聚光器系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及聚光器系统，包括聚光器单元和接收器，接收器具有承载基材和至少一个光伏太阳能电池，太阳能电池被构成为光伏半导体太阳能电池，其具有至少一个基极区、至少一个发射极区、与基极区导电相连并被构造用于外部的导电布线连接的至少一个金属基极接触结构和与发射极区导电相连并被构造用于外部的导电接通的至少一个金属发射极接触结构，其中，基极接触结构和发射极接触结构间接或直接设置在太阳能电池的正面，在太阳能电池的背面间接或直接设置与基极导电相连的至少一个基极背面金属化部，太阳能电池具有至少一个金属基极通路结构，其从基极背面金属化部延伸向基极接触结构，从而基极背面金属化部和基极接触结构通过基极通路结构导电相连。
【专利说明】聚光器系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的聚光器系统。
【背景技术】
[0002]聚光器系统已知被用于转化入射电磁射束尤其是太阳光，其具有聚光器单元和接收器。该接收器又具有承载基材和至少一个光伏太阳能电池。
[0003]入射电磁射束借助聚光器单元被聚集到至少一个光伏太阳能电池上，结果，在光伏太阳能电池的设计用于光入射的正面存在比入射光更高的光强。
[0004]这样的聚光器系统尤其具有以下优点，照中聚光器单元入射面的射束被聚集到其面积明显小于入射面的太阳能电池上，结果，与非聚光器系统相比，尤其需要较少材料来制造太阳能电池。
[0005]在高聚能式聚光器系统中一般有至少100的聚光系数，这样的高聚能式聚光器系统一般与光伏II1-V太阳能电池相关联，尤其在采用具有多个pn结的太阳能电池结构的情况下应用。
[0006]此时，该接收器一般具有按照模块方式布线相连的多个光伏太阳能电池。这样的聚光器系统在W02008/107205A2中已做说明。
【发明内容】
[0007]本发明任务在于，实现已知聚光器系统的一种低成本替代方式，尤其是扩展具有硅基太阳能电池的已知聚光器系统的应用领域。
[0008]通过根据权利要求1的聚光器系统来完成该任务。在权利要求2至13中找到了本发明聚光器系统的有利实施方式。兹明确将所有权利要求的字句参引纳入本说明书。
[0009]本发明聚光器系统包括聚光器单元和接收器，该接收器具有承载基材和至少一个太阳能电池。该聚光器单元和该接收器是如此互相配合地设置的，即，在使用该聚光器系统时，入射的电磁射束能够借助聚光器单元被聚集到太阳能电池正面的至少局部区域上。
[0010]太阳能电池被构成为光伏半导体太阳能电池，其具有:至少一个基极区(Basisbereich)、至少一个发射极区、至少一个金属基极接触结构和至少一个金属发射极接触结构，其中，该至少一个金属基极接触结构与该基极区导电相连，所述至少一个金属发射极接触结构与该发射极区导电相连。基极接触结构和发射极接触结构分别例如被构造用于借助电池连接条实现外部的导电接通。
[0011]重要的是，在本发明的聚光器系统中，该基极接触结构和发射极接触结构间接或直接设置在太阳能电池正面上，因而在太阳能电池背面间接或直接设置与基极导电相连的至少一个基极背面金属化部，并且太阳能电池具有至少一个基极通路结构，其从基极接触结构延伸出，从而基极背面金属化部和基极接触结构通过基极通路结构导电相连。基极通路结构也以金属形式构成，因而从背面金属化部起存在与基极接触结构的金属导电连接。
[0012]本发明基于 申请人:的以下认识，在聚光器系统中一般在太阳能电池上出现的、t匕非聚光式太阳能电池应用中更高的电流因串联电阻损耗而尤其可造成效率降低。同时，在聚光器应用中在太阳能电池上的热力学预算一般显著高于在非聚光式应用时，因而需要与散热元件的大面积热接触。
[0013]而不同于典型的非聚光式应用，在聚光器系统中不一定必然由金属接触结构遮蔽尽量少的太阳能电池正面面积。因为在太阳能电池正面的边缘可留下不受光照的太阳能电池表面区域，该表面区域因而可被尺寸足够大的金属接触结构占据，不会由此造成成本显著增加和整个系统效率的降低。
[0014]因此，在本发明的聚光器系统中，第一次借助金属基极通路结构将背面金属化部的电流传导至设置于太阳能电池正面的基极接触结构。由此得到一系列优点:
