便通过重力、表面张力及毛细管作用汇集在光滑球体的周边附近。透明导体的汇集降低导体的电阻且改进可靠性。由于透明导体实质上从二极管的顶部毛细吸附移除，所以避免透明导体的任何反射问题，且透明导体与硅之间的任何折射率失配变得不相关。如果需要，可使用湿式蚀刻从球体的顶部蚀除任何薄导体层。
[0061]如果使用不透明导体层，则应蚀除所述球体26的顶部上方的会显著衰减太阳辐射光谱中可被硅吸收的光的任何导体材料。在一项实施例中，包括粘结剂中的纳米大小的银粒子或导线的层被用作导体层44。银粒子或导线在固化后彼此接触。在一项实施例中，导体层44在干燥后厚度约为10nm到200nm。
[0062]现在，每一个别电池中的所有微二极管并联连接，其中金属箔衬底10在所有电池下方提供连续导体。
[0063]展示低电阻率金属汇流条48，其最终在金属化步骤中例如通过银或其它导体的喷墨印刷或轮转丝网印刷而印刷于透明导体层44上方，以将电流更好散布于透明导体表面上方。
[0064]图11是所得光伏模块49的俯视图。在图11中，优选地在卷带式工艺中，将电介质衬底50层压到金属箔衬底10的底表面。衬底50可为聚碳酸酯、PET或其它聚合物或聚合物复合材料的薄膜，且可充当光伏模块背板。还展示了每一电池中的透明顶部导体层44。
[0065]还展示每一电池(例如，电池52及53)中的区域(全黑)，在其中铝导体层22通过上覆层的选择性印刷而暴露。替代性地，只有金属箔衬底10暴露于全黑区域中。
[0066]还展示旁路二极管51，其是通过图案化印刷层而形成的每一电池的拐角处的隔离区域。
[0067]识别了电池之间的间隙55。
[0068]图12是来自图11的两个相邻光伏电池52及53的边沿的横截面图。注意，电池具有共同导电衬底10，所述共同导电衬底10需要被切断以电隔离每一电池。控制CO2激光54以通过烧蚀围绕每一光伏电池(例如，电池52及53)在衬底10中形成窄沟槽直到电介质衬底50以电隔离每一光伏电池。
[0069]电池的数目取决于光伏面板的所需电压，其中每一电池产生约0.6伏特，且电池将被串联连接。可使用本工艺形成产生超过300伏特的光伏面板。每一电池可为(例如)一平方英寸或任何其它大小。对于在本发明中使用的材料，使用激光烧蚀替代使用锐利工具的机械划线，因为激光将在不撕裂或拉伸层的情况下形成更界限清楚的电池沟槽。还可经更精确控制激光。此外，激光烧蚀是非接触方法，因此使得所述工艺能够在卷带式光伏模块制造工艺期间连续完成。
[0070]作为图12的实施例的替代方案，将球体26及层22、36及44以完全相同的方式图案化以具有对准边沿，且控制激光烧蚀以保留金属箔衬底10的部分，所述部分从每一电池的边沿延伸以通过后续金属化步骤进行电接触。
[0071]如在图13中展示，接着，将电介质56印刷于沟槽/间隙区域中以绝缘电池53的阳极导体22。
[0072]接着，(例如)通过印刷及固化执行金属化步骤以形成导体58，所述导体58将一个电池53的阴极导体层44电连接到相邻电池52的阳极导体层22 (或金属箔衬底10)以串联连接电池。
[0073]图14是含有通过导体58串联连接的12个电池的光伏面板49的俯视图。展示经串联连接电池的蛇形路径。全黑区域表示暴露的阳极导体层22或金属箔衬底10，且交叉影线层表示阴极导体层44。在串联连接的12个电池的实例中，输出电压是约7.2伏特。可将多得多的电池串联连接以使电压升高到任何所需电平。每一电池可含有数千个并联连接的微二极管。
[0074]每一电池还含有旁路二极管51。
[0075]图15是电池53的小部分的俯视图，其图解说明与电池53的其余部分按反并联关系连接的旁路二极管51。连同围绕电池的沟槽(图12)，围绕旁路二极管51激光烧蚀沟槽72以电隔离旁路二极管51。在金属化步骤期间，导体74及76经印刷以将旁路二极管51与相关联电池按反并联关系连接，以在跨电池或光伏模块的足够高的反向偏压的情况中传导电流。
[0076]可在面板上方提供抗反射涂层。可将保护性透明薄板层压或印刷/喷涂于面板上方。
[0077]如果需要，光伏模块的额外区段可通过沟槽/间隙隔离且与光伏模块串联连接以形成阻断二极管。
[0078]虽然已展示及描述本发明的特定实施例，但是所属领域技术人员将明白，在不脱离本发明的情况下可对其广泛的方面作出改变及修改，且因此随附权利要求书在其范围内涵盖如落于本发明的真正精神及范围内的所有此类改变及修改。
