专利名称：太阳能面板组件以及用于制造这样的太阳能面板组件的方法
技术领域：
本发明涉及太阳能面板组件。另外，本发明涉及用于制造这样的太阳能面板组件的方法。
背景技术：
太阳能面板组件包括一个承载框架以及由所述承载框架支持的多个太阳能电池。对每个太阳能电池进行构建从而具有至少一个光接收表面，所述光接收表面能够捕获来自辐射源，例如太阳的辐射能量，并且将所述辐射能量转化为电能。典型地，所述太阳能面板组件的承载框架包括安装载体和透明载体。以此方式将这些太阳能电池安装或夹在安装载体与透明载体之间，以这样的方式太阳能电池的光接收表面被定向朝向透明载体。 透明载体典型地是玻璃板或箔层，它作为保护层覆盖这些太阳能电池的光接收表面。每个太阳能电池包括至少第一极性的电极、以及第二相反极性的对电极，从而允许从太阳能电池中导出捕获的电能。从现有技术中已知以电串联连接的形式来配置太阳能电池从而形成高压太阳能电池配置，该配置通过防止由平行连接的太阳能电池导致的欧姆损失来提高组件的效率。单个硅太阳能电池典型地产生约O至约O. 7伏的电势。从国际申请WO 0245143中知晓串联太阳能电池的概念，该申请公开了用于增加半导体晶片的可用平面表面积的半导体晶片加工方法。所述半导体晶片具有基本上平的表面以及与所述基本上平的表面成直角的厚度尺寸。该方法包括以下步骤选择条带厚度用于将晶片分成多个条带，选择一种技术用于以与所述基本平的表面成一定角度将所述晶片切割成多个条带，其中通过切割去除的晶片的组合条带厚度以及宽度小于晶片的厚度，使用选择的技术将晶片切割成多个条带并且使所述条带彼此分开。在将晶片切割成条带之后，仍然将这些条带固定在处理过的晶片中。以固定形式，将这些条带暴露于一个过程用于在单个条带的切条表面上形成两面的太阳能电池条带。这些太阳能电池条带包括这些条带选择区域上的金属触点。在分离之后，将这些太阳能电池条带彼此挨着地配置并且进行电互连。最后，将这些太阳能电池条带配置在玻璃片之间从而形成太阳能面板组件。由于首先将这些条带分开，接着将它们彼此邻近地配置，并且随后使它们相互连接的序列，现有技术中用于形成太阳能面板的方法很复杂。还已知的是触点的丝网印刷是一种麻烦的方法，具有典型地较低的正常运行时间以及显著的电池破损。这样，丝网印刷对针对改善的通过量以及产量的先进制造概念造成不利影响
发明内容
本发明的一个目的是提供克服或去除现有技术中一个或多个缺点的高压太阳能电池。本发明涉及一种太阳能面板组件，包括透明载体，具有前表面(前面)和后表面(背面)的多个硅半导体基底部分，所述前表面被配置用于捕获辐射能量；半导体基底部分彼此邻近地配置在透明载体上并且通过凹槽彼此分开，每个半导体基底部分以前表面附连至透明载体，每个凹槽包括彼此邻近的每个半导体基底部分的侧壁；半导体基底部分是体积导电类型；每个半导体基底部分的前表面配备有一种第一导电类型的掺杂层； 每个半导体基底部分包括在该半导体基底部分中用于少数电荷载流子的第一电触点，以及在该半导体基底部分中用于多数电荷载流子的第二电触点；第一电触点配置在半导体基底部分的至少后表面上，其中第一电触点是一种第一类型的异质结构，第一类型的异质结包括在半导体基底部分上的本征半导体层以及在该本征半导体层顶部上的一种第二导电类型的半导体层，第二导电类型与第一导电类型是相反的。有利地，通过将用于互连(相互连接)的金属量降至最低(这是显著的成本优点)，以及通过将与金属化作用一起的欧姆损失和屏蔽损失降至最低(这是性能优点)，太阳能面板组件的布局允许生产高效率低成本的太阳能面板组件。此外，本发明可以允许生产太阳能面板而不使用银进行金属化作用(这是成本和可持续性优点)，以及不使用丝网印刷作为低效率的、通过量有限的金属化技术。此外，本发明可以允许生产在较大面积上(平板面积相对于晶片面积)具有高通量的晶体硅太阳能面板组件。并且，因为有限的处理以及热量预算受限的高温处理，本发明可以允许使用薄的晶体硅晶片，将应力降至最低，这是一个成本优点。背接触型异质结用于高效率以及优异的表面钝化作用的用途能够进一步使用薄晶片以及低温制造方法。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中本征半导体材料层包括无定形硅。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中第二导电类型的半导体材料层包括包含一种或多种掺杂剂种类的无定形硅，导致了第二导电类型。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中本征半导体层覆盖位于邻近半导体基底部分之间的凹槽。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中第二导电类型的半导体材料层至少基本上覆盖后表面。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中第二导电类型的半导体材料层覆盖不包含第二电触点的半导体基底部分的侧壁。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中半导体基底部分的前表面配备有防反射涂层以及钝化层。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中第一电触点是通过低温结形成方法形成的结。
