用于太阳能电池的非接触式汇流条和制造非接触式汇流条
的方法
[0001] 优先权
[0002] 本
申请要求于2011年1月13日提交的题为“NON-CONTACTING BUS BARS”的美国临时申请No.61/432,521的优先权，其全部内容通过参考并入本文中。
技术领域
[0003] 本
发明涉及用于制造
太阳能电池的方法的领域，更具体地，涉及用于太阳能电池的非接触式汇流条（bus bar）和制造非接触式汇流条的方法。
背景技术
[0004] 太阳能电池也称为光伏（PV）电池，将
太阳辐射转化为
电能。使用
半导体处理技术来制造太阳能电池，半导体处理技术典型地包括例如，各种材料和层的沉积、掺杂和蚀刻。典型的太阳能电池是在半导体
晶圆或衬底上制造的，对半导体晶圆或衬底进行掺杂，从而在晶圆或衬底中形成p-n结。指向衬底表面的太阳辐射（例如
光子）使衬底中的
电子-空穴对破裂，导致电子从n掺杂区向p掺杂区迁移（即，产生
电流）。这在衬底的两个相对表面之间产生
电压差。耦合到
电路的金属触点收集在衬底中产生的电能。
[0005] 使用类似于传统半导体处理技术的工艺来制造
硅光伏（PV）电池。然而，PV电池与晶圆相比的数值差是多个数量级的。PV产业需要以低资金和运营成本获得高产量。此外，用于PV电池的衬底通常很薄（例如，<200μm厚）且易碎。
[0006] 当前制造的绝大多数太阳能电池使用丝网印刷技术来将
银浆料丝网印刷到正表面上。随后通过前氮化硅以短暂的热上升至约800℃来烧制/溶解该金属。在这一热循环期间，浆料中的玻璃粉（frit）溶解氮化硅，并且在冷却时，银沉淀析出并形成与在下面的硅接触的微晶。这一前接触的标准图案是～100μm宽的一系列平行的细线（指状体），以及两个或三个垂直于指状体且约2mm宽的汇流条。以往，权宜之计是以单个图案同时丝网印刷指状体以及汇流条。
[0007] 由于全部金属都在
正面，屏蔽（shadowing）是个问题。因此，需要致
力于减小这些金属触点的宽度。指状体宽度的目标是接近60到70μm。汇流条宽度也变得更窄。遗憾的是，导电率也随着宽度降低而降低。业界对以任意可观的高度丝网印刷如此细的宽度存在问题。为了可靠地将Ag浆料推挤通过掩模的精细特征体需要较低
粘度的浆料，这会遗憾地导致较低的浆料高度或高宽比。
发明内容
[0008] 包括了本发明以下概要，以便提供对本发明的一些方面和特征的基本理解。这个概要不是本发明的广泛的综述，也同样并非旨在具体确定本发明的关键或至关重要的要素，或者勾画出本发明的范围。其唯一目的在于以简化形式提出本发明的一些概念，作为以下提出的更详细说明的前序。
[0009] 根据本发明的一个方面，提供了一种光伏模
块，包括衬底；
钝化层；所述
钝化层上的第一层，所述第一层仅由多个指状体组成；以及所述第一层上的汇流条，其中所述汇流条未接触钝化层。
[0010] 可以使用第一浆料通过丝网印刷来形成第一层，以及使用第二浆料来丝网印刷汇流条。第一浆料可以具有高玻璃粉，第二浆料可以具有高导电率。
[0011] 可以使用浆料通过丝网印刷来形成第一层，以及可以通过金属
镀来形成汇流条。
[0012] 光伏模块可以包括氮化硅钝化层与第一层之间的
掺杂剂墨
水。
[0013] 衬底可以是硅，钝化层可以是氮化硅。
[0014] 根据本发明的另一方面，提供了一种制造光伏模块的方法，包括使用第一浆料在衬底上丝网印刷指状体；以及使用第二浆料在指状体上丝网印刷汇流条，其中第二浆料比第一浆料粘度更大。
[0015] 第一浆料可以包括玻璃粉，第二浆料不包括玻璃粉。
[0016] 所述方法还可以包括在丝网印刷汇流条之前烧制第一浆料。所述方法还可以包括共烧第一浆料和第二浆料。
[0017] 所述方法还可以包括在丝网印刷指状体之前丝网印刷掺杂剂墨水并扩散掺杂剂。
[0018] 所述方法还可以包括选择性掺杂第一区，第一区对应于指状体；以及选择性掺杂第二区，第二区对应于汇流条。可以使用构图为指状体的屏蔽掩模选择性地掺杂第一区，可以使用构图为汇流条的屏蔽掩模选择性地掺杂第二区。
[0019] 根据本发明进一步的方面，提供了一种制造光伏模块的方法，包括使用第一浆料在衬底上丝网印刷指状体；以及在指状体上形成非接触式汇流条。
[0020] 在指状体上形成非接触式汇流条可以包括在汇流条上沉积导电迹线。可以使用丝网印刷或
气溶胶喷射来沉积导电迹线。
[0021] 所述方法还可以包括使用金属镀加厚指状体和汇流条。金属镀可以是光诱导镀。
