專利名稱：具有物理上分離的分布式電接觸件的太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽電池，更具體而言，涉及半導(dǎo)體光伏電池以及一種用 于形成太陽電池結(jié)構(gòu)中的電接觸件的方法。
2.
背景技術(shù)：
公知的是，在光照下，包含半導(dǎo)體晶片的光伏(PV)太陽電池產(chǎn)生 電流?？山柚诰系那皞?cè)和后側(cè)金屬化而從電池中收集該電流，所述 晶片充當(dāng)太陽電池的前側(cè)和后側(cè)上的電接觸件。通過掩模將通常包舍銀和 /或鋁的部分導(dǎo)電漿絲網(wǎng)印刷到所述電池的前表面和后表面上。對于太陽 電池結(jié)構(gòu)的前(活動)側(cè)，掩模通常具有開口，通過所述開口，所述漿接 觸M屬化的表面。所述開口配置確定了所述漿要在電池表面上形成的圖 案的形狀以及電接觸件的最終形狀。前側(cè)掩模通常被配置成生成多個薄的 平行線接觸件以及兩個或更多個較粗的線，所述較粗的線連接到所述平行 線接觸件并通常垂直延伸至所述平行線接觸件。
將所述漿敷在掩模上之后，去除掩模，并對承載部分導(dǎo)電漿的晶片進(jìn) 行初始加熱，使得所述漿變干。之后，晶片在爐上"焙燒"，所述漿l 金屬相，所述漿的至少部分?jǐn)U散通過太陽電池的前側(cè)表面并l到電池結(jié) 構(gòu)中，而一部分則留下凝固在所述前側(cè)表面上。這樣，多個薄的平行線形 成被稱作"指"的薄的平行線性電接觸件，與被稱作"匯流條"的較粗的 垂直線交叉。所述指的目的在于從PV電池的前側(cè)收集電流。所述匯流條 的目的在于從所述指接收電流并將電流從電池中傳遞出去。
典型地，每個指的寬度和高度分別為約120微米和IO微米。絲網(wǎng)印 刷技術(shù)中固有的技術(shù)局限又在指的高度上引入了 l-10微米的起伏，而在 寬度上引入了 10-30微米或更大的起伏。盡管所述指足以獲取小電流，但 所述匯流條需要從多個指中收集大得多的電流，因此具有實(shí)質(zhì)上更大的橫 截面和寬度。
后側(cè)金屬化包括在除幾個小區(qū)域之外的電池的整個后表面上的包含 鋁的部分導(dǎo)電漿的層。在初始加熱中，所述漿變干。然后，4艮/鋁漿被絲 網(wǎng)印刷在還沒印刷有鋁漿的特定區(qū)域中，并進(jìn)一步進(jìn)行干燥。之后，當(dāng)晶
片經(jīng)受"焙燒"時，其中鋁漿形成被稱作背場(Back Surface Field, BSF) 的鈍化層和鋁接觸層，而銀/鋁漿形成銀/鋁墊。鋁接觸層從PV電池自身 收集電流，并將其傳送至銀墊。使用銀/鋁墊將電流從PV電池中取走。
太陽電池的前側(cè)上的指和匯流條所占據(jù)的區(qū)域被稱作遮蔽區(qū)，其阻止 太陽能輻射到達(dá)太陽電池的表面。該遮蔽區(qū)降低了太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。 現(xiàn)代太陽電池遮蔽占據(jù)有效的太陽電池表面面積的6-10%。
此外，前側(cè)上的金屬化以及后側(cè)上的銀/鋁墊的存在導(dǎo)致PV電池所 產(chǎn)生的電壓與金屬化面積成比例地減少。因此，為了獲得PV電池的最大 轉(zhuǎn)換效率，期望使前側(cè)金屬化所占據(jù)的面積最小。另外，還期望使后側(cè)上 的銀金屬化的面積最小，特別地以降低所需要的銀/鋁的量。這會提高電 池效率，并會在總體上降低太陽電池制造的成本，因?yàn)殂y/鋁漿是昂貴的。
現(xiàn)代絲網(wǎng)印刷技術(shù)在前側(cè)金屬化中的使用，通過優(yōu)化正在生產(chǎn)的太陽 電池的指和匯流條的寬度和厚度而獲得了某一最小水平的金屬化。但是， 存在阻止金屬化面積進(jìn)一步降低的原理上的局限。首先，指的橫截面尺寸 不能小于特定尺寸，以避免由于在太陽電池工作期間流過指的電流而導(dǎo)致 的過度的電阻損耗。另外，也是為了避免工作期間的電阻損耗，要求匯流 條具有最小的橫截面尺寸。另外，常規(guī)技術(shù)不允許去除太陽電池的后側(cè)上 的銀/鋁墊，因?yàn)镻V模塊的生產(chǎn)要求通過焊接到銀/鋁墊的鍍錫銅片而使 太陽電池串聯(lián)地互連。
有幾篇文章描述了用于印刷非常窄的小于或等于70 ^Mt寬的指的方 法(B. Raabe、 F. Huster、 M. McCann、 P. Fath的"HIGH ASPECT RATIO SCREEN PRINTED FINGERS" , Proc. of也e 20th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2005年6月6國10日，巴塞羅納，西班牙；Jaap Hoornstra、 Arthur W. Weeber、 Hugo H.C.de Moor、 Wim C. Sinke的
"THE IMPORTANCE OF PASTE RHEOLOGY IN IMPROVING FINE LINE, THICK FILM SCREEN PRINTING OF FRONT SIDE METALLIZATION", Proc. of the 14th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1997年6月30日至7月4日，巴塞羅納，西班牙；以 及A.R. Burgers 、 H.H.C. de Moor、 W.C. Sinke 、 P.P. Michiels的
