[发明专利]形成箔触点后发射体太阳能电池的系统和方法

说明书

本发明的太阳能电池结构可提供包括前钝化层和前防反射层的前表面。太阳能电池结构可在后表面上提供两个触点。在一些情况中，后表面可任选地提供钝化、掺杂、和/或透明导电氧化物层。后表面还提供多层箔组件(MFA)。MFA提供与基材后表面的掺杂区域(例如基底或发射体区域)电连通的第一金属箔。MFA还可提供通过介电层与第一金属箔间隔开的第二金属箔。第一金属箔和/或介电层可包括穿透所有这些层的开口，并且这些开口可被用来形成与第二金属箔电耦合的激光‑烧制触点，其与第一金属箔电隔离。

相关申请

本申请要求2015年8月26日提交的美国临时专利申请第62/210,230号的权益，该申请通过引用纳入本文。

发明领域

该发明涉及全背接触式太阳能电池。更具体地，涉及制造具有多层金属镀覆的背接触式太阳能电池的系统和方法。

发明背景

理想的太阳能电池几何结构是包括半导体晶片、和分别与具有p-型和n-型掺杂的区域重合的交替的线(交指条纹)的交指背接触(IBC)电池。该电池几何结构具有通过将两个触点放在不被照射的晶片的后侧来完全消除阴影损失的优点。而且，触点更容易与后表面的两个触点互连。

另一种理想的太阳能电池结构包括硅异质结或隧道结触点的使用。这样的结构的一个例子是HIT(具有本征薄层的异质结)电池结构。在该结构的前发射体形式中，硅晶片通过与电荷载体传输层一起作为表面钝化层的薄本征氢化无定形硅(a-Si:H)层与两侧接触。在电池的正面，施加掺杂到掺杂极性相反的基底基材上的半导体层，以形成异质结发射体。在电池的后面，施加掺杂到掺杂极性相同的基底基材上的半导体层，以形成基底触点。然后这些层可与透明或金属导电层接触以从太阳能电池中提取电流。在隧道结电池中，本征a-Si:H层用薄的高带隙材料替代。在异质结电池的情况下，电荷载体传输通过陷阱中的跳跃传导和本征a-Si:H层中的带传导这两者产生，而在隧道结电池的情况下，电荷载体传输通过量子力学隧穿产生。尽管有这种差异，电池结构还是有些类似，且重要的是可在低温工艺中制造，因为它们不需要掺杂剂扩散。

异质结或隧道结太阳能电池不能实现出色的效率，因为它们仍然需要前侧触点。首先，前侧触点的存在降低了效率，因为入射光被提取产生的电流的必需的金属栅格所阻挡或遮盖。此外，前电触点的存在要求电池正面同时对电学、光吸收和钝化特性进行优化，往往产生影响电池性能的妥协。

目前，具有最高效率的硅太阳能电池基于交指全背接触结构与硅异质结触点的结合。硅太阳能电池已被报道具有高达25.6％的效率。然而这些高效IBC太阳能电池的工艺没有被详细讨论，制造成本可能相对较高，因为已知的可用于每种情况下的加工技术由于所需的各种掩蔽和真空加工步骤而有些复杂。

许多太阳能电池结构，包括IBC结构，依靠薄的指状金属来收集电流。在IBC电池的情况下，这些薄的指状物在电池背部成交叉梳状，并往往由单一金属沉积而成，其被图案化以显示指状结构。由于指状物存在于同一层，每个指状物的面积可以仅为电池全部面积的约1/2，但实际上少于1/2，因为在指状物之间需要绝缘区域(隔离间隙)。将此与电流必须沿着狭窄的指状物行进的事实结合，指状物需要非常高电导率的层。太阳能行业大多仅采用银，一种昂贵的金属，以解决高电导率的要求，从而得到低电阻。此外，较大的电池尺寸加剧了与太阳能电池的金属触点的电阻相关的问题。

也试图改善太阳能电池的金属镀覆。多层金属镀覆将每个触点金属(基底、发射体)用作整个电池上的邻接的(contiguous)金属片材，其在底部触点金属片材中具有通孔，以允许顶片材形成局部基底接触，该通孔用光刻工艺形成。然而光刻工艺昂贵且不适于太阳能电池制造。另一方法以成本有效的方式采用相对厚的金属，但没有指向制造有用的背接触电池所需的方法。