太阳能电池、太阳能电池板及其制造方法与流程



1.本发明涉及太阳能电池、太阳能电池板及太阳能电池板的制造方法,更具体地,涉及结构改进的太阳能电池、包括所述太阳能电池的太阳能电池板及所述太阳能电池板的制造方法。


背景技术:



2.在太阳能电池中,可以根据设计形成多种层和电极来制造。根据这种多种层和电极的设计,太阳能电池的特性、生产性等可以不同。特别地,如果电极的物质、形成工艺等发生变化,则太阳能电池的特性、生产性等也会发生很大变化。
3.例如,如韩国登记专利第1541422号所公开,如果利用镀金来形成电极,则制造费用昂贵且难以精密控制镀金的工艺条件,因此可能会出现镀金不良、接触特性劣化等问题。并且,需要形成用于镀金的额外的种子层,因此太阳能电池的制造工艺非常复杂。
4.再例如,当利用溅射工艺形成电极时,在用溅射工艺形成由金属膜构成的溅射电极之后,用印刷工艺形成保护膜(抗蚀剂)并且用湿法蚀刻工艺去除金属膜的一部分来形成电极。由此,由于溅射工艺、蚀刻工艺等,可能发生对太阳能电池的损伤,并且由于要执行多个步骤,因此工艺复杂且每个工艺发生不良的概率很大。并且,由于溅射电极的厚度薄,电阻率特性不充分,因此需要形成额外的电极层或堆叠复数个金属层来形成,因此存在制造费用增加且制造工艺复杂的问题。


技术实现要素:



5.发明所要解决的问题
6.本实施例旨在提供一种能够提高生产性和可靠性的太阳能电池、太阳能电池板及太阳能电池板的制造方法。
7.更具体地,本实施例旨在提供一种太阳能电池,所述太阳能电池能够通过改进太阳能电池的电极结构来提高太阳能电池的电特性,并且能够简化太阳能电池的制造工艺。
8.另外,本实施例旨在提供一种太阳能电池板及其制造方法,所述太阳能电池板能够通过改进太阳能电池的电极和配线材料的附着结构及工艺来提高电极和配线材料的附着特性,同时能够简化结构及制造工艺。
9.解决问题的技术方案
10.本实施例的太阳能电池能够通过在由多晶半导体层构成的导电型区域形成包括金属和粘合物质的电极,提高太阳能电池的电特性,简化制造工艺。更具体地,太阳能电池包括半导体基板,由多晶半导体层构成的导电型区域位于半导体基板的一面上。
11.更具体地,包括在电极的金属可以包括第一金属,所述第一金属与包括在多晶半导体层的半导体物质反应而形成包括金属-半导体化合物的化合物层。化合物层可以在电极和导电型区域的边界部分以对应于第一区域的方式局部形成,电极可以通过化合物层具有优异的电阻及接触特性。
12.在电极和导电型区域的边界部分,在除了第一区域之外的第二区域,金属和粘合物质可以与多晶半导体层接触形成。
13.例如,第一金属可以包括镍,半导体物质可以包括硅,并且化合物层可以包括硅化镍。
14.在本实施例中,第一区域的面积可以小于第二区域的面积。
15.在本实施例中,电极的金属还包括具有比第一金属低的电阻率的第二金属,从而可以提高电阻特性。例如,在电极中,相对于金属的总100重量份,第一金属的重量份可以是15以下。
16.在本实施例中,电极由包括金属和粘合物质的单个印刷层构成,从而可以简化太阳能电池的制造工艺。例如,电极或印刷层的厚度可以是10um以上。
17.例如,还包括背面钝化膜,所述背面钝化膜覆盖导电型区域并具有接触孔,电极在接触孔内部与背面钝化膜隔开形成。或者,还包括背面钝化膜,所述背面钝化膜位于多晶半导体层上,且位于第一电极和第二电极中的至少一个电极的至少一部分上。
18.本实施例的太阳能电池可以具有背面电极结构。例如,导电型区域可以包括在半导体基板的一面上彼此隔开的第一导电型区域和第二导电型区域,电极可以包括与第一导电型区域连接的第一电极和与第二导电型区域连接的第二电极,第一电极和第二电极中的至少一个电极可以包括金属和粘合物质。
19.本实施例的太阳能电池板包括:上述太阳能电池;配线材料,与上述太阳能电池的电极电连接;粘合层,位于电极和配线材料之间,并与电极和配线材料电连接。
20.在此,粘合层与电极接触形成,并且粘合层可以是包括包含铋的焊料物质的低温焊膏。电极的表面粗糙度可以大于粘合层的表面粗糙度。电极朝向配线材料带有弧度或者鼓鼓地凸出,粘合层整体上覆盖电极的带有弧度的部分,且粘合层的宽度随着靠近配线材料而逐渐增大。电极的厚度与粘合层的厚度之比可以为0.5以上。
21.本实施例的太阳能电池板包括:制造上述太阳能电池的步骤;在上述太阳能电池的电极上形成粘合层的步骤;使配线材料位于电极和粘合层上,施加热和压力并利用粘合层将配线材料粘合到电极的粘合热处理步骤。此时,电极可以由印刷层构成,所述印刷层通过将包括金属和粘合物质的电极浆料以印刷工艺涂布并进行固化热处理而形成。
22.在此,电极由通过一次印刷工艺形成的单个印刷层构成,粘合层可以通过将包括焊料物质的焊膏涂布在单个印刷层上来形成,焊料物质包含铋。
23.例如,粘合层还可以包括追加粘合物质。此时,在粘合热处理步骤之前,包括在电极浆料的粘合物质的重量份可以小于包括在焊膏的追加粘合物质的重量份,并且在粘合热处理步骤之后,包括在电极的粘合物质的重量份可以大于包括在粘合层的追加粘合物质的重量份。电极的固化热处理步骤的温度为500℃以下,粘合层的熔点可以低于粘合热处理步骤的工艺温度。
24.发明效果
25.在本实施例中,在由多晶半导体层构成的导电型区域,形成由利用包括金属和粘合物质的低温电极浆料的印刷层构成的电极,从而可以通过根据粘合物质的优异的粘合特性、多晶半导体层的优异的载流子迁移率、以及电极的足够的厚度,具有优异的电阻和粘合特性。在此,金属包括与多晶半导体层的半导体物质结合而形成化合物层的第一金属和具
有相对低的电阻的第二金属,从而可以通过由第一金属形成的化合物层进一步提高优异的电阻及接触特性,通过根据第二金属的低的电阻进一步提高电阻特性。由此,可以提高太阳能电池的特性和效率。
26.例如,电极由单个印刷层构成,从而可以简化形成电极的工艺,减少工序数量并改善不良率,进而可以提高太阳能电池的生产性。并且,将低温电极浆料应用于多晶半导体层,从而可以防止被在高温工艺中产生的热损伤。另外,并且,可以通过在单个印刷层上形成由低温焊膏构成的粘合层来附着配线材料,从而可以提高太阳能电池板的生产性。因此,可以提高太阳能电池及包括其的太阳能电池板的生产性和可靠度。
附图说明
27.图1是示意性地示出本发明一实施例的太阳能电池板的分解立体图。
28.图2是概念性地示出包括在图1所示的太阳能电池板的第一太阳能电池和第二太阳能电池以及连接它们的配线部的局部剖视图。
29.图3是示意性地示出包括在图1所示的太阳能电池板的第一太阳能电池和第二太阳能电池、粘合层、绝缘构件以及配线部的背面图。
30.图4是沿图3的iv-iv线截取观察的剖视图。
31.图5是示出包括在图1所示的太阳能电池板的太阳能电池的背面的局部背面图。
32.图6是示出为了形成包括在本发明一变形例的太阳能电池板的太阳能电池的电极而使用的金属粒子的概念图,以及示出利用其形成的电极的截面放大图。
33.图7a至图7g是示出本发明的实施例的太阳能电池及包括其的太阳能电池板的制造方法的剖视图。
34.图8是示出包括在本发明的另一实施例的太阳能电池板的太阳能电池、粘合层、绝缘构件以及配线材料的局部剖视图。
35.图9a至图9e是示出本发明的实施例的太阳能电池及包括其的太阳能电池板的制造方法的剖视图。
36.图10是在实施例1和比较例1的太阳能电池的背面根据光的波长测定反射率的图表。
具体实施方式
37.以下,参照附图详细地说明本发明的实施例。但是,本发明不限于这些实施例,并且可以变形为各种形式。
38.在附图中,为了明确且简要地说明本发明,省略了与说明无关的部分的图示,并且在整个说明书中相同或极其相似的部分使用相同的附图标记。并且,为了进一步明确地说明,扩大或缩小了厚度、宽度等,本发明的厚度、宽度等不限于附图中所示。
