專利名稱：太陽能模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能模塊以及一種用于制造這種太陽能模塊的方法。本發(fā)明特別是涉及一種太陽能模塊，所述太陽能模塊具有正面和背面，所述背面具有多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池。所述多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池電連接成太陽能電池串并分別具有帶有背面表面的背面。背面表面通過介電的鈍化層被表面鈍化。在鈍化層上設(shè)置包含燒結(jié)的金屬顆粒的背面電極結(jié)構(gòu)。所述金屬的背面電極結(jié)構(gòu)通過多個局部的接觸區(qū)域與半導(dǎo)體晶片的半導(dǎo)體材料電觸點接通，所述接觸區(qū)域構(gòu)造成鈍化層的開口并且總體上電接觸區(qū)域小于背面表面的5%，優(yōu)選小于2%。此外，所述太陽能模塊具有構(gòu)成太陽能模塊正面的正面封裝元件和構(gòu)成太陽能模塊的背面的聚合物的背面封裝結(jié)構(gòu)，所述背面封裝結(jié)構(gòu)帶有埋入聚合物，所述埋入聚合物與半導(dǎo)體晶片太陽能電池的金屬的背面電極結(jié)構(gòu)相接觸。通常對正面封裝元件、背面封裝結(jié)構(gòu)和太陽能電池串進(jìn)行層壓，以確保形成穩(wěn)定的復(fù)合體。
背景技術(shù)：
對于具有包括由燒結(jié)的金屬顆粒、即開孔材料構(gòu)成的背面電極結(jié)構(gòu)的表面鈍化的背面的太陽能電池，存在這樣的問題:即在制造太陽能模塊時，在層壓之后，背面的層壓復(fù)合體的附著力，即背面封裝結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體晶片太陽能電池之間的附著力是不夠的。用于制造背面電極結(jié)構(gòu)的燒結(jié)的金屬膏狀物的機械穩(wěn)定性不足以確保實現(xiàn)半導(dǎo)體晶片太陽能電池與背面的埋入聚合物和背面封裝元件的長時間穩(wěn)定的復(fù)合體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的由此在于提供一種太陽能模塊，所述太陽能模塊具有多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池，所述半導(dǎo)體晶片太陽能電池具有表面鈍化的背面和背面封裝結(jié)構(gòu)，所述背面和背面封裝結(jié)構(gòu)適于形成充分長時間穩(wěn)定的復(fù)合體。所述目的通過按權(quán)利要求1所述的太陽能模塊和按權(quán)利要求10所述的用于制造太陽能模塊的方法來實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中列出有利的實施方式。根據(jù)本發(fā)明，埋入聚合物以這樣的方式潤濕鈍化層，使得構(gòu)成潤濕區(qū)域，在這些潤濕區(qū)域中埋入聚合物潤濕鈍化層，并且潤濕區(qū)域相對于由潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域組成的區(qū)域的比例為大于20%，優(yōu)選大于35%，并且特別優(yōu)選大于50%，在覆蓋區(qū)域中，鈍化層由背面電極結(jié)構(gòu)覆蓋。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，潤濕區(qū)域是這樣的區(qū)域，在這些區(qū)域中埋入聚合物在微觀上觀察潤濕鈍化層。在本申請中，覆蓋區(qū)域是指這樣的區(qū)域，在這些區(qū)域中鈍化層由背面電極結(jié)構(gòu)覆蓋，但微觀上在金屬顆粒和鈍化層之間不存在接觸。就是說，表述方式“覆蓋”是指，背面電極結(jié)構(gòu)沒有遮蓋、即沒有潤濕或接觸鈍化層，而是在背面電極結(jié)構(gòu)和鈍化層之間存在至少一個空腔。所述空腔通過背面電極結(jié)構(gòu)開孔式的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且所述空腔沒有被埋入聚合物浸透，以至于埋入聚合物潤濕鈍化層。就是說，在覆蓋區(qū)域中，在微觀上觀察，背面電極結(jié)構(gòu)和埋入材料都沒有貼靠在鈍化層上，但鈍化層也沒有露出，因為開孔式的背面電極結(jié)構(gòu)設(shè)置成覆蓋在其上。所述潤濕可以這樣來實現(xiàn)，即埋入聚合物浸透泡沫式的開孔的背面電極結(jié)構(gòu)，和/或這樣來實現(xiàn)，即在背面電極結(jié)構(gòu)沒有覆蓋鈍化層并且由此埋入聚合物由于不存在背面電極結(jié)構(gòu)而不必浸透背面電極結(jié)構(gòu)的自由區(qū)域內(nèi)，埋入聚合物潤濕鈍化層，以便與鈍化層發(fā)生接觸并由此潤濕鈍化層。因此潤濕區(qū)域在本發(fā)明的意義上可以在背面電極結(jié)構(gòu)之外構(gòu)造成常見的宏觀的自由區(qū)域，或在背面電極結(jié)構(gòu)之內(nèi)也可以構(gòu)造成微觀的潤濕區(qū)域。通過在其表面部分上充分的潤濕，可以確保在背面封裝結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體晶片太陽能電池之間實現(xiàn)抗斷裂的模塊復(fù)合體。即使背面電極結(jié)構(gòu)的燒結(jié)的金屬顆粒固有的穩(wěn)定性是不充分的，但通過埋入材料與鈍化層之間的接觸，特別是借助于對背面電極結(jié)構(gòu)的浸透，也能按前面所述的程度確保太陽能模塊背面的附著力。在一個優(yōu)選的實施方式中，金屬的背面電極結(jié)構(gòu)與背面表面的百分比為大于80%。就是說，背面表面的沒有金屬顆粒的宏觀區(qū)域小于20%。優(yōu)選金屬的背面電極結(jié)構(gòu)與背面表面的百分比為大于90%。更為優(yōu)選地，金屬的背面電極結(jié)構(gòu)與背面表面的百分比為大于95%。就是說，背面電極結(jié)構(gòu)幾乎完全或完全覆蓋背面表面。用埋入聚合物對鈍化層的潤濕因此優(yōu)選通過埋入聚合物對背面電極結(jié)構(gòu)的穿透來實現(xiàn)。為此要求背面電極結(jié)構(gòu)在對通常通過絲網(wǎng)印刷或注射法施加的膏狀物進(jìn)行燒結(jié)之后是開孔的。埋入材料在層壓過程中滲透背面電極結(jié)構(gòu)的敞開的孔隙并在背面電極結(jié)構(gòu)的敞開的孔隙中形成網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選埋入聚合物不僅滲透背面電極材料，而且還覆蓋背面電極材料，使得埋入聚合物也設(shè)置在背面電極結(jié)構(gòu)上，并且埋入聚合物能構(gòu)成與背面封裝元件的均勻的附著。背面電極結(jié)構(gòu)在前面所述的實施方式中在與埋入聚合物接觸之前具有敞開的孔隙。