[发明专利]光伏太阳能电池及其制造方法

说明书

一种光伏太阳能电池及其制造方法，包括：设置在硅基板(1)上的前电极(2)，该前电极(2)至少具有由单一材料构成的若干指状物(4)和若干母线(5)，该单一材料完全由金属硅化物组成，该金属硅化物是通过在硅基板(1)上沉积金属并施加热处理以引起金属和硅之间的反应获得的，因此光伏太阳能电池的电压损耗与具有银电极或额外的导电材料涂层的常规电池的电压损耗接近。

技术领域

本发明涉及一种光伏太阳能电池，更具体地，涉及一种硅光伏太阳能电池及其制造工艺，所述电池具有由单一材料形成的前电极，所述单一材料是通过热处理获得的金属硅化物，所述电池避免了用额外的导电材料涂覆所述前电极的需要，并且尤其是避免了使电池的成本增加的银的使用。

背景技术

近年来，可再生能源的兴起对于减轻化石燃料的消耗变得越来越重要。光伏太阳能是最有前途的可再生能源之一。光伏太阳能开发的主要目的之一在于例如通过降低光伏组件的制造成本来降低太阳能生产成本。

光伏组件由将来自太阳的光能转换为电能的光伏太阳能电池组成。标准的光伏太阳能电池由前电极、用作有源层的硅基板以及后电极组成，该有源层布置在两个电极之间。前电极具有电引导到电池外部的导电分支，所述分支由导电栅格或网格(也称为“指状物”)和母线组成。栅格由比母线更薄的指状物形成，它们的功能是收集在电池中获得的电能以将其发送到母线，其中相邻电池之间的触点被焊接在母线中。

前电极通常由通过丝网印刷而沉积的银形成，由于银的低电阻率、良好的热稳定性以及与硅工艺的高兼容性，因此银被证明是特别适合用于制造太阳能电池的材料。该工艺的另一种替代方法是使用金属硅化物作为硅基板与额外的导电材料之间的中间材料，用于实现前电极的导电条件，需要前电极的导电条件以提取电流并且使电阻损失最小化。以下文献提及了在光伏太阳能电池的制造中金属硅化物的使用，并且在其中使用额外的导电材料层来改善前电极的导电性。这些文献是EP2428997A2、US2014096823A1、WO2013076267A1、US2010071751A1、US2010037941A1。

诸如银的导电材料或者其上沉积有额外的导电材料的硅化物的及其沉积方法的使用极大地增加了光伏太阳能电池的制造成本。如今，在不考虑硅价格的情况下，银对电池成本的影响为13％。因此，需要一种获得光伏太阳能电池的替代解决方案，该光伏太阳能电池避免使用银或复杂的制造工艺，同时保持适合的能量效率。

发明内容

本发明提出了一种具有前电极的光伏太阳能电池、其制造方法和由光伏太阳能电池形成的光伏组件，其中，所提出的太阳能电池的前电极由单一材料形成，该单一材料不需要使用银电极，但是能够获得与使用所述银或其他更复杂的沉积工艺的常规太阳能电池相似的能量效率。

所提出的光伏太阳能电池包括布置在硅基板上的前电极，并且至少具有用于引导活性材料中产生的电能并将其发送到电池外部的指状物。优选地，前电极具有用于引导活性材料中产生的电能并将其发送到电池外部的指状物和母线。

根据本发明，太阳能电池的前电极通过仅由金属硅化物组成的单一材料形成，而不包括任何额外的导电材料层。

本发明的光伏太阳能电池对象的前电极的制造方法包括在硅基板上布置金属并且施加热处理以引起金属与硅之间的反应，从而获得通过仅由金属硅化物组成的单一材料形成的前电极。

使用金属硅化物作为单一材料来形成光伏太阳能电池的前电极，从而避免了银的使用以及用于形成前电极的任何其他的额外工艺，从而降低了电池的成本。

例如，为了使光伏太阳能电池具有与常规电池相似的功率损耗，指状物的宽度约为5μm，并且指状物之间的最小间距至少为0.2mm，并且前电极具有至少27条母线。

如果能够制造宽度小于5μm的指状物，则其余的最佳参数将由下面描述的等式得出。