太阳能电池和太阳能电池模块的制作方法_2

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的示例。
[0070]更具体地,图2是根据本发明该实施方式的太阳能电池的局部立体图,并且图3是沿图2的线3-3截取的截面图。
[0071]如图2和图3所示,根据本发明该实施方式的太阳能电池I可以包括:半导体基板110、防反射层130、发射极区域121、背面场(BSF)区域172、多个第一电极C141、多个第二电极C142、第一辅助电极P141、第二辅助电极P142以及绝缘构件200。
[0072]防反射层130和背面场区域172可以在本发明该实施方式中省略。根据本发明该实施方式的太阳能电池I还可以包括位于防反射层130与半导体基板110之间的正面场区,其上入射光。正面场区是杂质区,其比具有和半导体基板110相同导电类型的杂质的半导体基板110重度掺杂。
[0073]下面,本发明该实施方式描述包括防反射层130和背面场区域172的太阳能电池作为如图2和图3所示的示例。
[0074]半导体基板110可以是由包含第一导电类型(例如,η型,虽然不是必需的)杂质的硅形成的半导体基板。半导体基板110可以通过掺杂由具有第一导电类型杂质的硅材料所形成的晶片来形成。
[0075]半导体基板110的正面可以被纹理化,以形成与具有多个不平坦部分或具有不平坦特征的不平坦表面相对应的纹理表面。防反射层130可以位于半导体基板110的正面上,并且可以具有一个层或多个层。防反射层130可以由(氢化氮化娃hydrogenatedsiliconnitride(SiNx:H))形成。可以使用其它材料。正面场区可以附加地形成在半导体基板110的正面处。
[0076]发射极区域121可以被定位成,在与半导体基板110的正面相对的背面内部彼此分开,并且可以彼此平行延伸。即,发射极区域121可以有多个。所述多个发射极区域121可以是与半导体基板110的第一导电类型(例如,η型)相对的第二导电类型(例如,P型)。
[0077]所述多个发射极区域121可以重度包含与晶体硅所形成的半导体基板110的第一导电类型(例如,η型)相反的第二导电类型(例如,P型)杂质,并且可以通过扩散处理形成。
[0078]所述多个背面场区域172可以定位在半导体基板110的背面内部。所述多个背面场区域172可以被定位成,沿平行于发射极区域121的方向彼此分开,并且可以沿和发射极区域121相同的方向延伸。由此,如图2和图3所示,所述多个发射极区域121和所述多个背面场区域172可以交替地位于半导体基板110的背面处。
[0079]每个背面场区域172可以是比具有和半导体基板110相同导电类型的杂质的半导体基板110重度掺杂的区域(例如,η++型区)。所述多个背面场区域172可以重度包含与晶体硅所形成的半导体基板110相同导电类型的杂质(例如,η++型杂质),并且可以通过扩散处理形成。
[0080]所述多个第一电极C141分别物理且电连接至所述多个发射极区域121,并且沿所述多个发射极区域121延伸。
[0081]因此,当发射极区域121沿第一方向形成时,第一电极C141可以沿第一方向形成。而且,当发射极区域121沿第二方向形成时,第一电极C141可以沿第二方向形成。
[0082]所述多个第二电极C142经由所述多个背面场区域172物理地且电连接至半导体基板110,并且沿所述多个背面场区171延伸。
[0083]第一电极C141和第二电极C142在半导体基板110的背面上物理上且电气上彼此分开。
[0084]因此,当第一电极C141沿第一方向形成时,第二电极C142可以与第一电极C141彼此分开,并且可以沿第二方向形成。而且,当第一电极C141沿第二方向形成时,第二电极C142可以与第一电极C141彼此分开,并且可以沿第二方向形成。
[0085]形成在发射极区域121上的第一电极C141汇集向发射极区域121移动载流子(例如,空穴),并且形成在背面场区域172上的第二电极C142汇集向背面场区域172移动的载流子(例如,电子)。
[0086]第一辅助电极Ρ141可以电连接至所述多个第一电极C141的背面。S卩,第一辅助电极Ρ141可以以多个形成。另选的是,第一辅助电极Ρ141可以被形成为板电极。