在層壓具有埋入聚合物和背面封裝元件的半導(dǎo)體晶片太陽能電池時，埋入聚合物滲入敞開的孔隙中并將其填充，從而在層壓時由敞開的孔隙的網(wǎng)絡(luò)形成埋入聚合物網(wǎng)絡(luò)。敞開的孔隙以多種方式相互連接，使得背面電極結(jié)構(gòu)具有多孔的金屬網(wǎng)或金屬架構(gòu)，所述金屬網(wǎng)或金屬架構(gòu)被埋入聚合 物滲透并在適當(dāng)?shù)臈l件下完全填充。就是說，半導(dǎo)體晶片太陽能電池作為一個層具有金屬網(wǎng)絡(luò)和埋入聚合物網(wǎng)絡(luò)，其中在該層中還可以有敞開的孔隙。優(yōu)選敞開的孔隙在該層中的比例較低。以這種方式得到一個層，該層具有兩個本身聚聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，這兩個網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合實現(xiàn)了半導(dǎo)體晶片太陽能電池/埋入聚合物/背面封裝元件的良好附著以及實現(xiàn)了良好的導(dǎo)電性，其中根據(jù)面積比例用埋入聚合物充分地潤濕鈍化層確保了優(yōu)化的長時間穩(wěn)定的附著。在一個優(yōu)選的實施方式中，以這樣的方式進(jìn)行層壓，在具有兩個前面所述的網(wǎng)絡(luò)的層上設(shè)有埋入聚合物層，從而在埋入聚合物和背面封裝元件之間實現(xiàn)了整面的附著。所述太陽能模塊因此除了可能的其他層以外還在背面具有這樣的層序列，背面封裝元件/可選的埋入聚合物/由埋入聚合物構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)和由金屬構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)/鈍化層。背面電極結(jié)構(gòu)的電阻率優(yōu)選為< 10.KT7Ohm.ηι,優(yōu)選< 7.KT7Ohm.ηι、更為優(yōu)選^ 5.IO-7Ohm.m。由此對于所述電池希望的效率確保了足夠好的導(dǎo)電性。在一個優(yōu)選的實施方式中，背面電極結(jié)構(gòu)具有層厚變化的附著區(qū)域，所述附著區(qū)域與其余區(qū)域相比具有較小的層厚，該層厚小于30 μ m、優(yōu)選小于25 μ m,優(yōu)選小于20 μ m,更為優(yōu)選小于15 μ m。這種附著區(qū)域的這種較小的層厚使得在所述附著區(qū)域中在層壓過程之后，與具有較大層厚的背面電極結(jié)構(gòu)的其余區(qū)域相比，埋入聚合物滲透多孔的金屬結(jié)構(gòu)和微觀潤濕位于金屬結(jié)構(gòu)下面的鈍化層的可能性較高。最后前面所述附著區(qū)域提供了這樣的可能性，即在本發(fā)明的范圍內(nèi)將背面電極結(jié)構(gòu)和鈍化層之間的錨固區(qū)域稱為潤濕區(qū)域。同樣自由區(qū)域也構(gòu)成潤濕區(qū)域，因為在自由區(qū)域內(nèi)埋入聚合物可以直接潤濕鈍化層，而不必為此滲透開孔的金屬基體。與埋入聚合物沒有潤濕鈍化層的區(qū)域的面積比例相比，埋入聚合物潤濕鈍化層的潤濕區(qū)域的面積比例隨著背面電極結(jié)構(gòu)的層厚增加而下降。如果背面電極結(jié)構(gòu)具有較小的層厚，則它可以較為容易地被埋入材料滲透。如果背面電極結(jié)構(gòu)的層厚為零，則存在自由區(qū)域。在一個優(yōu)選實施方式中，埋入聚合物是交聯(lián)的。通過交聯(lián)，埋入聚合物連接成三維的網(wǎng)絡(luò)。橫向交聯(lián)的埋入聚合物有利地具有防止從鈍化層和背面電極結(jié)構(gòu)上脫落的特性。橫向交聯(lián)的聚合物例如與未交聯(lián)的聚合物相比具有較高的粘性，較小的可溶性和較高的熔點。鈍化層優(yōu)選構(gòu)造成薄層疊。所述薄層疊具有至少一個直接施加在半導(dǎo)體材料上的鈍化層。可選地，在第一層上設(shè)置一個或多個另外的層。作為優(yōu)選的方案，構(gòu)造成薄層疊的鈍化層具有增附層作為薄層疊的最上層。所述最上層上設(shè)置背面金屬電極結(jié)構(gòu)或者在層壓時設(shè)置埋入材料。當(dāng)增附層用埋入材料潤濕并由此與其接觸時，能形成特別好的附著。通過埋入材料與鈍化層疊的最上層的接觸，確保了待制造的由太陽能電池/埋入材料/背面封裝元件組成的整個復(fù)合體具有足夠的附著性?？蛇x地，薄層疊作為最上層具有導(dǎo)電層。進(jìn)一步可選地，薄層疊作為最上層具有介電層，例如氮化硅或氮氧化硅層。例如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚烯烴、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、熱塑性聚氨酯(TPU)、有機硅適于作為埋入聚合物。優(yōu)選采用EVA。乙烯乙酸乙烯酯具有與鈍化層，如氮化硅或氮氧化硅的良好附著性并且還具有與背面封裝元件(如玻璃或塑料膜)的良好附著性。在一個優(yōu)選的實施方式中，半導(dǎo)體晶片太陽能電池的背面表面具有面積比例小于20%，優(yōu)選小于10%，優(yōu)選小于5%的自由區(qū)域，在所述自由區(qū)域中，鈍化層沒有被背面電極結(jié)構(gòu)覆蓋。就是說埋入聚合物對鈍化層的潤濕主要通過用埋入聚合物滲透背面電極結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。這是有利的，因為這里幾乎可以在鈍化層的整個表面區(qū)域?qū)崿F(xiàn)良好的導(dǎo)電特性。本發(fā)明的主題還涉及用于制造太陽能模塊的方法，所述太陽能模塊具有正面和背面，所述方法具有以下步驟:提供多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池，所述多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池電連接成太陽能電池串并分別具有背面，所述背面具有背面表面，所述背面表面通過介電的鈍化層表面鈍化；在所述鈍化層上設(shè)置包括燒結(jié)的金屬顆粒的背面電極結(jié)構(gòu)；所述金屬的背面電極結(jié)構(gòu)通過多個局部的接觸區(qū)與半導(dǎo)體晶片的半導(dǎo)體材料觸點接通，所述接觸區(qū)域構(gòu)造成鈍化層的開口并且總體上電接觸面積占背面表面的比例小于5%，優(yōu)選小于2%，并且將構(gòu)成太陽能模塊的背面的帶有埋入聚合物的聚合物的背面封裝結(jié)構(gòu)層壓到太陽能電池的背面上，從而埋入聚合物與半導(dǎo)體晶片太陽能電池的金屬的背面電極結(jié)構(gòu)相接觸。