技术领域
[0001] 本
发明涉及一种基于晶片的
太阳能电池板的生产方法。
背景技术
[0002] 引言
[0003] 世界石油供应预期在接下来的数十年中将逐渐耗尽。这意味着我们用于上世纪的主要
能量源将必须在数十年内被代替，以
覆盖目前的能量消耗和即将来临的全球能量需求的增加。
[0004] 此外，出现的许多关注是化石能量的使用将地球的
温室效应增加到可能变得危险的程度。因此，化石
燃料的当前消耗应当优选地由可再生的且对于我们的
气候和环境来说可持续的能量源/载体代替。
[0005] 一种这样的能量源是太阳光，太阳光以比目前和任何可预见的人类能量消耗的增加量大得多的能量
辐射地球。然而，太阳能电池的电至今太昂贵而不能与核能、
热能等竞争。如果要实现太阳能电池的电的巨大潜
力，这需要改变。
[0006] 来自
太阳能电池板的电的成本是能量转换效率和太阳能电池板的生产成本的函数。因此，对较廉价的太阳能电的寻找应当集中在通过成本有效的制造方法制造的高效率太阳能电池。
[0007] 本发明涉及高效率的基于
硅的太阳能电池板的成本有效的生产方法。
[0009] 用来制造适于背
接触光伏装置的
电触点的高效率且节省成本的方法是通过以下步骤制造电触点：在晶片的暴露于下面的掺杂区域的背侧上的
钝化层中产生局部开口，在晶片的覆盖
钝化层和局部开口的整个背表面上沉积金属层，并且随后将金属层划分为接触晶片的掺杂区域的电绝缘的金属区域。
[0010] 这种技术的例子是US 6337283，US 6337283公开了一种用来制造背表面点接触硅太阳能电池的方法。该方法包括：在具有p-掺杂区域和n-掺杂区域的硅晶片的背表面上形成两个钝化层；在p-掺杂区域和n-掺杂区域处在钝化层中产生接触开口；在钝化层上沉积第一金属层使得第一金属层与p-掺杂区域和n-掺杂区域接触；
图案化第一金属层使得用于p-掺杂区域和n-掺杂区域的分离的触点形成；在第一金属层上沉积第一绝缘层；在p-掺杂区域或n-掺杂区域的第一金属触点处在绝缘层中产生接触开口；和最后在绝缘层上沉积第二金属层以形成与用于p-掺杂区域或n-掺杂区域的分离的触点的电接触。图
1中示出太阳能电池，其中
附图标记10是晶片，12是前表面上的钝化层，14是一种类型的掺杂区域，16是另一种类型的掺杂区域，18和20是晶片的背侧上的两个钝化层，24a是图案化之后的第一金属层，26是图案化之后的绝缘体层，并且28是第二金属层，该第二金属层连接与晶片10的一种类型掺杂区域14接触的第一金属触点24a。该制造方法单独地应用于每个电池。
[0011] 包括在晶片的整个表面上沉积金属层的用来接触硅晶片上的掺杂区域的方法将由于硅晶片和金属层的
热膨胀系数的差异而在电池中引起机械
应力。这种机械应力仅仅为具有典型地140-180μm的厚度的现在的晶片引起小的问题，这是由于这种厚晶片具有必要的机械强度以避免显著的
翘曲/
变形。然而，对于具有小于近似100μm的厚度的膜和晶片，这种机械应力将产生电池的不可接受的翘曲/变形和/或破裂的问题。
[0012] 然而，对于沉积在玻璃基体上的光伏
薄膜，存在已知的节省成本的生产方法，在该生产方法中，用作电触点的
半导体膜和金属层直接沉积在玻璃基体上，随后划分以形成电池和电触点。这种技术的一个例子在美国
申请No.2007/0227578中给出，其中钼层首先沉积在玻璃基体上，随后沉积
铜(铟、镓)硒的半导体层。然后，使用激
光刻划或化学蚀刻，将该膜划分成玻璃基体上的一组互连的太阳能电池。从US4292092已知类似技术的另一例子。
[0013] 在Keevers等人的最近的论文[1]中，公开了一种光伏面板，该光伏面板包括沉积在玻璃基体上的硅的多晶薄膜(也称为玻璃上的晶体硅，或CSG技术)。该论文
声明，该制造方法固有地是节省成本的，并且已经示出具有记录效率10.4％的太阳能电池板。
