太陽能電池和用于制造太陽能電池的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能電池以及一種用于制造這種太陽能電池的方法，在所述方法中制造太陽能電池芯，在所述太陽能電池芯中在光入射到太陽能電池的前側(cè)時提供到發(fā)射極的和到位于與太陽能電池的發(fā)射極相對置的一側(cè)上的基極的電荷分離和電荷傳輸；制造呈接觸指形式的能導(dǎo)電的發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)，所述接觸指與發(fā)射極直接電接觸；并且制造呈匯流排形式的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)，所述匯流排與發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)直接電接觸并且橫向地連接發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)的接觸指；其中在太陽能電池的相對置的側(cè)上的發(fā)射極和基極接觸。本發(fā)明的目的是，提出一種所述類型的簡單構(gòu)成的且可靠工作的太陽能電池以及一種相應(yīng)的太陽能電池制造方法，借助所述太陽能電池制造方法能夠降低太陽能電池制造成本。所述目的通過所述類型的太陽能電池和太陽能電池制造方法來實現(xiàn)，其中至少由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金制造可焊接的金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)并且將焊料或者被焊料覆蓋的、能導(dǎo)電的帶狀裝置施加到所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)上。
【專利說明】太陽能電池和用于制造太陽能電池的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造太陽能電池的方法，其包含下述方法步驟:制造太陽能電池芯，在所述太陽能電池芯中在光入射到太陽能電池的前側(cè)時設(shè)置到發(fā)射極的和到位于與太陽能電池的發(fā)射極相對置的一側(cè)上的基極的電荷分離和電荷傳輸；制造呈接觸指形式的能導(dǎo)電的發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)，所述接觸指與發(fā)射極直接電接觸；并且制造呈匯流排形式的能焊接的金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)，所述匯流排與發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)直接電接觸并且橫向地連接發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)的接觸指；其中在太陽能電池的相對置的側(cè)上的發(fā)射極和基極接觸。本發(fā)明還涉及一種太陽能電池，其具有:太陽能電池芯，在所述太陽能電池芯中在光入射到太陽能電池的前側(cè)時設(shè)置到發(fā)射極的和到位于與太陽能電池的發(fā)射極相對置的一側(cè)上的基極的電荷分離部和電荷傳輸部；能導(dǎo)電的發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)，所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)與發(fā)射極直接電接觸；和能焊接的金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)，所述金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)與發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)直接電接觸；其中在太陽能電池的相對置的側(cè)上的發(fā)射極和基極接觸。

【背景技術(shù)】
[0002]所述類型的方法在工業(yè)制造太陽能電池時建立。例如，根據(jù)該方法制造標準太陽能電池，其中太陽能電池芯具有由硼摻雜的結(jié)晶硅制成的基極和位于太陽能電池的前側(cè)上的磷摻雜的發(fā)射極。所述太陽能電池的發(fā)射極典型地通過由銀構(gòu)成的接觸指接觸。接觸指通過通常稱作為母線的匯流排彼此連接。為了太陽能電池的外部互聯(lián)將連接帶焊接到所述匯流排上。
[0003]在標準太陽能電池中，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接觸指和匯流排在一個共同的方法步驟中通過絲網(wǎng)印刷由銀膏制造。在此，典型地與太陽能電池的后側(cè)上的發(fā)射極相對置的基極例如通過鋁層進行接觸，其中鋁層形成基極接觸結(jié)構(gòu)。因為鋁不可焊接，所以將可焊接的銀端子結(jié)構(gòu)施加到所述基極接觸結(jié)構(gòu)上。
[0004]在根據(jù)至今已知的工藝制造太陽能電池時的問題在于其高的制造成本。在制造標準太陽能電池時所使用的銀膏在此為制造成本的顯著份額。因此在現(xiàn)有技術(shù)中存在尤其通過限制銀的消耗來降低太陽能電池的制造成本的方法措施。
[0005]從參考文獻DE 10 2010 014 554 Al中已知一種太陽能電池，其中代替銀導(dǎo)線使用銅線作為匯流排，所述銅線電鍍到接觸指上。該太陽能電池和其所屬的制造方法的缺點是需要專用的、適合于該方法的電鍍設(shè)備。此外，在應(yīng)用銅時存在下述危險:所述銅擴散到太陽能電池的硅中。為了避免這種情況，需要在硅和銅之間的極其良好的阻擋部。還有問題的是，僅在與接觸指的小的交疊區(qū)域處將用作為匯流排的銅線與太陽能電池連接。由于小的接觸面積，這種太陽能電池的可靠性是受到質(zhì)疑的。
[0006]此外，從文獻DE 10 2009 016 268 Al中已知后側(cè)接觸式太陽能電池，例如所謂的叉指狀背面接觸電池(IBC)，其中基極還有發(fā)射極都在太陽能電池后側(cè)上接觸，其中在已知的厚層銀層的位置處使用多層式薄層金屬化部。該太陽能電池的缺點是，其制造是極其耗費的并且與相應(yīng)高的成本聯(lián)系在一起。高的工藝成本例如從相對細工的后側(cè)結(jié)構(gòu)，其中必須確保η型和ρ型區(qū)域的分離并且所述后側(cè)結(jié)構(gòu)僅能夠以與在制造標準太陽能電池時相比更大的耗費來實現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的是:提出一種所述類型的簡單構(gòu)成的且可靠工作的太陽能電池，其與現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能電池相比是更加低成本的。此外，本發(fā)明的一個目的是:提出一種用于制造這種太陽能電池的相應(yīng)的制造方法。
[0008]所述目的通過開始所述類型的方法來實現(xiàn)，其中至少由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金制成可焊接的金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)并且將焊料或者被焊料覆蓋的、能導(dǎo)電的帶狀裝置施加到所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)上。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的方法與至今常見的、發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)在太陽能電池的前側(cè)上同時在一個方法步驟中制造的標準太陽能電池制造方法的區(qū)別在于:現(xiàn)在發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)依次在不同的方法步驟中制造并且發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)不由在標準太陽能電池中被證明的極其良好傳導(dǎo)的銀構(gòu)成。代替于此，根據(jù)本發(fā)明使用已知的相對差傳導(dǎo)的材料、例如鎳或錫或者由鎳或錫構(gòu)成的合金來構(gòu)成發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)。所述材料主要由鎳或錫構(gòu)成，但也能夠是鎳錫合金。原則上，也能夠使用鎳和/或錫的其他的合金、例如具有釩的合金。然而，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)不必僅由包含鎳、鎳合金、錫和/或錫合金的層構(gòu)成。因此，根據(jù)本發(fā)明，也能夠?qū)⒏郊拥膶?、例如增附層或覆蓋層在含鎳和/或錫的層的上方或下方施加到太陽能電池上。