所述方法的特征在于，層壓參數(shù)，如壓力和時間曲線以這樣的方式來設(shè)置，使得埋入聚合物這樣潤濕鈍化層，使得構(gòu)成潤濕區(qū)域，在這些潤濕區(qū)域中，埋入聚合物潤濕鈍化層，潤濕區(qū)域相對于由潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域組成的區(qū)域的比例為大于20%，優(yōu)選大于35%，特別優(yōu)選大于50%，在所述覆蓋區(qū)域中，鈍化層由背面電極結(jié)構(gòu)覆蓋。半導(dǎo)體晶片太陽能電池在一個優(yōu)選實施方式中這樣提供，使得背面電極結(jié)構(gòu)具有變化的層厚。這可以這樣來實現(xiàn)，通過絲網(wǎng)印刷將背面電極結(jié)構(gòu)以具有較小間距的多個指狀部的形式施加到鈍化層上。在接下來的灼燒之后，所述指狀部不再間隔開，而是在指狀部之間構(gòu)成具有比背面電極指狀部結(jié)構(gòu)區(qū)域中小的層厚的背面電極結(jié)構(gòu)區(qū)域。使用金屬膏狀物作為背面電極結(jié)構(gòu)，優(yōu)選是鋁膏狀物，例如Ferro CN53-200，其可由制造商Ferro (美國克力夫蘭市)處購得。所有在灼燒后形成開放式多孔性的金屬膏狀物都適于用作背面電極結(jié)構(gòu)。可選地,變化的層厚也可以例如通過多次印刷形成。埋入聚合物至少局部地滲透背面電極結(jié)構(gòu)，一直到鈍化層，并潤濕鈍化層。這可以這樣的方式來實現(xiàn)，即埋入聚合物造為固體例如以薄膜的形式施加到背面電極結(jié)構(gòu)上，并受到隨時間的溫度變化。埋入聚合物例如被加熱到第一溫度，在該第一溫度下埋入聚合物具有比室溫下的粘度低的粘度。由于在第一溫度下較低的粘度，埋入聚合物至少局部地滲透背面電極結(jié)構(gòu)，使得埋入聚合物潤濕鈍化層。接著，當(dāng)埋入聚合物以熱塑性體的形式存在時，埋入聚合物被加熱到第二溫度，此時粘度提高，使得熱塑性體失去其用于滲透背面電極結(jié)構(gòu)的可流動性。當(dāng)埋入聚合物例如作為乙烯乙酸乙烯酯存在時，埋入聚合物在加熱到具有較低的粘度的第一溫度之后加熱到較高的第二溫度，在第二溫度下埋入聚合物由于所發(fā)生的交聯(lián)形成比第一溫度下高的粘度。在一個優(yōu)選的實施方式中，隨時間的溫度變化包括加熱到第一溫度和加熱到第二溫度，在第一溫度下埋入聚合物具有比室溫下的粘度低的粘度，在第二溫度下，埋入聚合物具有比第一溫度下的粘度高的粘度。當(dāng)埋入聚合物應(yīng)滲入背面電極結(jié)構(gòu)的開放孔隙中時，加熱到第一溫度優(yōu)選在降低的壓力下進(jìn)行，就是采用真空技術(shù)或真空壓力技術(shù)。通過這種技術(shù)可以例如在孔隙頸部狹窄時克服填充阻力。由于埋入聚合物在第一溫度下具有比室溫下的粘度低的粘度，比室溫下的粘度低的粘度在層壓時伸入自由區(qū)域和/或背面電極結(jié)構(gòu)的開放孔隙中并潤濕鈍化層。在加熱到第二溫度時，埋入聚合物的粘度升高，從而埋入聚合物不再能由自由區(qū)域和/或孔隙中流出。在第二溫度下優(yōu)選發(fā)生埋入聚合物的膠化和/或交聯(lián)。膠化或交聯(lián)的埋入聚合物具有這樣的粘度，即埋入聚合物不再由自由區(qū)域和/或孔隙中流出。通過交聯(lián)，埋入聚合物連接成三維的網(wǎng)絡(luò)。橫向交聯(lián)改變了埋入聚合物的特性。交聯(lián)的埋入聚合物與未交聯(lián)的埋入聚合物相比具有較高的粘度、較低的可溶性和較高的熔點。埋入聚合物在第一溫度下具有比室溫下的粘度低的粘度，在第二溫度下具有比第一溫度下的粘度高的粘度，這種埋入聚合物的一個例子是乙烯乙酸乙烯酯。乙烯乙酸乙烯酯作為埋入聚合物的例子包括Photocap"產(chǎn)品，例如Photocajyiv FC280P/UF,這種產(chǎn)品可由SXRi0 Specialized Technology Resources, Inc.(美國 Enfield)購得。埋入聚合物可以包含交聯(lián)劑，但否則盡可能作為薄膜施加到半導(dǎo)體晶片太陽能電池上，以便避免缺陷部位(例如由于物質(zhì)蒸發(fā)導(dǎo)致的氣泡或裂紋)，并實現(xiàn)對背面電極結(jié)構(gòu)均勻的覆層和滲透。隨時間的溫度變化優(yōu)選這樣設(shè)置，使得埋入聚合物在第一溫度下潤濕鈍化層多于25%，優(yōu)選多于30%，特別優(yōu)選多于50%，并且埋入聚合物在第二溫度下交聯(lián)。由于埋入聚合物在第一溫度下具有比室溫下的粘度低的粘度，埋入聚合物可以在第一溫度下滲透背面電極結(jié)構(gòu)并潤濕鈍化層。在第二溫度下埋入聚合物的粘度升高，使得埋入聚合物不再能反向滲透背面電極結(jié)構(gòu)，而是對背面電極材料的滲透保持穩(wěn)定，并在較長時間段內(nèi)保持這種滲透。在一個優(yōu)選實施方式中，第一溫度在70至115° C，優(yōu)選80至100° C，優(yōu)選90至100° C的范圍內(nèi)，第二溫度在130至230° C，優(yōu)選130至200° C，優(yōu)選140至170° C的范圍內(nèi)。特別是當(dāng)埋入聚合物是乙烯乙酸乙烯酯時，埋入聚合物在第一溫度下具有比室溫下的粘度低的粘度，在第二溫度下具有比第一溫度下的粘度高的粘度?？蛇x地，隨時間的溫度變化包括加熱到第一溫度和冷卻到第二溫度，埋入聚合物在第一溫度下具有比室溫下的粘度低的粘度，在第二溫度下具有比第一溫度下的粘度高的粘度。例如當(dāng)埋入聚合物是熱塑性體時，這種隨時間的溫度變化是合適的。例如聚烯烴、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、熱塑性聚氨酯(TPU)和有機硅是熱塑性的。第一溫度根據(jù)所使用的埋入聚合物的材料特性選擇，而第二溫度選擇為室溫。就是說，將埋入聚合物加熱到第一溫度，埋入聚合物在第一溫度下具有比室溫下的粘度低的粘度并是可變形的，從而埋入聚合物可以滲透背面電極結(jié)構(gòu)并潤濕鈍化層，接著將其冷卻或放置冷卻至室溫，從而埋入聚合物不再能夠變形并不再能夠反向滲透背面電極結(jié)構(gòu)。此外，可選地，可以這樣來選擇埋入聚合物，使得埋入聚合物在施加到鈍化層上時具有足夠的粘度以便滲透背面電極結(jié)構(gòu)并潤濕鈍化層，并在空氣作用下或通過添加硬化劑而硬化。這種埋入聚合物的例子包括有機硅，例如作為2K組分。優(yōu)選在層壓時，壓力設(shè)置在50000Pa至IOOOOOPa的范圍內(nèi)。在這種設(shè)置下產(chǎn)生負(fù)壓，所述負(fù)壓有助于埋入聚合物滲透背面電極結(jié)構(gòu)的開放的孔隙，因為所述負(fù)壓有助于克服填充阻力，如狹窄的孔隙頸部。負(fù)壓越大，則可以更好地克服填充阻力。另一方面，負(fù)壓還可能導(dǎo)致背面電極結(jié)構(gòu)的裂紋和/或缺陷部位。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述壓力由層壓真空和壓力腔中的壓力的差形成。可選地，在層壓時，壓力設(shè)置在IOOOOOPa至300000Pa的范圍內(nèi)。在這種設(shè)置下產(chǎn)生過壓，所述過壓將埋入聚合物壓入背面電極結(jié)構(gòu)的開放的孔隙中。過壓對克服填充阻力起輔助的作用，所述填充阻力通過開孔的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。這里也適用的是，過壓越高，則可以越好地克服填充阻力。但過壓也可能導(dǎo)致背面電極結(jié)構(gòu)中的裂紋和/或缺陷部位。因此也可能有利的是，在環(huán)境壓力或接近環(huán)境壓力下進(jìn)行層壓。所述太陽能模塊的其他優(yōu)點和特性根據(jù)下面說明的優(yōu)選實施例來說明。