39.并且,在整个说明书中,当某些部分“包括”另一部分时,不排除没有特别相反的记载的其他部分,可以进一步包括其他部分。另外,当表示层、膜、区域、板等部分在另一部分“上”时,这不仅包括“直接在”另一部分“上”的情况,而且包括其他部分位于它们之间的情况。当表示层、膜、区域、板等部分“直接在”另一部分“上”时,是指没有其他部分位于它们之间。
40.以下,参照附图详细地说明本发明的实施例的太阳能电池、太阳能电池板及太阳能电池板的制造方法。在本说明书中,“第一”、“第二”等的表达仅用于区分彼此,本发明并不限于此。
41.图1是示意性地示出本发明一实施例的太阳能电池板100的分解立体图,图2是示意性地示出包括在图1所示的太阳能电池板100的第一太阳能电池10a和第二太阳能电池10b以及连接它们的配线部140的局部剖视图。在本说明书中,为了明确地说明,将相邻的两个太阳能电池10称为第一太阳能电池10a和第二太阳能电池10b。
42.参照图1和图2,本实施例的太阳能电池板100可以包括太阳能电池10和与太阳能电池10电连接的配线部140,并且可以包括在太阳能电池10和配线部140(更具体地,太阳能电池10的电极(图4的附图标记42、44,以下相同)和配线材料142)之间将太阳能电池10和配线部140电连接的粘合层(图4的附图标记lsp,以下相同)。并且,太阳能电池板100可以包括:密封材料130,围绕太阳能电池10和配线部140进行密封;第一盖构件110,在密封材料130上位于太阳能电池10的一面(例如,正面);第二盖构件120,在密封材料130上位于太阳能电池10的另一面(例如,背面)。
43.首先,太阳能电池10可以包括半导体基板(图4的附图标记12,以下相同)和位于半导体基板12的一面(例如,背面)的第一电极42和第二电极44。对于太阳能电池10,将在稍后详细说明。
44.在本实施例中,太阳能电池板100具有复数个太阳能电池10,复数个太阳能电池10可以通过配线部140串联、或并联、或串并联电连接。
45.更具体地,配线部140可以包括配线材料142,所述配线材料142的至少一部分与太阳能电池10的第一电极42和第二电极44重叠,从而与第一电极42和第二电极44连接。各太阳能电池10和配线材料142的连接结构等将在稍后更详细地说明。例如,配线部140还可以包括连接配线144,所述连接配线144在太阳能电池10之间与配线材料142交叉的方向上定位,并与配线材料142连接。复数个太阳能电池10通过配线材料142和连接配线144在一方向(附图的x轴方向)上连接,从而可以形成一列(即,太阳能电池串)。并且,配线部140还可以包括母线配线146,所述母线配线146位于太阳能电池串的两末端,从而将其与其他太阳能电池串或接线盒(未图示)连接。
46.配线材料142、连接配线144、母线配线146可以分别包括导电性物质(例如,金属物质)。例如,配线材料142、或连接配线144、或母线配线146可以包括:导电芯(图4的附图标记1420,以下相同);导电性涂层(图4的附图标记1422,以下相同),位于导电芯1420的表面上,且包括焊料物质。在此,导电芯1420可以包括金(au)、银(ag)、铜(cu)以及铝(al)中的任一种,导电性涂层1422或焊料物质可以由锡(sn)或包含锡的合金构成。例如,导电芯1420可以包括铜或由铜构成,导电性涂层1422可以由包含锡的合金(例如,snbiag)构成。
47.然而,本发明不限于此,配线材料142、或连接配线144、或母线配线146的物质、形状、连接结构等可以发生多种变形。例如,也可以无需另外设置连接配线144,仅用配线材料142连接相邻的复数个太阳能电池10来形成太阳能电池串。
48.密封材料130可以包括:第一密封材料131,位于由配线部140连接的太阳能电池10的正面;第二密封材料132,位于由配线部140连接的太阳能电池10的背面。第一密封材料131和第二密封材料132防止水分和氧气流入,并且使太阳能电池板100的各要素化学地结
合。第一密封材料131和第二密封材料132可以由具有透光性和粘合性的绝缘物质构成。例如,第一密封材料131和第二密封材料132可以使用乙烯醋酸乙烯共聚物树脂(eva)、聚乙烯醇缩丁醛、硅树脂、酯系树脂、烯烃系树脂等。通过利用第一密封材料131和第二密封材料132的层压工艺等,第二盖构件120、第二密封材料132、太阳能电池10、配线部140、第一密封材料131、第一盖构件110一体化,从而可以构成太阳能电池板100。在附图中,第一密封材料131和第二密封材料132示出为彼此单独定位,但实际上可以通过层压工艺一体化而处于没有边界的一体化状态。
49.第一盖构件110位于第一密封材料131上并构成太阳能电池板100的正面,第二盖构件120位于第二密封材料132上并构成太阳能电池板100的背面。第一盖构件110和第二盖构件120分别可以由绝缘物质构成,所述绝缘物质能够保护太阳能电池10免受外部的冲击、湿气、紫外线等的影响。并且,第一盖构件110由光可透过的透光性物质构成,第二盖构件120可以由片材构成,所述片材由透光性物质、或非透光性物质、或反射物质等构成。例如,第一盖构件110可以由玻璃基板等构成,第二盖构件120可以由薄膜、片材、玻璃基板等构成。例如,第二盖构件120可以具有tpt(tedlar/pet/tedlar)类型,或者可以包括形成于基膜(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet))的至少一面的聚偏二氟乙烯(poly vinylidene fluoride,pvdf)树脂层。
50.然而,本发明不限于此。因此,第一密封材料131和第二密封材料132、或第一盖构件110、或第二盖构件120可以包括上述说明以外的多种物质,且可以具有多种形态。例如,第一盖构件110或第二盖构件120可以具有多种形态(例如,基板、薄膜、片材等)或物质。
51.图3是示意性地示出包括在图1所示的太阳能电池板100的第一太阳能电池10a和第二太阳能电池10b、粘合层lsp和绝缘构件ip、以及配线部140的背面图。图4是沿图3的iv-iv线截取观察的剖视图。并且,图5是示出包括在图1所示的太阳能电池板100的太阳能电池10的背面的局部背面图。为了明确地理解,图5的放大圆以形成于导电型区域32、34和电极42、44的边界部分的化合物层50为主进行了图示。
52.首先,在详细说明本实施例的太阳能电池10之后,详细说明与太阳能电池10连接的粘合层lsp和绝缘构件ip、以及配线部140。
53.参照图3至图5,本实施例的太阳能电池10包括:半导体基板12;导电型区域32、34,位于半导体基板12的一面(例如,背面)上且由多晶半导体层30构成;电极42、44,与导电型区域32、34连接,并且包括金属40a和粘合物质40b。
54.在本实施例中,导电型区域32、34可以包括在半导体基板12的背面上彼此隔开的第一导电型区域32和第二导电型区域32,并且电极42、44可以包括与第一导电型区域32连接的第一电极42和与第二导电型区域34连接的第二电极44。此时,如上所述,第一电极42和第二电极44中的至少一个可以是包括金属40a和粘合物质40b的电极。如上所述,在本实施例中,太阳能电池10可以具有背面电极结构,其中在半导体基板12的背面,具有彼此相反的第一导电型和第二导电型的第一导电型区域32和第二导电型区域34隔开同时一起定位,并且在其上第一电极42和第二电极44彼此隔开同时一起定位。这样,由于在半导体基板12的正面没有形成电极,因此可以将遮光损失(shading loss)最小化,从而提高太阳能电池10的效率。然而,本发明不限于此,可以进行第一导电型区域32和第二导电型区域34中的至少一个位于半导体基板12的正面等多种变形。