[0010]因此，本發(fā)明采用完全非常規(guī)的方式進行太陽能電池接觸。在此，明確棄用昂貴的材料、如銀來制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)，并且趨向于顯著較差導(dǎo)電的材料、例如鎳、錫或由所述材料中的至少一種構(gòu)成的合金。所述材料的導(dǎo)電性仍毫無問題地足以適合于電接觸發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)。此外，例如鎳、錫和/或由所述材料構(gòu)成的合金是可極其良好焊接的，使得能夠極其良好地將焊料或者被焊料覆蓋的帶狀裝置施加到由所述材料制成的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)上以用于太陽能電池的接觸。在最終效果中，能夠借助根據(jù)本發(fā)明的方法以與現(xiàn)有技術(shù)相比顯著更低的成本來制造太陽能電池，因為根據(jù)本發(fā)明放棄使用高價格的材料、例如銀來制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)。此外，通過一方面借助于發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)提供極其良好的電接觸并且另一方借助于發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)提供極其良好的可焊接性的處理方法能夠制造具有高質(zhì)量的太陽能電池。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的方法相對于將銀母線用作為發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)的太陽能電池標準工藝的另一優(yōu)點在于:根據(jù)本發(fā)明所提出的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)材料不對硅表面產(chǎn)生負面影響。在常規(guī)的太陽能電池中，代替于此存在下述效果:設(shè)置用于焊料的銀母線穿過設(shè)置在太陽能電池上的氮化硅直到硅表面上。這降低了太陽能電池的效率。這種情況在現(xiàn)有技術(shù)中通過下述方式來避免:在太陽能電池上印制接觸指，隨后執(zhí)行煅燒步驟，此后施加銀母線并且隨后僅干燥銀母線，使得能夠防止銀直到太陽能電池的硅芯的滲透。這種效果尤其在根據(jù)本發(fā)明提出的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)材料例如被濺射時是不必擔(dān)憂的。
[0012]如上面已經(jīng)提及，可焊接的金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)同樣如例如由銀構(gòu)成的常規(guī)的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)那樣是可焊接的。由此，借助根據(jù)本發(fā)明的方法制造的太陽能電池能夠在標準生產(chǎn)方法中在沒有較大的生產(chǎn)改裝的情況下被進一步處理。太陽能電池與其他的太陽能電池或太陽能模塊的靠外的端子極的外部的互聯(lián)能夠在不改變方法流程的情況下進行。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，例如能夠?qū)⒑a的焊料和能導(dǎo)電的帶狀裝置施加到發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)上。能導(dǎo)電的帶狀裝置例如能夠由兩個銅編織帶構(gòu)成，所述銅編織帶整面地焊接到兩個匯流條上。在該示例中，由兩個銅帶制成的帶狀裝置承擔(dān)太陽能電池面的電流輸出和電流收集功能。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的方法的另外的可能的實施例中，電流傳輸不能夠經(jīng)由能導(dǎo)電的帶狀裝置在發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)的區(qū)域中進行，而是直接地經(jīng)由具有足夠大橫截面的焊料來進行，所述焊料能夠?qū)С鲈谔柲茈姵刂挟a(chǎn)生的電流。發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)本身在此必須僅垂直于發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)將電流傳輸至焊料或被焊料覆蓋的、能導(dǎo)電的帶狀裝置。而在發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)中不提供在更大的距離上的橫向的電流傳輸。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所應(yīng)用的術(shù)語太陽能電池芯根據(jù)當(dāng)前的太陽能電池類型而含義有所不同。在標準太陽能電池中，太陽能電池芯包括太陽能電池的典型的η型傳導(dǎo)的形成基極的結(jié)晶芯、太陽能電池的前側(cè)上的高η型傳導(dǎo)的通過將磷擴散到太陽能電池芯中構(gòu)成的發(fā)射極層以及高P型摻雜的通過與鋁反應(yīng)制造的后側(cè)層。位于前側(cè)上的氮化硅抗反射層用于光學(xué)的反射最小化并且不再屬于太陽能電池芯。
[0015]在另一實施例中，借助根據(jù)本發(fā)明的方法制造的太陽能電池能夠是所謂的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池利用P型傳導(dǎo)的原始晶圓來制造。異質(zhì)結(jié)太陽能電池的太陽能電池芯例如通過沉積未摻雜的、即本征半導(dǎo)體層、η型傳導(dǎo)的半導(dǎo)體層和透明的且能導(dǎo)電的表面層來構(gòu)成。透明的能導(dǎo)電的表面層例如由銦錫氧化物制成。其一方面承擔(dān)抗反射覆層的功能并且另一方面也具有電氣功能，如構(gòu)成太陽能電池芯的電的外部接觸部。
[0016]在太陽能電池的前側(cè)上期望盡可能大的用于光入射的面。與此相應(yīng)，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)覆蓋并且遮擋太陽能電池前側(cè)的盡可能小的面積。因此，在太陽能電池前側(cè)上有利的是，盡可能細長地構(gòu)成發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)。因此，為了良好的導(dǎo)電性，在太陽能電池前側(cè)上整個發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)借助焊料或被焊料覆蓋的能導(dǎo)電的帶狀裝置得以增強。而在發(fā)射極位于后側(cè)上的太陽能電池中，并非在每種情況下都需要或期望減小端子結(jié)構(gòu)的面積。在太陽能電池的后側(cè)上通常能夠大面積地施加發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)，其中在該情況下僅能夠提出借助焊料或被焊料覆蓋的能導(dǎo)電的帶狀裝置來覆蓋發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)的子面。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個設(shè)計方案中，該方法還具有下述步驟:制造基極接觸結(jié)構(gòu)，所述基極接觸結(jié)構(gòu)與基極直接電接觸；制造能焊接的金屬的基極端子結(jié)構(gòu)，所述金屬的基極端子結(jié)構(gòu)與基極接觸結(jié)構(gòu)直接電接觸，所述金屬的基極端子結(jié)構(gòu)至少由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金制成；并且將焊料或被焊料覆蓋的、能導(dǎo)電的帶狀裝置施加到基極端子結(jié)構(gòu)上。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方式中，借助下述方法制造基極端子結(jié)構(gòu)，所述方法類似于根據(jù)本發(fā)明的用于制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)的方法。在此，發(fā)射極和基極位于太陽能電池的相對置的側(cè)上。對發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和基極端子結(jié)構(gòu)的要求大部分從可焊接性、用于外部連接的材料和對太陽能電池整體的要求中得出。
[0019]在太陽能電池的前側(cè)上，相應(yīng)設(shè)置的端子結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)與其是否為發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和基極端子結(jié)構(gòu)位于太陽能電池前側(cè)上的太陽能電池?zé)o關(guān)地遮擋盡可能小的面積。因此，在此也有意義的是，基極端子結(jié)構(gòu)位于太陽能電池前側(cè)上，所述基極端子結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸盡可能小地構(gòu)成并且為了實現(xiàn)在整個基極端子結(jié)構(gòu)上的良好的導(dǎo)電性而設(shè)有焊料或被焊料覆蓋的能導(dǎo)電的帶狀裝置。在太陽能電池后側(cè)上不一定需要這樣整面地覆蓋基極端子結(jié)構(gòu)。
[0020]根據(jù)與發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)相鄰或與基極端子結(jié)構(gòu)相鄰的層序列，能夠產(chǎn)生對相應(yīng)的接觸結(jié)構(gòu)的特定的要求。因此要求例如相對于銅的阻擋作用，通常必須防止銅擴散到太陽能電池芯中。當(dāng)相應(yīng)的端子結(jié)構(gòu)的相鄰層能夠?qū)崿F(xiàn)將銅擴散到太陽能電池芯中時，那么相應(yīng)的接觸結(jié)構(gòu)本身必須為銅的擴散阻擋部。而如果相應(yīng)的接觸結(jié)構(gòu)位于另外的層上、例如位于作用為銅的擴散阻擋部的氮化硅抗反射層上，那么相應(yīng)的端子結(jié)構(gòu)本身不必具有相對于銅的擴散阻擋作用。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選的構(gòu)造方案中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)以小于5μπι的層厚度制造。在標準太陽能電池中，通常應(yīng)用由銀制成的具有大約20 μ m層厚度的發(fā)射極或基極端子結(jié)構(gòu)。在此，需要這種尺寸的銀層厚度，因為焊料和銀能夠良好地融入彼此中并且應(yīng)當(dāng)防止由銀制成的接觸結(jié)構(gòu)的完全溶解以便不會損壞太陽能電池芯。而在根據(jù)本發(fā)明的方法的所提到的實施例中，發(fā)射極和/或基極端子結(jié)構(gòu)優(yōu)選顯著更薄并且以小于5μπ?的層厚度制造。這通過下述方式而是可行的:即鎳在施加到發(fā)射極和/或基極端子結(jié)構(gòu)上的焊料中具有低的可溶性并且在焊接時將僅幾納米的由鎳制成的端子結(jié)構(gòu)溶解在焊料中。由此一方面得到與在常規(guī)工藝中相比顯著更低的材料消耗。另一方面，現(xiàn)在，為了施加這種薄層也考慮至今為止由于所需要的厚的層厚度出于效率的原因而不適合的方法、例如濺射方法。