"INTERRUPTION TOLERANCE OF METALLIZATION PATTERNS"，
Proc. of the 12th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1994年 4月11-15日，阿姆斯特丹，荷蘭)。不幸的是，小于或等于70微米的常 規(guī)指具有窄的橫截面，該橫截面太小，以致不能在沒有過度的電阻損耗的 情況下處理能夠由太陽電池產(chǎn)生的必要的電流電平。為了獲得適當(dāng)?shù)闹傅?傳導(dǎo)性，需要利用電^^t術(shù)，將第二層絲網(wǎng)印刷的漿施加到第一個的上面， 或?qū)⒔饘賹邮┘拥匠跏嫉慕z網(wǎng)印刷的金屬化的上面。這些方法的最后成本 和復(fù)雜度為光電池的生產(chǎn)添加了令人望而卻步的高花費(fèi)。
到目前為止，看起來還沒有生產(chǎn)具有減小的前側(cè)遮蔽并且在后側(cè)上沒 有常規(guī)絲網(wǎng)印刷的銀/鋁墊的光伏太陽電池的簡單途徑。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的 一個方面，提供了 一種光伏裝置。所述裝置包括半導(dǎo)體 光伏電池結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有通過形成光伏結(jié)的半導(dǎo)體材料的相應(yīng)摻雜的部 分而提供的前側(cè)表面和后側(cè)表面。所述裝置還包括多個電接觸件，所述多 個電接觸件嵌入在半導(dǎo)體材料的各部分中的相應(yīng)的一個部分的前表面上， 所述電接觸件二維分布在表面上，且彼此分離，并與半導(dǎo)體材料的各部分 中的相應(yīng)的一個部分電接觸。所述裝置還包括后側(cè)電接觸件，所述后側(cè)電 接觸件在半導(dǎo)體材料的相應(yīng)部分中的另 一部分的后表面上并與其電接觸。
所述電接觸件可在兩個正交的方向上分布于表面之上。
所述電接觸件可在兩個正交的方向上均勻分布。
所述電接觸件可布置成陣列。
所述電接觸件可布置成行和列。
所述交替行的接觸件可布置成位于與相鄰行中的接觸件之間的空間 相鄰的位置。
通常，所述電接觸件中的每個可具有接觸表面，該接觸表面大體上面 向前側(cè)表面的垂直方向，并可^Mt用于連接到導(dǎo)體。
所述接觸表面可具有大體為矩形的形狀。
所述接觸表面可具有大體為圓形的形狀。
所述接觸表面可具有星形的形狀。
太陽電池裝置可由光伏裝置制成，并可進(jìn)一步包括用于接觸所述電接
觸件的第一電極。第一電極可包括具有表面的電絕緣透光膜；在所述膜 的表面上的黏著層；^在所述祐著層中的至少一個電導(dǎo)體，其中所述電 導(dǎo)體的導(dǎo)體表面從所述勦著層突出；以及M，將所述電導(dǎo)體備^到所述
電接觸件中的至少一些電接觸件，使得由所述電導(dǎo)體匯集通過所述電接觸 件從太陽電池中收集的電流。
所述電導(dǎo)體可以連接到公共母線。
所述電接觸件可布置成行和列。所述電極可包括相互分隔開的、平行 布置的多個電導(dǎo)體，且所述電導(dǎo)體可與相應(yīng)行或列中的多個電接觸件相接 觸。
所述電導(dǎo)體中的每個可連接到母線。
所述太陽電池裝置還可包括用于接觸所述后側(cè)電接觸件的第二電極。 第二電極可包括具有第二表面的第二電絕緣膜；在第二膜的第二表面上 的第二黏著層；嵌入在所述第二祐著層中的至少一個第二電導(dǎo)體，其中所 述第二電導(dǎo)體的第二導(dǎo)體表面從所述第二勒著層突出；以及第二合金，將 所述第二電導(dǎo)體掩^到所述后側(cè)電接觸件，使得由所述電導(dǎo)體提供從所述 后側(cè)電接觸件在太陽電池處接收的電流。
# 據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了 一種用于形成半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)中 的接觸件的方法。該方法包括在包括形成光伏結(jié)的半導(dǎo)體材料的相應(yīng)的 摻雜部分的半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)的前側(cè)表面上二維分布電接觸件漿的多 個個體部分；使電接觸件漿的個體部分"在所述前側(cè)表面中，使得電接 觸件漿的個體部分形成所述前側(cè)表面中的相應(yīng)的分離的電接觸件，其中所 i^目應(yīng)的分離的電接觸件與半導(dǎo)體材料的對應(yīng)的摻雜部分電接觸；以M 后側(cè)表面上形成后側(cè)電接觸件，該后側(cè)表面由半導(dǎo)體材料的相應(yīng)部分中的 另一部分來提供，并且所述后側(cè)電接觸件與所述后側(cè)表面電接觸。
分布可包括將電接觸件漿的個體部分印刷在所述前側(cè)表面上。
印刷可包括絲網(wǎng)印刷。
分布可包括在兩個正交的方向上將電接觸件漿的個體部分分布在所 W面上。
分布可包括在兩個正交的方向上均勻分布電接觸件漿的個體部分。 分布可包括將電接觸件漿的個體部分分布成陣列。 分布可包括將電接觸件漿的個體部分分布成行和列。
分布可包括:使交替行中的電接觸件漿的個體部分位于與相鄰行中的 接觸件之間的空間相鄰的位置。
使電接觸件漿的個體部分^在所述前側(cè)表面中可包括以足夠的溫
間，以使電接觸件漿的每個個體部分中的至少一些電接觸件漿^金屬 相，并擴(kuò)散通過所述前側(cè)表面并ii^半導(dǎo)體材料在所述前側(cè)表面以下的部