[0015]其一，聚光器系统内的多个太阳能电池的布线连接明显简化，这是因为两极的金属接触结构，即，基极接触结构和发射极接触结构设置在光伏太阳能电池正面上，因而能以简单方式连接相邻太阳能电池的同极性的接触结构或者在典型串联的情况下是相邻太阳能电池的极性相反的接触结构。
[0016]另外，电池连接条不必通至基极背面金属化部，因而基极背面金属化部可以整面地设置在散热元件上，最好是导热且同时电绝缘的元件例如像铝阳极氧化铝或涂覆陶瓷材料上。由此可以实现经过最好形成在太阳能电池背面的整面上的基极背面金属化部的最大程度的散热。
[0017]在本发明范围内的是，该基极通路结构设置在基极区侧旁。由此得到以下优点，即，该基极通路结构可以简单方式延伸于基极区的总宽度范围内，因此以简单方式获得小的导体电阻。
[0018]特别有利的是，基极通路结构贯穿该基极。为此，太阳能电池优选包括多个基极通路结构，每个基极通路结构均贯穿基极。该基极通路结构最好大致垂直于背面地贯穿基极。
[0019]尤其有利的是，该基极通路结构至少贯穿该光伏有源基极区，S卩，贯穿基本上进行载流子孔对生成的区域。
[0020]由此得到以下优点，S卩，在太阳能电池处理时可参考已知的工艺步骤，其中，在基极中例如借助激光形成空腔，随后用金属填充，例如通过注入包含金属颗粒的膏体，例如利用印刷法，例如利用丝网印刷法或仿形印刷法。另外，可以实现金属颗粒的电镀沉积。该通路结构一般具有30 μ m?100 μ m的直径。尤其可以参考MWT-太阳能电池(金属穿孔卷绕)的多个优化的处理步骤。MWT-太阳能电池的制造过程例如在Florian ClementCDO1: 10.1016/j.solmat.2009.06.020)或者 Benjamin Thaidigsmann (D01:10.1002/pssr.201105311)中已做说明。
[0021]本发明的聚光器系统尤其适用于具有硅衬底的太阳能电池。典型的已知聚光器系统基于II1-V半导体太阳能电池，但其成本高且因而制造昂贵。硅衬底可以根据W02008/107205A2在本系统中被用作机械的且因而承载的元件，但不是作为光伏有源元件。利用本发明的聚光器系统，现在也可以第一次以简单方式将基于硅衬底的太阳能电池低成本地用在聚光器系统中，尤其是因为更简单的布线连接和改善的导热性以及可能用到已优化许多的、用于制造这样的硅太阳能电池的已知处理步骤，尤其在构成贯穿基极的基极通路结构时。
[0022]因而，本发明聚光器系统的太阳能电池优选包括硅衬底，在该硅衬底中形成基极，尤其优选在该硅衬底中形成基极和发射极。
[0023]因而在呈典型的硅太阳能电池形式的有利实施方式中，如此构成太阳能电池，SP，在使用中，基于入射射束吸收而基本在载硅衬底中实现载流子对的生成。
[0024]如上所述，为了优化散热，基极背面金属化部最好与散热衬底尤其最好整面与散热衬底相连。
[0025]在本发明聚光器系统的另一个优选实施方式中，太阳能电池具有半导体层，在其背面形成至少一个基极区和至少一个发射极区。此外，太阳能电池包括发射极背面金属化部以及至少一个金属的发射极通路结构。发射极背面金属化部间接或直接设置在半导体层背面并与发射极区导电相连。发射极通路结构从发射极背面金属化部延伸至发射极接触结构，从而发射极背面金属化部和发射极接触结构通过该金属的发射极通路结构导电相连。
[0026]因而在此优选实施方式中，两极的载流子通过金属通路结构从背面通向设于正面的金属接触结构。
[0027]由此得到以下优点，S卩，这样已知的太阳能电池结构也可被用于本发明聚光器系统，其在背面也具有至少一个发射极区。这样的太阳能电池结构(将金属基极和发射极通路结构除外)原则上被称为“背结背接触式太阳能电池”(BCBJ)或“交指背接触”(IBC)且例如在M.Lammert和R.Schwartz的“交指背接触式太阳能电池:用于聚集太阳光的娃太阳能电池” (IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL.ED-24, N0.4，1977.04)中已做说明。