[0022]出于進一步最小化成本的原因有利的是，將層厚度選擇得盡可能小。因此，按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個改進形式，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)優(yōu)選以在50nm和500nm之間的層厚度制造。根據(jù)太陽能電池的類型，在用于發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)的制造方法中，對于端子結(jié)構(gòu)的功能而言，在50nm和500nm之間的層厚度是足夠的。在制造厚的且低誤差的層的層制造方法中，通常更薄的層厚度足以用于制造相應(yīng)的端子結(jié)構(gòu)。而在制造具有較低質(zhì)量的層的層制造方法中需要稍大的層厚度。
[0023]按照根據(jù)本發(fā)明的方法的另一選項尤其優(yōu)選的是:發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)以在10nm和150nm之間的層厚度制造。所述層厚度在實際執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法時被證實為是最佳的，因為其能夠尤其有效的進行制造進而引起太陽能電池的低的制造成本，此外，允許極其良好地電接觸發(fā)射極和/或基極接觸結(jié)構(gòu)并且還能夠極其良好地焊接。
[0024]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個有利的變型形式中，發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和/或基極接觸結(jié)構(gòu)由金屬膏和/或從電解池中制造。能夠由金屬膏低成本地且快速地制造厚的金屬層。此外，金屬膏能夠包含用于刻蝕的組分，使得例如在為了制造金屬而對金屬膏進行熱處理時同時可以局部地刻蝕和打開抗反射層。用于制造厚的金屬層的或用于提高薄的晶核層(Keimschicht)的厚度的另一低成本的方法是從電解池中進行制造。在電解池中存在金屬離子，所述金屬離子通過電勢或電化學(xué)電勢沿朝接觸結(jié)構(gòu)的方向移動并且在那里積聚。電解材料沉積能夠用于改進或加強不同方式制成的接觸結(jié)構(gòu)。
[0025]優(yōu)選地，發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和/或基極接觸結(jié)構(gòu)以在5 μ m和50 μ m之間的層厚度構(gòu)成。這種大的層厚度為了滿足發(fā)射極和/或基極接觸結(jié)構(gòu)的方法方面和結(jié)構(gòu)的任務(wù)而被證實為是有利的。根據(jù)比電阻，發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和/或基極接觸結(jié)構(gòu)需要最小的傳導(dǎo)橫截面，以便實現(xiàn)接觸結(jié)構(gòu)的所需的小的傳導(dǎo)電阻。此外，接觸結(jié)構(gòu)的所需的層厚度也取決于用于制造發(fā)射極和/或基極接觸結(jié)構(gòu)的方法。例如，由金屬膏制造金屬層例如是厚層方法，所述厚層方法僅在較大的層厚度的情況下是無錯地運行。當(dāng)由具有比由金屬膏制成的接觸結(jié)構(gòu)相比更小的比電阻的材料制造接觸結(jié)構(gòu)時，或者當(dāng)接觸結(jié)構(gòu)在太陽能電池的后側(cè)上占據(jù)較大的面積時，那么5 μ m或還更小的層厚度也是足夠大的。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個尤其適當(dāng)?shù)淖冃托问街?，呈接觸指形式的發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)由銀膏制成。在太陽能電池的前側(cè)上由銀膏制成的發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)在太陽能電池的工業(yè)制造中建立。然而，在工業(yè)傳播的方法中不僅制造接觸指，而且也由銀膏制造與接觸指電連接的匯流排。為了制造相對寬的匯流排，在現(xiàn)有技術(shù)中，需要大量的銀，銀占太陽能電池的總成本的顯著份額。借助根據(jù)本發(fā)明的方法，在制造時所使用的銀量能夠通過下述方式被顯著降低:尤其不由銀制成匯流排、即發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)，由此根據(jù)本發(fā)明的方法發(fā)揮其經(jīng)濟上有利的作用。銀接觸指對于太陽能電池前側(cè)是典型的，然而也能夠制造在后側(cè)上具有由銀制成的接觸指的太陽能電池。
[0027]在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實施方式中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)通過局部進行的層沉積來制造。為了在太陽能電池的子面上構(gòu)成端子結(jié)構(gòu)，原則上存在整面地沉積后續(xù)地被結(jié)構(gòu)化的層的可行性，或者存在局部進行層沉積的可行性。優(yōu)選地，采用局部進行的層沉積，因為所述層沉積是更加簡單且更加低成本的。此外，局部進行的層沉積對于相對簡單的發(fā)射極/基極端子結(jié)構(gòu)而言也是足夠精確的。對于局部的層沉積而言存在不同的可行性、例如用金屬墨進行局部的噴墨印制。
[0028]使用陰影掩膜借助物理真空沉積方法來沉積發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)被證實為是根據(jù)本發(fā)明的方法的尤其適當(dāng)?shù)膶嵤┳冃托问?。借助物理的真空沉積方法、例如濺射制造高質(zhì)量的金屬層，所述金屬層的特征在于大的密度和良好的導(dǎo)電性。此外，在物理真空沉積方法中典型地進行定向的覆層，使得經(jīng)由陰影掩膜能夠充分銳利地制造期望的結(jié)構(gòu)。然而原則上，其他的沉積方法、例如化學(xué)氣相沉積、激光增強的氣相沉積或金屬膏的絲網(wǎng)印刷用于制造發(fā)射極和/或基極的端子結(jié)構(gòu)也是可行的。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個有利的構(gòu)造形式中，在一個方法步驟中同時地制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和基極端子結(jié)構(gòu)。通過同時執(zhí)行這兩個方法步驟實現(xiàn)快速的且低成本的制造。實際上，同時的制造例如通過同時運行兩個濺射源在太陽能電池的前側(cè)和后側(cè)上進行。
[0030]按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個有利的設(shè)計方案，在至少一個方法步驟中，首先通過絲網(wǎng)印刷金屬膏來制造發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和/或基極接觸結(jié)構(gòu)，并且在一個后續(xù)的方法步驟中制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)。該方法變型形式尤其適合于以與現(xiàn)有技術(shù)相比改型的方式制造標準太陽能電池。在此，首先大面積地將鋁膏印制到太陽能電池的后側(cè)上。隨后，在太陽能電池前側(cè)上通過絲網(wǎng)印刷制造銀接觸指。而形成發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)或基極端子結(jié)構(gòu)的匯流排不被絲網(wǎng)印刷到太陽能電池的前側(cè)上。隨后，煅燒太陽能電池，以便將絲網(wǎng)印刷的膏轉(zhuǎn)換成金屬層。在太陽能電池的后側(cè)上，鋁在此與硅發(fā)生反應(yīng)，使得形成與鋁后側(cè)層良好電接觸的高摻雜的后側(cè)層。在太陽能電池的前側(cè)上，指在煅燒步驟之后燒入抗反射層中并且接觸太陽能電池前側(cè)上的發(fā)射極。此后，在該根據(jù)本發(fā)明的方法變型形式中，在太陽能電池的前側(cè)和后側(cè)上制造端子結(jié)構(gòu)，例如通過濺射鎳來制造。在太陽能電池的前側(cè)上優(yōu)選經(jīng)由濺射掩膜來進行濺射。而太陽能電池的后側(cè)優(yōu)選大面積地被覆層，因為由此在后側(cè)上省去用于制造和清潔濺射掩膜的耗費。在煅燒步驟之后，典型地進行所生產(chǎn)的太陽能電池的最終測量。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，能夠需要的是:必須修改最終測量，因為尖的測量尖部能夠損壞薄的、通過濺射制成的鎳層。