55.例如,半导体基板12可以包括由包括第一或第二导电型掺杂剂的晶体半导体(例如,单晶或多晶半导体,例如,单晶或多晶硅,尤其是单晶硅)构成的基区12a。如上所述,以结晶度高并缺陷少的基区12a或半导体基板12为基础的太阳能电池10具有优异的电特性。
56.正面电场区域12b可以位于半导体基板12的正面。例如,正面电场区域12b是具有与基区12a相同的导电型并且具有比基区12a高的掺杂浓度的掺杂区域,可以构成半导体基板12的一部分。然而,本发明不限于此。因此,可以进行正面电场区域12b是与半导体基板12分开定位的半导体层,或者由不具有掺杂剂而具有固定电荷等的氧化膜等构成等多种变形。
57.并且,半导体基板12的正面设置有用于防止反射的防反射结构(例如,由半导体基板12的111面构成的金字塔形状的纹理结构),从而可以使反射最小化。并且,半导体基板12的背面由镜面研磨的面构成,具有比正面小的表面粗糙度,从而可以提高钝化特性。然而,本发明不限于此。例如,可以进行在半导体基板12的背面形成防反射结构或者不在半导体基板12的正面形成防反射结构等多种变形。
58.在半导体基板12的背面上,中间膜20可以位于半导体基板12和导电型区域32、34之间。中间膜20可以整体上位于半导体基板12的背面上,例如,可以整体上与半导体基板12的背面接触。
59.中间膜20可以起到钝化半导体基板12的表面的钝化膜的作用。或者,中间膜20可以执行防止导电型区域32、34的掺杂剂过度向半导体基板12扩散的掺杂剂控制作用或作为扩散屏障的作用。这种中间膜20可以包括能够执行上述作用的多种物质,例如,可以由包括氧化膜、硅的介电膜或绝缘膜、氮化氧化膜、碳化氧化膜、本征非晶硅膜等组成。如本实施例所示,在导电型区域32、34由多晶半导体层30构成的情况下,如果将中间膜20形成为硅氧化膜,则可以容易地制造中间膜20,并可以通过中间膜20顺畅地进行载流子传送。再例如,如果导电型区域32、34由非晶半导体层或微晶半导体层构成,则中间膜20可以由本征非晶硅膜构成。
60.中间膜20的厚度可以小于正面钝化膜24、防反射膜26以及背面钝化膜40。例如,中间膜20的厚度可以为10nm以下(例如,5nm以下,更具体地,2nm以下,例如,0.5nm至2nm)。这是为了充分发挥中间膜20的效果,但本发明不限于此。
61.在中间膜20上,可以设置(例如,接触)有包括导电型区域32、34的多晶半导体层30。更具体地,第一导电型区域32和第二导电型区域34在中间膜20上连续形成的多晶半导体层30内一起定位,从而可以位于相同的平面上。并且,屏障区域36可以在第一导电型区域32和第二导电型区域34之间位于与它们相同的平面上。
62.第一导电型区域32和第二导电型区域34以及屏障区域36、或多晶半导体层30可以由具有与半导体基板12不同晶体结构的多晶结构的多晶半导体(例如,多晶硅)构成。更具体地,第一导电型区域32由包括第一导电型掺杂剂的多晶半导体层30的部分(第一导电型多晶部分)构成,第二导电型区域34由包括第二导电型掺杂剂的多晶半导体层30的部分(第二导电型多晶部分)构成,屏障区域36可以由不掺杂第一导电型掺杂剂和第二导电型掺杂剂的多晶半导体层30的部分(本征或非掺杂多晶部分)构成。如上所述,如果第一导电型区域32和第二导电型区域34由多晶半导体层30构成,则可以具有高的载流子迁移率。并且,如本实施例所示,可以与由单个印刷层420构成的电极42、44结合来提高太阳能电池10的多种
特性。然而,本发明不限于此。因此,第一导电型区域32和第二导电型区域34以及屏障区域36、或多晶半导体层30可以包括非晶半导体或微晶半导体(例如,非晶硅,微晶硅)等。
63.此时,如果基区12a具有第二导电型,则具有与基区12a不同导电型的第一导电型区域32用作发射区域,具有与基区12a相同导电型的第二导电型区域34用作背面场(back surface field)区域。屏障区域36在物理上将第一导电型区域32和第二导电型区域34隔开,从而可以防止它们在接触的情况下可能发生的分励(shunt)。
64.如上所述,第一导电型区域32和第二导电型区域34隔着中间膜20由与半导体基板12不同的另外的层构成。由此,与将向半导体基板12掺杂掺杂剂而形成的掺杂区域用作导电型区域的情况相比,可以最小化由于重组而造成的损失。并且,用本征或非掺杂部分构成屏障区域36,从而可以简化屏障区域36的形成工艺。
65.然而,本发明不限于此。因此,可以不具有中间膜20。或者,第一导电型区域32和第二导电型区域34中的至少一个通过向半导体基板12的一部分掺杂掺杂剂来形成,从而还可以构成为构成半导体基板12的一部分的掺杂区域。并且,可以不设置屏障区域36,或者屏障区域36可以由半导体物质以外的其他物质构成或由空隙构成。除此之外,还可以进行多种变形。
66.在此,在第一或第二导电型掺杂剂为p型的情况下,可以使用硼(b)、铝(al)、镓(ga)、铟(in)等的三族元素。在第一或第二导电型掺杂剂为n型的情况下,可以使用磷(p)、砷(as)、铋(bi)、锑(sb)等的五族元素。例如,第一和第二导电型掺杂剂中的一个可以是硼(b),另一个可以是磷(p)。
67.在本实施例中,第一导电型区域32可以沿第一方向(附图的y轴方向)延伸,并在第二方向(附图的x轴方向)上设置有复数个以形成条纹形状,并且第二导电型区域34可以沿第一方向延伸,并在第二方向上设置有复数个以形成条纹形状。在第二方向上,第一导电型区域32和第二导电型区域34可以彼此交替设置,并且在第一导电型区域32和第二导电型区域34之间可以设置将它们隔开的屏障区域36。此时,第一导电型区域32的面积(例如,宽度)可以大于第二导电型区域34的面积(例如,宽度)。由此,用作发射区域的第一导电型区域32具有比用作背面场区域的第二导电型区域34更大的面积,从而可以有利于光电转换。然而,本发明不限于此,第一导电型区域32和第二导电型区域34以及屏障区域36的配置、面积、宽度等可以进行多种变形。
68.在半导体基板12的正面上,正面钝化膜24和防反射膜26可以依次设置(例如,接触),并且设置有接触孔46的背面钝化膜40可以设置(例如,接触)在导电型区域32、34或多晶半导体层30上。正面钝化膜24和防反射膜26可以整体上形成在半导体基板12的正面上,并且背面钝化膜40可以整体上形成在多晶半导体层30上的除了接触孔46之外的部分。例如,正面钝化膜24、或防反射膜26、或背面钝化膜40可以不设置有掺杂剂等,以能够具有优异的绝缘特性、钝化特性等。
69.例如,正面钝化膜24、或防反射膜26、或背面钝化膜40可以具有选自由硅氮化膜、含氢的硅氮化膜、硅氧化膜、硅氧化氮化膜、铝氧化膜、硅碳化膜、mgf2、zns、tio2以及ceo2组成的组中的任一个单个膜或两个以上的膜组合的多层膜结构。在本实施例中,背面钝化膜40可以由反射膜、防反射膜等控制光路径的光学膜构成。例如,背面钝化膜40可以用作反射膜,该反射膜起到将入射到太阳能电池10的正面并到达背面的光再次向太阳能电池10的内
部反射的内部反射作用。并且,可以用作防止向太阳能电池10的背面入射的光的反射的防反射膜。
70.并且,第一电极42可以穿过接触孔46与第一导电型区域32电连接,第二电极44可以穿过接触孔46与第二导电型区域34电连接。
71.在本实施例中,第一电极42可以对应于沿第一方向延伸的第一导电型区域32形成为条纹形状,第二电极44可以对应于沿第二方向延伸的第二导电型区域34形成为条纹形状。例如,第一电极42的面积可以是第一导电型区域32的面积的25%至75%,第二电极44的面积可以是第二导电型区域34的面积的25%至75%。在这种范围内,可以提高载流子的收集和传送效果。然而,本发明不限于此,可以进行多种变形。
