本公開的實施例涉及可再生能源領域，具體地講，包括基于箔的太陽能電池金屬化的方法以及所得太陽能電池。

背景技術：

光伏電池(常被稱為太陽能電池)是熟知的用于將太陽輻射直接轉換為電能的裝置。一般來講，使用半導體加工技術在基板的表面附近形成p-n結，從而在半導體晶片或基板上制造太陽能電池。照射在基板表面上并進入基板內的太陽輻射在基板塊體中形成電子和空穴對。電子和空穴對遷移至基板中的p摻雜區(qū)域和n摻雜區(qū)域，從而在摻雜區(qū)域之間產生電壓差。將摻雜區(qū)連接至太陽能電池上的導電區(qū)，以將電流從電池引導至與其耦接的外部電路。

效率是太陽能電池的重要特性，因其直接與太陽能電池發(fā)電能力有關。同樣，制備太陽能電池的效率直接與此類太陽能電池的成本效益有關。因此，提高太陽能電池效率的技術或提高制造太陽能電池效率的技術是普遍所需的。本公開的一些實施例允許通過提供制造太陽能電池結構的新工藝而提高太陽能電池的制造效率。本公開的一些實施例允許通過提供新型太陽能電池結構來提高太陽能電池效率。

附圖說明

圖1a至圖1f示出了根據(jù)本公開的一個實施例采用基于箔的金屬化的太陽能電池制造中各個階段的剖視圖，其中：

圖1a示出了太陽能電池制造中在形成交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域(發(fā)射極區(qū)域)之后的一個階段，所述發(fā)射極區(qū)域在太陽能電池基板背表面的一部分上方形成；

圖1b示出了在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域的相鄰者之間形成糊劑之后的圖1a的結構；

圖1c示出了在固化糊劑以形成與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域之間的位置對齊的非導電材料區(qū)域之后的圖1b的結構；

圖1d示出了在任選地形成多個金屬晶種材料區(qū)域以在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域中每一者上提供金屬晶種材料區(qū)域的圖1c的結構；

圖1e示出了在將金屬箔粘附至交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域之后的圖1d的結構；以及

圖1f示出了在激光燒蝕穿過與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域之間的位置對齊的金屬箔以隔離與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域對齊的剩余金屬箔的區(qū)域的圖1e的結構。

圖2為根據(jù)本公開的實施例的流程圖，所述流程圖列出與圖1a-1f相對應的制造太陽能電池的方法中的操作。

圖3示出了根據(jù)本公開的另一個實施例的另一個具有基于箔的金屬化的太陽能電池的剖視圖。

具體實施方式

以下具體實施方式本質上只是例證性的，并非意圖限制所述主題的實施例或此類實施例的應用和用途。如本文所用，詞語“示例性”意指“用作實例、例子或舉例說明”。本文描述為示例性的任何實施未必理解為相比其他實施是優(yōu)選的或有利的。此外，并不意圖受前述技術領域、背景技術、

技術實現(xiàn)要素：
或以下具體實施方式中提出的任何明示或暗示的理論的約束。

本說明書包括提及“一個實施例”或“實施例”。短語“在一個實施例中”或“在實施例中”的出現(xiàn)不一定是指同一實施例。特定的特征、結構或特性可以任何與本公開一致的合適方式加以組合。

術語。以下段落提供存在于本公開(包括所附權利要求書)中的術語的定義和/或語境：

“包括”。該術語是開放式的。如在所附權利要求書中所用，該術語并不排除其他結構或步驟。

“被配置為”。各個單元或部件可被描述或聲明成“被配置為”執(zhí)行一項或多項任務。在這樣的語境下，“被配置為”用于通過指示該單元/部件包括在操作期間執(zhí)行一項或多項那些任務的結構而暗示結構。因此，可以說是將單元/部件配置成即使當指定的單元/部件目前不在操作(例如，未開啟/激活)時也可執(zhí)行任務。詳述某一單元/電路/部件“被配置為”執(zhí)行一項或多項任務明確地意在對該單元/部件而言不援用35u.s.c.§112第六段。

“第一”、“第二”等。如本文所用的這些術語用作其之后的名詞的標記，而并不暗示任何類型的順序(例如，空間、時間和邏輯等)。例如，提及“第一”太陽能電池并不一定暗示該太陽能電池為某一序列中的第一個太陽能電池；相反，術語“第一”用于區(qū)分該太陽能電池與另一個太陽能電池(例如，“第二”太陽能電池)。

“耦接”—接能電池)。能電池與另一個太陽能電“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明確指明，否則“耦接”意指一個元件/節(jié)點/特征直接或間接連接至另一個元件/節(jié)點/特征(或直接或間接與其連通)，并且不一定是機械連接。