在附圖中:圖1示意性示出背面電極結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體晶片太陽能電池的平面內(nèi)定向的剖視圖，其中背面電極結(jié)構(gòu)完全由埋入聚合物滲透；圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的部分橫向剖視圖；圖3示意性示出另一個根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的部分橫向剖視圖；圖4示意性示出另一個根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的部分橫向剖視圖；圖5示意性示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的方法；圖6示意性示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的另一個方法；以及
圖7示意性示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的另一個方法。
具體實施例方式圖1示意性示出半導(dǎo)體晶片太陽能電池的背面電極結(jié)構(gòu)11在半導(dǎo)體晶片太陽能電池10的平面內(nèi)定向的剖視圖，其中，背面電極結(jié)構(gòu)11在整個表面上由埋入聚合物12滲透。半導(dǎo)體晶片太陽能電池10是根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的一部分。埋入聚合物12確保半導(dǎo)體晶片太陽能電池10與背面封裝元件(在圖1中沒有示出)之間良好的附著，所述埋入聚合物12滲透由開孔的燒結(jié)金屬顆粒構(gòu)成的背面電極結(jié)構(gòu)11。背面電極結(jié)構(gòu)11的燒結(jié)的金屬顆粒這里示意性地以黑色示出。埋入聚合物12嵌入開放的孔隙中，埋入聚合物12這里用白色示出。要強調(diào)的是，這里模型化并因此純示例性地示出金屬顆粒和開放式孔隙的周期性構(gòu)成的分布。在微觀的實際情況中，通常不存在這種規(guī)則的結(jié)構(gòu)。埋入聚合物12滲透背面電極結(jié)構(gòu)11的開放孔隙，使得構(gòu)成潤濕區(qū)域，在所述潤濕區(qū)域中，埋入聚合物12潤濕半導(dǎo)體晶片太陽能電池10的鈍化層(這里未示出)。潤濕是指，埋入聚合物12滲透背面電極結(jié)構(gòu)11，一直滲透到位于背面電極結(jié)構(gòu)11下面的鈍化層，并通過背面電極結(jié)構(gòu)11的開放孔隙在微觀上觀察與鈍化層發(fā)生接觸。潤濕區(qū)域相對于潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域的比例為大于25%，在所述覆蓋區(qū)域中，埋入聚合物12沒有潤濕鈍化層17，并且背面電極結(jié)構(gòu)11不接觸但覆蓋鈍化層17。如圖1所示，在整個背面表面范圍上，既可以通過背面電極結(jié)構(gòu)11實現(xiàn)導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)，也可以通過埋入聚合物12實現(xiàn)與所述導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)交織的附著性的結(jié)構(gòu)。由于導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)和附著性的結(jié)構(gòu)共同沿背面表面延伸，既可以提供半導(dǎo)體晶片太陽能電池10和背面封裝元件(這里未示出)之間穩(wěn)定的復(fù)合體，也可以提供具有良好電特性的半導(dǎo)體晶片太陽能電池10。圖2示意性示出一個根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊14的部分橫向剖視圖。太陽能模塊14包括多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池10，這里部分地示出其中一個半導(dǎo)體晶片太陽能電池10。半導(dǎo)體晶片太陽能電池10具有半導(dǎo)體晶片16、設(shè)置在半導(dǎo)體晶片16上的鈍化層17和設(shè)置在鈍化層17上的背面電極結(jié)構(gòu)11 (這里以黑色示出)。背面電極結(jié)構(gòu)11通過多個局部的接觸區(qū)域與半導(dǎo)體晶片16的半導(dǎo)體材料電接觸，其中接觸區(qū)域構(gòu)造成鈍化層17的開口(這里未示出)。電接觸面積小于背面表面的5%。背面電極結(jié)構(gòu)11完全由埋入聚合物12 (這里用白色示出)滲透，從而構(gòu)成潤濕區(qū)域，在所述潤濕區(qū)域中，埋入聚合物12潤濕鈍化層。潤濕區(qū)域相對于由潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域組成的區(qū)域的比例大于25%，在覆蓋區(qū)域中，背面電極結(jié)構(gòu)11覆蓋鈍化層17。在包括背面電極結(jié)構(gòu)11和埋入聚合物12的層上設(shè)置背面封裝元件19，在背面電極結(jié)構(gòu)11和背面封裝元件19之間通常形成這樣的區(qū)域，在這樣的區(qū)域中，埋入聚合物12沒有滲透背面電極結(jié)構(gòu)11。由于埋入聚合物12潤濕鈍化層17并且滲透背面電極結(jié)構(gòu)11并接觸背面封裝元件19，確保在半導(dǎo)體晶片太陽能電池10和背面封裝元件19之間形成穩(wěn)定的復(fù)合體。此外太陽能模塊14具有正面封裝材料15，所述正面封裝材料15設(shè)置在半導(dǎo)體晶片16上。正面封裝材料15例如包括一個由乙烯乙酸乙烯酯和玻璃板構(gòu)成的層。圖3示意性示出另一個根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊14的部分橫向剖視圖。和圖2中一樣，這里部分地示出多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池10中的一個半導(dǎo)體晶片太陽能電池10，半導(dǎo)體晶片太陽能電池10具有半導(dǎo)體晶片16、設(shè)置在半導(dǎo)體晶片16上的鈍化層17和設(shè)置在鈍化層17上的背面電極結(jié)構(gòu)11 (這里以黑色示出)。