專利名稱：半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池及其制造方法。此外，本發(fā)明還涉及一種太陽(yáng)能模塊，所述太陽(yáng)能模塊包括所述半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池。
本發(fā)明特別是涉及一種具有表面鈍化的背面的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池。這種太陽(yáng)能電池具有由半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體晶片，所述半導(dǎo)體晶片具有用于光入射的正面和具有背面表面的背面，所述背面表面通過(guò)介電的鈍化被表面鈍化。在鈍化層上設(shè)置包括燒結(jié)的金屬顆粒的背面金屬電極結(jié)構(gòu)。背面金屬電極結(jié)構(gòu)經(jīng)由多個(gè)局部的接觸區(qū)域電接通半導(dǎo)體晶片的半導(dǎo)體材料。接觸區(qū)域構(gòu)造成鈍化層的開(kāi)口并占據(jù)總體上小于背面表面的5%、優(yōu)選地小于背面表面的2%的電接觸面。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池也稱為(鈍化發(fā)射極和背面太陽(yáng)能電池)PERC電池。為了形成這種太陽(yáng)能電池的位置受限的電接觸區(qū)域已知有許多不同的方法。這些方法特別是包括LFC (激光燒結(jié)技術(shù))，其中首先沉積設(shè)置整面的鈍化層，接著在鈍化層上通過(guò)絲網(wǎng)印刷施加背面金屬電極結(jié)構(gòu)。在對(duì)電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行灼燒之后，借助于激光向?qū)咏M中“射入”電接觸區(qū)域。就是說(shuō)，激光射束使材料局部熔化，從而背面金屬電極結(jié)構(gòu)穿過(guò)鈍化層與晶片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)發(fā)生電接觸。另一種可能性在于，通過(guò)激光燒蝕在整面地沉積設(shè)置鈍化層之后在確定的位置局部地重新除去鈍化層，接著可以施加背面金屬電極結(jié)構(gòu)并進(jìn)行灼燒。
在確定的位置打開(kāi)的鈍化層也可以通過(guò)濕化學(xué)工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，將整面的鈍化層例如通過(guò)噴射法設(shè)置掩膜，所述掩膜具有確定的開(kāi)口。接著，通過(guò)所述開(kāi)口以濕化學(xué)方式除去鈍化層，并在結(jié)束時(shí)處于所施加的掩膜。接著在設(shè)有開(kāi)口的鈍化層上施加背面金屬電極結(jié)構(gòu)，并用高溫對(duì)金屬顆粒進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)燒結(jié)。
如果由這種半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池構(gòu)成太陽(yáng)能模塊，則通常在太陽(yáng)能模塊的背面上在太陽(yáng)能電池和背面的背面包封膜之間設(shè)置嵌入材料。太陽(yáng)能電池、包封膜和嵌入材料在層壓處理中受到升高的壓力和溫度。這里通常會(huì)出現(xiàn)嵌入材料的熔化和交聯(lián)，從而嵌入材料與半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池的背面形成穩(wěn)定的復(fù)合體。
半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池的通過(guò)絲網(wǎng)印刷由含金屬的膏狀物形成的背面金屬電極結(jié)構(gòu)由于其由燒結(jié)金屬顆粒組成的結(jié)構(gòu)通常具有一定的多孔性。
在這種背面金屬電極結(jié)構(gòu)中會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，即背面金屬電極結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性隨著時(shí)間會(huì)變差，這會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能電池功率的降低。考慮到太陽(yáng)能模塊通常有二十年的保修時(shí)間，所以這是不可接受的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種具有表面鈍化的背面的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池，所述半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池具有背面電極結(jié)構(gòu)，所述背面電極結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性長(zhǎng)期保持不會(huì)變差或不會(huì)明顯變差。