此外，以下描述中還僅為了參考的目的使用了某些術語，因此這些術語并非意圖進行限制。例如，諸如“上部”、“下部”、“上方”和“下方”之類的術語是指附圖中提供參考的方向。諸如“正面”、“背面”、“后面”、“側面”、“外側”和“內側”之類的術語描述部件的某些部分在一致但任意的參照系內的取向和/或位置，通過參考描述所討論的部件的文字和相關的附圖可以清楚地了解所述取向和/或位置。這樣的術語可包括上面具體提及的詞語、它們的衍生詞語以及類似意義的詞語。

“阻止”—止的術語描述部件的某些部分在一致但任意的參照系內的取向和/或位置，通過參考描述所討論的部件的文字和相關的附圖可以清楚地了解所述取向和/或位置?！白柚埂边€可以指減少或減小可能會發(fā)生的某種后果、表現(xiàn)和/或效應。因此，當組件、元件或特征被稱為阻止結果或狀態(tài)時，它不一定完全防止或消除該結果或狀態(tài)。

本文描述了基于箔的太陽能電池金屬化的方法以及所得太陽能電池。在下面的描述中，為了提供對本公開實施例的深入了解，示出了許多具體細節(jié)，例如具體的糊劑組合物和工藝流程操作。對本領域的技術人員將顯而易見的是，可在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施本公開的實施例。在其他情況中，沒有詳細地描述熟知的制造技術，諸如平版印刷和圖案化技術，以避免不必要地使本公開的實施例難以理解。此外，應當理解在圖中示出的多種實施例是示例性的展示并且未必按比例繪制。

本文公開了制造太陽能電池的方法。在一個實施例中，制造太陽能電池的方法涉及在基板中或基板上方形成多個交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域。該方法還涉及在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域的相鄰者之間形成糊劑。該方法還涉及固化糊劑以形成與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域之間的位置對齊的非導電材料區(qū)域。該方法還涉及將金屬箔粘附至所述交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域。該方法還涉及激光燒蝕穿過與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域之間的位置對齊的金屬箔，以隔離與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域對齊的剩余金屬箔的區(qū)域。在激光燒蝕期間，非導電材料區(qū)域用作激光擋板。

本文還公開了太陽能電池。在一個實施例中，太陽能電池包括基板。多個交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域設置在基板中或基板上方。多個非導電材料區(qū)域與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域之間的位置對齊。多個非導電材料區(qū)域包含粘結劑和不透明顏料，其中不透明顏料的量大于多個非導電材料區(qū)域的總重量組成的約50％。多個導電觸點結構電連接到多個交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域。每個導電觸點結構包括設置在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域中對應一者上方并與之對齊的金屬箔部分。

本文還公開了用于制造太陽能電池的糊劑和糊劑制劑。在一個實施例中，用于形成太陽能電池的非導電區(qū)域的糊劑包含粘結劑、不透明顏料以及與粘結劑和不透明顏料混合的有機介質。不透明顏料占糊劑總重量組成的約25％，而有機介質占糊劑總重量組成的約50％。

本文所述的一個或多個實施例涉及用于太陽能電池的基于金屬(例如鋁)的金屬化。作為一般考慮，背接觸式太陽能電池通常需要在太陽能電池的背面上具有兩種極性的圖案化金屬。在由于成本、復雜性或效率原因而無法得到預圖案化金屬的情況下，毯覆式金屬的低成本、低材料加工通常有利于基于激光的圖案化方法。在一個實施例中，公開了一種用于叉指背接觸(ibc)太陽能電池的鋁金屬化工藝。在一個實施例中，參考了m2-m1工藝，其中m2層可由金屬箔制造，而m1層是形成在太陽能電池的一部分上的金屬層(可被稱為晶種層)。

就高效電池而言，電池背部的金屬圖案化工藝通常必須滿足兩點要求：(1)金屬完全隔離，以及(2)無損加工。對于大規(guī)模生產而言，可能還需要該工藝為高產能工藝，例如每小時產能大于500個晶片。對于復雜的圖案，使用激光對硅頂部上的厚金屬(例如，大于1微米)或高反射性金屬(例如，鋁)進行圖案化可在生產中引起實質性的產能問題。以高速率燒蝕厚金屬和/或高反射性金屬所需的能量需要超過下面發(fā)射極的損傷閾值的激光能量(例如，大于1j/cm²)，因此可能產生產能問題。由于使金屬完全隔離的必要性和金屬厚度與激光能量的變化，金屬圖案化中常常發(fā)生過度蝕刻。特別是，似乎沒有高產能/低成本的單一激光能量窗口可以完全移除金屬而又不使發(fā)射極暴露于破壞性激光束下。

更具體地講，在一些實施例中，描述了具有無機(或其他)粘結劑的介電激光擋板材料層。例如，絲網印刷糊劑可適于用作介電激光擋板層(或損傷緩沖層)。在一個實施例中，糊劑包含不透明顏料、有機載體以及無機粘結劑材料，以提高耐激光燒蝕性和材料粘合性。在一個實施例中，可附加地或代替地使用糊劑來指代油墨、膠體材料或凝膠。

