[发明专利]背面接触硅太阳能电池方法及含背面接触的硅太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种背面接触硅太阳能电池的方法以及包括这种背面接触的硅太阳能电池。

背景技术

典型地，硅被用作太阳能电池的基本材料。硅太阳能电池的制造中，开始点是结晶硅芯片，其中p-n结是利用掺杂而形成。为了配置p-n结，因此过程通常是使用p-掺杂硅基材、并形成n-掺杂发射层。然后p-n结的两端典型地经由硅芯片的前面与背面而接触。

在背面接触的框架中，为了防止重组损失，所称的“后表面场”被配置在硅芯片背面上。为了这个目的，铝层典型地被沉积在硅芯片背面上，覆盖整个表面，然后铝层经过烧结过程，以将边缘表面处的铝层与硅芯片表面地融合，以及将铝混合至硅芯片成为合金。在太阳能电池操作期间，所得到的高度p-掺杂硅表面层用作后表面场，所述后表面场驱动利用扩散回硅芯片而达到背面的少数电流载体，因而避免重组损失。

为了节省成本，将铝导入硅芯片优选地以丝网印刷方法执行，其中铝糊被沉积在硅芯片背面，且在干燥后在700至900℃固化到硅芯片中，以配置后表面场。

然而，在硅芯片背面上丝网印刷烧结的铝层的问题是，只有非常有限程度的适于焊接接触的连接器可连接太阳能电池，尤其是焊接线。为了达成太阳能电池技术上可使用的性能，通常串联连接多个太阳能电池以形成太阳能模块。在太阳能电池的串联连接中，太阳能电池的前面接触利用接触连接器（例如：典型地焊接线）被焊接至下一个太阳能电池的背面接触，以形成所谓的电池串。

然而，这种丝网印刷烧结铝层及接触连接器之间的焊接连接是极度不稳定的，主要是由于铝层结合失败的可能性高。为了接触硅芯片背面，通常在硅芯片背面提供无铝接触区。包含数毫米宽的这些接触区被提供接触连接器可焊接到的含银丝网印刷金属化层。在本文中，银丝网印刷通常在铝丝网印刷之前进行，而两个丝网印刷表面轻微地重迭。

然而，由于银是相对昂贵的资源，希望这种额外的银接触变为多余的。作为银制背面连接的替代方式，专利EP 2003699A2建议沉积丝网印刷铝层在硅芯片背面的整个表面上，然后固化，以形成边缘表面处的后表面场。随后，适于焊接的另一层材料，较佳是钛，被沉积在整个表面上、或丝网印刷烧结铝层的部份区域中。这个第二层以逐点方式，通过发声机械辐射（acoustic-mechanical irradiation）、表面融合（superficial fusing）或热喷涂与下方的铝层形成合金，造成接触连接器（特别是焊接线）可被焊接到的传导接触区。然而，超声波负载以及表面融合、或是热喷涂分别地给予将被合金的焊接粒子高动能，这可能造成对硅芯片表面的损害，因此造成太阳能电池电性能的退化。为了将适合焊接的材料与丝网印刷烧结铝层形成合金，只有非常小的方法自由度可用，其将被确实地观察以防止负面影响太阳能电池参数的危险。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于背面接触硅太阳能电池的便宜且容易可行的方法，以及具有结构简单与容易执行的背面接触的硅太阳能电池。

此目的是由根据权利要求1的方法、根据权利要求9或16的硅太阳能电池、以及根据权利要求19的硅太阳能电池模块解决。较佳实施例在从属权利要求中指出。

根据本发明，背面接触硅太阳能电池的方法涉及将铝沉积在预处理硅太阳能电池本体的背面表面上，在背面表面上存在无铝区域。接着，适于焊接的无银层被沉积在硅太阳能电池本体的背面表面上，所述硅太阳能电池本体的背面表面以非接触方式提供给铝，适于焊接的无银层至少覆盖背面表面上的无铝区域。

在根据本发明硅太阳能电池的例子中，至少用于形成电接触的第一接触区域被配置在硅基板上，第一接触区域包括适于在丝网印刷铝层中进行焊接的无银层，以及用于形成机械接触的第二接触区域，第二接触区域包括适于在硅基板的无铝区域中进行焊接的无银层。在本文中第一接触区域的面积优选地比第二接触区域的面积大十倍。

通过使多余的银作为背面接触材料，可降低太阳能电池的制造成本。再者，适于以非接触方式（优选地以溅射、化学气相沉积、热喷涂、电浆喷涂或电流沉积）在铝丝网印刷层中进行焊接的无银材料的沉积防止芯片表面的损害及对太阳能电池参数的任何冲击。当沉积适于以非接触方式焊接的无银材料时，与丝网印刷方法相反，表面上没有机械压力，因此降低了芯片断裂的危险。此外，在非接触沉积期间，只给予将被沉积的粒子少量动能，因而防止对于太阳能电池表面的损害。