72.接触孔46可以形成为仅将第一电极42和第二电极44的一部分分别与第一导电型区域32和第二导电型区域34连接(例如,接触)。例如,对应于一个第一电极42或一个第二电极44,可以形成有复数个接触孔46。由此,可以通过减小接触孔46的形成面积来简化接触孔46的形成工艺,并防止形成接触孔46时可能产生的特性劣化等的问题。或者,接触孔46也可以分别对应于第一电极42和第二电极44,形成在第一电极42和第二电极44的总长度上。由此,将第一电极42和第二电极44与第一导电型区域32和第二导电型区域34的接触面积最大化,从而可以提高载流子的收集效率。除此之外,还可以进行多种变形。
73.在本实施例中,第一电极42和/或第二电极44可以包括金属40a和粘合物质40b。在图4的放大圆中,第一电极42所处的部分被放大并示出,以下以此为基准进行了说明,但第二电极44也可以具有与其相同或及其相似的结构。因此,以下,将第一导电型区域32和/或第二导电型区域34称为导电型区域32、34,将与其连接的第一和/或第二电极42称为电极42、44来进行说明。
74.在本实施例中,与导电型区域32、34(或构成其的多晶半导体层30,以下相同)连接的电极42、44可以由印刷层420构成,所述印刷层420通过印刷工艺涂布包括金属40a和粘合物质40b的浆料而形成。如上所述,电极42由利用浆料而形成的印刷层420构成,因此可能残存一部分溶剂、添加剂等。然而,本发明不限于此。电极42、44是否由利用浆料而形成的印刷层420构成,可以通过显微镜确认位于电极42、44内的由金属40a构成的粒子的形状,或者通过成分分析等来确认溶剂、粘合物质40b等的一部分残存等,可以轻易获知。对于电极42、44的制造方法及构成其的印刷层420,稍后将进行更详细地说明。例如,在本实施例中,电极42、44可以由包括金属40a和粘合物质40b的单个印刷层420构成。
75.在本实施例中,金属40a可以包括第一金属,所述第一金属与构成导电型区域32、34的半导体物质化学反应,从而可以形成金属-半导体化合物。并且,金属40a可以包括具有比第一金属低的电阻率的第二金属。具有相对较低电阻率的第二金属相当于为了降低电极42、44的电阻而相对大量包含的主成分金属。在此,所谓的主成分金属可以指相对于金属40a的总100重量份包含50重量份以上(例如,超过50重量份)而包含最多的金属。
76.例如,第一金属可以包括镍(ni)。这样,与构成导电型区域32、34的半导体物质(例如,硅)在化学上容易地反应,从而可以容易地形成包括金属-半导体化合物(例如,nisi、ni2si等硅化镍)的化合物层50。如果在导电型区域32、34和电极42、44的边界部分中,在它们之间形成包含硅化镍的化合物层50,则可以大大降低电极42、44的接触电阻,并且与电极42、44和导电型区域32、34具有优异的粘合特性,从而可以有效地防止电极42、44的剥离。并
且,可以通过低热应力来提高热稳定性。并且,如果第二金属包括铜、银、它们的合金等,则电阻率降低,从而可以提高电极42、44的电特性。铜的电阻低且价格低廉,银的电阻非常低而可以表现出优异的电特性。
77.在此,相对于金属40a总100重量份的第一金属的重量份可以小于相对于金属40a总100重量份的第二金属的重量份。即,第一金属只包含可以形成化合物层50程度的少量,第二金属可以相对大量的包含以有效地提高电极42、44的电阻特性。例如,在电极42、44中,相对于金属40a总100重量份的第一金属的重量份可以为15以下(例如,1至10),相对于金属40a总100重量份的第二金属的重量份可以为85以上(例如,85至99)。如果第一金属的重量份超过15或第二金属的重量份小于85,则电极42、44的电阻增加,从而可以降低电特性。如果第一金属的重量份小于1或第二金属的重量份超过99,则化合物层50无法充分形成,从而可以降低导电型区域32、34和电极42、44之间的电阻、接触特性等。例如,在将电极42、44设置为单个印刷层420的情况下,第一金属的重量份可以为10以下,以进一步降低电极42、44的电阻。然而,本发明不限于此,第一金属和第二金属的重量份可以变化。
78.在本实施例中,示出了金属40a设置为包括第一金属的第一粒子402和包括第二金属的第二粒子404的形态。在此情况下,第一粒子402可以由镍粒子构成,第二粒子402可以由铜粒子、镀银的铜粒子、银粒子等构成。在此,第一粒子402或第二粒子404可以具有球形形状、片形状、不规则形状等多种形状。
79.例如,第一粒子402可以包括具有小于第二粒子404的平均尺寸或最小尺寸的尺寸的粒子。或者,第一粒子402的平均尺寸可以小于第二粒子404的平均尺寸。在此,所谓粒子的尺寸,在粒子为球形的情况下,可以指直径,在粒子具有长轴和短轴的情况下,可以指长轴的长度。例如,第一粒子402的平均尺寸可以是50nm至5um,第二粒子404的平均尺寸可以是100nm至10um。由此,小尺寸的第一粒子402在用于形成电极42、44的印刷工艺中,可以更容易地与导电型区域32、34相邻设置,在用于形成电极42、44的热处理工艺中,可以容易扩散,以与导电型区域32、34的半导体物质容易地化学结合。即,在本实施例中,以相对小的量包括具有相对较小尺寸的第一粒子402,使得可以在电极42、44和导电型区域32、34的边界部分,在第一区域a1局部形成化合物层50。
80.然而,本发明不限于此。因此,第一金属和第二金属可以不分别作为单独的第一粒子402和第二粒子404包含。例如,参照图6的(a),在由第二金属构成的芯粒子404a的表面,形成由第一金属构成的涂层402a的粒子可以用作金属40a。在此情况下,参照图6的(b),第二金属可以以芯粒子404a的形态残留,第一金属可以以位于芯粒子404a的至少一部分的表面上的层状形态的涂层402a残留。例如,金属40a可以包括镀镍的铜粒子、镀镍的银粒子等。由此,不混合彼此不同的复数个粒子,使用一种粒子就可以实现期望的特性,从而可以简化制造工艺。此外,还可以以多种形态包括第一金属和第二金属。
81.在上述实施例中,示出了电极42、44作为金属40a不包括焊料物质(例如,锡(sn)),可以降低材料费用,并且可以防止电极42、44的电阻特性的劣化。然而,本发明不限于此,电极42、44作为金属40a可以包括一部分焊料物质(例如,锡或包括锡的合金)。例如,作为第一金属和/或第二金属、或第一粒子402和/或第二粒子404、芯粒子404a和/或涂层402a的一部分,可以包括焊料物质,或者作为第一金属和第二金属、或第一粒子402和第二粒子404、涂布有涂层402a的芯粒子404a和额外的追加金属,可以包括焊料物质或焊料粒子。由此,包括
与包含在粘合层lsp和/或配线部140的焊料物质相同或相似的焊料物质,从而可以提高粘合层lsp和电极42、44的接触特性。如上所述,如果电极42、44包括焊料物质,则为了不降低电极42、44的电阻特性,焊料物质的重量份可以分别小于第一金属的重量份和第二金属的重量份。然而,本发明不限于此。因此,为了不降低电极42、44的电阻特性,焊料物质的重量份可以与第一金属的重量份和第二金属的重量份中的任一个相同或比其更大。除此之外,还可以进行多种变形。
82.在本实施例中,电极42、44包括粘合物质40b,从而可以提高与导电型区域32、34或多晶半导体层30、粘合层lsp的粘合特性。作为粘合物质40b可以使用已知的多种物质。作为可以起到提高与粘合层lsp或配线材料142的粘合特性的作用的物质,粘合物质40b可以包括有机粘合剂、树脂、松香等有机物,并具有非电导特性。这种粘合物质40b即使在用于形成电极42、44的固化热处理或用于粘合配线材料140的粘合热处理之后,也可以残存大部分。因此,与导电型区域32、34或多晶半导体层30相邻(例如,接触),从而可以维持稳定的粘合特性。