上，以充當(dāng)如此形成的分離的電接觸件的電接觸表面。
所述方法還可包括在所述前側(cè)表面上設(shè)置電極，其中所述電極包括 電絕緣透光膜，該膜具有黏著層，至少一個電導(dǎo)體嵌入在所述祐著層中， 使得所述至少一個電導(dǎo)體的承載有包含低熔點(diǎn)合金的涂層的導(dǎo)電表面從 所述黏著層突出，使得所述導(dǎo)電表面與形成在半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)前側(cè)表 面上的多個電接觸件接觸；以及使所述低熔點(diǎn)合金熔化，以將所述導(dǎo)電表 面?zhèn)鋇到所述多個電接觸件，以使所述電接觸件電連接至所述電導(dǎo)體，以 允許所述電導(dǎo)體通過所述電接觸件從太陽電池中汲取電流。
所述方法還可包括將所述至少一個電導(dǎo)體連接至母線。
所述電接觸件可布置成行和列，且所述電極可包括相互分隔開的、平 行布置的多個電導(dǎo)體。所述電極可被設(shè)置于所述前側(cè)表面上，以使每個電 導(dǎo)體與相應(yīng)行或列中的多個電接觸件接觸。
所述方法還可涉及將所述電導(dǎo)體中的每個連接至公共母線。
所述方法還可涉及:在所述后側(cè)表面上設(shè)置由第二電絕緣膜構(gòu)成的電 極，所述第二電絕緣膜具有笫二私著層，至少一個第二電導(dǎo)體嵌入在所述 第二黎著層中，使得所述至少一個第二電導(dǎo)體的承載有包含第二低熔點(diǎn)合 金的第二涂層的第二導(dǎo)電表面從所述第二勦著層突出，使得所述第二導(dǎo)電 表面與形成在半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)后側(cè)表面上的后側(cè)電接觸件接觸；以及 使所述笫二低熔點(diǎn)合金熔化，以將所述第二導(dǎo)電表面接合到所述后側(cè)電接 觸件，以使所述后側(cè)電接觸件電連接至所述第二電導(dǎo)體，以允許所述電導(dǎo) 體通過所述后側(cè)電接觸件向太陽電M供電流。
對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在研讀了下文結(jié)合附圖的對本發(fā)明 的具體實(shí)施例的描述后，本發(fā)明的其他方面和特征將變得明顯。


在示出了本發(fā)明的實(shí)施例的附圖中
圖1是示出了才艮據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一種用于形成半導(dǎo)體晶片上 的接觸件的方法的相繼階段的過程示意圖2是將通過圖1的方法形成電接觸件的半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)的橫截 面視圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一個實(shí)施例的一個裝置的橫截面/透 視圖，在該裝置上已經(jīng)通過圖1的過程形成了電接觸件；
圖4是圖3所示的裝置的俯視圖，示出了具有矩形形狀的電接觸件；
圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的裝置的俯視圖，其中電接觸件為圓
形；
圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的裝置的俯視圖，其中電接觸件為矩形 且布置成交錯的行；
圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的裝置的俯視圖，其中電接觸件為圓形 且布置成交錯的行；
圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的具有星形形狀的電接觸件的俯視圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的具有十字形狀的電接觸件的俯視圖10是圖3、 4、 5、 6或7所示類型的裝置的透視圖，其中示出電極 連接至前側(cè)電接觸件和后側(cè)鋁接觸層；以及
圖11是第一和第二電極已被分別固定至所述前側(cè)電接觸件和后側(cè)鋁 接觸層以后的圖IO所示裝置的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明第一方面的第一實(shí)施例的一種用于形成半導(dǎo)體 光伏電池結(jié)構(gòu)11中的電接觸件的方法總體上示出為149。
半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)
參考圖2，在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)11包括硅晶片，形 成pn結(jié)的n型區(qū)20和p型區(qū)22已被擴(kuò)散在該硅晶片中。替選地，n型 區(qū)20和p型區(qū)22可以顛倒。在所示的實(shí)施例中，由n型區(qū)20的一個表 面提供了前側(cè)表面14，而p型區(qū)22緊鄰n型區(qū)并限定后側(cè)表面13。在所 示的實(shí)施例中，n型區(qū)的厚度為約0.6微米，而p型區(qū)的厚度為約200-600
形成電接觸件的過程
