專利名稱：用于提高效率的太陽能電池接觸指和焊盤布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及太陽能電池，并且更具體地但不是唯一地涉及太陽能 電池互連結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
太陽能電池是用于將太陽輻射轉(zhuǎn)換為電能的公知設(shè)備。其可以采用半 導(dǎo)體制造技術(shù)在半導(dǎo)體晶片上被制造。
一般而言，可以通過在硅襯底上形
成P型和N型的擴(kuò)散區(qū)域來制造太陽能電池。碰撞到太陽能電池上的太陽 輻射產(chǎn)生遷移到擴(kuò)散區(qū)域的電子和空穴，從而在擴(kuò)散區(qū)域之間產(chǎn)生電壓 差。在背面結(jié)(backsidejunction)太陽能電池中，擴(kuò)散區(qū)域和與其耦合的 金屬接觸指均在太陽能電池的背面上。接觸指允許將外部電路耦合至太陽 能電池并由該太陽能電池供電。
效率是太陽能電池的重要特性，因?yàn)槠渲苯雨P(guān)系到太陽能電池產(chǎn)生電 力的能力。因此，用于提高太陽能電池的效率的技術(shù)通常是期望的。本發(fā) 明提供了改進(jìn)的太陽能電池接觸指和焊盤布置，其與常規(guī)太陽能電池相比 具有更高的效率。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，太陽能電池包括電連接至太陽能電池的N型擴(kuò)散區(qū) 域的負(fù)極性金屬接觸指和電連接至太陽能電池的P型擴(kuò)散區(qū)域的正極性金 屬接觸指。N型和P型擴(kuò)散區(qū)域都在太陽能電池的背面上。太陽能電池包 括在正常工作期間面向太陽的前面。負(fù)極性和正極性金屬接觸指可以是叉 指型。為了提高太陽輻射的收集，金屬接觸指可以被布置為指向并共同覆 蓋焊盤的周邊的一部分。例如，負(fù)極性金屬接觸指可以被布置為指向并共 同覆蓋焊盤的兩側(cè)或三側(cè)。
通過閱讀包括附圖和權(quán)利要求的全部公開內(nèi)容，本發(fā)明的這些和其他 特征對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言將是顯而易見的。


圖1示出示例常規(guī)太陽能電池的背面；
圖2示出圖1的太陽能電池的左下方的放大圖3示意性示出具有端部的金屬接觸指，其中端部被定向?yàn)橹赶蚴纠?br> 太陽能電池的邊緣部分；
圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的太陽能電池接觸布置；
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的太陽能電池的背面圖6示出圖5的太陽能電池的負(fù)極性邊緣部分的放大圖7示出圖5的太陽能電池的正極性邊緣部分的放大圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖5的太陽能電池的橫截面圖9示出的圖示意了與按照圖1的太陽能電池布置的具有金屬接觸指
和焊盤的太陽能電池相比較的按照圖5的太陽能電池布置的具有金屬接觸
指和焊盤的太陽能電池的效率。
在不同的圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。
具體實(shí)施例方式
在本公開內(nèi)容中，提供諸如結(jié)構(gòu)和方法的示例的多個(gè)具體細(xì)節(jié)來提供 對本發(fā)明實(shí)施例的全面理解。但是本領(lǐng)域內(nèi)的普通^支術(shù)人員可以認(rèn)識到，
無需該具體細(xì)節(jié)中的一個(gè)或者多個(gè)也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其他情況中，公 知的細(xì)節(jié)沒有示出或者描述，以避免使本發(fā)明的方面模糊。
圖i示出示例常規(guī)太陽能電池ioo的背面。該太陽能電池10(3包括多
個(gè)焊盤102 (即102-1 , 102-2，…)和在每一邊緣部分上的匯流條101(即101-1
101- 2，...)。已用虛線大體標(biāo)記出焊盤102和匯流條101。在圖1中，焊盤