根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中第二电触点是半导体基底部分的一个侧壁中的第一导电类型的高度掺杂接触区。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中第二电触点是在第一电触点附近的半导体基底部分的后表面的一个部分上的第一导电类型的高度掺杂接触区。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中第二电触点是一种第二类型的异质结，所述第二类型的异质结包括基本上在半导体基底部分的一个侧壁上的本征半导体层以及第一导电类型的半导体层。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中导电层配置在每个半导体基底部分的后表面以及侧壁上，并且其中在每个半导体基底部分上，所述导电层包括位于第一电触点的位置与第二电触点的位置之间的中断元件。
根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中中断元件是导电层中的狭缝或导电层中的绝缘体台阶元件(隔离体梯级元件，isolator step element)。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中钝化层配置在高度掺杂的接触区上，该钝化层具有用于暴露高度掺杂接触区的至少一个部分用于与导电层相连接的开口。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中用绝缘材料填充位于邻近半导体基底部分之间的凹槽。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中绝缘材料是用于将太阳能电池封装在太阳能面板中的封装材料。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中在邻近半导体基底部分之间的凹槽通过桥接元件进行桥接。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中凹槽在从透明载体朝向半导体基底部分的后表面侧的方向上呈楔形(tapered)。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中凹槽垂直于后表面或在从半导体基底部分的后表面侧朝向透明载体的方向上呈楔形(tapered)。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中体积导电类型(bulk conductivity type)是第一导电类型。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中体积导电类型是第二导电类型，并且第二电触点连接到每个半导体基底部分的前表面中的一个第一导电类型的掺杂层上。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中每个半导体基底部分的侧壁是暴露的。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中每个半导体基底部分的侧壁被第一导电类型的掺杂表面层覆盖。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中每个半导体基底部分侧壁上的掺杂表面层被钝化层覆盖。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中每个半导体基底部分的侧壁被钝化层覆盖。
根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中第二电触点的一个部分被本征半导体层或钝化层覆盖，并且导电层通过该本征半导体层或钝化层中的开口对应地接触该第二电触点的剩余部分。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中钝化层包括选自氮化硅、氧化铝以及二氧化硅或无定形硅的组中的钝化材料，或钝化材料层的堆叠或钝化材料的组合。此外，本发明涉及一种太阳能面板组件，包括透明载体，多个第一(主要，primary)和第二(次要，secondary)半导体基底部分，它们各自具有前表面和后表面，前表面被配置用于捕获辐射能量；这些第一(主要，primary)和第二 (次要，secondary)半导体基底部分以交替方式彼此邻近地配置在透明载体上并且通过凹槽彼此分开，每个第一和第二半导体基底部分以前表面附连至该透明载体，每个凹槽包括彼此邻近的每个半导体基底部分的侧壁；这些第一和第二半导体基底部 分是一种第一导电类型的体积导电类型；每个第一和第二半导体基底部分的前表面配备有一种第一导电类型的掺杂层；与沿着平行于该透明载体表面的表面方向的第二半导体基底部分的长度相比较，沿着该方向的第一半导体基底部分的长度是相对较长的，其中在设置在每个第一半导体基底部分的一个侧面上的第一凹槽上，配置第一类型的异质结，该异质结包括本征半导体材料层以及一种第二导电类型的半导体材料层的堆叠，该第二导电类型与所述第一导电类型是相反的；并且在设置在每个第一半导体基底部分的另一个侧面上的第二凹槽上，配置一种第二类型的异质结，该异质结包括本征半导体材料层以及该第一导电类型的半导体材料层的堆叠；第一类型的异质结从第一和第二半导体基底部分两者的后表面上的第一凹槽延伸；第二类型的异质结从第一和第二半导体基底部分两者的后表面上的第二凹槽延伸；在第一半导体基底部分的后表面上，第一类型的异质结和第二类型的异质结通过位于第二导电类型的半导体材料层与第一导电类型的半导体材料层之间的间隙彼此分离。