具有物理上分离的分布式电接触件的太阳电池制造技术

一种光伏装置，具有半导体光伏电池结构，该结构具有通过形成光伏结的半导体材料的相应掺杂的部分而提供的前表面和后表面。多个分离的电接触件嵌入在所述半导体材料的各部分中的相应的一个部分的前侧表面上。所述电接触件二维分布在所述表面上，且彼此分离，并与所述半导体材料的各部分中的相应的一个部分电接触。后侧电接触件被设置在所述半导体材料的相应部分中的另一部分的后表面上，并与其电接触。一种太阳电池装置，包括上述装置以及电极，所述电极用于分别接触所述半导体材料的前和后侧表面上的电接触件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳电池，更具体而言，涉及半导体光伏电池以及一种用 于形成太阳电池结构中的电接触件的方法。2.
技术介绍
公知的是，在光照下，包含半导体晶片的光伏(PV)太阳电池产生 电流。可借助于晶片上的前侧和后侧金属化而从电池中收集该电流，所述 晶片充当太阳电池的前侧和后侧上的电接触件。通过掩模将通常包舍银和 /或铝的部分导电浆丝网印刷到所述电池的前表面和后表面上。对于太阳 电池结构的前(活动)侧，掩模通常具有开口，通过所述开口，所述浆接 触M属化的表面。所述开口配置确定了所述浆要在电池表面上形成的图 案的形状以及电接触件的最终形状。前侧掩模通常被配置成生成多个薄的 平行线接触件以及两个或更多个较粗的线，所述较粗的线连接到所述平行 线接触件并通常垂直延伸至所述平行线接触件。将所述浆敷在掩模上之后，去除掩模，并对承载部分导电浆的晶片进 行初始加热，使得所述浆变干。之后，晶片在炉上焙烧，所述浆l 金属相，所述浆的至少部分扩散通过太阳电池的前侧表面并l到电池结 构中，而一部分则留下凝固在所述前侧表面上。这样，多个薄的平行线形 成被称作指的薄的平行线性电接触件，与被称作汇流条的较粗的 垂直线交叉。所述指的目的在于从PV电池的前侧收集电流。所述汇流条 的目的在于从所述指接收电流并将电流从电池中传递出去。典型地，每个指的宽度和高度分别为约120微米和IO微米。丝网印 刷技术中固有的技术局限又在指的高度上引入了 l-10微米的起伏，而在 宽度上引入了 10-30微米或更大的起伏。尽管所述指足以获取小电流，但 所述汇流条需要从多个指中收集大得多的电流，因此具有实质上更大的横 截面和宽度。后侧金属化包括在除几个小区域之外的电池的整个后表面上的包含 铝的部分导电浆的层。在初始加热中，所述浆变干。然后，4艮/铝浆被丝 网印刷在还没印刷有铝浆的特定区域中，并进一步进行干燥。之后，当晶片经受焙烧时，其中铝浆形成被称作背场(Back Surface Field, BSF) 的钝化层和铝接触层，而银/铝浆形成银/铝垫。铝接触层从PV电池自身 收集电流，并将其传送至银垫。使用银/铝垫将电流从PV电池中取走。太阳电池的前侧上的指和汇流条所占据的区域被称作遮蔽区，其阻止 太阳能辐射到达太阳电池的表面。该遮蔽区降低了太阳电池的转换效率。 现代太阳电池遮蔽占据有效的太阳电池表面面积的6-10%。此外，前侧上的金属化以及后侧上的银/铝垫的存在导致PV电池所 产生的电压与金属化面积成比例地减少。因此，为了获得PV电池的最大 转换效率，期望使前侧金属化所占据的面积最小。另外，还期望使后侧上 的银金属化的面积最小，特别地以降低所需要的银/铝的量。这会提高电 池效率，并会在总体上降低太阳电池制造的成本，因为银/铝浆是昂贵的。现代丝网印刷技术在前侧金属化中的使用，通过优化正在生产的太阳 电池的指和汇流条的宽度和厚度而获得了某一最小水平的金属化。但是， 存在阻止金属化面积进一步降低的原理上的局限。首先，指的横截面尺寸 不能小于特定尺寸，以避免由于在太阳电池工作期间流过指的电流而导致 的过度的电阻损耗。另外，也是为了避免工作期间的电阻损耗，要求汇流 条具有最小的横截面尺寸。另外，常规技术不允许去除太阳电池的后侧上 的银/铝垫，因为PV模块的生产要求通过焊接到银/铝垫的镀锡铜片而使 太阳电池串联地互连。有几篇文章描述了用于印刷非常窄的小于或等于70 ^Mt宽的指的方 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，巴塞罗纳，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，巴塞罗纳，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，荷兰)。不幸的是，小于或等于70微米的常 规指具有窄的横截面，该横截面太小，以致不能在没有过度的电阻损耗的 情况下处理能够由太阳电池产生的必要的电流电平。为了获得适当的指的 传导性，需要利用电^^t术，将第二层丝网印刷的浆施加到第一个的上面， 或将金属层施加到初始的丝网印刷的金属化的上面。这些方法的最后成本 和复杂度为光电池的生产添加了令人望而却步的高花费。到目前为止，看起来还没有生产具有减小的前侧遮蔽并且在后侧上没 有常规丝网印刷的银/铝垫的光伏太阳电池的简单途径。
技术实现思路
