[发明专利]半导体晶片太阳能电池、太阳能模块及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体晶片太阳能电池及其制造方法。此外，本发明还涉及一种太阳能模块，所述太阳能模块包括所述半导体晶片太阳能电池。

本发明特别是涉及一种具有表面钝化的背面的半导体晶片太阳能电池。这种太阳能电池具有由半导体材料制成的半导体晶片，所述半导体晶片具有用于光入射的正面和具有背面表面的背面，所述背面表面通过介电的钝化被表面钝化。在钝化层上设置包括烧结的金属颗粒的背面金属电极结构。背面金属电极结构经由多个局部的接触区域电接通半导体晶片的半导体材料。接触区域构造成钝化层的开口并占据总体上小于背面表面的5％、优选地小于背面表面的2％的电接触面。

背景技术

半导体晶片太阳能电池也称为(钝化发射极和背面太阳能电池)PERC电池。为了形成这种太阳能电池的位置受限的电接触区域已知有许多不同的方法。这些方法特别是包括LFC(激光烧结技术)，其中首先沉积设置整面的钝化层，接着在钝化层上通过丝网印刷施加背面金属电极结构。在对电极结构进行灼烧之后，借助于激光向层组中“射入”电接触区域。就是说，激光射束使材料局部熔化，从而背面金属电极结构穿过钝化层与晶片的半导体结构发生电接触。另一种可能性在于，通过激光烧蚀在整面地沉积设置钝化层之后在确定的位置局部地重新除去钝化层，接着可以施加背面金属电极结构并进行灼烧。

在确定的位置打开的钝化层也可以通过湿化学工艺来实现。为此，将整面的钝化层例如通过喷射法设置掩膜，所述掩膜具有确定的开口。接着，通过所述开口以湿化学方式除去钝化层，并在结束时处于所施加的掩膜。接着在设有开口的钝化层上施加背面金属电极结构，并用高温对金属颗粒进行处理，以实现烧结。

如果由这种半导体晶片太阳能电池构成太阳能模块，则通常在太阳能模块的背面上在太阳能电池和背面的背面包封膜之间设置嵌入材料。太阳能电池、包封膜和嵌入材料在层压处理中受到升高的压力和温度。这里通常会出现嵌入材料的熔化和交联，从而嵌入材料与半导体晶片太阳能电池的背面形成稳定的复合体。

半导体晶片太阳能电池的通过丝网印刷由含金属的膏状物形成的背面金属电极结构由于其由烧结金属颗粒组成的结构通常具有一定的多孔性。

在这种背面金属电极结构中会出现这样的问题，即背面金属电极结构的导电性随着时间会变差，这会导致太阳能电池功率的降低。考虑到太阳能模块通常有二十年的保修时间，所以这是不可接受的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有表面钝化的背面的半导体晶片太阳能电池，所述半导体晶片太阳能电池具有背面电极结构，所述背面电极结构的导电性长期保持不会变差或不会明显变差。

所述目的通过本发明提供的半导体晶片太阳能电池和用于制造半导体晶片太阳能电池的方法来实现。

在各从属权利要求中提供了优选的实施方式。

根据本发明，半导体晶片太阳能电池具有保护层，所述保护层施加在背面金属电极结构上。就是说，根据本发明的半导体晶片太阳能电池具有从光入射的正面出发观察这样的层序列：半导体晶片、钝化层、背面金属电极结构和保护层。除了所述的各层之外，当然也可以存在其它的层，如设置在正面上的防反射层或另外的钝化层。通过在半导体晶片太阳能电池的为了层压而设有背面包封结构的侧面上施加保护层，一方面，防止了背面包封材料在太阳能模块的制造期间渗入。由此，避免了在长的使用时间中出现的机械应力和背面金属电极结构的导电性恶化，所述应力和恶化可能由于所述渗入而出现。另一方面，保护层提供保护，以避免湿气的影响，所述湿气在长期使用中扩散到模块中，引起背面金属电极结构的腐蚀，这例如导致了背面金属电极结构的横向导电性的恶化。保护层不仅用于保护太阳能电池，而且还附加地或可选地用于提高太阳能电池的稳定性。在后一种情况下，保护层不是真正意义上的保护层，而是稳定层，就是说，是另一种形式的保护层，这种保护层保护太阳能电池结构，防止出现不稳定，例如断裂、机械损伤和类似情况。因此保护层或稳定层在继续加工成太阳能模块时或在运输期间对太阳能电池起稳定作用。

在一个优选的实施方式中，保护层的厚度在2至20μm、优选地在5至10μm的范围内。就是说，保护层可以是较薄的。这样，通过附加的层导致的成本可以保持较低。保护层特别是对于薄的晶片提供了稳定化效果。薄的晶片在本发明的范围内包括具有厚度在50至300μm、优选地在100至200μm的范围内的晶片。