[发明专利]太阳能电池单体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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n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、p型掺杂的基板(基极)之间，载流子在所述pn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n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n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。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于，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26给出所述方法的有利的设计方案。

因此，根据本发明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p型掺杂或与之相反的n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。