[0028]这样的太阳能电池结构有以下优点，S卩，以面方式输出电流所需要的金属结构设置在太阳能电池结构的背面，由此肯定没有任何遮光损失。所述金属结构由此能够比较大地取消，这尤其在聚光入射情况下导致较小欧姆损失。另一个优点所依据的是可以采用弱掺杂的且因而是半导体衬底，其给所产生的载流子提供了很长的使用寿命。
[0029]迄今的实施方式的缺点是外接触件，它们导致在半导体衬底中的电流侧向流动和进而较高的串联电阻。另外，背面设置的导电接通使得尤其在聚光入射情况下固然重要的有效热耦合变得困难。
[0030]在此优选实施方式中尤其有利的是，在太阳能电池背面设有多个交替设置的发射极背面金属化部和基极背面金属化部。尤其有利的是该发射极背面金属化部和基极背面金属化部彼此平行延伸。由此容许有效输出载流子，因为尤其是减小或避免因半导体层内的侧向流动而造成的效率损失。
[0031]通过组合使用发射极通路结构和基极通路结构，尤其就EWT和MWT而言实现了相对于例如DE102009030996A1和W02012/143460A2所描述的一般只有一个或多个发射极通路结构的、现有技术的清晰划界。由此，两个触点从背面铺至正面，出现背结正接触式MWT太阳能电池。
[0032]此外，在此优选实施方式中有利的是，每个发射极背面金属化部分别与至少一个发射极通路结构相连，每个基极背面金属化部分别与至少一个基极通路结构相连。由此，因各通路结构的并联而获得小的导体电阻，因此进一步降低由串联电阻引起的效率损失。本发明聚光器系统的接收器优选包括多个太阳能电池，即，多个前述太阳能电池或者说其优选实施方式。这些太阳能电池在电学方面布线连接成一个太阳能电池模块，最好以串联方式。[0033]尤其有利的是这些太阳能电池以太阳能电池列形式串列设置。
[0034]由此一方面得到以下优点，S卩，可以实现局部串列设置的太阳能电池的简单导电串联，而且可以采用有经济效益的聚光器单元，其将入射光聚集到串列设置的太阳能电池列的纵向延伸区域。
[0035]在此情况下，串列设置的太阳能电池最好在正面在至少一个靠外区域，即，位于太阳能电池列边缘处且因而不与其它太阳能电池紧邻的一个区域内分别具有所述发射极接触结构和基极接触结构。在导电串联意义上，分别有一个太阳能电池的发射极接触结构与后面的太阳能电池的基极接触结构利用电池连接条导电相连，或反之。
[0036]因而由此以简单方式获得太阳能电池的导电串联，而且在借助聚光器单元承受光照的中央区域内不会出现由电池连接条造成的遮蔽。因为设置有发射极接触结构或基极接触结构并且借助电池连接条实现与相邻太阳能电池的导电连接的前述靠外区域最好如此与聚光器单元互相配合地设置的，即，在该靠外区域内实现聚光，因而不存在被发射极接触结构和基极接触结构以及被电池连接条遮蔽的情况。电池连接条是导电元件，其将太阳能电池与相邻的太阳能电池导电连接。电池连接条一般是金属的，尤其大致呈条状。
[0037]在此情况下，电池连接条可以安置在各自的基极接触结构或发射极接触结构上。由此得到大面积接触，从而避免可能有的串联电阻损失。
[0038]在一个替代实施方式中，电池连接条设置在太阳能电池列旁并且分别延伸于两个太阳能电池上。太阳能电池的发射极接触结构或基极接触结构例如借助键合与电池连接条导电相连。
[0039]由此得到以下优点，S卩，导通电流的“电池连接条”设置在光伏有效区域旁并由此可设定为具有较大尺寸。由此出现在正面的金属结构可被缩小并导致较大的光伏有效面积。
[0040]在另一个优选实施方式中，太阳能电池列的太阳能电池分别在边缘区具有发射极接触结构并在对置的边缘区具有基极接触结构，并且这些太阳能电池就接触结构而言如此交替设置，即，大致笔直延伸经过太阳能电池列的边缘区的电池连接条分别将一个发射极接触结构与相邻的太阳能电池的一个基极接触结构导电相连。由此以技术上不引人注目的方式实现了聚光器系统的太阳能电池的串联。
[0041]基极通路结构、最好是所有基极通路结构优选包含银。在另一个优选实施方式中，基极通路结构、最好是所有基极通路结构由与基极背面金属化部相同的材料构成，优选包含铝。