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的太阳能面板组件，其中在第二半导体基底部分的后表面上第一类型的异质结与第二类型的异质结彼此连接；第二导电类型的半导体材料层与第一导电类型的半导体材料层彼此邻接(abut t i ng )。此外，本发明涉及用于制造太阳能面板组件的方法，包括提供至少一个半导体基底，该至少一个半导体基底具有体积导电类型；将前表面纹理化并且为前表面提供一种第一导电类型的掺杂层用于配置前表面从而在使用时捕获辐射能量；提供透明载体，将至少一个半导体基底附连至透明载体，至少一个半导体基底的前表面面对透明载体；将至少一个半导体基底分成多个半导体基底部分；每个半导体基底部分具有前表面和后表面；这些半导体基底部分彼此邻近地配置在透明载体上并且通过凹槽彼此分开，每个凹槽包括每个邻近半导体基底部分的侧壁；将本征半导体材料层沉积在后表面上以及这些凹槽的侧壁上；在每个半导体基底部分中产生在该半导体基底部分中用于少数电荷载流子的第一电触点，以及产生在该半导体基底部分中用于多数电荷载流子的第二电触点，其中在每个半导体基底部分的至少后表面上产生该第一电触点，并且该第一电触点包括一种第一类型的异质结构，该第一类型的异质结包括半导体基底部分上的本征半导体层以及在本征半导体层顶部上的一种第二导电类型的半导体层(该第二导电类型与所述第一导电类型是相反的)，通过将本征半导体层沉积在半导体基底部分上以及将一种第二导电类型的半导体材料层沉积在每个半导体基底部分的至少后表面上的本征半导体层的顶部上，该第二导电类型与第一导电类型是相反的。有利地，这些凹槽将硅晶片分成多个分离的邻近半导体基底部分。在将晶片附连到透明载体上之后通过切割晶片，易于获得半导体基底部分的配置而无需对分离的自由半导体条带进行任何处理。根据一个实施方式，本发明涉及如上所述的方法，进一步包括将导电层沉积在后表面和凹槽上；执行分离过程用来中断位于每个半导体基底部分上第一电触点位置与第二电触点位置之间的导电层。通过从属权利要求将对有利的实施方式进行进一步限定。
下面，参考一些附图将对本发明进行说明，这些附图仅旨在用于例示性说明的目的，并非限制如随附的权利要求中所限定的保护范围。
图I显示了用于制造根据本发明的太阳能面板组件的方法的流程图；图2显示了根据一个第一实施方式的太阳能面板组件的截面图；图3a_3c显示了根据该第一实施方式的太阳能面板组件的另外实施例的截面图；图4显示了根据一个第二实施方式的太阳能面板组件的截面图；图5a_5b显示了根据该第二实施方式的太阳能面板组件的另外实施例的截面图；图6显示了根据一个第三实施方式的太阳能面板组件的截面图；图7a_7b显示了根据该第三实施方式的太阳能面板组件的另外实施例的截面图；图8显示了根据一个第四实施方式的太阳能面板组件的截面图，以及图9显示了根据一个第五实施方式的太阳能面板组件的截面图；图IOa-IOc显示了根据另外实施方式的太阳能面板组件的截面图。
具体实施例方式在如下例示性说明的图中，相同的参考数字指相同或类似的元件。图I显示了用于制造根据本发明的太阳能面板组件的方法的流程图。用于制造根据本发明的太阳能面板组件的加工方案100包括一个序列过程。在初始过程102中，提供由晶体硅组成的半导体晶片。由于用杂质种类故意掺杂硅，该硅晶片具有一种第一导电类型的体积电导率。例如，由于用供体杂质如磷、锑或砷来掺杂娃晶体基质(晶阵，crystalline matrix),该第一导电类型是η-型。硅晶片具有前表面和后表面。前表面可以作为捕获来自辐射源如太阳的光线的表面。对前表面进行处理以增强光捕获效率(例如，通过纹理化作用)。纹理化作用可以包括前表面的刻蚀过程。在紧接着的过程104中，在硅晶片的纹理化前表面中形成第一导电类型的高度掺杂层。该高度掺杂层可以用作前表面场层用以增强多数电荷载流子的侧向电导率(在η-型体积电导率的实施例中，所述多数电荷载流子是电子)，以及用于增强表面钝化作用。术语“侧向电导率”被定义为沿着硅晶片的纹理化前表面电荷载流子的传导。另外地，以本领域已知的方式，为半导体晶片的前表面提供防反射涂层以及钝化层。在接下来的过程106中，提供一个透明载体(例如玻璃板或箔层)并且将硅晶片的前表面附连到透明载体的表面上。在一个实施方式中，通过封装剂层将硅晶片的前表面附连到透明载体上。封装剂层可以包括包含硅酮的聚合物材料或陶瓷材料或(低温)玻璃料材料。在一个可替代的实施方式中，将硅晶片的前表面直接附连到透明层上。随后，在接下来的过程108中，通过产生凹槽将硅晶片分成多个基底部分。可以通过切割工具以机械方式或通过激光束以光学方式来切割这些凹槽。此外，可以考虑用平版印刷方法(光刻方法，lithographic process)(使用掩蔽和蚀刻)或等离子蚀刻来产生这些凹槽。 这些凹槽将硅晶片分成多个分开的邻近半导体基底部分。这些凹槽可以是宽的或窄的。并且，这些凹槽可以具有楔形侧壁或基本上垂直于基底前表面的侧壁。在一个实施方式中，半导体基底部分使矩形基板附连至透明载体。在将晶片附连至透明载体之后通过切割晶片，易于获得多个半导体基底部分的配置而无需对分离的自由半导体条带进行任何处理。如熟练的技术人员应当理解的，可以通过切割过程来控制凹槽的楔形。在随后的过程110中，将本征半导体材料层沉积在这些半导体基底部分的后表面上以及这些凹槽的侧壁上。