為了提供進一步的上下文，下一代太陽能電池所面臨的主要問題是當使用激光器對電池上的金屬結構圖案化時可發(fā)生的對光伏電池性能的激光損傷。當使用激光器完全電隔離金屬結構時，必須完全切割金屬，并且一些激光能量可到達下面的結構，造成損傷。本文所述的一個或多個實施例被設計成提供用作損傷緩沖材料的材料，從而防止激光能量損壞關鍵電池組件，同時仍允許完全金屬隔離。解決這些問題的先前嘗試包括使用包含不透明顏料的聚合物激光擋板層。然而，由于聚合物樹脂較低的耐激光燒蝕性，這種嘗試并不成功。另一個潛在的解決方案可以是使用高燒結溫度的玻璃料或陶瓷基粘結劑，但所需材料的燒制溫度超過500攝氏度，在該溫度下，電池性能可受到不利影響。最后，經常使用金屬激光擋板層，特別是在印刷電路板行業(yè)中，但由于電隔離要求，其不適用于太陽能行業(yè)中。

在一個實施例中，將糊劑作為形成非導電緩沖區(qū)域的前體施加到太陽能電池表面。在一個這樣的實施例中，糊劑包含不透明顏料、粘結劑和印刷載體。在印刷和干燥/固化之后，印刷膜用于在激光加工期間阻擋對下面的器件的損壞。在具體實施例中，使用以下成分配制糊劑：(1)不透明顏料(例如，tio2、baso4、zns、zro2、al2o3)，(2)用于糊劑制劑的有機載體(例如乙基纖維素、萜品醇、二醇醚)，以及(3)固化溫度低于約450攝氏度的無機粘結劑(例如，硅氧烷、倍半硅氧烷、其他醇鹽)。

在一個實施例中，將顏料包含在糊劑中(并且保留在固化的非導電材料區(qū)域中)作為光散射體，以盡量減少穿透到下層中的激光并且還減少由激光擋板層吸收的激光能量?？墒褂貌煌该黝伭弦苑瓷?、散射和/或吸收進入的激光能量，盡量減少穿透到下層中的激光。合適的顏料可具有高溫穩(wěn)定性，以便盡量減少激光入射下的熱降解。顏料的高折射率可用于使光散射最大化。包含的顏料可在激光波長處吸收或透明。由于要求最終的膜絕緣，所以電絕緣顏料可為優(yōu)選的。然而，可以足夠低的載量使用輕度導電顏料。如下面更詳細描述的那樣，可能的不透明顏料包括但不限于tio2、baso4、zns、zro2、al2o3、炭黑、碳納米管等。

在一個實施例中，糊劑的粘結劑材料可以是有機的或無機的，但是粘結劑材料的高溫穩(wěn)定性應該較高，特別是對于主要燒蝕機制是熱燒蝕的長脈沖長度激光器(納秒級以上)尤其如此。在一個實施例中，粘結劑可用于粘附至下面的電池，而不會在熱應力下開裂。有機粘結劑包括聚酰亞胺和纖維素化合物，無機粘結劑包括硅氧烷、硅倍半硅氧烷或其他非硅醇鹽。印刷載體可包含溶劑、粘度調節(jié)劑、分散劑和其他常用的絲網印刷糊劑成分。

在一個實施例中，上述成分的適當配制組合允許將糊劑圖案化絲網印刷到晶片上，隨后進行干燥/燒制操作，以(1)移除有機載體和(2)固化加入到將顏料顆粒保持在適當位置的剛性無機(或有機)基質中的無機(或合適的有機)粘結劑。在一個實施例中，所得的無機網絡具有比聚合物粘結劑更高的耐燒蝕性，但是具有比用于較高溫度絲網印刷應用的玻璃料粘結劑更低的燒制溫度。應當理解，由于其對電池性能的負面影響，高溫可為不期望的。

本文所述實施例的替代方法可包括使用玻璃料粘結劑。然而，大多數(shù)低溫燒結玻璃料粘結劑包含有毒化合物，諸如鉛和鎘?？墒褂脽o鉛、無鎘玻璃，但是所需的高燒制溫度可隨后導致電池性能降低。本文描述的實施例允許用于接觸太陽能電池的金屬指狀物的沉積和圖案化的完全干燥工藝。優(yōu)點可包括與沉積金屬的電鍍和/或濕蝕刻圖案化相關聯(lián)的降低的操作費用。結果可允許激光加工，其中以其他方式對下層的損傷將是高度不期望的，并且需要金屬結構的絕緣。