【主权项】
1.一种用于形成太阳能电池结构的过程，其包括: 将第一导体层沉积于金属衬底上； 将多个二极管球体提供于所述第一导体层上作为第一二极管层，所述二极管球体具有用于暴露于太阳以产生电力的第一导电类型的顶表面部分，且具有电接触所述第一导体层的第二导电类型的底表面部分； 沉积电接触所述顶表面部分的第二导体层， 其中至少将所述二极管层及所述第二导体层图案化以形成电池的阵列，其中相邻电池之间存在间隙； 提供贴附到所述金属衬底的底表面的电介质衬底； 激光烧蚀透过至少所述金属衬底的第一沟槽以形成多个电隔离电池；以及 通过将一个电池的所述第一导体层电连接到相邻电池的所述第二导体层而串联互连至少一些所述电池。2.根据权利要求1所述的过程，其进一步包括通过在每一电池内形成透过至少所述金属衬底的第二沟槽且以反并联关系互连旁路二极管与其相关联电池而形成与每一电池相关联的所述芳路一.极管。3.根据权利要求1所述的过程，其中提供所述二极管球体的所述步骤包括在所述第一导体层上印刷墨水形式的半导体球体且接着固化所述墨水。4.根据权利要求1所述的过程，其中激光烧蚀的所述步骤包括形成所述第一沟槽使其只透过所述金属衬底直到所述电介质衬底。5.根据权利要求1所述的过程，其中所述第一导体层在经沉积时被图案化以对应于电池的所述阵列。6.根据权利要求1所述的过程，其中所述金属衬底的边沿在激光烧蚀的所述步骤后从所述电池中的每一个延伸出来以电接达到所述二极管的所述底表面部分。7.根据权利要求1所述的过程，其中所述第二导体层包括透明导体材料。8.根据权利要求1所述的过程，其中互连的所述步骤包括印刷图案化金属层以串联互连所述电池。9.根据权利要求1所述的过程，其中提供所述二极管球体的所述步骤包括将半导体球体沉积于所述第一导体层上且接着掺杂所述半导体球体以在所述半导体球体中的每一个中形成pn结，以形成所述二极管球体。10.根据权利要求1所述的过程，其中所有步骤都在大气压下执行。11.根据权利要求1所述的过程，其中所述过程是卷带式过程。12.根据权利要求1所述的过程，其中所述二极管球体包括微观硅球体。13.根据权利要求1所述的过程，其中所述电池以蛇形图案串联连接。14.根据权利要求1所述的过程，其中所述二极管球体包括微观二极管球体，其中所述电池中的每一个包括并联连接的所述多个二极管球体的子组。15.—种太阳能电池结构，其包括: 微观二极管球体的单层，其在第一衬底上作为第一二极管层，所述二极管球体具有用于暴露于太阳以产生电力的第一导电类型的顶表面部分，且具有第二导电类型的底表面部分; 第一导体层，其电接触所述底表面部分； 第二导体层，其电接触所述顶表面部分； 间隙，其分离所述第一二极管层、所述第一导体层及所述第二导体层的区域以形成多个电隔离电池；以及 导体，其通过将一个电池的所述第一导体层电连接到相邻电池的所述第二导体层而串联互连至少一些所述电池。16.根据权利要求15所述的结构，其中所述二极管球体包括微观二极管球体，其中所述电池中的每一个包括并联连接的所述多个二极管球体的子组。17.根据权利要求15所述的结构，其中所述第一导体层在导电衬底上方，其中所述导电衬底贴附到电介质衬底，且其中所述间隙向下延伸到所述电介质衬底。
【专利摘要】形成一种光伏PV模块，其具有光伏电池的阵列，其中所述电池通过间隙分开。每一电池含有并联连接的小硅球体二极管(直径为10微米到300微米)的阵列。可通过印刷来图案化所述二极管及导体层。连续金属衬底支撑所有所述电池中的所述二极管及导体层。将电介质衬底层压到所述金属衬底。接着，通过围绕所述电池激光烧蚀而形成沟槽以切断所述金属衬底，以形成电隔离的光伏电池。接着，执行金属化步骤以串联连接所述电池，以增大所述光伏模块的电压输出。还通过所述沟槽形成步骤形成每一电池的电隔离旁路二极管。所述金属化步骤以反并联关系连接所述旁路二极管与其相关联电池。
【IPC分类】H01L27/142, H01L31/0352
【公开号】CN105103293
【申请号】CN201480015736
【发明人】特里西娅·扬布尔, 布拉德利·史蒂文·奥拉韦, 威廉·约翰斯通·雷
【申请人】尼斯迪格瑞科技环球公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年3月15日
【公告号】US20140261674, WO2014145221A1