83.例如,当将金属40a和粘合物质40b的总和作为100重量份时,粘合物质40b的重量份可以为5至15,金属40a的重量份可以为85至95。如果粘合物质40b的重量份小于5,或者金属40a的重量份超过95,则因粘合物质40b而粘合特性提高的效果可能不充分。如果粘合物质40b的重量份超过15,或者金属40a的重量份小于85,则金属40a的量相对减少,使得电特性可以降低。然而,本发明不限于此,金属40a、粘合物质40b等的量也可以多样地变化。
84.如上所述,电极42、44可以由印刷层420构成。更具体地,印刷层420可以由通过在500℃以下的温度下执行固化热处理而固化的低温电极浆料构成。因此,即使在执行固化热处理之后,也不会出现发生构成金属40a的第一粒子402和第二粒子404(或芯粒子404a)的形状一部分变化并连接的颈缩(necking)现象等的烧成或烧结。即,通过固化热处理,溶剂等挥发,在印刷层420或电极42、44内构成金属40a的第一粒子402和第二粒子404(或芯粒子404a)维持粒子状态的同时,可以通过彼此接触而具有电连接的形态。并且,粘合物质40b可以定位成,填充构成金属40a的第一粒子402和第二粒子404(或芯粒子404a)等不存在的空隙,或覆盖第一粒子402和第二粒子404(或芯粒子404a)等的表面。电极42、44的形成方法稍后将在太阳能电池10以及包括其的太阳能电池板100的制造方法中更详细地说明。
85.如上所述,电极42、44由印刷层420构成(例如,由单个印刷层420构成),用一次印刷工艺也可以使电极42、44形成为足够的厚度。例如,电极42、44的厚度(例如,最大厚度)t1(例如,单个印刷层420的厚度)可以是10um以上。例如,电极42、44的厚度t1(例如,单个印刷层420的厚度)可以是10um至30um(例如,20um至30um)。如果具有这种厚度t1,则电极42、44具有足够的体积或截面积,从而可以充分地减低电极42、44的电阻,可以稳定地形成电极42、44。如上所述,如果降低电阻,则可以改善填充密度,从而可以提高太阳能电池10的效率。
86.此时,电极42、44可以包括至少一部分与导电型区域32、34接触的部分,或者与包括在导电型区域32、34的半导体物质和包括在电极42、44的金属(即,第一金属)结合形成的化合物层50接触的部分。
87.例如,在电极42、44和导电型区域32、34的边界部分,可以局部形成化合物层50以对应于第一区域a1。即,从平面来看,仅在接触孔46内电极42、44所在的部分(即,在接触孔
46内导电型区域32、34和电极42、44重叠的边界部分)中的一部分即第一区域a1可以局部形成化合物层50。在此,化合物层50可以由包括在电极42、44的第一金属(例如,镍)和包括在导电型区域32、34的半导体物质(例如,硅)通过化学反应或结合而形成的金属-半导体化合物(例如,硅化镍)构成。
88.在本实施例中,化合物层50通过在构成电极42、44的印刷层420的固化热处理工艺中,包括在印刷层420的第一金属扩散并与半导体物质化学结合而形成,因此化合物层50在导电型区域32、34和电极42、44的边界部分没有整体上形成,而是不连续地或局部形成,并且其厚度也可能不均匀。例如,在一个接触孔46内,在电极42、44的下部可以设置有彼此隔开的复数个化合物层50,或者在一个电极42、44的下部可以设置有具有彼此不同厚度的复数个化合物层50。在此,厚度不均匀或具有彼此不同厚度可以是指存在厚度差异在5%以上的部分。
89.在此,以相对小的量包括构成化合物层50的第一金属,并由位于导电型区域32、34和电极42、44的边界部分的第一金属形成化合物层50,因此化合物层50在狭窄的面积上局部形成,并且可以均匀地分布在电极42、44的整个面积上形成。例如,在导电型区域32、34和电极42、44的边界部分,化合物层50可以设置有复数个,且可以设置有复数个与第一方向平行的第一假想线il1,并且化合物层50可以设置有复数个,且可以设置有复数个与第二方向平行的第二假想线il2。例如,第一区域a1的总面积与导电型区域32、34和电极42、44的边界部分的总面积之比可以为50%以下。更具体地,第一区域a1的总面积可以小于第二区域a2的总面积。或者,至少一个化合物层50的面积(例如,每个化合物层50的面积)可以小于或等于第二粒子404(或芯粒子404a)的尺寸。然而,本发明不限于此,各化合物层50的面积也可以大于第二粒子404(或芯粒子404a)的尺寸。
90.特别地,在本实施例中,导电型区域32、34由多晶半导体层30构成,从而可以稳定地形成具有狭窄面积并均匀分布的化合物层50。多晶半导体层30与单晶半导体基板相比化学性质不稳定并具有晶界(grain boundary)等,因此容易发生第一金属的扩散、与半导体物质的反应等,从而可以在第一金属所在的部分容易局部地形成化合物层50。因此,在多晶半导体层30形成具有第一金属的电极42、44,将各化合物层50以狭窄的面积均匀地形成,从而可以有效地形成电极42、44和导电型区域32、34的电阻特性、接触特性等。
91.并且,在电极42、44和导电型区域32、34的边界部分中,除了第一区域a1之外的第二区域a2中,金属40a和粘合物质40b与多晶半导体层30接触而形成。在本实施例中,在第二区域a2中,第一金属或第一粒子402、第二金属或第二粒子404、或形成有涂层402a的芯粒子404a和/或粘合物质40b可以与多晶半导体层30接触而形成。如上所述,在不具有化合物层50的第二区域a2中,金属40a与导电型区域32、34接触,从而可以提高电特性。并且,粘合物质40b与电区域32、34或多晶半导体层30接触而提高电极42、44的粘合特性以防止电极42、44的剥离等问题,从而可以提高机械可靠性。如上所述,第二区域a2形成为比第一区域a1大的面积,使得电极42、44可以具有优异的电特性和粘合特性。
92.如果光向本实施例的太阳能电池10入射,则通过在基区12a和第一导电型区域32之间形成的pn结中的光电转换来生成电子和空穴,并且生成的空穴和电子穿过中间膜20分别向第一导电型区域32和第二导电型区域34移动,然后向第一电极42和第二电极44移动。由此,生成电能。
93.在这种太阳能电池10上,电连接有配线部140。更具体地,电极42、44和配线材料142可以通过重叠部lsp和绝缘构件ip来电连接或绝缘。
94.更具体地,在本实施例中,配线材料142可以包括沿与第一电极42和第二电极44交叉的第二方向延伸的复数个第一配线142a和第二配线142b。更具体地,第一配线142a可以沿第二方向延伸并与第一电极42电连接,第二配线142b可以沿第二方向延伸并与第二电极44电连接。第一配线142a设置为复数个,第二配线142b设置为复数个,并且在第一方向上,第一配线142a和第二配线142b可以彼此交替设置。这样,复数个第一配线142a和第二配线142b以均匀的间隔与第一电极42和第二电极44连接,从而可以有效地传送载流子。
95.此时,在配线材料142和电极42、44的复数个重叠部中,粘合层lsp可以位于应彼此电连接的重叠部,绝缘构件ip可以位于彼此不应电连接的重叠部。即,第一配线142a在第一电极42可以在其间隔着粘合层lsp设置,并与第一电极42电连接,并且第二配线142b在所设置的第二电极44可以在其间隔着粘合层lsp设置,并与第二电极44电连接。并且,绝缘构件ip位于第一配线142a和第二电极44的重叠部以及第二配线142b和第一电极42的重叠部中的配线材料142和电极42、44之间,从而可以使配线材料142和电极42、44电绝缘。
96.绝缘构件ip可以包括多种绝缘物质。例如,绝缘构件ip可以包括硅系树脂、环氧系树脂、聚氨酯系树脂、丙烯酸系树脂、聚酰亚胺、聚乙烯等。
