具有表面鈍化的背面的雙面接觸的半導體晶圓太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有表面鈍化的背面的雙面接觸的半導體晶圓太陽能電池(31)，其具有：由半導體材料構(gòu)成的半導體晶圓，該半導體晶圓具有用于光線入射的具有正面電極結(jié)構(gòu)的正面以及借助介電的鈍化層進行表面鈍化的背表面(38)，在鈍化層上布置有包含被燒結(jié)的金屬顆粒的背面金屬電極結(jié)構(gòu)(39)，并且背面金屬電極結(jié)構(gòu)(39)通過多個局部的接觸區(qū)域(36)與半導體晶圓的半導體材料電接觸，其中，接觸區(qū)域(36)被構(gòu)造成鈍化層的開口并且整體上電接觸面占據(jù)5％以下，優(yōu)選地2％以下的背表面(38)。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定：背面金屬電極結(jié)構(gòu)(39)覆蓋小于95％但大于6％、10％、20％或50％，優(yōu)選地小于75％但大于6％、10％、20％或50％，尤其優(yōu)選地小于50％但大于6％、10％或20％或小于25％但大于6％或10％的背表面(38)。
【專利說明】具有表面鈍化的背面的雙面接觸的半導體晶圓太陽能電池

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種具有表面鈍化的背面的、雙面接觸的半導體晶圓太陽能電 池。另外，本發(fā)明還涉及了包括這種類型的半導體晶圓太陽能電池的太陽能模塊。

【背景技術(shù)】
[0002] 這種具有表面鈍化的背面的、雙面接觸的半導體晶圓太陽能電池具有由半導體材 料構(gòu)成的半導體晶圓，該半導體晶圓具有用于光線入射的具有正面電極結(jié)構(gòu)的正面和具有 借助介電的鈍化層進行表面鈍化的背表面的背面。在鈍化層上布置有包含被燒結(jié)的金屬顆 粒的背面金屬電極結(jié)構(gòu)。該背面金屬電極結(jié)構(gòu)通過多個局部的接觸區(qū)域與半導體晶圓的半 導體材料電接觸。此時，接觸區(qū)域被構(gòu)造成鈍化層的開口并且整體上電接觸面占據(jù)5%以 下，優(yōu)選地2 %以下的背表面。
[0003] 這種半導體晶圓太陽能電池也稱為（鈍化發(fā)射極和背表面電池）PERC電池。公知 有多種不同的用于形成這種太陽能電池的局部地受限制的電接觸區(qū)域的方法。其中尤其出 眾的是LFC(激光燒結(jié)技術(shù)），在該技術(shù)中首先分離出一個完全平面的鈍化層，隨后將借助 絲網(wǎng)印制在其上設置背面金屬電極結(jié)構(gòu)。在電極結(jié)構(gòu)點火之后將借助激光將電接觸區(qū)域包 圍在這個層堆疊中。也就是說，激光射線局部地融化了材料，從而使得背面金屬電極結(jié)構(gòu)穿 過鈍化層與晶圓的半導體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電接觸。另一種可能性在于在完全平面地分離出鈍化層 之后借助激光燒蝕局部地在限定的位置上再次蝕刻該鈍化層。
[0004] 也可以通過濕化學工藝來實現(xiàn)在限定位置上敞開的鈍化層。為此要具體地借助噴 射方法為該完全平面的鈍化層設置具有限定的開口的掩模。然后穿過開口濕化學地清除該 鈍化層，并且最終去除該犧牲的掩模層。
[0005] 當由這種類型的半導體晶圓太陽能電池構(gòu)成太陽能模塊時，在太陽能電池和背面 的聚合物背面封裝膜之間，在太陽能模塊的背面上通常設有嵌入材料。在層壓工藝過程中 太陽能電池、封裝膜和嵌入材料經(jīng)受升高的壓力和溫度。此時，通常會出現(xiàn)嵌入材料的融化 和硬化，從而使得嵌入材料與半導體晶圓太陽能電池的背面共同構(gòu)成穩(wěn)定的連接。
[0006] 半導體晶圓太陽能電池的借助絲網(wǎng)印制由含金屬的膏體制成的背面金屬電極結(jié) 構(gòu)基于其由燒結(jié)的金屬顆粒構(gòu)成的結(jié)構(gòu)而通常具有一定的多孔性。
[0007] 這種背面金屬電極結(jié)構(gòu)存在以下問題：在太陽能模塊制造過程中經(jīng)歷了層壓工藝 之后背面的層壓連接與太陽能電池的半導體材料的粘附在長時間下不夠穩(wěn)定。
