无母线背接触式太阳能电池及其太阳能模块和制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种背接触式太阳能电池以及具有这种背接触式太阳能电池的太阳能模块。此外，本发明涉及一种制造背接触式太阳能电池的方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是将光直接转换为电能的光伏元件。通过光的吸收在半导体基板中产生的载流子对在具有例如η型或P型的第一掺杂类型的发射极区和具有相反的掺杂类型的基极区之间的Pn结处分离。这样产生并且分离的载流子对可以经由与发射极区接触的发射极金属触点和与基极区接触的基极金属触点提供到外部电流回路。
[0003]为了使例如由于遮蔽而导致的损耗最小化，研发了背接触式太阳能电池，其中，两种类型触点，即发射极金属触点和基极金属触点，布置在半导体基板的背面。例如，研发了背接触式太阳能电池，在其背面表面布置有两种类型的彼此交错的梳状的金属触点，这种背接触式太阳能电池也称为IBC背接触式太阳能电池(叉指背接触)。在图1和图2中，示出了这种背接触式太阳能电池的金属触点的模式的示例。
[0004]在图1中示出的背接触式太阳能电池101中，在半导体基板105的背面103，交替地彼此相邻地布置有线形的发射极金属触点107和基极金属触点109。发射极金属触点107从半导体基板105的上边缘区域线性地延伸到半导体基板105的下边缘区域，并且在上边缘区域处通过与发射极金属触点107垂直地延伸的母线111彼此电连接。以类似的方式，基极金属触点109从下边缘区域延伸到上边缘区域，并且在下边缘区域中通过另一个母线113彼此连接。
[0005]在图1中示出的双母线设计中，指状的发射极金属触点107和基极金属触点109的长度大约与半导体基板103的边长一样长。因为金属触点的长度二次方地贡献于太阳能电池的电接触的总电阻，因此在图1中示出的传统的背接触式太阳能电池中经常需要大的开销，以便在金属触点107、109内保证足够高的电导率。例如，可以通过镀敷直至10 μπι的铜，来提高沿着指状的金属触点107、109的电导率。然而，这种镀敷在制造太阳能电池时可能产生相当大的附加成本，并且特别地可能受到技术限制，例如该技术限制可能阻止156mm(6英寸)边长的太阳能电池采用相应的金属触点设计，如近年来对应于行业标准那样。
[0006]为了减小指状的金属触点107、109中的串联电阻损耗，例如研发了如在图2中示出的可选的金属触点设计。在这种设计中，在太阳能电池201的半导体基板205的背面203，彼此平行地构造两个发射极母线111以及两个基极母线213，并且长形的发射极金属触点207和长形的基极金属触点209垂直于这些发射极和基极母线211、213地从这些发射极和基极母线211、213伸出。由此，指状的金属触点207、209的有效长度被分为三份，从而对于这些金属触点207、209例如能够使用丝网印刷金属化或者几微米厚的气相沉积金属化。
[0007]然而，在此，背面203的母线211、213的面积可能相对大。这在具有背面发射极的太阳能电池中尤其可能导致大的电损耗，因为少数载流子也必须横向地经由基极母线213的区域扩散到发射极。这可能导致也称为“electrical shading”的电遮蔽。此外，由于设置了 4个母线，因此可能需要例如以含银的丝网印刷金属化形式施加相对大量的金属，这可能使太阳能电池制造的成本增加。
[0008]例如在US 2011/0126878 Al中描述了不同的技术和设计，用于对背接触式太阳能电池设置金属触点，并且对其进行电路连接。此外，描述了背接触式太阳能电池，其虽然具有长形的指状的发射极和基极金属触点，但是其中，这些金属触点不通过与其垂直地延伸的母线彼此连接，因此这里将其称为无母线背接触式太阳能电池。
【发明内容】
[0009]需要进一步改进的能够技术上简单并且成本低廉地制造的无母线背接触式太阳能电池。此外，需要具有多个这种无母线背接触式太阳能电池的太阳能模块以及制造无母线背接触式太阳能电池的方法。
[0010]这种需要可以通过根据独立权利要求的无母线背接触式太阳能电池以及通过根据并置的权利要求的太阳能模块或制造方法来满足。在从属权利要求中以及在下面的描述中定义了有利实施方式。
[0011]根据本发明的第一方面，提供一种无母线背接触式太阳能电池，包括:半导体基板，其具有布置在基板背面的多个线状的发射极区和相同形状的基极区，其中，发射极区和基极区在所述基板背面交替地布置，并且分别从所述基板背面的一侧边缘区域延伸到所述基板背面的相对的一侧边缘区域。此外，该无母线背接触式太阳能电池具有多个线状的发射极金属触点，所述发射极金属触点中的每一个沿着相关联的发射极区布置并且与其电接触，其中，相邻的发射极金属触点不通过与所述发射极金属触点垂直地延伸的母线金属触点彼此导电地连接。以类似的方式，该无母线背接触式太阳能电池具有线状的基极金属触点，所述基极金属触点中的每一个沿着相关联的基极区布置并且与其电接触，其中，相邻的基极金属触点不通过与所述基极金属触点垂直地延伸的母线金属触点彼此导电地连接。在此，所述发射极金属触点中的每一个和所述基极金属触点中的每一个沿着与其接触的发射极区或基极区具有多个中断部，其中，所述中断部显著短于相邻的所述发射极金属触点或基极金属触点的非中断区。
[0012]此外，本发明的该第一方面可以被看作基于下面描述的思想和认识。
[0013]提出了背接触式太阳能电池的半导体基板在背面设置有长形的发射极区以及长形的基极区，其中，发射极区和基极区优选以带状从半导体基板的一个边缘到达相对的另一个边缘，并且在与其纵向延伸方向垂直的方向上沿着基板背面交替地布置。在此，基极区可以具有第一掺杂类型。在基极区中掺杂浓度可以等于或者大于半导体基板的基本掺杂浓度。发射极区可以具有相反的掺杂类型，并且例如可以通过合适的掺杂剂的局部扩散来产生。
[0014]在半导体基板的基板背面，沿着这样形成的发射极区和基极区，分别设置同样为线状地形成的发射极金属触点和基极金属触点。这些发射极金属触点和基极金属触点与位于下方的发射极区和基极区电接触，以便能够导出所产生的并分离的载流子对。发射极金属触点和基极金属触点优选具有比发射极区和基极区显著小的宽度。与发射极区和基极区相比，发射极金属触点和基极金属触点在沿着线状区域或触点的方向上具有显著高的电导率。因此，所生成的并分离的载流子对在发射极区和基极区内直到发射极金属触点和基极金属触点中的一个仅需要扩散短的距离，然后能够以小的电阻消耗沿着金属触点传导至接线，通过该接线，能够将在太阳能电池中产生的电力输送至外部用电设备。
[0015]然而，与图1和图2中示出的背接触式太阳能电池不同，这里提出的无母线背接触式太阳能电池不具有用来使相邻的发射极金属触点和相邻的基极金属触点彼此导电地连接的母线。换句话说，这里提出的无母线背接触式太阳能电池其如下面详细地示出的，在与外部电接触并且连接之前，在其基板背面具有多个彼此相邻地布置的发射极金属触点和基极金属触点，它们不通过金属触点在与其纵向延伸方向垂直地彼此连接，因此大部分情况下在半导体基板上彼此电