对宽汇流条的需求，这是因为所述第一导体线分支以多个方向从所述触点处分叉，其中，所述第一导体线分支可具有相等的宽度，并例如可被设置在从所述触点处辐射出的方向上。优选地，保持所述基区区域尽可能的小以防止电遮蔽，即，在基极中或在表面处的增强的重组。从增加电流的观点来看，发射区域优选为尽可能的大。然而，由于横向电流流动引起的电阻损失将降低效率，因此所述发射区域受到限制。横向电流流动还将引起该横向方向上的电压梯度，这使得由发射极-基极结构形成的二极管不在最大功率点处操作。这也被称为分散式串联电阻损耗。
[0014]在一个实施例中，所述对中的至少一部分对的第一导体线分支在所述对内是不平行的，其中所述第二导体结构的导体线分支在所述对中的至少部分对的第一导体线分支之间延伸。因此，更近的空间是可能的。
[0015]在一个实施例中，所述第一导体线分支分叉成树状结构，且分支导体线的数量随着距所述触点中的相应的一个触点的距离的增加而增加。以这种方式，可实现具有大体上均匀密度的第一导体结构，使得从所述第一表面上的表面点到所述第一导体结构的最大距离对于进一步远离所述触点的表面点而言不需要变大。
[0016]在一个实施例中，所述第二导体线分支延伸到所述树状结构中的每对相邻分支之间的区域。以这种方式，从所述第一表面上的表面点到所述第二导体结构的最大距离对于更接近所述触点的表面点而言不需要变大。
[0017]在一个实施例中，在所述第一导体线分支的各对相邻不平行分支之间的区域中的所述第二导体线分支至少部分地沿着将所述对中的第一导体线分支之间的角度二等分的虚拟线延伸。以这种方式，所述导体线分支之间的最大距离可在最小的导体区域下保持为较小。
[0018]在一个实施例，所述光伏电池具有单元体的周期性图案，所述单元体具有来自所述第一导体结构和所述第二导体结构的第一导体线分支和第二导体线分支，其中，所述单元体中的第一导体结构包括从位于所述单元体内的所述触点中的第一触点处辐射出的导体线分支，并且所述第二导体结构包括沿着所述单元体的边界的导体线以及从所述边界进入所述单元体的分支导体线。这使得可以实现具有在导体线中的有限变化的光伏电池。所述单元体例如可以是矩形(例如方形)或六边形。[0019]在另一实施例中，所述第二二维阵列的触点位于所述单元体的边界上并且与沿着所述边界的导体线电接触。所述第二二维阵列的触点实际上可位于所述边界构成的所述单元体的拐角处。以这种方式，可避免汇流条的使用。在一个实施例中，所述触点可位于每个电池中相同的位置处，但是在另一实施例中，所述触点可位于不同单元体中的不同位置，例如，在单元体中的周期性图案的边缘处。一些触点可横跨于多个单元体上，例如，越过单元体的边界，并且一些触点可位于内部，仅与所述边界接触。
[0020]在另一实施例中，所述单元体中的第二导体结构的分支导体线分叉为树状结构，且分支导体线的数量随着距所述单元体中的触点中的第一触点的距离的缩短而增加。以这种方式，所述导体线分支之间的最大距离可在最小的导体区域下保持为小的。
[0021]在另一实施例中，所述第二导体线的树状结构中的分支导体线的至少一部分是弯曲的，所述分支导体线的至少一部分具有末端，所述分支导体线的至少一部分的末端指向所述第一导体线分支分叉为多个第一导体线分支的相应分支点。以这种方式，所述导体线分支之间的最大距离可在最小的导体区域下保持为小的。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]从使用以下附图的示例性实施例的描述中，这些和其他目的及有利的方面将变得显而易见。
[0023]图1示出了具有阵列结构的光伏电池的背表面
[0024]图2示出了所述阵列的单元体中的导体图案
[0025]图3、4示出了另一单元体的导体图案
[0026]图5示出了太阳能电池的横截面
[0027]图6示出了具有连接箔片的电池的横截面
【具体实施方式】
[0028]光伏电池包括半导体本体，该半导体本体具有与其直径(例如长度和/或高度)相比相对较小的厚度。该半导体本体具有由该半导体本体的厚度隔开的第一表面和第二表面。第一表面和第二表面将被称为背表面和前表面，这是因为在使用期间，第二表面将面对能量提供光源(例如太阳)，并且第一表面将背对该光源。
