[发明专利]用于连接太阳能电池的方法

说明书

本发明涉及一种用于连接太阳能电池的方法，其中，(a)通过物理气相沉积把铝或铝合金沉积在第一太阳能电池的半导体器件的背面上，并形成铝‑背触点；(b)用含有Zn²⁺的碱性、水状介质处理铝‑背触点，从而在铝‑背触点上沉积金属锌，并形成镀锌的铝‑背触点；(c)通过金属连接器使得镀锌的铝‑背触点与第二太阳能电池的金属触点连接，其中，该金属连接器通过钎焊或粘接固定在镀锌的铝‑背触点上。

太阳能电池通常包含半导体器件，该半导体器件包括第一半导体材料、第二半导体材料和位于这两种半导体材料之间的过渡区域(例如也称为pn结)。可以对这些半导体材料中的一种予以掺杂，或者也可以对这些半导体材料中的每一种予以掺杂。通过与第一半导体材料电连接的第一金属触点和与第二半导体材料电连接的第二金属触点，可以量取所产生的电压。

金属触点之一可以安置在太阳能电池的正面或前侧面上(通常称为前触点)，而另一金属触点位于单体电池的背面上(通常称为背触点)。替代地也已知如下太阳能电池：对于这种太阳能电池，各金属触点仅仅例如以梳式叉指结构的形式位于太阳能电池背面上。在这种仅仅背面接触的太阳能电池中，可以减小遮暗效应。

铝是一种非常良好地适合于太阳能电池、特别是结晶的硅-太阳能电池的背面金属化的金属。它的特点是，导电率高、价格低和光反射度高。由于这些原因，大多数工业制造的硅-太阳能电池具有铝制的电的背触点，该背触点往往通过丝网印刷予以覆设。该背触点在温度超过800℃时被烧结，以便保证由铝颗粒构成的基质良好地凝聚。同时，铝与硅晶圆熔成合金，并且靠近表面以相当大的浓度游离于其中，由此形成了适合于p型太阳能电池的、p⁺掺杂的背表面场(BSF)。然而，铝掺杂的BSF的电品质对于高效太阳能电池不够用。硼掺杂的BSF对于p型太阳能电池实现了较小的饱和电流密度。对于n型太阳能电池，根本就不需要n⁺掺杂。在这两种情况下，与丝印-铝的接触会由于不可避免的形成合金而导致BSF严重受损，或者甚至导致过度补偿。丝印-铝的另一缺点是，高的烧结温度不允许优化的介电的表面钝化，这同样妨碍实现峰值效率。因此，通过物理气相沉积(physical vapordeposition，PVD)在当今的高效太阳能电池上覆设Al背面触点。这些Al背面触点相比于丝印Al具有改善光反射度的附加优点，因为它们是致密层。

太阳能电池与PVD-Al-背触点电串联成太阳能电池串，这种串联比如对于制造太阳能电池模块来说是必需的，然而却是一种挑战，因为能导电的电池小连接带(简称：连接器)由于很快在铝上形成的Al₂O₃层而不能传统地钎焊到铝上。

针对该技术问题，已知有多种解决方案。在一种方法中，首先把由锡构成的印制导线—所谓的汇流排—通过超声焊接覆设到铝上。随后，可以把Cu连接器软钎焊到锡汇流排上。例如H.v.Campe等人的第27届欧洲光伏太阳能会议纪要(2012年第1150页)以及P.Schmitt等人的“Adhesion of Al metallization in ultrasonic soldering on theAl rear side of solar cells”(Energy Procedia杂志，2013年)描述了这一点。技术挑战是覆设锡汇流排的设备技术代价和因超声波影响所致的可能提高的断裂率(所谓的振动冲击)，这对于薄的太阳能电池会变得明显。