[0022] 在指状体上形成非接触式汇流条可以包括在指状体上设置金属线。可以以浆料和
焊料中的至少一个来涂覆金属线。
附图说明
[0023] 包含在本
说明书中并构成说明书一部分的附图举例说明了本发明的
实施例，并与说明书一起用于解释和说明本发明的原理。附图旨在以图示的方式示出示例性实施例的主要特征。附图并非旨在描绘实际实施例的每一个特征以及所示要素的相对尺寸，并且未按照比例来绘制。
[0024] 图1示出根据本发明一个实施例的光伏电池。
[0025] 图2是根据本发明一个实施例的具有汇流条的光伏电池的端视图。
[0026] 图3是示出根据本发明一个实施例的制造非接触式汇流条的方法的
流程图。
[0027] 图3A-B是示出根据本发明实施例的制造非接触式汇流条的方法的流程图。
[0028] 图4A-B是示出根据本发明一个实施例的制造非接触式汇流条的方法的流程图。
[0029] 图5是示出根据本发明一个实施例的制造非接触式汇流条的方法的流程图。
[0030] 图6是示出根据本发明一个实施例的制造非接触式汇流条的方法的流程图。
具体实施方式
[0031] 本发明的实施例涉及非接触式汇流条。可以做出两个改变以改进光伏电池的导电率。首先，可以增大指状体和汇流条的高度。丝网印刷的浆料的高宽比取决于其粘度和丝网/筛板厚度。通过将具有较高粘度的浆料用于汇流条，可以形成较厚的汇流条。其次，通过浆料中的玻璃粉减小浆料自身的导电率。玻璃粉对于溶解正面氮化硅钝化层是必需的，允许银与掺杂的衬底相接触。在本发明的实施例中，利用高玻璃粉浆料执行第一丝网印刷，以形成指状体，并且随后可以将是非玻璃粉浆料并且是高
导电性的第二浆料用于形成汇流条。可以利用对齐的第二丝网印刷浆料来增大这一第一浆料的高宽比。可替换地，可以烧制第一高玻璃粉丝网印刷，并且随后进行金属镀步骤。
[0032] 本发明的实施例是有利的，因为其减小了金属-硅再结合率，并改进了汇流条的导电率。利用这些新的两步骤方案，无需以传统方式形成汇流条。对于第一层的仅指状体的图案之后可以进行许多其它处理，以形成汇流条。在双印刷的情况下，具有高玻璃粉的第一浆料可以处于仅指状体的图案中，而第二高导电性浆料包括指状体以及汇流条或者仅包括汇流条。在一个具体实施例中，第一浆料是HERAEUS SOL952，第二浆料是HERAEUS CL80-9381M。在烧制时，汇流条区未溶解通过氮化硅钝化层。这具有降低总体再结合的有益效果。
[0033] 在硅太阳能电池中，金属接触的区域是必要的，但具有有害的再结合效果。取决于2
接触区下面的掺杂，金属接触的表面可以具有1000s的fA/cm 的再结合。称为Joe的发射极再结合是正面发射极中所有再结合的加权总和。对于具有100μm宽度的69个指状体和
2mm宽度的两个汇流条的156mm的太阳能电池，接触面积的分数仅对于指状体为4.4%，对于指状体和汇流条为7%。。对于良好钝化的良好发射极，Joe在非
金属化区域中可以是50到
2 2
300fA/cm。然而，金属接触区可以具有3000fA/cm 或更高的Joe。典型电池的净发射极Joe因此为：
[0034]
[0035] 借助不接触下面的硅的汇流条，Joe改进为：
[0036]
[0037] 图1示出根据本发明一些实施例的光伏电池100。光伏电池100包括基底104、多个指状体108和两个汇流条112。应理解，光伏电池可以包括比图所示的更少或更多的指状体108，并且光伏电池可以包括少于两个或多于两个的汇流条112。
[0038] 图2是根据本发明一些实施例的光伏电池100的端视图。基底104包括衬底116和形成于衬底116上的钝化层120。指状体108形成于钝化层120中。汇流条112形成于指状体108和钝化层120上。触点124形成于衬底的与指状体108和汇流条112相对的一侧。选择性发射极（未示出）形成于衬底104中。
[0039] 图3示出根据本发明一些实施例的制造图1和2的光伏电池的方法。如图3所示，该方法300包括在衬底中形成选择性发射极（掺杂区）（框304），在选择性发射极上形成指状体（框308）和在选择性发射极上形成非接触式汇流条（框312）。
[0040] 在金属接触区下的掺杂越高，在金属-硅界面处的再结合越低。对选择性发射极的关注-金属线下较高的掺杂和金属之间较低的掺杂-主要由到银浆料的接触
电阻来推动。附加的益处是金属-硅再结合率或Joe的减小。