根据本专利技术的 一个方面，提供了 一种光伏装置。所述装置包括半导体 光伏电池结构，该结构具有通过形成光伏结的半导体材料的相应掺杂的部 分而提供的前侧表面和后侧表面。所述装置还包括多个电接触件，所述多 个电接触件嵌入在半导体材料的各部分中的相应的一个部分的前表面上， 所述电接触件二维分布在表面上，且彼此分离，并与半导体材料的各部分 中的相应的一个部分电接触。所述装置还包括后侧电接触件，所述后侧电 接触件在半导体材料的相应部分中的另 一部分的后表面上并与其电接触。所述电接触件可在两个正交的方向上分布于表面之上。所述电接触件可在两个正交的方向上均匀分布。所述电接触件可布置成阵列。所述电接触件可布置成行和列。所述交替行的接触件可布置成位于与相邻行中的接触件之间的空间 相邻的位置。通常，所述电接触件中的每个可具有接触表面，该接触表面大体上面 向前侧表面的垂直方向，并可^Mt用于连接到导体。所述接触表面可具有大体为矩形的形状。所述接触表面可具有大体为圆形的形状。所述接触表面可具有星形的形状。太阳电池装置可由光伏装置制成，并可进一步包括用于接触所述电接触件的第一电极。第一电极可包括具有表面的电绝缘透光膜；在所述膜 的表面上的黏着层；^在所述祐着层中的至少一个电导体，其中所述电 导体的导体表面从所述勦着层突出；以及M，将所述电导体备^到所述电接触件中的至少一些电接触件，使得由所述电导体汇集通过所述电接触 件从太阳电池中收集的电流。所述电导体可以连接到公共母线。所述电接触件可布置成行和列。所述电极可包括相互分隔开的、平行 布置的多个电导体，且所述电导体可与相应行或列中的多个电接触件相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏装置，包括：　半导体光伏电池结构，该结构具有通过形成光伏结的半导体材料的相应掺杂的部分而提供的前侧表面和后侧表面；　多个电接触件，所述多个电接触件嵌入在所述半导体材料的部分中的相应的一个部分的所述前表面上，所述电接触件二维分布在所述表面之上，且彼此分离，并与所述半导体材料的部分中的所述相应的一个部分电接触；以及　后侧电接触件，所述后侧电接触件在所述半导体材料的相应部分中的另一部分的所述后侧表面上，并与其电接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-23 11/317,5301.一种光伏装置，包括半导体光伏电池结构，该结构具有通过形成光伏结的半导体材料的相应掺杂的部分而提供的前侧表面和后侧表面；多个电接触件，所述多个电接触件嵌入在所述半导体材料的部分中的相应的一个部分的所述前表面上，所述电接触件二维分布在所述表面之上，且彼此分离，并与所述半导体材料的部分中的所述相应的一个部分电接触；以及后侧电接触件，所述后侧电接触件在所述半导体材料的相应部分中的另一部分的所述后侧表面上，并与其电接触。2. 如权利要求1所述的光伏装置，其中所述电接触件在两个正交方 向上分布于所述表面之上。3. 如权利要求2所述的光伏装置，其中所述电接触件在所述的两个 正交方向上均匀分布。4. 如权利要求l所述的光伏装置，其中所述电接触件被布置成阵列。5. 如权利要求1所述的光伏装置，其中所述电接触件被布置成行和列。6. 如权利要求5所述的光伏装置，其中交替行的接触件被布置成 位于与相邻行中的接触件之间的空间相邻的位置。7. 如权利要求1所述的光伏装置，其中所述电接触件中的每个通常 具有接触表面，该接触表面大体上面向所述前侧表面的垂直方向，并可操 作用于连接到导体。8. 如权利要求7所述的光伏装置，其中所述接触表面具有大体为矩 形的形状。9. 如权利要求7所述的光伏装置，其中所述接触表面具有大体为圆 形的形状。10. 如权利要求7所述的光伏装置，其中所述接触表面具有星形的 形状。11. 一种太阳电池装置，包括如权利要求1所述的光伏装置，并进 一步包括用于接触所迷电接触件的第一电极，其中所述电极包括具有表面的电绝M光膜；在所述膜的所a面上的黏着层；嵌入在所述黏着 层中并具有从所述勦着层突出的导体表面的至少一个电导体；以及合金， 将所述电导体接合到所述电接触件中的至少 一些电接触件，使得由所述电 导体汇集通过所述电接触件从所述太阳电池中收集的电流。12. 如权利要求ll所述的太阳电池装置，其中所述电导体连接到公 共母线。13. 如权利要求ll所述的太阳电池装置，其中所述电接触件被布置 成行和列，以及其中所述电极包括相互分隔开的、平行布置的多个电导体， 以及其中所述电导体与相应行或列中的多个所述电接触件相接触。14. 如权利要求13所述的太阳电池装置，其中所述电导体中的每个 连接到公共母线。15. 如权利要求ll所述的太阳电池装置，还包括用于接触所述后侧 电接触件的第二电极，其中所述第二电极包括具有第二表面的第二电绝 缘膜；在所述第二膜的所述第二表面上的第二黏着层；嵌入在所述第二黎 着层中并具有从所述第二黏着层突出的第二导体表面的至少一个第二电 导体:以及第二合金，将所述第二电导体^^到所述后侧电接触件，,使得16. —种用于制造如权利要求l所述的光伏装置的方法，包括在所述半导体光伏电池结构的所述前侧表面之上二维分布电接触件 浆的多个个体部分；以及使所述电接触件浆的个体部分^在所述前侧表面中，使得所述电接 触件浆的个体部分形成所述前侧表面中的相应的分离的电接触件；以及在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治L鲁宾，安德烈亚什施奈德，莱昂尼德B鲁宾，
申请(专利权)人：达伊四能量有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]