在本公開的實施例的另一方面，太陽能電池中包括“粘性”損傷緩沖層。為了提供上下文，導電箔對太陽能電池的粘附可以是在可機械移動或熱移動箔位置的工藝操作期間的關鍵問題。例如，如果在激光焊接期間箔不能很好地粘附至電池，則箔可移動并造成激光與箔的不對齊。另一個示例性工藝是激光圖案化：如果焊縫不夠牢固或密度不足，則圖案化的熱量可導致箔在加工工藝中移動，使得激光圖案與箔的不對齊。此外，在不使用粘合劑的情況下，箔可“自由”移動到箔-晶種(m1-m2)接觸區(qū)域之間的區(qū)域中，這可能引起可靠性問題。在其他實施例中，分開施加粘合劑，或者增加m1-m2焊縫的密度。還可使用熱壓粘合來解決粘附溶液，但是熱壓縮和高密度焊接都不會導致m2粘附至沒有m1的區(qū)域。在一個實施例中，由于損傷緩沖層位于m1指狀物之間，所以箔可粘附至m1指狀區(qū)域(通過tc或焊接)以及中間區(qū)域(例如，通過“粘性”損傷緩沖層)。

在一個實施例中，在激光焊接或熱壓縮操作之前沉積粘性損傷緩沖層?？赏ㄟ^絲網印刷來沉積緩沖層。在一個具體的實施例中，粘合緩沖層與導電箔和下面的硅發(fā)射極區(qū)域呈現(xiàn)強粘合特性。例如，在涉及鋁箔的實施例中，使用包含硅烷氧化物(例如聚苯基倍半硅氧烷)和烷氧基鋁兩者的糊劑來形成與硅和鋁箔兩者的強粘合。粘附或“粘性”緩沖材料還可包括激光反射和/或吸收材料組分，以防止對下面的硅的激光損傷。在沉積緩沖劑前體糊劑并部分固化之后，可使用刮片法將箔“貼合”或與晶片一起定位。然后可將配對的組合固化以固定粘合劑。隨后，可對箔單元進行m1-m2接觸形成(例如，通過熱壓縮或激光焊接)，隨后進行激光箔圖案化。一種替代方案可涉及使用雙層損傷緩沖層，例如通過印刷損傷緩沖材料制造的緩沖層，然后在其上印刷粘合劑。然而，這種替代方法可增加處理時間。

在可受益于上述糊劑和所得非導電材料區(qū)域的處理的說明性實例中，激光切槽方法基于鋁(al)箔的激光圖案化來提供用于叉指式背接觸太陽能電池的新電極圖案化方法(例如，其已經被激光焊接或通過其他方式結合到電池)，以形成接觸指的數(shù)字間圖案?？蓪嵤┐祟惙椒ǖ膶嵤├齺頌榫蟖l箔的圖案化提供一種無損的方法，避免復雜的對齊和/或掩蔽工藝。例如，圖1a至圖1f示出了根據(jù)本公開的一個實施例采用基于箔的金屬化的太陽能電池制造中各個階段的剖視圖。圖2為根據(jù)本公開的實施例的流程圖，所述流程圖列出與圖1a-1f相對應的制造太陽能電池的方法中的操作。

圖1a示出了太陽能電池制造中在形成發(fā)射極區(qū)域之后的一個階段，所述發(fā)射極區(qū)域在太陽能電池基板背表面的一部分上方形成。參見圖1a以及流程圖200的對應操作202，在基板上方形成多個交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域。具體地講，基板100上方設置有設置在薄介電材料102上的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106，所述薄介電材料作為n型半導體區(qū)域104或p型半導體區(qū)域106各自與基板100之間的居間材料?；?00具有與背表面相對的光接收表面101，n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106在所述背表面上方形成。

在一個實施例中，基板100為單晶硅基板，諸如塊體單晶n型摻雜硅基板。然而，應當理解，基板100可以是設置在整個太陽能電池基板上的層，諸如多晶硅層。在一個實施例中，薄電介質層102為厚約2納米或更小的隧道氧化硅層。在一個這樣的實施例中，術語“隧穿介電層”是指非常薄的介電層，通過該介電層可實現(xiàn)電傳導。傳導可由于量子隧穿和/或通過介電層中的薄點直接物理連接的較小區(qū)域的存在而造成。在一個實施例中，隧穿介電層為薄氧化硅層或包括薄氧化硅層。在其他實施例中，n型發(fā)射極區(qū)域和p型發(fā)射極區(qū)域形成在基板本身中，在這種情況下，將不包括不同的半導體區(qū)域(例如區(qū)域104和106)和電介質層102。

在一個實施例中，交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106分別為成形的多晶硅，該多晶硅通過例如采用等離子體增強化學氣相沉積(pecvd)法形成。在一個這樣的實施例中，n型多晶硅發(fā)射極區(qū)域104摻有n型雜質，例如磷。p型多晶硅發(fā)射極區(qū)域106摻有p型雜質，例如硼。如圖1a所示，交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106可具有形成于兩者之間的溝槽108，所述溝槽108部分地延伸到基板100中。另外，雖然未示出，但在一個實施例中，在交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106上形成底部抗反射涂層(barc)材料或其他保護層(例如非晶硅層)。