102- 1 , 102-2和102-3在太陽能電池100的負(fù)極性邊緣部分上，同時(shí)焊盤 102-4， 102-5和102-6在正極性邊緣部分上。焊盤102提供在其上接附有將 太陽能電池100電連接至另一個(gè)太陽能電池的互連導(dǎo)線的表面。匯流條101 將特定極性的金屬接觸指電連接至它們的在特定邊緣部分上的最近的相 應(yīng)焊盤102。
圖2示出圖1的太陽能電池IOO的左下方的放大圖。圖2還標(biāo)記了金 屬接觸指201和202。金屬接觸指201將太陽能電池100的P型擴(kuò)散區(qū)域 電連接至在正極性邊緣部分上的焊盤102和匯流條101。金屬接觸指202將太陽能電池100的N型擴(kuò)散區(qū)域電連接至在負(fù)極性邊緣部分上的焊盤 102和匯流條101。 1義標(biāo)記一個(gè)金屬4妄觸指201和金屬4妻觸指202以避免 使附圖混亂。
如在圖1和圖2中表明，金屬接觸指201和202被布置成使它們指向 太陽能電池100的邊緣部分。為了在由金屬接觸指和匯流條101所傳送的 電流之間保持一致的電流密度，匯流條101被布置為占用增加的較大面積， 因此太陽能電池100的匯流條101為斜錐形。參照圖3對該設(shè)計(jì)特征做進(jìn) 一步解釋。
圖3示意性示出具有取向?yàn)槌蜻吘壊糠?06的端部的金屬接觸指 303和304。在圖3的例子中，金屬接觸指303電連4妄至匯流條301,該匯 流條301又端接至焊盤(未示出)。金屬接觸指304電連接至太陽能電池 的其他邊緣部分(未示出)上的焊盤。每一金屬接觸指303的寬度為"W"。 為了保持一致的電流密度，匯流條301為斜錐形以具有如從邊緣部分306 所測量的增加的寬度。在圖3中，匯流條301從左到右的寬度為從W到4 W (即W的4倍)。
盡管太陽能電池IOO是高效的，但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在被匯流條101所占用 的太陽能電池100的區(qū)域上太陽輻射收集非常少。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)可以通過 在之前被匯流條101所占用的面積上的叉指型金屬接觸指來增加太陽能電 池的效率。這樣做的 一種方式是確定金屬接觸指的方向以使它們的端部指 向并共同覆蓋焊盤的大部分的周邊?，F(xiàn)從圖4開始描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的太陽能電池接觸布置。在圖4 的例子中，金屬接觸指413和414為叉指型，金屬接觸指413電連接至在 太陽能電池的背面上的N型擴(kuò)散區(qū)域，金屬接觸指414電連接至在太陽能 電池的背面上的P型擴(kuò)散區(qū)域。金屬接觸指414電連接至與邊緣4i6相對 的太陽能電池的其他面上的焊盤(未示出)。在圖4的例子中每一金屬接 觸指413的寬度為"W"。為了便于示意， 一些金屬接觸指413的端部大 體由虛線418所定界。
金屬接觸指413可以被布置成它們的端部指向焊盤410。更具體地， 在圖4的例子中，金屬接觸指413結(jié)束在焊盤410的周邊417上。這去掉 了主要有單極性接觸的匯流條，使用 一種正極性和負(fù)極性接觸叉指的匯流 條。換另一種方式說，已消除了常規(guī)匯流條以便利用更多的太陽能電池的 表面以用于太陽輻射的收集。在圖4的例子中，金屬接觸指413被布置成它們的端部圍繞矩形焊盤 410的三個(gè)側(cè)，這相當(dāng)于圍繞圖4中的周邊417的約75%。優(yōu)選地，金屬 接觸指413的端部被布置成使得它們指向并盡可能多地圍繞周邊417或圍 繞焊盤410的至少50%?？梢岳斫猓副P410不一定必須為矩形。例如， 在圓形焊盤的情況下，金屬接觸指413的端部被構(gòu)造成指向并圍繞焊盤的 周邊在180。范圍、90。范圍等內(nèi)。每一金屬接觸指413優(yōu)選地端接在焊盤 410的周邊上。然而，出于優(yōu)化目的，兩個(gè)金屬接觸指可以結(jié)束在同一接 觸指上，該同一接觸指又直接結(jié)束在焊盤410上。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的太陽能電池500的背面圖。該太陽能 電池500包括在太陽能電池的相對邊緣上的多個(gè)焊盤405(即405-1 ， 405-2,...)