用于太阳能模块的镀覆电接触件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造包括硅太阳能电池的阵列的太阳能模块的各个单独的硅太阳能电池之间的电接触件的镀覆方法。
【背景技术】
[0002]太阳能模块是用于把阳光转换成电能的器件，并且包括单独的太阳能电池的一维阵列或二维阵列，例如IX1、6x 12或8x 12太阳能电池的阵列。太阳能模块的总体尺寸例如是 0.8x1.6m 或者 1x1.6m。
[0003]基于硅的太阳能电池包括硅单晶电池(“太阳能硅晶片”)、多晶硅电池和无定形硅电池。
[0004]这样的太阳能电池(2)被安放到支持基板(5)上，基板例如是玻璃板(6)与密封剂(7 )的夹层，所述密封剂(7 )比如是在太阳能模块(I)的使用期间朝向阳光的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的箔片或者硅酮薄板。各个单独的太阳能电池(2)之间存在水平间隔
(3)。通过在太阳能电池(2)上以及其间附着电线、夹箝(clamp)或其组合(4)使得各个单独的太阳能电池的相应的P型和N型扩散区段发生电接触(图1)。
[0005]已经知道用于使太阳能电池彼此电接触的不同策略:将已经在一侧或全部两侧附着有布线部分的太阳能电池(2 )安放到支持基板(5 )上，并且将电线和/或夹箝(4)焊接或胶粘到太阳能电池(2)上的接触区域(8)上，从而桥接附着到太阳能模块(I)的基板的两个太阳能电池(2)之间的水平间隔(3)。在US 2012/0160294 Al中公开了一种通过夹箝(4)连接太阳能电池的方法。焊接到两个硅电池的接触区域上并且桥接附着到支持基板(5)的所述两个太阳能电池之间的水平间隔(3)的电线和/或夹箝(4)的机械稳定性并不总是足够的。
[0006]这例如在图2中示出:在至少两个太阳能电池(2)和(2’)被安放到密封剂(7)上面(图2a)或者被部分地嵌入到密封剂(7)中(图2b)的情况中，会导致与支持基板(5)和密封剂(7)相对的所述至少两个太阳能电池(2)和(2’)的表面之间的高度差(9)。在太阳能电池(2)和(2’)的边缘与密封剂(7)的表面之间的区段中弯曲两个太阳能电池(2)和(2’)之间的布线和/或夹箝(4)，以便机械支持所述布线(4)(图2c )。所述弯曲的布线部分(10 )的内部应力增大，并且相应地降低了太阳能模块(I)的后来使用中的可靠性，例如其中例如50° C的大温度差会促使在弯曲布线部分(10)中形成裂缝(11)(图2d)。
[0007]此外，在太阳能模块(I)的制造或后来使用期间，通过(导电)粘合剂形成的太阳能电池(I)与布线和/或夹箝(4)之间的焊接接点或接点也是太阳能模块(I)的一个故障来源。
[0008]文献GB I 553 025 Al公开了一种用于在各个单独的太阳能电池上制造布线的方法，其中在硅晶片中形成沟槽并且相继地用铝填充。所述铝布线与形成在硅晶片中的沟槽的侧壁直接接触。相应地，这样的方法不适用于在各个单独的硅太阳能电池之间形成铜和/或铜合金布线，这是因为硅和铜扩散到彼此之中，并且从而会以不可接受的方式改动太阳能硅材料的固有属性。
[0009]文献WO 2006/093023 Al公开了一种用于从各个单独的硅晶片制造微芯片的双金属镶嵌(dual damascene)镀覆方法。
[0010]文献EP 0710991 Al公开了一种用于把一组太阳能电池元件与彼此靠近设置的多个太阳能电池元件的背面上的金属箔构件连接的方法。
【发明内容】
[0011]本发明的目的
本发明的目的是提供一种用于在太阳能模块中的硅太阳能电池之间制造由铜或铜合金制成的电接触件的方法，其中这样的电接触件的机械稳定性和可靠性得到提高。此外，必须避免由铜或铜合金制成的电接触件与硅太阳能电池的侧壁的直接接触。
[0012]发明的概括
这一目的是通过一种用于制造太阳能模块上的电接触件的镀覆方法而解决的，所述方法包括依照以下顺序的步骤:
(i )提供安放到支持基板上的娃太阳能电池的阵列，各个娃太阳能电池彼此分开一定水平间隔，并且具有在每一个硅太阳能电池上包括至少一个接触区域的暴露表面；
