本发明专利技术涉及一种太阳能电池单体，其包括具有正面和基本与正面平行的背面的半导体基板、正面金属化结构和背面金属化结构以及至少三个掺杂区域，该掺杂区域具有至少两种不同的导电型，第一导电型的、基本在整个正面上延伸的第一掺杂区域布置在半导体基板的正面上，与第一导电型相反的第二导电型的、部分在背面上延伸的第二掺杂区域布置在半导体基板的背面上，第一导电型的、部分在背面上延伸的第三掺杂区域布置在半导体基板的背面上，其中正面金属化结构与第一掺杂区域导电地连接，背面金属化结构与第二掺杂区域导电地连接，太阳能电池单体具有导电的连接装置，该连接装置导电地连接第三掺杂区域与正面金属化结构和／或第一掺杂区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的太阳能电池单体，以及根据权利要求20的用于制造该太阳能电池单体的方法。
技术介绍
在太阳能电池单体中，半导体基板上的正负电荷(电子和与其对应的“空穴”)通过入射的电磁辐射分开，并输送给两个彼此分开的接触点，从而可以通过外部电路引出电功率。半导体基板典型地由扁平的硅晶片组成，该硅晶片具有P型掺杂。该P型掺杂的掺杂区域也称为基极/基区。在所述基极中空穴是多数载流子，而电子是少数载流子。典型的太阳能电池单体在硅晶片的正面具有η型掺杂的掺杂区域，即发射极/发射区。Pn结形成在该发射极和其余的、ρ型掺杂的基板(基极)之间，载流子在所述ρη结上被分隔开。在发射极中电子是多数载流子而空穴是少数载流子。典型的太阳能电池单体在正面具有栅状的金属化结构而在背面具有整面的金属化结构。该正面金属化结构与发射极导电地连接，从而发射极中的电子可以通过该正面金属化结构到达外部电路。同样地，背面金属化结构与太阳能电池单体的P型掺杂的掺杂区域导电地连接，从而空穴同样可以通过该背面金属化结构到达外部电路。正面金属化结构具有至少一个接触面，该接触面的尺寸足够大，从而使正面金属化结构可以借助于电池单体连接器与另一个太阳能电池单体或与外部电路导电地连接。当太阳能电池单体典型地用于产生电能时，多个太阳能电池单体在一太阳能电池单体模块中彼此连接。在此，该连接典型地为串联，也就是说，一个太阳能电池单体的背面金属化结构与相邻太阳能电池单体的正面金属化结构导电地连接。为了提高太阳能电池单体的效率，已知的是，太阳能电池单体的背面部分地额外通过η型掺杂的背面发射极来覆盖。由此，在该掺杂区域中或在太阳能电池单体的背面附近由入射的辐射所产生的电子也可以通过该背面的发射极来集聚，并且减小了电子与空穴复合进而不能从外部引出电能的可能性(参见例如US 5，468，652)。已知一种太阳能电池单体，其中正面的发射极和背面的发射极都具有金属化结构，其中在背面上，P型掺杂区域的梳状金属化结构和背面的发射极掺杂区域的梳状金属化结构彼此啮合/嵌接。发射极的正面金属化结构和背面金属化结构通过太阳能电池单体中的填充有金属化结构的孔洞彼此导电地连接。在这种太阳能电池单体中，所述背面具有P 型金属化结构的接触面和η型金属化结构的接触面，因此实现了太阳能电池单体在背面上的全接触/全背接触。然而由此，在将这种太阳能电池单体应用于标准模块中时存在缺陷，因为需要费事的方法来实现各个太阳能电池单体在所述模块中的接触和连接
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的在于，实现一种太阳能电池单体，该太阳能电池单体与传统的太阳能电池单体结构相比提高了效率，同时还实现了模块中简单且廉价的连接。通过权利要求1的太阳能电池单体以及根据权利要求20的方法来实现所述目的。 由权利要求2至18以及根据权利要求19的太阳能电池单体模块给出有利的设计方案。权利要求21至沈给出所述方法的有利的设计方案。因此，根据本专利技术的太阳能电池单体包括具有正面和与正面基本平行的背面的半导体基板，以及正面金属化结构和背面金属化结构。此外，太阳能电池单体还具有至少三个掺杂区域，所述掺杂区域具有至少两种不同的导电型第一导电型的第一掺杂区域布置在半导体基板的正面上，该第一掺杂区域基本上在半导体基板的整个正面上延伸。与第一导电型相反的第二导电型的、部分地在背面上延伸的第二掺杂区域布置在半导体基板的背面上。此外，第一导电型的第三掺杂区域部分地覆盖所述背面。掺杂区域的导电型由ρ型掺杂或与之相反的η型掺杂给出。此外，正面金属化结构与第一掺杂区域导电地连接，背面金属化结构与第二掺杂区域导电地连接，从而可以通过正面金属化结构引出来自第一掺杂区域的载流子而通过背面金属化结构引出来自第二掺杂区域的载流子。太阳能电池单体还包括一导电的连接装置，该连接装置使正面金属化结构和/或第一掺杂区域与第三掺杂区域导电地连接。因此，载流子可以从第三掺杂区域直接或通过第一掺杂区域到达正面金属化结构并从那里被引出。重要的是，不仅正面金属化结构具有至少一个正面接触面，而且背面金属化结构也具有至少一个背面接触面，其中所述接触面分别为至少0. 5mm长和至少0. 5mm宽。所述接触面布置成基本平行于半导体基板的相应侧。