制造过程开始于通过用0.5μm硅珠
浸涂而织构玻璃基体的一个表面。然后，使用
等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)将一层SiNx和一层p-掺杂非晶硅沉积到织构表面上。然后，使用固相结晶，随后快速
热处理和快速在线氢化，形成
多晶硅的薄膜。然后，在通过滚涂涂覆
树脂层之前，使用激光刻划将沉积的半导体层划分成一组单独的电池。然后，在通过溅射沉积
铝层随后通过刻划以形成互连件而完成面板之前，通
过喷墨印刷蚀刻剂形成树脂层中的一组接触开口。
[0014] US 6518596中示出被介电层和金属层覆盖的非晶硅膜的使用的其它例子。这个文献示出作为钝化层的覆盖有氮化硅膜的硅膜的使用，并且其中，通过在钝化层中通过激光形成局部开口，随后沉积金属层以便制造触点，并且最后使用激光刻划将金属层划分为分离的触点，实现接触。
[0015] CSG技术的限制是大约10％的相对低的光伏转换效率。这是使用基于
单晶硅的太阳能电池可获得的转换效率的一半。
发明内容
[0016] 发明目的
[0017] 本发明的主要目标是提供一种用于太阳能电池板的节省成本的基于晶片的制造方法，该制造方法允许使用100μm或更小的薄晶片，并且该制造方法解决了电池的翘曲/变形和/或破裂的问题。
[0018] 通过如下面的本发明的描述中和/或所附
专利权利要求中阐述的特征，可实现本发明的目标。
[0019] 发明描述
[0020] 本发明基于如下认识：从节省成本方面看，有利的CSG技术可适合用于基于晶片的太阳能电池生产，并且因此利用与CGS技术相关联的工作负荷节省和通过使用单晶或多晶晶片可获得的高的转换效率。就是说，通过使用由至少在它们的前侧准备好的晶片制成的半加工的太阳能电池，当或多或少预先制造的晶片连接到太阳能电池板/模
块的透明前玻璃时，可以在类似于CSG技术的一个
金属加工步骤中组合电池
金属化和模块互连。除了解决具有沉积的金属层的薄晶片的翘曲/破裂的问题，通过在一个金属加工中组合电池金属化和模块/面板互连，这个特征将也获得用来生产太阳能电池和模块的显著的成本和工作负荷节省，该模块在晶片的背侧上具有太阳能电池电触点。
[0021] 因此，在一个方面，本发明涉及一种用来生产太阳能模块/面板的方法，其中所述方法包括：
[0022] 使用许多
半导体晶片，该半导体晶片被预加工到至少它们的前表面准备好被安装到太阳能电池板/模块的前玻璃上的程度，但该半导体晶片也可包括一直到用来形成电触点的金属化的、用于晶片的背侧的一个或更多个加工步骤，但不包括该用来形成电触点的金属化；
[0023] 将期望数量的预加工的晶片彼此相邻且以它们的前侧向下面向的方式放置且连接到前玻璃的背侧上；
[0024] 沉积至少一个金属层或堆叠的金属系统，其覆盖包括预加工的晶片的背侧的前玻璃的背侧；和
[0025] 将沉积的金属层图案化/划分为至少一个单独的区域，该至少一个单独的区域形成用于每一个太阳能电池的电触点和相邻太阳能电池之间的模块互连件。
[0026] 在第二方面，本发明涉及太阳能电池板/模块，该太阳能电池板/模块包括：
[0027] 透明前玻璃；
[0028] 许多半导体晶片，该许多半导体晶片各被加工以形成半成品的太阳能电池，并且该许多半导体晶片彼此相邻地连接到透明前玻璃的背侧上；并且
[0029] 其中太阳能电池的电触点和连接太阳能电池板/模块的相邻太阳能电池的互连件由至少一个图案化的金属层形成，该至少一个图案化的金属层覆盖包括连接的半成品太阳能电池的背侧的前玻璃的背侧。
