本發(fā)明涉及一種多重太陽能電池，其包括晶片襯底以及沉積在該晶片襯底的朝向輻射的前側(cè)上的太陽能電池結(jié)構(gòu)，所述太陽能電池結(jié)構(gòu)由多個上下相疊地沉積的太陽能電池組成，其中該襯底具有環(huán)繞的側(cè)面，并且所述太陽能電池結(jié)構(gòu)具有環(huán)繞的周面，所述周面與所述側(cè)面有間隔地分布，以及其中該晶片襯底在其背離輻射的背側(cè)上具有背側(cè)金屬化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種用于制造多重太陽能電池的方法，其中在晶片襯底的朝向輻射的前側(cè)上沉積具有多個上下相疊地沉積的子電池的太陽能電池結(jié)構(gòu)，其中通過蝕刻、激光或鋸銼工藝以及隨后的過蝕刻在形成周面的情況下將有源太陽能電池區(qū)域定義為太陽能電池結(jié)構(gòu)，通過鋸銼或激光照射在襯底片段中形成環(huán)繞的側(cè)面的情況下將所述晶片襯底分離以形成各個多重太陽能電池，以及其中所述晶片襯底的背側(cè)配備有背側(cè)金屬化結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
多重太陽能電池(英語：multi-junctionsolarcells)主要應(yīng)用在宇宙飛行和在光伏市場上越來越重要的陸地聚光光伏系統(tǒng)(英語：concentratorphotovoltaics，CPV)中。這些系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和其它實(shí)施的前提是長期的無故障的壽命。但是諸如濕氣、溫度波動、UV光的各種環(huán)境影響的組合會縮短壽命，這些環(huán)境影響對各個部件、子模塊和模塊的可靠性產(chǎn)生負(fù)面作用。對于作為CPV模塊的核心部件的太陽能電池來說，除其它之外持續(xù)地負(fù)擔(dān)濃縮的濕氣是危險(xiǎn)的，因?yàn)檫@種持續(xù)負(fù)擔(dān)可能導(dǎo)致電池和電池結(jié)構(gòu)的襯底材料遭到電化學(xué)腐蝕并且此外還可能導(dǎo)致太陽能電池的失效。由于太陽能電池的正面一般通過施加覆蓋玻片或諸如透鏡或分光器的光學(xué)元件來得到保護(hù)，因此尤其是襯底的棱邊和太陽能電池結(jié)構(gòu)(臺面)的棱邊被涉及在內(nèi)，在這些棱邊處太陽能電池的感光區(qū)域未受到保護(hù)。圖1示出一些公司所遵循的現(xiàn)有技術(shù)，其中太陽能電池被施加在導(dǎo)電的Cu箔上并被玻片覆蓋。覆蓋玻片和Cu箔之間的空隙具有EVA太陽能電池密封件，以便將太陽能電池與環(huán)境隔離開。但是該密封技術(shù)從技術(shù)上來說是費(fèi)事的并且由于覆蓋玻片而帶來了大的重量。常規(guī)的CPV多重太陽能電池由諸如Ge襯底或GaAs襯底的襯底以及沉積在該襯底上的太陽能電池結(jié)構(gòu)組成。在此，多重太陽能電池的最下面的電池在沉積工藝期間可以直接形成在襯底材料中。在太陽能電池制造時，有源太陽能電池區(qū)域(臺面)的大小通過蝕刻或激光工藝、或鋸銼工藝以及隨后的過蝕刻來定義，并且沉積上面的金屬化結(jié)構(gòu)和防反射涂層。最后，通過鋸銼或激光照射將太陽能電池晶片分成各個電池。作為臺面一般是指具有平坦的表面和陡峭的邊緣的凸起。制造好的CPV太陽能電池通常單個地(例如在基于菲涅耳的系統(tǒng)中)或者大面積地(例如在密集陣列模塊中)被粘貼或焊接在載體上。在菲涅耳光學(xué)元件模塊的情況下，具有太陽能電池的載體被安裝在模塊內(nèi)部空間的后壁上并且相互連接。為了避免例如由于溫度變化和/或氣壓變化而導(dǎo)致的模塊內(nèi)部空間與環(huán)境之間的壓力差，所述模塊或者被實(shí)施為開放的或者具有壓力平衡過濾器。該過濾器可以包含不透水蒸汽的薄膜材料，例如高泰斯(Gore-Tex)，這種材料應(yīng)當(dāng)大部分地阻止?jié)駳鉂B入到內(nèi)部空間中。替換地，可以在完全地安裝和連接了具有電池的載體之后用大面積透明的聚合物層來對模塊的后壁進(jìn)行密封。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的這種實(shí)施方式在圖2中示出。