太阳能电池模块的制作方法

文档序号:9507440
太阳能电池模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及一种包括利用多个布线构件彼此连接的多个太阳能电池的太阳能电池模块。
【背景技术】
[0002]近来,由于现有能源(诸如石油和煤炭)预期将被耗尽,对用于代替现有能源的替代能源的兴趣逐渐增加。在替代能源中,用于从太阳能产生电能的太阳能电池已经特别受到关注,因为太阳能电池具有丰富的太阳光的能源,并且不会造成环境污染。
[0003]太阳能电池通常包括:基板,该基板包含P型杂质或η型杂质并且具有导电性;发射极区域和背面场区域,该发射极区域和该背面场区域中的每一个比基板更严重地掺杂有杂质;以及电极,该电极分别电连接到发射极区域和背面场区域。在这种情况下,在基板和发射极区域之间形成P-η结,并且利用光电效应产生电能。
[0004]当光入射到太阳能电池上时,半导体中产生多个电子-空穴对。电子-空穴对被分离成电子和空穴。电子移动到η型半导体(例如,发射极区域),然后被连接到发射极区域的电极收集,空穴移动到P型半导体(例如,背面场区域),然后被连接到背面场区域的电极收集。电极利用电线彼此连接,从而获得电力。

【发明内容】

[0005]本发明的实施方式提供了一种具有改进的效率的太阳能电池模块。
[0006]在一个方面,存在一种太阳能电池模块,该太阳能电池模块包括:多个太阳能电池,各个太阳能电池包括半导体基板以及第一电极和第二电极,第一电极和第二电极在第一方向上彼此平行地交替设置在半导体基板的后表面上;多个第一布线构件,其被设置在与第一方向交叉的第二方向上,通过导电层电连接到第一电极,与第二电极绝缘,并且被构造为串联连接多个太阳能电池;以及多个第二布线构件,其被设置在第二方向上,通过导电层电连接到第二电极,与第一电极绝缘,并且被构造为串联连接多个太阳能电池,其中,多个太阳能电池中的每一个包括形成在第一布线构件和第一电极的交叉处的第一焊盘以及形成在第二布线构件和第二电极的交叉处的第二焊盘,其中,第一焊盘或第二焊盘包括宽度大于第一电极和第二电极中的每一个的宽度的第一接触焊盘以及具有大于第一接触焊盘的尺寸的至少一个第二接触焊盘。
[0007]与第一布线构件绝缘的第二电极的至少一部分或者与第二布线构件绝缘的第一电极的至少一部分可以包括断开部分,其中,不存在第一电极或第二电极。
[0008]堤可以被设置在断开部分上,以选择性地覆盖电极的端部。
[0009]可以在一个第一电极和一个第二布线构件之间的绝缘部分的至少一部分或者一个第二电极和一个第一布线构件之间的绝缘部分的至少一部分中形成绝缘层。
[0010]第一焊盘和第二焊盘可以由与第一电极和第二电极相同的材料形成。在这种情况下,第一焊盘和第二焊盘中的至少一个可以包括具有窄槽的缝隙。
[0011]另选地,第一焊盘和第二焊盘可以由不同于第一电极或第二电极的导电材料形成。
[0012]第一电极和第二电极中的每一个可以具有100 μπι至600 μ m的宽度以及0.1 μπι至10.0 μm的厚度。
[0013]第一布线构件和第二布线构件中的每一个可以具有Imm至50mm的宽度以及25 μ m至200 μ m的厚度。
[0014]多个太阳能电池中的每一个可以包括多个分散层,该多个分散层被设置在绝缘层和导电层之间的区域中,并且选择性地将第一布线构件和第二布线构件附接到半导体基板。
[0015]多个分散层可以由与第一电极或第二电极相同的材料形成,或者可以由与绝缘层或导电层相同的材料形成。
[0016]在另一方面,提供了一种太阳能电池模块,该太阳能电池模块包括:多个太阳能电池,各个太阳能电池包括半导体基板、彼此平行地设置在半导体基板的前表面上的第一电极以及设置在半导体基板的后表面上的第二电极;以及多个布线构件,其被构造为将多个太阳能电池中的第一太阳能电池的第一电极连接到与第一太阳能电池相邻的第二太阳能电池的第二电极,其中,多个太阳能电池中的每一个中的第一电极的至少一部分包括布线构件与第一电极的交叉处的多个第一焊盘,各个第一焊盘具有大于第一电极的宽度的宽度,其中,第一焊盘中的至少一个的尺寸不同于其余的第一焊盘的尺寸。