再參考圖1，形成電接觸件的過程涉及在包括形成光伏結(jié)的半導(dǎo)體 材料的相應(yīng)的摻雜部分的半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)的前側(cè)表面上二維分布電 接觸件漿的多個個體部分；以及使電接觸件漿的個體部分嵌入在所述前側(cè) 表面中，使得電接觸件漿的個體部分形成所述前側(cè)表面中的相應(yīng)的分離的 電接觸件。所勤目應(yīng)的分離的電接觸件與形成光伏結(jié)的半導(dǎo)體材料的對應(yīng) 的摻雜部分電接觸。該過程還涉及在半導(dǎo)體材料的相應(yīng)部分中的另一部 分的后側(cè)表面上形成后側(cè)電接觸件，并使所述后側(cè)電接觸件與所述后側(cè)表 面電接觸。
該過程可始于例如通過絲網(wǎng)印刷將電接觸件漿157的個體部分印刷 在前側(cè)表面14上。印刷可涉及絲網(wǎng)印刷，其中制造了具有多個開口 152 的掩模150,以接收一定量的在溶劑中含有鋁、銀、黏合劑和硅的電接觸 件漿157，其中所述多個開口被布置成期望的分布，例如被布置成行和列 154和156的陣列。然后，在掩模150上拖曳涂布器158，使得所述漿157 二維分布在前側(cè)表面14之上，通過掩模150中的開口 152。
例如，涂布器158可以在連續(xù)的時間點(diǎn)在兩個正交的方向上移動，以 使電接觸件漿157在兩個正交的方向上分布在前側(cè)表面14上?？梢証使用 自動機(jī)器跨過前側(cè)表面14，通過掩模150中的開口 152。
在掩模150中可采用各種開口形狀和布置，以使電接觸件漿分布成任 何期望的分布，例如均勻分布在兩個正交的方向上、不均勻地分布在兩個 正交的方向上、分布成陣列、分布成行和列、分布成交錯的行(其中交替 的行位于與相鄰行中的開口之間的空間相鄰的位置)、在一個/或兩個方向 上分布成高斯分布、分布成向著掩模的一側(cè)和/或一端開口的密度增加的 分布、或者分布成任何其他分布。
在分布了電接觸件漿之后，可使掩模150與表面分離，例如，以期望 的分布模式(即行和列、均勻的行和列、不均勻的行和列、交錯的行和列 等)，將分布式的電接觸件漿留在160所示的分離的隔離島中，
然后，加熱電接觸件漿160，直至干燥。當(dāng)漿160變干時，在結(jié)構(gòu)ll 的整個后側(cè)表面13施加后側(cè)金屬化漿15，并加熱至干燥。當(dāng)電接觸件漿 160和后側(cè)金屬化漿15 二者均已干燥時，電接觸件漿160的個體部分被 嵌入在前側(cè)表面14中，使得電接觸件漿的個體部分形成前側(cè)表面14中的
相應(yīng)的分離的電接觸件，而后側(cè)金屬化漿15被熔到后側(cè)表面13中。在所 示的實(shí)施例中，該動作總體上示為162，其中上面有分布式電接觸件漿160 和后側(cè)金屬化漿15的半導(dǎo)體電池結(jié)構(gòu)11被傳遞通過爐164，在爐164中 以足夠的溫度將其加熱足夠的時間，以使電接觸件漿的每個個體部分中的 一小部分電接觸件漿i^v金屬相，并擴(kuò)散通過前側(cè)表面14，并i^V下面 的半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)中，同時將處于金屬相的電接觸件漿160的足夠 (幾乎所有)的部分留在前側(cè)表面14。
電接觸件漿160形成前側(cè)表面14中的電接觸件16，所述電接觸件與 活動側(cè)表面下的n型半導(dǎo)體材料相接觸，但與其他接觸件分離。每個電接 觸件16具有電接觸表面37，該電接觸表面37由留在前側(cè)表面14上的處 于金屬相的電接觸件漿160的部分形成。電接觸件16因此間歇性地i殳置 在前側(cè)表面14之上。
相似地，后側(cè)金屬化漿15被熔到半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)11的后側(cè)表面 13，從而產(chǎn)生背場，并提供后側(cè)電接觸件17。
在所示的實(shí)施例中，爐164具有出口166，通過該出口166，提供了 完整的半導(dǎo)體光伏電池裝置12，該半導(dǎo)體光伏電池裝置12具有前側(cè)表 面14，其中多個分離的電接觸件16嵌入在前側(cè)表面中；以;5Lt側(cè)電接觸 件17，包括熔入其中的單個大接觸件。
半導(dǎo)體光伏電池裝置
作為圖1所示的過程的結(jié)果，生成了如圖3中總體示為12的^IL據(jù)本 發(fā)明第一實(shí)施例的完整的半導(dǎo)體光伏電池裝置。裝置12包括半導(dǎo)體光伏 電池結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)具有由形成光伏結(jié)23的半導(dǎo)體材料的 相應(yīng)的摻雜部分20和22提供的前側(cè)表面和后側(cè)表面13、嵌入在半導(dǎo)體 材料的各部分中的相應(yīng)的一個部分的前側(cè)表面14中的多個電接觸件16。 電接觸件16 二維分布在表面14上，彼此分離，且與半導(dǎo)體材料的各部分 中的相應(yīng)的一個部分電接觸。所述裝置還包括后側(cè)電接觸件17，該后側(cè) 電接觸件17在半導(dǎo)體材料的相應(yīng)部分中的另一部分的后側(cè)表面上，并與 其電接觸。
參考圖4,完整的半導(dǎo)體電池裝置12的電接觸件16 二維分布在前側(cè) 表面14上，所述分布是利用圖1所示的掩模150建立的。電接觸件16彼 此分離，但他們電連接到前側(cè)表面14下的半導(dǎo)體光伏結(jié)構(gòu)。