[0008] 可以確定借助絲網(wǎng)印制由金屬膏或借助噴射方法由含金屬顆粒的墨水支撐的背 面電極結(jié)構(gòu)的機械穩(wěn)定性不足夠?qū)崿F(xiàn)半導體晶圓太陽能電池與背面的太陽能模塊嵌入材 料的長時間穩(wěn)定連接?？梢杂^察到背面電極的燒結(jié)金屬結(jié)構(gòu)的斷裂，也就是說，嵌入材料在 金屬結(jié)構(gòu)的表面上的粘附優(yōu)于金屬結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的機械穩(wěn)定性。由于熱機械負載在太陽能模 塊的通常二十年的保修期內(nèi)這顯現(xiàn)出無法容忍的風險。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的由此在于提供一種具有表面鈍化的背面的雙面接觸的半導體晶圓 太陽能電池，它適于與嵌入材料和背面封裝材料構(gòu)成充分長時間穩(wěn)定的連接。
[0010] 通過根據(jù)權(quán)利要求1的半導體晶圓太陽能電池實現(xiàn)該目的。
[0011] 在從屬權(quán)利要求中展示出了具有優(yōu)點的構(gòu)造方式。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，背面金屬電極結(jié)構(gòu)被設計成覆蓋小于95%但大于或 50%，優(yōu)選地小于75%但大于6%、10%、20%或50%，尤其優(yōu)選地小于50%但大于6%、 10%或20%或小于25%但大于6%或10%的背表面。
[0013] 由此，背面金屬電極結(jié)構(gòu)并不完全覆蓋背表面，以上這種可能性可以通過在層壓 工藝過程中令嵌入材料到達背表面的未被覆蓋的區(qū)域上來實現(xiàn)?？梢源_定嵌入材料在自由 放置的鈍化層或自由放置的半導體晶圓上的粘附是長時間充分穩(wěn)定的。根據(jù)本發(fā)明的太陽 能電池的結(jié)構(gòu)由此能夠在背面封裝材料和太陽能電池背表面之間形成防脫落的太陽能模 塊連接。
[0014] 半導體晶圓可以是ρ型的或η型的襯底。半導材料優(yōu)選地是硅。在與背面材料電 極結(jié)構(gòu)接觸的局部解除區(qū)域中可以將硅犧牲。
[0015] 鈍化層包括至少一個層。它可以具有例如氮化硅和/或氮氧化硅。
[0016] 半導體晶圓太陽能電池具有不完全平面的背面金屬電極結(jié)構(gòu)。另外，僅僅在背面 金屬電極結(jié)構(gòu)和半導體晶圓之間局部地實施電接觸，也就是說，背面金屬電極結(jié)構(gòu)僅有一 部分與半導體電接觸且背面金屬電極結(jié)構(gòu)的剩余部分通過鈍化層與半導體晶圓分開。背面 金屬電極結(jié)構(gòu)并不在背表面之上完全平面地延伸，而是覆蓋背表面的僅僅一個部分從而使 得不設有背面金屬電極結(jié)構(gòu)的區(qū)域在層壓時可以直接與嵌入材料相接觸。當背表面與嵌入 材料層壓在一起時，這個區(qū)域?qū)⑹沟谜麄€嵌入材料與整個電池背面充分地粘附。嵌入材料 粘附在背面金屬電極結(jié)構(gòu)上的區(qū)域與嵌入材料粘附在半導體晶圓的鈍化層和/或半導體 材料上的區(qū)域交替出現(xiàn)。由此在沒有金屬結(jié)構(gòu)的區(qū)域中的良好的粘附防止了在嵌入材料粘 附在金屬結(jié)構(gòu)上的相鄰區(qū)域中的脫落。
[0017] 可以任意方式構(gòu)造正面。例如，可以在半導體晶圓的正面上布置正面電極結(jié)構(gòu)，該 正面電極結(jié)構(gòu)通常被構(gòu)造成具有垂直于指狀電極（Elektrodenfinger)的延伸方向延伸的 總線或焊墊的指狀電極結(jié)構(gòu)。
[0018] 同樣還可能將背面金屬電極結(jié)構(gòu)構(gòu)造成以上所描述的正面電極結(jié)構(gòu)。