在一個實施例中，光接收表面101是紋理化光接收表面，如圖1a所示。在一個實施例中，采用基于氫氧化物的濕式蝕刻劑對基板100的光接收表面101進行紋理化處理，并且也可對溝槽108表面進行紋理化處理，同樣如圖1a所示。要理解，將光接收表面紋理化的時間安排可以變化。例如，可在薄介電層102形成之前或之后進行紋理化處理。在一個實施例中，紋理化表面可為具有規(guī)則或不規(guī)則形狀的表面，該表面用于散射入射光，從而減少從太陽能電池的光接收表面101反射離開的光量。再次參見圖1a，附加實施例可包括在光接收表面101上形成鈍化和/或抗反射涂(arc)層(共同示為層112)。要理解，形成鈍化和/或arc層的時間安排可以變化。

圖1b示出了在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域的相鄰者之間形成糊劑之后的太陽能電池制造的階段。參見圖1b以及流程圖200的對應操作204，在交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106的相鄰者之間形成糊劑120的區(qū)域。在已經形成溝槽108的實施例中，如圖1b所示，在溝槽108內形成糊劑120。

在一個實施例中，糊劑材料120的區(qū)域通過絲網印刷糊劑而形成。在一個這樣的實施例中，絲網印刷允許以如圖1b所示的圖案形成糊劑材料120的區(qū)域，該圖案保留交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106的暴露表面。

在一個實施例中，糊劑120的區(qū)域由適于形成太陽能電池的非導電區(qū)域的糊劑形成。在一個這樣的實施例中，糊劑包含粘結劑、不透明顏料以及與粘結劑和不透明顏料混合的有機介質。在一個具體實施例中，不透明顏料占糊劑總重量組成的約25％，而有機介質占糊劑總重量組成的約50％。

在一個實施例中，再次參考糊劑120，不透明原料是如下一種：氧化鈦(tio2)、硫酸鋇(baso4)、硫化鋅(zns)、氧化鋯(zro2)、氧化鋁(al2o3)、炭黑和碳納米管，但不限于此。其他不透明顏料可包括氧化鋅、碳酸鈣和硅酸鹽。上述不透明顏料可視為通常針對白色和黑色顏料。然而，應當理解，可使用靶向特定波長的光的顏料代替上述列出的顏料或補充上述列出的顏料。例如，可使用氧化鉻作為綠光的不透明顏料，例如綠色激光。

在一個實施例中，再次參考糊劑120，粘結劑是無機粘結劑，諸如但不限于硅氧烷、倍半硅氧烷或非硅醇鹽。在一個這樣的實施例中，無機粘結劑溶解在有機介質中。應當理解，參考粘結劑可以是粘結劑本身，或者是在固化糊劑時實現(xiàn)的最終粘結劑材料的前體。在另一個實施例中，粘結劑是有機粘結劑，諸如但不限于聚酰亞胺或纖維素。在一個實施例中，術語“纖維素”的使用整個可指代纖維素或纖維素衍生物或纖維素衍生化合物。在一個實施例中，粘結劑占糊劑總重量組分的約20％。然而，在其他實施例中，糊劑制劑可包含少至5％的粘結劑。

在一個實施例中，再次參考糊劑120，有機介質是如下一種：乙基纖維素、萜品醇、乙二醇醚或乙酸2-丁氧基乙酯，但不限于此。應當理解，除了不透明顏料、粘結劑和有機介質之外，糊劑120還可包含一種或多種添加劑，諸如分散劑、粘度調節(jié)劑、稀釋劑、粘附促進劑、潤濕劑、消泡劑等。

在一個實施例中，再次參考糊劑120，糊劑具有約450攝氏度的固化溫度或低于約450攝氏度的固化溫度。在一個這樣的實施例中，實質上全部有機介質在固化溫度下是可移除的，但實質上粘結劑和不透明顏料在固化溫度下都是不可移除的。在一個實施例中，糊劑不含玻璃料材料。然而，在其他實施例中，包含玻璃料材料。在一個實施例中，糊劑還包含粘合劑。

圖1c示出了在固化糊劑之后太陽能電池制造的一個階段。參見圖1c以及流程圖200的對應操作206，糊劑材料120的區(qū)域被固化以形成與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域之間的位置對齊的非導電材料區(qū)域122。

在一個實施例中，固化糊劑120以形成非導電材料區(qū)域122，其涉及加熱糊劑但限制在低于約450攝氏度的溫度。這種低溫燒制可對太陽能電池幾乎沒有損壞。然而，在其他實施例中，通過燒制將糊劑固化至高達800至900攝氏度的溫度，例如對于在這種燒制期間可僅經歷最小損傷的電池結構。在另一個實施例中，固化糊劑120以形成非導電材料區(qū)域122，其涉及暴露于紫外(uv)輻射，或加熱和暴露于uv輻射的組合。在一個實施例中，在固化后，實質上移除糊劑的所有有機介質，同時保留糊劑的實質上全部粘結劑和不透明顏料。在一個這樣的實施例中，糊劑的粘結劑是無機粘結劑，并且固化涉及將無機粘結劑轉化為非導電材料區(qū)域122的剛性無機基質。