所述目的通過(guò)按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池和根據(jù)權(quán)利要求13的用于制造半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在各從屬權(quán)利要求中提供了優(yōu)選的實(shí)施方式。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池具有保護(hù)層，所述保護(hù)層施加在背面金屬電極結(jié)構(gòu)上。就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池具有從光入射的正面出發(fā)觀察這樣的層序列:半導(dǎo)體晶片、鈍化層、背面金屬電極結(jié)構(gòu)和保護(hù)層。除了所述的各層之外，當(dāng)然也可以存在其它的層，如設(shè)置在正面上的防反射層或另外的鈍化層。通過(guò)在半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池的為了層壓而設(shè)有背面包封結(jié)構(gòu)的側(cè)面上施加保護(hù)層，一方面，防止了背面包封材料在太陽(yáng)能模塊的制造期間滲入。由此，避免了在長(zhǎng)的使用時(shí)間中出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力和背面金屬電極結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性惡化，所述應(yīng)力和惡化可能由于所述滲入而出現(xiàn)。另一方面，保護(hù)層提供保護(hù)，以避免濕氣的影響，所述濕氣在長(zhǎng)期使用中擴(kuò)散到模塊中，引起背面金屬電極結(jié)構(gòu)的腐蝕，這例如導(dǎo)致了背面金屬電極結(jié)構(gòu)的橫向?qū)щ娦缘膼夯１Ｗo(hù)層不僅用于保護(hù)太陽(yáng)能電池，而且還附加地或可選地用于提高太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性。在后一種情況下，保護(hù)層不是真正意義上的保護(hù)層，而是穩(wěn)定層，就是說(shuō)，是另一種形式的保護(hù)層，這種保護(hù)層保護(hù)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，防止出現(xiàn)不穩(wěn)定，例如斷裂、機(jī)械損傷和類似情況。因此保護(hù)層或穩(wěn)定層在繼續(xù)加工成太陽(yáng)能模塊時(shí)或在運(yùn)輸期間對(duì)太陽(yáng)能電池起穩(wěn)定作用。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，保護(hù)層的厚度在2至20 μ m、優(yōu)選地在5至10 μ m的范圍內(nèi)。就是說(shuō)，保護(hù)層可以是較薄的。這樣，通過(guò)附加的層導(dǎo)致的成本可以保持較低。保護(hù)層特別是對(duì)于薄的晶片提供了穩(wěn)定化效果。薄的晶片在本發(fā)明的范圍內(nèi)包括具有厚度在50至300 μ m、優(yōu)選地在100至200 μ m的范圍內(nèi)的晶片。
保護(hù)層的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選地與背面金屬電極結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)處于相同的范圍。由此避免了特別是在熱交變時(shí)，如在制造太陽(yáng)能模塊時(shí)出現(xiàn)的熱交變時(shí)出現(xiàn)的高的機(jī)械應(yīng)力。保護(hù)層的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選在2至20.10_6/Κ、優(yōu)選地在5至15.10_6/Κ的范圍內(nèi)。熱膨脹系數(shù)的測(cè)量借助于膨脹計(jì)(例如按 DIN53752:1980、DIN51045-2:2007、IS011359- (1-3))來(lái)進(jìn)行。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，保護(hù)層構(gòu)造成層疊。這一方面使得具有與背面金屬電極結(jié)構(gòu)類似的熱膨脹系數(shù)的層可以設(shè)置在背面金屬電極結(jié)構(gòu)上，而層疊的另一個(gè)層例如具有與制造太陽(yáng)能模塊所需的背面包封結(jié)構(gòu)材料良好地附著。
保護(hù)層優(yōu)選地包括這樣的材料，所述材料選自包括熱固塑料、聚酰胺、聚鄰苯二甲酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙稀、聚醚酰亞胺、硫化聚苯醚、聚醚酮、聚酰亞胺和它們的組合的組。組合既包括層中的材料混合物，也包括相互重疊設(shè)置的由不同材料構(gòu)成的層。這些材料同時(shí)符合對(duì)于保護(hù)層的在希望的熱膨脹系數(shù)和在背面金屬電極結(jié)構(gòu)和太陽(yáng)能模塊制造所需的背面包封結(jié)構(gòu)材料上的附著能力方面的要求。
保護(hù)層優(yōu)選地包括選自包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺6和其組合的組中的材料。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，保護(hù)層包括玻璃纖維和/或碳纖維。就是說(shuō)，保護(hù)層是機(jī)械強(qiáng)化的。強(qiáng)化材料進(jìn)一步降低了由于背面金屬電極結(jié)構(gòu)材料和保護(hù)層材料的不同的熱膨脹系數(shù)可能出現(xiàn)的應(yīng)力，并使得保護(hù)層具有更大的形狀穩(wěn)定性。
玻璃纖維和/或碳纖維的比例相對(duì)于保護(hù)層的所有材料優(yōu)選為最高80%體積百分比，優(yōu)選地為30至60 %體積百分比。