[0029]半导体本体具有由于掺杂而产生的第一导电类型(P或η)。与第一导电类型相反的第二导电类型(η或P)的图案层被设置在背表面内或背表面上。在存在图案层的地方，图案层对该半导体本体的衬底与该图案层之间的半导体结进行限定。在背表面上的第一组电极(发射极)被耦合到存在图案层的第一区域，并且在背表面上的第二组电极(基极)被耦合到不存在图案层的第二区域。与此相反的是，可提供具有与半导体本体的衬底相同的导电类型的增强的导电性的图案层，以形成背面场。
[0030]图1示例性地示出了光伏电池的背表面10，其中，二维阵列的第一触点12和第二触点14 f禹合到发射电极(未示出)和基区电极(未示出)。作为示例地,示出了具有方形单元体的二维周期性排布的阵列(由虚线表示)，其中，第一触点12位于单元体的中心点处，而第二触点12位于单元体的拐角处。
[0031]图2示例性地示出了该二维阵列的单元体中的导体图案的示例。在单元体中的这个导体图案可在光伏电池的背表面上在二个维度上周期性地重复出现。该导体图案包括第一导体线20和第二导体线22，第一导体线20从单元体的中心点处的第一触点12发出，第二导体线22耦合到单元体的拐角处的第二触点14。
[0032]出于说明的目的，通过虚线示出第一导体线20，但是应该理解的是第一导体线形成了连续的导体。第一导体线20从第一触点12在彼此全都不平行的方向以多个角度辐射。作为示例地，示出了这样的单元体:其中，导体线20彼此成90度(O度、90度、180度以及270度)。但是可使用不同的角度，例如120度的三个角度、72度、60度等，或不规则的不同角度。从第一触点12辐射的第一导体线20将被称为第一级分支。该第一级分支分叉为第二级分支并以此类推，距第一触点12的距离沿着每级分支而增加。
[0033]第二导体线22包括沿着单元体的边界在第二触点14之间延伸的导体线以及分支导体线，所述分支导体线从沿着边界的导体线分叉到该单元体中而进入第一导体线20的分支之间的区域中。在所示的示例中，第一导体线20的每级处的每对分支分别具有第二导体线22的一个相应的分支。第一导体线20的一对分支的第二导体线22的相应分支从单元体的边界(该边界包括第二触点14)处延伸到所述一对分支之间的位置，即该分支的端点之间的虚拟线与该分支的相应的第二导体线22相交。
[0034]为了减少重组损失，优选的是，从背表面上的任一点到第一导体线20和第二导体线22中的任一个的最大距离保持较小。为此，优选的是，至少第二导体线22的分支的末端沿着将第一导体线20的相邻分支之间构成的角度二等分的虚拟线延伸。在存在有分支点(在该分支点处第一导体线20的一对分支以锐角或90度的角度分叉)的位置处，第二导体线22的分支优选地位于第一导体线20的这些分支之间，使得至少第二导体线22的分支的末端部分朝向该分支点。以这种方式，从背表面上的任一点到第一导体线20和第二导体线22中的任一个的最大距离保持较小。
[0035]多种不同的布局图案可用于第一导体线20和第二导体线22。例如，可使用分支的更多级，或分支线之间的不同角度。图3示出了单元体中的第一导体线20和第二导体线22的另一示例。此处的第二导体线沿着平行四边形的轮廓进行设置，该平行四边形构成该单元体的周边(方形以实例的方式示出为平行四边形，但是可使用任一方形或其他的平行四边形)。该第一导体线从该平行四边形的中心处的触点对角地延伸到四个拐角中的每一个，并具有来自对角线的分支。该分支包括与该平行四边形的第一组平行边缘平行延伸的第一分支，以及与该平行四边形的另一组平行边缘平行延伸的第二分支。该第一分支和第二分支从对角线相反的方向上分出。在矩形单元体的情况下，第一分支和第二分支互相垂直地延伸。沿着轮廓的第二导体线具有朝向该平行四边形内部的分支，来自轮廓的不同部分的分支分别与第一导体线的第一分支和第二分支平行且与第一导体线的第一分支和第二分支相交。