[0042]本发明的聚光器系统尤其有以下优点，因为新颖的布线线路图而容许太阳能电池的非常紧凑的设置。在迄今的布线连接结构中总是需要一般为Imm?2_的太阳能电池之间最小间距，例如用于在太阳能电池之间穿入电池连接条。而根据本发明的聚光器系统容许以较小间距并排设置所述太阳能电池，尤其以小于0.5mm尤其小于0.1mm的间距并排设置。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]以下结合实施例和附图来描述本发明的其它优选特征和实施方式，其中:
[0044]图1不出本发明聚光器系统的第一实施例；[0045]图2是图1的聚光器系统的太阳能电池的剖视图；
[0046]图3示出用于根据图1的本发明聚光器系统的太阳能电池的第二实施例；
[0047]图4示出根据图2和图3的太阳能电池的俯视图；
[0048]图5示出用于本发明聚光器系统的太阳能电池的串联的第一实施例；
[0049]图6示出用于本发明聚光器系统的太阳能电池的另一个实施例；
[0050]图7是根据图6的太阳能电池的俯视图；
[0051]图8示出用于根据图6和图7的太阳能电池的串联的实施例；
[0052]图9示出用于根据图8的串联的电池连接条的实施例；
[0053]图10是根据图1的实施例的细节图；
[0054]图11示出用于根据图2和图3的太阳能电池的本发明聚光器系统的太阳能电池串联的另一个实施例；
[0055]图12示出用于本发明聚光器系统的太阳能电池的另一个实施例(分图12b)以及在分图12a中示出用于本发明聚光器系统的来自分图A的太阳能电池串联实施例；
[0056]图13示出用于本发明聚光器系统的图12b的太阳能电池的串联的另一个实施例；
[0057]图14示出用于本发明聚光器系统的根据图12b的太阳能电池变型的串联的另一个实施例。
【具体实施方式】
[0058]所有附图示出示意性而非按比例的视图。在这些图中，相同的附图标记表示相同的或作用相同的零部件。
[0059]图1不出本发明聚光器系统的一个实施例。聚光器系统包括聚光器单兀，其包括多个反光器I。反光器I例如能由承载材料构成，其粘附有反射箔膜或者涂覆有金属，例如通过蒸镀或溅射。
[0060]该聚光器系统包括多个太阳能电池2，图1示出其中三个。
[0061]太阳能电池2在正面分别具有一个金属发射极接触结构4和一个金属基极接触结构5。太阳能电池按照交替顺序分别围绕竖轴以180°设置，从而按照太阳能电池顺序，所述基极接触结构5左右交替设置在太阳能电池列的边缘，并且所述发射极接触结构4按照相反的交替顺序相应左右交替设置。
[0062]由此一来，能以简单方式利用一个电池连接条3分别将一个发射极接触结构4与相邻太阳能电池的基极接触结构5相连，在这里，电池连接条3具有简单的长方体结构。
[0063]为看得更清楚，在图1中以分解视图形式向侧面和上方移动地示出电池连接条3。对于左上方的电池连接条3’，用箭头表示电池连接条实际位置。
[0064]反光结构I 一方面自身可作为电池连接条或事后安置在电池连接条上方。反光结构一方面可被视为主反光结构，但或者辅助地被视为副反光器，作为所谓的“副反光结构”(“Secondary”)，从而以简单方式实现入射光借助反光器I被聚集到未被电池连接条3遮盖的太阳能电池正面。
[0065]由此以简单且低成本的方式形成具有导电串联的串列设置的太阳能电池的聚光器系统。[0066]该简单结构尤其可通过本发明聚光器系统的太阳能电池结构的构造实现，如以下结合用于本发明聚光器系统的太阳能电池实施例根据图2、图3、图4、图6、图7和图12所述的那样。
[0067]图2示出用于本发明聚光器系统的太阳能电池的第一实施例。
[0068]太阳能电池2形成在P掺杂型硅晶片6上，在硅晶片6内借助扩散和过补偿引入发射极7。硅晶片6的余下区域8因而是基极，其与发射极7相邻，从而在此形成一个pn结。
[0069]在太阳能电池正面设有金属发射极接触结构4，其与发射极7导电相连。
[0070]在太阳能电池背面设有与基极8导电相连的金属基极背面金属化部5a。
[0071]太阳能电池2原则上可按照已知的太阳能电池构成并包括其它已知而未示出的元件，例如用于降低表面复合率的钝化层和/或光学层和/或加强太阳能电池2正面的射束入射和/或太阳能电池内的光学反射的纹路结构。
[0072]重要的是，金属基极接触结构5和金属发射极接触结构4两者设置在太阳能电池正面，太阳能电池具有至少一个金属基极通路结构5b。基极通路结构5b从基极背面金属化部5a延伸向基极接触结构5。