[0030] 如这里使用的，术语“预加工成为背侧金属化做准备的半成品太阳能电池”意指半导体晶片，其中前侧已经被预加工成成品太阳能电池状态，使得它们可以连接到前玻璃，并且因此构成太阳能电池板/模块的起作用的前侧。这可包括(但不限于)以下加工步骤中的一个或更多个：表面织构/损坏蚀刻，掺杂元素的向内扩散，表面钝化膜的沉积，防反射涂层的沉积等。认为形成太阳能电池的前侧所必要的该加工步骤的顺序和选择显然取决于被制造的太阳能电池的类型。典型地，晶片在连接到前玻璃之前的预加工包括高温扩散过程和面向前玻璃的表面的钝化，这是由于这个表面在连接到前玻璃之后是不可接近的。
[0031] 对于晶片的背侧，如这里使用的术语“预加工成为背侧金属化做准备的半成品太阳能电池”意指晶片的背侧被加工成半成品状态，该半成品状态允许在晶片连接到前玻璃之后完成包括金属互连的所有电池的背侧。就是说，用来形成互连的太阳能电池板/模块的仅有的剩余加工步骤将是可以在模块
水平执行的加工步骤，当面板/模块的所有电池连接到前玻璃时在一个操作中为面板/模块的所有电池执行该模块水平。这可以是以下加工步骤的一个或更多个：掺杂元素的沉积和扩散、
异质结接触层的沉积和图案化蚀刻、背侧反射涂层的沉积、背侧表面钝化层的沉积、用来形成到位于下面的晶片的掺杂区域的接触开口的钝化层的局部蚀刻、织构化、晶片边缘的平滑/平面化，和组合的金属化和互连。
[0032] 因此，总的来说，术语“预加工成为背侧金属化做准备的半成品太阳能电池”意指晶片的前表面被加工成成品太阳能电池状态，使得晶片准备被连接到模块/面板的前玻璃。对于晶片的背侧，当晶片连接到前玻璃时不能使用的所有加工步骤需要被执行。典型地，这可以是掺杂物的高温向内扩散。然而，晶片的背侧的预加工可包括达到当晶片连接到前玻璃时可执行的金属层的沉积(金属化)的所有加工步骤，这可以是掺杂方法，例如，沉积高度掺杂的非晶硅层、激光掺杂或
离子注入。
[0033] 本发明不限于任何具体类型的太阳能电池，使得用于形成为背侧金属化做准备的半成品太阳能电池的加工步骤的任何可想到的组合被包括在创造性方法中。就是说，本发明可适用钝化膜、掺杂元素、单个晶片上的防反射涂层的任何已知的和可想到的组合，并且晶片可以由包括但不限于Si、Ge、InP和GaAs的任何可想到的半导体材料制成。本发明适用于用来预加工的生产方法的选择；用来将晶片预加工成为背侧金属化做准备的半成品太阳能电池的本领域技术人员已知的任何可想到的或已知的过程可以应用。
[0034] 类似地，本发明不限于用来形成触点和互连件的沉积层的一个或一组
指定图案的使用。可以使用构成触点和互连件的任何可想到的和已知的图案，只要当太阳能电池板/模块的所有晶片连接到面板/模块的透明前基体上时它们可以在一个操作上形成即可。可能有利的是，平滑/平面化每个晶片的边缘部分以避免尖锐的
角部或悬起金属互连件的危险，因此避免了折断和/或
短路互连件的危险。(例如通过机械或激光
研磨)通过移除晶片的前侧边缘的一部分，可获得边缘平滑或平面化。替代地，通过沿晶片沉积合适的材料，或通过填充相邻晶片之间的空间以形成每个晶片的边缘部分的更圆化的形状，可获得平滑或平面化。材料的填充可通过常规技术获得，所述常规技术诸如
旋涂沉积、滚涂、喷墨印刷、预先制造的元件的安装等。
[0035] 如这里使用的，术语“前侧”表示当太阳能电池板处于操作中时面向太阳的晶片的侧面。术语“背侧”是晶片的前侧的相对侧，并且术语“背接触的”意指所有连接器都放置在晶片的背侧上。当应用于前玻璃时，术语“前侧”意指当太阳能电池板处于操作中时将面向太阳的透明前玻璃的侧面，并且术语“背侧”意指接收晶片并且随后接收沉积的金属层的相对侧。
[0036] 在完成前玻璃的背侧上的金属接触和互连过程之后，前玻璃继续到标准模块过程中，在该标准模块过程中，在
真空中在高温下在堆叠过程中，用EVA和保护性后板(例如，Tedlar或玻璃)密封/保护背侧上的电池和互连免受环境影响。最后，堆叠的模块夹层结构可以通过金属
框架被机械地加强并且通过
二极管接线盒被电连接/保护。
