使用金屬箔將太陽能電池金屬化的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所述主題的實(shí)施例整體涉及太陽能電池。更具體地講，所述主題的實(shí)施例涉及太陽能電池制造工藝和結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是為人們所熟知的用于將太陽輻射轉(zhuǎn)換成電能的裝置。太陽能電池具有正面和與正面相背對(duì)的背面，所述正面在正常操作期間面向太陽以收集太陽輻射。照射在太陽能電池上的太陽輻射產(chǎn)生可用于為外部電路(諸如負(fù)載)供電的電荷。外部電路可以通過連接到太陽能電池?fù)诫s區(qū)的金屬指來從太陽能電池接收電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個(gè)實(shí)施例中，在太陽能電池結(jié)構(gòu)的表面上形成電介質(zhì)墊片。在電介質(zhì)墊片上和太陽能電池結(jié)構(gòu)的被電介質(zhì)墊片暴露的表面上形成金屬層。將金屬箔放置在金屬層上。使用激光束將金屬箔焊接到金屬層。還使用激光束來圖案化金屬箔。激光束燒蝕金屬箔和金屬層在電介質(zhì)墊片上方的部分。金屬箔的激光燒蝕將金屬箔切割成單獨(dú)的P型金屬指和N型金屬指。
[0004]本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀包括附圖和權(quán)利要求書的本公開全文之后，本公開的這些和其他特征對(duì)于他們而言將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0005]當(dāng)結(jié)合以下附圖考慮時(shí)，通過參見【具體實(shí)施方式】和權(quán)利要求書可以更完全地理解所述主題，其中在所有附圖中，類似的附圖標(biāo)記是指類似的元件。附圖未按比例繪制。
[0006]圖1至圖7為剖視圖，它們示意性地示出根據(jù)本公開實(shí)施例的制造太陽能電池的方法。
[0007]圖8是根據(jù)本公開實(shí)施例的未圖案化的金屬箔的平面圖。
[0008]圖9是根據(jù)本公開實(shí)施例的圖8的金屬箔在圖案化之后的平面圖。
[0009]圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造太陽能電池的方法的流程圖。
[0010]圖11和圖12為剖視圖，它們示意性地示出根據(jù)本公開實(shí)施例的金屬箔模塊級(jí)圖案化。
[0011]圖13和圖14為剖視圖，它們示意性地示出根據(jù)本公開實(shí)施例的金屬箔與圖案化金屬層的一起使用。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下【具體實(shí)施方式】本質(zhì)上只是例證性的，并非意圖限制所述主題的實(shí)施例或此類實(shí)施例的應(yīng)用和用途。如本文所用，詞語“示例性”意指“作為例子、實(shí)例或舉例說明”。本文描述為示例性的任何實(shí)施未必理解為相比其它實(shí)施優(yōu)選的或有利的。此外，并不意圖受前述技術(shù)領(lǐng)域、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或以下【具體實(shí)施方式】中提出的任何明示或暗示的理論的約束。
[0013]本說明書包括對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的提及。短語“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”的出現(xiàn)不一定是指同一實(shí)施例。特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何與本公開一致的合適方式加以組合。
[0014]在本發(fā)明中，提供了許多具體細(xì)節(jié)，諸如結(jié)構(gòu)和方法的例子，以提供對(duì)實(shí)施例的全面理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，這些實(shí)施例可在沒有所述具體細(xì)節(jié)中的一者或多者的情況下實(shí)施。在其他情況下，未示出或描述為人們所熟知的細(xì)節(jié)，以避免實(shí)施例的方面模糊不清。