背面電極結(jié)構(gòu)11通過多個局部的接觸區(qū)域與半導(dǎo)體晶片16的半導(dǎo)體材料電接觸，其中接觸區(qū)域構(gòu)造成鈍化層17的開口(這里未示出)，電接觸面積小于背面表面的5%。此外，太陽能模塊14具有正面封裝元件15，所述正面封裝元件15設(shè)置在半導(dǎo)體晶片16上。與圖2中所示的太陽能模塊14不同，在圖3中示出的背面電極結(jié)構(gòu)11沒有在鈍化層17上構(gòu)成連貫的層，而是具有在下面稱為自由區(qū)域的區(qū)域20。自由區(qū)域20在與半導(dǎo)體晶片太陽能電池10接觸之前構(gòu)成這樣的區(qū)域，在所述區(qū)域中，鈍化層17露出并沒有被開孔的背面電極結(jié)構(gòu)11覆蓋的部分。在與半導(dǎo)體晶片太陽能電池10接觸之后，所述鈍化層17—方面在自由區(qū)域20中，另一方面通過滲透開孔的背面電極結(jié)構(gòu)11由埋入聚合物12 (這里用白色示出)潤濕，從而形成潤濕區(qū)域。總體上，潤濕區(qū)域相對于潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域的組合的比例大于25%，在覆蓋區(qū)域中，背面電極結(jié)構(gòu)11覆蓋鈍化層17。埋入聚合物12這樣設(shè)置在背面電極結(jié)構(gòu)11上或與背面電極結(jié)構(gòu)11 一起設(shè)置，使得埋入聚合物12位于背面電極結(jié)構(gòu)11和背面封裝元件19之間。圖4示意性示出另一個根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊14的部分橫向剖視圖。和前面的圖2和3—樣，太陽能模塊14具有多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池10，其中這里部分地示出其中一個半導(dǎo)體晶片太陽能電池10。半導(dǎo)體晶片太陽能電池10具有半導(dǎo)體晶片16、設(shè)置在半導(dǎo)體晶片16上的鈍化層17和設(shè)置在鈍化層17上的背面電極結(jié)構(gòu)11 (這里以黑色示出)。背面電極結(jié)構(gòu)11通過多個局部的接觸區(qū)域與半導(dǎo)體晶片16的半導(dǎo)體材料電接觸，其中接觸區(qū)域構(gòu)造成鈍化層17的開口，電接觸面積小于背面表面的5%。此外，太陽能模塊14具有正面封裝元件15，所述正面封裝元件15設(shè)置在半導(dǎo)體晶片16上。與圖2和3中所示的太陽能模塊14不同，在圖4中示出的太陽能模塊14具有帶變化的層厚的背面電極結(jié)構(gòu)11，而是具有在下面稱為自由區(qū)域的區(qū)域20。自由區(qū)域20在與半導(dǎo)體晶片太陽能電池10接觸之前構(gòu)成這樣的區(qū)域，在所述區(qū)域中，鈍化層17露出并沒有被開孔的背面電極結(jié)構(gòu)11覆蓋的部分。在與半導(dǎo)體晶片太陽能電池10接觸之后，所述鈍化層17 —方面在自由區(qū)域20中，另一方面通過滲透開孔的背面電極結(jié)構(gòu)11由埋入聚合物12(這里用白色示出)潤濕，從而形成潤濕區(qū)域?？傮w上，潤濕區(qū)域相對于潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域的組合的比例大于25%，在覆蓋區(qū)域中，背面電極結(jié)構(gòu)11覆蓋鈍化層17。埋入聚合物12這樣設(shè)置在背面電極結(jié)構(gòu)11上或與背面電極結(jié)構(gòu)一起設(shè)置，使得埋入聚合物12位于背面電極結(jié)構(gòu)11和背面封裝元件19之間。通過變化的層厚可以實現(xiàn)以埋入聚合物12對背面電極結(jié)構(gòu)11不同的滲透率。在非附著區(qū)域21中，埋入聚合物12沒有滲透或至少很少地滲透背面電極結(jié)構(gòu)11，從而背面電極結(jié)構(gòu)11覆蓋或接觸鈍化層，但在所述非附著區(qū)域21中，鈍化層17沒有由埋入聚合物12潤濕。在所述非附著區(qū)域21，背面電極結(jié)構(gòu)11的孔隙在與鈍化層17的邊界層中多數(shù)沒有被埋入聚合物12填充，并于此形成在微觀上觀察的所謂的覆蓋區(qū)域。這在圖4中這樣示出，即，金屬顆粒在非附著區(qū)域21中以灰色示出，而不是以黑色的點示出。在附著區(qū)域22中，埋入聚合物12滲透背面電極結(jié)構(gòu)11，并一直滲透到鈍化層17，并且因此在微觀上觀察到能夠在潤濕區(qū)域內(nèi)潤濕鈍化層17。埋入聚合物12潤濕鈍化層17的潤濕區(qū)域與潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域相比的面積比例隨著層厚的升高而降低，在所述覆蓋區(qū)域中，背面電極結(jié)構(gòu)11覆蓋鈍化層17。埋入聚合物12可以更為快速和更好地滲透背面電極結(jié)構(gòu)11的與背面電極結(jié)構(gòu)11的其他區(qū)域相比具有較小層厚的區(qū)域。此外，埋入聚合物12還這樣設(shè)置在背面電極結(jié)構(gòu)11上，使得埋入聚合物12位于背面電極結(jié)構(gòu)11和背面封裝元件19之間，從而實現(xiàn)了在背面封裝元件19上整面的附著。圖5示意性示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的方法。所述方法包括以下步驟:提供多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池51和層壓52。步驟51包括提供多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池，這些半導(dǎo)體晶片太陽能電池電連接成太陽能電池串，并分別具有帶背面表面的背面，其中背面表面通過介電的鈍化層表面鈍化，在鈍化層上設(shè)置包括燒結(jié)的金屬顆粒的背面電極結(jié)構(gòu)，所述金屬的背面電極結(jié)構(gòu)通過多個局部的接觸區(qū)域與半導(dǎo)體晶片的半導(dǎo)體材料電觸點接通，所述接觸區(qū)域構(gòu)造成鈍化層的開口并且總體上電接觸面積占背面表面的比例小于5%，優(yōu)選小于％ 2。半導(dǎo)體晶片太陽能電池還具有正面封裝元件，所述正面封裝元件設(shè)置在半導(dǎo)體晶片上。所述正面封裝元件可以包括埋入聚合物和玻璃板、玻璃或塑料膜，在下面說明的步驟52中同樣對它們執(zhí)行層壓過程。