。用虛線總的標(biāo)記焊盤405。圖5中，焊盤405-1 ， 405-2和405-3 在太陽能電池500的負(fù)極性邊緣部分上，同時(shí)焊盤405-4, 405-5和405-6 在正極性邊緣部分上。焊盤405提供在其上接附有將太陽能電池500電連 接至另一個(gè)太陽能電池的互連導(dǎo)線的表面。金屬接觸指404將太陽能電池 500的P型擴(kuò)散區(qū)域電連接在正極性邊緣部分上的焊盤405。金屬接觸指 403將太陽能電池500的N型擴(kuò)散區(qū)域電連接在負(fù)極性邊緣部分上的焊盤 405。焊盤405可以僅連接至相同極性的金屬接觸指。為了清楚，^l標(biāo)記 一些金屬接觸指403和404。
圖6示出圖5的太陽能電池500的負(fù)極性邊緣部分的放大圖，該負(fù)極 性邊緣部分在圖5的底部。如從圖5和6中表明，采用之前參照圖4所描 述的原理安排金屬接觸指403和404以及焊盤405。例如，金屬接觸指403 被布置成使它們的端部定向?yàn)橹赶虿⑶覈@焊盤405的周邊，覆蓋焊盤 405-1的75% (三側(cè))及焊盤405-2和405-3的50% (兩側(cè))。注意，之前在 圖1的太陽能電池100中被匯流條101-1和101-2所占用的地方現(xiàn)已被叉 指型金屬接觸指403和404所占用，金屬接觸指通向焊盤405-1。
在圖6的例子中， 一些成對的金屬接觸指403結(jié)合或分流到一起以共 用電連接至焊盤405并且端接在焊盤405上的接觸指。優(yōu)選地，三個(gè)或更 少的金屬接觸指可以一起連接至單一金屬接觸指，該單一金屬接觸指延伸 到焊盤405并且端接在焊盤405上。結(jié)合三個(gè)以上金屬接觸指將由此得到 是單個(gè)金屬接觸指的寬度的三倍以上寬度的共用的金屬接觸指。取決于每 一金屬接觸指的寬度，這可能導(dǎo)致不可接受的效率損失。
如在圖6中進(jìn)一步表明，在焊盤405-1的鄰近中不存在比兩個(gè)金屬接觸指403的寬度更大的匯流條或金屬指。即，通向于焊盤405-1并且端接 在焊盤405-1上的所有金屬接觸指403的寬度小于單個(gè)金屬接觸指403的 寬度的兩倍。通過減少對太陽輻射的收集沒有貢獻(xiàn)或貢獻(xiàn)得非常少的寬金 屬接觸面積，這有利地提高了效率。
圖7示出圖5的太陽能電池500的正極性邊緣部分的放大圖，該正極 性邊緣部分在圖5的頂部。類似于金屬接觸指403, —些金屬接觸指404 在電連接至焊盤405并端接在焊盤405上的單一金屬接觸指處結(jié)合在一 起。在圖7的例子中，因?yàn)楸籔型金屬觸點(diǎn)和擴(kuò)散區(qū)域所占用的面積通常 大于N型金屬觸點(diǎn)和擴(kuò)散區(qū)域，三個(gè)金屬接觸指404可以共用端接在焊盤 405上的同一金屬接觸指。
比較圖6和圖7，金屬接觸指404彎曲約90。角以引導(dǎo)至相應(yīng)的焊盤 405(例如405-4)中，同時(shí)金屬接觸指403彎曲大于90。的角以引導(dǎo)至相應(yīng) 的焊盤405(例如焊盤405-1)中。這樣可以將金屬接觸指404看作具有直角 彎曲，而將金屬接觸指403看作類似車輪的輻條的形式形成。根據(jù)實(shí)施方 式，正極性(即金屬接觸指404)或負(fù)極性(即金屬接觸指403 )金屬接 觸指可以具有直角或輻條的構(gòu)造，以及正極性和負(fù)極性金屬接觸指可以都 具有同樣的構(gòu)造。另外，如從以上討論中表明，兩個(gè)或三個(gè)金屬接觸指可 以從通向并直接端接在相應(yīng)焊盤上的單個(gè)金屬接觸指分支出來。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的太陽能電池500的橫截面圖。該太陽 能電池500為背面結(jié)太陽能電池，其中其N型擴(kuò)散區(qū)域703和P型擴(kuò)散區(qū) 域704在太陽能電池的背面706上。在正常工作期間，太陽能電池500的 前面707面向太陽以收集太陽輻射。如圖8中所示，金屬接觸指403電連 接至N型擴(kuò)散區(qū)域703且金屬接觸指404 (為了清楚示意僅示出一個(gè))電 連接至在背面706上的P型擴(kuò)散區(qū)域704。
