使用直線帶狀連接條制造背接觸太陽能電池的太陽能模塊的方法及相應(yīng)的太陽能模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造背接觸太陽能電池的太陽能模塊的方法，尤其涉及金屬穿孔卷繞(metal wrap-through, MWT)太陽能電池及相應(yīng)的太陽能模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池用于利用光伏效應(yīng)將太陽光轉(zhuǎn)換為電力。通常目的是實現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率與低生產(chǎn)成本要求的平衡。
[0003]在太陽能電池中，發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)包含在半導(dǎo)體基板中，并且這些相反摻雜區(qū)之間的結(jié)合處用于分離光生電荷對。其中，發(fā)射極區(qū)包括η型和P型摻雜中的一種，而基極區(qū)包括相反的摻雜類型。
[0004]在傳統(tǒng)太陽能電池中，發(fā)射極區(qū)通常配置在朝向入射光的頂表面，并且基極區(qū)配置在半導(dǎo)體基板的相反的背表面。因此，接觸發(fā)射極區(qū)的發(fā)射極觸點配置在前側(cè)，并且接觸基極區(qū)的基極觸點配置在半導(dǎo)體基板的背側(cè)。
[0005]已經(jīng)開發(fā)出新穎的電池設(shè)計，其中這兩種類型的觸點配置在半導(dǎo)體基板的背表面。這種太陽能電池通常被稱為背接觸太陽能電池。
[0006]在此主要討論的一種類型的背接觸太陽能電池是金屬穿孔卷繞(MWT)太陽能電池設(shè)計，其中發(fā)射極區(qū)形成在半導(dǎo)體基板的前側(cè)，并且在該前側(cè)配置有小的金屬指，以形成發(fā)射極觸點。然而，與傳統(tǒng)太陽能電池相比，這些小的金屬指不通向與該小的指垂直配置的并且通常稱為母線(busbar)的較大的指。而是這些小的指通向在半導(dǎo)體基板的整個區(qū)域產(chǎn)生的通孔。這些通孔填充有金屬，從而將小的前側(cè)指與配置在半導(dǎo)體基板的背表面的發(fā)射極接觸區(qū)相連。因此，MWT電池在背表面可以具有兩種類型觸點，使得在前側(cè)不需要遮光的母線。
[0007]在背側(cè)表面的每個發(fā)射極觸點和基極觸點可以應(yīng)用焊墊結(jié)構(gòu)。這些焊墊結(jié)構(gòu)可以包括由可焊接材料例如銀制成的一個或多個焊墊。在這種焊墊的頂部可以焊接用于將相鄰的太陽能電池相互連接的互連結(jié)構(gòu)，從而形成互連的太陽能電池串，然后這些太陽能電池串可被用于最終形成太陽能模塊。
[0008]已經(jīng)開發(fā)出用于將多個背接觸太陽能電池電互連的若干個概念和互連方案。這種方法和方案需要滿足的一般要求是在發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)之間不會發(fā)生經(jīng)由所應(yīng)用的互連結(jié)構(gòu)而短路。此外，該互連結(jié)構(gòu)容易應(yīng)用于焊墊結(jié)構(gòu)而沒有互連過程損壞太陽能電池的重大風(fēng)險。此外，用于將太陽能電池互連成串的工藝步驟和材料應(yīng)當(dāng)盡可能簡單和廉價。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的實施方式能夠以有利的方式滿足上述要求。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種制造太陽能模塊的方法。