步驟52包括將構(gòu)成太陽能模塊的背面的帶有埋入聚合物的聚合物的背面封裝結(jié)構(gòu)層壓到太陽能電池的背面上，從而埋入聚合物與半導(dǎo)體晶片太陽能電池的金屬的背面電極結(jié)構(gòu)相接觸，使得埋入聚合物在層壓52之后具有潤濕區(qū)域，在這些潤濕區(qū)域中，埋入聚合物潤濕鈍化層，使得潤濕區(qū)域相對于潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域的比例為大于25%，優(yōu)選大于30%，特別優(yōu)選大于50%，在所述覆蓋區(qū)域中，背面電極結(jié)構(gòu)覆蓋鈍化層。必要時設(shè)置層壓參數(shù)，如壓力和隨時間的溫度變化，以便達(dá)到前面所述潤濕程度。層壓參數(shù)取決于背面封裝結(jié)構(gòu)所使用的埋入聚合物。如果埋入聚合物例如是有機硅，則層壓52可以在室溫和正常壓力下進(jìn)行。必要時使用添加有硬化劑的有機硅。背面封裝結(jié)構(gòu)的埋入聚合物可以與正面封裝結(jié)構(gòu)的埋入聚合物相同或不同。這些埋入聚合物優(yōu)選是相同的。圖6示意性示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的另一個方法。在實施例的情況下，采用EVA作為埋入聚合物。所述方法包括以下步驟:提供多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池51，設(shè)置背面封裝結(jié)構(gòu)52a，加熱到第一溫度52b和加熱到第二溫度52c。步驟51和圖5中的方法的所述步驟相同。對于該步驟的說明因此參見對圖5的說明。在步驟52a中，背面封裝結(jié)構(gòu)設(shè)置在多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池的背面表面上，從而所述背面封裝結(jié)構(gòu)整面地覆蓋這些半導(dǎo)體晶片太陽能電池。在步驟52a (52b)中，多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池和背面封裝結(jié)構(gòu)被加熱到第一溫度。特別是當(dāng)埋入聚合物是乙烯乙酸乙烯酯時，第一溫度在70至115° C的范圍內(nèi)。在該范圍內(nèi)，埋入聚合物具有比在室溫下低的粘度，并可以容易地滲透背面電極結(jié)構(gòu)，并以希望的程度構(gòu)成潤濕區(qū)域。接著執(zhí)行步驟52c，在該步驟中，將多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池和背面封裝結(jié)構(gòu)加熱到第二溫度。特別是當(dāng)聚合物是乙烯乙酸乙烯酯時，第二溫度在130至230° C的范圍內(nèi)。在該溫度范圍內(nèi)，埋入聚合物具有比在第一溫度下高的粘度，并且由此硬化，使得可以防止從背面電極結(jié)構(gòu)中流出。總體上在太陽能電池、埋入聚合物和背面封裝結(jié)構(gòu)之間實現(xiàn)了一種穩(wěn)定的復(fù)合體。步驟52b和 52c 在層壓機(Iaminator)中，例如 Caerus Systems, LLC 公司(美國 Milford)的 MeierIC0-Laminator-28-18中執(zhí)行，其中，除了溫度變化以外還設(shè)置壓力。層壓機的壓力腔中的壓力例如為IOOOOOPa至300000Pa (過壓)。但層壓機的壓力腔中的壓力也可以為例如50000Pa (相對于環(huán)境的負(fù)壓)至IOOOOOPa (環(huán)境壓力)。圖7示意性示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的另一個方法。在該實施例的情況下，采用熱塑性體作為埋入聚合物。所述方法包括以下步驟:提供多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池51，設(shè)置背面封裝結(jié)構(gòu)52a，加熱到第一溫度52b和冷卻到第二溫度52d。步驟51和圖5中的方法的所述步驟相同。對于該步驟的說明因此參見對圖5的說明。在步驟52a中，將背面封裝結(jié)構(gòu)設(shè)置在多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池的背面表面上，從而所述背面封裝結(jié)構(gòu)整面地覆蓋這些半導(dǎo)體晶片太陽能電池。在步驟52a (52b)中，所述多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池和背面封裝結(jié)構(gòu)被加熱到第一溫度。這樣來選擇所述第一溫度，使得埋入聚合物具有比室溫下低的粘度并且可變形，從而埋入聚合物可以容易地滲透背面電極結(jié)構(gòu)并以希望的程度構(gòu)成潤濕區(qū)域。接著執(zhí)行步驟52d，其中將所述多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池和背面封裝結(jié)構(gòu)主動或被動地冷卻到第二溫度。這樣來選擇第二溫度，使得埋入聚合物具有比第一溫度下高的粘度并且不再能變形。理想情況是，第二溫度是室溫。通過所述溫度變化，埋入聚合物由此硬化，即防止從背面電極結(jié)構(gòu)中流出?？傮w上在太陽能電池、埋入聚合物和背面封裝結(jié)構(gòu)之間實現(xiàn)了一種穩(wěn)定的復(fù)合體。步驟52b和52d在層壓機中執(zhí)行，其中，除了溫度變化以外還設(shè)置壓力。層壓機的壓力腔中的壓力例如為IOOOOOPa至300000Pa (過壓)。步驟52d可以通過從層壓機中取出太陽能模塊并將其放置在室溫下實現(xiàn)。所述太陽能模塊的其他優(yōu)點和特性根據(jù)下面說明的示例來解釋，但該示例不應(yīng)限制本發(fā)明。示例提供多個具有正面封裝元件和表面鈍化的背面的半導(dǎo)體晶片太陽能電池(具有3個匯流條的6 “電池)。鈍化層背向半導(dǎo)體晶片材料的一側(cè)的最上層是氮化硅層，所述氮化硅層的折射系數(shù)在633nm時為2 2.1?？捎蒄erro (美國克利夫蘭市)購得的金屬膏狀物Ferro CN53-200按絲網(wǎng)印刷法施加到層厚〈20 μ m的氮化硅層上。顆粒大小分布通過細(xì)度儀(DIN53203 或 DINEN21524 和 IS01524)確定。粒度大于等于 12μπι (第 10 MCSchliere,條紋))或大于等于20 μ m (第3層)。金屬膏狀物通過絲網(wǎng)印刷施加到氮化硅層上。絲網(wǎng)(400線/英寸；直徑18 μ m)以45°的覆蓋角(Bespannungswinkel)使用。金屬膏狀物膠狀物在絲網(wǎng)上方的厚度為15 μ m。在將金屬膏狀物施加到氮化硅層上之后，將半導(dǎo)體晶片太陽能電池在1.24度/小時(攝氏度每小時)灼燒爐中在高于400° C的溫度下灼燒。在灼燒之后在氮化硅層上設(shè)置開孔的背面電極結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在半導(dǎo)體晶片太陽能電池制造完成，并已經(jīng)可以使用。