[0073]因此，基极接触结构5和基极背面金属化部5a通过基极通路结构5b导电相连，从而能以简单方式从正面建立与基极8的导电接触以及与发射极的导电接触，并且尤其可以实现根据图1的聚光器系统的在技术上不复杂且因而成本有利的结构。
[0074]在根据图2的实施例中，基极背面金属化部5a和基极通路结构5b是一体的，尤其由相同材料连同第一基极接触结构5来构成。外部第一基极触点机构5由不同的金属构成，以简化与电池连接条3的导电连接。
[0075]也在本发明范围内的是，形成具有相反掺杂型的太阳能电池，即具有η掺杂型基极和P掺杂型发射极。
[0076]图3示出根据图1的聚光器系统的太阳能电池2的另一个实施例。为避免重复，在此仅介绍相对于图2的不同之处。
[0077]在根据图3的太阳能电池中，基极接触结构5、基极背面金属化部5a和基极通路结构5b分别以由不同导电材料制成的独立元件形式构成，其彼此相互邻接并因而导电相连。
[0078]发射极7遮盖整个太阳能电池正面并且触及基极接触结构5底侧。基极接触结构5和发射极7之间的电绝缘通过介电层或介电层叠来实现。层或层叠起到其下方的半导体的无源化、减少光反射且同时作为电绝缘或者说极性空间隔断的作用。
[0079]图4示出根据图2或根据图3的太阳能电池的俯视图。
[0080]图5示出根据图1的实施例的另一个变型，其中，还在两个电池连接条3之间导电接入芳路二极管9。
[0081]该旁路二极管阻止各个太阳能电池或一个太阳能电池的多个区域尤其在部分遮光情况下过度变热。因而，利用旁路二极管来避免所谓的“热点”。
[0082]将附加设置的旁路二极管9除外，图5示出在根据图1的聚光器系统中的串列太阳能电池的串联俯视图。
[0083] 串列设置的太阳能电池因而在正面在太阳能电池列的靠外区域分别具有发射极接触结构4且对置地具有基极接触结构5。太阳能电池的发射极接触结构分别与后面的太阳能电池的基极接触结构利用电池连接条3导电相连。[0084]在此，每个电池连接条3分别延伸经过两个太阳能电池。
[0085]这些太阳能电池2就接触结构4和5而言是如此交替设置的，即，大致笔直延伸经过太阳能电池列的边缘区的每个电池连接条3分别将一个发射极接触结构4与相邻太阳能电池的基极接触结构5导电相连。
[0086]图6示出本发明聚光器系统的太阳能电池的另一个实施例。该太阳能电池原则上与根据图1和图2的太阳能电池相似地构成并且能在其它实施例中也结合图3实施。
[0087]一个主要区别在于，在对置的两个边缘区分别设置金属基极通路结构5b并相应地在太阳能电池2的正面在两个对置的边缘区分别设置一个基极接触结构5，该基极接触结构与各自在其下方的基极通路结构5b导电相连。
[0088]背侧的基极背面金属化部5a因而在对置两侧通过基极通路结构5b分别与一个基极接触结构5相连。由此，再次提高导电能力，即，降低由串联电阻造成的损失。另外，可以简单方式实现相邻设置的太阳能电池2通过在两个边缘区延伸的电池连接条的串联，从而关于太阳能电池串联利用电池连接条降低串联电阻损失，如以下结合图7-图9所述的那样。
[0089]图7示出根据图6的太阳能电池的俯视图。在图8中，根据图6的太阳能电池多次串列设置并且示意性示出多个太阳能电池2通过电池连接条3相互导电相连，在这里，不仅在图8的上方所示边缘区，而且在下方所示边缘区上设有常见的长方体形电池连接条3。
[0090]在朝向太阳能电池2的一侧，电池连接条3具有如图9所示的结构。电池连接条3由电绝缘材料3a构成，在该电绝缘材料3a内埋设有金属印制导线3b。每个印制导线3b跨越一个区域A，该区域A大致对应于两个并排设置的太阳能电池2的宽度。一个过渡区关于印制导线3b的纵向延伸部大致居中，在过渡区内印制导线3b从电池连接条3的图9的上方区域换至下方区域。
[0091]如果现在根据图9的电池连接条被安置到根据图8的串列设置的太阳能电池上，则该电池连接条的每个印制导线3b分别将一个太阳能电池的一个基极接触结构5与相邻太阳能电池的发射极接触结构4相连。这样的连接在两个边缘区实现，从而通过借助电池连接条3的太阳能电池串联的倍增来降低串联电阻损失。