作為應(yīng)對濕氣滲入到模塊內(nèi)部空間中的附加措施，在一些系統(tǒng)中使用干燥的空氣或干燥的氮?dú)鈦沓掷m(xù)地沖刷內(nèi)部空間。從US-A-2009/0159119獲悉一種太陽能電池，其前金屬化結(jié)構(gòu)被濕氣阻擋層覆蓋，該濕氣阻擋層還可以沿著太陽能電池的側(cè)面延伸。作為保護(hù)層的材料，可以使用聚酰亞胺、氮化硅或氧化硅。US-A-2010/0018574的主題是集成的薄層太陽能電池。適用于高聚光太陽能電池的金屬化結(jié)構(gòu)在US-A-5,075,763中描述。US-A-2010/0059101涉及一種具有兩組串聯(lián)接線的太陽能電池的太陽能電池裝置，這些太陽能電池經(jīng)由絕緣層分離地上下相疊地布置。薄層硅太陽能電池模塊由WO-A-2010/113708(＝US-A-2012/0015472)中獲悉。這些太陽能電池被布置在由玻璃、陶瓷或塑料組成的襯底上并且被填充材料包圍，所述填充材料在外側(cè)被層覆蓋。根據(jù)US-A-5389159，借助靜電粉末涂層在周邊將太陽能電池封裝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所基于的任務(wù)是將開頭所述類型的多重太陽能電池以及用于制造多重太陽能電池的方法進(jìn)行擴(kuò)展，以避免在多重太陽能電池中的氧化和濕氣的滲入。該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明主要通過以下方式解決，即在基本上排除太陽能電池結(jié)構(gòu)的朝向輻射的上側(cè)的情況下用保護(hù)性電絕緣的第一涂層涂覆太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面，或者在露出太陽能電池結(jié)構(gòu)的情況下由保護(hù)性電絕緣的第二涂層來涂覆晶片襯底的側(cè)面，或者在基本上排除太陽能電池結(jié)構(gòu)的朝向輻射的上側(cè)的情況下用第三涂層來涂覆晶片襯底的側(cè)面以及太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面。優(yōu)選的，周面涂層被構(gòu)造為氧化硅或氮化硅涂層，其中該氧化硅或氮化硅涂層被沉積在也可以稱為臺面棱邊或臺面邊緣的周面上。根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方式，氧化硅涂層和/或氮化硅涂層具有厚度ds≤1μm，優(yōu)選具有在100nm≤ds≤500nm的范圍內(nèi)的厚度ds。另一實(shí)施方式的特征在于，襯底的環(huán)繞的側(cè)面以及周面的涂層被構(gòu)造為聚酰亞胺涂層，所述聚酰亞胺涂層由聚酰亞胺組成或包含聚酰亞胺，其中優(yōu)選借助毛筆或浸漬工藝來涂覆聚酰亞胺涂層。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方式，聚酰亞胺涂層具有小于15μm的厚度dp，優(yōu)選5μm≤dp≤10μm。此外，本發(fā)明的特征在于，太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面與襯底的側(cè)面之間的距離a是10μm≤a≤100μm。必要時規(guī)定，第一涂層和/或第三涂層在太陽能電池結(jié)構(gòu)的朝向輻射的上側(cè)上在邊緣側(cè)延伸出寬度b，其中5μm≤b≤50μm。根據(jù)方法，該任務(wù)通過以下方式解決，即在基本上排除太陽能電池結(jié)構(gòu)的朝向輻射的上側(cè)的情況下用保護(hù)性電絕緣的第一涂層涂覆太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面，或者用保護(hù)性電絕緣的第二涂層來涂覆所述襯底片段的環(huán)繞的側(cè)面，或者在基本上排除太陽能電池結(jié)構(gòu)的朝向輻射的上側(cè)的情況下用第三涂層來涂覆所述太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面，并且用第三涂層來涂覆所述環(huán)繞的側(cè)面。根據(jù)優(yōu)選的方法方式，太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面的涂層作為氧化硅涂層、氮化硅涂層和/或介電涂層通過沉積來涂覆。