保護(hù)層優(yōu)選地具有硬化的聚合物。術(shù)語(yǔ)“硬化的聚合物”在本發(fā)明的范圍內(nèi)包括由單體制成的橫向交聯(lián)的聚合物，也包括由聚合物制成的橫向交聯(lián)的聚合物。就是說(shuō)，表達(dá)方式“硬化的聚合物”是指橫向交聯(lián)的聚合物?？捎不木酆衔镌谖从不臓顟B(tài)下易于施力口，但在硬化之后相對(duì)于未硬化的聚合物具有較高的強(qiáng)度?？捎不木酆衔锏睦影峁趟芰虾途勐纫蚁?。熱固塑料的例子包括環(huán)氧樹(shù)脂或不飽和的聚酯樹(shù)脂(UP)。如果需要，可以給保護(hù)層的可硬化的材料添加硬化劑。
鈍化層優(yōu)選地構(gòu)造成薄層疊。所述薄層疊具有至少一個(gè)直接施加在半導(dǎo)體材料上的鈍化層?？蛇x地，在所述鈍化層上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)另外的層。作為構(gòu)造成薄層疊的鈍化層的一個(gè)優(yōu)選的變型方案，薄層疊具有增附劑層作為最上面的層。該最上面的層是設(shè)置在背面金屬電極結(jié)構(gòu)上的層。由于背面金屬電極結(jié)構(gòu)是多孔的，保護(hù)層可以通過(guò)背面金屬電極結(jié)構(gòu)的開(kāi)放空隙的結(jié)構(gòu)與增附劑層接觸并構(gòu)成特別好的附著。可選地，薄層疊具有導(dǎo)電的層作為最上面的層。此外可選地，薄層疊具有介電層作為最上面的層，例如氮化硅層或氮氧化硅層。
半導(dǎo)體晶片可以是P型或η型的基體。所述半導(dǎo)體材料優(yōu)選是硅。在帶有背面金屬電極結(jié)構(gòu)的局部的接觸區(qū)域上所述硅可以是摻雜的。
背面電極結(jié)構(gòu)包括金屬，優(yōu)選包括鋁，其中背面電極結(jié)構(gòu)由燒結(jié)的鋁顆粒構(gòu)成并構(gòu)造成具有一定的開(kāi)放式的多孔性。
半導(dǎo)體晶片的正面可以以不同的方式設(shè)計(jì)。例如可以在半導(dǎo)體晶片的正面上設(shè)置正面電極結(jié)構(gòu)，所述正面電極結(jié)構(gòu)構(gòu)造成傳統(tǒng)的指狀電極結(jié)構(gòu)，所述指狀電極結(jié)構(gòu)具有垂直于指狀電極的延伸方向延伸的總線或焊盤(pán)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，背面金屬電極結(jié)構(gòu)具有電池連接件接通部段(總線或焊盤(pán))，保護(hù)層為電池連接件接通部段留出空隙。電池連接件接通部段設(shè)定為用于與其它的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池電連接并因此不應(yīng)設(shè)有保護(hù)層，因?yàn)樗鼞?yīng)適于釬焊。
此外，本發(fā)明還涉及一種太陽(yáng)能模塊，所述太陽(yáng)能模塊具有一個(gè)正面包封層、多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的相互電連接的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池和一個(gè)背面包封結(jié)構(gòu)。由于半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池在背面金屬電極結(jié)構(gòu)和背面包封結(jié)構(gòu)之間具有保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)了一種穩(wěn)定的太陽(yáng)能模塊組合體。此外，保護(hù)層還防止背面包封結(jié)構(gòu)在制造太陽(yáng)能模塊時(shí)進(jìn)入背面包封結(jié)構(gòu)并防止由于背面金屬電極結(jié)構(gòu)與背面包封結(jié)構(gòu)不同的熱膨脹系數(shù)不同而出現(xiàn)剪切應(yīng)力。由于在背面金屬電極結(jié)構(gòu)上具有保護(hù)層，還可以避免由于背面包封結(jié)構(gòu)材料的進(jìn)入而導(dǎo)致背面金屬電極結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性的惡化。此外，保護(hù)層還防止?jié)駳獬趁娼饘匐姌O結(jié)構(gòu)的提前進(jìn)入，所述濕氣長(zhǎng)時(shí)間地?cái)U(kuò)散到太陽(yáng)能模塊的包封結(jié)構(gòu)中。在燒結(jié)的金屬結(jié)構(gòu)上這會(huì)導(dǎo)致腐蝕效應(yīng)，所述腐蝕效應(yīng)會(huì)使背面金屬電極結(jié)構(gòu)的橫向?qū)щ娦悦黠@變差。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，背面包封結(jié)構(gòu)具有背面包封元件和嵌入聚合物，所述嵌入聚合物設(shè)置在背面包封元件和保護(hù)層之間并選自包括乙烯-醋酸乙烯酯、硅橡膠、聚乙烯丁醛、聚氨酯或聚丙烯酸酯的組。嵌入聚合物優(yōu)選地可以這樣選擇，以使得所述嵌入聚合物能夠良好地附著在保護(hù)層所采用的材料上。使用玻璃或塑料膜作為背面包封元件。塑料膜的一個(gè)例子是由TEDLAR⑧(美國(guó)Wilmington市，杜邦公司的注冊(cè)商標(biāo))支承的背面薄膜?？蛇x地，可以使用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯作為塑料膜。背面包封結(jié)構(gòu)的材料可以與正面包封層的材料相同或不同。正面包封層可以包括一層或多層。例如正面包封層可以包括一層乙烯-醋酸乙烯酯和一個(gè)玻璃層。
此外，本發(fā)明還涉及一種用于制造半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池的方法，所述方法具有以下步驟:
