[发明专利]太阳能电池

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

在制造本发明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100μm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℃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℃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20mm×6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℃到300℃的情况下被烘干并且最终在大于570℃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400μm。

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。

发明内容

本发明所基于的任务是，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。