在所示的實(shí)施例中，電接觸件16分布在如總體上示為30和32的兩
個正交的方向上，而且在該實(shí)施例中，他們均勻分布在這兩個方向上。換
言之，第一方向30上的接觸件之間的間隔是一致的，而第二方向32上的 接觸件之間的間隔也是一致的。在所示的實(shí)施例中，接觸件被布置成行和 列，笫一行總體上示為34，而第一列總體上示為36。這樣，在該實(shí)施例 中，接觸件被布置成陣列。
替選地，可通過圖1所示的掩模150設(shè)置其他分布的接觸件。例如， 前側(cè)表面14上的接觸件的密度可沿第一方向30、笫二方向32或兩個方 向增加?；蛘撸?吏用沿第一和/或第二方向的高斯分布或任何其他分布。
在所示的實(shí)施例中，電接觸件16具有電接觸表面37，該電接觸表面 37具有延長的矩形形狀，其長度38在約0.5111111至約2111111之間，寬度40 在約O.lmm至約lmm之間。在所示的實(shí)施例中，每個接觸表面37具有 大體上相同的長度和寬度尺寸，并以大體上相同的方向而取向，即在第一 正交方向30上對準(zhǔn)。應(yīng)該理解，每個接觸件16是物理分離的，因?yàn)槠渑c 每個其他電接觸件是分隔開的。但是，每個接觸件16亦與前側(cè)表面14 下的n型材料電接觸，以形成與半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)ll的電連接。因此， 盡管當(dāng)從太陽電池結(jié)構(gòu)的前側(cè)表面14觀看時電接觸件16看起來是物理分 離的，但是他們實(shí)際上電連接到前側(cè)表面14下的半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)。 在一種意義上說，接觸件16看起來是前側(cè)表面14上的間歇性的"指"， 而不是如現(xiàn)有技術(shù)中的連續(xù)的線性指。
參考圖5,根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體光伏電池裝置總體上示出 為50。在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體光伏電池裝置與圖3中的12所示的裝置相 同，不同之處在于其電接觸件52具有圓形接觸表面53,而不是圖4所示 的矩形接觸件。
再參考圖5，在該實(shí)施例中，每個電接觸件52在相同的兩個正交方 向30和32上分布于半導(dǎo)體光伏結(jié)構(gòu)的表面上，并且均勻分布在這兩個方 向上。此外，電接觸件52被布置成行和列，其中第一行總體上示為54, 而第一列總體上示為56。同樣，在該實(shí)施例中，電接觸件52在第一正交 方向上間隔一距離58,而在第二方向32上間隔一第二距離60。
這些距離可以相等或不同。同樣，替選地，接觸件52可以沿第一和/ 或第二方向30和32密度增加的方式而分布于前側(cè)表面14上，或更通用 地，以沿這兩個方向密度恒定或變化的方式而分布于前側(cè)表面14上。
如上所述，每個電接觸件52具有圓的接觸表面53，該圃的接觸表面
53的直徑62為約1亳米。同樣，每個電接觸件52嵌入在前側(cè)表面14中， 并到半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)11的n型層20中?？墒褂脠D1所述的掩模150 中的圓形開口來制造如圖所示的具有圓形接觸表面53的電接觸件。
參考圖6,根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體光伏電池裝置總體上示出 為70。該裝置70包括如圖2所示的同樣的半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)11，并包 括多個矩形接觸件，所述矩形接觸件之一示出為72，所述多個矩形接觸 件在相同的兩個正交方向30和32上分布于半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)的前側(cè)表 面14上。在實(shí)施例中，接觸件72被布置成多個交錯的行，所述行中的一 行總體上示為74，所述行中的第二行總體上示為76。在該實(shí)施例中，給 定行(如行74)的接觸件72之間具有間隔78，而且每行的接觸件具有相 同的間隔78。但是，第二行76的接觸件72被布置成大約與相鄰行(即 第一行74)中的接觸件之間的中心對準(zhǔn)。貫穿所有行的接觸件都是這樣， 使得交替行的接觸件被布置成位于與相鄰行中的接觸件之間的空間相鄰 的位置。換言之，相鄰行以距離79交錯。個體矩形接觸件72的尺寸和間 隔具有與圖4中的接觸件16相同的形狀、尺寸和間隔。
參考圖7，才艮據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體光伏電池裝置總體上示出 為80。該實(shí)施例的裝置80與上述實(shí)施例(圖6)的裝置的相似之處在于， 其包括被布置成交錯的行的接觸件82，其中所述行中的一行示為84，而 所述行中的第二行示為86，使得交替行的接觸件被布置成位于與相鄰行 中的接觸件之間的空間相鄰的位置。不同地，圖7中所示的任何給定行中 的接觸件82具有與圖5中所示的接觸件52相同的形狀、尺寸和間隔。
參考圖8和圖9,電接觸件的接觸表面可以具有如圖8中的81所示 的星形形狀、如圖9中的83所示的X形狀、或在所有側(cè)邊上被該接觸件 與下一最近接觸件之間的空隙、空間、絕緣體或半導(dǎo)體包圍的任何期望的 形狀。