[0015]圖1至圖7為剖視圖，它們示意性地示出根據(jù)本公開實(shí)施例的制造太陽能電池的方法。所制造的太陽能電池是完全背接觸式太陽能電池，即N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)以及連接至IJN型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)的金屬指都在太陽能電池的背面上。
[0016]首先參見圖1，其中示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的太陽能電池結(jié)構(gòu)100。在圖1的例子中，太陽能電池結(jié)構(gòu)100包括多個(gè)交替的N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)，這些摻雜區(qū)可以形成在太陽能電池基板101內(nèi)或者太陽能電池基板101外部。例如，可以通過使N型摻雜劑和P型摻雜劑分別擴(kuò)散進(jìn)入太陽能電池基板101來形成N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)。在另一個(gè)例子中，N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)在形成在太陽能電池基板101上的單獨(dú)材料層(諸如多晶硅)中形成。在該例子中，N型摻雜物和P型摻雜物被擴(kuò)散到多晶硅(其可以有溝槽或可以沒有溝槽)中以形成在多晶硅而不是太陽電池基板101中的N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)。例如，太陽能電池基板101可包括單晶硅片。
[0017]在圖1的例子中，標(biāo)記“N”和“P”示意性地表示N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)或到N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)的電連接。更具體地講，標(biāo)記“N”示意性地表示暴露的N型摻雜區(qū)或者N型摻雜區(qū)的暴露的金屬連接。類似地，標(biāo)記“P”示意性地表示暴露的P型摻雜區(qū)或者P型摻雜區(qū)的暴露的金屬連接。太陽能電池結(jié)構(gòu)100可因此表示所制造太陽能電池在到N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)的接觸孔已經(jīng)形成之后，但在將金屬觸指形成到N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)的金屬化過程之前的結(jié)構(gòu)。
[0018]在圖1的例子中，N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)在太陽能電池結(jié)構(gòu)100的背面上。太陽能電池結(jié)構(gòu)100的背面與正面相背對(duì)，其正面在正常工作期間面向太陽以收集太陽輻射。
[0019]接著參考圖2，多個(gè)電介質(zhì)墊片103形成在太陽能電池結(jié)構(gòu)100的表面上。在圖2的例子中，電介質(zhì)墊片103形成在太陽能電池結(jié)構(gòu)100表面上的區(qū)域上，所述區(qū)域位于相鄰的P型摻雜區(qū)和N型摻雜區(qū)之間界面上方。如可以理解的，電介質(zhì)墊片103也可以形成在其他區(qū)域上，具體取決于太陽能電池結(jié)構(gòu)100的細(xì)節(jié)。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，通過絲網(wǎng)印刷將電介質(zhì)墊片103印刷在太陽能電池結(jié)構(gòu)100上。也可以使用其他電介質(zhì)形成工藝形成電介質(zhì)墊片103，包括通過旋涂和沉積(例如，化學(xué)氣相沉積)，然后通過圖案化(例如，掩膜和蝕刻)。電介質(zhì)墊片103可包含具有光學(xué)吸收劑、可鍛電介質(zhì)等的電介質(zhì)材料。作為具體例子，電介質(zhì)墊片103可包含絲網(wǎng)印刷在太陽能電池結(jié)構(gòu)100上達(dá)1至10微米厚度的聚酰亞胺(例如，具有二氧化鈦過濾器)。一般來講，電介質(zhì)墊片103可被構(gòu)造成具有將阻擋(例如，通過吸收或反射)在金屬箔105圖案化過程中采用的激光束(參見圖5)的厚度和組成，并且與被用來形成上覆金屬層的工藝相容(例如，圖3，金屬層104)。
