[发明专利]太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池，其中至少一个导体通过导电覆层与太阳能电池和/或其他导体机械和导电地连接，其中导电覆层优选从溶液以电解或电镀沉积的方式或通过等离子体喷涂来制造。此外，本发明涉及一种用于将太阳能电池与至少一个导体连接和/或将太阳能电池上的多个导体相互连接的方法，其中至少一个导电导体通过从溶液沉积导电覆层而被机械和电连接在太阳能电池和/或至少一个其他导体上。此外本发明还涉及一种用于在电解池中从溶液将机械连接的和导电的覆层沉积到太阳能电池上的装置，包括用于接纳至少一个导体、优选集导体或母线导体的装置，所述导体在电解池的电解液中至少部分地、优选提供电接触地位于太阳能电池的要沉积的表面上、优选培育层上并且优选同时是太阳能电池的载体。

背景技术

由半导体材料、尤其是由硅构成的太阳能电池以多个步骤制造。在此，大多数情况下太阳能电池的光照侧（也称前侧）配备有导电的汇流器，所述汇流器通常由导电的网格结构、即所谓的正面接触构成。替代地也存在具有背侧接触的实施方式。通常，许多具有非常小横截面的金属导体（下面称为接触指）平行地在太阳能电池的接触侧上延伸。这些接触指与所谓的集导体、尤其是母线（也就是用于将由许多接触指提供的和由太阳能电池生成的电流导出给耗电器的长接触面式的集导体）电连接地并且通常成直角地交叉。因为例如具有常见尺寸156×156mm²的太阳能电池的短路电流可能直到大于12安培，所以母线与接触指相比具有明显更大的横截面。这通过宽的并且因此遮蔽性的、具有通常2mm宽度的构造方式来达到。为此一般在完成太阳能电池以后以接触面的方式焊接例如金属带形式的电导体作为（多个）母线。这与许多接触指一起产生了太阳能电池上的极大的遮蔽性的面，该面降低了太阳能电池的效率。在常见的太阳能电池中，通过正面接触的遮蔽为几何面积的大约7％。因此通过不同的方式尝试降低这种遮蔽。DE 10 2008 030 262 A1例如描述了，首先仅用接触指和短的集流接头、也就是没有接触面式的母线来完成太阳能电池，然后借助不同长度和不同厚度的连接线将短的集流接头与外部连接设备导电连接。在此按照特定方案将所述连接设备与接触指或短的集流接头连接，使得由此产生最小的遮蔽。

在完成太阳能电池以后，也就是通常在对接触指进行金属化以后，连接线与接触指或与集流接头或母线接头的导电连接是附加的工作步骤。但是，原则上可能在敏感的太阳能电池的每个过程步骤或工作步骤中导致断裂。这对于将连接线、集导体、母线和接触指焊接或导线接合到晶片或太阳能电池上也适用。除了焊接以外，基本上已知两种方法来制造接触部，也就是接触指和母线或者短的集导体。用导电膏压印晶片并且接着煅烧（也称为焙烧）是广泛流传的。但是在此的缺点是丝网印刷方法的导电膏的成本以及用于实现窄的并且尽可能高的接触指的界限。窄的接触指减小了遮蔽。因此越来越多地尝试通过电镀来制造网格结构的金属化。为此所需的结构化的和导电的薄培育层可被精确制造。与膏体压印相比，电镀实现了更窄的接触指并且由此实现了略微更小的遮蔽。此外，该电化学方法比压印和煅烧具有更大层厚度的导电膏更加成本有利并且避免了材料的高温度负荷。DE 10 2005 039 100 A1公开了一种用于对断裂敏感的太阳能电池的网格结构进行金属化的电镀装置。为此使用一种框架，该框架容纳多个太阳能电池并且可以通过传送设备运输这些太阳能电池。该框架装备有密封垫，使得太阳能电池的背侧不被电解液浸润。在突出部布置有接触部，所述接触部将电镀电流直接引导到要金属化的表面。因为接触部与电镀材料一样在电解液中被金属化，所以这些接触部必须以一定时间间隔被清洁或被剥离得露出来。

DE 10 2007 020 449 A1教导在所谓的“杯状电镀机（Cup Plater）”中对断裂敏感的太阳能电池进行金属化，其中电镀材料位于杯子的上部开口处的多个覆盖层上，这些覆盖层同时制造用于将电镀电流引入到由接触指和集导体（母线和短的连接的集导体）构成的网格结构的电接触部。因为这些阴极接触部位于电解液中，所以这些接触部必须在需要时被去金属化。

DE 10 2005 038 450 A1涉及另一种用于在传送设备中为太阳能电池制造接触部的方法。在此电接触在电解液以外在太阳能电池的干燥的和不是要电镀的背侧进行，所述背侧在这里是上侧。为了使太阳能电池对于电镀电流变得低欧姆，在电镀期间强烈地照射太阳能电池的光照侧。