[0031]在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一選項中，所述方法執(zhí)行為，使得在至少一個方法步驟中首先制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)，并且在后續(xù)的方法步驟中制造發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和/或基極接觸結(jié)構(gòu)。在該方法變型形式中，首先將發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)施加到太陽能電池芯上或者設(shè)置在其上的抗反射層上。發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和/或基極接觸結(jié)構(gòu)稍后才制造，使得接觸結(jié)構(gòu)在端子結(jié)構(gòu)的區(qū)域中不與太陽能電池芯直接接觸。在太陽能電池的前側(cè)上的匯流排的區(qū)域中，也不需要接觸結(jié)構(gòu)和太陽能電池芯之間的接觸。代替于此，在接觸結(jié)構(gòu)和太陽能電池芯之間的接觸尤其在大面積的摻雜輪廓部的情況下與所期望的那樣相比是更加不利的。所描述的方法變型形式能夠在不同的技術(shù)中使用。例如，以該方式在標準太陽能電池中防止銀接觸指在煅燒銀膏時在母線的區(qū)域中煅燒穿過抗反射層。
[0032]在另一實施例中，上述方法變型形式能夠在制造異質(zhì)結(jié)太陽能電池時使用。異質(zhì)結(jié)太陽能電池具有溫度敏感的、薄的層，所述層限定制造方法的溫度上限。相應(yīng)地，異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法顯著地區(qū)別于標準太陽能電池的制造方法。這種區(qū)別是沉積透明的能導(dǎo)電的氧化物作為抗反射層來代替介電的抗反射層。透明的能導(dǎo)電的氧化物用作為電導(dǎo)體，使得將銀膏燒入到介電的抗反射層中的銀膏煅燒步驟不是必要的。在異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法中也證實了，在發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和/或基極接觸結(jié)構(gòu)之前制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)。
[0033]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個典型的構(gòu)造方案中，借助金屬聚合物膏來絲網(wǎng)印刷發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和/或基極接觸結(jié)構(gòu)，并且隨后在小于300°C的溫度下執(zhí)行熱處理以將金屬聚合物膏轉(zhuǎn)換成至少一個金屬層。在制造異質(zhì)結(jié)太陽能電池時，例如在制造標準太陽能電池期間煅燒銀膏時850°C的高溫是不允許的。所允許的溫度在此非常低、例如低于350°C。用于在允許的低溫下制造金屬結(jié)構(gòu)的經(jīng)試驗的變型形式是利用金屬聚合物膏來絲網(wǎng)印刷結(jié)構(gòu)，所述金屬聚合物膏通過低于300°C的熱處理而能夠轉(zhuǎn)換成能導(dǎo)電的金屬結(jié)構(gòu)。然而例如銀聚合物膏的所述金屬聚合物膏是高價格的產(chǎn)品，使得將金屬聚合物膏最小化的需求是令人感興趣的。借助根據(jù)本發(fā)明的方法的所提及的實施方式，在不使用金屬聚合物膏的情況下制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)，使得與也由金屬聚合物膏制造端子結(jié)構(gòu)的方法相比使用僅小部分量的金屬聚合物膏。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選的變型形式中，在至少一個方法步驟中將焊料以至少20 μ m的層厚度施加到發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)上，或者將被焊料覆蓋的銅帶裝置焊接到發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)上。以該方式，在端子結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生傳導(dǎo)橫截面，所述傳導(dǎo)橫截面對于在太陽能電池中產(chǎn)生的電流的傳導(dǎo)而言是足夠大的。在此尤其優(yōu)選的是，焊接銅帶裝置，即通過銅帶加強每個匯流排。銅帶能夠是實心的銅帶。然而，其也能夠是銅編織物，所述銅編織物在機械方面是更軟的并且引起太陽能電池的更小的機械負荷。但是，端子結(jié)構(gòu)也能夠不同地進行加強，例如能夠?qū)⒑噶弦源蟮膶雍穸仁┘拥蕉俗咏Y(jié)構(gòu)上或者能夠電鍍地加強端子結(jié)構(gòu)。
[0035]本發(fā)明的目的還通過一種這種類型的太陽能電池來實現(xiàn)，其中能焊接的金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)至少由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金制造，其中將焊料或者被焊料覆蓋的、能導(dǎo)電的帶狀裝置施加到可焊接的、金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)上。
[0036]在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池中，不如現(xiàn)有技術(shù)中常見的那樣由銀構(gòu)成太陽能電池的前側(cè)端子結(jié)構(gòu)，而是代替于此由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金構(gòu)成太陽能電池的前側(cè)端子結(jié)構(gòu)。該材料對此是已知的，即其相對于銀具有顯著更小的導(dǎo)電性。由于上述內(nèi)容，這種材料、如鎳或錫或者其合金至今為止完全不考慮用于構(gòu)成太陽能電池上的端子結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，如鎳、錫和其合金的材料的特征在于:其是可極其良好焊接的。因此，根據(jù)本發(fā)明施加到發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)上的焊料或者被焊料覆蓋的帶狀裝置能夠極其良好地焊接到由鎳或錫或者鎳和/或錫合金構(gòu)成的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)上。此外，由鎳或錫或者其合金構(gòu)成的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性絕對足以建立發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)之間的適宜的電接觸。因此，根據(jù)本發(fā)明可行的是，通過顯著更低成本的材料來取代作為發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用的、通常至超過90%由銀制成的進而更加昂貴的母線，進而節(jié)約制造太陽能電池時的顯著的成本。
[0037]在太陽能電池中，在設(shè)置用于用陽光輻照的太陽能電池前側(cè)上存在發(fā)射極，使得在該太陽能電池類型中發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)能夠理解為前側(cè)的端子結(jié)構(gòu)。在其他類型的太陽能電池中，在太陽能電池的后側(cè)上也能夠設(shè)有發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)，那么其中在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池中的基極端子位于相對置的前側(cè)上。在發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)設(shè)置在太陽能電池的后側(cè)上的情況下，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)在一個實施方式中能夠相對于前側(cè)端子結(jié)構(gòu)設(shè)置，以便從前側(cè)補償機械力。但是發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)也能夠在另一實施例中例如大面積地或幾乎整面地構(gòu)成，例如以便實現(xiàn)簡化的制造。在該情況下，在可焊接的金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)上設(shè)有焊料或被焊料覆蓋的能導(dǎo)電的帶狀裝置。焊料或能導(dǎo)電的帶狀裝置在發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)上形成傳導(dǎo)橫截面的需要用于傳輸所產(chǎn)生的光流的顯著的部分。
[0038]在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個有利的改進形式中，以與基極直接電接觸的方式設(shè)有基極接觸結(jié)構(gòu)，并且以與基極接觸結(jié)構(gòu)直接電接觸的方式設(shè)有能焊接的、金屬的基極端子結(jié)構(gòu)，所述金屬的基極端子結(jié)構(gòu)至少由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金制成，其中在能焊接的、金屬的基極端子結(jié)構(gòu)上設(shè)有焊料或被焊料覆蓋的、能導(dǎo)電的帶狀裝置。在該改進形式中，不僅將發(fā)射極接觸機構(gòu)構(gòu)成在太陽能電池的一側(cè)上，而且也將基極接觸結(jié)構(gòu)構(gòu)成在由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金構(gòu)成的太陽能電池的另一側(cè)上。以該方式，對于這兩個端子結(jié)構(gòu)而言都不需要銀，并且實現(xiàn)相對于由銀構(gòu)成的端子結(jié)構(gòu)的尤其大的節(jié)約效果。