由此，正面金属化结构以及背面金属化结构都可以借助于商业上通用的接触方法进行接触，尤其可以借助于商业上通用的电池单体连接器进行电连接。此外，根据本专利技术的太阳能电池单体的特点在于，接触面位于一共同的、垂直于基板背面的虚拟平面上。该虚拟平面与太阳能电池单体的背面形成一虚拟的背面交线，根据本专利技术的太阳能电池单体设计成，沿着该虚拟的背面交线不存在与第三掺杂区域的电连接、不存在与第一掺杂区域的电连接，也不存在与所述正面金属化结构的电连接。通过根据本专利技术的太阳能电池单体的这种构造，可以在太阳能电池单体的背面上沿着该虚拟的背面交线引导一基本上为线形的电池单体连接器。由于根据本专利技术的太阳能电池单体的所述设计方案，该电池单体连接器仅与背面金属化结构的接触面导电地连接， 并且尤其不与第三掺杂区域、第一掺杂区域和正面金属化结构导电连接。同样地，可以在正面上沿着所述虚拟平面与太阳能电池单体正面之间的一虚拟的正面交线布置一基本上为线形的电池单体连接器。由于根据本专利技术的太阳能电池单体的所述设计方案，该电池单体连接器仅通过正面金属化结构的接触面与该正面金属化结构导电地连接并与所述背面的电池单体连接器并行地延伸。因此，在一标准太阳能电池单体模块中，根据本专利技术的太阳能电池单体能以与传统的仅在正面具有发射极的太阳能电池单体相同的方式进行连接。与传统的太阳能电池单体相比，根据本专利技术的太阳能电池单体的效率通过下述方法得以提高，即根据本专利技术的太阳能电池单体具有一第一导电型的第一掺杂区域和附加的至少一个第一导电型的第三掺杂区域，其中该第三掺杂区域布置在太阳能电池单体的背面上。在前面描述的典型的太阳能电池单体中，正面上的η型掺杂的发射极为第一掺杂区域，P型掺杂的基极(该基极因此具有与发射极相反的导电型)为第二掺杂区域，而η型掺杂的背面发射极为第三掺杂区域。然而，η型掺杂和ρ型掺杂互换后的设计方案也同样落在本专利技术的范围内。申请人:的研究表明，对于接触面的特定的接触工艺来说，较大的面积是有利的。因此，正面接触面和/或背面接触面有利地为至少0. 5mm长和至少0. 5mm宽，尤其是为至少 Imm长和至少Imm宽，最优选为至少1. 5mm长和至少1. 5mm宽。根据本专利技术的太阳能电池单体有利地如此构造，使得太阳能电池单体的背面沿着背面交线被第二导电型的掺杂区域覆盖。由此可以沿着背面交线线形地引导背面金属化结构，从而可以沿着这条线集聚载流子，并将所述载流子引导至背面金属化结构的位于背面交线上的接触面。在另一种有利的设计方案中，太阳能电池单体的背面沿着背面交线且在接触面之外被绝缘层覆盖。因此，在太阳能电池单体的背面上被沿着背面交线引导的电池单体连接器仅在接触面上与背面金属化结构电连接。这样的优点在于，可以减少背面上的复合。重要的是，如此实施该太阳能电池单体，使得在太阳能电池单体的背面上被沿着背面交线引导的电池单体连接器不具有与第一掺杂区域和第三掺杂区域以及正面金属化结构的电连接。本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种太阳能电池单体，包括：半导体基板，该半导体基板具有正面和基本与所述正面平行的背面；正面金属化结构（２）和背面金属化结构（６）；以及至少三个具有至少两种不同的导电型的掺杂区域：－第一导电型的第一掺杂区域布置在所述半导体基板的所述正面上，该第一掺杂区域基本在整个所述正面上延伸；－第二导电型的第二掺杂区域布置在所述半导体基板的所述背面上，该第二导电型与所述第一导电型相反，该第二掺杂区域部分地在所述背面上延伸，以及－第一导电型的第三掺杂区域布置在所述背面上，该第三掺杂区域部分地在所述背面上延伸，其中所述正面金属化结构（２）与所述第一掺杂区域导电地连接，所述背面金属化结构（６）与所述第二掺杂区域导电地连接，以及所述太阳能电池单体具有导电的连接装置，所述连接装置使所述第三掺杂区域与所述正面金属化结构（２）和／或所述第一掺杂区域导电地连接，其特征在于，所述正面金属化结构（２）包括至少一个大致平行于所述正面的正面接触面，所述背面金属化结构（６）包括至少一个大致平行于所述背面的背面接触面，所述正面接触面和所述背面接触面分别为至少０．５ｍｍ长和至少０．５ｍｍ宽，其中如此设置所述正面接触面和背面接触面，使得所述正面接触面和背面接触面被共同的、垂直于所述背面的虚拟平面穿过，以及如此设计所述太阳能电池单体，使得在所述太阳能电池单体的所述背面上，沿着所述太阳能电池单体的所述背面与所述虚拟平面之间的一虚拟的背面交线，不存在与所述第三掺杂区域的电连接和不存在与所述第一掺杂区域的电连接，从而使沿着所述背面交线在所述太阳能电池单体的所述背面上被引导的导电的电池单体连接器（１１）仅与所述背面金属化结构（６）和／或所述第二掺杂区域导电地连接。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·比罗，
申请(专利权)人：弗朗霍夫应用科学研究促进协会，
类型：发明
国别省市：DE
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