提供半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池，它具有:由半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體晶片，所述半導(dǎo)體晶片具有設(shè)置成用于光入射的正面和具有背面表面的背面，背面表面通過(guò)介電的鈍化層表面鈍化，其中在鈍化層上設(shè)置包括燒結(jié)的金屬顆粒的背面金屬電極結(jié)構(gòu)，并且背面金屬電極結(jié)構(gòu)通過(guò)多個(gè)局部的接觸區(qū)域與半導(dǎo)體晶片的半導(dǎo)體材料接通，所述接觸區(qū)域構(gòu)造成鈍化層的開(kāi)口并且占據(jù)小于背面表面的5%、優(yōu)選地小于2%的電接觸面，以及
在背面金屬電極結(jié)構(gòu)上施加保護(hù)層。
在該方法中，優(yōu)選地提供了半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池，所述半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池具有半導(dǎo)體晶片、鈍化層和背面金屬電極結(jié)構(gòu)，所述背面金屬電極結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體晶片電接通。這種半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池可以例如這樣來(lái)獲得:在半導(dǎo)體晶片上沉積設(shè)置鈍化層，然后在鈍化層上施加金屬膏狀物，并對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行灼燒，在灼燒電極結(jié)構(gòu)之后借助于激光向?qū)咏M中“射入”電接觸區(qū)域，從而背面金屬電極結(jié)構(gòu)穿過(guò)鈍化層與晶片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)發(fā)生電接觸。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法獲得一種設(shè)有保護(hù)層的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池，所述半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池能夠與用于制造太陽(yáng)能模塊的背面包封材料形成特別好的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的組合體。
向背面金屬電極結(jié)構(gòu)上施加保護(hù)層的步驟優(yōu)選地通過(guò)印刷、噴射、旋轉(zhuǎn)涂覆、浸潰或放置薄膜來(lái)執(zhí)行。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)所使用的保護(hù)層材料來(lái)選擇上面列舉的可選方案。保護(hù)層的材料可以以膏狀物、墨水、溶液或薄膜的形式施加到背面金屬電極結(jié)構(gòu)上，或者對(duì)于保持層疊的情況施加到層疊的已經(jīng)存在的保護(hù)層上。作為材料可以考慮采用前面結(jié)合太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)提及的聚合物或其單體原材料。在這里為了避免重復(fù)，對(duì)于所述方法的實(shí)施明確地引用前面提及的關(guān)于保護(hù)層的組成和特性的其余參數(shù)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在向背面金屬電極結(jié)構(gòu)上施加保護(hù)層之后，對(duì)保護(hù)層執(zhí)行保護(hù)層的硬化步驟。當(dāng)保護(hù)層具有可硬化的材料時(shí)執(zhí)行該步驟。
硬化優(yōu)選地通過(guò)利用IR和/或UV光進(jìn)行照射來(lái)進(jìn)行。可選地，保護(hù)層的待硬化的材料也可以添加硬化劑。


所述半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池的其它優(yōu)點(diǎn)和特性根據(jù)下面說(shuō)明的優(yōu)選實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明。
其中:
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池的部分橫向剖視圖；以及
圖2示意性地示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池的方法。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
10 半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池
11 正面
12半導(dǎo)體晶片
14鈍化層
16背面金屬電極結(jié)構(gòu)
18保護(hù)層
19接觸區(qū)域
20制備太陽(yáng)能電池
22施加保護(hù)層具體實(shí)施方式