[0036]单元体不需要是方形的。图4示出了六边形单元体的示例。作为示例地,第二触点12被显示在该单元体的所有拐角处，但是可替换地，第二触点12可仅被设置在每隔一个的拐角处。处于说明的目的，第二导体线22在该图中以虚线示出，但是应该理解的是，第二导体线构成连续的到奥体。第一导体线20以多个角度从该单元体的中心处的第一触点辐射出，每隔导体线与前一导体线之间呈60度角。第一导体线20每次分叉成构成第一主分支的第一径向定向的导体线，以及一对构成横向经过该径向的第一侧分支40的导体线。第二导体线22包括在第二触点14之间沿着该单元体的边界延伸的导体线，以及径向指向该单元体的中心的另外的导体线。该另外的导体线每次分叉成构成第二主分支的径向定向的导体线，以及一对构成第二侧分支42的导体线，第二侧分支42被定向为与第一侧分支平行。在第二触点14之间沿着该单元体的边界延伸的导体线还可看作这种第二侧分支。每个第一侧分支40在第二侧分支42的相应对之间延伸。
[0037]尽管图4的实施例已经通过侧分支中的直导线部分进行说明，其中每个分支以对于主分支相同的角度分叉，但是应该理解的是，这并不是必要的。在一实施例中，侧分支可以是弯曲的(具有连续的弯曲或彼此呈一角度的直线部分)。该侧分支可以是弯曲的，例如，使得从第一侧分支或第二侧分支的分叉点的第一部分分别与相邻的第二侧分支或第一侧分支的末端平行地延伸，并且第一侧分支或第二侧分支的末端指向相邻的第二侧分支或第一侧分支分叉的分支点。当在分支点处的主分支和侧分支彼此呈锐角时，另一导体线的相邻侧分支的末端可指向该分支点。在末端处的侧分支可延伸二等分该锐角的虚拟线。这就缩短了从背表面上的点到第一导体线20和第二导体线22的最接近的部分的距离。在一实施例中，该侧分支本身可分叉成指向相邻的分支点的分支。
[0038]尽管导体线在图中已经示出为线，但是应该理解的是，术语导体线指的是导体材料的本体，该导体材料的本体具有横向经过该线方向的大于零的高度和宽度。宽度(横向经过图1-4中示出的线)不必每处都是宽的:朝向分支的末端可以是窄的。导体线的宽度可以填入图中所示的导体线的线之间的空间的部分，从而留下开口以避免短路:图中所示的线可被认为表示导体线的中心线，而不是实际的导体线。用于基极和发射极的导体线上的相互最接近的点之间的空间的部分不需要在用于基区区域和发射区域的导体线之间进行等分，该部分由导体线覆盖。例如，相比于用于发射区域的导体线，用于发射区域的导体线可覆盖相互最接近的点之间的距离的较大部分。这样可增加效率。
[0039]图5示出了太阳能电池的横截面，该太阳能电池包括半导体本体50、发射区域52、在发射区域52上的发射接触电极54以及基区接触电极56。诸如电介质层、防反射涂层、纹理等之类的细节未进行示出。这种横截面的结构本身是已知的。发射接触电极54和基区接触电极56分别构成了第一导体结构和第二导体结构的一部分，或分别构成了第二导体结构和第一导体结构的一部分，并且发射接触电极54和基区接触电极56设置有如表面视图中所示的分支。优选的是，发射部分(该表面由发射区域52覆盖的部分)被最大化，或至少大于基区部分(该表面作为基区区域的部分)。这可通过使如图1-4中所示的导体图案下的发射区域的边缘更靠近基区电极而不是更靠近发射电极来实现。因此，发射区域在大于基区电极之间的距离的一半的范围内延伸。
[0040]提出了一种光伏电池，该光伏电池具有彼此相对的第一表面和第二表面的半导体本体，以及在第一表面上的第一二维阵列的触点和第二二维阵列的触点，所述第一二维阵列的触点和所述第二二维阵列的触点各自耦合到半导体本体中或半导体本体上的基区区域和发射区域中的相应的一个区域。连接到第一和第二二维阵列的触点的外部电触点可通过施加到背表面的导电箔层来实现，并且具有在两者之间的隔离层。最接近于半导体基底的层具有用于与该层接触的进而与半导体接触的开口。
[0041]这被显示在图6中，图6示出了半导体基底60 (省略细节)，该半导体基底60具有来自第一阵列和第二阵列的触点62a,62b,由绝缘箔片66隔开的第一导电箔片和第二导电(例如金属的)箔片64a, 64b。第一导电箔片和第二导电箔片64a, 64b例如通过导电粘合剂分别电耦合到第一阵列和第二阵列的触点。最内侧的箔片64a和绝缘层66具有在第二阵列的触点之上的开口。连接到另一箔片的触点通过这些开口进行设置。当然，连接到该触点的其他方式也是可行的，例如布线，利用相对于该触点的接触垫片安装在PCB上等等。箔片的使用使得可以以较低的成本来提供大量的制造。