[0039]在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個優(yōu)選的構(gòu)造形式中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)具有小于5 μ m的層厚度。發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)不優(yōu)先電流導(dǎo)體的任務(wù)，而是主要用于構(gòu)成用于施加焊料或被焊料覆蓋的能導(dǎo)電的帶狀裝置的適當(dāng)?shù)幕?。為了實現(xiàn)該目的，5 μ m的小的層厚度或者顯著小于5 μ m的小的層厚度就已經(jīng)是足夠的。所需的層厚度還取決于用于構(gòu)成相應(yīng)的端子結(jié)構(gòu)的制造方法。在產(chǎn)生不那么高質(zhì)量的層的制造方法中，需要更大的層厚度，并且在產(chǎn)生厚的層的另外的制造方法中，顯著更薄的層就已經(jīng)足以構(gòu)成適宜的發(fā)射極和/或基極端子結(jié)構(gòu)。此外，由端子結(jié)構(gòu)的材料在焊料中的可溶性確定所需的層厚度。端子結(jié)構(gòu)通常必須是足夠厚的，以便避免焊料中的或在被焊料覆蓋的能導(dǎo)電的帶狀裝置中的端子結(jié)構(gòu)完全溶解。
[0040]在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的有利的設(shè)計方案中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)具有在50nm和500nm之間的層厚度。尤其優(yōu)選地,發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)具有在10nm和150nm之間的層厚度。借助該層厚度，制造完全運轉(zhuǎn)的太陽能電池，其中端子結(jié)構(gòu)的制造成本也是小的。
[0041]在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的另一實施方式中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)由金屬膏和/或電解沉積的材料構(gòu)成。由銀膏制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)是在工業(yè)中建立的且簡單的制造方法。然而在此有問題的是，還持續(xù)上漲的高的銀價。然而，不僅能夠使用銀膏作為金屬膏，在P型摻雜的發(fā)射極中也可以使用鋁膏。此外，在不同類型的太陽能電池中也能夠使用其他的金屬膏、例如銅膏。然而，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)不必一定由金屬膏構(gòu)成，其他的制造方法、例如電解沉積也是實際可用的。
[0042]在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個優(yōu)選的構(gòu)造方案中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)具有在5 μ m和20 μ m之間的層厚度。相應(yīng)的端子結(jié)構(gòu)的所需的層厚度從所需要的傳導(dǎo)橫截面和所允許的傳導(dǎo)寬度得出。在太陽能電池的前側(cè)上需要細長的導(dǎo)線，以便遮擋盡可能小的太陽能電池面積。在細長的導(dǎo)線的情況下，將相應(yīng)更大的層厚度用于實現(xiàn)所需的橫截面。在太陽能電池的后側(cè)上通常不需要將導(dǎo)線如在太陽能電池前側(cè)上那樣細長地構(gòu)成。因此，在傳導(dǎo)寬度較大的情況下，較小的層厚度足以用于產(chǎn)生充足小的傳導(dǎo)電阻。
[0043]尤其有利的是:在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個實施例中發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)和/或基極端子結(jié)構(gòu)具有由銀膏構(gòu)成的接觸指。呈接觸指形式的端子結(jié)構(gòu)能夠簡單地控制進而在工業(yè)中是優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。通過以常規(guī)的方式由銀膏制造接觸指，能夠在僅稍微修改的生產(chǎn)線中制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池。由此，在改裝用于制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的生產(chǎn)線時僅存在小的阻力。
[0044]按照根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個可行的變型形式，發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)設(shè)置在太陽能電池芯和發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)之間，和/或基極接觸結(jié)構(gòu)設(shè)置在在太陽能電池芯和基極端子結(jié)構(gòu)之間。在該構(gòu)造方案中，經(jīng)由接觸結(jié)構(gòu)在太陽能電池芯和端子結(jié)構(gòu)之間建立直接的電接觸。所述結(jié)構(gòu)相應(yīng)于標準太陽能電池中常見的結(jié)構(gòu)。
[0045]在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個優(yōu)選的替選構(gòu)造方案中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)設(shè)置在太陽能電池芯和發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)之間，和/或基極端子結(jié)構(gòu)設(shè)置在在太陽能電池芯和基極接觸結(jié)構(gòu)之間。在該構(gòu)造方案中，端子結(jié)構(gòu)之下的面積不用于通過接觸結(jié)構(gòu)接觸太陽能電池芯或者僅受限制地用于通過接觸結(jié)構(gòu)接觸太陽能電池芯。所述面也不需要用于接觸太陽能電池芯，代替于此，在端子結(jié)構(gòu)的區(qū)域中引起太陽能電池芯的更小的損壞并且產(chǎn)生改進的擴散阻擋、例如相對于銅的擴散。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]下面，根據(jù)附圖詳細闡明本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式、其結(jié)構(gòu)、功能和優(yōu)點，其中
[0047]圖1示意地示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個實施方式的橫截面；
[0048]圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的前側(cè)的視圖的俯視圖；
[0049]圖3示意地示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的后側(cè)的視圖的俯視圖；
[0050]圖4示意地示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個替選的實施方式的橫截面；
[0051]圖5示意地示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個替選的實施方式的前側(cè)的俯視圖；和
[0052]圖6示意地示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個替選的實施方式的后側(cè)的俯視圖。

【具體實施方式】
[0053]圖1示意地示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池I的一個實施例的橫截面。太陽能電池I具有太陽能電池芯2，所述太陽能電池芯在太陽能電池芯2的相對置的側(cè)上具有發(fā)射極3和基極4。在光入射到太陽能電池I中時，進行到發(fā)射極3和到位于與太陽能電池I的相對置的發(fā)射極3的側(cè)上的基極4的電荷分離和電荷傳輸。太陽能電池芯2能夠除了在圖1中示出的層之外還具有其他的層、例如在發(fā)射極3和基極4之間的未摻雜的層或者在太陽能電池芯2的這兩個表面中的一個上的能導(dǎo)電的層。
[0054]發(fā)射極3與能導(dǎo)電的發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5直接電接觸。此外，在發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5上設(shè)有發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)橫向地連接發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5的各個連接片。通過直接電接觸，能夠?qū)㈦娏餮爻柲茈姵乇砻娴姆较驈奶柲茈姵匦?中流動到發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5中直至發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6中。術(shù)語直接電接觸也包括太陽能電池芯2具有另外的在此沒有示出的層、例如透明導(dǎo)電氧化物的情況。