(ii)将镀覆抗阻剂沉积到所述硅太阳能电池阵列的暴露表面以及硅太阳能电池之间的水平间隔上；
(iii)在镀覆抗阻剂中形成开口，并且从而暴露出每一个硅太阳能电池上的所述至少一个接触区域以及硅太阳能电池之间的水平间隔的至少一部分；
(iv)在镀覆抗阻剂以及步骤(iii)中形成的开口上面形成导电种子层；
(v)在导电种子层上面形成铜或铜合金层；以及
(vi)对铜或铜合金层和导电种子层的那些各个部分进行回蚀，该回蚀足以从镀覆抗阻剂去除铜或铜合金层和导电种子层全部二者，从而留下在步骤(iii)中形成的开口中的铜或铜合金层，并且由此形成硅太阳能电池之间的布线以及电线加固柱(wirereinforcement pillar)。
[0013]通过根据本发明的镀覆方法制造的太阳能模块包括硅太阳能电池之间的铜或铜合金布线部分，铜或铜合金布线部分具有布线加固柱并且桥接所述硅太阳能电池之间的水平间隔。所述布线部分为太阳能模块的每一个硅太阳能电池提供电接触件，并且具有足够的机械稳定性和可靠性。不需要焊接接点和/或粘合剂来把太阳能电池之间的布线与每一个太阳能电池上的接触区域连接。根据本发明的方法省略了铜或铜合金布线部分与布线加固柱和硅太阳能电池之间的直接接触。相应地，硅与铜或铜合金之间的不合期望的扩散得到了抑制。
【附图说明】
[0014]图1示出了太阳能模块的顶视图(现有技术)，太阳能模块包括硅太阳能电池的二维阵列、硅太阳能电池之间的水平间隔和硅太阳能电池上的导线、以及硅太阳能电池之间的布线。
[0015]图2示出了太阳能模块的剖面(现有技术)，太阳能模块具有两个硅太阳能电池、所述两个硅太阳能电池之间的水平间隔、以及桥接所述水平间隔的所述两个硅太阳能电池之间的布线。
[0016]图3示出了根据本发明的用于制造太阳能模块上的硅太阳能电池上的导线以及硅太阳能电池之间的布线的方法。
[0017]图4示出了根据本发明的用于制造太阳能模块上的硅太阳能电池上的导线以及硅太阳能电池之间的布线的方法的另一个可选步骤。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供一种用于通过镀覆(优选地是电镀)形成硅太阳能电池之间的图案化铜或铜合金层的方法。所述方法特别适合于在包括至少两个硅太阳能电池的太阳能模块上制作导线。后面更加详细地描述所述方法。
[0019]这里示出的附图仅仅是为了对处理进行说明。附图不是按比例绘制的，也就是说他们并不反映太阳能模块的实际规格或特征。相似的附图标记在描述中始终指代相似的元件。
[0020]提供包括安放在支持基板(104)上的至少两个硅太阳能电池(102)和(102’)的太阳能模块(101)(图3a)。支持基板(104)可以包括玻璃板或塑料材料(105)以及密封剂
(106)。所述密封剂最常见的是由乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(EVA)或硅酮材料制成的薄板。
[0021]包括柔性硅太阳能电池(102)的太阳能模块(101)的支持基板(104)可以包括例如适当的聚合物材料之类的柔性材料以替代玻璃板(105 )。
[0022]硅太阳能电池(102 )例如是单晶硅太阳能电池(太阳能硅晶片)和多晶硅太阳能电池、薄膜娃太阳能电池(例如无定形娃太阳能电池)或者任何其他柔性太阳能模块设计。
[0023]最为优选的是，硅太阳能电池(102)是基于硅的背面接触电池，其中各个单独电池上以及其间的所有布线都附着到硅太阳能电池(102)的背面。
[0024]所述至少两个硅太阳能电池(102)和(102’)在与朝向基板(104)的硅太阳能电池侧相对的硅太阳能电池侧上包括至少一个接触区域(107)。
[0025]水平间隔(103)将安放在支持基板(104)上的至少两个硅太阳能电池(102)和(102’)分开。水平间隔(103)优选地可以具有处于0.5到25mm范围内的宽度，更优选的是从I到20mm。
[0026]在根据本发明的方法中可以使用不同类型的接触区域(107)。接触区域(107)在这里被定义成在后来的处理步骤中在其上经受(一个或多个)铜或铜合金层的沉积的硅太阳能电池(102)表面的一部分。相应地，接触区域(107)提供可镀表面并且抑制硅太阳能电池与通过根据本