[0037] 如这里使用的术语“前玻璃”意指可形成成品太阳能电池板/模块的前板的任何类型的透明材料。就是说，前玻璃应当具有必要的机械强度和热强度以在太阳能电池板/模块的生产(金属层的沉积)和预期使用期间经受与承载太阳能电池和沉积的金属层相关联的应变。此外，在与电池的光伏效应相关联的光
频率的大多数或全部上，前玻璃应当高度透明并且具有低的反射率。前玻璃可包括防反射涂层等。合适的材料包括但不限于任何成份的钠
钙玻璃、
硼硅酸盐玻璃、
石英、透明
聚合物固体等。
[0038] 如在这里使用的术语“晶片”包括厚度从大约20μm且达到200μm-300μm的目前最大晶片厚度的半导体材料的任何平面片材/盘等。因此，术语晶片也包括通常称为厚膜的半导体材料的片材/盘。然而，用于本发明的晶片可以有利地具有从大约150μm或更低的平面厚度，只要半导体晶片具有足够的机械强度以承受到半成品太阳能电池的预加工即可。合适的厚度是从20μm到80μm。本发明应当被理解为基于晶片的生产，该生产到达如下程度：晶片被充分地预加工以允许连接到前玻璃和在模块水平执行所有剩余加工步骤。就是说，本创造性方法应当被看作常规晶片生产方法和CSG技术的组合。
[0039] 有利地，晶片可以被赋予大体上矩形或正方形形状并且以从大约0.1mm到2mm范围中的间隙尺寸并排放置在前玻璃上。本发明可以使用任何已知的或可想到的以晶片的形式的光伏半导体材料。半导体材料的例子包括但不限于Si、InP、Ge、GaAs等。半导体材料可以是单晶体或多晶体。
[0040] 有利地，晶片可以利用透明胶连接到前玻璃。可以应用任何已知的或可想到的胶。例子包括但不限于基于环
氧树脂的、基于硅树脂的或基于溶胶-凝胶的胶，该胶通过以下技术中的一种以1μm到50μm的范围中的厚度，优选地以从10μm变动到20μm的厚度沉积在前玻璃上：旋涂、
喷涂、滚涂、热熔分配或喷墨印刷。
[0041] 有利地，晶片可以被平面化，即晶片的背侧的尖锐边缘可以被平滑，以便减小引起金属桥的破裂的概率，该金属桥由形成跨越相邻晶片的电触点的沉积的金属层形成。背侧晶片边缘的平滑/平面化可以通过但不限于以下加工步骤中的一个获得：例如通过激光
消融移除晶片的背侧边缘的一部分；例如通过利用喷墨印刷或预制元件的安装，或通过用聚合物材料，优选地用具有高的光学反射率、具有对表面台阶的平滑效果，并且例如通过使用旋涂、喷涂、滚涂或喷墨沉积而被沉积的聚合物材料而涂覆电池的后表面和电池之间的间隙，沿该边缘和/或在晶片之间的空间中沉积合适的材料以在相邻晶片之间形成平滑连续的表面。背边缘的移除或相邻晶片之间的间隙中的材料的填充应当有利地导致晶片
侧壁和透明基体之间的角度小于70度，优选地在从30到60度的范围中。在使用沉积的材料的情况下，这可以通过利用喷墨印刷，或通过将晶片压在透明基体上的胶上(调节压力以实现胶被
挤压到后续晶片之间的间隔中)而获得。优选地，胶应当以大于50％，优选地大于70％填充晶片和透明基体之间的竖直表面台阶，并且胶和晶片边缘表面之间的接触角度应当小于70度，优选地在30度到50度的范围中。
[0042] 术语“p-掺杂区域”意指晶片的表面区域，在该表面区域中，导致增加数量的正电荷载体的掺杂材料在表面下一定距离内被添加到半导体基体中，该表面形成具有带p-类型掺杂的表
面层的晶片的区域。术语“n-掺杂区域”意指晶片的表面区域，在该表面区域中，导致增加数量的负电荷载体(移动
电子)的掺杂材料在表面下一定距离内被添加到半导体基体中，该表面形成具有带n-类型掺杂的表面层的晶片的区域。掺杂层的厚度通常为大约数十nm到1μm的级，但这不应当看作本发明的限制。可以应用所有已知的和可想到的掺杂区域的厚度。而且，可以应用任何类型的已知的和可想到的掺杂元素。通过掺杂元素的向内扩散，或者替代地通过沉积已经掺杂成n-型或p-型的非晶硅的薄层(10nm的级)，可以获得晶片的掺杂。这些薄的掺杂层形成到硅的异质结触点，该异质结触点的电性质类似于通过直接添加掺杂材料到半导体基体中而获得的电性质。