[0019] 背面電極結(jié)構(gòu)覆蓋了小于95 %但大于6 %、10%、20 %或50%的背表面。當背面金 屬電極結(jié)構(gòu)覆蓋95%以上的背表面時，半導體晶圓太陽能電池將無法提供足夠大的區(qū)域來 布置用于與背面封裝材料固定在一起的嵌入材料并且由此不再適合形成長時間足夠穩(wěn)定 的太陽能模塊。背面金屬化的部分是否必須占據(jù)背表面的6%、10%、20%或50%以上取決 于半導體晶圓太陽能電池的結(jié)構(gòu)和功能特性?；旧洗?lián)表面電阻隨著背面金屬化的自由 區(qū)域的面積比例而增大。由自由區(qū)域所導致的增大在〇. 20hm · cm2以下。焊膏的表面?zhèn)鲗?性能越好，所設有的自由區(qū)域就可以更多但同時又不會超過之前所述的表面?zhèn)鲗阅艿拈?值。在雙面太陽能模塊所必須的雙面電池中，背面金屬化的比例可以在6%或10%的范圍 內(nèi)。另外，在半導體晶圓和用于背面封裝層的嵌入材料之間的粘合少的情況下，則自由區(qū)域 的這種大比例是必須的。為了在電池制造過程中實現(xiàn)足夠小的串聯(lián)表面電阻，在背面金屬 化的絲網(wǎng)印制過程中通過使用多次印制來實現(xiàn)特別高的結(jié)構(gòu)。
[0020] 背面金屬電極結(jié)構(gòu)優(yōu)選地覆蓋小于75%但大于6%、10%、20%或50%的背表面。 當背面金屬電極結(jié)構(gòu)覆蓋小于75%的背表面時，提供了一種能夠在太陽能電池背面上更好 地固定嵌入材料的結(jié)構(gòu)。背面金屬化的比例優(yōu)選地大于50%但小于75%。利用這個比例 不僅實現(xiàn)了令人滿意的效率而且在背面封裝材料和太陽能電池背表面之間還實現(xiàn)了防脫 落的太陽能模塊連接。
[0021] 背面金屬電極結(jié)構(gòu)尤其優(yōu)選地覆蓋小于50%但大于或20%的背表面。 當背面金屬電極結(jié)構(gòu)覆蓋小于50%的背表面時，不被背面金屬電極覆蓋的表面占據(jù)了背表 面的50%以上，從而為太陽能模塊中的這種半導體晶圓太陽能電池實現(xiàn)了尤其牢靠的長時 間穩(wěn)定的封裝。
[0022] 背面金屬電極結(jié)構(gòu)更為優(yōu)選地覆蓋小于25%但大于6%或10%的背表面。當背面 金屬電極結(jié)構(gòu)覆蓋小于25%的背表面時，嵌入材料可以更好地粘合在半導體晶圓太陽能電 池的背表面上。
[0023] 在一個優(yōu)選的實施方式中，鈍化層和/或半導體材料在未被背面金屬電極結(jié)構(gòu)覆 蓋的自由區(qū)域中是自由的。背面金屬電極結(jié)構(gòu)具有電池連接接觸部件。鈍化層和/或半導 體材料在自由區(qū)域中的自由放置使得作為用于固定背面封裝材料而層疊在半導體晶圓太 陽能電池的背面上的粘合材料的嵌入材料與鈍化層和/或嵌入材料形成直接的接觸。通常 所使用的嵌入材料，尤其如乙烯醋酸乙烯酯共聚物（Ethylenvinylacetat)在層壓工序之 后在半導體表面和/或普通鈍化層的表面上顯示出足夠高且長時間穩(wěn)定的粘合。由此，通 過這個自由區(qū)域來優(yōu)化層壓之后所產(chǎn)生的連接的背面封裝膜的防脫落性。
[0024] 自由區(qū)域的表面比例和構(gòu)造是可以改變的。該構(gòu)造與所使用的電池結(jié)構(gòu)相應地受 到局部接觸區(qū)域所需要的間距以及朝向電池連接接觸部件的橫向電流的影響。在半導體晶 圓太陽能電池的優(yōu)化的實施方式中自由區(qū)域不與用于使得半導體晶圓太陽能電池與其他 用于制造太陽能模塊的半導體晶圓太陽能電池相接觸的接觸區(qū)域和電池連接接觸部件重 疊。電池連接接觸部件可以被構(gòu)造成焊墊（Pad)或總線（Busbar)。
[0025] 自由區(qū)域優(yōu)選地具有相同的形狀。它的優(yōu)點在于半導體晶圓太陽能電池提供了均 勻地形成的自由區(qū)域，在機械方面這些自由區(qū)域在面積上產(chǎn)生均勻的嵌入材料粘合。由此， 在半導體晶圓太陽能電池與嵌入材料和背面封裝材料的連接中實現(xiàn)了均勻的粘合。
[0026] 在一個優(yōu)選的變型中自由區(qū)域除了相同的形狀以外還具有相同的尺寸。由此，具 有相同尺寸的自由區(qū)域在其整個背面區(qū)域之上提供了相同的自由區(qū)域結(jié)構(gòu)。半導體晶圓太 陽能電池提供了在需要被固定在其上的背面封裝材料上實現(xiàn)相同粘合的背面結(jié)構(gòu)。
[0027] 在一個優(yōu)選的實施方式中自由區(qū)域具有圓形的、星形的、線形的或楔形的形狀。圓 形的自由區(qū)域表現(xiàn)為沒有角和棱邊的表面，該由此朝向被包圍的金屬結(jié)構(gòu)的表面在半導體 晶圓太陽能電池的背面上實現(xiàn)了尤其相同的嵌入材料粘合。圓形的自由區(qū)域能夠以簡單的 方式實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，在這些結(jié)構(gòu)中自由區(qū)域的空間膨脹背離電池連接接觸部件，從而將 被自由區(qū)域斷開的背面金屬電極結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造成與背面金屬電極結(jié)構(gòu)中的電流優(yōu)化匹 配。