紧接着这个沉积步骤的是将一种第二导电类型的半导体材料层沉积在本征半导体材料层上。将第二导电类型的半导体材料图案化(通过掩蔽或蚀刻技术)从而基本上定位在每个半导体基底部分的后表面上。第二导电类型与第一导电类型是相反的。在第一导电类型是η-型的实施例中，第二导电类型是P-型。 本征半导体材料层可以包括无定形硅。第二导电类型的半导体材料层可以包括包含第二导电类型的一种或多种掺杂剂种类的无定形娃。以此方式，基本上在每个半导体基底部分的后表面上产生一个第一类型的异质结作为一个第一电触点。随后，在每个半导体基底部分上形成一个第二电触点。根据本发明，通过基本上定位在后表面上的第一类型异质结来限定第一电触点。在一个第一实施方式中，第二电触点是定位在半导体基底部分的侧壁之一中或之上的高度掺杂的触点。在一个第二实施方式中，第二电触点是定位在邻近第一电触点的后表面的一个部分中或之上的高度掺杂的触点。在一个第三实施方式中，将第二电触点产生为基本上定位在半导体基底部分的侧壁之一中或之上的一个第二类型的第二异质结触点。在接下来的过程112中，将导电层沉积在后表面上。另外地，执行分离过程114用来中断位于半导体基底部分上的第一电触点位置与第二电触点位置之间的导电层。接着，可以执行另外的过程(未显示)用来完成太阳能面板组件的构建。应当注意的是上面序列的过程可以包括对于本发明并不是必不可少的其他中间过程。而且，熟练的技术人员应当理解的是所描述的过程的顺序可以与如前所描述的序列不同。在透明载体是箔层的情况下，该载体是柔性的，并且可以通过控制断裂或切割半导体晶片来形成多个半导体基底部分。应当理解的是透明载体可以承载已经分成多个半导体基底部分的一个或多个半导体基底。该方法不限于保持分成多个部分的一个基底的太阳能面板组件。另外应当注意的是，在该过程的早期阶段将半导体基底附连至透明载体允许从该时刻起使用低温方法。代替形成异质结构，可以使用可替代的低温结形成方法如全面积激光扫描，该方法是用于在半导体基底部分的后表面处形成结的激光束辅助掺杂方法。由于通过激光斑点(激光束点，laser spot)加热发生结形成处的较小面积,相对于整个太阳能电池温度这种方法的总体热预算是较低的。
下面，参考以下附图2-9对上述工艺流程进行更详细地说明。在图2-9中具有如在前面图中所示的相同参考数字的实体是指相应的实体。为了详细说明这些实体，对前面的附图以及它们的说明进行参考。图2显示根据一个第一实施方式的太阳能面板组件的截面图。根据以上所描述的方法制造的太阳能面板组件M包括一个透明载体(玻璃板或玻璃层或箔层)I以及多个半导体基底部分3a、3b、3c。这些半导体基底部分3a_3c是由一个第一导电类型(例如η-型)的半导体基底形成的，该半导体基底通过封装剂层2附连到透明载体I上，并且随后切割成多个部分。这些半导体基底部分通过切割凹槽G分开，并且各自包括前表面F、后表面R以及如通过凹槽G限定的侧壁W。每个半导体基底部分包括配置用于接收辐射能量的前表面层4，所述前表面包括同样为该第一导电类型的轻度掺杂的前表面场层。如熟练的技术人员应当理解的，与硅晶片的本体的掺杂剂水平相比较，前表面层4的掺杂剂水平是相对较高的，但是与太阳能电池的发射极的典型掺杂剂水平相比较是相对较低的。在实践中，对前表面层中的掺杂剂水平进行设计从而增强沿着该表面的电导率，而电荷载流子的重组则维持在非常低的水平(即，实际上为零)。可以通过以下来形成η-型前表面层将磷-硅酸盐层沉积在前表面上，随后退火同时该磷-硅酸盐层作为掺杂剂源起作用用来形成前表面层，并且最终从前表面上去除磷-硅酸盐层。在该第一实施方式中，平行于前表面F的后表面R包括作为用于少数电荷载流子的第一电触点的一个第一类型的异质结触点5，7，它们包括本征半导体材料层5以及与第一导电类型相反的一种第二导电类型的掺杂半导体材料层7。第一电触点至少基本上覆盖后表面。由用于多数电荷载流子的高度掺杂的接触区6构成的一个第二电触点定位在半导体基底部分侧壁W之一上。第二电触点的掺杂剂具有类似于半导体基底部分的本体导电类型的第一导电类型。第二电触点6被分离地配置在一个侧壁W上，而不必连接到前表面场层4上。另外地，第一电触点可以覆盖与包括第二电触点的侧壁相对的侧壁W。应当注意的是，本征半导体层5可以覆盖位于邻近半导体基底部分之间的凹槽G。第二导电类型的半导体材料层7典型地至少基本上覆盖后表面。另外地，第二导电类型的半导体材料层7可以覆盖不包括第二电触点6的侧壁W。第二导电类型的半导体材料层7不覆盖位于邻近半导体基底部分之间的凹槽。熟练的技术人员应当理解的是，第二导电类型的半导体材料层7可以通过适当的平版印刷方法(光刻方法，lithographical process)(包括掩蔽和/或蚀刻)根据需要来成形/图案化。在本征半导体材料层5和/或第二导电类型的半导体材料层7、以及第二电触点6的顶部上，定位导电层8。可以配置导电层8用于连接一个半导体基底部分3a的第一电触点以及定位在一个半导体基底部分3a附近的一个邻近半导体基底部分3b的第二电触点。导电层可以包括金属层(例如铝和/或银)和/或透明导电氧化物层(如铟锡氧化物(氧化铟锡)或氧化锌)。在每个半导体基底部分3a、3b、3c上，通过中断元件9在第二电触点6的位置与第一电触点5，7的位置之间中断导电层8。本征半导体材料层5可以被或可以不被中断元件 9中断。通过连接以此方式各自配置为太阳能电池的多个邻近半导体基底部分，提供太阳能电池的串联从而获得高电压太阳能面板组件。中断元件9可以是裂缝(或间隙)以及隔离(分离，绝缘)元件之一。隔离(分离，绝缘)元件典型地包括绝缘(或电介质)材料。