[0055]在圖1中示出的實施例中，發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5位于太陽能電池I的前側(cè)9上，所述前側(cè)設(shè)置用于用光進行輻照。發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5在所示出的實施方式中為由銀制成的細線或指，所述銀由銀膏制成。在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池I的所示出的實施例中，僅由銀制成發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5，而由薄的鎳層構(gòu)成發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6。在本發(fā)明的沒有示出的其他的實施方式中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6也能夠由錫、鎳合金或錫合金構(gòu)成。
[0056]發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6在圖1中示出的實施例中由通常也稱作母線的三個匯流排制成。然而，所示出的匯流排的數(shù)量不具有進一步的意義。在實踐中，能夠考慮任何數(shù)量的匯流排以用于構(gòu)成發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6。在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池I中，在該示例中由鎳構(gòu)成的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6上設(shè)有焊料或被焊料覆蓋的能導(dǎo)電的帶狀裝置11。電傳導(dǎo)橫截面的大的份額在太陽能電池I運行時由焊料或能導(dǎo)電的帶狀裝置承擔(dān)，使得發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6本身不必是低歐姆的電導(dǎo)體。
[0057]發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6在所示出的實施例中是150nm薄的鎳層。然而在此，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6不限制于這種層厚度。在本發(fā)明的沒有示出的另外的實施方式中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6的層厚度能夠位于10nm和150nm之間或者也位于50nm和500nm之間的或者也普遍小于5 μ m的層厚度。然而原則上，根據(jù)本發(fā)明也能夠為發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6使用5 μ m之上的層厚度。在圖1中應(yīng)用的鎳層上可以在相同的焊接設(shè)備中焊接銅帶，所謂的桁條，在所述桁條中也能夠?qū)钛b置焊接在現(xiàn)有技術(shù)中的標準太陽能電池上，所述標準太陽能電池具有由銀制成的母線。
[0058]在太陽能電池I的后側(cè)上存在基極接觸結(jié)構(gòu)7，所述基極接觸結(jié)構(gòu)在所示出的實施例中是大面積的鋁層。在基極接觸結(jié)構(gòu)7的外側(cè)上施加可焊接的金屬的基極端子結(jié)構(gòu)
8。在所示出的實施例中，基極端子結(jié)構(gòu)8以由鎳構(gòu)成的三個匯流排的形式構(gòu)成。在此，所示出的三個匯流排僅用于示范，其中通常任何數(shù)量的匯流排用于構(gòu)成基極端子結(jié)構(gòu)8是可行的。在本發(fā)明的沒有示出的另外的實施變型形式中，為了制造基極端子結(jié)構(gòu)8也能夠應(yīng)用錫、鎳合金或錫合金。原則上，也能夠使用其他的材料以用于制造基極端子結(jié)構(gòu)8。
[0059]在圖1中示出的實施例中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6和基極端子結(jié)構(gòu)8彼此相對置地分別通過經(jīng)由濺射掩膜濺射鎳來構(gòu)成。在沒有示出的另外的實施例中，基極端子結(jié)構(gòu)8也能夠整面地例如構(gòu)成為錫合金層。
[0060]圖2示意地示出圖1中的根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池I的實施方式的太陽能電池I的前側(cè)9的俯視圖。在此，相同的元件設(shè)有如在圖1中的相同的附圖標記。在所述視圖中變得清楚的是，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6與發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5相比占據(jù)大的面積，所述面積在由銀構(gòu)成發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5的情況下與相應(yīng)高的成本聯(lián)系在一起。而在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池I中，發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6由低成本的金屬構(gòu)成，使得根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池I與由高價的材料、如銀制成發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)和發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)的太陽能電池相比能夠更加低成本地制造。
[0061]圖3示意地示出圖1和2中的根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池I的實施例的后側(cè)10的視圖的俯視圖。在此，基極接觸結(jié)構(gòu)7幾乎整面地施加在太陽能電池I的后側(cè)上。而基極端子結(jié)構(gòu)8局部地以位于發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6的條帶相對置的三個條帶構(gòu)成。在所示出的實施例中，基極端子結(jié)構(gòu)8通過經(jīng)由濺射掩膜來濺射制造。在另外的方法變型形式中，條帶也能夠通過專用的線性的等離子源、通過相對于太陽能電池移動的點狀的沉積源以電化學(xué)的方式或以另外的方式沉積。
[0062]在圖4、5和6中示意地示出替選的根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池I’的一個實施方式。在此，圖4示出貫穿太陽能電池I’的橫截面；圖5示意地示出太陽能電池I’的前側(cè)9的視圖并且圖6示出太陽能電池I’的后側(cè)10的俯視圖。在所示出的實施例中，太陽能電池芯2是異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其中基極4和發(fā)射極3由不同的材料制成。在所示出的實施例中，基極4是結(jié)晶硅晶圓，在所述結(jié)晶硅晶圓上沉積發(fā)射極3作為梯度層。在該情況下，太陽能電池芯2包括位于發(fā)射極3上的、但是在此沒有示出的能導(dǎo)電的透明氧化物層，所述氧化物層用作為抗反射和端子層。在該實施例中，在太陽能電池芯2上，在前側(cè)9上首先通過物理氣相沉積制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6。隨后，通過用銀聚合物膏進行絲網(wǎng)印刷并且隨后在300°C下進行熱處理來制造發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5。在太陽能電池I’的后側(cè)10上由鋁層構(gòu)成基本上整面的基極接觸結(jié)構(gòu)7并且緊隨于此將可焊接的金屬的基極端子結(jié)構(gòu)8構(gòu)成為同樣整面的層。
[0063]所示出的實施例僅用于圖解說明和闡述本發(fā)明。其絕不將本發(fā)明限制于所述實施例。相反，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于其專業(yè)知識了解也能夠在充分利本說明書的情況下不同地實現(xiàn)本發(fā)明。
[0064]從圖1至6中示出的實施例中能夠容易地推導(dǎo)出用于制造太陽能電池1、1’的根據(jù)本發(fā)明所應(yīng)用的方法。在該方法中首先制造或提供太陽能電池芯2，在所述太陽能電池芯中在光入射到太陽能電池1、1’的前側(cè)9中時提供到發(fā)射極3的和到位于與太陽能電池1、I’的與發(fā)射極3相對置的一側(cè)10上的基極4的電荷分離和電荷傳輸。
[0065]隨后，制造與發(fā)射極3直接電接觸的能導(dǎo)電的發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5。并行于此，也能夠制造基極接觸結(jié)構(gòu)7。