[0028] 當小于50%但大于或20%的背表面被背面金屬電極結(jié)構(gòu)所覆蓋時，自 由區(qū)域優(yōu)選地具有圓形的構(gòu)造。該圓形的自由區(qū)域能夠分別將相同的或不同的尺寸的電池 連接接觸部件均勻地（也就是在背表面上以相同的比例地）分布在背表面上。自由區(qū)域在 背表面上的面積比例可選地隨著遠離電池連接接觸部件而增大。
[0029] 在另一個變型中當小于95%但大于6%、10%或20%的背表面被背面金屬電極結(jié) 構(gòu)所覆蓋時，自由區(qū)域優(yōu)選地具有線形構(gòu)造。該圓形的自由區(qū)域能夠分別將相同的或不同 的尺寸的電池連接接觸部件均勻地（也就是在背表面上以相同的比例地）分布在背表面 上。自由區(qū)域在背表面上的面積比例可選地隨著遠離電池連接接觸部件而增大。
[0030] 自由區(qū)域優(yōu)選地以如下方式分布在背表面上，即，與背面金屬電極結(jié)構(gòu)的表面比 例相比，自由區(qū)域的面積比例隨著與電池連接接觸部件的間距的增大而增大。背面金屬電 極結(jié)構(gòu)的橫向電阻由此沿著電池連接接觸部件的方向減小。由此，在考慮到在金屬結(jié)構(gòu)中 電流強度沿著這個方向增大的情況，越接近電池連接接觸部件則背面電極的金屬結(jié)構(gòu)的表 面比例越大。
[0031] 在另一個優(yōu)選的變型中自由區(qū)域均勻地分布在80%以上的背表面上，也就是說， 與金屬結(jié)構(gòu)相比它們占據(jù)相同的背表面比例。自由區(qū)域的這種分布提供了將足量的嵌入材 料固定在背表面上的可能性。當用于背面封裝材料的嵌入材料均勻地固定在80%以上的背 表面上時，在背表面和背面封裝材料之間實現(xiàn)了對于所需求的長時間穩(wěn)定性而言充分的粘 合。
[0032] 在一個優(yōu)選的實施方式中背面金屬電極結(jié)構(gòu)具有隨著與電池連接接觸部件的間 距的增大而減小的層厚度。作為上述沿著電池連接接觸部件的方向增大的金屬結(jié)構(gòu)的表面 厚度的備選或進一步選擇，增大金屬結(jié)構(gòu)的層厚度是另一種結(jié)構(gòu)上的措施，以便使得金屬 結(jié)構(gòu)的橫向傳導電阻與增大的電流強度相匹配。
[0033] 用于使背面電極與晶圓的半導體材料電接觸的接觸區(qū)域優(yōu)選地穿過鈍化層被布 置在背表面上的通常為二維的接觸柵中。由此源于半導體晶圓的電流經(jīng)過接觸區(qū)域不受到 全部或部分地疊加的自由區(qū)域的阻礙或抑制。
[0034] 在一個優(yōu)選的實施方式中鈍化層被構(gòu)造成薄層堆疊。該薄層堆疊具有至少一個直 接設置在半導體材料上的鈍化層和至少一個可以同樣具有鈍化特性或不具有鈍化特性的 第二層。作為被構(gòu)造成薄層堆疊的鈍化層的優(yōu)選的變型，該薄層堆疊具有作為最上層的附 著力增強劑層。該最上層是在其上布置背面金屬電極結(jié)構(gòu)或?qū)訅簳r布置嵌入材料的層。當 附著力增強劑層與嵌入材料相接觸時，將構(gòu)成尤其良好的粘合。通過嵌入材料與鈍化層堆 疊的最上層相接觸實現(xiàn)了由太陽能電池/嵌入材料/背面封裝材料構(gòu)成的整個連接的充分 粘合。
[0035] 鈍化層可以是透明的。在這種情況下在自由區(qū)域之上還通過射到半導體太陽能電 池的背面上的光線來產(chǎn)生電流。
[0036] 同時，本發(fā)明的主題是一種包括至少一個根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池的 太陽能模塊。該太陽能模塊具有一個正面封裝層、多個相互電連接的半導體晶圓太陽能電 池以及一個背面封裝層。在背面封裝層和半導體晶圓太陽能電池的背表面之間包含嵌入材 料。利用根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池在背面封裝層和半導體晶圓太陽能電池的背 表面之間實現(xiàn)了充分防脫落的模塊連接。作為嵌入材料尤其可以考慮乙烯乙酸乙烯共聚 物。嵌入材料的其他實例有硅膠、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯或聚丙烯酸酯。正面封裝層可以 包括例如，玻璃。背面封裝層的實例是例如，TEDLAR? (DuPont, Wilmington, USA的注冊 商標）的背面薄膜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 下面將借助描述優(yōu)選的實施方式來闡述半導體晶圓太陽能電池的其他優(yōu)點和特 性，其中：
