無母線背接觸式太陽能電池及其太陽能模塊和制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種背接觸式太陽能電池以及具有這種背接觸式太陽能電池的太陽能模塊。此外，本發(fā)明涉及一種制造背接觸式太陽能電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是將光直接轉(zhuǎn)換為電能的光伏元件。通過光的吸收在半導體基板中產(chǎn)生的載流子對在具有例如η型或P型的第一摻雜類型的發(fā)射極區(qū)和具有相反的摻雜類型的基極區(qū)之間的Pn結(jié)處分離。這樣產(chǎn)生并且分離的載流子對可以經(jīng)由與發(fā)射極區(qū)接觸的發(fā)射極金屬觸點和與基極區(qū)接觸的基極金屬觸點提供到外部電流回路。
[0003]為了使例如由于遮蔽而導致的損耗最小化，研發(fā)了背接觸式太陽能電池，其中，兩種類型觸點，即發(fā)射極金屬觸點和基極金屬觸點，布置在半導體基板的背面。例如，研發(fā)了背接觸式太陽能電池，在其背面表面布置有兩種類型的彼此交錯的梳狀的金屬觸點，這種背接觸式太陽能電池也稱為IBC背接觸式太陽能電池(叉指背接觸)。在圖1和圖2中，示出了這種背接觸式太陽能電池的金屬觸點的模式的示例。
[0004]在圖1中示出的背接觸式太陽能電池101中，在半導體基板105的背面103，交替地彼此相鄰地布置有線形的發(fā)射極金屬觸點107和基極金屬觸點109。發(fā)射極金屬觸點107從半導體基板105的上邊緣區(qū)域線性地延伸到半導體基板105的下邊緣區(qū)域，并且在上邊緣區(qū)域處通過與發(fā)射極金屬觸點107垂直地延伸的母線111彼此電連接。以類似的方式，基極金屬觸點109從下邊緣區(qū)域延伸到上邊緣區(qū)域，并且在下邊緣區(qū)域中通過另一個母線113彼此連接。
[0005]在圖1中示出的雙母線設計中，指狀的發(fā)射極金屬觸點107和基極金屬觸點109的長度大約與半導體基板103的邊長一樣長。因為金屬觸點的長度二次方地貢獻于太陽能電池的電接觸的總電阻，因此在圖1中示出的傳統(tǒng)的背接觸式太陽能電池中經(jīng)常需要大的開銷，以便在金屬觸點107、109內(nèi)保證足夠高的電導率。例如，可以通過鍍敷直至10 μπι的銅，來提高沿著指狀的金屬觸點107、109的電導率。然而，這種鍍敷在制造太陽能電池時可能產(chǎn)生相當大的附加成本，并且特別地可能受到技術(shù)限制，例如該技術(shù)限制可能阻止156mm(6英寸)邊長的太陽能電池采用相應的金屬觸點設計，如近年來對應于行業(yè)標準那樣。
[0006]為了減小指狀的金屬觸點107、109中的串聯(lián)電阻損耗，例如研發(fā)了如在圖2中示出的可選的金屬觸點設計。在這種設計中，在太陽能電池201的半導體基板205的背面203，彼此平行地構(gòu)造兩個發(fā)射極母線111以及兩個基極母線213，并且長形的發(fā)射極金屬觸點207和長形的基極金屬觸點209垂直于這些發(fā)射極和基極母線211、213地從這些發(fā)射極和基極母線211、213伸出。由此，指狀的金屬觸點207、209的有效長度被分為三份，從而對于這些金屬觸點207、209例如能夠使用絲網(wǎng)印刷金屬化或者幾微米厚的氣相沉積金屬化。
[0007]然而，在此，背面203的母線211、213的面積可能相對大。這在具有背面發(fā)射極的太陽能電池中尤其可能導致大的電損耗，因為少數(shù)載流子也必須橫向地經(jīng)由基極母線213的區(qū)域擴散到發(fā)射極。這可能導致也稱為“electrical shading”的電遮蔽。此外，由于設置了 4個母線，因此可能需要例如以含銀的絲網(wǎng)印刷金屬化形式施加相對大量的金屬，這可能使太陽能電池制造的成本增加。
[0008]例如在US 2011/0126878 Al中描述了不同的技術(shù)和設計，用于對背接觸式太陽能電池設置金屬觸點，并且對其進行電路連接。此外，描述了背接觸式太陽能電池，其雖然具有長形的指狀的發(fā)射極和基極金屬觸點，但是其中，這些金屬觸點不通過與其垂直地延伸的母線彼此連接，因此這里將其稱為無母線背接觸式太陽能電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]需要進一步改進的能夠技術(shù)上簡單并且成本低廉地制造的無母線背接觸式太陽能電池。此外，需要具有多個這種無母線背接觸式太陽能電池的太陽能模塊以及制造無母線背接觸式太陽能電池的方法。