太陽電池單元
參考圖10，根據(jù)圖3到圖7中描述的裝置中的任一個的半導(dǎo)體光伏 電池裝置可制造于"太陽電池單元"中，并可通過將例如示為92的笫一 電極緊固于前側(cè)表面14以接觸電接觸件72并通過將第二電極93緊固于 后側(cè)電接觸件17而連接到電路。
在圖10所示的實(shí)施例中，第一電極92包括具有表面96的電絕緣透 光膜94和在該表面上的黎著層98。電極92還包括至少一個電導(dǎo)體100，
該電導(dǎo)體100嵌入在祐著層98中并具有從該祐著層突出的導(dǎo)體表面102。 使用合金104將電導(dǎo)體100掩^到所述電接觸件72中的至少一些電接觸 件，使得所述電導(dǎo)體匯集通過所述電接觸件從半導(dǎo)體光伏電池裝置收集的 電流。
在所示的實(shí)施例中，將電導(dǎo)體100掩^到所述電接觸件中的至少一些 電接觸件的合金包含能夠被加熱以凝固并將電導(dǎo)體100電掩^和連接至 行中的多個電接觸件72的材料。例如，該合金可以是導(dǎo)體表面102上的 涂層。
如圖10所示，電極92包括多個導(dǎo)體，所述多個導(dǎo)體包括導(dǎo)體100 以及導(dǎo)體112、 114和116。在該實(shí)施例中，導(dǎo)體IOO、 112、 114和116被 平行設(shè)置在所述電極的黏著層上，互相間隔開，例如，其中間隔對應(yīng)于半 導(dǎo)體電池裝置12的前側(cè)表面14上的相鄰的接觸件列36、 118、 120和112 之間的間隔78。因此，在該實(shí)施例中，實(shí)際上，電接觸件72被布置成行 和列，而電極92包括多個電導(dǎo)體100、 112、 114和116，所述多個電導(dǎo)體 100、 112、 114和116被平行布置并相互間隔開，使得當(dāng)該電極被施加到 半導(dǎo)體電池裝置12的前側(cè)表面14時，所述電導(dǎo)體與相應(yīng)列36、 118、 120 和122中的多個電接觸件72相接觸。
開始時，第一電極92可以是巻曲的，如圖10所示，以使電極的后緣 106與半導(dǎo)體電池裝置12的后緣108對準(zhǔn)，然后可將膜94連同導(dǎo)體100、 112、 114和116所嵌入的祐著層98向下壓到半導(dǎo)體電池裝置12的前側(cè)表 面14上，以將電極92鋪開，并使釉著層緊固于前側(cè)表面14，使得電導(dǎo) 體IOO、 112、 114和116與半導(dǎo)體電池結(jié)構(gòu)的后緣108和半導(dǎo)體光伏裝置 的前緣110之間的相應(yīng)的接觸件列中的相繼的電接觸件72接觸。
替選地，第一電極92的后緣106可以與半導(dǎo)體電池裝置12的右手側(cè) 緣124對準(zhǔn)，并以如下的方式鋪開在半導(dǎo)體電池裝置的前側(cè)表面14上 使得導(dǎo)體100、 112、 114和116與半導(dǎo)體電池裝置12的前側(cè)表面14上的 相應(yīng)行的電接觸件72中的多個電接觸件72接觸。
在所示的實(shí)施例中，電導(dǎo)體IOO、 112、 114和U6延伸超itit:光膜94， 并終止于與公共母線107的接觸，該公共母線107可以由金屬箔(例如銅) 形成。
第一電極92的通用和另外的構(gòu)造的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可從申請人的以國 際公布號WO 2004/021455 Al公布的國際專利申請中獲得，該申請通過
引用合并于此。
第二電極93在所有方面均與第一電極92相似，而且實(shí)際上多個上述 的第一電極可以被預(yù)先制造，并且按照需要各自被施加到前側(cè)表面14或 后側(cè)電接觸件17。但是，應(yīng)該注意，第二電極93不需要象第一電極那樣 透光，因?yàn)椴挥院髠?cè)接收光。
后側(cè)電接觸件17沒有成行的接觸件，而是單個平坦的平面接觸件， 延伸跨過半導(dǎo)體電池結(jié)構(gòu)的整個后側(cè)表面13。第二電極93的導(dǎo)體100、 112、 114和116是以低熔點(diǎn)合金漿制備的，并且該電極93被私附到后側(cè) 電接觸件17，使得所述低熔點(diǎn)合金在被充分加熱時可操作用于將所述導(dǎo) 體接合到后側(cè)電接觸件17。
如圖ll所示，第二電極93可施加到后側(cè)電接觸件17,使得其母線 95與半導(dǎo)體電池裝置12的后緣108相鄰，而笫一電極92的母線107位 于與半導(dǎo)體電池裝置12的前緣110相鄰。例如，這允許通過將相鄰的太 陽電池結(jié)構(gòu)放置得彼此相鄰并通過允許相鄰半導(dǎo)體電池結(jié)構(gòu)的匯流條95 和107彼此重疊或彼此接觸，而將相鄰的太陽電池結(jié)構(gòu)串^來。
在第一電極92被設(shè)置在前側(cè)表面14的上面使得導(dǎo)體100、 112、 114 和116接觸(例如)相應(yīng)列36、 118、 120和122的接觸件72、而且第二 電極93被設(shè)置在后側(cè)電接觸件17上之后，結(jié)果的裝置可視為一個組件。 然后，加熱該組件，使得與第一電極92相關(guān)聯(lián)的低熔點(diǎn)合金熔化，以使 第一電極92的相應(yīng)導(dǎo)體100、 112、 114和116的導(dǎo)電表面接觸相應(yīng)行的 電接觸件72的接觸表面，以將所述電接觸件電連接到所述電導(dǎo)體，并使 得與第二電極93相關(guān)聯(lián)的低熔點(diǎn)合金熔化，以使相應(yīng)導(dǎo)體的導(dǎo)電表面接 合到后側(cè)電接觸件17,以允許所述電導(dǎo)體通過所述電接觸件使電流通過 太陽電池。 一旦低熔點(diǎn)合金完成該掩^，如圖11中的10所示的完整的太 陽電池則準(zhǔn)備就緒以用于電路中，這樣就生產(chǎn)了太陽電池。