【权利要求】
1.一种光伏电池，包括: -半导体本体,所述半导体本体具有彼此相对的第一表面和第二表面； -在所述第一表面上的第一二维阵列的触点和第二二维阵列的触点，所述第一二维阵列的触点和所述第二二维阵列的触点各自耦合到所述半导体本体中或所述半导体本体上的基区区域和发射区域中的相应的一个区域； -电隔离的第一导体结构和第二导体结构，所述第一导体结构和所述第二导体结构都位于所述第一表面上并且分别耦合到所述第一二维阵列的触点和所述第二二维阵列的触占.-所述第一导体结构包括成组的第一导体线分支，每组所述第一导体线分支从所述第一二维阵列的触点中的相应的一个触点处沿至少三个彼此呈小于180度的相继不同的方向而分叉； -所述第二导体结构包括第二导体线分支，所述第二导体线分支在至少三个不同的方向上并且在所述第一导体线分支的各对相邻分支之间的区域中，所述各对中的不同对的第一导体线分支不平行于所述各对中的其它对的第一导体线分支，所述第一导体线分支包括有如下对:与所述对相应的每个第二导体线分支至少耦合到所述第二二维阵列的触点中的相应的一个触点。
2.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述对中的至少部分对的第一导体线分支在所述对内是不平行的，其中所述第二导体结构的导体线分支在所述对中的至少部分对的第一导体线分支之间延伸。
3.根据权利要求1或2所述的光伏电池，其中，所述第一导体线分支分叉成树状结构，且分支导体线的数量随着距所述触点中的相应的一个触点的距离的增加而增加。
4.根据权利要求3所述的光伏电池，其中，所述第二导体线分支延伸到所述树状结构中的每对相邻分支之间的区域。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的光伏电池，其中，在所述第一导体线分支的各对相邻不平行分支之间的区域中的所述第二导体线分支至少部分地沿着将所述对中的第一导体线分支之间的角度二等分的虚拟线延伸。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的光伏电池，其中，从所述第一触点分叉出的所述第一导体线分支或者包含所述触点的无分支区域具有彼此相等的宽度。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的光伏电池，包括:单元体的周期性图案，所述单元体具有来自所述第一导体结构和所述第二导体结构的第一导体线分支和第二导体线分支，其中，所述单元体中的第一导体结构包括从位于所述单元体内的所述触点中的第一触点处辐射出的导体线分支，并且所述第二导体结构包括沿着所述单元体的边界的导体线以及从所述边界进入所述单元体的分支导体线。
8.根据权利要求7所述的光伏电池，其中，所述第二二维阵列的触点位于所述单元体的边界上并且与沿着所述边界的导体线电接触。
9.根据权利要求7或8所述的光伏电池，其中，所述单元体中的第二导体结构的分支导体线分叉为树状结构，且分支导体线的数量随着距所述单元体中的触点中的第一触点的距离的缩短而增加。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的光伏电池，其中，所述第二导体线的树状结构中的分支导体线的至少一部分是弯曲的，所述分支导体线的至少一部分具有末端，所述分支导体线的至少一部分的末端指向所述第一导体线分支分叉为多个第一导体线分支的相应分支点。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的光伏电池，其中，所述单元体为矩形。
12.根据权利要求7至10中·的任一项所述的光伏电池，其中，所述单元体为六边形。
【文档编号】H01L31/0224GK103718306SQ201280038655
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年6月14日 优先权日:2011年6月14日
【发明者】埃弗特·尤金·本德 申请人:荷兰能源研究中心基金会