[发明专利]将全背面电场和银主栅线施加到太阳能电池上的方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月12日提交的美国临时专利申请No. 61/304,030的权益，其公开内容全文经此引用并入本文。

发明背景

太阳能电池是利用光伏效应将太阳能转化成电能的器件。太阳能是有吸引力的能源，因为其可持续和无污染。因此，大量的研究目前致力于开发在保持低材料成本和制造成本的同时具有提高的效率的太阳能电池。非常简单地，在阳光中的光子碰撞太阳能电池板时，它们被半导体材料如硅吸收。电子从它们的原子上敲松，以使它们可流过太阳能电池板的导电部分并产生电力。

最常见的太阳能电池是基于硅的那些，更特别基于通过将n-型扩散层施加到p-型硅基板上而由硅制成的p-n结，其与两个电接触层或电极连接。为了将太阳能电池对日光的反射减至最低，将抗反射涂层（antireflection coating），如氮化硅施加到n-型扩散层上以提高耦合到太阳能电池中的光的量。使用例如银浆（silver paste），可以将格栅状金属接点丝网印刷到抗反射层上以充当前电极。电池的光进入面或正面上的这种电接触层通常以由“副栅线（finger lines）”和“主栅线（busbar）”制成的格栅图案而非完整的层存在，因为金属栅极材料不透光。最后，例如通过将背面银或银/铝浆施加到背面的跳格（tabbing）区域上、接着将铝浆施加到背面的其余区域上，在基板上施加背接触（rear contact）。该器件随后在高温下烧制以将金属浆转化成金属电极。例如在欧洲专利申请公开No. 1 713 093中可以找到典型太阳能电池及其制造方法的描述。

构造太阳能电池背面的常规方法包括印刷干燥的背接触（back contact）银主栅线，然后印刷干铝以覆盖背面的其余部分。全铝背面电场（BSF）适用于改进太阳能电池性能。但是，印刷和干燥铝以覆盖基板的整个背面并随后印刷和干燥该干铝上的银背接触是不可行的，因为在共烧时观察到银膜与下方的铝基底的剥离。此外，由于银与铝之间缺乏粘合，涉及印刷、干燥和烧制铝并随后印刷、干燥和烧制银主栅线的方法也不可行。因此，共烧银和干铝的方法是合意的。

铝BSF是在硅基太阳能电池的大规模生产中用于形成背面电场和制造低高结的最经济方法，同时充当杂质吸收剂和提供部分表面钝化。但是，铝的相对较差可焊性是形成全BSF的障碍。另外，铝被玻璃体系松散粘合并因此不产生用于印刷金属接线端子的牢固基底。施加铝BSF的改进的方法是合意的。

发明概述

根据本发明通过将背接触银主栅线施加到太阳能电池的铝背面电场（BSF）的方法实现这些和其它目的，所述方法包括：

(a) 提供具有正面和背面的太阳能电池基板；

(b) 在太阳能电池基板的背面上印刷全铝背衬层；

(c) 干燥所述印刷的铝背衬层以产生全铝层；

(d) 在全铝层上在需要银主栅线的区域中印刷和干燥剥离浆；

(e) 在太阳能电池基板的正面上印刷和干燥前接触（front contact）银浆以产生前栅极；

(f) 共烧和冷却太阳能电池的正面和背面，其中在烧制过程中所述剥离浆润湿铝层中的过量铝粉，以致在太阳能电池冷却过程中所述剥离浆收缩、固化并与所述过量铝粉一起剥离以留下具有开放区的全铝BSF；和

(g) 在BSF的开放区上印刷、干燥和烧制背接触银浆以产生银主栅线。

根据本发明的另一方面，通过以下步骤形成太阳能电池：

(a) 提供具有正面和背面的太阳能电池基板；

(b) 在太阳能电池基板的背面上印刷全铝背衬层；

(c) 干燥所述印刷的铝背衬层以产生全铝层；

(d) 在全铝层上在需要银主栅线的区域中印刷和干燥剥离浆；

(e) 在太阳能电池基板的正面上印刷和干燥前接触银浆以产生前栅极；

(f) 共烧和冷却太阳能电池的正面和背面，其中在烧制过程中所述剥离浆润湿全铝层中的过量铝粉，以致在太阳能电池冷却过程中所述剥离浆收缩、固化并与所述过量铝粉一起剥离以留下具有开放区的全铝BSF；和

(g) 在BSF的开放区上印刷、干燥和烧制背接触银浆以产生银主栅线。

附图简述

在联系附图阅读时，更好地理解上文的概述以及下列发明详述。为了图解本发明，在附图中显示了目前有限的实施方案。但是，应该理解的是，本发明不限于所示精确布置和工具。在附图中：

图1是具有部分背面电场（BSF）的太阳能电池的示意图；