圖9示出的圖示意了與按照太陽能電池100(標(biāo)記為"舊布置')布置 的具有金屬接觸指和焊盤的太陽能電池相比較的按照太陽能電池500 (標(biāo) 記為"新布置")布置的具有金屬接觸指和焊盤的太陽能電池的效率。圖9 中，垂直軸表示效率以及水平軸指示針對新和舊布置的圖。線803指向太 陽能電池100和500的平均效率。如圖9中所示，太陽能電池500的平均 效率高于太陽能電池100的平均效率。在該研究中發(fā)現(xiàn)，太陽能電池500 的平均效率為約21.2%,而太陽能電池100的平均效率為約20.6%。
以上公開了 一種改進(jìn)的太陽能電池的接觸指和焊盤布置。雖然已經(jīng)提
9供本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是應(yīng)該理解這些實(shí)施例^^用于說明目的而非限 制。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，通過閱讀公開內(nèi)容，許多附加實(shí)施例將 是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，包括多個(gè)正極性金屬接觸指，每一個(gè)正極性金屬接觸指被耦合至在該太陽能電池的背面上的一個(gè)或多個(gè)P型擴(kuò)散區(qū)域，該太陽能電池的前面在正常工作期間面向太陽以收集太陽輻射；多個(gè)負(fù)極性金屬接觸指，每一個(gè)負(fù)極性金屬接觸指被耦合至在該太陽能電池的背面上的一個(gè)或多個(gè)N型擴(kuò)散區(qū)域，該負(fù)極性金屬接觸指與該正極性金屬接觸指為叉指型；提供接觸表面的第一焊盤，外部導(dǎo)線被焊接至該接觸表面上以電連接至該負(fù)極性金屬接觸指，該負(fù)極性金屬接觸指被布置成使得它們的端部指向并共同圍繞該第一焊盤的至少三個(gè)側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括提供接觸表面的第二焊盤，外部導(dǎo)線被焊接至該接觸表面上以電連接至在該太陽能電池的相對于該第一焊盤所在位置的邊緣部分上的該正極性金屬接觸指。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中不存在這樣的金屬接觸指或匯流條，其寬度大于通向于且端接在該第一焊盤上的該負(fù)極性金屬接觸指之一的寬度的兩倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該負(fù)極性金屬接觸指端接在該第一焊盤上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該負(fù)極性金屬接觸指中的至少兩個(gè)共用另 一個(gè)端接在該第 一焊盤上的金屬接觸指。
6. —種用于布置在太陽能電池上的接觸結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括將多個(gè)負(fù)極性金屬觸點(diǎn)與多個(gè)正極性金屬觸點(diǎn)叉指，該負(fù)極性金屬觸點(diǎn)被電連接至在太陽能電池的背面上的N型擴(kuò)散區(qū)域，該正極性金屬觸點(diǎn)被電連接至在太陽能電池的背面上的P型擴(kuò)散區(qū)域，該太陽能電池包括在正常工作期間面向太陽的前面；以及布置該負(fù)極性金屬觸點(diǎn)以使它們的端部指向并共同圍繞第 一 焊盤的周邊的至少50%;該第一焊盤被電連接至該負(fù)極性金屬觸點(diǎn)但不電連接至該正極性金屬觸點(diǎn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括布置該正極性金屬觸點(diǎn)以使它們的端部指向并共同圍繞第二焊盤的周邊的至少50%;該第二焊盤被電連接至該正極性金屬觸點(diǎn)但不電連接至 該負(fù)極性金屬觸點(diǎn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中不存在這樣的金屬接觸指或匯流 條，其寬度大于通向于且端接在該第一焊盤上的該負(fù)極性金屬接觸指之一 的寬度的兩倍。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該負(fù)極性金屬觸點(diǎn)端接在該第一 焊盤上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該負(fù)極性金屬觸點(diǎn)指向并且共 同圍繞該第一焊盤的該周邊的三個(gè)側(cè)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該負(fù)極性金屬觸點(diǎn)指向并且共 同圍繞該第一焊盤的該周邊的75%。