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池10在其背面的區(qū)域中的部分橫向剖視圖。正面11構(gòu)成半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池10的光入射側(cè)面。這里可以設(shè)置另外的層，例如這里未示出的正面電極結(jié)構(gòu)和防反射層。半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池10具有半導(dǎo)體晶片12、設(shè)置在半導(dǎo)體晶片12上的鈍化層14、設(shè)置在鈍化層14上的背面金屬電極結(jié)構(gòu)16和設(shè)置在背面金屬電極結(jié)構(gòu)16上的保護(hù)層18。背面金屬電極結(jié)構(gòu)16通過(guò)多個(gè)局部的接觸區(qū)域19 (圖1中僅是舉例和示意性地、即不是符合真實(shí)尺寸地示出其中的兩個(gè)接觸區(qū)域)與半導(dǎo)體晶片12的半導(dǎo)體材料電接通，接觸區(qū)域19構(gòu)造成鈍化層14的開(kāi)口。電接觸面小于背面表面的5%。保護(hù)層18作為背面金屬電極結(jié)構(gòu)16上的層這樣放置以使得保護(hù)層覆蓋背面金屬電極結(jié)構(gòu)。位于背面金屬電極結(jié)構(gòu)16中的電池連接件接通段(沒(méi)有示出)構(gòu)成在沒(méi)有覆蓋的位置，所述電池連接件接通段用于將半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池10與其它半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池連接。由于背面金屬電極結(jié)構(gòu)16的多孔結(jié)構(gòu)，保護(hù)層18的材料可能至少部分地滲入背面金屬電極結(jié)構(gòu)16中。但這種效果是否出現(xiàn)并且以何種程度出現(xiàn)取決于用于保護(hù)層18的材料的選擇和用于層壓太陽(yáng)能模塊所選擇的參數(shù)。除了保護(hù)效果或附加于保護(hù)效果，保護(hù)層18還可以用于太陽(yáng)能電池10的穩(wěn)定化。當(dāng)半導(dǎo)體晶片12較薄，就是說(shuō)，其厚度在50至300 μ m、優(yōu)選地在100至200 μ m的范圍內(nèi)時(shí)，這種效果是特別有利的。
圖2示意性地示出了用于制造在圖1中示出的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法具有以下步驟:制備半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池20并施加保護(hù)層22。在步驟20中制備的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池具有半導(dǎo)體晶片、設(shè)置在半導(dǎo)體晶片上的鈍化層和設(shè)置在鈍化層上的背面金屬電極結(jié)構(gòu)。背面金屬電極結(jié)構(gòu)通過(guò)設(shè)置在鈍化層中的接觸區(qū)域與半導(dǎo)體晶片電接通。在步驟22中 ，在背面金屬電極結(jié)構(gòu)上施加保護(hù)層，保護(hù)層優(yōu)選地這樣施加到背面金屬電極結(jié)構(gòu)上，以使得給在位于背面金屬電極結(jié)構(gòu)中的電池連接件接通段、例如總線或焊盤(pán)留出空缺，由此，電池連接件接通段露出，以用于與其它半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池釬焊。保護(hù)層的施加可以通過(guò)印刷、噴射、旋涂、浸潰或放置薄膜來(lái)執(zhí)行。在向半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池上施加保護(hù)層之后，在需要時(shí)，使保護(hù)層硬化。所述硬化例如通過(guò)IR和/或UV射線的照射來(lái)實(shí)現(xiàn)，并根據(jù)所使用的保護(hù)層材料來(lái)恰當(dāng)?shù)剡x擇。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，具有表面鈍化的背面，所述半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池包括由半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體晶片(12)，所述半導(dǎo)體晶片具有:設(shè)置成用于光入射的正面(11)和背面，所述背面具有背面表面，所述背面表面通過(guò)介電的鈍化層(14)表面鈍化，其中在鈍化層(14)上設(shè)置包括燒結(jié)的金屬顆粒的背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)，背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)通過(guò)多個(gè)局部的接觸區(qū)域(19)與半導(dǎo)體晶片(12)的半導(dǎo)體材料電接通，接觸區(qū)域(19)構(gòu)造成鈍化層(14)的開(kāi)口并占據(jù)小于背面表面的5%、優(yōu)選小于2%的電接觸面，其特征在于，在背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)設(shè)置保護(hù)層(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，保護(hù)層(18)的厚度在2至20 μ m、優(yōu)選地在5至10 μ m的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，保護(hù)層(18)的熱膨脹系數(shù)與背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)的熱膨脹系數(shù)處于相同的范圍，優(yōu)選地在2至20.10_6/K、更優(yōu)選地在5至15.10_6/Κ的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，保護(hù)層(18)構(gòu)造成層疊。
5.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，保護(hù)層(18)包括這樣的材料，所述材料選自包括熱固塑料、聚酰胺、聚鄰苯二甲酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙稀、聚醚酰亞胺、硫化聚苯醚、聚醚酮、聚酰亞胺和它們的組合的組。