[0066]在制造發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5之后或者在其之前就已經(jīng)制造可焊接的金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6，所述金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)與發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5直接電接觸。并行于此或者在后續(xù)的步驟中，能夠在太陽能電池1、1’的相對置的側(cè)上制造基極端子結(jié)構(gòu)8。
[0067]為了制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6使用鎳、鎳合金、錫和/或錫合金。也有利的是，為了制造基極端子結(jié)構(gòu)8而應(yīng)用鎳、鎳合金、錫和/或錫合金。
[0068]發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6優(yōu)選以相對小的層厚度構(gòu)成。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施變型形式中，例如能夠僅使用10nm至150nm厚的鎳或鎳I凡層作為在現(xiàn)有技術(shù)中所應(yīng)用的銀母線的取代物來作為發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6。
[0069]根據(jù)本發(fā)明，在將電池進一步加工成電池互聯(lián)的模塊、S卩在所謂的串接(Stringing)時在模塊工藝中,在所制成的娃太陽能電池上需要發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6或母線。在此值得一提的是，盡管在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池1、1’的制造方法中根據(jù)本發(fā)明而執(zhí)行改變，而不必要在用于制成的模塊的另外的工藝流程中進行改變，如這在現(xiàn)有技術(shù)中已知的同樣引起銀膏的更小的成本的另外的技術(shù)中是這種情況。此外，能夠借助標準電池連接器、標準焊料和標準模塊儀器尤其在應(yīng)用桁條的情況下進行工作。
[0070]例如用于制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6的薄的鎳層例如能夠借助于真空沉積、如濺射沉積來進行沉積。鎳在標準焊料材料中的溶解速率與銀的溶解速率相比小得多，由此得到下述可行性:在制造發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6時以上面給出的小的層厚度進行加工。
[0071]為了在沉積時就已經(jīng)實現(xiàn)發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化，推薦在沉積分別用于發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6的層時應(yīng)用陰影掩膜，其中應(yīng)產(chǎn)生母線(發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6)的區(qū)域被空出并且被相應(yīng)地覆層。
[0072]太陽能電池1、1’的后側(cè)10能夠如上面已經(jīng)提及的那樣為了制造基極端子結(jié)構(gòu)8而整面地覆層或者同樣利用陰影掩膜僅在要制造的母線(基極端子結(jié)構(gòu)8)的特定的位置處構(gòu)成。
[0073]相應(yīng)應(yīng)用的濺射覆層能夠在一個工藝步驟中通過從上方和下方并行覆層來進行。優(yōu)選地，利用將置入有太陽能電池和其陰影掩膜的襯底載體或承載件借助太陽能電池晶圓裝配分別應(yīng)用的濺射覆層設(shè)備。在此，需要注意陰影掩膜和太陽能電池盡可能齊平，從而使其能夠引起銳利的棱邊和在太陽能電池的有源區(qū)域中盡可能沒有過濺射(Hintersputterung)。
[0074]在后續(xù)的方法步驟中，例如借助于被焊料覆蓋的能導(dǎo)電的帶狀裝置11來設(shè)置構(gòu)成發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6的鎳層條帶并且與其焊接。串接工藝中的薄的鎳層的可焊接性典型地是良好的。得到如在純銀母線中類似的抽拉力，即>2N。
[0075]根據(jù)本發(fā)明所應(yīng)用的工藝流程在應(yīng)用后側(cè)鈍化的標準太陽能電池(“PassivatedEmitter and Rear Contacts,鈍化的發(fā)射極和后接觸-結(jié)構(gòu)”)的情況下如下進行:
[0076]-對呈接觸指的形式的發(fā)射極和基極接觸結(jié)構(gòu)5、7進行絲網(wǎng)印刷；替選地構(gòu)成在母線位置上中斷的接觸指結(jié)構(gòu)；
[0077]-煅燒接觸指結(jié)構(gòu)；
[0078]-經(jīng)由陰影掩膜以真空方法在太陽能電池的前側(cè)和后側(cè)9、10上沉積發(fā)射極和基極端子結(jié)構(gòu)6、8 ;
[0079]-在閃光器上進行最終測量，其中在閃光器的測量臺上優(yōu)選必須通過測量條取代測量管腳，所述測量管腳通常套裝在母線上。
[0080]在制造異質(zhì)結(jié)太陽能電池時，根據(jù)本發(fā)明得到下述工藝流程:
[0081]-用透明導(dǎo)電氧化物(TCO)以濺射方法對太陽能電池芯2覆層；
[0082]-提??；
[0083]-安置陰影掩膜；
[0084]-在構(gòu)成發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)6和基極端子結(jié)構(gòu)8的情況下在太陽能電池的前側(cè)和后側(cè)9、10上進行NiV覆層(NiV覆層能夠在如TCO覆層相同的設(shè)備中執(zhí)行；然而也能夠使用用于利用陰影掩膜進行雙側(cè)覆層的專門設(shè)計的PVD設(shè)備)；
[0085]-在構(gòu)成銀接觸指的情況下在太陽能電池前側(cè)9上印制發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)5(可能具有在鎳母線之上的凹陷部)；
[0086]-干燥銀膏；
[0087]-在閃光器(Flasher)上進行最終測量。
[0088]盡管在上面描述的范例的方法變型形式中基本上以借助PVD方法制造例如用于制造發(fā)射極和基極端子結(jié)構(gòu)6、8的鎳層為基礎(chǔ),完全也能夠考慮借助于絲網(wǎng)印刷方法來制造所述層。為此，當(dāng)然需要相應(yīng)的膏。盡管被印制的層通常比被濺射的層更厚，然而這在太陽能電池的制造成本方面可承受，因為根據(jù)本發(fā)明所提出的材料、例如鎳、錫、鎳合金或錫合金比在現(xiàn)有技術(shù)中所應(yīng)用的銀明顯更便宜。
[0089]通過根據(jù)本發(fā)明所提出的太陽能電池1、1’和相應(yīng)提出的根據(jù)本發(fā)明的方法在標準(PERC)太陽能電池的太陽能電池制造工藝中能夠節(jié)省掉50%至80%的否則應(yīng)用的銀膏。當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的方法來制造異質(zhì)結(jié)太陽能電池時，實現(xiàn)尤其顯著的節(jié)約。在此，能夠節(jié)省多于50%的極其昂貴的聚合物銀膏。
[0090]根據(jù)本發(fā)明的方法還引起借助有效的且低成本適宜的標準電池連接工藝顯著地改進異質(zhì)結(jié)太陽能電池的正面焊接，這在現(xiàn)有技術(shù)的這種形式中至今為止是不可行的。根據(jù)本發(fā)明的方法的特征還在于:其完全地與標準模塊制造方法兼容。因此，例如能夠在常規(guī)的桁條上進行焊接。在模塊范圍中的儀器的改型在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法時不是必要的，標準儀器能夠不經(jīng)改變地繼續(xù)應(yīng)用。
[0091]盡管存在上面提出的在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法時顯著的節(jié)約可行性，根據(jù)本發(fā)明，電池連接的質(zhì)量與標準焊接技術(shù)是相似的。得到>2N的抽拉力。此外，在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池1、1’上不會產(chǎn)生由于后側(cè)母線引起的鈍化的后側(cè)或后表面區(qū)域上的損耗，這在根據(jù)本發(fā)明制造的太陽能電池1、1’中能夠引起與現(xiàn)有技術(shù)相比高大約0.1%至0.2%的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造太陽能電池(1，1’)的方法，其包含下述方法步驟: -制造太陽能電池芯(2)，在所述太陽能電池芯中在光入射到所述太陽能電池(1，1’ )的前側(cè)(9)時提供到發(fā)射極(3)的和到位于與所述太陽能電池(1，1’ )的所述發(fā)射極相對置的一側(cè)上的基極(4)的電荷分離和電荷傳輸； -制造呈接觸指形式的能導(dǎo)電的發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)，所述接觸指與所述發(fā)射極(3)直接電接觸；并且 -制造呈匯流排形式的能焊接的金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)￠)，所述匯流排與所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)直接電接觸并且橫向地連接所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)的所述接觸指； 其中在所述太陽能電池(1，1’ )的相對置的側(cè)上的基極(4)和發(fā)射極(3)接觸， 其特征在于， 至少由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金制成能焊接的金屬的所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)并且將焊料或者被焊料覆蓋的、能導(dǎo)電的帶狀裝置(11)施加到所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還具有下述方法步驟: -制造基極接觸結(jié)構(gòu)(7),所述基極接觸結(jié)構(gòu)與所述基極(4)直接電接觸； -制造能焊接的金屬的基極端子結(jié)構(gòu)(8),所述基極端子結(jié)構(gòu)與所述基極接觸結(jié)構(gòu)(7)直接電接觸，所述基極端子結(jié)構(gòu)至少由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金制成；并且 -將焊料或被焊料覆蓋的、能導(dǎo)電的帶狀裝置(12)施加到所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)以小于5 μ m的層厚度制造。