太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及包括具有正面和背面接触的半导体衬底的太阳能电池，其中该正面接触包括优选地相互平行地伸展的接触指（300、302、304、306）和至少一条相对于所述接触指横向地伸展的母线（307、311），与该母线材料决定地连接的连接器（324、326）沿着该母线伸展。为了避免在作用于该连接器的力的情况下的裂缝形成，建议，该母线由具有焊接棱边（328、330）的区段（308、310、312、314）构成，该连接器在所述区段上延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池
本专利技术涉及包括具有正面和背面接触的半导体衬底的太阳能电池，其中该正面接触优选地包括相互平行地延伸的接触指和至少一个相对于这些接触指横向地延伸的母线，与该母线连接的连接器沿着该母线伸展。
技术介绍
在制造本专利技术所涉及的晶体硅太阳能电池时，被锯开的硅晶片通常借助蚀刻槽被纹理化。随后，根据标准技术，磷可以渗入到晶片的一侧中，以便构造pn结。为此在制造时将磷硅酸盐玻璃施加到正面上，该磷硅酸盐玻璃用作用于扩散过程的P源，并且之后被蚀刻掉。然后借助导电膏实现金属化。在辐射侧的、即向阳的在p传导的晶片情况下为n层的面上，为了构造正面栅，施加两到三条或更多的母线以及单独的大约100 宽的集流管(也称为指)。这可以通过丝网印刷、指写(Fingerschreiben)、电镀沉积或火焰喷涂/等离子喷涂来实现。在相当大的范围内该丝网印刷技术也获得应用，在该丝网印刷技术中含玻璃的Ag导电膏被压印、烘干并且随后在大约800°C时被烧结。在晶片的背面、即背离辐射或背阳的面上，通常施加大面积的铝层作为背面接触。在铝在大约600°C的温度下退火时，硅衬底在铝层和硅衬底之间的界面处熔化并且与铝形成合金。在冷却中，以铝高掺杂的硅层外延地在晶片、即衬底的朝向硅的背面上固化。同时以硅加强的Al层在朝向铝层的面上固化，并且在冷却过程的最后，Al-Si共晶体在以铝高掺杂的层和以硅加强的层之间固化。硅中高的铝掺杂在背面接触的附近引起电场、即所谓的背面场(Back-Surface-Field)，该电场使p区中的少数载流子、即电子远离背面接触，并且抵制在欧姆背面接触处的重组。因此给出背面的防止少数载流子重组的良好的钝化，因此太阳能电池的较高的效率是能够实现的。为了实施所需的电接触，接触印制导线或焊接点通常通过丝网印刷、移印或其他合适的印刷方法直接被施加到衬底表面上，并且镀锡的铜带被焊接到其上。相应的也被称为垫片的焊接点的尺寸处于10到20mmX6到8mm之间并且典型地具有直角或椭圆形状。具有玻璃成分的导电膏的丝网印刷或移印是流行的。这些导电膏首先被印刷，然后在200°C到300°C的情况下被烘干并且最终在大于570°C的温度下被烧结或形成合金。用于制造具有铝层和存在于该铝层的空隙中的Ag垫片的背面接触太阳能电池的方法可从US-A-2008/0105297得悉。在那里描述了在铝层和Ag垫片之间的有针对性地印刷的重叠区域中三种金属、即Al、Ag和Si共同作用。因此应该出现由于三种组分的不同的热膨胀而导致的机械应力，使得在重叠区域中背面垫片的所压印的银剥落。为了避免该缺点，应该使用具有倒圆的或斜切的角部的Ag垫片，通过这些角部减小在角部处出现的机械应力峰值。但是与此有关的措施的实际试检已经显示出，机械应力峰值没有在所需的范围内减小，使得银垫片的损害和因此相应的具有垫片的太阳能电池的功能减弱的风险继续存在。由DE-A-10 2009 026 027已知一种晶片太阳能电池，在该晶片太阳能电池中为了避免晶片的断裂风险在背面电极结构中构造中断的母线，使得根据中断的母线和背面层不发生垫片的重叠。因为在生产技术上不确保，仅在背面层的空隙内来看在中断的母线的纵向上可引入垫片，所以建议，该垫片在要焊上的连接器的方向上与邻接的层相间隔地终止，其中然而优先地仅在该垫片的棱边和该层之间构造间隔，而间隙不必延伸直到半导体衬底的背面。在棱边范围内的间隙的宽度应该优选地小于400 y m。JP-A-2003-273379的主题是具有条带状母线的太阳能电池，该母线与太阳能电池的背面的重叠区域内具有比在重叠区域之外更小的厚度。