[0021]在圖2的例子中，每個(gè)電介質(zhì)墊片103形成在太陽能電池結(jié)構(gòu)100的N型摻雜區(qū)和Ρ型摻雜區(qū)上方。如在下文將更顯而易見的，在隨后的金屬化工藝中，當(dāng)金屬箔在太陽能電池結(jié)構(gòu)100上時(shí)，使用激光來使金屬箔圖案化。電介質(zhì)墊片103有利地阻擋激光束，所述激光束可在金屬箔105圖案化期間透入到太陽能電池結(jié)構(gòu)100。
[0022]如圖3所示，金屬層104形成在太陽能電池結(jié)構(gòu)100上。金屬層104為隨后形成的金屬指提供到Ν型摻雜區(qū)和Ρ型摻雜區(qū)的電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬層104包括在電介質(zhì)墊片103上方適形的連續(xù)毯覆金屬涂層。例如，金屬層104可包含通過濺射、沉積或一些其他工藝在電介質(zhì)墊片103、Ν型摻雜區(qū)、Ρ型摻雜區(qū)上形成100埃至5微米(例如，0.3微米至1微米)厚度的鋁。一般來講，金屬層104包含可結(jié)合到金屬箔105的材料。例如，金屬層104可以包含鋁以促進(jìn)焊接到鋁金屬箔105。在圖3中，金屬層104仍然使Ν型摻雜區(qū)電連接到Ρ型摻雜區(qū)。金屬層104隨后被圖案化以在金屬箔105圖案化期間使Ν型摻雜區(qū)與Ρ型摻雜區(qū)分離。
[0023]接著參考圖4，金屬箔105大致位于太陽能電池結(jié)構(gòu)100的上方。金屬箔105之所以是“金屬箔”，是因?yàn)樗A(yù)制金屬薄片。圖8是金屬箔105在制造工藝的該階段的平面圖。如圖8所示，金屬箔105未被圖案化。如在下文將更顯而易見的，在金屬箔105已被貼合到金屬層104之后，金屬箔105隨后被圖案化以形成太陽能電池的金屬指。
[0024]繼續(xù)圖5，金屬箔105被放置在太陽電池結(jié)構(gòu)100上。不同于沉積或涂覆在太陽能電池結(jié)構(gòu)100上的金屬，金屬箔105是預(yù)制片材。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬箔105包括鋁片。金屬箔105被放置在太陽能電池結(jié)構(gòu)100上，因?yàn)樗鼪]有形成在太陽能電池結(jié)構(gòu)100上。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬箔105通過貼合到金屬層104被放置在太陽能電池結(jié)構(gòu)100上。貼合工藝可以包括將金屬箔105壓到金屬層104，使得金屬箔105與金屬層104緊密接觸。貼合工藝可能會(huì)導(dǎo)致金屬箔105在金屬層104的特征結(jié)構(gòu)(例如，凸耳)上方適形。可使用真空將金屬箔105壓貼到金屬層104，以在焊接期間獲得它們之間小于10微米的間隙。還可以使用壓板在焊接期間將金屬箔105壓貼到金屬層104;之后移除壓板以便進(jìn)行激光燒蝕。
[0025]圖6示出了在金屬箔105電結(jié)合到金屬層104之后的太陽能電池結(jié)構(gòu)100。在圖6的例子中，在將金屬箔105壓貼到金屬層104時(shí)，通過將激光束指向金屬箔105來使金屬箔105焊接到金屬層104。激光焊接工藝產(chǎn)生使金屬箔105電結(jié)合到金屬層104的焊縫106。因?yàn)榻饘俨?05在制造工藝的該階段未被圖案化，所以金屬箔105仍然電連接太陽能電池結(jié)構(gòu)100的Ν型摻雜區(qū)和Ρ型摻雜區(qū)。
[0026]繼續(xù)圖7，金屬箔105被圖案化以形成金屬指108和109。在一個(gè)實(shí)施例中，通過燒蝕金屬箔105和金屬層104在電介質(zhì)墊片103上方的部分，來使金屬箔105圖案化。可以使用激光束來燒蝕金屬箔105和金屬層104。激光燒蝕工藝可將金屬箔105切割(見107)成至少兩個(gè)單獨(dú)的塊，其中一塊是電連接到Ν型摻雜區(qū)的金屬指108，另一塊是電連接到Ρ型摻雜區(qū)的金屬指109。激光燒蝕工藝切斷了Ν型摻雜區(qū)和Ρ型摻雜區(qū)通過金屬層104和金屬箔105的電連接。金屬箔105與金屬層104因此在同一步驟中被圖案化，有利地降低了制造成本。
[0027]圖9是根據(jù)本公開實(shí)施例的圖7的圖案化金屬箔105的平面圖。圖9示出切口107使金屬指108與金屬指109在物理上分離。在圖9的例子中，金屬箔105被圖案化以形成相互交叉的金屬指108和109。也可以采用其他金屬指設(shè)計(jì)，具體取決于太陽能電池。
[0028]轉(zhuǎn)到圖7，激光燒蝕工藝使用將金屬箔105和金屬層104從頭到尾切割的激光束。根據(jù)激光燒蝕工藝的加工窗口，激光束也可以切割電介質(zhì)墊片103的一些部分而不是將其切穿。電介質(zhì)墊片103有利地阻擋原本可能到達(dá)并損壞太陽能電池結(jié)構(gòu)100的激