97.在本实施例中,粘合层lsp位于第一电极42和第一配线142a之间,从而可以与第一电极42(或构成其的印刷层420)和第一配线142a各自接触。与之相似地,粘合层lsp位于第二电极44和第二配线142b之间,从而可以与第二电极44(或构成其的印刷层420)和第二配线142b各自接触。粘合层lsp起到临时固定第一电极42或第二电极44和配线材料142的作用,在粘合配线材料142的粘合热处理工艺(例如,层压工艺)中熔融后固化,从而可以起到附着第一电极42或第二电极44和配线材料142的作用。更具体地,在粘合热处理工艺中,由低温焊膏构成的粘合层lsp熔融,从而可以将电极42、44和配线材料142电连接并物理连接。如上所述,通过由低温焊膏构成的粘合层lsp,可以提高长期可靠性。相反,如果没有粘合层lsp,则在层压工艺时,密封材料130会渗透到电极42、44和配线材料142之间,从而可能产生粘合不良。
98.在本实施例中,粘合层lsp可以由利用包括焊料物质的低温焊膏形成的低温焊料构件构成。在此,所谓低温焊膏或低温焊料构件可以包括铋,从而可以包括具有相对低的熔点的焊料物质。例如,构成粘合层lsp的低温焊膏或低温焊料构件可以具有150至200℃的熔点(例如,90至130℃的熔点)。或者,构成粘合层lsp的低温焊膏或低温焊料构件可以具有比层压工艺的工艺温度低的熔点。并且,粘合层lsp除了焊料物质之外,还可以包括追加粘合物质。
99.例如,焊料物质可以包括锡和铋,并且还可以包括铜。锡是为了焊接而包括的基本物质,铋是为了降低粘合层lsp的熔点而包括的物质。在此,相对于粘合层lsp中包括的金属总100重量份,铋可以包括10重量份以上(例如,30重量份以上,作为一例,50重量份以上)。铋由于价格昂贵,一般除了用于降低熔点的用途之外,如上所述,不包括很多重量份。因此,包括10重量份以上的铋的粘合层lsp可以判断为低温焊膏或低温焊料构件。铜可以为了提高粘合层lsp的导电性而包括,并且可以包括小于锡和铋的每一个的量。如上所述,根据粘合层lsp包括铜而提高导电性,粘合层lsp和电极42、44一起可以充分地执行作为传送太阳
能电池10的载流子的广义电极的一部分的作用。即,粘合层lsp可以是同时起到用于与配线材料142粘合的焊膏的作用和用于提高电特性的广义电极的作用的焊膏电极。
100.并且,作为在粘合层lsp中使用的追加粘合物质,可以使用多种物质。例如,作为在粘合层lsp中使用的追加粘合物质,可以包括有机粘合剂、树脂、松香等有机物。在固化之前的低温焊膏中,追加粘合物质可以包括相对多的量(例如,相对于总100重量份的40至55重量份),在粘合热处理工艺之后,粘合层lsp的追加粘合物质大部分挥发、或被去除、或向外部流出,从而可以不残留多的量。即,粘合层lsp的追加粘合物质在用于粘合配线材料140的粘合热处理工艺以前包括很多,从而在粘合热处理工艺以前或粘合热处理中实现优异的粘合特性,在用于附着配线材料140的热处理工艺之后大部分被去除,使得粘合层lsp可以具有优异的导电性。
101.如上所述,包括在电极42、44的粘合物质40b即使在固化热处理或粘合热处理之后,也大部分残存,而粘合层lsp的追加粘合物质在粘合热处理工艺之后大部分可以被去除。这可以通过调节包括在电极42、44的粘合物质40b和包括在粘合层lsp的追加粘合物质的种类、组成、特性等来实现。例如,包括在电极42、44的粘合物质40b可以由与包括在粘合层lsp的追加粘合物质相比,在常温以上的热处理中更容易挥发(例如,挥发性更高)的有机物质构成。然而,本发明不限于此,可以通过调节包括在电极42、44的粘合物质40b和包括在粘合层lsp的追加粘合物质的多种特性等来实现。例如,在粘合热处理工艺之前,相对于电极42、44总100重量份的粘合物质40b的重量份可以小于相对于粘合层lsp总100重量份的追加粘合物质的重量份。这是因为,如果电极42、44的粘合物质40b的量增加,则可以妨碍电极42、44和粘合层lsp的润湿性,因此相对地减少电极42、44的粘合物质40b的量。相反,在粘合热处理工艺之后,相对于电极42、44总100重量份的粘合物质40b的重量份可以大于相对于粘合层lsp总100重量份的追加粘合物质的重量份。通过使粘合物质40b相对多地残留,能够提高电极42、44的粘合特性,并且可以去除粘合层lsp内的大部分追加粘合物质,从而可以提高粘合层lsp的导电性。然而,本发明不限于此,在粘合热处理工艺之后,相对于电极42、44总100重量份的粘合物质40b的重量份也可以小于或等于相对于粘合层lsp总100重量份的追加粘合物质的重量份。
102.在本实施例中,利用包括粘合物质40b的电极浆料形成的电极42、44和利用包括追加粘合物质的低温焊膏形成的粘合层lsp可以具有优异的粘合特性。这是因为,电极浆料和低温焊膏分别具有金属和粘合物质40b以及追加粘合物质而具有相似的特性。并且,这是因为,包括在电极42、44的粘合物质40b和包括在粘合层lsp的追加粘合物质相互反应而提高了粘合特性。例如,包括在电极42、44的粘合物质40b和包括在粘合层lsp的追加粘合物质具有相同或相似的极性或特性,从而可以提高粘合物质40b和粘合层lsp的追加粘合物质的粘合特性。或者,调节包括在电极42、44的粘合物质40b和包括在粘合层lsp的追加粘合物质的量来使电极浆料和低温焊膏的极性差异或特性差异最小化,从而可以提高粘合物质40b和粘合层lsp的粘合特性。
103.在本实施例中,电极42、44由单个印刷层420构成,并可以具有朝向配线材料142鼓鼓地凸出的形状或带有弧度部分的形状(整体上为带有弧度形状)。此时,电极42、44的表面粗糙度可以大于粘合层lsp的表面粗糙度(例如,粘合层lsp的侧面(ls)的表面粗糙度)。电极42、44通过涂布电极浆料并进行固化热处理而形成,从而具有相对较大的表面粗糙度,粘
合层lsp与配线材料142具有优异的润湿性,并可以在粘合热处理工艺中受压压缩的同时具有相对较小的表面粗糙度。如上所述,粘合层lsp位于鼓鼓地凸起或形成为带有弧度且具有相对较大的表面粗糙度的电极42、44上,因此可以使电极42、44和粘合层lsp的接触面积最大化。由此,可以进一步提高电极42、44和粘合层lsp的粘合特性。
104.如上所述,具有金属40a和粘合物质40b的电极42、44(例如,单个印刷层420)与由低温焊膏构成的粘合层lsp具有优异的粘合特性,因此电极42、44和粘合层lsp不具有额外的连接构件(例如,现有的高温焊膏层)也可以接触定位。由此,电极42、44和粘合层lsp可以直接连接以具有简单结构的同时具有优异的粘合特性。即,在本实施例中,电极42、44直接接触在朝向配线材料142的同时宽度增加的粘合层lsp、或包括铋的粘合层lsp、或由熔点小于一定程度的低温焊膏构成的粘合层lsp而形成,在这点上与额外设置高温焊膏层的现有的太阳能电池存在差异。如上所述,如果去除高温焊膏层,则可以减少费用并简化工艺。并且,高温焊膏层具有50至60um程度大的厚度,通过去除高温焊膏层,可以提高配线材料142的附着稳定性。
105.相反,在现有技术中,在由溅射形成的溅射电极层和由低温焊膏构成的粘合层之间设置有高温焊膏层。这种高温焊膏层的熔点为280℃以上或通过280℃以上的温度的热处理进行焊接。溅射电极不包括粘合物质或有机物,与低温焊膏的润湿性非常低且粘合特性低,溅射电极具有扁平的表面,与由低温焊膏构成的粘合层相比,具有小的表面粗糙度。因此,与低温焊膏的粘合特性不优秀,从而需要额外设置高温焊膏层。作为参考,由于高温焊膏层不包括铋或包括少量,因此高温焊膏层和低温焊膏(或者,粘合层lsp)可以通过成分分析确认铋的量等来容易地进行区分。