[0017]第一焊盘可以包括具有第一尺寸的辅助焊盘以及具有大于第一尺寸的第二尺寸的延伸焊盘。
[0018]第二电极可以多个彼此平行地设置,并且可以包括布线构件和第二电极的交叉处的多个第二焊盘。第二焊盘可以包括各自具有不同尺寸的辅助焊盘和延伸焊盘。
[0019]在第二焊盘中,延伸焊盘的宽度或长度可以大于辅助焊盘的宽度或长度。
[0020]在第一焊盘和第二焊盘中的每一个中,沿着多个太阳能电池中的每一个中的布线构件的纵向,可以将延伸焊盘设置为比辅助焊盘更靠近半导体基板的端部。例如,在第一焊盘和第二焊盘中的每一个中,沿着多个太阳能电池中的每一个中的布线构件的纵向,可以将延伸焊盘设置在第一电极当中的与布线构件交叉的最外面的第一电极。
[0021]另选地,在第一焊盘和第二焊盘中的每一个中,延伸焊盘和辅助焊盘可以沿着布线构件的纵向按照预定图案重复布置。
[0022]第一焊盘的宽度、长度或数量中的至少一个可以不同于第二焊盘的宽度、长度或数量中的至少一个。
[0023]所述第一焊盘的数量可以等于或大于6个,并且可以等于或小于所述第一电极的数量。所述第二焊盘的数量可以等于或大于6个,并且可以等于或小于所述第二电极的数量。例如,所述第一焊盘的数量可以大于所述第二焊盘的数量。
[0024]太阳能电池模块还可以包括多个连接电极,该多个连接电极被构造为在多个太阳能电池中的每一个中的布线构件的方向上将第一焊盘或第二焊盘电连接到第一电极或第二电极。
[0025]多个连接电极的宽度可以等于或大于第一电极或第二电极的宽度,并且可以小于第一焊盘或第二焊盘的宽度。
[0026]布线构件的数量可以是6至30,并且各个布线构件可以具有直径为250 μπι至500 μπι的圆形截面的线形状。
[0027]在第一焊盘或第二焊盘中,延伸焊盘的宽度可以大于布线构件的宽度,并且可以小于2.5mmο
[0028]第一焊盘或第二焊盘的长度可以大于第一电极或第二电极的宽度,并且可以小于30mmo
[0029]第二焊盘的数量(m)与第一焊盘的数量(η)的比(m/n)可以满足0.5彡m/n〈l。
[0030]第二焊盘之间的间距(pitch)可以大于第一焊盘之间的间距。第一电极之间的间距可以等于或大于第二电极之间的间距。因此,第二电极的数量可以大于第一电极的数量。[0031 ] 太阳能电池模块还可以包括反射器,该反射器被设置在第一太阳能电池和第二太阳能电池之间并且连接到布线构件。
【附图说明】
[0032]所包括的附图提供了对本发明的进一步理解,并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分,附图例示本发明的实施方式,并且与说明书一起用来解释本发明的原理。
[0033]附图中:
[0034]图1示出了根据本发明的示例实施方式的太阳能电池模块的完整形状;
[0035]图2是示意性地示出了图1所示的太阳能电池的横截面图;
[0036]图3示出了图1所示的太阳能电池模块的布线构件的完整形状;
[0037]图4是图3所示的布线构件的横截面图;
[0038]图5示出了根据本发明的示例实施方式的另一个布线构件;
[0039]图6是图5所示的布线构件的横截面图;
[0040]图7示出了形成在布线构件上的缓冲区;
[0041]图8示出了图1所示的太阳能电池模块中的各个太阳能电池的电极与布线构件之间的连接关系;
[0042]图9是沿着图8的线1-1’截取的横截面图;
[0043]图10是沿着图8的线11-11’截取的横截面图;
[0044]图11示出了形成在电极和布线构件的交叉处的焊盘;
[0045]图12是沿着图11的线II1-1II’截取的横截面图;
[0046]图13示出了被构造为不同于电极的层的焊盘;
[0047]图14示出了焊盘还包括缝隙;
[0048]图15和图16不出了焊盘的尺寸根据位置而变化;
[0049]图17示出了包括断开部分的电极;
[0050]图18示出了断开部分的宽度根据位置而变化;
[0051]图19示出了包括堤的断开部分;
[0052]图20是沿着图19的线IV-1V’截取的横截面图;
[0053]图21示出了用于电连接焊盘的连接电极;
[0054]图22是沿着图21的线V-V’截取的横截面图;
[0055]图23是示出了用于制造根据本发明的示例实施方式的太阳能电池模块的方法的流程图;