[0038] 圖1示意性地示出半導體晶圓太陽能電池的正面的俯視圖；
[0039] 圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池的背表面的一個部分的 俯視圖；
[0040] 圖3示意性地示出另一個根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池的背表面的一個 部分的俯視圖；
[0041] 圖4示意性地示出另一個根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池的背表面的俯視 圖；以及
[0042] 圖5示意性地示出另一個根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池的背表面的俯視 圖。

【具體實施方式】
[0043] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池11的正面的示意性俯視圖。在 設置用于光線入射的正面13上可以看見被加工成太陽能電池的半導體晶圓。在半導體晶 圓的正面13上布置有正面電極結(jié)構(gòu)15。正面電極結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成典型的指狀電極結(jié)構(gòu)，其具 有兩個垂直于指狀電極的延伸方向延伸的總線17。圖1中所示的半導體晶圓太陽能電池 11具有圖2至圖5中所示的用于構(gòu)造背面的變型。根據(jù)其背面的各個實施方式，半導體晶 圓太陽能電池11由此對應于下面所描述的半導體晶圓太陽能電池21、31、41或51。當然也 可能將背面金屬電極結(jié)構(gòu)構(gòu)造成圖1中所示出正面電極結(jié)構(gòu)15。
[0044] 圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池21的背表面28的一部分 的俯視圖。在背表面28上以白色示出了背面金屬電極結(jié)構(gòu)29。背面金屬電極結(jié)構(gòu)29具 有電池連接接觸部件22,此處僅示出了其中一個，這個電池連接接觸部件能夠例如借助朝 向太陽能模塊所用的太陽能電池串的接觸細帶實現(xiàn)半導體晶圓太陽能電池21與其他半導 體晶圓太陽能電池的連接。背面金屬電極結(jié)構(gòu)29并不遮蓋半導體晶圓太陽能電池21的背 表面鈍化的半導體晶圓的整個背面，而是將鈍化層和/或半導體材料自由地放置在沒有被 背面金屬電極結(jié)構(gòu)29所覆蓋的自由區(qū)域24中，從而使得背面金屬電極結(jié)構(gòu)29覆蓋了小于 95%但大于6%、10%、20%或50%的背面。自由區(qū)域24在這個變型中具有楔形的構(gòu)造并 且分別具有相同的尺寸。該楔形的尖端朝向最接近各個自由區(qū)域24的電池連接接觸部件 定向。也就是說，自由區(qū)域24以如下方式分布在背表面28上，S卩，與背面金屬電極結(jié)構(gòu)29 的表面比例相比，自由區(qū)域24的表面比例隨著與電池連接接觸部件22的間距的增大而增 大。這不僅僅通過自由區(qū)域24的楔形來實現(xiàn)，而是額外地還通過自一定寬度處開始將楔形 分成多個楔形來實現(xiàn)。在圖2中自預先確定的寬度處開始，楔形的自由區(qū)域24被分成兩個 楔形的自由區(qū)域24,它們的尖端同樣朝向電池連接接觸部件22定向。由此降低了背面金屬 電極結(jié)構(gòu)29的沿著電池連接接觸部件方向的橫向電阻，并且考慮到在金屬結(jié)構(gòu)中電流強 度沿著這個方向增大的情況，越接近電池連接接觸部件，背面電極的金屬結(jié)構(gòu)的表面比例 就越大。