在此尤其是規(guī)定，層的沉積、也就是尤其是氧化硅層或氮化硅層的沉積在將襯底分離為子片段之前進(jìn)行，從而所述涂層不僅沿著太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面而且沿著分布在太陽能電池結(jié)構(gòu)側(cè)的襯底上側(cè)延伸。接著分割成單個片段。此外本發(fā)明的特征在于，太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面以及襯底片段的環(huán)繞的側(cè)面配備有第三涂層，該襯底片段也被簡化地稱為襯底，所述第三涂層尤其是由聚酰亞胺組成或包含聚酰亞胺。該涂覆通過毛筆涂敷、浸漬工藝(浸漬方法)或絲網(wǎng)印刷方法進(jìn)行。在這種情況下，第三涂層也沿著分布在太陽能電池結(jié)構(gòu)側(cè)的襯底上側(cè)、即襯底片段上側(cè)延伸。由于覆蓋太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面的保護(hù)性電絕緣涂層基本上在太陽能電池結(jié)構(gòu)的朝向輻射的上側(cè)之外延伸，因此所述涂層還可以是不透光的，不會對多重太陽能電池的效率產(chǎn)生負(fù)面影響。但是要注意的是，由制造引起太陽能電池結(jié)構(gòu)的邊緣區(qū)域、也就是朝向輻射的上側(cè)輕微地被涂層材料覆蓋。對應(yīng)的邊緣的寬度位于5μm至50μm的范圍內(nèi)。此外規(guī)定，周面和側(cè)面的涂層用相同的涂層材料進(jìn)行，并且優(yōu)選在一個工作步驟中執(zhí)行。優(yōu)選的，氧化硅涂層、氮化硅涂層和/或介電涂層被以厚度ds涂覆，其中ds≤1μm，優(yōu)選以100nm≤ds≤500nm的范圍內(nèi)的厚度涂覆，以及聚酰亞胺涂層被以厚度dp涂覆，其中dp≤15μm，優(yōu)選在5μm≤dp≤10μm的范圍內(nèi)。本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征不僅由權(quán)利要求、從權(quán)利要求中獲得的特征—單獨(dú)和/或組合地，而且由下面對從附圖中得到的優(yōu)選實(shí)施例的描述得到。附圖說明圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的封裝的太陽能電池的截面圖，圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的太陽能電池模塊，圖3a，3b，3c示出多重太陽能電池的透視圖及其片段，圖4a，4b示出多重太陽能電池的透視圖以及具有被涂覆的太陽能電池結(jié)構(gòu)周面的多重太陽能電池的截面圖，圖5a，5b示出多重太陽能電池的透視圖以及具有被涂覆的環(huán)繞的襯底側(cè)面的多重太陽能電池的截面圖，圖6a，6b示出多重太陽能電池的透視圖以及多重太陽能電池的截面圖，其中太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面以及襯底側(cè)面被用不同的材料涂覆，以及圖7a，7b示出多重太陽能電池的透視圖以及多重太陽能電池的截面圖，其中太陽能電池結(jié)構(gòu)的周面以及襯底側(cè)面被用相同的材料涂覆。具體實(shí)施方式圖3示出常規(guī)CPV多重太陽能電池10的結(jié)構(gòu)，其包括諸如Ge或GaAs襯底的襯底12，具有沉積在該襯底上的太陽能電池結(jié)構(gòu)14，其中多重太陽能電池的最下面的電池可以在沉積工藝期間直接形成在襯底12中。在制造CPV多重太陽能電池10時，通常在形成襯底的晶片上外延地涂覆半導(dǎo)體層。該晶片或襯底材料通常是Ge或GeAs材料。所沉積的層形成子電池，其中根據(jù)圖3太陽能電池結(jié)構(gòu)可以包括子電池14a，14b，14c。在沉積了半導(dǎo)體材料、施加了尤其是金屬網(wǎng)格形式的前側(cè)接觸部18以及必要時的抗反射涂層20并且在襯底的背側(cè)上施加背側(cè)金屬化結(jié)構(gòu)22之后，通過蝕刻工藝、激光工藝或鋸銼工藝以及隨后的過蝕刻來制造包括具有周面16的臺面結(jié)構(gòu)的有源太陽能電池區(qū)域。然后尤其是通過鋸銼將襯底分離成各個襯底片段12，這些襯底片段分別具有環(huán)繞的側(cè)面24。