US-A-2010/0200057具有背面条带状的母线，该母线具有凹处。根据US-A-2003/0025115的发光二极管具有与电导体连接的垫片电极和半透明的电极。该垫片电极在周边被结构化。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是，改进开头所述类型的太阳能电池，使得在力作用于与母线连接的连接器的情况下裂缝形成被避免或相较于现有技术至少被减少。根据另一方面，不管用于构造背面接触的所使用的不同材料，即基于相互不同的膨胀系数，对半导体衬底、即晶片的损害应该不发生，然而同时保证连接器和焊接点、即垫片之间的可靠的材料决定的连接。本专利技术建议一种包括具有正面和背面接触的半导体衬底的太阳能电池，其中该正面接触由优选地相互平行地伸展的接触指和至少一条相对于这些接触指横向地伸展的母线构成，与该母线连接的连接器沿着该母线伸展，并且其特征在于，至少一条母线由区段构成并且这些段落具有焊接棱边，该连接器在该焊接棱边上延伸。与已知的构造不同，该母线在太阳能电池的正面的区域中、即在面向辐射的面上，具有多个焊接棱边，如果拉力作用于连接器，则实现具有以下结果的力分配，即减少或避免否则出现的裂缝形成。焊接棱边是边缘，沿着该边缘，该连接器与母线的区段材料决定地连接。通常，该连接器在其纵向上来看在区段的整个长度上与该区段连接，使得由连接器覆盖的区段的边缘也是焊接棱边。在此特别是规定，区段被构造，使得优选地至少两个接触指、特别是正好两个接触指分别与母线的构成至少两个焊接棱边的区段连接。本专利技术特别是规定，母线的连接至少两个接触指的区段在俯视图中具有环状或空心矩形状的几何形状，用于四个焊接棱边的形成。本专利技术补充地或替代地建议，该母线由两个在其纵向上伸展的条带状的区段构成，这些区段在指的区域中分别在宽度上被加宽，并且优选地连续地过渡为指的相应的纵向边缘。母线在其纵向上来看也可以由多个相互间隔的区段构成，其中每个区段具有至少两个横向焊接棱边、即相对于母线的纵向延伸横向地伸展的焊接棱边。得出具有纵向和横向侧边的导体的几何形状。与此不相关地，该母线应该被划分为区段，使得至少两个至少逐区段地沿着指延伸的焊接棱边被分别分配最多五个接触指、优选地两个接触指。根据本专利技术，在正面伸展的与电池连接器材料决定地连接的母线被划分为区段或区域，使得得出多个焊接棱边，该焊接棱边不必强制性地相对于母线的纵向垂直地或横向地伸展。在此，母线的纵向通过沿着母线的连接器的纵向延伸来预先给定。该焊接棱边本身不必强制性地仅仅相对于母线的纵向横向地、即沿着或平行于接触指伸展。更确切地说，特别是当该母线在接触指的区域中被扩宽并且母线和接触指的纵向棱边连续地过渡为彼此、即得出母线区段的凹状伸展的纵向边缘作为焊接棱边时，母线的区段的相对于接触指倾斜地伸展的区域也可以构成该焊接棱边。为了解决本专利技术的其他方面，只要涉及背面接触，那么根据本专利技术基本上建议一种太阳能电池，该太阳能电池具有有正面和背面接触的半导体衬底，其中该背面接触具有由第一导电材料构成的或包含第一导电材料的具有凹处的层，在该凹处中布置有焊接点(垫片)，该焊接点由第二导电材料构成或包含该第二导电材料，该第二导电材料在接触区域中与第一导电材料形成金属间连接，其中被布置在至少两个凹处中的焊接点与沿着直线伸展的连接器在每个垫片的各一个焊接区域中连接，并且该连接器与层隔一定距离在焊接点的焊接棱边上延伸，其中该太阳能电池的特征在于，该连接器与该焊接点仅仅在金属间连接之外材料决定地连接和/或该连接器在焊接点的至少三个相对于直线横向地伸展的焊接棱边上延伸，其中至少三个焊接棱边具有由连接器所覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能电池，包括具有正面和背面接触的半导体衬底，其中所述正面接触包括优选地相互平行地伸展的接触指（300、302、304、306、400、402、404、406、408、410）和至少一条相对于所述接触指横向地伸展的母线（307、311、412、414、430、432、500），与所述母线材料决定地连接的连接器（324、326）沿着所述母线伸展，其特征在于，所述至少一条母线（307、311、412、414、430、432）由具有焊接棱边（328、330、332、334、336、338、420、422、424、426、438、440、514、516、518、520、522、524）的区段（308、310、312、314、316、318、320、322、418、502、504、506）构成，所述连接器（324、326、512）在所述区段上延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.12 DE 102011001999.51.