[0045] 圖3示意性地示出了另一個根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池31的背表面38 的一個部分的俯視圖。在背表面38上可以看見作為以白色示出的區(qū)域的背面金屬電極結(jié) 構(gòu)39。背面金屬電極結(jié)構(gòu)39通過多個局部的接觸區(qū)域36與半導體晶圓的半導體材料電 接觸，其中接觸區(qū)域36被構(gòu)造成鈍化層的開口或斷裂部并且總體上占據(jù)電接觸面的5%以 下。該接觸區(qū)域36是圓形的或橢圓形的，具有通常在25 μ m至70 μ m的范圍內(nèi)的直徑并且 被布置在例如400 μ m至800 μ m的網(wǎng)柵內(nèi)。由于此處給出的是示意性的沒有如實按比例示 出的視圖，僅僅以點狀地示出的接觸區(qū)域36表示這個精細的網(wǎng)柵。若在作為激光燒結(jié)技術(shù) (LFC)的背面金屬化之后實現(xiàn)了接觸區(qū)域，則在半導體晶圓太陽能電池31的背面上將看到 接觸區(qū)域36。若在背面金屬化之前例如通過激光燒結(jié)或通過掩模腐蝕工藝將接觸區(qū)域36 設置到鈍化層中，則接觸區(qū)域36將被背面金屬電極結(jié)構(gòu)39覆蓋，由此無法看到。
[0046] 背面金屬電極結(jié)構(gòu)39在這個變型中被周期性地布置的、同樣尺寸的圓形的自由 區(qū)域34所斷開，在其中自由放置半導體晶圓太陽能電池31的鈍化層和/或半導體。接觸 區(qū)域36和自由區(qū)域34基本上不重疊。自由區(qū)域34自由地放置使得背面金屬電極結(jié)構(gòu)39 覆蓋小于95%但大于6%，10%，20%或50%的背表面38。正如接觸區(qū)域36那樣，自由區(qū) 域34均勻地分布在背表面38上。當半導體晶圓太陽能電池31被壓制到太陽能模塊中作 為太陽能電池串的組成部分時，自由區(qū)域34的均勻分布實現(xiàn)了嵌入材料的均勻固定。為了 支持嵌入材料的固定可以將鈍化層構(gòu)造成薄層堆疊，其最上層是附著力增強劑層。另外，在 背表面38上可以看見焊墊形式的電池連接接觸部件32,該電池連接接觸部件31能夠例如 借助接觸細帶實現(xiàn)半導體晶圓太陽能電池31與其他半導體晶圓太陽能電池的連接。
[0047] 圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池41的另一個變型的背 表面48的一個部分的俯視圖。在背表面48上可以看見以白色示出的背面金屬電極結(jié)構(gòu) 49。在背面金屬電極結(jié)構(gòu)49中再次布置有焊墊形式的電池連接接觸部件42,其中一個示出 例如借助接觸細帶實現(xiàn)半導體晶圓太陽能電池41與其他半導體晶圓太陽能電池的連接。 背面金屬電極結(jié)構(gòu)49沒有覆蓋半導體晶圓太陽能電池41的背表面鈍化的半導體晶圓的整 個表面，而是在未被背面金屬電極結(jié)構(gòu)49覆蓋的自由區(qū)域44中自由地放置鈍化層和/或 半導體材料，從而使得背面金屬電極結(jié)構(gòu)覆蓋小于95 %但大于6 %、10%、20 %或50%的背 面。當被看作為單元時自由區(qū)域448、4413、44(3、44(1和446被稱為自由區(qū)域44，具有圓形的 或橢圓形的構(gòu)造。與圖3中所示的變型不同，自由區(qū)域44具有不同的尺寸且以如下方式分 布在背表面上，即，與背面金屬結(jié)構(gòu)49的表面比例相比，自由區(qū)域44的表面比例隨著與電 池連接接觸部件的間距的增大而增大。自由區(qū)域44a具有小于自由區(qū)域44b的尺寸。在自 由區(qū)域44a的外輪廓與一個或兩個自由區(qū)域44b的外輪廓的想象連接中可以看出楔形構(gòu) 造，它的指向電池連接接觸部件42的尖端由自由區(qū)域44a構(gòu)造而成。自由區(qū)域44c雖然具 有小于自由區(qū)域44b的尺寸，但它們以如下方式布置，即，當圓形自由區(qū)域44b和44c的中 點在想象中彼此連接時，一個自由區(qū)域44b與兩個自由區(qū)域44c共同構(gòu)成一個楔形構(gòu)造，其 尖端指向電池連接接觸部件42。自由區(qū)域44d具有比自由區(qū)域44c更大的尺寸并且以如下 方式布置，即，當圓形自由區(qū)域44c和44d的中點在想象中彼此連接時，一個自由區(qū)域44c 與兩個自由區(qū)域44d共同構(gòu)成一個楔形構(gòu)造，其尖端指向電池連接接觸部件42。