用于半导体的独立金属件制造技术

公开了一种独立金属件和制作方法，其中所述金属件电铸在导电芯模上。所述芯模具有外表面，所述外表面具有预成形图案，其中所述金属件的至少一部分在所述预成形图案中形成。将所述金属件与所述导电芯模分离，形成可以与光伏电池用半导体材料的表面耦合的独立金属件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于半导体的独立金属件 相关申请案 本申请案要求在2013年3月13日提交的标题为"Free-StandingMetallic ArticleforSemiconductors"的美国专利申请第13/798, 123号的优先权，该申请 案为本申请案的受让人所有且特此以引用的方式并入。本申请案还涉及1)标题为 "Free-StandingMetallicArticleforSemiconductors"且在2013年3月13日提交 的Babayan等人的美国专利申请第13/798, 124号；2)标题为"Free-StandingMetallic ArticleforSemiconductors"且在2013年3月13日提交的Babayan等人的美国临 时专利申请第61/778,443号；以及3)标题为"Free-StandingMetallicArticlefor Semiconductors"且在2013年3月13日提交的Babayan等人的美国临时专利申请第 61/778, 444号，所有这些申请均为本申请案的受让人所有且特此以引用的方式并入。
技术介绍
太阳能电池是将光子转换为电能的装置。由电池产生的电能通过耦合至半导体材 料的电接触件收集，且通过与模块中的其它光伏电池的互连布线。太阳能电池的"标准电 池"模型具有半导体材料，其用于吸收输入太阳能且将其转换为电能，被放置在抗反射涂层 (ARC)下方及金属背板上方。电接触件通常用烧穿（fire-through)楽;料制作至半导体表 面，所述烧穿浆料是被加热，使得浆料扩散穿过ARC层且接触电池的表面的金属浆料。浆料 被大致图案化为一组指状物及汇流条，其将随后用焊带焊接至其它电池以形成模块。另一 种类型的太阳能电池具有半导体材料，其夹置在透明导电氧化物层（TCO)之间，其随后涂 布最后一层导电浆料，所述导电浆料也被构造为指状物/汇流条图案。 在这两种类型的电池中，金属浆料（其通常是银）作用以实现水平方向上（平行 于电池表面）的电流流动，允许制作太阳能电池之间的连接以形成模块。太阳能电池金属 化最常通过将银浆料丝网印刷至电池上，固化浆料且随后跨经丝网印刷的汇流条焊接焊带 而完成。但是，银相对于太阳能电池的其它组份是昂贵的，且可能占总成本的高百分比。 为了减小银成本，本领域中已知用于金属化太阳能电池的可替代方法。例如，已 试图通过将铜直接电镀至太阳能电池上而用铜替换银。然而，铜电镀的缺陷是电池的铜污 染，其影响可靠性。由于电镀所需的许多步骤（诸如沉积晶种层，施敷掩模及将电镀区域蚀 刻或激光刻划掉以形成期望图案），在直接电镀至电池上时，电镀处理量和产率也可能是问 题。用于在太阳能电池上形成电导管的其它方法包括利用平行线或囊封电导线的聚合物薄 片的布置且将它们放置至电池上。但是，使用线栅呈现多种问题，诸如不期望的制造成本和 尚串联电阻。
技术实现思路
公开了一种独立金属件和制作方法，其中金属件电铸在导电芯模上。芯模具有外 表面，该外表面具有预成形图案，其中金属件的至少一部分在预成形图案中形成。将金属件 从导电芯模分离，形成可以与光伏电池用半导体材料的表面耦合的独立金属件。【附图说明】 本文所描述的每个方面和实施方案可以单独或相互组合地使用。现在将参照附图 来描述这些方面和实施方案。 图IA是传统太阳能电池的透视图。 图IB是传统背接触式太阳能电池的横截面视图。 图2示出一个实施方案中的示例性电铸芯模的透视图。 图3A-3C描绘了生产独立电铸金属件的示例性阶段的横截面视图。 图4提供导电芯模的一个实施方案的横截面视图。图5提供导电芯模的另一个实施方案的横截面视图。 图6A-6B是金属件的两个实施方案的俯视图。 图6C是图6B的截面B-B的横截面视图。 