[0043] 通过汽相沉积技术、金属相到具有连接的半成品太阳能电池的前玻璃的整个背侧上的
蒸发、溅射等，可以获得形成背侧金属化的金属层的沉积。用于汽相沉积的合适金属包括镍、钯、
钛、
银、金、铝、铜、钨、
钒、铬或这些金属的任何组合。有利地，沉积的金属层或金属层的堆叠系统的厚度应当具有在从0.1μm到20μm，优选地在窄的电池(宽度从5mm变动到50mm)的情况下从0.1μm到2μm，并且优选地在使用具有从150mm或更大开始的宽度的电池的情况下从5μm到20μm的范围中的总厚度。用来在一个操作中将金属层沉积在整个模块上的其它可能技术是化学
镀或
电镀。用于镀的合适金属包括镍、钯、银、金、铜、铬、
锡或这些金属的任何组合。本发明不限于金属的这些选择，可以使用任何如下的材料进行应用，该材料提供与位于下面的半导体的良好电接触，并且在太阳能电池板的期望寿命和形成接触之后的后续制造步骤期间，该材料抵抗UV光和与太阳能电池板的正常使用相关联的任何其它破坏力/物理条件。这可包括已知的导电塑料和/或其它聚合物配方，诸如
碳聚合物等。
[0044] 本发明可以应用用于金属沉积和图案化的任何过程，只要前玻璃可以耐受涉及的
温度和化学环境。在模块水平前玻璃上用于金属沉积和图案化的可能的加工步骤可以是(但不限于)：
[0045] 总厚度在0.1μm到20μm的范围中的金属叠层的蒸发或溅射沉积，后面是用于金属
湿蚀刻过程的掩蔽材料的沉积。金属蚀刻掩模可以是聚合物材料(通过喷涂、旋涂或滚涂而沉积的)或
二氧化硅(通过化学汽相沉积或蒸发而沉积的)。蚀刻掩模图案化可以通过激光消融、掩模的喷墨蚀刻或另外图案化的聚合物层的喷墨沉积，在每一种情况下，后面都跟着通过湿处理的金属蚀刻；
[0046] 替代地，薄金属
种子层可以通过蒸发或溅射被沉积并且通过上面的相同方法被图案化，后面是镀到1-20μm的厚度；
[0047] 替代地，薄金属
种子层可以通过蒸发或溅射被沉积并且通过直接激光刻划被图案化，后面是镀到1-20μm的厚度；
[0048] 替代地，金属层可以通过如下剥离过程被图案化：i)沉积聚合物膜(通过喷涂/旋涂/滚涂或如预先制造的膜)；ii)通过激光消融进行图案化；iii)通过溅射沉积或蒸发而沉积金属层；和iv)最后通过剥离聚合物膜(通过将聚合物材料溶解在化学
溶剂中或通过物理地撕开或剥去该膜)移除触点之间的金属。连接到聚合物膜的金属层最终可以被回收；
[0049] 金属
退火。退火过程可用于改善到位于下面的半导体的金属接触和金属自身的传导性，但必须足够短并且不太热，以便避免损坏结构中的其它元件，所述其它元件包括用于将电池连接到前玻璃的任何胶。
[0050] 选择用于金属层的蚀刻图案使得在蚀刻之后用于每一个太阳能电池的两个不同的接触区域和电池之间的互连件出现在金属层上，一个终端用于p-型掺杂区域且一个终端用于n-型掺杂区域。化学蚀刻剂应当能够选择性地蚀刻金属相，以便避免破坏位于下面的钝化层和/或反射层或前玻璃。可以应用已知用于溶解金属相的任何
酸蚀刻剂或
碱蚀刻剂，但位于下面的钝化层和/或反射层或前玻璃不能用作蚀刻剂。
[0051] 本发明的一个选择是，通过例如利用激光刻划、化学蚀刻、
等离子体蚀刻或
反应性离子蚀刻而在晶片中形成以晶片厚度的大约70％到100％达到晶片中的许多沟槽，将每个晶片分成许多单独的区域或电池。窄的电池的典型宽度将在从5mm到50mm的范围中。对于窄的电池的情况，与较宽的电池替代物相比，金属层厚度应当显著减小。对于窄的电池的情况，典型的金属层厚度将根据实际电池宽度在0.1μm到2μm的范围中。对于这种薄金属层，优选地图案化技术是通过直接激光消融，或通过后面跟着化学蚀刻的使用喷墨的聚合物掩模的沉积。利用激光刻划形成达到晶片厚度的从大约70％到100％的沟槽，可以形成区域。