[0056]图24示出了设置在导电层和绝缘层之间的分散层;
[0057]图25是沿着图24的线V1-VI’截取的横截面图;
[0058]图26示出了形成在包括断开部分的电极中的分散层;
[0059]图27是沿着图26的线VI1-VII’截取的横截面图;
[0060]图28示出了形成多个分散层的示例;
[0061]图29是包括传统结构的太阳能电池的太阳能电池模块的立体图;
[0062]图30是沿着图29的线A-A截取的横截面图;
[0063]图31是沿着图29的线B-B截取的横截面图;
[0064]图32示出了布线构件;
[0065]图33不出了第一电极的第一不例;
[0066]图34示出了第一电极的第二示例;
[0067]图35示出了第一电极的第三示例;
[0068]图36示出了第一电极的第四示例;
[0069]图37示出了第一电极的第五示例;
[0070]图38示出了第一电极的第六示例;
[0071]图39示出了第一电极的第七示例;
[0072]图40示出了第一电极包括延伸焊盘和辅助焊盘;
[0073]图41示出了第二电极包括延伸焊盘和辅助焊盘;
[0074]图42示出了包括传统结构的太阳能电池的太阳能电池模块包括反射器;
[0075]图43是沿着图42的线A-A截取的横截面图;
[0076]图44是沿着图42的线B-B截取的横截面图;
[0077]图45示出了图42所示的太阳能电池模块的布线构件;
[0078]图46示出了图42所示的太阳能电池模块的第一电极;
[0079]图47示出了图42所示的太阳能电池模块的第二电极;
[0080]图48至图51示出了前焊盘和背焊盘之间的位置关系;
[0081]图52示出了图42所示的太阳能电池模块的反射器;
[0082]图53是沿着图52的线C-C截取的横截面图;以及
[0083]图54至图58示出了沿着图52的线C-C的反射器的各种结构。
【具体实施方式】
[0084]现在将详细地参照本发明的实施方式,在附图中示出其示例。然而,本发明可以按照许多不同的形式具体实现,并且不应被解释为限于在此阐述的实施方式。只要可能,相同的附图标记将在所有附图中用来指示相同或相似的部分。需要注意的是,如果确定公知技术的详细描述可能导致对本发明的实施方式的误解,则将省略对公知技术的详细描述。
[0085]图1示出了根据本发明的示例实施方式的太阳能电池模块的完整形状。更具体地,图1示出了包括三个相邻的太阳能电池的太阳能电池模块,所述三个相邻太阳能电池在水平方向上彼此连接。
[0086]如图1所示,太阳能电池1a至1c中的每一个具有薄厚度的正六面体形状。各个太阳能电池包括第一导电类型电极(在下文中,被称为“第一电极”)11和第二导电类型电极(在下文中,被称为“第二电极”)13,它们形成在太阳能电池的后表面上,并且分别收集电子和空穴。
[0087]第一电极11和第二电极13在第一方向上彼此平行地交替设置在半导体基板15的后表面上。例如,如图1所示,第一电极11在垂直方向上延伸,并且被布置为彼此平行,第二电极13在垂直方向上延伸,并且被布置为彼此平行。第一电极11和第二电极13在水平方向上交替布置,并且彼此间隔开均匀的距离。
[0088]第一电极11和第二电极13电连接到布线构件25,进而连接到与该太阳能电池相邻的另一个太阳能电池的第二电极13和第一电极11。
[0089]布线构件25被设置在第一电极11和第二电极13的与垂直方向(例如,第一方向)交叉的水平方向(例如,第二方向)上,并且电连接两个相邻的太阳能电池,从而串联连接多个太阳能电池1a至10c。太阳能电池1a至1c可以彼此串联或并联连接。在下面的描述中,描述了太阳能电池1a至1c彼此串联连接的太阳能电池模块作为示例。
[0090]布线构件25包括第一布线构件21和第二布线构件23。作为示例,使用位于中间的第二太阳能电池1b来描述该构造。也就是说,第一布线构件21电连接到第一电极11,并且与第二电极13绝缘,第二布线构件23电连接到第二电极13,并且与第一电极11绝缘。