106.在本实施例中,设置具有足够厚度的电极42、44和粘合层lsp,从而可以具有优异的电特性。例如,如上所述,电极42、44的厚度t1可以是10um至30um(例如,20um至30um),粘合层lsp的厚度t2(例如,最小厚度)可以是10um以上(更具体地,10um至50un)。例如,粘合层lsp的厚度t2可以是30um以下,粘合层lsp的厚度t2可以是20um以上。或者,电极42、44的厚度t1与粘合层lsp的厚度t2之比t1/t2可以是0.5以上。更具体地,电极42、44的厚度t1与粘合层lsp的厚度t2之比t1/t2可以是5以下,例如,2以下。如上所述,由于电极42、44的厚度t1与粘合层lsp的厚度t2之比t1/t2较大,因此即使电极42、44由单个印刷层420构成而不具有额外的电极层,也可以具有优异的电特性。然而,本发明不限于此,可以进行多种变形。
107.在本实施例中,电极42、44还可以包括裕度部分(mp),裕度部分(mp)在接触孔46内部与背面钝化膜40隔开形成且粘合层lsp在接触孔46内部位于电极42、44的外侧以与导电型区域32、34接触。如上所述,如果电极42、44仅位于接触孔46内部,则可以使在具有背面电极结构的太阳能电池10的背面形成电极42、44的面积最小化。因此,可以减少材料费用并可以防止太阳能电池10的翘曲现象,并且可以通过背面钝化膜40有效地引导光路径控制(例如,内部反射)。并且,通过裕度部分(mp)可以提高对准特性,并且可以整体上覆盖电极42、44的整个表面。例如,裕度部分(mp)可以从电极42、44的外侧以一侧为基准设置为20um以下。由此,可以减少粘合层lsp的材料费用等。然而,本发明不限于此,裕度部分(mp)的宽度等可以进行多种变形。
108.相反,由通过现有的溅射形成的金属膜构成的溅射电极,为了图案化的对准(即,防止未对准),不仅将溅射电极残留在接触孔内部,而且部分残留在背面钝化膜上。由此,在
减小电极的面积方面存在局限性,因此材料费用高且可能发生太阳能电池的翘曲现象,并且存在难以有效地引导内部反射的问题。由此,难以提高太阳能电池的效率。
109.并且,包括焊料物质的粘合层lsp与包括焊料物质的配线材料142具有优异的润湿性。例如,粘合层lsp可以通过在电极42、44和配线材料142之间分别与电极42、44和配线材料142接触来形成。此时,粘合层lsp可以随着靠近配线材料142而逐渐增大宽度,并且粘合层lsp的侧面ls可以朝向配线材料142具有凹陷的形状。因此,粘合层lsp可以具有在整体上覆盖鼓鼓地凸起或形成为带有弧度的电极42、44的表面的同时,宽度随着靠近配线材料142而逐渐增大且侧面凹陷的形状。例如,与配线材料142相邻的粘合层lsp的第二宽度w2和与导电型区域32、34相邻的粘合层lsp的第一宽度w1之比w2/w1可以为1.2至3。由此,可以通过增加粘合层lsp和配线材料142的粘合面积来提高粘合特性。然而,本发明不限于此,第一宽度w1、第二宽度w2、它们的比例w2/w1等可以进行多种变更。
110.在本实施例中,将由利用包括第一金属和第二金属的金属40a以及包括粘合物质40b的低温电极浆料的印刷层420构成的电极42、44形成于由多晶半导体层30构成的导电型区域32、34。特别地,在本实施例中,使用低温电极浆料,同时根据因第一金属的化合物层50的优异的电阻及接触特性、因第二金属的低电阻、因粘合物质40b的优异的粘合特性以及电极42、44的足够厚度,电极42、44可以具有优异的电阻和粘合特性。可以通过将利用这种低温电极浆料的电极42、44应用于载流子迁移率优异的多晶半导体层30来实现优异的电特性。
111.例如,在本实施例中,电极42、44可以由单个印刷层420构成,而无需其他电极层(例如,种子层、溅射层、镀层等)。这样,可以简化形成具有优异的特性的电极42、44的工艺,减少工序数量,改善不良率,从而提高生产性。特别地,可以直接利用现有技术中使用的印刷设备,从而可以减轻对设备的负担。例如,由于不需要使用溅射、沉积等高价的真空设备来形成电极42、44,因此可以减少设备费用,并通过去除因沉积引起的离子冲击来最小化对导电型区域32、34的损伤。并且,由于不需要执行能够损伤太阳能电池或能够降低太阳能电池的特性的现有技术中的溅射、蚀刻工艺、烧穿(fire-through)等工序,因此可以提高制造工艺的稳定性。由此,可以通过最小化太阳能电池10的特性劣化和损伤来提高太阳能电池10的效率和可靠性,并可以使用低价或现有的设备,并简化制造工艺,从而可以提高生产性。并且,可以防止在由镀金形成的情况下可能发生的接触特性劣化、镀金不良等的问题。
112.并且,在高温工艺(超过500℃的工艺)中,包括在电极42、44等的金属40a等不期望地越过多晶半导体层30扩散到半导体基板12的内部而成为杂质,从而可以大幅降低开路电压,在本实施例中,在多晶半导体层30形成利用低温电极浆料的电极42、44,从而可以有效地防止这种情况的发生。并且,还可以防止有可能在高温工艺中产生的热造成的损伤。因此,可以实现优异的电特性的同时提高可靠性。并且,通过使用多晶半导体层30作为导电型区域32、34,可以防止由于半导体基板12内形成的掺杂区域引起的特性劣化,并且在形成接触孔46时,不会损伤半导体基板12,从而可以防止太阳能电池10的特性劣化。
113.相反,例如,在现有技术中,为了防止非晶半导体层的特性劣化而使用的低温浆料等没有包括适当量的第一金属,因此完全不考虑上述化合物层等的形成、电阻特性等,因此导电性低且粘合特性也不好。特别地,为了防止非晶半导体层的特性劣化而使用的低温浆料等与多晶半导体层的粘合特性不优秀,可能会发生剥离等问题,因此难以直接用于多晶
半导体层。并且,如果在非晶半导体层形成使用低温浆料的电极,则由于导电性低,必须单独形成由透明导电氧化层组成的透明导电层、镀层等。因此,存在材料费用增加且制造工艺复杂等问题。
114.并且,再例如,现有技术中,在将多晶半导体层设置为导电型区域的太阳能电池中,用溅射工艺形成由金属膜构成的溅射电极之后,用印刷工艺形成保护膜(抗蚀剂),用湿法蚀刻工艺去除金属膜的一部分来形成电极。由此,可能会因溅射工艺、蚀刻工艺等对太阳能电池造成损伤。并且,由于需要执行多个步骤的工艺而使工艺复杂,且各工艺发生不良的概率很大。
115.在本实施例中,虽然示例了粘合层lsp形成为对应于重叠部,但为了与配线材料142的粘合或临时固定,也可以对应于配线材料142,沿各配线材料142延伸的方向形成在复数个绝缘构件ip和复数个电极42、44上。
116.与图1至图6一起,参照图7a至图7g详细地说明上述结构的太阳能电池10及包括其的太阳能电池板100的制造方法。图7a至图7g是示出本发明的实施例的太阳能电池10及包括其的太阳能电池板100的制造方法的剖视图。对于上述说明中已经说明的部分,省略详细说明,以未说明的部分为主进行详细说明。
117.参照图7a,在半导体基板12的背面上形成中间膜20、第一导电型区域32、第二导电型区域34、屏障区域36(多晶半导体层30)、背面钝化膜40等,在半导体基板12的正面侧形成正面电场区域12b、正面钝化膜24、防反射膜26等,从而形成光电转换部10c。中间膜20、第一导电型区域32、第二导电型区域34、屏障区域36、背面钝化膜40、正面电场区域12b、正面钝化膜24、防反射膜26等的形成顺序、形成方法等可以进行多种变形。
118.例如,作为半导体基板12的纹理,可以使用已知的多种工艺。中间膜20可以通过热生长法、沉积法(例如,化学气相沉积法(pecvd)、原子层沉积法(ald))等来形成。第一导电型区域32和第二导电型区域34可以在通过热生长法、沉积法(例如,低压化学气相沉积法(lpcvd))等形成的多晶半导体层30掺杂掺杂剂来形成。掺杂剂的掺杂可以在形成多晶半导体层30的工艺中一起执行,也可以通过在形成多晶半导体层30之后执行的掺杂工艺来执行。正面电场区域12b可以通过多种掺杂工艺来形成。作为在形成多晶半导体层30之后执行的掺杂工艺或形成正面电场区域12b的掺杂工艺,可以使用激光掺杂工艺、热扩散工艺、离子注入工艺等多种工艺。正面钝化膜24、防反射膜26或背面钝化膜40可以通过化学气相沉积法、真空沉积法、旋涂、丝网印刷、喷涂、溅射等多种方法来形成。然而,本发明不限于此,第一导电型区域32和第二导电型区域34、正面钝化膜24、防反射膜26或背面钝化膜40的形成方法、形成工艺、形成顺序等可以进行多种变形。