附图说明
[0052] 图1示出根据现有技术的背接触的太阳能电池的例子。
[0053] 图2示出如何切割直拉锭以形成用来形成矩形晶片的供体基体的例子。
[0054] 图3示出如何切割圆柱形直拉锭用于如沿拉动方向从锭的顶部看的伪正方形的示意图。
[0055] 图4示出如何将半正方形直拉锭切割成供体基体的示意图。
[0056] 图5示出根据本发明的太阳能电池板的示例
实施例的一部分的侧视图。
[0057] 图6示出根据本发明的相邻晶片之间的间隙的平面化方法的例子。
[0058] 图7示出根据本发明的相邻晶片之间的间隙的平面化方法的另一例子。
具体实施方式
[0059] 现在将通过本发明的实施例的例子更详细地描述本发明。这个例子不应当被解释为组合一个加工步骤中用于整个模块的太阳能电池的接触和互连的总体思想的限制。
[0060] 本发明的示例实施例使用从直拉生成的锭(如图2a和2b所示，该锭被切成厚的供体基体)制成的矩形单晶供体基体切出的单晶硅晶片。每个供体晶片在切割之后被
修剪边缘和平面化以形成均匀尺寸的且矩形形状的厚的供体基体。这给出的优点是，可以同时加工两个或更多个供体基体以便形成具有类似尺寸并且甚至具有矩形形状的单晶硅晶片。因此，形成的晶片可以以规则的图案彼此邻近地放置在前玻璃上，在晶片之间具有一致的窄间隙，该窄间隙允许通过沉积和图案化金属层而形成金属互连。典型的供体基体厚度可以在从1mm到100mm的范围中。
[0061] 如从图2a)可以看到的，由附图标记1标记的单晶锭的中心部分沿其纵向被切割以形成由附图标记2标记的矩形供体基体。通过术语“矩形供体基体”，我们意指连续的半导体(在这个情况中是单晶硅)零件，该连续的半导体零件的形状如实际可实现的那样接近具有长度a、宽度b和高度c的矩形平行六面体。通过“均匀大小的”，我们意指对于所有供体基体每个基体的长度a、宽度b和高度c如实际可实现的那样接近相等。直拉生成的单晶锭的典型尺寸是具有从150mm到300mm范围中的直径和从50cm到大于1m的长度的圆柱体。如图2b中所示，当使用大的直拉生成的锭并且从圆柱体的中间段切割纵向切片时，可以切出许多矩形供体基体，该矩形供体基体在修剪之后具有从15cm到100cm范围的长度，从15cm到30cm范围的宽度和从1mm到10cm范围的高度。替代地，取代沿纵向锯割，通过沿垂直于拉动方向的平面中的锯割(见图3和4)，厚的供体基体可由正方形的或伪正方形2 2
的直拉锭成形，产生了面积尺寸从10×10cm 变动到30×30cm 且厚度从1mm变动到10cm的典型的供体基体。
[0062] 作为单晶晶片的替代，设想较便宜的太阳能电池板可以基于由典型地(但不必然3
地)通过Bridgeman方法形成的多晶硅锭制成的晶片。这些可具有达到70×70×30cm 的尺寸。从这些锭，可以获得大体上正方形的多晶供体基体，其中边具有达到65cm的长度和典型地在从0.1到5cm的范围中的厚度。通过大体上正方形，我们意指如实际上可获得的那样接近正方形。
[0063] 已知有至少两种用来从硅供体基体获得硅晶片的方法，其中形成的晶片具有与供体基体相同的晶序，并且其中晶片形成到供体基体中并且随后从供体基体分离且被传递到保持基体。两种方法都可以使用，但其它方法也可以应用，只要它们允许在供体基体上形成厚度从20μm变动到150μm的或多或少的半导体材料的平面晶片，随后将形成的晶片从供体基体分离。
[0064] 已知方法中的一种方法基于在供体基体的表面上形成多孔层，随后在多孔层的顶部上
外延地生长硅晶片。
外延生长过程将形成与供体具有相同晶序的在多孔层的顶部上的均匀且连续的(即不多孔的)晶片。位于下面的多孔层在机械上弱于生长的晶片，使得可以通过使用机械