[0092]图10示出根据图1的本发明聚光器系统的实施例的其它细节。示出与电池连接条3相连的太阳能电池2，它们借助导热的增附剂10安置在承载基材11上。导热增附剂10例如可以是粘合剂、箔膜或钎焊剂或它们的组合。承载基材11由导热材料制成且同时允许各个太阳能电池2之间的电隔离。因此，材料可以例如是铝阳极氧化铝或涂覆陶瓷材料。通过每个太阳能电池2借助导热增附剂10与承载基材11整面连接，在每个太阳能电池2和承载基材11之间出现导热阻力小的热接触，因而实现从太阳能电池2到承载基材11的很好的传热，因而可以很有效散热。太阳能电池2可以根据图2或根据图3构成。
[0093]图11示出本发明聚光器系统的串列设置的太阳能电池2的导电串联的另一个实施例。太阳能电池2此时例如可根据图2构成并且如图5所示相应转动180°交替设置，从而在一个边缘区，一个发射极接触结构4交替跟随一个基极接触结构5。
[0094]在此实施例中，电池连接条3也大致跨越两个并排设置的太阳能电池2。
[0095]但不同于图1所示的实施例，电池连接条3没有设置在发射极接触结构和基极接触结构上，而是设于其侧旁。电池连接条3和各发射极接触结构4和基极接触结构5之间的导电连接利用金属丝3〃来实现，金属丝3〃例如利用键合安置。由此得到以下优点，即，导通电流的“电池连接条”设置在光伏有源区旁并由此可设定具有较大尺寸。结果，可缩小在正面上的昂贵金属结构并且形成较大的光伏有源面积。
[0096]图12b示出本发明聚光器系统的太阳能电池的另一个实施例。在后视图中示出两个太阳能电池2。每个太阳能电池2具有多个基极背面金属化部5a和发射极背面金属化部
4a0
[0097]如此相应构成太阳能电池，在太阳能电池的半导体材料的背面也交替设置基极区和发射极区，它们与分别位于其下方的背面金属化部导电相连。
[0098]在用A标示的边缘侧，太阳能电池相应具有(未示出)金属基极通路结构，其大致从每个基极背面金属化部5a垂直延伸向太阳能电池正面。在对置的边缘侧B，太阳能电池相应具有多个金属发射极通路结构4b，它们分别大致从每个发射极背面金属化部4a垂直延伸经过太阳能电池。
[0099]在太阳能电池正面，对于每个通路结构分别形成点状金属接触结构，S卩，与各自基极通路结构5b导电连接的点状基极接触结构5和与各自发射极通路结构4b导电连接的点状发射极接触结构4。在此也可以由与通路导通结构4b或5b相同的材料构成点状金属接触结构4或5。
[0100]关于聚光器系统的根据图12b的实施方式中的太阳能电池导电串联，与根据图5的视图相似地实现太阳能电池2交替分别转动180°地串列设置，从而在一个边缘区，点状基极接触结构5跟随发射极接触结构4，并且在对置的边缘区也按照相反顺序交替设置，如图12a所示。
[0101]此实施例涉及相比于上述BCBJ结构有所改动的太阳能电池结构。在此处存在的太阳能电池结构中，现在两极借助通路结构被引导至正面。对此，名称也根据其扩展功能而变为“背结前接触式金属穿孔卷绕”(FCBJ-MWT)。
[0102]聚光器单元最好构造用于以在10-100、最好是5-50范围内的聚光系数聚集入射的电磁射束。由此得到以下优点，即，可采用硅基太阳能电池，其与从现有技术已知的采用基于II1-V材料的太阳能电池的聚光器单元相比带来成本优势，尤其因为这样的太阳能电池为了经济效益的使用而需要较高的聚光效果，一般具有明显大于10W/cm2的入射功率。
[0103]该聚光器系统、尤其是太阳能电池最好被构造用于转化在300nm?1200nm波长范围内的电磁射束。
[0104]现在，与图11相似地进行太阳能电池串联:
[0105]图12a以前视图示出图12b的太阳能电池以及电池连接条3。
[0106]如图12a所示，电池连接条3设置在太阳能电池2旁并且每个点状基极接触结构和发射极接触结构分别用焊丝与对应的电池连接条3导电相连。
[0107]图13示出本发明聚光器系统的另一个实施例的局部视图。
[0108]因为在本发明聚光器系统中基极结构和发射极结构设置在太阳能电池正面，故能以简单方式在一个半导体衬底上处理多个太阳能电池，它们只有在半导体衬底或半导体衬底的至少一部分被安置到包含多个太阳能电池的一个承载基材11之后才被电隔离。