在一个实施例中，太阳能电池组件可以具有以下尺寸。透明载体的厚度可以在约3至约4毫米之间。半导体基底和它的多个部分的厚度可以在约50至约200微米之间。半导体基底部分的宽度可以在约1000至约5000微米之间。图3a_3c显示根据所述第一实施方式的太阳能面板组件的另外实施例的截面图。在图3a中，中断元件9定位在保持第二电触点6的侧壁与后表面之间的角落处。以此方式，第二电触点可以定尺寸(dimensioned)从而用前表面场层4和/或后表面R以最小间隔(spacing) 10覆盖大部分侧壁。通过将第二电触点定尺寸(dimensioning)以达到侧壁的最大面积,该制造方法需要较低的精确度。而且，更易于优化金属层的接触电阻。在图3b中，中断元件9定位在保持第二电触点6的侧壁与后表面R之间的角落处，并且包括绝缘材料用来使同一半导体基底部分上同第二电触点接触的导电层8与同第一电触点接触的导电层隔离(分离，绝缘)。在这个实施方式中，在沉积导电层8之前产生隔离元件9 (分离元件9,绝缘元件9)(通过掩蔽和沉积或通过沉积和图案化)。在绝缘元件9 (分离元件9，绝缘元件9)的顶部上，可以存在导电层8的分隔(非桥接)部分。在图3c中，使本征半导体材料层5沉积从而部分地延伸超过第二电触点6，本征半导体材料层在第二电触点6的至少一个部分上具有开口或间隙11。对导电层8进行配置从而通过本征半导体材料层5中的开口 11来接触第二电触点6。有利地，这个实施方式为第二电触点(即，多数载流子触点)考虑改进的钝化作用。图4显示根据一个第二实施方式的太阳能面板组件的截面图。在于此显不的实施方式中，第二电触点6定位在第一电触点5，7附近的后表面的一部分上，而中断元件9定位在第一与第二电触点之间。如图3c中讨论以及显示的，第二电触点6被在第二电触点6的一部分上具有间隙11的本征半导体材料层5覆盖。有利地，在这个实施方式中，第二电触点的钝化作用得以改进。图5a - 5b显示根据第二实施方式的太阳能面板组件的另外实施例的截面图。
在图5a _5b中，位于邻近半导体基底部分之间的凹槽G是相对较窄的，这允许产生从一个半导体基底部分至下一个部分桥接每个凹槽的桥接层。如熟练的技术人员应当理解的，能够以多种方式形成这些桥接层。图5a显示类似于图4的配置，图4的配置包括两者都定位在半导体基底部分的后表面R上的一个第一电触点以及一个第二电触点。对导电层8进行配置从而通过桥接元件BR来桥接凹槽G。图5b显示类似于图5A的配置，但是在此在每个凹槽中，产生分离的桥接元件BR2用来运送导电层横过凹槽G。通过提供桥状物横过每个凹槽，本征半导体材料层5以及第二导电类型的半导体材料层可以不沉积在每个窄凹槽中。
在一个进一步实施方式中，凹槽G填充有绝缘材料，如二氧化硅。在又一个进一步实施方式中，通过局部氧化方法来产生填充有二氧化硅的凹槽G，该局部氧化方法能够在从基底的后表面延伸至前表面的基底中形成成形的二氧化硅区域。对该成形的二氧化硅区域进行配置从而以与凹槽G相同的方式隔离(分离，绝缘)邻近的基底部分。在产生成形的二氧化硅区域之后，基本上在后表面水平面上在成形的二氧化硅区域上产生桥接元件BR。在一个可替代的实施方式中，凹槽G填充有绝缘材料，该绝缘材料是用于将太阳能电池封装在太阳能面板中的封装材料。典型地太阳能面板是由一个或多个太阳能电池组装的，该一个或多个太阳能电池安装在面板框架中，并且通过聚合物材料封装在面板框架内用来保护该一个或多个太阳能电池免受来自太阳能面板外部的干扰，等等。图6显示根据一个第三实施方式的太阳能面板组件的截面图。在该第三实施方式中，第一和第二电触点两者对应地配置为第一和第二类型的异质结。第二电触点是异质结结构的层，它包括本征半导体材料层5以及第一导电类型的半导体材料层12。在图6中，体现第二电触点的异质结结构层5，12配置在每个半导体基底部分的侧壁之一上。第一和第二电触点被导电层8覆盖，但是仍然被中断元件8隔离(分离)。中断兀件9定位在一个侧壁以及后表面R的角落处用来使第一电触点与第二电触点隔离(分离)。有利地，当在凹槽(在侧壁处)中形成用于多数载流子的触点时，后表面的更多区域可用于收集少数载流子。另外，这些少数载流子不必横过否则将被多数载流子触点占据的后表面区域。图7a_7b显示根据所述第三实施方式的太阳能面板组件的另外实施例的截面图。图7a显示一种配置，其中第二电触点配置成覆盖一个侧壁W以及后表面R的一部分的第二类型的异质结，而第一电触点配置成覆盖后表面R的另一部分以及半导体基底部分的另一个侧壁Wl的第一类型的异质结。而且，第一和第二电触点被导电层8覆盖，但是仍然被中断元件9隔离(分离)。部分地形成接触并且在后表面上隔离(分离)的优点是与接触和隔离(分离)对应地必须严格限制于凹槽和角落的情况相比较，制造对于加工精确度变得较不敏感。图7b显示一种可替代的配置，其中位于邻近半导体基底部分之间的凹槽是窄的。桥接元件BR作为桥状物定位在邻近的半导体基底部分之间。第一电触点配置成覆盖后表面R的一部分的第一类型的异质结，而第二电触点配置成覆盖半导体基底部分后表面R的另一部分的第二类型的异质结。桥接元件BR使第一电触点的第一导电类型的半导体材料层12与第二电触点的第二导电类型的半导体材料层分离。如图7a中所示，第一和第二电触点被导电层8覆盖，但是仍然被中断元件9分离。有利地，较窄的凹槽使得硅和用于光电转换的活性表面积较少损失。与桥接窄的凹槽相比较，不通过凹槽中断的导电金属沉积(即，使金属进入凹槽中，覆盖凹槽表面)可能要耗资更多来实现。这还可以适用于第二类型的异质结触点。