使用薄半导体晶片的太阳能电池制造技术

在控制位置具有薄区域与较厚区域的一种使用薄半导体晶片的太阳能电池。内部可以小于180微米或者更薄到50微米，具有180‑250微米的较厚部分。薄晶片具有较高的效率。较厚周边提供了操作强度。较厚的条状部、平台与岛状部用于喷镀联接。晶片可以由熔化物直接制成，在型板上具有不同热量提取倾向的区域，其布置为与相对厚度的位置相应。间隙氧小于6x10

【技术实现步骤摘要】
使用薄半导体晶片的太阳能电池本申请是申请号为201520279208.1、专利技术名称为“具有比其它区域相对厚的局部控制区域的薄半导体晶片”、申请日为2015年4月30的申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2014年4月30日提交的、标题为“用于自动制造无缝晶片的方法与装置”的美国临时申请第61/986,388的优先权，并且还要求2014年6月13日提交的、标题为“用于自动制造无缝晶片的技术、方法与装置”的美国临时申请第62/011,866的优先权。上述申请都通过引用的方式完全包含于此。
本申请涉及太阳能电池，更确切地说涉及使用薄半导体晶片的太阳能电池。
技术介绍
通常地，用于太阳能电池的硅晶片是156mmx156mm并且180到200微米厚。因为用于制造这些晶片的高度精炼的硅是非常昂贵的，使用较薄的晶片将是有利的，以便降低材料成本。此外，通过适当的电池构造，相对较薄的硅晶片比较厚的硅电池具有更高的效率。利用较薄晶片显示较高效率的电池构造是导致低的表面再结合与良好的光捕获的电池构造。PERC电池结构是当前最广泛采用的此电池结构。(PERC表示被动发射器后接触。)用于此较高效率的原因被认为是，由于距离在较薄本体中比在较厚本体中更短，因此将较低体积再结合到收集pn交叉点。从较薄厚度产生的电池效率增加的数量取决于电池构造或结构，并且还取决于晶片的电子质量。通常来说，较大的增加与较低的晶片电子质量相关。因此，对于降低的晶片成本与增加的电池效率来说，使用较薄的晶片存在强大的动机。较薄晶片的其它优点在于每单位体积的小部分载体注入等级较高，因为相同数量的光子被吸收在用于较高的注入等级的较少材料中，并且在较高注射等级处多晶硅材料具有较高体积小部分载体寿命。用于太阳能光电(PV)的硅晶片通常通过生长或铸造铸锭并且然后通过将铸锭分裂(通常通过线锯)成晶片。线锯可以被用于制造薄于标准180-200微米厚的晶片。然而，已经发现此较薄晶片在电池制造、电互连以及封装到模块中的过程中断裂。出于这些原因，在尝试较薄晶片以后(120微米那么薄)，此工业返回到先前的180-200微米标准。对于包括利用多晶硅材料的PERC的通常电池结构来说，使晶片薄于80微米未提供任何进一步可观的效率增益。较薄晶片的增加的断裂具有几个起源。在电池制造过程中，晶片通常通过从晶片的边缘的缺陷的传播而断裂。边缘缺陷包括破裂与薄点。此外，在操作过程中，在边缘处形成新的破裂与缺陷，因为它们是在制造过程中与装置的其它件接触的位置。在电池制造与模块制造过程中从边缘开始的破裂是个问题。通常来说，已经发现通过当前使用的机械装置与方法，薄于150微米的PV晶片通过待实施的不可接受的频率而被损坏。此外，母线与其它电连接件必须附接到电池的顶部电极与底部电极以使它们相互连接。实际上这些线的大体横截面能够承载由太阳能电池产生的大电流。例如，在3母线电池中的一般铜母线可以是1.6mm宽与0.15mm厚。这些线通过焊接或者利用传导性粘结剂附接到电池上的喷镀。附接自身在线与喷镀之间形成应力，尤其在焊接的情形中。线与硅电池的热膨胀的系数是不同的(线的热膨胀的系数高于硅的热膨胀的系数)并且由此温度的改变导致在线与电池之间的更大应力。此附接与热膨胀应力可能造成线和/或喷镀与电池的层离，尤其在电池的边缘附近。此外，母线必须从电池的顶部表面向下弯曲，以在下方包绕到相邻电池的后表面。此弯曲线增加了在电池的边缘附近的喷镀处的层离应力。此外，如果不适当地弯曲，线就可能实际上接触电池的边缘，由此致使或传播边缘破裂。根据制造的另一个方法，大体上利用在2012年10月23日公开的Sachs等人的标题为METHODSFOREFFICIENTLYMAKINGTHINSEMICONDUCTORBODIESFROMMOLTENMATERIALFORSOLARCELLSANDTHELIKE(用于由熔化材料有效地制造用于太阳能电池等的薄的半导体本体的方法)的美国专利第8,293,009中公开的技术由半导体熔化形成半导体晶片，其通过引用的方式完全地包含于此。在此专利中公开的技术在这里大体上称为直接(DW)晶片形成技术。根据此技术，薄半导体本体，诸如晶片，由半导体材料的熔化形成，而不是由坯料缝合或者在绳之间生长或者其它一些方法形成。简要地说，根据直接晶片(DW)晶片形成技术，横跨多孔成型板施加压差并且在其上形成半导体(例如，硅)晶片。压差的放松允许晶片的释放。成型板可以比熔化物更冷。通过形成晶片的厚度提取热量。液体与固体界面基本上平行于成型板。固化本体的温度横跨其宽度基本上是均匀的，导致低应力与转位密度以及较高的结晶质量。