[0041] 图3A和3B示出根据本发明特定实施例的形成选择性发射极的详细方法。如图3A所示，可以通过在衬底上丝网印刷掺杂剂墨水来形成选择性发射极（框304a）。该方法还可以包括形成磷扩散以生成指状体和汇流条的高掺杂图案。
[0042] 应理解，可以使用诸如激光过掺杂（over-doping）和
离子注入之类的其他方法。这些方法的产量降低，因为它们还需要在汇流条下形成掺杂区。在激光过掺杂的情况下，激光光斑可以是指状体宽度的宽度，但汇流条宽度将需要多个通道或不同的激光光学装置。
[0043] 对于离子注入并且更普遍的，对于利用屏蔽掩模的方法，需要两个沉积步骤，如图3B所示。如图3B中所示的，通过使用构图为指状体的屏蔽掩模选择性掺杂衬底（框304b-1），以及使用构图为汇流条的屏蔽掩模选择性掺杂衬底（框304b-2）来形成选择性发射极。应理解，其他掺杂方法也可以用于形成如上参照图3B所述的分离的掺杂区，包括激光选择性掺杂、离子选择性掺杂和PVD选择性掺杂等。
[0044] 图4A-B示出根据本发明一些实施例的用于形成具有非接触式汇流条的光伏模块的示例性方法。在图4A-4B中，使用第二丝网印刷处理来形成非接触式汇流条。具体地，在指状体丝网印刷和浆料干燥步骤后，第二丝网印刷步骤可以印刷汇流条。用于汇流条的浆料可以是高粘度的，并以较厚的丝网进行印刷，以实现比指状体更高的高宽比。汇流条浆料也可以是无玻璃粉的，其增强了导电性且不会溶解通过氮化硅钝化层。在一个具体实施例中，指状体浆料是HERAEUS SOL952，汇流条浆料是HERAEUS CL80-9381M。
[0045] 在一个实施例中，指状体和汇流条进行共烧，如图4A所示。在另一个实施例中，首先烧制指状体，随后以低温浆料丝网印刷汇流条，低温浆料在形成气体
退火或其他低温退火期间固结，如图4B所示。
[0046] 具体地，如图4A所示，方法400首先使用第一浆料在氮化硅钝化层上丝网印刷指状体（框404）。方法400继续使用第二浆料在指状体上丝网印刷汇流条（框408）并共烧指状体和汇流条（框412）。如图4B所示，方法400首先使用第一浆料在氮化硅钝化层上丝网印刷指状体（框404），并烧制指状体（框458）。方法400继续使用第二浆料在指状体上丝网印刷汇流条（框462），并烧制汇流条（框466）。如上所述，在一个具体实施例中，第一浆料是HERAEUS SOL952，第二浆料是HERAEUS CL80-9381M。
[0047] 图5示出制造光伏模块的方法，其中，通过
种子（seed）和沉积在指状体上的镀覆汇流条来形成非接触式汇流条。具体地，在指状体的丝网印刷和烧制后，可以针对汇流条沉积导电迹线。例如可以使用丝网印刷、气溶胶喷射等来沉积导电迹线。在一些实施例中，使用诸如光诱导镀（LID）等的金属镀技术来加厚指状体和/或汇流条。
[0048] 具体地，如图5所示，方法500首先使用浆料在氮化硅钝化层上丝网印刷指状体（框504），并烧制指状体（框508）。方法500继续在指状体上沉积导电迹线以形成汇流条（框512）。方法可任选地继续进行金属镀以加厚指状体和汇流条（框516）。
[0049] 图6示出制造光伏模块的方法，其中，固体汇流条可以用于形成非接触式汇流条。在丝网印刷指状体后，在表面上布置圆形或矩形横截面的金属线以接触每一个指状体。可以在烧制期间或烧制后布置金属线。应理解，因为重要的是汇流条接触每一个指状体，在一些实施例中，可以利用浆料或焊料预涂覆汇流条。可以在通过钝化层烧制指状体之前或之后涂覆该
导线。
[0050] 具体地，如图6所示，方法600首先使用浆料在氮化硅钝化层上丝网印刷指状体（框604），并烧制指状体（框608）。方法600继续在每一个指状体上设置涂覆的金属线（框612）。
[0051] 应理解，本文所述的处理和技术本质上并不与任何具体特定装置相关联，而可以由部件的任何适合的组合来实现。此外，根据本文所述的教导可以使用各类通用设备。相对于具体实例说明了本发明，但这些实例无论从哪一点来看都旨在是说明性而非限制性的。本领域技术人员应理解，许多不同组合也适合于实现本发明。
[0052] 此外，通过考虑本文公开的发明的详细说明和实践，本发明的其他实现方式对于本领域技术人员来说是显而易见的。可以单独或以任意组合来使用所述实施例的多个方面和/或组成。具体说明和实例旨在被认为仅是示例性的，本发明真实的范围和精神由以下的
权利要求来表明。