[0087]当设置所述多个第一辅助电极Ρ141时,第一辅助电极Ρ141可以沿和第一电极C141相同的方向形成,并且还可以沿与第一电极C141交叉的方向形成。
[0088]第一辅助电极Ρ141和第一电极C141可以在其间的交叠部分中彼此电连接。
[0089]第二辅助电极Ρ142可以电连接至所述多个第二电极C142的背面。
[0090]S卩,第二辅助电极Ρ142可以以多个形成。另选的是,第二辅助电极Ρ142可以被形成为板电极。
[0091]当设置所述多个第二辅助电极Ρ142时,第二辅助电极Ρ142可以沿和第二电极C142相同的方向形成,并且还可以沿与第二电极C142交叉的方向形成。
[0092]第二辅助电极P142和第二电极C142可以在其间的交叠部分中彼此电连接。
[0093]第一辅助电极P141和第二辅助电极P142可以由Cu、Au、Ag以及Al中的至少一种形成。
[0094]第一辅助电极P141可以利用第一导电粘合剂CAl电连接至第一电极C141,并且第二辅助电极P142可以利用第一导电粘合剂CAl电连接至第二电极C142。
[0095]第一导电粘合剂CAl的材料未加以特别限制,只要其是导电材料。优选但非必需的是,第一导电粘合剂CAl使用具有大约130°C至250°C的相对较低熔点温度的导电材料。例如,可以使用焊锡膏、包括金属颗粒的导电粘合剂、碳纳米管(CNT)、包含碳的导电颗粒、线针等。
[0096]绝缘层IL可以定位在第一电极C141与第二电极C142之间,和第一辅助电极P141与第二辅助电极P142之间,由此,防止短路。绝缘层IL可以是环氧树脂。
[0097]图2和图3示出了第一电极C141和第一辅助电极P141之间的交叠,和第二电极C142与第二辅助电极P142之间的交叠,作为示例。然而,第一电极C141可以交叠第二辅助电极P142,并且第二电极C142可以交叠第一辅助电极P141。在这种情况下,用于防止短路的绝缘层IL可以定位在第一电极C141与第二辅助电极P142之间以及第二电极C142与第一辅助电极P141之间。
[0098]而且,图2和图3示出了所述多个第一辅助电极P141和所述多个第二辅助电极P142,作为示例。然而,第一辅助电极P141和第二辅助电极P142中的每个可以被形成为板电极。
[0099]第一辅助电极P141和第二辅助电极P142不使用半导体制造工艺,并且是可以通过用于向第一导电粘合剂CAl施加大约130°C至250°C的热和压力来形成。
[0100]而且,在图2和图3中,用于串联连接太阳能电池的第一辅助电极焊盘PP141可以电连接至第一辅助电极焊盘P141的端部,并且用于串联连接太阳能电池的第二辅助电极焊盘PP142可以电连接至第二辅助电极焊盘P142的端部。第一辅助电极焊盘PP141的材料和厚度可以与第一辅助电极P141大致相同,并且第二辅助电极焊盘PP142的材料和厚度可以与第二辅助电极P142大致相同。
[0101]绝缘构件200可以设置在第一辅助电极P141的背面上和第二辅助电极P142的背面上。
[0102]绝缘构件200的材料未特别加以限制,只要其是绝缘材料。可以优选但非必需的是,绝缘构件200的熔点高于第一导电粘合剂CAl的熔点。例如,绝缘构件200的熔点可以等于或高于大约300°C。更具体地,绝缘构件200可以由聚酰亚胺、环氧玻璃、聚酯以及双马来酰亚胺三嘆(bismaleimide triazine (BT))树脂中的至少一种形成,其中每一种都具有高温耐热性。
[0103]绝缘构件200可以采用柔性膜形式或者采用不柔韧的硬板形式形成。
[0104]在根据本发明该实施方式的太阳能电池中,每个绝缘构件200和每个半导体部件110可以彼此连接以形成每个单个部件。即,可以仅将一个半导体基板110附接并连接至一个绝缘构件200。换句话说,一个半导体基板110和一个绝缘构件200可以彼此附接,以形成单个一体型部件,由此,形成太阳能电池。
[0105]更具体地,形成在一个半导体基板110的背面上的所述多个第一电极C141和所述多个第二电极C142可以通过用于将一个半导体基板110附接至一个绝缘构件200来形成一个单个一体型部件的处理,并且附接并电连接至形成在一个绝缘构件200的正面上的第一辅助电极P141和第二辅助电极P142。下面,对其进行详细描述。