圖1d示出了在圖1c的結構上形成金屬層之后的太陽能電池制造的階段。參見圖1d以及流程圖200的對應可選操作208，形成金屬層(其可被稱為太陽能電池的金屬晶種層或m1層)，并被描繪為層124。在一個實施例中，金屬層124可被視為提供多個金屬晶種材料區(qū)域，在交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106的每一者上具有金屬晶種材料區(qū)域。也就是說，即使可在非導電材料區(qū)域122以及交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106兩者上形成單個不間斷的層，金屬層124接觸交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106的區(qū)域可被視為對應的金屬晶種區(qū)域。在替代實施例中，形成圖案化的金屬層以提供對應的金屬晶種區(qū)域。在任一種情況下，在一個實施例中，金屬層124是鋁層。在一個特定的這種實施例中，鋁層通過物理氣相沉積形成至小于約1微米的厚度。在其他實施例中，金屬層124包含諸如但不限于鎳、銀、鈷或鎢的金屬。

圖1e示出了在圖1d的結構上定位(或放置或裝配)和粘附金屬箔之后的太陽能電池制造的階段。參見圖1e以及流程圖200的對應操作210，金屬箔片126粘附至交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106上。在所示的實施例中，金屬箔126被放置在金屬層124上，并在焊接區(qū)域128處焊接或以其他方式接合到金屬層124。在一個這樣的實施例中，焊接區(qū)域128形成在交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106上方的位置處，如圖1d所示。

在一個實施例中，如圖1d所示，在交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106中的每一者上提供金屬晶種材料區(qū)域(例如，作為金屬層124)。在該實施例中，金屬箔126通過將金屬箔126粘附至多個金屬晶種材料區(qū)域124而粘附至交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106。在一個具體的這種實施例中，使用諸如但不限于激光焊接工藝、熱壓縮工藝或超聲波接合工藝的技術。

在一個實施例中，金屬箔126為鋁(al)箔，其厚度約在5至100微米范圍內，優(yōu)選地約在小于50微米范圍內。在一個實施例中，al箔為包含鋁和第二元素(例如但不限于銅、錳、硅、鎂、鋅、錫、鋰或它們的組合)的鋁合金箔。在一個實施例中，al箔為回火級(tempergrade)箔，例如但不限于f級(自由狀態(tài))、o級(全軟)、h級(應變硬化)或t級(熱處理)。

應當理解，根據(jù)另一個實施例，可實施一種無晶種(不含124金屬層)的方法。在這種方法中，金屬箔126直接粘附至交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106的材料上，如下面結合圖3更詳細地描述的那樣。例如，在一個實施例中，金屬箔126被直接粘附至交替的n型多晶硅區(qū)域和p型多晶硅區(qū)域。

在另一個實施例中，代替金屬箔，本文所述的方法可適用于其他毯覆式整體金屬化處理(例如，毯覆式金屬糊劑、毯覆式電鍍等)?；谔焊彩交驁D案化金屬晶種或毯覆式濺鍍金屬的制造方法也可受益于本文所述的糊劑。此外，應當理解，描述金屬箔的實施例可指m1或m2層。因此，本文所述的方法可涉及以晶種形式或整體形式的毯覆式沉積金屬，諸如毯覆式金屬糊劑、電鍍金屬、蒸發(fā)、濺鍍等。

圖1f示出了在圖1e的結構的金屬箔圖案化之后太陽能電池制造的階段。參見圖1f以及流程圖200的對應操作212，穿過與交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106之間的位置對齊的金屬箔126執(zhí)行激光燒蝕工藝130，以隔離與交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106對齊的剩余金屬箔126的區(qū)域。在激光燒蝕130期間，非導電材料區(qū)域122用作激光擋板。

在一個實施例中，穿過金屬箔126的激光燒蝕130涉及使用具有一定波長的激光。糊劑120和所得非導電材料區(qū)域122包含用于散射或吸收激光中該波長的光的不透明顏料。在一個實施例中，激光燒蝕130是在無掩模的情況下進行的；然而，在其他實施例中，掩模層在激光燒蝕之前形成于金屬箔126的一部分上，并在激光燒蝕之后被移除。