多孔成型板必须充分可渗透以允许气体流动通过它。其必须不是那么可渗透的以便在提供压差的时间过程中允许熔化材料侵入到孔隙的开口中。否则，此孔隙将变得阻塞并且压差可能不被保持。此熔化物可以通过下面引入到板：整个面积都与熔化物的顶部接触；横穿熔化物的与成形板接触的局部面积，无论水平或者竖直，或者在其间；并且通过使成型件浸入到熔化物中。可以通过多种方式来控制颗粒尺寸。在直接晶片技术专利中有时称之为压差、并且在这里称作为压差范围，可以通过使熔化表面保持在大气压力下，并且将成型板的后表面保持在比大气压力更低的压力下建立。在另一个实施方式中，通过使成型板的后面直接通风到大气来产生成型板的面之间的压差，同时使在成型板的形成面上的大气保持在基本上高于局部大气压力的压力下。此实施方式的优点是不需要真空泵。成型面与熔化表面相互接触可以称作为接触持续时间的一定时间期间。在接触持续期间的至少一部分过程中，提供了压差范围。由熔化物形成晶片是有利的，并且认为是直接晶片技术专利的技术，以及此外这里公开的一个技术，以在熔化物内形成固化本体，并且用于在成型板(或者在本技术公开的型板的情形中)上形成例如晶片的此本体。无需将其从成型板(或者型板)释放以构成制造的有价值物件。而且此外，可以以多种方式将形成的晶片从成型板移除。在一些情形中，可以移除压差状况，即如果使用真空，就可以将其关闭，并且晶片落下。或者，压差区域可以减小，即真空的程度可以减小，或者压差可以减小。此外，可以使用诸如剥离销钉、剥离框架的机械装置，或者机械地接触晶片并且远离成型板按压它的其它工具。关于成型板的多孔性，在一个实施方式中，首先接触熔化物并且随后接触固化的半导体材料的表面的多孔性必须规模足够小，以便使得熔化的半导体很难进入孔隙中。通常地，相关孔尺寸可以从0.1到10.0微米变动。孔隙相互连接，使得穿过成型件的多孔介质的气体通常以复杂模式流动，由此通过找到围绕任何阻塞的循环路径调节局部阻塞。正是形成面向熔化材料的表面并且与熔化材料的表面接触的多孔本体的外表面，可以是略微地非平面(在微小或者略微较大等级)，由此允许熔化半导体仅在特定的众多密集的位置处接触成型件表面。通过此结构，气体可以在熔化材料与多孔成型件的表面之间有点儿横向地流动。这允许通过压差区域提供的抽吸以在此表面积的非常大的百分比大约100％上施加作用力。这与其中可以设置较少数量的较大孔的情形对比，可以通过此孔提供压差，以建立相等的压差。在后面情形中，压差的轨迹限定到相对少量大孔的相对小的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，包括：(i)半导体晶片，其包括：a.第一表面；以及b.第二表面；c.第一区域，其在与所述第一表面正交的方向上具有第一平均厚度；d.第二区域，其处于控制位置处，具有第二平均厚度，所述第二平均厚度与所述第一平均厚度的比率在1.28比1与5比1之间，其中，所述第二区域包括条状部、岛状部或者平台中的至少一个；(ii)在所述第二区域的至少一部分上的喷镀；以及(iii)与所述喷镀接触的母线。

【技术特征摘要】
2014.04.30 US 61/986,388;2014.06.13 US 62/011,8661.一种太阳能电池，包括：(i)半导体晶片，其包括：a.第一表面；以及b.第二表面；c.第一区域，其在与所述第一表面正交的方向上具有第一平均厚度；d.第二区域，其处于控制位置处，具有第二平均厚度，所述第二平均厚度与所述第一平均厚度的比率在1.28比1与5比1之间，其中，所述第二区域包括条状部、岛状部或者平台中的至少一个；(ii)在所述第二区域的至少一部分上的喷镀；以及(iii)与所述喷镀接触的母线。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，还包括覆盖所述第二表面与所述母线的封装材料。3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第二区域包括条状部。4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第二区域包括平台区域。5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第二区域包括岛状部区域。6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第二区域包括至少一个岛状部区域和至少一个平台区域。7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述喷镀将所述平台区域和所述岛状部区域联接。8.根据权利要求7所...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊曼纽尔·M·萨克斯，拉尔夫·约恩奇克，亚当·洛伦兹，理查德·L·华莱士，乔治·D·斯蒂芬·赫德尔森，
申请(专利权)人：一三六六科技公司，
类型：新型
国别省市：美国,US