自由區(qū)域 44e具有比自由區(qū)域44a、44b、44c、44d更大的尺寸且具有橢圓形構(gòu)造。自由區(qū)域44e與自 由區(qū)域44d相關地以如下方式布置，S卩，自由區(qū)域44d中的幾個與自由區(qū)域44e在想象的外 輪廓連接中共同構(gòu)成一個楔形的構(gòu)造，其尖端由各個自由區(qū)域44d構(gòu)成。也就是說，自由區(qū) 域44的表面隨著電池連接接觸部件42的間距的增大而增大。由此，背面金屬電極結(jié)構(gòu)49 的橫向電阻沿著電池連接接觸部件42的方向變小，并且越接近電池連接金屬結(jié)構(gòu)，背面電 極的金屬結(jié)構(gòu)的表面比例越大，從而使得金屬結(jié)構(gòu)中的電流強度沿著這個方向增大。正如 圖3 -樣，在圖4中示意性地示出了接觸區(qū)域46,該接觸區(qū)域示出了半導體材料和背面金屬 電極結(jié)構(gòu)49之間的電接觸。由此，圖3中的實施方式也適用于此。
[0048] 圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的半導體晶圓太陽能電池51的另一個變型的背 表面58的一部分的俯視圖。在背表面上以白色示出了背面金屬電極結(jié)構(gòu)59和焊墊形式的 電池連接接觸部件52。背面金屬電極結(jié)構(gòu)59沒有覆蓋半導體晶圓太陽能電池51的背表面 鈍化的半導體晶圓的整個表面，而是將鈍化層和/或半導體材料自由地放置在沒有被背面 金屬電極結(jié)構(gòu)59覆蓋的在該圖中粗略示出的自由區(qū)域54中，從而使得背面金屬電極結(jié)構(gòu) 覆蓋小于95%但大于6%、10%、20%的背面。背面金屬電極結(jié)構(gòu)59在這個變型中具有樹 狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，從而使得自由區(qū)域54的表面比例與背面金屬電極結(jié)構(gòu)59的表面比例相比 隨著與電池連接接觸部件的間距的增大而減小。背面電極結(jié)構(gòu)59的樹狀構(gòu)造是自電池連 接接觸部件52開始向遠延伸的樹干結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在與接觸部件52距離更遠處形成樹枝。
[0049] 附圖標記列表
[0050] 11半導體晶圓太陽能電池
[0051] 13 正面
[0052] 15正面電極結(jié)構(gòu)
[0053] 17 總線
[0054] 21半導體晶圓太陽能電池
[0055] 22電池連接接觸部件
[0056] 24自由區(qū)域
[0057] 28背表面
[0058] 29背面金屬電極結(jié)構(gòu)
[0059] 31半導體晶圓太陽能電池 [0060] 32電池連接接觸部件
[0061] 34自由區(qū)域
[0062] 36接觸區(qū)域
[0063] 38背表面
[0064] 39背面金屬電極結(jié)構(gòu)
[0065] 41半導體晶圓太陽能電池
[0066] 42電池連接接觸部件
[0067] 44、44a、44b、44c、44d、44e 自由區(qū)域
[0068] 46接觸區(qū)域
[0069] 48背表面
[0070] 49背面金屬電極結(jié)構(gòu)
[0071] 51半導體晶圓太陽能電池
[0072] 52電池連接接觸部件
[0073] 54自由區(qū)域
[0074] 58背表面
[0075] 59背面金屬電極結(jié)構(gòu)
【權(quán)利要求】
1. 一種具有表面鈍化的背面的雙面接觸的半導體晶圓太陽能電池（11、21、31、41、 51)，具有： 設置用于光線入射的正面（13)，具有正面電極結(jié)構(gòu)（15);以及 背面，具有借助介電的鈍化層進行表面鈍化的背表面（28、38、48、58)，并且在所述鈍化 層上布置有包含被燒結(jié)的金屬顆粒的背面金屬電極結(jié)構(gòu)（29、39、49、59)，并且所述背面金 屬電極結(jié)構(gòu)（29、39、49、59)通過多個局部的接觸區(qū)域（36、46)與半導體晶圓的半導體材料 電接觸，其中，所述接觸區(qū)域（36、46)被構(gòu)造成鈍化層的開口并且整體上電接觸面占據(jù)5% 以下，優(yōu)選地2 %以下的背表面（28、38、48、58)， 