如上所述，在另一個實施例中，不形成金屬層124(即，金屬晶種)。例如，圖3示出了根據(jù)本公開的另一個實施例的另一個具有基于箔的金屬化的太陽能電池的剖視圖。參見圖3，金屬箔126(例如通過焊接件128)直接粘附至交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106。在該實施例中，金屬箔與非導電材料區(qū)域122直接接觸。在一個實施例中，糊劑120和所得非導電材料區(qū)域122包含粘合劑。在一個這樣的實施例中，金屬箔126直接粘附至交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106的暴露部分，并且通過使用刮片直接粘附至非導電材料區(qū)域122，以使得金屬箔126與交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106的暴露部分以及非導電材料區(qū)域122相配合。

本文描述的實施例包括根據(jù)一種或多種上述方法制造太陽能電池。參考圖1f和圖3，在一個實施例中，太陽能電池包括基板100。多個交替的n型104和p型106半導體區(qū)域設置在基板100中(未示出)或設置在該基板上方(如圖所示)。多個非導電材料區(qū)域122與交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106之間的位置對齊。在一個實施例中，多個非導電材料區(qū)域122包含粘結劑和不透明顏料，其中不透明顏料的量大于多個非導電材料區(qū)域的總重量組成的約50％。多個導電觸點結構電連接到多個交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106。每個導電觸點結構包括設置在交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106中對應一者上方并與之對齊的金屬箔部分126。在一個具體實施例中，特別參見圖1f，每個導電觸點結構還包括直接設置在交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106中對應一者和金屬箔片部分126之間的金屬晶種層124。

在一個實施例中，非導電材料區(qū)域122的不透明顏料是如下一種：氧化鈦(tio2)、硫酸鋇(baso4)、硫化鋅(zns)、氧化鋯(zro2)、氧化鋁(al2o3)、炭黑和碳納米管，但不限于此。在一個實施例中，非導電材料區(qū)域122的粘結劑是無機粘結劑，諸如但不限于硅氧烷、倍半硅氧烷或非硅醇鹽。在另一個實施例中，非導電材料區(qū)域122的粘結劑是有機粘結劑，諸如但不限于聚酰亞胺或纖維素。

在一個實施例中，多個非導電材料區(qū)域122提高太陽能電池的太陽能吸收效率。在一個這樣的實施例中，實現(xiàn)了ir型波長光的改進的背面反射。也就是說，ir傳輸?shù)牡湫蛽p失，特別是對于具有紋理溝槽的黑底片應用，可通過使用設計成將較長波長反射到電池中的背面上的糊劑來恢復。

具體地參考圖3，在一個實施例中，多個非導電材料區(qū)域122還包含粘合劑。對于每個導電觸點，金屬箔部分126直接設置在交替的n型半導體區(qū)域104和p型半導體區(qū)域106中的對應一者上，并且直接設置在多個非導電材料區(qū)域122中一者的一部分上。在一個這樣的實施例中，多個非導電材料區(qū)域122包含硅醇鹽或烷氧基鋁，或兩者。

雖然參考上述實施例具體描述了某些材料，但是在其他此類實施例中，可用其他材料來容易地取代其中的一些材料，這些實施例仍然在本公開實施例的精神和范圍內。例如，在一個實施例中，可使用不同材料的基板，諸如iii-v族材料的基板，來代替硅基板。另外，雖然主要提及背接觸太陽能電池布置，但應當理解，本文所述的方法也可應用于前接觸電極太陽能電池。在其他實施例中，上述方法可適用于太陽能電池以外的制造。例如，發(fā)光二極管(led)的制造可受益于本文所述的方法。

因此，已公開了基于箔的太陽能電池金屬化的方法以及所得太陽能電池。

盡管上面已經描述了具體實施例，但即使相對于特定的特征僅描述了單個實施例，這些實施例也并非旨在限制本公開的范圍。在本公開中所提供的特征的例子旨在為說明性的而非限制性的，除非另有說明。以上描述旨在涵蓋將對本領域的技術人員顯而易見的具有本公開的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。

本公開的范圍包括本文所(明示或暗示)公開的任何特征或特征組合，或其任何概括，不管其是否減輕本文所解決的任何或全部問題。因此，可以在本申請(或要求其優(yōu)先權的申請)的審查過程期間針對任何此類特征組合提出新的權利要求。具體地講，參考所附權利要求書，來自從屬權利要求的特征可與獨立權利要求的那些特征相結合，來自相應的獨立權利要求的特征可以按任何適當?shù)姆绞浇M合，而并非只是以所附權利要求中枚舉的特定形式組合。

在一個實施例中，制造太陽能電池的方法包括：在基板中或上方形成多個交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域；在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域的相鄰者之間形成糊劑；固化糊劑以形成與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域之間的位置對齊的非導電材料區(qū)域；將金屬箔粘附至交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域；以及激光燒蝕穿過與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域之間的位置對齊的金屬箔，以隔離與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域對齊的剩余金屬箔的區(qū)域；其中在激光燒蝕期間，非導電材料區(qū)域用作激光擋板。

在一個實施例中，在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域的相鄰者之間形成糊劑包括絲網印刷糊劑。

