[发明专利]具有长条形孔的外延穿孔卷绕式太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜太阳能电池，特别涉及外延穿孔卷绕式(EpiWT)太阳能电池，该太阳能电池具有至少一个通孔，该至少一个通孔的轮廓的周长与由该通孔的轮廓所包围的面积的比例大于具有相同面积的圆的周长与面积的比例。

背景技术

外延穿孔卷绕式(EpiWT)太阳能电池为具有背面接触部的晶体硅薄膜太阳能电池(参看E.J.Mitchell和S.Reber，Proceedings 33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference(电气和电子工程师协会光伏专家会议第33次会议)(2008)，第510页)。由此，EpiWT太阳能电池将薄膜太阳能电池的优点(例如通过降低对高纯度硅材料的消耗而降低了每瓦峰值的成本)与背面接触太阳能电池的优点结合，该背面接触太阳能电池的优点有：不存在由正面栅格引起的阴影，发射极可以就其蓝光响应方面得到优化，接触部可以就低串联电阻方面得到优化，模块布线更简单，且模块中的充填密度更高(参看E.van Kerschaver 和G.Beaucarne，Progress in Photovoltaics：Research and Applications(光电压进展研究与应用)14(2)，(2006)，第107页)。将太阳能电池的有效层通过利用激光在基底中打穿的孔而被翻过来置于基底背面上，从而实现背面接触部(参看图1)。Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme(ISE)已为EpiWT太阳能电池构思申请了专利(E.J.Mitchell，S.Reber，E.Schmich，“Thin-film solar cell and process for its manufacture(薄膜太阳能电池及其制造方法)”，EP 2 071 632A1(2009))。关于这类太阳能电池的基本结构，可参看本文。

Fraunhofer ISE在可行性研究中示出了EpiWT电池构思的操作。当前EpiWT太阳能电池实现的效率不超过10.3％(参看E.J.Mitchell等人的Proceedings 24thEuropean Photovoltaic Specialists Conference(欧洲光伏专家会议第24次会议)(2009)，已印刷)。由此，EpiWT太阳能电池的效率仍明显低于具有正面和背面接触部的当前外延硅薄膜太阳能电池的效率，其具有达到14.2％的mc-硅基底效率(参看S.Schmich物理硕士论文，Konstanz大学(2008))。然而，因为EpiWT太阳能电池由于没有正面接触栅格而具有更大的光耦合，因此EpiWT太阳能电池的理论效率甚至高于具有正面和背面接触部的可比较的晶体硅薄膜太阳能电池的效率。因此，需要在EpiWT太阳能电池的电池结构和该电池制造方法方面进一步优化EpiWT太阳能电池。

与传统的太阳能电池相比，EpiWT太阳能电池具有两个额外的概念上的串联电阻，其效率因为所述电阻而降低。这些电阻为扩展电阻和孔电阻(参看N.Brinkmann，硕士论文，Konstanz大学(2009))。

传统太阳能电池中的电流在发射极中并行地流向触头，而EpiWT太阳能电池中的电流沿径向流向孔(参看图2)，然后通过该孔中的发射极层流向电池背面上的接触部。结果，在孔区域中导致载流子密度升高，导致所谓的“电流拥挤效应”。与传统太阳能电池相比，“电流拥挤效应”现象导致EpiWT太阳能电池的发射极串联电阻升高。EpiWT太阳能电池的这种升高的正面发射极串联电阻也称为扩展电阻。孔电阻是指当电子通过孔中的发射极流向电池背面上的接触部时所述电子受到的电阻。

这两个额外的串联电阻提高了EpiWT太阳能电池的总串联电阻，因此对太阳能电池的充填因数和效率产生负面影响。降低这些额外电阻的一种可能方法是提高孔的数量和/或增大孔的直径(参看N.Brinkmann，出处同上)。然而，这两方面导致有效电池面积减小。由于减小有效电池面积，导致降低光电流，而这会负面影响EpiWT太阳能电池的效率(参看N.Brinkmann，出处同上)。由此，EpiWT太阳能电池的最佳孔结构的确定总是电阻和光电流损失之间的折中。

发明内容

因此，本发明的目的在于，基于EP 2 071 632中描述的太阳能电池，提供一种改进的太阳能电池，通过这种改进的太阳能电池，能够很大程度上避免上述电流拥挤效应现象，且使得孔电阻降低且效率提高。