如從圖3的示意圖得到的，具有周面16的有源區(qū)域、也就是太陽能電池結(jié)構(gòu)14與襯底片段12的環(huán)繞的側(cè)面24有間距地分布，下面將該襯底片段12簡化地稱為襯底。如從圖3b和3c得出的，周面16可以是平坦的(外面16)或子電池14a，14b，14c的外面在邊緣側(cè)錯開地分布，也就是橫向錯開(周面16b)。這在圖3c中純原理性地示出。該錯開的形成是由于子電池14a，14b，14c的不同半導(dǎo)體材料不同程度地抗蝕刻。但是不考慮這一點(diǎn)，周面16或16a，16b相對于襯底12的環(huán)繞的側(cè)面24平均以距離a分布，其中10μm≤a≤100μm。該距離a示例性地沿著圖3中的線A-A測量。為了避免太陽能電池材料和/或襯底材料的物理和化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)可能導(dǎo)致電池結(jié)構(gòu)的電短路和/或電池結(jié)構(gòu)的腐蝕或破壞，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，太陽能電池結(jié)構(gòu)14的周面16、也就是每個多重太陽能電池10的有源太陽能電池區(qū)域的周面16或者襯底12的環(huán)繞的側(cè)面24，或者所述周面16以及所述側(cè)面24配備有保護(hù)性的電絕緣涂層，這借助以下的實(shí)施例加以闡述。圖4a和4b示出多重太陽能電池30的實(shí)施方式，其中只有周面16、即太陽能電池結(jié)構(gòu)14的環(huán)繞的邊緣被涂覆了氧化硅層或氮化硅層形式的涂層26。二氧化硅涂層或氮化硅涂層優(yōu)選通過沉積來涂覆。該沉積優(yōu)選當(dāng)襯底被分割為各個多重太陽能電池之前進(jìn)行，在所述襯底上沉積多個有源太陽能電池區(qū)域，也就是太陽能電池結(jié)構(gòu)14。由此二氧化硅涂層或氮化硅涂層不僅沿著每個太陽能電池結(jié)構(gòu)14的周面16延伸，而且沿著襯底12的朝向輻射并由此在太陽能電池側(cè)的上側(cè)15延伸。太陽能電池結(jié)構(gòu)14以及由此多重太陽能電池的朝向輻射的表面17(必要時除開邊緣區(qū)域)未被覆蓋。氧化硅層或氮化硅層的沉積優(yōu)選借助CVD方法由氣相進(jìn)行。替換的，在圖5a，5b中示出多重太陽能電池32的實(shí)施方式，其中只有襯底12的環(huán)繞的側(cè)面24配備有例如聚酰亞胺層形式的涂層28，該聚酰亞胺層由聚酰亞胺組成或包含聚酰亞胺。借助毛筆來涂覆該聚酰亞胺層，或者借助絲網(wǎng)印刷方法在浸漬工藝中施加，而且優(yōu)選對每個多重太陽能電池分開地進(jìn)行。圖6a和6b示出多重太陽能電池34的另一實(shí)施方式，該實(shí)施方式的特征在于，多重太陽能電池34既具有太陽能電池結(jié)構(gòu)14的周面涂層36，也具有襯底12的側(cè)面涂層38。在所示出的實(shí)施例中，采用兩種不同的涂層材料，即二氧化硅或氮化硅用于周面涂層36，而y一種或多種聚酰亞胺用于側(cè)面涂層38。如果在所示出的圖中聚酰亞胺涂層36也沿著襯底12的太陽能電池結(jié)構(gòu)側(cè)的上側(cè)延伸，則如上所闡述的所涉及的區(qū)域優(yōu)選被二氧化硅或氮化硅層覆蓋。圖7a，7b示出多重太陽能電池40的另一種實(shí)施，其中太陽能電池結(jié)構(gòu)14或有源太陽能電池區(qū)域的周面涂層42以及襯底12的環(huán)繞的側(cè)面涂層44使用相同的涂層材料執(zhí)行。作為涂層材料采用一種或多種聚酰亞胺。氧化硅或氮化硅涂層26,36的厚度ds處于ds≤1μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選100nm≤ds≤500nm。聚酰亞胺涂層28,38,42,44的厚度dp處于dp≤15μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選5μm≤dp≤10μm。其它優(yōu)選的尺寸是：襯底12的厚度：120μm至170μm，優(yōu)選150μm；在襯底12的上側(cè)上方的太陽能電池結(jié)構(gòu)14的厚度：13μm至17μm，優(yōu)選15μm；襯底12的長度：0.9cm至1.1cm，其中襯底的基面是正方形的。