該方法首先準(zhǔn)備多個背接觸太陽能電池，所述背接觸太陽能電池具有在半導(dǎo)體基板的背表面的發(fā)射極觸點和基極觸點以及形成在發(fā)射極觸點和基極觸點上的焊墊結(jié)構(gòu)。每個焊墊結(jié)構(gòu)包括直線地配置的一個或多個焊墊。該焊墊結(jié)構(gòu)相對于半導(dǎo)體基板的縱軸線非對稱地配置在半導(dǎo)體基板的背表面。焊墊結(jié)構(gòu)的這種非對稱配置可被視為本發(fā)明構(gòu)思的重要思想，這一點將在下文中變得更清楚。半導(dǎo)體基板的該縱軸線可以是穿過半導(dǎo)體基板的中心延伸的并且可以優(yōu)選與焊墊結(jié)構(gòu)的直線延伸平行或者至少不交叉的軸線。
[0011]在制備或準(zhǔn)備了這種特殊設(shè)計的背接觸太陽能電池之后，沿著垂直于半導(dǎo)體基板的縱軸線的線將每個太陽能電池分割為第一和第二電池部分。
[0012]之后，沿著線交替配置多個背接觸太陽能電池的第一和第二電池部分，使得第二電池部分相對于第一電池部分以180°方位配置，并且使得第一電池部分的發(fā)射極觸點和基極觸點的焊墊結(jié)構(gòu)分別與第二電池部分的基極觸點和發(fā)射極觸點的焊墊結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)。換言之，在將每個太陽能電池分割為兩部分之后，每個第二電池部分轉(zhuǎn)動180°，然后沿著線配置這些電池部分。
[0013]由于半導(dǎo)體基板的背表面的焊墊結(jié)構(gòu)的非對稱配置，第一電池部分和轉(zhuǎn)動后的第二電池部分可以配置為使得在第一電池部分的發(fā)射極觸點的頂部形成的每個焊墊結(jié)構(gòu)與在相鄰的第二電池部分的基極觸點上形成的相關(guān)焊墊結(jié)構(gòu)直線地對準(zhǔn)。類似地，在第一電池部分的基極觸點上形成的每個焊墊結(jié)構(gòu)可以與在另一側(cè)相鄰的第二電池部分的發(fā)射極觸點上形成的相關(guān)焊墊結(jié)構(gòu)直線地對準(zhǔn)。
[0014]最后，將所述多個第一和第二電池部分串聯(lián)地電連接。為此目的，在每個第一電池部分的發(fā)射極觸點的直線焊墊結(jié)構(gòu)的頂部和在一側(cè)與對應(yīng)的第一電池部分相鄰的第二電池部分的對準(zhǔn)的基極觸點的直線焊墊結(jié)構(gòu)的頂部配置直線帶狀連接條。此外，在對應(yīng)的第一電池部分的基極觸點的直線焊墊結(jié)構(gòu)的頂部和在相反側(cè)與對應(yīng)的第一電池部分相鄰的第二電池部分的對準(zhǔn)的發(fā)射極觸點的直線焊墊結(jié)構(gòu)的頂部配置直線帶狀連接條。
[0015]最后，將該連接條電連接到在下面的焊墊結(jié)構(gòu)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出一種太陽能模塊?？梢酝ㄟ^上述方法來制造該太陽能模塊。該太陽能模塊包括沿著縱軸線配置的背接觸太陽能電池的多個第一和第二電池部分。每個第一和第二電池部分包括在每個發(fā)射極觸點和基極觸點的頂部的焊墊結(jié)構(gòu)，每個焊墊結(jié)構(gòu)包括直線地配置的一個或多個焊墊。該焊墊結(jié)構(gòu)相對于半導(dǎo)體基板的縱軸線非對稱地配置在半導(dǎo)體基板的背側(cè)。多個背接觸太陽能電池的第一和第二電池部分沿著線交替配置，使得第二電池部分相對于第一電池部分以180°方位配置，并且使得第一電池部分的發(fā)射極觸點和基極觸點的焊墊結(jié)構(gòu)分別與第二電池部分的基極觸點和發(fā)射極觸點的焊墊結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)。