6.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，保護(hù)層(18)包括選自包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺6和其組合的組中的材料。
7.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，保護(hù)層(18)包含玻璃纖維和/或碳纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，玻璃纖維和/或碳纖維的比例相對(duì)于保護(hù)層(18)的所有材料為最高80%體積百分比，優(yōu)選為30至60%體積百分比。
9.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，保護(hù)層(18)具有硬化的聚合物。
10.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)具有電池連接件接通部段，保護(hù)層(18)為電池連接件接通部段留出空隙。
11.一種太陽(yáng)能模塊，具有正面包封層、多個(gè)相互電連接的根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池和背面包封結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽(yáng)能模塊，其特征在于，背面包封結(jié)構(gòu)具有背面包封元件和嵌入聚合物，所述嵌入聚合物設(shè)置在背面包封元件和保護(hù)層之間并選自包括乙烯-醋酸乙烯酯、硅橡膠、聚乙烯丁醛、聚氨酯或聚丙烯酸酯的組。
13.一種用于制造半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)的方法，所述方法具有以下步驟: 制備(20)半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池，它具有:由半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體晶片(12)，所述半導(dǎo)體晶片具有設(shè)置成用于光入射的正面(11)和具有背面表面的背面，背面表面通過(guò)介電的鈍化層(14)表面鈍化，其中在鈍化層(14)上設(shè)置包括燒結(jié)的金屬顆粒的背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)， 并且背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)通過(guò)多個(gè)局部的接觸區(qū)域(19)與半導(dǎo)體晶片(12)的半導(dǎo)體材料接通，所述接觸區(qū)域(19)構(gòu)造成鈍化層(14)的開(kāi)口并且占據(jù)小于背面表面的5%、優(yōu)選地小于2%的電接觸面，以及 在背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)上施加(22)保護(hù)層(18)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，保護(hù)層(18)的施加(22)通過(guò)印刷、噴射、旋涂、浸潰或放置薄膜來(lái)執(zhí)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求 13或14所述的方法,其特征在于,在向背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)上施加(22)保護(hù)層(18)之后，執(zhí)行使保護(hù)層(18)硬化的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述硬化通過(guò)IR和/或UV光的照射來(lái)實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)，具有表面鈍化的背面，所述半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池包括由半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體晶片(12)，所述半導(dǎo)體晶片具有設(shè)置成用于光入射的正面(11)和背面，所述背面具有背面表面，所述背面表面通過(guò)介電的鈍化層(14)表面鈍化，其中在鈍化層(14)上設(shè)置包括燒結(jié)的金屬顆粒的背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)，背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)通過(guò)多個(gè)局部的接觸區(qū)域(19)與半導(dǎo)體晶片(12)的半導(dǎo)體材料電接通，接觸區(qū)域(19)構(gòu)造成鈍化層(14)的開(kāi)口并占據(jù)小于背面表面的5％、優(yōu)選地小于2％的電接觸面，其特征在于，在背面金屬電極結(jié)構(gòu)(16)設(shè)置保護(hù)層(18)。本發(fā)明還涉及一種用于制造半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)的方法以及一種由所述半導(dǎo)體晶片太陽(yáng)能電池(10)支承的太陽(yáng)能模塊。
文檔編號(hào)H01L31/048GK103208548SQ20131001180
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者A·美特, M·霍夫曼, J·切斯拉克, H-C·普勞依基特 申請(qǐng)人:韓華Q.Cells有限公司