图8显示根据一个第四实施方式的太阳能面板组件的截面图。在这个实施方式中，体积导电类型是第二导电类型，即，P-型。其结果是，在使用时，少数电荷载流子将被收集在每个半导体基底部分的前表面处。在这个实施方式中，第二电触点是在半导体基底部分的一个侧壁W上的第一导电类型(η-型)的高度掺杂区6，而第一电触点是在后表面R的至少一部分以及另一个侧壁Wl上的第二类型的异质结(包括本征半导体材料层5以及第二导电类型(P-型)的半导体材料层7)。 为了增强少数电荷载流子的收集，将第二电触点连接到也是第一导电类型(η-型)的纹理化的前表面场层4上。第一和第二电触点通过中断元件9 (如绝缘体元件)分开。如与第一实施方式相关联显示的所有修改也可以应用在此。此外，如参考上面图6所描述的，第二电触点还可以体现为在一个侧壁W上的第一类型的异质结。图9显示根据一个第五实施方式的太阳能面板组件。在第五实施方式中，太阳能面板组件包括透明载体I和硅半导体基底。在这个实施方式中，基底具有等同于第一导电类型(η-型)的体积导电类型。基底具有纹理化的表面，该表面被高度掺杂为第一导电类型用来产生前表面场层4。该基底被凹槽G1、G2分成多个第一和第二半导体基底部分30、31。将第一和第二半导体基底部分30、31以交替方式彼此邻近地配置在透明载体I上，使每个基底部分的前表面场层4定向朝向透明载体I。通过封装剂层2将第一和第二半导体基底部分30、31附连到透明载体I上。与沿着平行于透明载体表面的表面方向X的第二半导体基底部分31的长度相比较，沿着此方向X的第一半导体基底部分30的长度是相对较长的。在每个凹槽Gl、G2的侧壁Wg和底部Bg上，配置了异质结。在设置在每个第一半导体基底部分的一个侧面上的第一凹槽Gl上，配置一种第一类型的异质结，该第一类型的异质结包括本征半导体材料层5以及第二导电类型的半导体材料层7的堆叠。在每个第一半导体基底部分的另一个侧面上的第二凹槽G2中，配置一种第二类型的异质结，该第二类型的异质结包括本征半导体材料层5以及第一导电类型的半导体材料层12的堆叠。第一类型的异质结能够用作用于少数电荷载流子的第二电触点，而第二类型的异质结能够用作用于多数电荷载流子的第一电触点。第一类型的异质结从在第一和第二半导体基底部分两者的后表面上的第一凹槽延伸，而第二类型的异质结从在第一和第二半导体基底部分两者的后表面上的第二凹槽延伸。
第一半导体基底部分30是通过以下事实表征的在它的后表面301■上，第一类型的异质结以及第二类型的异质结通过第二导电类型的半导体材料层7以及第一导电类型的半导体材料层12中的间隙9彼此分离。第二半导体基底部分31是通过以下事实表征的在它的后表面31r上，第一类型的异质结以及第二类型的异质结彼此连接；第二导电类型的半导体材料层7以及第一导电类型的半导体材料层12彼此邻接。在第一类型异质结以及第二类型异质结的顶部上，配置导电层8，该导电层在每个第一半导体基底部分30的后表面30r上的间隙9处中断。以此方式，获得邻近半导体基底部分的串联，其中有利的是，大大地减少少数和多数电荷载流子的重组。 在第五实施方式中，半导体基底部分的体积导电类型优选的是第一导电类型。在一个另外的实施方式中，第一导电类型优选的是η-型。在第五实施方式中，凹槽Gl、G2可以是宽的或窄的，并且可以具有楔形侧壁或基本上垂直于前表面的侧壁。图IOa-IOc显示根据另外实施方式的太阳能面板组件M的截面图。根据一个另外的实施方式，位于邻近半导体基底部分3a、3b ;3b、3c之间的凹槽GT在远离透明载体I朝向基底部分的后表面侧的方向上呈楔形。在图IOa-IOc中所示的实施方式中，第二电触点6是在第一电触点5，7附近的每个半导体基底部分3a; 3b; 3c的后表面的一部分上的高度掺杂区域。如前面更详细地说明的，第一电触点5，7通过第一类型的异质结来体现。熟练的技术人员应当理解的是，可替代地，第二电触点6可以体现为如参考图7b所描述的第二类型的异质结。每个半导体基底部分包括配置用于接收辐射能量的前表面层4，该前表面层包括也是第一导电类型的(轻度)掺杂的前表面场层。每对邻近的半导体基底部分之间的电串联是通过导电层8体现的，导电层将一个半导体基底部分的第一电触点连接至邻近半导体基底部分的第二电触点。导电层8被每个半导体基底部分3a;3b;3c上的第一电触点5，7与第二电触点6之间的狭缝S或中断元件9中断。优选地，导电层8包括桥接位于两个半导体基底部分之间的楔形凹槽GT的桥接部分BR。在如图IOa所示的实施方式中，异质结5，7的本征半导体层5也覆盖第二电触点6。导电层8通过本征半导体层5中的开口接触第二电触点。在这个实施方式中，每个半导体基底部分的侧壁是暴露的。应当注意的是，可替代地，第二电触点的区域可以是暴露的，无本征半导体材料5。在这种情况下，导电层8可以直接地接触第二电触点6的区域。图IOb显示具有楔形凹槽GT的太阳能面板组件M的一个另外实施方式，其中半导体基底部分的侧壁被基本上是前表面场层4的延伸部分的掺杂表面层41、42覆盖。前表面层和侧壁层4、41、42两者都是相同的第一导电类型。第二电触点6的配置可以与如图IOa中相同，用本征半导体层5部分地覆盖第二电触点的区域。在图IOb中显示的实施方式中，第二电触点的区域被一个另外的钝化层51部分地覆盖，该钝化层包括选自氮化硅、氧化铝以及二氧化硅或无定形硅的组中的钝化材料或另一种钝化材料或材料组合，例如，钝化材料的堆叠层。导电层8被配置用于通过钝化层51中的开口来接触第二电触点。熟练的技术人员应当理解的是，这样的钝化层51的应用不限于图IOb中显示的具体实施方式