在一個實施例中，固化糊劑以形成非導電材料區(qū)域包括將糊劑加熱至約450攝氏度的溫度或低于約450攝氏度的溫度、或暴露于紫外(uv)輻射、或既加熱至約450攝氏度的溫度或低于約450攝氏度的溫度又暴露于紫外(uv)輻射。

在一個實施例中，固化糊劑以形成非導電材料區(qū)域包括實質上移除糊劑的所有有機介質并且實質上保留糊劑的所有粘結劑和不透明顏料。

在一個實施例中，粘結劑是無機粘結劑，并且其中固化糊劑以形成非導電材料區(qū)域包括將無機粘結劑轉化為非導電材料區(qū)域的剛性無機基質。

在一個實施例中，激光燒蝕穿過金屬箔包括使用具有一定波長的激光，并且其中糊劑和所得非導電材料區(qū)域包含用于散射或吸收所述波長的光的不透明顏料。

在一個實施例中，所述方法還包括，在粘附金屬箔之前形成多個金屬晶種材料區(qū)域，以在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域中的每一個區(qū)域上提供金屬晶種材料區(qū)域，其中將金屬箔粘附至交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域包括將金屬箔粘附至多個金屬晶種材料區(qū)域。

在一個實施例中，將金屬箔粘附至多個金屬晶種材料區(qū)域包括使用選自激光焊接工藝、熱壓縮工藝和超聲波粘合工藝的技術。

在一個實施例中，將金屬箔粘附至交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域包括將金屬箔直接粘附至交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域的暴露部分并直接粘附至非導電材料區(qū)域。

在一個實施例中，糊劑和所得非導電材料區(qū)域包括粘合劑，并且其中將金屬箔直接粘附至交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域的暴露部分并直接粘附至非導電材料區(qū)域包括使用刮片將金屬箔與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域的暴露部分以及非導電材料區(qū)域相配合。

在一個實施例中，太陽能電池包括：基板；設置在所述基板中或上方的多個交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域；與交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域之間的位置對齊的多個非導電材料區(qū)域，所述多個非導電材料區(qū)域包括粘合劑和不透明顏料；其中不透明顏料的量大于多個非導電材料區(qū)域和電連接到多個交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域的多個導電觸點結構的總重量組成的約50％，每個導電觸點結構包括金屬箔部分，該金屬箔部分設置在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域中對應一者之上并與之對齊。

在一個實施例中，不透明顏料選自氧化鈦(tio2)、硫酸鋇(baso4)、硫化鋅(zns)、氧化鋯(zro2)、氧化鋁(al2o3)、炭黑和碳納米管。

在一個實施例中，粘結劑是選自硅氧烷、倍半硅氧烷和非硅醇鹽的無機粘結劑。

在一個實施例中，粘結劑是選自聚酰亞胺和纖維素的有機粘結劑。

在一個實施例中，每個導電觸點結構還包括直接設置在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域中對應一者和金屬箔部分之間的金屬晶種層。

在一個實施例中，多個非導電材料區(qū)域還包括粘合劑，并且其中，對于每個導電觸點，金屬箔部分直接設置在交替的n型半導體區(qū)域和p型半導體區(qū)域的對應一者上并且直接位于多個非導電材料區(qū)域中一者的一部分上。

在一個實施例中，多個非導電材料區(qū)域包括硅醇鹽或烷氧基鋁，或兩者。

在一個實施例中，多個非導電材料區(qū)域提高太陽能電池的太陽能吸收效率。

在一個實施例中，用于形成太陽能電池的非導電區(qū)域的糊劑包括粘結劑、不透明顏料和與粘結劑和不透明顏料混合的有機介質，其中糊劑的總重量組分的大于約25％是不透明顏料，并且其中所述糊劑的總重量組分的小于約50％是所述有機介質。

在一個實施例中，不透明顏料選自氧化鈦(tio2)、硫酸鋇(baso4)、硫化鋅(zns)、氧化鋯(zro2)、氧化鋁(al2o3)、炭黑和碳納米管。

在一個實施例中，粘結劑是選自硅氧烷、倍半硅氧烷和非硅醇鹽的無機粘結劑。

在一個實施例中，無機粘結劑溶解在有機介質中。

在一個實施例中，粘結劑是選自聚酰亞胺和纖維素的有機粘結劑。

在一個實施例中，粘結劑占糊劑總重量組分的約20％。

在一個實施例中，有機介質選自乙基纖維素、萜品醇、乙二醇醚和乙酸2-丁氧基乙酯。

在一個實施例中，糊劑具有約450攝氏度的固化溫度或低于約450攝氏度的固化溫度，并且其中實質上全部有機介質在固化溫度下是可移除的，但實質上粘結劑和不透明顏料在固化溫度下都是不可移除的。

在一個實施例中，糊劑不含玻璃料材料。

在一個實施例中，糊劑還包含粘合劑。