[0106]在根据本发明该实施方式的太阳能电池中,第一辅助电极P141和第二辅助电极P142中的每个的厚度T2可以大于第一电极C141和第二电极C142中的每个的厚度Tl。例如,第一辅助电极P141和第二辅助电极P142中的每个的厚度T2可以大约为1ym至900 μ m0
[0107]如果第一辅助电极P141和第二辅助电极P142中的每个的厚度T2等于或大于大约10 μ m,则可以完全保证最小电阻。而且,如果第一辅助电极P141和第二辅助电极P142中的每个的厚度T2等于或小于大约900 μπι,则在完全保证最小电阻的状态下,可以防止厚度Τ2的不必要增加,由此,缩减制造成本。
[0108]如果第一辅助电极Ρ141和第二辅助电极Ρ142中的每个的厚度Τ2大于第一电极C141和第二电极C142中的每个的厚度Tl,则还可以缩减为制造太阳能电池所需的处理时间,并且与在将第一电极C141和第二电极C142直接形成在半导体基板110的背面上时相比,还可以减小半导体基板110的热膨胀应力。因此,可以进一步改进太阳能电池的效率。
[0109]下面,对其进行详细描述。
[0110]一般来说,形成在半导体基板的背面上的发射极区域、背面场区、连接至发射极区域的第一电极以及连接至背面场区的第二电极可以通过半导体加工工艺来形成。在该半导体加工工艺中,第一电极和第二电极可以直接接触半导体基板的背面或者可以非常接近半导体基板的背面,并且通常可以通过喷镀方法、物理汽相淀积(PVD)方法或者高温热处理来形成。
[0111]在这种情况下,第一电极和第二电极必须足够厚,以使足够减小第一电极和第二电极的电阻。
[0112]然而,当第一电极和第二电极的厚度增加时,包含导电金属材料的第一电极和第二电极的热膨胀系数可能过度大于半导体基板的热膨胀系数。
[0113]因此,当第一电极和第二电极在用于在半导体基板的背面上通过高温热处理形成第一电极和第二电极的处理期间收缩时,半导体基板不能维持热膨胀应力。因此,在半导体基板中可能产生破裂或裂缝。结果,可能缩减太阳能电池制造处理的产量,并且可以降低太阳能电池的效率。
[0114]而且,当第一电极或第二电极利用喷镀方法或PVD方法形成时,第一电极或第二电极的生长速度可能非常低。因此,太阳能电池的制造时间可以过度增加。
[0115]另一方面,在根据本发明该实施方式的太阳能电池I中,在皆具有相对较小厚度Tl的第一电极C141和第二电极C142被形成在半导体基板110的背面上的状态下,将皆具有相对较大厚度Τ2的第一辅助电极Ρ141和第二辅助电极Ρ142形成在绝缘构件200的正面上,以交叠第一电极C141和第二电极C142。接着,一个半导体基板110和一个绝缘构件200可以通过用于向第一导电粘合剂CAl施加大约130°C至250°C的相对较低温度的热和压力的热处理而彼此附接,以形成一个单个一体型部件。因此,可以防止在半导体基板110中产生破裂或裂缝,并且同时,可以在极大地减小形成在半导体基板的背面上的电极的电阻。
[0116]而且,在根据本发明该实施方式的太阳能电池I中,半导体制造处理中所需时间可以通过相对缩减第一电极C141和第二电极C142的厚度Tl来缩减。第一电极C141与第一辅助电极P141之间的连接和第二电极C142与第二辅助电极P142之间的连接可以通过一个热处理来执行,并由此可以进一步缩减太阳能电池的制造时间。
[0117]在这种情况下,当第一辅助电极P141和第二辅助电极P142附接至形成在半导体基板110的背面上的第一电极C141和第二电极C142时,绝缘构件200起作用以易于执行该处理。
[0118]S卩,当绝缘构件200的、其上形成有第一辅助电极P141和第二辅助电极P142的正面通过半导体制造处理附接并连接至半导体基板110的、其上形成有第一电极C141和第二电极C142的背面时,绝缘构件200可以较容易地帮助执行对准处理或附接处理。
[0119]在这些制造的根据本发明该实施方式的太阳能电池I中,通过第一辅助电极P141汇集的空穴和通过第二辅助电极P142汇集的电子可以经由外部电路装置而用作外部装置的电力。
[0120]下面,对具有上述结构的背接触式太阳能电池的操作进行描述。
[0121]当照射至太阳能电池I的光透过防反射层130入射在半导体基板110上时,因基于入射光所产生的光能而在半导体基板110上产生多个电子空穴对。