，但是可以应用到上述每个实施方式中。图IOc显示具有楔形凹槽GT的太阳能面板组件M的一个另外实施方式，其中半导体基底部分的侧壁被掺杂表面层41、42以及钝化层55的堆叠覆盖。掺杂表面层41、42覆盖半导体基底部分的侧壁，而钝化层55覆盖掺杂表面层41、42。将钝化层55应用在掺杂的表面层上降低掺杂表面层中多数和少数电荷载流子的重组概率。应当注意的是，如图IOa中所示还可以将钝化层55直接应用在半导体基底部分的
暴露的侧壁上。钝化层55可以包括选自氮化硅、氧化铝以及二氧化硅或无定形硅的组中的钝化材料或任何其他钝化材料，材料组合、或钝化材料层的堆叠。另外应当注意的是，这些楔形凹槽GT可以(部分地)填充有绝缘材料，例如EVA (乙烯醋酸乙烯酯)或硅酮或PVB (聚乙烯醇缩丁醛)或任何其他封装剂材料。在一个另外实施方式中，在凹槽中的这种绝缘材料可以是封装材料，例如，如用于将太阳能电池封装在太阳能面板框架中的聚合物。另外地，应当理解的是，在图IOa-IOc中显示的实施方式还可以在具有垂直凹槽或在从半导体基底部分的后表面侧朝向透明载体I的方向上呈楔形凹槽的太阳能面板组件中实现(例如，如图4中所示)。本领域技术人员应当清楚的是本发明的其他实施方式能够被设想并且简化实践，而不偏离本发明的真实精神，本发明的范围仅受如最终授予的随附的权利要求的限制。上面的说明并不旨在限制本发明。
权利要求
1.一种太阳能面板组件，包括 透明载体，具有前表面和后表面的多个硅半导体基底部分，所述前表面被配置用于捕获辐射能量； 所述半导体基底部分彼此邻近地配置在所述透明载体上并且通过凹槽彼此分开，每个半导体基底部分以前表面附连至所述透明载体，每个凹槽包括彼此邻近的每个半导体基底部分的侧壁； 所述半导体基底部分是体积导电类型； 每个半导体基底部分的所述前表面配备有第一导电类型的掺杂层； 每个半导体基底部分包括在所述半导体基底部分中用于少数电荷载流子的一个第一电触点，以及在所述半导体基底部分中用于多数电荷载流子的第二电触点； 所述第一电触点配置在所述半导体基底部分的至少所述后表面上，其中所述第一电触点是第一类型的异质结构，所述第一类型的异质结包括在所述半导体基底部分上的本征半导体层以及在所述本征半导体层顶部上的第二导电类型的半导体层，所述第二导电类型与所述第一导电类型是相反的。
2.根据权利要求I所述的太阳能面板，其中所述本征半导体材料层包括无定形硅。
3.根据权利要求I或权利要求2所述的太阳能面板，其中所述第二导电类型的半导体材料层包括含有一种或多种掺杂剂种类的无定形硅，导致所述第二导电类型。
4.根据前面权利要求中任一项所述的太阳能电池，其中所述本征半导体层覆盖位于邻近半导体基底部分之间的凹槽。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其中所述第二导电类型的半导体材料层至少基本上覆盖所述后表面。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其中所述第二导电类型的半导体材料层覆盖不包括所述第二电触点的半导体基底部分的侧壁。
7.根据前面权利要求中任一项所述的太阳能电池，其中所述半导体基底部分的前表面配备有防反射涂层以及钝化层。
8.根据前面权利要求中任一项所述的太阳能面板组件，其中所述第一电触点是通过低温结形成方法形成的结。
9.根据前面权利要求1-8中任一项所述的太阳能面板组件，其中所述第二电触点是在所述半导体基底部分的一个侧壁中、所述第一导电类型的高度掺杂接触区。
10.根据前面权利要求1-8中任一项所述的太阳能面板组件，其中所述第二电触点是在邻近所述第一电触点的半导体基底部分后表面的一个部分中、所述第一导电类型的高度掺杂接触区。
11.根据前面权利要求1-8中任一项所述的太阳能面板组件，其中所述第二电触点是第二类型的异质结，所述第二类型的异质结包括基本上在所述半导体基底部分的一个侧壁上的本征半导体层以及所述第一导电类型的半导体层。
12.根据前面权利要求中任一项所述的太阳能面板组件，其中将导电层配置在每个半导体基底部分的所述后表面以及侧壁上，并且其中在每个半导体基底部分上，所述导电层包括位于所述第一电触点的位置与所述第二电触点的位置之间的中断元件。
13.根据权利要求12所述的太阳能面板组件，其中所述中断元件是在所述导电层中的狭缝或在所述导电层中的绝缘体台阶元件。
14.根据从属于权利要求9或权利要求10的权利要求12或权利要求13所述的太阳能面板组件，其中将钝化层配置在所述高度掺杂接触区上，所述钝化层具有用于暴露所述高度掺杂接触区的至少一部分用来与所述导电层连接的开口。
15.根据权利要求10所述的太阳能面板组件，其中位于邻近半导体基底部分之间的所述凹槽填充有绝缘材料。
16.根据权利要求15所述的太阳能面板组件，其中所述绝缘材料是用于将所述太阳能电池封装在太阳能面板中的封装材料。
17.根据权利要求10或权利要求15所述的太阳能面板组件，其中位于邻近半导体基底部分之间的所述凹槽是通过桥接元件桥接的。
18.根据前面权利要求中任一项所述的太阳能面板，其中所述凹槽在从所述透明载体朝向所述半导体基底部分的所述后表面侧的方向上呈楔形。
19.根据前面权利要求中任一项所述的太阳能面板，其中所述凹槽垂直于所述后表面或在从所述半导体基底部分的后表面侧朝向所述透明载体的方向上呈楔形。
20.根据前面权利要求中任一项所述的太阳能面板组件，其中所述体积导电类型是所述第一导电类型。