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)⑶以在50nm和500nm之間的層厚度制造。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)⑶以在10nm和150nm之間的層厚度制造。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)和/或所述基極接觸結(jié)構(gòu)(7)由金屬膏和/或從電解池中制造。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)和/或所述基極接觸結(jié)構(gòu)(7)以在5 μ m和50 μ m之間的層厚度構(gòu)成。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)由銀膏制成。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)通過局部進行的層沉積來制造。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)使用陰影掩膜借助物理真空沉積方法來沉積。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項所述的方法，其特征在于，在一個方法步驟中同時制造所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項所述的方法，其特征在于，在至少一個方法步驟中首先通過絲網(wǎng)印刷金屬膏來制造所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)和/或所述基極接觸結(jié)構(gòu)(7)，并且在一個后續(xù)的方法步驟中制造所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的至少一項所述的方法，其特征在于，在至少一個方法步驟中首先制造所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)，并且在后續(xù)的方法步驟中制造所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)和/或所述基極接觸結(jié)構(gòu)(7)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，借助金屬聚合物膏來絲網(wǎng)印刷所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)和/或所述基極接觸結(jié)構(gòu)(7)，并且隨后在小于300°C的溫度下執(zhí)行熱處理以將所述金屬聚合物膏轉(zhuǎn)換成至少一個金屬層。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項所述的方法，其特征在于，在至少一個方法步驟中將所述焊料以至少20 μ m的層厚度施加到所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)上，或者將銅帶裝置焊接到所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)上。
16.一種太陽能電池(1，1’)，具有 -太陽能電池芯(2)，在所述太陽能電池芯中在光入射到所述太陽能電池的前側(cè)(9)時提供到發(fā)射極(3)的和到位于與所述太陽能電池(1，1’ )的所述發(fā)射極相對置的一側(cè)上的基極(4)的電荷分離和電荷傳輸； -呈接觸指形式的能導(dǎo)電的發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)，所述接觸指與所述發(fā)射極(3)直接電接觸；和 -呈匯流排形式的能焊接的金屬的發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)￠)，所述匯流排與所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)直接電接觸并且橫向地連接所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)的接觸指； 其中在所述太陽能電池(1，1’ )的相對置的側(cè)上的發(fā)射極(3)和基極(4)接觸， 其特征在于， 至少由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金制造能焊接的金屬的所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)￠)，其中在能焊接的金屬的所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)上設(shè)有焊料或者被焊料覆蓋的、能導(dǎo)電的帶狀裝置(11)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池，其特征在于，以與所述基極(4)直接電接觸的方式設(shè)有基極接觸結(jié)構(gòu)(7)，并且以與所述基極接觸結(jié)構(gòu)(7)直接電接觸的方式設(shè)有能焊接的、金屬的基極端子結(jié)構(gòu)(8)，所述基極端子結(jié)構(gòu)至少由鎳、鎳合金、錫和/或錫合金制成，其中在能焊接的、金屬的所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)上設(shè)有焊料或被焊料覆蓋的、能導(dǎo)電的帶狀裝置(12)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的太陽能電池，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)具有小于5 μ m的層厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中的至少一項所述的太陽能電池，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)具有在50nm和500nm之間的層厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中的至少一項所述的太陽能電池，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)具有在10nm和150nm之間的層厚度。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中的至少一項所述的太陽能電池，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)由金屬膏和/或電解沉積的材料構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至21中的至少一項所述的太陽能電池，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)具有在5μηι和20 μ m之間的層厚度。
23.根據(jù)權(quán)利要求16至22中的至少一項所述的太陽能電池，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)(8)具有由銀膏構(gòu)成的接觸指。
24.根據(jù)權(quán)利要求16至23中的至少一項所述的太陽能電池，其特征在于，所述發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)設(shè)置在太陽能電池芯(2)和發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)之間，和/或所述基極接觸結(jié)構(gòu)(7)設(shè)置在太陽能電池芯(2)和基極端子結(jié)構(gòu)(7)之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求16至23中的至少一項所述的太陽能電池，其特征在于，所述發(fā)射極端子結(jié)構(gòu)(6)設(shè)置在太陽能電池芯(2)和發(fā)射極接觸結(jié)構(gòu)(5)之間，和/或所述基極端子結(jié)構(gòu)⑶設(shè)置在太陽能電池芯⑵和基極接觸結(jié)構(gòu)(7)之間。
【文檔編號】H01L21/283GK104185904SQ201280068873
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月1日
【發(fā)明者】邁克爾·格里姆, 威廉·施泰因, 馬丁·普萊蒂希, 朱塞佩·奇塔雷拉 申請人:威廉·施泰因