[0109]因此可首先进行多个太阳能电池单元在半导体衬底如硅晶片上的处理。随后可将硅晶片安置到承载基材11上，例如借助导热或电绝缘的增附剂10，并且在安置过程后，例如通过锯切或激光处理进行各个太阳能电池的电绝缘。
[0110]该制造方法原则上是已知的并且例如在W02008/107205A2的尤其第23和24页中已做说明。
[0111]在图13所示的实施例中，在一个承载基材11上利用导热的增附剂10安置两个硅晶片12a和12b。对于这种布线连接方式，也可以想到采用如图3或图4的实施例所示的一个太阳能电池。
[0112]在安置硅晶片之前，在每个硅晶片内处理根据12a的多个太阳能电池。
[0113]随后，将硅晶片安置到承载基材11上。
[0114]在安置后，利用分离方法例如锯切法根据图13的视图通过水平切断来实现多个太阳能电池2的电气隔离。在此，切割工具的粗细最终决定电池间距。由此，与W02008/107205A2所述的方法不同，可以实现通过光伏有源面的最紧凑串联。
[0115]在此实施例中，各个太阳能电池2与图12a和图12b相似地构成，从而借助焊丝，太阳能电池2的点状发射极接触结构4能以简单方式与相邻太阳能电池的点状基极接触结构5导电相连。
[0116]在此，焊丝承担导电布线连接的全部功能并据此代替电池连接条3。
[0117]根据图13的聚光器单元的其余结构可以类似于图1来实现，即，尤其具有侧向设置的反光器。
[0118]图14a和图14b所示的实施例基本与图12a和12b所示的实施例相似。为避免重复，以下应只介绍不同之处。与根据图12b的、只在发射极金属化部和基极金属化部的一末端区具有通路结构的太阳能电池结构不同`，根据图14b的太阳能电池在两末端区分别具有一个通路结构。
[0119]此实施例的太阳能电池2在发射极背面金属化部4a的对置两末端区分别具有一个发射极通路结构4b并且也在基极背面金属化部5a的对置两末端区分别具有一个基极通路结构5b。相应地，对于每个发射极通路结构4b在正面设置点状发射极接触结构4，对于每个基极通路结构5b在正面设置点状基极接触结构5。
[0120]根据图14a的模块内的串联通过在每一侧各两个平行且部分重叠的电池连接条3来实现。此时，每个靠内的电池连接条分别与第一太阳能电池的发射极接触结构4和相邻的第二太阳能电池的基极接触结构5导电相连。按照相反极性，各自靠外的电池连接条将基极接触结构5与另一相邻的第三太阳能电池的发射极接触结构4相连。由此得到有效缩短电流路径的优点，进而降低电阻。
[0121]在图2、图3和图6中，基极通路结构5b略微覆盖太阳能电池正面(图2和图6中的标记5’)，从而得到基极接触结构5的良好导通性。
[0122]附图标记列表
[0123]I光学元件，光学结构
[0124]2太阳能电池
[0125]3电池连接条
[0126]4 发射极接触结构
[0127]4a 发射极背面金属化部
[0128]4b 发射极通路结构[0129]5基极接触结构
[0130]5a基极背面金属化部
[0131]5b基极通路结构
[0132]6硅晶片
[0133]7发射极
[0134]8基极
[0135]9旁路二极管
[0136]10增附剂
[0137]11承载基材
[0138]12a硅晶片
[0139]12b硅晶片`
【权利要求】
1.一种聚光器系统，其包括聚光器单元和接收器，该接收器具有承载基材(11)和至少一个光伏太阳能电池(2)， 其中，该聚光器单元和该接收器是如此互相配合地设置的，即，在使用聚光器系统时入射的电磁射束能够借助该聚光器单元被聚集到在使用时朝向入射射束的太阳能电池(2)正面的至少一个局部区域上，并且 该太阳能电池(2)被构成为光伏半导体太阳能电池，其具有:至少一个基极区、至少一个发射极区、至少一个金属的基极接触结构(5)和至少一个金属的发射极接触结构(4)，其中，该至少一个金属的基极接触结构(5)与该基极区导电相连并被构造用于外部的导电布线连接，该至少一个金属的发射极接触结构(4)与该发射极区导电相连并被构造用于外部的导电接通， 其特征在于， 该基极接触结构(5)和该发射极接触结构(4)间接或直接设置在太阳能电池(2)的正面，在太阳能电池(2)的背面间接或直接设置与该基极(8)导电相连的至少一个基极背面金属化部(5a)，并且该太阳能电池(2)具有至少一个金属的基极通路结构(5b)，该基极通路结构(5b)从该基极背面金属化部延伸向该基极接触结构(5)，从而该基极背面金属化部(5a)和该基极接触结构(5)通过该基极通路结构(5b)导电相连。