剪切应力、超声、激光加热等从供体分离晶片。通过这种技术，对于每次晶片剥离，供体基体减小数10nm到数μm，并且因此被重复使用许多次。用于这种技术的典型供体基体厚度将在1到5mm的范围中。US 7148119中描述了这种技术的例子。
[0065] 其它方法使用到供体基体中一定距离的氢离子(质子)的离子注入，因此形成埋入的高应力层。这个受应力的层可以通过加热供体基体使得质子形成弱化硅键的氢
原子而被进一步弱化，并且因此允许晶片在受控制的裂开过程中被剥离。US6890838中公开了这种技术的例子。质子的渗透距离被控制并且在硅供体基体的情况下通过调节质子束的能量可调节到大约180μm。因此可以使用这种技术来形成厚度在从20μm到150μm范围内的晶片。用来形成锭和供体基体的硅材料有利地可以是预掺杂材料。对于这种技术，典型的供体基体厚度将在10mm到100mm的范围中。
[0066] 在供体基体上形成半导体晶片之后，晶片可以被转移到保持基体以便加工，或在独立的
基础上由在线处理单独地加工成为背侧金属化做准备的半成品太阳能电池。将晶片转移到保持基体取决于实际晶片厚度。替代地，对为背侧金属化做准备的半成品太阳能电池的加工的一些或全部可以在从供体基体的分离之前在晶片上完成。如提及的，这种加工可以通过任何熟练技术人员可想到的或已知的过程，并且不存在正被使用的半导体晶片中的钝化膜、防反射涂层或掺杂区域的形成中的任何限制。因此不需要对到半成品状态的加工的详细描述。
[0067] 而且，即使这里描述的例子基于到供体基体上并且随后从供体分离的晶片，本发明也当然可以应用从直拉锭或多晶锭/块锯割出的常规晶片。
[0068] 根据这个实施例的太阳能电池可具有可任选的n-掺杂的前表面层。基体掺杂可以是任一类型的。在半导体晶片的背侧，形成有n+掺杂区域和p+掺杂区域的互相交叉的图案。晶片表面的两侧由选自以下的一个或更多个层钝化：一层氢化非晶硅，氢化非晶氮化硅，或二氧化硅。钝化层具有从1nm到200nm范围内的厚度。前侧上的表面钝化层也用作防反射涂层。非晶硅层可以与非晶碳化硅
合金化，且/或可以在顶部覆盖有一层非晶氮化硅。
[0069] 具有掺杂区域和前钝化膜的单晶硅晶片的形成被包括在用来形成为背侧金属化做准备的半成品晶片的程序中。当晶片连接到保持基体时，可以执行所有这些加工步骤。具有n-型向内扩散掺杂物的前层的形成可以通过使用n-掺杂的保持基体并加热基体和晶片而获得。替代地，如果晶片具有充分的厚度/机械稳固性，所有这些加工步骤能够以独立形式(不在中间连接到任何基体)执行。用来产生晶片的两种替代技术将很可能在将半成品电池转移和连接到前玻璃之前用来产生半成品电池的优选加工中有些不同。
[0070] 下一步骤是转移半成品晶片，并且将它们以规则图案并排附接到前玻璃上，其中该半成品晶片的表面钝化侧面向下方，使得在太阳能电池之间形成有大约0.1到2mm的窄的且均匀的间隙。在连接到前玻璃上之后，半成品的晶片可以分成许多窄的太阳能电池。这是由于增加太阳能模块
输出电压和减小的金属层厚度的可能性的启发。将晶片分成窄的电池可以通过激光刻划来完成。替代地，通过激光化学蚀刻、湿硅蚀刻、等离子体蚀刻或
反应性离子蚀刻来完成晶片裂分。
[0071] 此后，具有半加工电池的连接的晶片的整个前玻璃被转移到PECVD室以便沉积合适的钝化层。除了表面钝化层之外，可以沉积聚合物涂层以便使表面台阶平滑，并且提高电池的背表面内部反射特性。聚合物涂层应当具有白的
颜色以便具有良好的光学性能以提高背表面内部反射。白的聚合物涂层可以通过喷墨沉积被沉积且图案化。图案化的白聚合物可以充当蚀刻掩模以便在下面的表面钝化层中蚀刻接触孔，以允许半导体膜的掺杂区域和要被沉积的金属层之间的电接触。