如上所述生產(chǎn)的太陽電池可提供幾個優(yōu)點(diǎn)。由于前側(cè)表面中的電接觸 件所占用的面積減少，pn結(jié)的遮蔽會變小，可4吏通過太陽電池的電流多 5-10%。另外，由于金屬化占用的面積變小而背場區(qū)域沒有^l銀/鋁指打斷， 因此，與常規(guī)電JM目比，該電池可多產(chǎn)生高達(dá)3。/。的電壓?？偟膩韎兌，這 兩個效應(yīng)可使太陽電池的效率提高10-15%.另外，由于在形成接觸件時 使用了實(shí)質(zhì)上較少量的銀，因此所述類型的太陽電池的生產(chǎn)成本低于常規(guī) 太陽電池的成本。
盡管已描述和示出了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但這樣的實(shí)施例應(yīng)視為僅 為示例性的，而不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。本發(fā)明根據(jù)所附權(quán)利要求來解 釋。
權(quán)利要求
1.一種光伏裝置，包括半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有通過形成光伏結(jié)的半導(dǎo)體材料的相應(yīng)摻雜的部分而提供的前側(cè)表面和后側(cè)表面；多個電接觸件，所述多個電接觸件嵌入在所述半導(dǎo)體材料的部分中的相應(yīng)的一個部分的所述前表面上，所述電接觸件二維分布在所述表面之上，且彼此分離，并與所述半導(dǎo)體材料的部分中的所述相應(yīng)的一個部分電接觸；以及后側(cè)電接觸件，所述后側(cè)電接觸件在所述半導(dǎo)體材料的相應(yīng)部分中的另一部分的所述后側(cè)表面上，并與其電接觸。
2. 如權(quán)利要求1所述的光伏裝置，其中所述電接觸件在兩個正交方 向上分布于所述表面之上。
3. 如權(quán)利要求2所述的光伏裝置，其中所述電接觸件在所述的兩個 正交方向上均勻分布。
4. 如權(quán)利要求l所述的光伏裝置，其中所述電接觸件被布置成陣列。
5. 如權(quán)利要求1所述的光伏裝置，其中所述電接觸件被布置成行和列。
6. 如權(quán)利要求5所述的光伏裝置，其中交替行的接觸件被布置成 位于與相鄰行中的接觸件之間的空間相鄰的位置。
7. 如權(quán)利要求1所述的光伏裝置，其中所述電接觸件中的每個通常 具有接觸表面，該接觸表面大體上面向所述前側(cè)表面的垂直方向，并可操 作用于連接到導(dǎo)體。
8. 如權(quán)利要求7所述的光伏裝置，其中所述接觸表面具有大體為矩 形的形狀。
9. 如權(quán)利要求7所述的光伏裝置，其中所述接觸表面具有大體為圓 形的形狀。
10. 如權(quán)利要求7所述的光伏裝置，其中所述接觸表面具有星形的 形狀。
11. 一種太陽電池裝置，包括如權(quán)利要求1所述的光伏裝置，并進(jìn) 一步包括用于接觸所迷電接觸件的第一電極，其中所述電極包括具有表面的電絕M光膜；在所述膜的所a面上的黏著層；嵌入在所述黏著 層中并具有從所述勦著層突出的導(dǎo)體表面的至少一個電導(dǎo)體；以及合金， 將所述電導(dǎo)體接合到所述電接觸件中的至少 一些電接觸件，使得由所述電 導(dǎo)體匯集通過所述電接觸件從所述太陽電池中收集的電流。
12. 如權(quán)利要求ll所述的太陽電池裝置，其中所述電導(dǎo)體連接到公 共母線。
13. 如權(quán)利要求ll所述的太陽電池裝置，其中所述電接觸件被布置 成行和列，以及其中所述電極包括相互分隔開的、平行布置的多個電導(dǎo)體， 以及其中所述電導(dǎo)體與相應(yīng)行或列中的多個所述電接觸件相接觸。
14. 如權(quán)利要求13所述的太陽電池裝置，其中所述電導(dǎo)體中的每個 連接到公共母線。
15. 如權(quán)利要求ll所述的太陽電池裝置，還包括用于接觸所述后側(cè) 電接觸件的第二電極，其中所述第二電極包括具有第二表面的第二電絕 緣膜；在所述第二膜的所述第二表面上的第二黏著層；嵌入在所述第二黎 著層中并具有從所述第二黏著層突出的第二導(dǎo)體表面的至少一個第二電 導(dǎo)體:以及第二合金，將所述第二電導(dǎo)體^^到所述后側(cè)電接觸件，,使得
16. —種用于制造如權(quán)利要求l所述的光伏裝置的方法，包括在所述半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)的所述前側(cè)表面之上二維分布電接觸件 漿的多個個體部分；以及使所述電接觸件漿的個體部分^在所述前側(cè)表面中，使得所述電接 觸件漿的個體部分形成所述前側(cè)表面中的相應(yīng)的分離的電接觸件；以及在所述后側(cè)表面上形成所述后側(cè)電接觸件。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中分布包括將所述電接觸件漿 的個體部分印刷在所述前側(cè)表面上。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中印刷包括絲網(wǎng)印刷。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中分布包括在兩個正交方向上 將所述電接觸件漿的個體部分分布在所述表面上。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中分布包括在所述的兩個正交 方向上均勻分布所述電接觸件漿的個體部分。
21. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中分布包括將所述電接觸件漿 的個體部分分布成陣列。
22. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中分布包括將所述電接觸件漿 的個體部分分布成行和列。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中分布包括使交替行中的所述 電接觸件漿的個體部分位于與相鄰行中的接觸件之間的空間相鄰的位置。
24. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中使所述電接觸件漿的個體部分 嵌入包括以足夠的溫度將上面具有所述電接觸件漿的各部分的所述半導(dǎo) 體光伏電池結(jié)構(gòu)加熱足夠的時間，以使電接觸件漿的每個個體部分中的至 少 一些所述電接觸件漿i^金屬相，并擴(kuò)散通過所述前側(cè)表面并i^半導(dǎo) 體材料在所述前側(cè)表面以下的部分中，同時使處于金屬相的電接觸件漿中 的足夠的部分留在所述前側(cè)表面上，以充當(dāng)如此形成的所述分離的電接觸 件的電接觸表面。
25. —種用于形成太陽電池裝置的方法，該方法包括如權(quán)利要求16 所述的方法，還包括設(shè)置第一電極，其中所述第一電極包括第一電絕緣透光膜，該膜具有 第一勦著層，至少一個第一電導(dǎo)體^在所述第一黎著層中，使得所述至 少 一個第 一 電導(dǎo)體的承載有包含第 一低熔點(diǎn)合金的第 一涂層的第 一導(dǎo)電 表面從所述黎著層突出，使得所述第一導(dǎo)電表面與形成在所述半導(dǎo)體光伏 電池結(jié)構(gòu)前側(cè)表面上的多個所述電接觸件接觸；以及使所述第一低熔點(diǎn)合金熔化，以將所述第一導(dǎo)電表面^到所述多個 電接觸件，以使所述電接觸件電連接至所述笫一電導(dǎo)體，以允許所述第一 電導(dǎo)體通過所述第一電接觸件從所述太陽電池裝置中汲取電流。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，還包括將所述至少一個電導(dǎo)體連 接至母線。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法,其中所述電接觸件被布置成行和列， 以及其中所述電極包括相互分隔開的、平行布置的多個電導(dǎo)體，以及其中 所述電極^Li殳置于所述前側(cè)表面上，以使每個電導(dǎo)體與相應(yīng)行或列中的多 個所述電接觸件接觸。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，還包括將所述電導(dǎo)體中的每個連 接至公共母線。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括設(shè)置第二電極，所述第二電極包括第二電絕緣膜，所述第二電絕緣膜 具有第二翁著層，至少一個第二電導(dǎo)體^在所述笫二祐著層中，使得所 述至少 一個第二電導(dǎo)體的承栽有包含第二低熔點(diǎn)合金的第二涂層的第二 導(dǎo)電表面從所述第二黏著層突出，使得所述第二導(dǎo)電表面與形成在所述半 導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)后側(cè)表面上的所述后側(cè)電接觸件接觸；以及使所述第二低熔點(diǎn)合金熔化，以將所述第二導(dǎo)電表面掩^到所述后側(cè) 電接觸件，以使所述后側(cè)電接觸件電連接至所述第二電導(dǎo)體，以允許所述 電導(dǎo)體通過所述后側(cè)電接觸件向所述太陽電池裝置提供電流。
全文摘要
一種光伏裝置，具有半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有通過形成光伏結(jié)的半導(dǎo)體材料的相應(yīng)摻雜的部分而提供的前表面和后表面。多個分離的電接觸件嵌入在所述半導(dǎo)體材料的各部分中的相應(yīng)的一個部分的前側(cè)表面上。所述電接觸件二維分布在所述表面上，且彼此分離，并與所述半導(dǎo)體材料的各部分中的相應(yīng)的一個部分電接觸。后側(cè)電接觸件被設(shè)置在所述半導(dǎo)體材料的相應(yīng)部分中的另一部分的后表面上，并與其電接觸。一種太陽電池裝置，包括上述裝置以及電極，所述電極用于分別接觸所述半導(dǎo)體材料的前和后側(cè)表面上的電接觸件。
文檔編號H01L31/0224GK101341599SQ200680048361
公開日2009年1月7日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者喬治·L·魯賓, 安德烈亞什·施奈德, 萊昂尼德·B·魯賓 申請人:達(dá)伊4能量有限公司