2.根据权利要求1所述的聚光器系统，其特征在于，该太阳能电池(2)包括硅衬底，在该娃衬底中形成该基极，最好在该娃衬底中形成基极和发射极(7)。
3.根据权利要求2所述的聚光器系统，其特征在于，如此构成该太阳能电池(2)，即，在使用时载流子对的生成是基本在该硅衬底中实现的。
4.根据前述权利要求之一所述的聚光器系统，该基极通路结构设置在该太阳能电池(2)的边缘区处。`
5.根据权利要求1至3之一所述的聚光器系统，其特征在于， 该基极通路结构(5b)按照贯穿该基极(8)的方式构成，按照优选方式该太阳能电池(2)包括多个基极通路结构(5b)，每个基极通路结构均贯穿该基极(8)，最好大致垂直于背面， 尤其是，该基极通路结构至少贯穿光伏有源基极区，即，其中基本实现载流子孔对生成的那个区域。
6.根据前述权利要求之一所述的聚光器系统，其特征在于，该基极背面金属化部(5a)最好在整个面积上与散热衬底相连。
7.根据前述权利要求之一所述的聚光器系统，其特征在于，该太阳能电池(2)包括半导体层，在该半导体层的背面形成至少一个基极和至少一个发射极区，该太阳能电池(2)包括发射极背面金属化部(4a)以及至少一个金属的发射极通路结构(4b)，其中，该发射极背面金属化部(4a)间接或直接设置在该半导体层的背面并且与该发射极区导电相连，并且该发射极通路结构从该发射极背面金属化部(4a)延伸向该发射极接触结构(4)，从而该发射极背面金属化部(4a)和该发射极接触结构(4)通过该发射极通路结构(4b)导电相连。
8.根据权利要求7所述的聚光器系统，其特征在于，在该太阳能电池(2)的背面设置多个交替排列的发射极背面金属化部和基极背面金属化部(4a、5a)，按照优选方式，发射极背面金属化部和基极背面金属化部(4a、5a)相互平行延伸。
9.根据权利要求8所述的聚光器系统，其特征在于，每个发射极背面金属化部(4a)分别与至少一个发射极通路结构(4b)相连，并且每个基极背面金属化部(5a)分别与至少一个基极通路结构(5b)相连。
10.根据前述权利要求之一所述的聚光器系统，其特征在于，该接收器包括多个太阳能电池(2)，它们导电布线连接成一个太阳能电池模块，该太阳能电池(2)以太阳能电池列的形式串列设置。
11.根据权利要求10所述的聚光器系统，其特征在于，串列设置的太阳能电池(2)在正面在太阳能电池列的至少一个靠外区域内分别具有该发射极接触结构和该基极接触结构(4、5)，并且太阳能电池(2)的一个发射极接触结构(4)分别与后面的太阳能电池(2)的基极接触结构(5)利用电池连接条(3、3’、3")导电相连。
12.根据权利要求10所述的聚光器系统，其特征在于，在太阳能电池列旁边的两侧分别设有一个电池连接条(3、3’、3〃)，该电池连接条延伸于两个太阳能电池(2)上且该太阳能电池(2)与该电池连接条(3、3’、3〃)导电相连，优选地借助于键合导电相连。
13.根据权利要求10所述的聚光器系统，其特征在于，该太阳能电池列的太阳能电池(2)分别在一个边缘区具有该发射极接触结构(4)并在对置的边缘区具有该基极接触结构(5)，并且这些太阳能电池(2)就接触结构而言如此交替设置，即，大致笔直延伸经过该太阳能电池列的边缘区的电池连接条(3、3’、3")分别将一个发射极接触结构(4)与相邻太阳能电池(2)的基极接触结构(5)相连。
14.根据前述权利要求之一所述的聚光器系统，其特征在于，该聚光器单元被构造用于以在10-100范围内、 最好是5-50范围内的聚光系数聚集入射的电磁射束。
15.根据前述权利要求之一所述的聚光器系统，其特征在于，该聚光器系统尤其是该太阳能电池(2)被构造用于转换波长在300nm~1200nm范围内的电磁射束。
【文档编号】H01L31/05GK103887359SQ201310706034
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】托比亚斯·费尔默斯, D·比罗, F·克莱芒 申请人:弗劳恩霍弗实用研究促进协会