光伏太陽能電池以及用于制造光伏太陽能電池的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1的前序部分所述的光伏太陽能電池以及一種根 據(jù)權利要求6的前序部分所述的、用于制造光伏太陽能電池的方法。
【背景技術】
[0002] 光伏太陽能電池一般由半導體結構組成，所述半導體結構具有基極區(qū)域和發(fā)射極 區(qū)域，其中半導體結構一般基本上通過半導體基質，例如硅基質形成。光通常通過太陽能電 池的前側入射至半導體結構中，從而在太陽能電池中吸收了入射光之后開始產生電子空穴 對。在基極和發(fā)射極區(qū)域之間形成了pn結，產生的載流子對在該pn結處分開。此外，太陽 能電池還包括金屬發(fā)射極觸點以及金屬基極觸點，所述觸點分別導電地與發(fā)射極或與基極 連接。通過該金屬觸點可以把在pn結處分開的載流子引離并進而輸入外部電路或模塊電 路中的相鄰的太陽能電池中。
[0003] 已知不同的太陽能電池結構，其中本發(fā)明涉及如下的太陽能電池結構：其中太陽 能電池的兩個電觸點布置在后側上，其中太陽能電池的基極可通過在后側布置的金屬基極 接觸結構而被電觸點接通，太陽能電池的發(fā)射極通過在后側布置的金屬后側接觸結構而被 電觸點接通。這與標準太陽能電池不同，在標準太陽能電池中一般金屬發(fā)射極觸點位于太 陽能電池的前側且金屬基極觸點位于太陽能電池的后側。
[0004] 本發(fā)明在此涉及一種后側可觸點接通的太陽能電池的特殊設計方案，所述太陽能 電池是金屬穿孔卷繞式的太陽能電池（MWT-太陽能電池）。盡管由EP985233和"Anovel siliconsolarcellstructurewithbothexternalpolaritycontactsontheback surface"（vanKerschaveretal.,the2ndWorldConferenceonPhotovoltaicSolar EnergyConversion，Vienna，Austria，1998)已知的太陽能電池具有布置在太陽能電池的、 設計用于光入射的前側上的金屬前側接觸結構，所述前側接觸結構與發(fā)射極區(qū)域導電連 接。然而此外，太陽能電池具有多個在半導體基質中從前側延伸至后側的缺口，所述缺口被 金屬導通結構穿過且在后側與一個或多個金屬后側接觸結構導電地接觸，從而在后側可通 過后側接觸結構、導通結構和前側接觸結構電觸點接通所述發(fā)射極區(qū)域。
[0005] MWT結構的優(yōu)點是：來自發(fā)射極的載流子在前側通過前側接觸結構收集，因而不 會由于在半導體基質內部從前側到后側的可能的載流子運輸而引起歐姆損耗。此外，與標 準太陽能電池相比，由于基極區(qū)域和發(fā)射極區(qū)域的后側的可接觸性在模塊中得到MWT太陽 能電池的更簡單的電路。
[0006] MWT結構的缺點是，與標準太陽能電池相比，必須產生額外結構，例如缺口和穿過 缺口的金屬導通結構，因此與制造標準太陽能電池相比，復雜性更高且導致成本更高。此 外，如果后側接觸結構錯誤地向前擠進（所謂的"Spiking"或"Shunting"）半導體基質的 基極區(qū)域中，則尤其在加工不準確時，在缺口的壁部以及在后側接觸結構覆蓋太陽能電池 的后側的區(qū)域中存在形成額外的損失機構的危險，尤其會出現(xiàn)短路電流，因此明顯減小了 太陽能電池的效率。
[0007] 因此，在EP0 985 233中建議了，引導發(fā)射極通過缺口以及在后側至少越過由后 側接觸結構覆蓋的區(qū)域，從而用于外部接觸發(fā)射極的后側接觸結構不覆蓋基極摻雜的半導 體基質的區(qū)域。
[0008] 然而這需要復雜的工藝過程以及多個昂貴的掩膜步驟。
[0009] 因此，由DE10 2010 026 960A1已知了，形成一種MWT結構，其在朝向光入射的 前側以及在缺口的壁部中具有發(fā)射極區(qū)域、但在后側上不具有發(fā)射極區(qū)域。
[0010] 在W02012/026812公開的MWT結構在結構構造方面進一步簡化，其中在缺口的壁 部上不形成發(fā)射極且金屬導通結構直接與半導體基質鄰接，也就是說不通過缺口中的電絕 緣的中間層與缺口絕緣。因此，根據(jù)該公開內容的教導，形成了一種金屬化結構，其具有沿 水平方向從金屬化結構的中心開始朝著邊緣減小的導電性。
[0011] 由于在制造光伏太陽能電池方面的價格壓力日益增大，所以對價廉且同時可靠的 制造方法以及這種太陽能電池結構的需求日益提高。

【發(fā)明內容】

[0012] 因此本發(fā)明的目的在于，提供一種MWT太陽能電池和一種用于制造MWT太陽能電 池的方法，其突出之處在于：具有可靠、魯棒并且價廉的構造。