[0122]该电子空穴对因半导体基板110和发射极区域121的ρ-η结而彼此分开成电子和空穴。电子移动至η型背面场区域172,并且空穴移动至P型发射极区域121。移动至背面场区域172的电子被第二辅助电极Ρ142汇集,并且移动至发射极区域121的空穴被第一辅助电极Ρ141汇集。当第一辅助电极Ρ141利用导电线连接至第二辅助电极Ρ142时,电流在其中流动,由此使能将该电流用于电力。
[0123]至此,本发明实施方式描述了半导体基板110是单晶硅半导体基板,并且发射极区域121和背面场区域172通过扩散处理形成,作为示例。
[0124]然而,与此相反,本发明该实施方式可以等同地应用至其中发射极区域121和背面场区域172由非晶娃形成的背接触式混合太阳能电池或者贯通式金属包装(metalwrapthrough (MWT))太阳能电池,其中,发射极区域121被形成在半导体基板110的正面上,并且经由半导体基板110的多个通孔连接至形成在半导体基板110的背面上的第一电极C141。
[0125]下面,对其中一个半导体基板110和一个绝缘构件200彼此附接并连接以形成单个一体型部件的各个实施方式进行描述。
[0126]图4至图7C例示了图1所示太阳能电池模块中的、由每个半导体基板和每个绝缘构件形成的单个一体型部件的第一实施方式。
[0127]在图4中,(a)示出了半导体基板110的、其上形成有第一电极C141和第二电极C142的背面的示例;(b)是沿(a)的线4(b)-4(b)截取的截面图;(c)示出了绝缘构件200的、其上形成有第一辅助电极P141和第二辅助电极P142的正面的示例;而(d)是沿(c)的线4(d)-4(d)截取的截面图。
[0128]图4至图7C所示太阳能电池可以使用上述图1至3所示太阳能电池。另外,可以使用其中将第一电极C141和第二电极C142形成在半导体基板110的背面上的任何太阳能电池。
[0129]根据本发明该实施方式的太阳能电池可以通过将图4的(C)和⑷所示一个绝缘构件200的正面附接并连接至图4的(a)和(b)所示的一个半导体基板110的背面,来形成单个一体型部件
[0130]在这种情况下,如图4的(a)和(b)中所示,所述多个第一电极C141和所述多个第二电极C142可以形成在要彼此分开的一个半导体基板110的背面上,并且可以沿第一方向X(例如,X轴方向)延伸。
[0131]图4的(a)和(b)示出了第一电极C141的宽度和第二电极C142的宽度彼此大致相同。然而,与此相反,第一电极C141的宽度和第二电极C142的宽度可以彼此不同。
[0132]而且,如图4的(C)和(d)中所示,所述多个第一辅助电极P141和所述多个第二辅助电极P142可以形成在要彼此分开的绝缘构件200的正面上,并且可以沿第一方向X延伸。
[0133]沿第二方向y(例如,y轴方向)延伸的第一辅助电极焊盘PP141形成在绝缘构件200的正面上的沿第一方向X形成的所述多个第一辅助电极P141的端部处。第一辅助电极焊盘PP141可以连接至所述多个第一辅助电极P141的端部。
[0134]而且,沿第二方向y延伸的第二辅助电极焊盘PP142形成在绝缘构件200的正面上的沿第一方向X形成的所述多个第二辅助电极P142的端部处。第二辅助电极焊盘PP142可以连接至所述多个第二辅助电极P142的端部。
[0135]如图4的(C)中所示,例如,沿第一方向X,第一辅助电极焊盘PP141和第二辅助电极焊盘PP142中的每个的端部可以延伸至绝缘构件200的端部。然而,本发明该实施方式不限于此。例如,沿第一方向X,第一辅助电极焊盘PP141和第二辅助电极焊盘PP142中的每个的所述端部可以比绝缘构件200的所述端部进一步突出。
[0136]在下面的描述中,为简短和易于阅读起见,作为示例,针对通过每个半导体基板110和每个绝缘构件200形成的单个一体型部件的第二至第四实施方式将采取其中第一辅助电极焊盘PP141和第二辅助电极焊盘PP142中的每个的所述端部延伸至绝缘构件200的所述端部的情况。然而,在本发明的第二至第四实施方式中,以与本发明第一实施方式相同的方式,第
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