图6D-6E是图6B的横截面的又一实施方案的部分横截面视图。 图6F-6G是金属件的又一实施方案的俯视图。 图7是用于制造电铸制品和形成半导体装置诸如太阳能电池的过程的示例性流 程图。 图8A-8B是利用独立金属件制造的示例性太阳能电池的透视图。 图8C是太阳能电池的另一个实施方案的横截面视图。 图8D是用于图8C的太阳能电池中的示例性金属件的俯视图。 图9A-9B图示电铸元件的定制特征的一个实施方案。 图10A-10B图示电铸元件的定制特征的另一个实施方案。 图11A-11C是在一个实施方案中形成具有电介质转移层的金属件的阶段的横截 面视图。 图12描绘了使用聚合物薄片移除的金属件的一个实施方案的横截面视图。 图13A-13B是被制造成背接触式太阳能电池中的示例性聚合物层的横截面视图。 图14示出了用于制造具有电铸制品的聚合物层和形成半导体装置诸如太阳能电 池的方法的示例性流程图。 图15A-15D提供了使用金属件作为掩模以使半导体材料上的导电层图案化的示 例性阶段的透视图。 图16是一种使用金属件作为掩模以使半导体材料上的导电层图案化的方法的示 例性流程图。 图17是示例性圆柱形芯模的横截面视图。 图18示出在上表面和底表面上具有图案的平坦芯模的一个实施方案的横截面视 图。 图19示出具有折线的柔性模块的一个实施方案的俯视图。 图20示出柔性模块的另一个实施方案的俯视图。 图21提供了具有双向折叠能力的柔性模块的另一个实施方案的俯视图。 图22是使用如本文所述的金属件的柔性太阳能电池的俯视图。【具体实施方式】 图IA是传统太阳能电池100的简化示意图，包括抗反射涂层（ARC) 110、发射体 120、基底130、前接触件140和后接触层150。发射体120和基底130是被掺杂成p+或n-区 域的半导体材料，且可以被合称为太阳能电池的活性区域。前接触件140通常烧穿抗反射 涂层110,以与活性区域电接触。入射光透过ARC层110进入太阳能电池100,导致在发射 体120和基底130的结处形成光电流。可以看出，由前接触件140造成的遮蔽将影响电池 100的效率。所产生的电流通过连接至前接触件140和后接触件150的电路被收集。汇流 条145可以连接在此处被示出为指状元件的前接触件140。汇流条145收集来自前接触件 140的电流，且还可以用于提供其它太阳能电池之间的互连。前接触件140和汇流条145 的组合件还可以被称为金属化层。在其它类型的太阳能电池中，可以使用透明导电氧化物 (TCO)层代替电介质型ARC层，以收集电流。在TCO型电池中，可以将呈例如前接触件140 和汇流条145的形式的金属化制造在TCO层上而无需烧穿，以收集来自TCO太阳能电池的 电流。 图IB图示另一类型的太阳能电池160的简化示意图，其中电接触件被制作在与光 进入侧相对的背侧上。太阳能电池160又称作叉指型背接触电池，包括ARC层110、由半导 体衬底制成的基底区域130、彼此具有相反极性的掺杂区域120和125 (例如p型和n型）。 掺杂区域120和125位于电池160的背侧上，与ARC层110相对。非导电层170提供掺杂 区域120和125间的分离，且还完成使电池160的后表面钝化的作用。电接触件140和150 互相交叉且通过钝化层170中的孔175分别电连接至掺杂区域120和125。虽然电接触件 140和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光伏电池的电组件，所述电组件包括：金属件，其包括多个电铸元件；其中每个电铸元件具有高度和宽度，其中所述高度对所述宽度的比率是纵横比，且其中所述电铸元件中的大多数具有大于1的纵横比；其中所述电铸元件互连，使得所述金属件为单一独立件，且其中所述电铸元件被构造来充当光伏电池内的电导管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S巴贝安，R布雷纳德，A查里，A德拉富恩特沃恩布罗克，V穆拉利，G普拉布，A拉丁，V萨巴拉曼，D坦纳，D徐，
申请(专利权)人：GTAT公司，
类型：发明
国别省市：美国;US