[0013] 該目的通過根據(jù)權利要求1所述的光伏太陽能電池以及通過根據(jù)權利要求6所述 的、用于制造光伏太陽能電池的方法實現(xiàn)。在權利要求2至5中給出了根據(jù)本發(fā)明的光伏 太陽能電池的有利的設計方案。在權利要求7至15中給出了根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的 設計方案。在此把所有權利要求的字句通過參考詳細地引入說明書中。根據(jù)本發(fā)明的光伏 太陽能電池優(yōu)選通過根據(jù)本發(fā)明的方法或所述方法的優(yōu)選實施方案來制造。根據(jù)本發(fā)明的 方法優(yōu)選用于制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池或者太陽能電池的優(yōu)選實施方案。
[0014] 本發(fā)明的基本思想在于：此前對于MWT結構的優(yōu)化的出發(fā)點令人驚訝地基于錯誤 的損耗機質權重，致使根據(jù)此前已知的教導，形成高效且可靠的MWT太陽能電池所必須的 是：缺口的壁部上的發(fā)射極和/或缺口的壁部上的電絕緣層和/或至少一個具有朝著缺口 的壁部減小的導電性的導通結構。
[0015] 然而，令人驚訝的是，看起來最簡化的、在前述的W02012/026812的圖4中示出并 且在相應的說明中公開的MWT結構卻具有此前未被充分評價的缺點：盡管這種太陽能電 池在常規(guī)運行中（也就是說在優(yōu)化的測試條件下）顯示出良好的效率且尤其是僅具有很 小的分流（Shunt)，也就是說在全局分析中具有較高的相應的并聯(lián)電阻。然而在反向負荷 (Rtickw這rtsbelastung)(例如像其在真正的條件和模塊中太陽能電池的一部分的部 分屏蔽時會出現(xiàn)的那樣）下，這種太陽能電池相對于其它mwt結構具有低得多的擊穿電壓， 也就是說，在電壓低得多時便出現(xiàn)所謂的反向擊穿。由于借助于這種擊穿出現(xiàn)的局部明顯 的熱產生，這表現(xiàn)為一種很大的危險，即在部分屏蔽時，這種太陽能電池結構容易導致模塊 損壞直至產生燃燒。因此對實體的模塊設計來說，在這種太陽能電池中設置了額外的旁路 二極管，所述旁路二極管又提高了成本且喪失了由于減小的太陽能電池結構而得到的成本 優(yōu)勢。
[0016] 此外還可能出現(xiàn)的是，在部分屏蔽下對前述性能來說特別是大面積地金屬化后側 接觸結構是決定性的；然而導通結構與缺口的壁部相鄰接的相對略微較小的表面對降低在 反向負荷下的擊穿電壓來說未表現(xiàn)為明顯危險。
[0017] 通過實施這種令人驚異的認識能夠發(fā)展出一種新型的MWT太陽能電池結構以及 用于其制造的方法，所述方法一方面相對于在DE10 2010 026 960A1中公開的結構實現(xiàn)了 進一步的成本節(jié)約且還避免了尤其根據(jù)W02012/026812的圖4的太陽能電池結構的缺點。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的光伏太陽能電池具有用于光入射的前側，以及包括基極摻雜類型的 半導體基質、至少一個在前側上形成的發(fā)射極摻雜類型的發(fā)射極區(qū)域，所述發(fā)射極摻雜類 型與基極摻雜類型相反。在此，摻雜類型是n型摻雜和與此相反的p型摻雜。
[0019] 此外，太陽能電池包括：至少一個在前側上設計用于電流收集的金屬的前側接觸 結構，該前側接觸結構與發(fā)射極區(qū)域導電連接；至少一個金屬的基極接觸結構，其布置在太 陽能電池的后側上且在基極摻雜類型的區(qū)域中與半導體基質導電連接；至少一個在半導體 基質中從前側延伸至后側的缺口以及至少一個導通結構，其中導通結構在缺口中從半導體 基質的前側通到后側且與前側接觸結構導電連接，以及至少一個金屬的后側接觸結構，其 布置在后側上且與導通結構導電連接。
[0020] 在半導體基質的后側上間接地或優(yōu)選直接地布置有電絕緣的絕緣層，所述絕緣層 至少在包圍缺口的區(qū)域中覆蓋后側，優(yōu)選完全地覆蓋后側。所述后側接觸結構間接地或優(yōu) 選直接地布置在絕緣層上，從而后側接觸結構通過絕緣層相對于位于絕緣層下的半導體基 質電絕緣。
[0021] 因此，在基本結構方面，根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池對應于經(jīng)過證明的且例如在 DE10 2010 026 960A1 中描述的MWT結構。
[0022] 重要的是，在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池中在半導體基質中在缺口的壁部上，導通 結構直接與基極摻雜類型的基極區(qū)域鄰接。
[0023] 因此，根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池結構來源于令人驚訝的認識，即一方面在太陽能 電池的后側上鑒于太陽能電池的可靠性，尤其在部分屏蔽時后側接觸結構和半導體基質的 基極區(qū)域之間的可靠電絕緣是重要的；另一方面提供了成本優(yōu)勢，在后側上不形成發(fā)射極； 以及