21.根据权利要求4所述的太阳能面板组件，其中所述体积导电类型是所述第二导电类型，并且所述第二电触点连接至每个半导体基底部分的所述前表面中的第一导电类型的所述掺杂层。
22.根据权利要求18或权利要求19所述的太阳能面板，其中每个所述半导体基底部分的侧壁是暴露的。
23.根据权利要求18或权利要求19所述的太阳能面板，其中每个所述半导体基底部分的侧壁被所述第一导电类型的掺杂表面层覆盖。
24.根据权利要求23所述的太阳能面板，其中每个所述半导体基底部分的侧壁上的所述掺杂表面层被钝化层覆盖。
25.根据权利要求18或权利要求19所述的太阳能面板，其中每个所述半导体基底部分的侧壁被钝化层覆盖。
26.根据权利要求9或权利要求10所述的太阳能面板，其中所述第二电触点的一个部分被所述本征半导体层或钝化层覆盖，并且导电层通过所述本征半导体层或所述钝化层中的开口对应地接触所述第二电触点的剩余部分。
27.根据前面权利要求24-26中任一项所述的太阳能面板，其中所述钝化层包括选自氮化硅、氧化铝以及二氧化硅或无定形硅的组中的钝化材料、或钝化材料层的堆叠或钝化材料的组合。
28.—种太阳能面板组件，包括 透明载体，各自具有前表面和后表面的多个第一和第二半导体基底部分，所述前表面被配置用于捕获辐射能量；所述第一和第二半导体基底部分以交替方式彼此邻近地配置在所述透明载体上并且通过凹槽彼此分开，每个第一和第二半导体基底部分以前表面附连至所述透明载体，每个凹槽包括彼此邻近的每个半导体基底部分的侧壁；所述第一和第二半导体基底部分是第一导电类型的体积导电类型；每个第一和第二半导体基底部分的所述前表面配备有第一导电类型的掺杂层；与沿着平行于所述透明载体表面的表面方向所述第二半导体基底部分的长度相比较，沿着所述方向所述第一半导体基底部分的长度是相对较长的，其中 在设置在每个第一半导 体基底部分一个侧面上的第一凹槽上配置第一类型的异质结，所述异质结包括本征半导体材料层以及第二导电类型的半导体材料层的堆叠，所述第二导电类型与所述第一导电类型是相反的；并且在设置在每个第一半导体基底部分的另一侧面上的第二凹槽上配置一个第二类型的异质结，所述异质结包括本征半导体材料层以及所述第一导电类型的半导体材料层的堆叠；所述第一类型的异质结从所述第一和第二半导体基底部分两者的后表面上的第一凹槽延伸；所述第二类型的异质结从所述第一和第二半导体基底部分两者的后表面上的第二凹槽延伸；在所述第一半导体基底部分的后表面上，所述第一类型的异质结和所述第二类型的异质结通过位于所述第二导电类型的所述半导体材料层与所述第一导电类型的所述半导体材料层之间的间隙彼此分离。
29.根据权利要求28所述的太阳能面板组件，其中在所述第二半导体基底部分的后表面上所述第一类型的异质结和所述第二类型的异质结连接到彼此上；所述第二导电类型的半导体材料层和所述第一导电类型的半导体材料层彼此邻接。
30.一种用于制造太阳能面板组件的方法，包括 提供至少一个半导体基底，所述至少一个半导体基底具有体积导电类型；将所述前表面纹理化并且为所述前表面提供第一导电类型的掺杂层用来配置所述前表面从而在使用时捕获辐射能量；提供透明载体，将所述至少一个半导体基底附连至所述透明载体，所述至少一个半导体基底的前表面面对所述透明载体；将所述至少一个半导体基底分成多个半导体基底部分；每个半导体基底部分具有前表面和后表面；这些半导体基底部分彼此邻近地配置在所述透明载体上并且通过凹槽彼此分开，每个凹槽包括每个邻近所述半导体基底部分的侧壁；将本征半导体材料层沉积在所述后表面上以及这些凹槽的侧壁上； 在每个半导体基底部分中产生在所述半导体基底部分中用于少数电荷载流子的第一电触点，并且产生在所述半导体基底部分中用于多数电荷载流子的第二电触点，其中在每个半导体基底部分的至少所述后表面上产生所述第一电触点，并且所述第一电触点包括第一类型的异质结构，所述第一类型的异质结包括在所述半导体基底部分上的本征半导体层以及在所述本征半导体层顶部上的第二导电类型的半导体层，所述第二导电类型与所述第一导电类型是相反的，通过将所述本征半导体层沉积在所述半导体基底部分上以及将第二导电类型的半导体材料层沉积在每个半导体基底部分的至少后表面上的本征半导体层顶部上，所述第二导电类型与所述第一导电类型是相反的。
31.根据权利要求30所述的方法，进一步包括将导电层沉积在所述后表面和所述凹槽上；执行分离过程用于中断位于每个半导体基底部分上的所述第一电触点的位置与所述第二电触点的位置之间的导电层。
全文摘要
一种太阳能面板组件，包括透明载体以及具有前表面和后表面的多个半导体基底部分。该前表面被配置用于捕获辐射能量。这些半导体基底部分彼此邻近地配置在该透明载体上并且通过凹槽彼此分开。每个半导体基底部分以前表面附连至该透明载体。每个凹槽包括每个邻近的半导体基底部分的侧壁。每个半导体基底部分的前表面配备有第一导电类型的掺杂层。每个半导体基底部分包括在半导体基底部分中用于少数电荷载流子的第一电触点以及用于多数电荷载流子的第二电触点。该第一电触点以第一类型的异质结构的形式配置在该半导体基底部分的至少后表面上。该第一类型的异质结包括在该半导体基底部分上的本征半导体层以及在该本征半导体层顶部上，与该第一导电类型相反的，第二导电类型的半导体层。
文档编号H01L31/0224GK102782854SQ201180011504
公开日2012年11月14日 申请日期2011年1月5日 优先权日2010年1月6日
发明者波拉·凯瑟琳娜·彼得罗妮拉·布伦斯菲尔德, 约翰内斯·阿德里安乌斯·马里亚·范罗斯马伦 申请人:荷兰能源建设基金中心