多個背接觸太陽能電池的第一和第二電池部分通過每個配置在每個第一電池部分的發(fā)射極觸點的直線焊墊結(jié)構(gòu)的頂部和在一側(cè)與對應(yīng)的第一電池部分相鄰的第二電池部分的對準(zhǔn)的基極觸點的直線焊墊結(jié)構(gòu)的頂部的直線帶狀連接條以及每個配置在對應(yīng)的第一電池部分的基極觸點的直線焊墊結(jié)構(gòu)的頂部和在相反側(cè)與對應(yīng)的第一電池部分相鄰的第二電池部分的對準(zhǔn)的發(fā)射極觸點的直線焊墊結(jié)構(gòu)的頂部的直線帶狀連接條串聯(lián)連接。
[0017]通過下面更詳細(xì)的說明將會清楚，可以根據(jù)以下思想和評論來理解本發(fā)明的上述方面:
[0018]在用于將背接觸太陽能電池互連以制造太陽能模塊的現(xiàn)有方法和方案中，已經(jīng)通過各種方式滿足了避免短路和容易且廉價的互連技術(shù)要求。
[0019]例如，已經(jīng)通過將金屬漿料印刷到諸如柔性箔的附加基板上，然后將這些附加基板應(yīng)用到半導(dǎo)體基板的頂部，以適當(dāng)?shù)姆绞綄⑾噜彽奶柲茈姵氐陌l(fā)射極觸點和基極觸點互連，來設(shè)置復(fù)雜的金屬互連結(jié)構(gòu)。然而，這種方法需要設(shè)置用于承載印刷的金屬結(jié)構(gòu)的附加基板，并且還需要用于將金屬結(jié)構(gòu)印刷到這種基板的相當(dāng)大的工作量和成本。
[0020]在另一種方法中，使用帶狀連接條將相鄰的太陽能電池互連。然而，在這種方法中，必須使用具有復(fù)雜形狀的連接條，而不是使用簡單的直線帶狀連接條，或者在每個連接條與在下面的發(fā)射極觸點和基極觸點之間必須插入附加絕緣層來防止局部短路。
[0021]另外，特別是在大的太陽能電池的情況下，將帶狀連接條焊接到半導(dǎo)體基板上的焊墊結(jié)構(gòu)會因連接條的材料和半導(dǎo)體基板的材料的不同熱膨脹系數(shù)而導(dǎo)致半導(dǎo)體基板的顯著彎曲。這種彎曲可導(dǎo)致該制造工藝的合格率降低。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的各方面，可以提供大尺寸的背接觸太陽能電池。制備大尺度的太陽能電池比制備較小尺寸的這種太陽能電池更有效。例如，目前典型地制備156X156mm2尺寸的基于晶片的太陽能電池。這種大尺寸的背接觸太陽能電池設(shè)置有特殊的焊墊結(jié)構(gòu)，其中每個焊墊結(jié)構(gòu)包括一個或多個焊墊，并且具有直線形狀。該焊墊結(jié)構(gòu)設(shè)置在半導(dǎo)體基板的背側(cè)，相對于半導(dǎo)體基板的縱軸線非對稱。具體來說，以如下方式設(shè)置該焊墊結(jié)構(gòu):當(dāng)以180。方位挨著第二太陽能電池配置第一太陽能電池時，第一電池的一種類型的直線焊墊結(jié)構(gòu)，即，接觸發(fā)射極觸點或者基極觸點，與第二電池上的另一類型的相關(guān)焊墊結(jié)構(gòu)直線對準(zhǔn)。由于焊墊結(jié)構(gòu)的這種特殊設(shè)計，隨后可以通過例如沿著垂直于半導(dǎo)體基板的縱軸線的線切割，將每個太陽能電池分割為第一和第二電池部分，然后可以沿著線交替配置這些第一和第二電池部分，每個第二電池部分相對于第一電池部分以180°方位配置。最后，可以使用在第一電池部分的第一類型的直線焊墊結(jié)構(gòu)和相鄰的第二電池部分相反的第二類型的對