[0072] 此外，在金属沉积之前的一后续过程中，间隙区域的表面台阶可以通过以下被平滑和平面化：i)去除硅晶片的边缘，例如通过激光研磨；ii)在晶片的侧壁上沉积材料，例如通过借助
喷嘴(喷墨)或预成
型材料沉积材料；或iii)用合适的材料、聚合物、玻璃、
环氧树脂等填充晶片之间的整个间隙。
[0073] 恰好在金属沉积之前，暴露的半导体掺杂区域应当通过化学蚀刻或等离子体蚀刻被清除碎片和表面氧化物。
[0074] 金属层沉积可以通过铝的溅射沉积而获得。在金属层的沉积之后，金属层通过局部选择性蚀刻被划分以形成金属图案，该金属图案形成每个电池上的电触点和太阳能电池板/模块的相邻电池之间的互连。通过图案化的蚀刻掩模的喷墨沉积和随后的金属蚀刻，获得金属图案化。
[0075] 金属和硅之间的电接触通过接触退火过程实现，该接触退火过程必须是短的并且不太热以便避免损坏结构，所述结构包括用于将晶片连接到前玻璃的任何胶和前玻璃自身。
[0076] 金属到硅的接触退火过程取决于实际金属系统和硅接触区域的
电阻。典型的接触退火过程具有200℃-300℃的温度范围和从数分钟到30分钟的持续时间。
[0077] 此时，太阳能电池被加工到实用状态，使得太阳能电池板/模块可以通过将前玻璃安装到承载框架中被制备好。
[0078] 图5中示出根据本发明的一个示例实施例的太阳能电池板的一部分的侧视图。该图上示出的面板可以如下形成：
[0079] 制造在直拉生成的供体基体上的具有50到100范围中的厚度的一组硅单晶晶片被预加工使得每个晶片在前侧上获得n-掺杂101区域和p-掺杂102区域的相互交叉图案和一个或更多个沉积的介电表面钝化膜103。然后，晶片用它们的前侧(具有沉积的钝化层并且可任选地也具有防反射膜的表面)并排地被放置在前玻璃上并且使用一层胶被连接。
[0080] 当预加工的晶片已经连接到前玻璃时，使用激光消融将它们分成大约10mm宽度的数个窄的区域(电池)。激光消融也用于移除晶片的后边缘的一部分使得从侧部观察的晶片变成如等腰梯形(具有全等角的梯形)的形状。该角度近似为70°。
[0081] 图5示出通过一层胶105连接到前玻璃104的晶片100的两个这种窄的边缘修剪掉的区域。n-掺杂区域和p-掺杂区域的相互交叉图案分别示为阴影区域101和102。激光消融导致沟槽108。
[0082] 当晶片分成窄的区域时，包括连接的晶片的前玻璃的整个背侧被转移到PECVD室并且被赋予与晶片的前侧类似的表面钝化层103a。然后，反射聚合物涂层107通过图案化喷墨沉积而布置到背侧表面钝化层103a上，该背侧表面钝化层103a位于n-掺杂区域101和p-掺杂区域102上方且与n-掺杂区域101和p-掺杂区域102对齐。下一个步骤是局部去除背侧钝化层103a。这通过使用化学蚀刻剂而实现，该化学蚀刻剂选择性地对钝化层103a起作用，其中图案化的聚合物涂层107充当蚀刻掩模。
[0083] 当形成接触开口时，包括连接晶片的前玻璃的整个背侧通过汽相沉积被赋予一层铝。铝层大约为1μm厚。最后，通过在区域109处局部蚀刻沉积的铝层使得晶片100的相邻的窄的区域变得彼此
串联连接，完成前玻璃的背侧。
[0084] 图6示出与图5中类似的面板，但现在处于晶片100的边缘修剪之后的阶段。在这种情况下，通过沉积填充相邻晶片之间的间隙的材料110，实现边缘修剪。图7示出类似的情况，但现在通过将晶片挤压到胶层105中使得胶部分地渗透到晶片之间的区域108中，实现边缘修剪。
[0085] 在前玻璃的背侧上完成金属接触和互连过程之后，前玻璃继续到标准模块过程中，在该标准模块过程中，在真空中在高温下在堆叠过程中，用乙烯
醋酸乙烯共聚物(EVA)和保护性后板(例如，Tedlar或玻璃)密封/保护背侧上的电池和互连免受环境影响。最后，堆叠模块夹层结构可以通过金属框架被机械地加强，并且通过二极管接线盒被电连接/保护。