其特征在于，所述背面金屬電極結(jié)構(gòu)覆蓋小于95%但大于6 %、10%、20%或50%， 優(yōu)選地小于75%但大于6%、10%、20%或50%，尤其優(yōu)選地小于50%但大于6%、10%或 20%或小于25%但大于6%或10%的背表面（28、38、48、58)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體晶圓太陽能電池（21、31、41、51)，其特征在于，所述鈍 化層和/或所述半導體材料自由地放置在沒有被所述背面金屬電極結(jié)構(gòu)（29、39、49、59)覆 蓋的自由區(qū)域（24、34、44、54)中并且所述背面金屬電極結(jié)構(gòu)（29、39、49、59)具有電池連接 接觸部件（22、32、42、52)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體晶圓太陽能電池（21、31、41、51)，其特征在于，所述自 由區(qū)域（24、34、44、54)具有相同的形狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導體晶圓太陽能電池（21、31、51)，其特征在于，所述自由 區(qū)域（24、34、54)具有相同的尺寸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意一項所述的半導體晶圓太陽能電池（21、31、41)，其特征 在于，所述自由區(qū)域（24、34、44)具有圓形、星形、線形或楔形的形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任意一項所述的半導體晶圓太陽能電池（21、31、41、51)，其 特征在于，所述自由區(qū)域（24、34、44、54)均勻地分布在80%以上的背表面（28、38、48、58) 之上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任意一項所述的半導體晶圓太陽能電池（21、41、51)，其特征 在于，所述自由區(qū)域（24、44、54)以如下方式分布在所述背表面（(28、48、58)之上，S卩，所述 自由區(qū)域（24、44、54)的表面比例與所述背面金屬電極結(jié)構(gòu)（29、49、59)的表面比例相比隨 著與所述電池連接接觸部件（22、42、52)的間距的增大而增大。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2至7中任意一項所述的半導體晶圓太陽能電池（21、31、41、51)，其 特征在于，所述背面金屬電極結(jié)構(gòu)（29、39、49、59)具有隨著與所述電池連接接觸部件（22、 32、42、52)的間距的增大而減小的層厚度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的半導體晶圓太陽能電池（31、41)，其特征在于，所述接觸 區(qū)域（36、46)被布置在所述背表面（38、48)上的通常為二維的接觸柵中，其中，所述自由區(qū) 域（34、44)分布地布置在所述接觸柵的中間區(qū)域中。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項所述的半導體晶圓太陽能電池（21、31、41、51)，其 特征在于，所述鈍化層被構(gòu)造成薄層堆疊。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導體晶圓太陽能電池（21、31、41、51)，其特征在于，所述 薄層堆疊具有作為最上層的附著力增強劑層。
12. -種太陽能模塊，具有正面封裝層、多個彼此電連接的根據(jù)權(quán)利要求1至11中任意 一項所述的半導體晶圓太陽能電池以及背面封裝層，其中，在所述背面封裝層和所述半導 體晶圓太陽能電池的所述背表面之間包含嵌入材料。
【文檔編號】H01L31/0224GK104145343SQ201280054530
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月8日
【發(fā)明者】馬克西米蘭·舍夫, 馬克斯·肯托普, 史蒂芬·彼得斯, 安德里亞斯·莫爾, 安德烈·斯捷科利尼科夫, 馬蒂亞斯·霍夫曼 申請人:韓華電池有限公司