半導(dǎo)體晶片太陽能電池的背面覆蓋有乙烯乙酸乙烯酯薄膜作為埋入聚合物(Photocap FC280P/UF,可由 STR Specialized Technology Resources, Inc.(美國Enfield)購得)。所使用的乙烯乙酸乙烯酯薄膜具有以下特性:斷裂強度18.5 (2684) Mpa(PSI)、延展率為700%, 10%的彎曲模量為14.8(2150)Mpa(PSI)、硬度為80/22肖氏硬度A/D、透光度為93%、折射率為1.482、沖擊強度(Durchschlagfestigkeit)為1400V/mil、體積電阻率(spezifischen Durchgangswiderstand)為 5 X IO14Ohm/cm>UV 極限波長為 360nm,以及在玻璃上的附著性為70_88N/10mm。在乙烯乙酸乙烯酯層上設(shè)置制造商Isovoltaic (奧地利Lebring)的Icosolar AAA3554作為背面封裝元件。這種背面涂層的半導(dǎo)體晶片太陽能電池放置在 Caerus Systems, LLC (美國 Milford)公司的 Meier IC0-Laminator-28-18中。將該層壓機帶到145° C的溫度并兩次排真空4分鐘。使得層壓機腔和蓋排真空。接著將蓋在I分鐘內(nèi)通風(fēng)至80000Pa。該狀態(tài)保持另外7分鐘。接著對層壓機腔和蓋進(jìn)行通風(fēng)。除去蓋，并將太陽能模塊從層壓機腔中取出并在室溫下放置。為了測試背面封裝結(jié)構(gòu)在根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的層壓的太陽能電池上的附著性，在預(yù)先確定的測試條上進(jìn)行以下撕開測試。為了檢查附著強度，使用Coesfeld (德國多特蒙德)的拉力測試機Z10。至少一個測試條以約180°的角度撕下。所述拉力測試機具有以下設(shè)置:速度:100mm/分鐘，移動行程:300mm，以及斷裂力識別閾值:AF=20。記錄開始時力閾值設(shè)定為0.1N。力極值(終止測量)調(diào)整到95N。所述太陽能模塊在拉力測試機中這樣設(shè)置和張緊，使得至少一個測試條可以恰好被撕下。拉力測試機的拉力絲恰好居中設(shè)置在測試條上，并啟動拉力測試機。當(dāng)測試條斷裂和/或測試條在<300nm時完全被撕下時，測量終止。在撕下測試之后，給所述至少一個測試條拍照。在根據(jù)本發(fā)明制造的太陽能模塊中，埋入聚合物這樣潤濕鈍化層，從而構(gòu)成潤濕區(qū)域，在潤濕區(qū)域中埋入聚合物潤濕鈍化層，并且潤濕區(qū)域相對于由潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域組成的區(qū)域的比例為大于25%，優(yōu)選大于30%，并且特別優(yōu)選大于50%，在覆蓋區(qū)域中，鈍化層由背面電極結(jié)構(gòu)覆蓋，其中已經(jīng)確定，斷裂面不是在背面電極結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，而是位于半導(dǎo)體晶片基體中。因此帶有具有絲網(wǎng)印刷的背面金屬化部的太陽能電池的太陽能模塊的這樣的特性表明，埋入聚合物對背面金屬化部的滲透這樣實現(xiàn)，即，確保長時間穩(wěn)定的附著。附圖標(biāo)記說明10半導(dǎo)體晶片太陽能電池11背面電極結(jié)構(gòu)12埋入聚合物14太陽能模塊15面封裝元件16半導(dǎo)體晶片17鈍化層19背面封裝元件20 自由區(qū)域21非附著區(qū)域22附著區(qū)域51提供多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池52 層壓52a設(shè)置背面封裝結(jié)構(gòu)52b加熱到第一溫度52c加熱到第二溫度52d冷卻到第二溫度
權(quán)利要求
1.一種太陽能模塊(14)，該太陽能模塊(14)具有正面和背面，該太陽能模塊(14)具有: 多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池(10)，所述多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池(10)電連接成太陽能電池串并分別具有帶有背面表面的背面，所述背面表面通過介電的鈍化層(17)被表面鈍化，在所述鈍化層(17)上設(shè)置包含燒結(jié)的金屬顆粒的背面電極結(jié)構(gòu)(11 )，該金屬的背面電極結(jié)構(gòu)(11)通過多個局部的接觸區(qū)域與半導(dǎo)體晶片(16)的半導(dǎo)體材料電觸點接通，所述接觸區(qū)域構(gòu)造成所述鈍化層(17)的開口并且總體上電接觸區(qū)域小于所述背面表面的5%，優(yōu)選小于2%， 構(gòu)成太陽能模塊正面的正面封裝元件(15)，以及 構(gòu)成太陽能模塊的背面的聚合物的背面封裝結(jié)構(gòu)(11)，所述背面封裝結(jié)構(gòu)帶有埋入聚合物(12)，所述埋入聚合物(12)與所述半導(dǎo)體晶片太陽能電池(10)的金屬的背面電極結(jié)構(gòu)相接觸， 其特征在于， 所述埋入聚合物(12)以這樣一種方式潤濕所述鈍化層(17):使得構(gòu)成潤濕區(qū)域，在這些潤濕區(qū)域中所述埋入聚合物(12)潤濕鈍化層(17)，并且所述潤濕區(qū)域相對于由所述潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域組成的區(qū)域的比例為大于20%，優(yōu)選大于35%，并且特別優(yōu)選大于50%，在所述覆蓋區(qū)域中，所述鈍化層(17)由所述背面電極結(jié)構(gòu)(11)覆蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能模塊(14)，其特征在于，所述金屬的背面電極結(jié)構(gòu)(11)與所述背面表面相比的百分比為大于80%，優(yōu)選大于90%，更為優(yōu)選地大于95%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太 陽能模塊(14)，其特征在于，所述背面電極結(jié)構(gòu)(11)的電阻率優(yōu)選< 10.ICT7Ohm.m,優(yōu)選< 7.ICT7Ohm.m,更為優(yōu)選< 5.ICT7Ohm.m。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的太陽能模塊(14)，其特征在于，所述背面電極結(jié)構(gòu)(11)具有層厚變化的附著區(qū)域(22)，所述附著區(qū)域(22)與其余區(qū)域(21)相比具有較小的層厚，該層厚小于30 μ m，優(yōu)選小于25 μ m，優(yōu)選小于20 μ m，更為優(yōu)選小于15 μ m0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能模塊(14)，其特征在于，與所述埋入聚合物(12)沒有潤濕所述鈍化層(17)的區(qū)域的面積比例相比，所述埋入聚合物(12)潤濕所述鈍化層(17)的潤濕區(qū)域的面積比例隨著所述背面電極結(jié)構(gòu)(11)的層厚增加而下降。