[0010]這種需要可以通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的無母線背接觸式太陽能電池以及通過根據(jù)并置的權(quán)利要求的太陽能模塊或制造方法來滿足。在從屬權(quán)利要求中以及在下面的描述中定義了有利實施方式。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種無母線背接觸式太陽能電池，包括:半導體基板，其具有布置在基板背面的多個線狀的發(fā)射極區(qū)和相同形狀的基極區(qū)，其中，發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)在所述基板背面交替地布置，并且分別從所述基板背面的一側(cè)邊緣區(qū)域延伸到所述基板背面的相對的一側(cè)邊緣區(qū)域。此外，該無母線背接觸式太陽能電池具有多個線狀的發(fā)射極金屬觸點，所述發(fā)射極金屬觸點中的每一個沿著相關(guān)聯(lián)的發(fā)射極區(qū)布置并且與其電接觸，其中，相鄰的發(fā)射極金屬觸點不通過與所述發(fā)射極金屬觸點垂直地延伸的母線金屬觸點彼此導電地連接。以類似的方式，該無母線背接觸式太陽能電池具有線狀的基極金屬觸點，所述基極金屬觸點中的每一個沿著相關(guān)聯(lián)的基極區(qū)布置并且與其電接觸，其中，相鄰的基極金屬觸點不通過與所述基極金屬觸點垂直地延伸的母線金屬觸點彼此導電地連接。在此，所述發(fā)射極金屬觸點中的每一個和所述基極金屬觸點中的每一個沿著與其接觸的發(fā)射極區(qū)或基極區(qū)具有多個中斷部，其中，所述中斷部顯著短于相鄰的所述發(fā)射極金屬觸點或基極金屬觸點的非中斷區(qū)。
[0012]此外，本發(fā)明的該第一方面可以被看作基于下面描述的思想和認識。
[0013]提出了背接觸式太陽能電池的半導體基板在背面設置有長形的發(fā)射極區(qū)以及長形的基極區(qū)，其中，發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)優(yōu)選以帶狀從半導體基板的一個邊緣到達相對的另一個邊緣，并且在與其縱向延伸方向垂直的方向上沿著基板背面交替地布置。在此，基極區(qū)可以具有第一摻雜類型。在基極區(qū)中摻雜濃度可以等于或者大于半導體基板的基本摻雜濃度。發(fā)射極區(qū)可以具有相反的摻雜類型，并且例如可以通過合適的摻雜劑的局部擴散來產(chǎn)生。
[0014]在半導體基板的基板背面，沿著這樣形成的發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)，分別設置同樣為線狀地形成的發(fā)射極金屬觸點和基極金屬觸點。這些發(fā)射極金屬觸點和基極金屬觸點與位于下方的發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)電接觸，以便能夠?qū)С鏊a(chǎn)生的并分離的載流子對。發(fā)射極金屬觸點和基極金屬觸點優(yōu)選具有比發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)顯著小的寬度。與發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)相比，發(fā)射極金屬觸點和基極金屬觸點在沿著線狀區(qū)域或觸點的方向上具有顯著高的電導率。因此，所生成的并分離的載流子對在發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)內(nèi)直到發(fā)射極金屬觸點和基極金屬觸點中的一個僅需要擴散短的距離，然后能夠以小的電阻消耗沿著金屬觸點傳導至接線，通過該接線，能夠?qū)⒃谔柲茈姵刂挟a(chǎn)生的電力輸送至外部用電設備。
[0015]然而，與圖1和圖2中示出的背接觸式太陽能電池不同，這里提出的無母線背接觸式太陽能電池不具有用來使相鄰的發(fā)射極金屬觸點和相鄰的基極金屬觸點彼此導電地連接的母線。換句話說，這里提出的無母線背接觸式太陽能電池其如下面詳細地示出的，在與外部電接觸并且連接之前，在其基板背面具有多個彼此相鄰地布置的發(fā)射極金屬觸點和基極金屬觸點，它們不通過金屬觸點在與其縱向延伸方向垂直地彼此連接，因此大部分情況下在半導體基板上彼此電