12. —種太陽能電池，包括多個(gè)正極性金屬接觸指，每一個(gè)正極性金屬接觸指被耦合至在該太陽 能電池的背面上的一個(gè)或多個(gè)P型擴(kuò)散區(qū)域，該太陽能電池的前面在正常 工作期間面向太陽以收集太陽輻射；多個(gè)負(fù)極性金屬接觸指，每一個(gè)負(fù)極性金屬接觸指被耦合至在該太陽 能電池的背面上的一個(gè)或多個(gè)N型擴(kuò)散區(qū)域，該負(fù)極性金屬接觸指與該正 極性金屬接觸指為叉指；和電連接至該負(fù)極性金屬接觸指而不電連接至該正極性金屬接觸指的 第 一焊盤，該負(fù)極性金屬接觸指具有指向并且共同覆蓋該第 一焊盤的周邊 的至少50%的端部。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池，還包括第二焊盤，其電連接 至該正極性金屬接觸指而不電連接至在該太陽能電池的相對于該第一焊 盤所在位置的邊緣部分上的該負(fù)極性金屬接觸指。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池，其中不存在這樣的金屬接觸 指或匯流條，其寬度大于通向于且端接在該第一焊盤上的該負(fù)極性金屬接 觸指之一的寬度的兩倍。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池，其中該負(fù)極性金屬接觸指端 接在該第一焊盤上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池，其中該負(fù)極性金屬接觸指中 的至少兩個(gè)共用指向并端接在該第一焊盤上的另一個(gè)金屬接觸指。
17. —種太陽能電池，包括第一組金屬接觸指，在該第一組中的每一金屬接觸指被電耦合至在該 太陽能電池的背面上的 一個(gè)或多個(gè)第 一極性的擴(kuò)散區(qū)域；第二組金屬接觸指，在該第二組中的每一金屬接觸指被電耦合至在該 太陽能電池的背面上的一個(gè)或多個(gè)與該第一極性相反的第二極性的擴(kuò)散 區(qū)域；第 一焊盤，其被電耦合至該第 一組金屬接觸指而不電耦合至該第二組 金屬接觸指，該第 一組金屬接觸指被布置成至少在該第 一垾盤的相對端部 處朝向該第一焊盤彎曲。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽能電池，還包括第二焊盤，其被電耦合至該第二組金屬接觸指而不電耦合至該第 一組 金屬接觸指，該第二組金屬接觸指被布置成朝向該第二焊盤彎曲。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽能電池，其中該第一極性包括負(fù)極性 和該第二極性包括正極性。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的太陽能電池，其中在該第二組中的金屬接 觸指彎曲90°角。
全文摘要
一種太陽能電池包括被電耦合至該太陽能電池的N型擴(kuò)散區(qū)域的負(fù)極性金屬接觸指(413)和被電耦合至該太陽能電池的P型擴(kuò)散區(qū)域的正極性金屬接觸指(414)。該N型和P型擴(kuò)散區(qū)域均在太陽能電池的背面上。該太陽能電池包括在正常工作期間面向太陽的前面。該負(fù)極性和正極性金屬接觸指(413和414)可以是叉指型的。為了增加太陽輻射的收集，金屬接觸指被布置為指向并共同覆蓋焊盤(410)的周邊的一部分。例如，該負(fù)極性金屬接觸指(413)被布置為指向并共同覆蓋焊盤(410)的兩側(cè)或三側(cè)。
文檔編號H01L31/0248GK101689554SQ200880007713
公開日2010年3月31日 申請日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者D·德瑟斯特 申請人:太陽能公司