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的太陽能模塊(14)，其特征在于，所述埋入聚合物(12)是交聯(lián)的。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的太陽能模塊(14)，其特征在于，所述鈍化層(17)構(gòu)造成薄層疊。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的太陽能模塊(14)，其特征在于，所述薄層疊具有增附層和/或?qū)щ妼幼鳛樽钌蠈印?br> 9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的太陽能模塊(14)，其特征在于，所述半導(dǎo)體晶片太陽能電池(10)的背面表面具有面積比例小于20%，優(yōu)選小于10%，優(yōu)選小于5%的自由區(qū)域(20 )，在所述自由區(qū)域(20 )中所述鈍化層(17 )沒有被所述背面電極結(jié)構(gòu)(11)覆至JHL ο
10.一種用于制造太陽能模塊(14)的方法，所述太陽能模塊(14)具有正面和背面，所述方法具有以下步驟: 步驟(51)提供多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池(10)，所述多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池(10)電連接成太陽能電池串并分別具有背面，所述背面具有背面表面，所述背面表面通過介電的鈍化層(17)表面鈍化，在所述鈍化層(17)上設(shè)置包括燒結(jié)的金屬顆粒的背面電極結(jié)構(gòu)(11)，該金屬的背面電極結(jié)構(gòu)(11)通過多個局部的接觸區(qū)與半導(dǎo)體晶片(16)的半導(dǎo)體材料電觸點接通，所述接觸區(qū)域構(gòu)造成所述鈍化層(17)的開口并且總體上電接觸面積占背面表面的比例小于5%，優(yōu)選小于％ 2 ;以及 步驟(52)將構(gòu)成太陽能模塊(14)的背面的聚合物的背面封裝結(jié)構(gòu)連同埋入聚合物(12)的層壓到太陽能電池(10)的背面上，從而所述埋入聚合物(12)與所述半導(dǎo)體晶片太陽能電池(10 )的金屬的背面電極結(jié)構(gòu)(11)相接觸， 其特征在于，層壓參數(shù)，如壓力、時間曲線和層壓機壓力以這樣一種方式來設(shè)置:使得所述埋入聚合物(12)潤濕所述鈍化層(17)，使得構(gòu)成潤濕區(qū)域，在所述潤濕區(qū)域中，所述埋入聚合物(12)潤濕所述鈍化層(17)，所述潤濕區(qū)域相對于由所述潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域組成的區(qū)域的比例為大于20%，優(yōu)選大于35%，特別優(yōu)選大于50%，在所述覆蓋區(qū)域中，所述鈍化層(17)由所述背面電極結(jié)構(gòu)(11)覆蓋。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，隨時間的溫度變化包括加熱到第一溫度(52a)和加熱到第二溫度(52b)，在第一溫度下，所述埋入聚合物(12)具有比室溫下的粘度低的粘度，在第二溫度下，所述埋入聚合物(12)具有比所述第一溫度下的粘度高的粘度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，隨時間的溫度變化優(yōu)選這樣設(shè)置:使得所述埋入聚合物(12)在第一溫度下潤濕所述鈍化層(17)多于25%，優(yōu)選多于30%，特別優(yōu)選多于50%，并且所述埋入聚合物(12)在第二溫度下交聯(lián)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，第一溫度在70至115°C，優(yōu)選80至100° C，優(yōu)選90至100° C的范圍內(nèi)，第二溫度在130至230° C，優(yōu)選130至200° C，優(yōu)選140至170° C的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在層壓(52)時,壓力設(shè)置在50000Pa至IOOOOOPa的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在層壓(52)時,壓力設(shè)置在IOOOOOPa至300000Pa的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能模塊(14)，所述太陽能模塊(14)具有正面和背面，具有以下特征多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池(10)，所述多個半導(dǎo)體晶片太陽能電池(10)電連接成太陽能電池串并分別具有帶有背面表面的背面，背面表面通過介電的鈍化層(17)被表面鈍化，在鈍化層(17)上設(shè)置包含燒結(jié)的金屬顆粒的背面電極結(jié)構(gòu)(11)，金屬的背面電極結(jié)構(gòu)(11)通過多個局部的接觸區(qū)域與半導(dǎo)體晶片(16)的半導(dǎo)體材料電觸點接通，所述接觸區(qū)域構(gòu)造成鈍化層(17)的開口并且總體上電接觸區(qū)域小于背面表面的5%，優(yōu)選小于2%，構(gòu)成太陽能模塊正面的正面封裝元件(15)，以及構(gòu)成太陽能模塊的背面的聚合物的背面封裝結(jié)構(gòu)，所述背面封裝結(jié)構(gòu)帶有埋入聚合物(12)，所述埋入聚合物(12)與半導(dǎo)體晶片太陽能電池的金屬的背面電極結(jié)構(gòu)相接觸，其特征在于，埋入聚合物(12)這樣潤濕鈍化層(17)，使得構(gòu)成潤濕區(qū)域，在這些潤濕區(qū)域中埋入聚合物(12)潤濕鈍化層(17)，并且潤濕區(qū)域相對于由潤濕區(qū)域和覆蓋區(qū)域組成的區(qū)域的比例為大于20%、優(yōu)選大于35%，并且特別優(yōu)選大于50%，在覆蓋區(qū)域中，鈍化層(17)由背面電極結(jié)構(gòu)(11)覆蓋。本發(fā)明還涉及一種用于制造太陽能模塊的方法。
文檔編號H01L25/04GK103094386SQ20121044548
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者M·舍夫, A·斯太克尼庫, D·曼杰, A·莫爾, M·霍夫曼, S·彼得斯 申請人:韓華Q.Cells 有限公司