[0091]更具体地,第一布线构件21的一侧电连接到第二太阳能电池1b的第一电极11,并且另一侧电连接到与第二太阳能电池1b相邻的第三太阳能电池1c的第二电极13,从而将第二太阳能电池1b与第三太阳能电池1c连接。此外,第二布线构件23的一侧电连接到第二太阳能电池1b的第二电极13,并且另一侧电连接到与第二太阳能电池1b相邻的第一太阳能电池1a的第一电极11,从而将第二太阳能电池1b与第一太阳能电池1a连接。
[0092]第一布线构件21和第二布线构件23在垂直方向上交替布置,并且被彼此平行地设置。
[0093]如上所述,因为布线构件25被设置在与电极11和电极13交叉的方向上,所以容易将布线构件25连接到电极11和电极13,并且布线构件25与电极11和电极13之间的对齐也变得容易。在本发明的实施方式中,第一电极11和第二电极13彼此平行地形成在太阳能电池的后表面上,并且布线构件25在与第一电极11和第二电极13交叉的方向上连接到第一电极11和第二电极13。因此,布线构件25的热变形方向与第一电极11和第二电极13的热变形方向彼此交叉。因此,可以保护太阳能电池不受热变形产生的内应力影响。
[0094]图2是示意性地示出图1所示的太阳能电池的横截面图。如图2所示,根据本发明的实施方式的太阳能电池是背接触太阳能电池,其中,第一电极11和第二电极13中的全部被设置在第一导电类型(例如,P-型或η-型)的半导体基板15的后表面上。
[0095]阻止光的反射并执行钝化功能的薄层16和薄层17分别形成在半导体基板15的前表面(光入射到其上)和后表面上(设置在前表面的对面)。
[0096]薄发射极区域18和薄背面场区域19中的每一个降低势皇,并且分别形成在第一电极11和半导体基板15之间以及第二电极13和半导体基板15之间,并且可以使得电极11和电极13容易收集载流子。
[0097]太阳能电池具有180mm或小于180mm或更小的正方形平面形状,并且太阳能电池的厚度等于或小于250 μπι。也就是说,太阳能电池具有非常薄的板形状。因此,薄板形状的太阳能电池可能容易热变形。具体地,由于第一电极11和第二电极13具有不同于半导体基底15的热膨胀系数,太阳能电池可以具有由热变形导致的内应力。因此,太阳能电池可能被物理破坏或者可以是弯曲的。
[0098]然而,与现有技术相比,本发明的实施方式增加了第一电极11和第二电极13中的每一个的宽度Wd,并且减小了第一电极11和第二电极13中的每一个的厚度td,从而解决了由热变形导致的问题。根据实验,当电极的宽度Wd为100 μπι至600 μπι并且电极的厚度td为0.1 μπι至10.0 μπι时,可以稳定地收集载流子,并且可以解决上述问题。
[0099]图3示出了图1所示的太阳能电池模块的布线构件的完整形状,图4是图3所示的布线构件的横截面图。如图3和图4所示,布线构件25具有薄厚度的矩形带形状,并且具有矩形横截面。此外,布线构件25具有1.0mm至50mm的宽度Sd以及25 μπι至200 μπι的厚度Ad。
[0100]因为布线构件25连接到电极11和电极13,如果布线构件25是热变形的,则布线构件25的热变形可以被转移到太阳能电池1a至10c。因此,可以使太阳能电池1a至1c变形。然而本发明的实施方式可以通过减小布线构件25的厚度Ad来使热变形最小化,并且也可以通过增加布线构件25的宽度Sd来平滑地执行载流子的迀移。
[0101]如图4所示,布线构件25包括形成表面的涂布层251和以薄厚度(例如,15 μπι至35μπι)涂覆有涂布层251的核心层253。核心层253可以由具有良好导电性的金属材料(例如,N1、Cu、Ag和Al)形成。涂布层251可以由Pb、Sn或具有由SnIn, SnBi, SnPb,SnCuAg和SnCu表示的化学式的焊料、或者它们的组合形成。
[0102]图5示出了根据本发明的实施方式的另一个布线构件,并且图6是图5所示的布线构件的横截面图。如图5和图6所示,布线构件25具有圆形横截面的线形状。布线构件25包括涂布层351和核心层353,并且具有250 μ m至500 μ m的直径。如上所述,由于布线构件25具有圆形横截面,所以与图3所示的布线构件25相比,由圆形布线构件25导致的热变形可以进一步减小。
[0103]图3和图5
再多了解一些
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