太阳能电池，包括具有正面和背面接触的半导体衬底，其中所述正面接触包括优选地相互平行地伸展的接触指(300、302、304、306、400、402、404、406、408、410)和至少一条相对于所述接触指横向地伸展的母线(307、311、412、414、430、432、500)，与所述母线材料决定地连接的连接器(324、326)沿着所述母线伸展， 其特征在于， 所述至少一条母线(307、311、412、414、430、432)由具有焊接棱边(328、330、332、334、.336、338、420、422、424、426、438、440、514、516、518、520、522、524)的区段(308、310、.312、.314、316、318、320、322、418、502、504、506)构成，所述连接器(324、326、512)在所述区段上延伸。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述区段(308、310、312、314、316、318、320、322)被构造，使得多个接触指(330、302、304、306)、特别是两个接触指分别与所述母线(310、311)的具有至少两个焊接棱边(328、330)的区段连接。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，连接至少两个接触指(300、.302、304、306)的区段(308、310、312、314、316、318、320、322)在俯视图中具有环状或空心矩形状的几何形状，用于形成四个焊接棱边(332、334、338)。4.根据权利要求1到3中至少一个所述的太阳能电池，其特征在于，所述母线(430、.432)在其纵向上来看具有至少四个纵向焊接棱边。5.根据权利要求1到4中至少一个所述的太阳能电池，其特征在于，所述母线(412、.414)在与所述接触指(400、402、404、406、408)的接触区域中在宽度上被加宽并且优选地连续地过渡为接触指(408 )的相应的纵向边缘。6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述母线(500)由条带状的区段(502、504、506)构成，所述区段相对于所述连接器(512)横向地、优选地垂直地伸展并且材料决定地与所述连接器连接。7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述区段中仅仅几个区段(502)与接触指(510)连接。8.根据权利要求1到6中至少一个所述的太阳能电池，其中所述太阳能电池的背面接触具有由第一导电材料、特别是由铝构成的或包含铝的具有凹处(102)的层(30、100)，可焊接的焊接点(垫片)(32、106、132、144、154、164、174、180、182)被布置在所述凹处中，所述焊接点由第二导电材料、如银构成或包含该第二导电材料材料，所述第二导电材料在接触区域中与所述第一导电材料形成金属间连接，其中被布置在至少两个凹处中的焊接点与沿着直线伸展的连接器(36、104)在每个垫片的各一个焊接区域(122)中是可连接的，并且所述连接器与所述层隔一定距离在所述焊接点的焊接棱边(108、110、111、113、114、142、146、.148、160、162、166、168、192、194、196、198、202、204、206、208)上延伸， 其特征在于， 所述连接器(36)与所述焊接点(32)仅仅在所述金属间连接之外材料决定地连接和/或所述连接器(104)在至少三个焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：H冯坎佩，P罗特，
申请(专利权)人：弗劳恩霍弗实用研究促进协会，
类型：
国别省市：