119.接着,如图7b所示,在背面钝化膜40中,可以对应于将形成电极(图7c的附图标记42、44,以下相同)的部分,形成接触孔46。
120.接触孔46可以在整体上形成钝化膜40之后,执行利用蚀刻膏、掩模或掩模层等的湿法蚀刻工艺、激光蚀刻工艺等多种工艺来形成。作为蚀刻膏或蚀刻溶液可以使用酸性系列物质。这样的工艺可以在低温下执行,从而将太阳能电池10的制造工艺实现为低温工艺。例如,在本实施例中,可以将形成接触孔46的工艺实现为激光蚀刻工艺。构成导电型区域32、34的多晶半导体层30受激光蚀刻工艺的损伤不大,因此可以通过简单工艺在不降低光电转换部的特性的情况下形成接触孔46。作为用于激光蚀刻工艺的激光,可以使用具有多
种波长(例如,532nm、1064nm等)的激光,并且可以使用多种脉冲(短脉冲(short pulse)、纳秒脉冲(nano pulse)、皮秒脉冲(pico pulse)等)的激光。通过激光蚀刻工艺,在接触孔46周围形成背面钝化膜40的毛刺(burr),或者从截面观察时,在接触孔46周围形成背面钝化膜40的凸出的部分,或者在对应于接触孔46的导电型区域32、34或多晶半导体层30可以存在结晶度不同的部分。然而,本发明不限于此,激光波长、激光形态、由此产生的背面钝化膜40、导电型区域32、34、多晶半导体层30的特性、形态等可以进行多种变形。
121.接着,如图7c所示,形成与导电型区域32、34连接的电极42、44。此时,在导电型区域32、34和电极42、44之间同时形成由金属-半导体化合物形成的化合物层50。
122.更具体地,通过将包括金属40a和粘合物质40b的低温电极浆料用印刷工艺涂布来形成与第一导电型区域32和第二导电型区域34接触的印刷层420,并且可以通过对其干燥和/或固化热处理来形成电极42、44。并且,低温电极浆料还可以包括溶剂、其他添加剂(例如,固化剂,分散剂等)。在本实施例中,在形成接触孔46之后,将低温电极浆料定位在接触孔46内并通过固化热处理来形成电极42、44,因此在热处理工艺中不要求贯穿背面钝化膜40的烧穿。因此,低温电极浆料不具有由金属化合物等构成的玻璃料(glassfrit)。
123.在此,金属40a可以包括第一金属,还可以包括第二金属。此时,第一金属和第二金属可以如图4所示,以分别具有粒子形状的第一粒子402和第二粒子404的形式包括,也可以如图6所示,以在由第二金属构成的芯粒子404a上形成包括第二金属的涂层402a的形式包括。第一金属、第二金属、第一粒子402、第二粒子404、芯粒子404a、涂层402a、粘合物质40b等已在上述说明中进行了详细说明,因此省略对它们的说明。
124.作为溶剂可以使用有机溶剂,例如,丁基卡必醇乙酸酯(butyl carbitolacetate,bca)、醋酸纤维素(cellulose acetate,ca)等。然而,本发明不限于此,还可以包括其他多种物质。用于形成电极42、44的电极浆料包括溶剂,但溶剂在烧结工艺中挥发,因此电极42、44不包括溶剂或包括非常微量。作为添加剂等也可以使用已知的多种物质。
125.可以用印刷工艺将上述低温电极浆料涂布在导电型区域32、34上。例如,将低温电极浆料涂布在接触孔46内部以位于导电型区域32、34上(例如,以接触在导电型区域32、34上),从而使电极42、44仅位于接触孔46的内部。
126.并且,可以将涂布的低温电极浆料在第一温度下干燥。第一温度可以是高于常温且150℃以下。然而,本发明不限于此,第一温度也可以取其他值。通过干燥低温电极浆料,可以防止低温电极浆料不期望地流动等问题。如果不包括干燥步骤,直接执行热处理,则可能因温差而产生龟裂等问题。因此,通过在低于热处理温度的第一温度下干燥低温电极浆料来减少流动性,然后执行固化热处理。然而,本发明不限于此,也可以省略干燥工艺。
127.可以在高于第一温度且低于第一金属的熔点和第二金属的熔点中较高的熔点的第二温度下,对干燥的低温电极浆料执行固化热处理。此时,第二温度可以高于第一金属的熔点和第二金属的熔点中较低的熔点。例如,第二温度可以是500℃以下(例如,200至500℃,作为一例,250℃至400℃)。然而,本发明不限于此,第二温度也可以取其他值。
128.如果对干燥的低温电极浆料执行热处理,则溶剂挥发并且对第一金属和第二金属施加热。这样,在固化热处理工艺中,第一粒子402或包括在涂层402a的第一电极与导电型区域32、34的半导体物质反应而形成由金属-半导体化合物构成的化合物层50。通过使用在多晶半导体层30具有第一金属的低温电极浆料来形成电极42、44,从而可以形成具有狭窄
面积且整体上均匀地形成的复数个化合物层50。例如,第一金属可以包括镍,半导体物质可以包括硅,化合物层50可以由硅化镍构成。对于化合物层50,在上述说明中已经详细说明,因此省略对其的说明。
129.并且,包括第二金属的第二粒子404或芯粒子404a可以在受热的同时彼此凝聚而形成粒子连接层。此时,粒子连接层不是通过第二粒子404或芯粒子404a彼此烧结,而是彼此接触并凝聚,从而通过单纯固化而具有传导性。如上所述,粘合物质40b可以位于通过单纯固化形成的粒子连接层的粒子之间和粒子的表面。作为参考,形成粒子连接层的粒子、粘合物质40b等可以在显微镜照片等中根据截面形状、外面形状等来判别,或者通过成分分析来判别。此时,当第二金属包括铜时,铜在受热时容易凝聚,可以有效地执行容纳热并将热传送给第一金属的作用。
130.上述固化热处理工艺可以是光固化热处理工艺或热固化热处理工艺。特别地,当用光固化热处理工艺来执行固化热处理工艺时,由于使形成有印刷层420的光电转换部通过光照射到的空间即可,因此可以简化工艺。并且,通过光固化热处理工艺,在短时间内升高到固化热处理工艺所需的温度,在执行固化热处理工艺的同时形成化合物层50,从而可以在确保优异的电阻特性的同时维持低温工艺。
131.在光烧结工艺中,可以使用氙闪光灯(xenon flash lamp)作为光源,照射时间可以为0.1ms至10ms,能量可以为1j/cm2至100j/cm2(例如,4j/cm2至10j/cm2)。特别地,在4j/cm2至10j/cm2下可以实现期望的固化热处理工艺的温度(例如,500℃以下)。这种光源、照射时间、能量被限定在能够通过升温至期望的固化热处理工艺的温度以具有优异的电阻特性的同时维持低温工艺的范围,但本发明不限于此。考虑到太阳能电池10的物质、结构等制造工艺的其他条件,上述光源、照射时间、能量等可以进行多种变化。
132.如上所述,如果利用使用低温电极浆料的印刷工艺和在低温下执行的固化热处理形成电极42、44,则太阳能电池10的制造工艺可以实施为低温工艺。因此,可以有效地防止在高温工艺中可能发生的对多晶半导体层30的损伤、特性变化、不期望的向半导体基板12的金属扩散等。
133.用于形成第一电极42的第一浆料和用于形成第二电极44的第二浆料可以由具有相同的物质和相同的组成的相同的低温电极浆料构成。这样,使用相同的低温电极浆料作为第一浆料和第二浆料,从而可以简化工艺。或者,第一浆料和第二浆料可以由具有彼此不同的物质或彼此不同的组成的彼此不同的浆料构成。除此之外,还可以进行多种变形。
134.接着,如图7d所示,在电极42、44上形成绝缘构件ip和粘合层lsp。绝缘构件ip和/或粘合层lsp可以通过印刷工艺等形成为具有期望的图案。例如,通过利用掩模的丝网印刷(screen printing),可以涂布用于形成绝缘构件ip的绝缘物质或用于形成粘合层lsp的低温焊膏。然而,本发明不限于此。
135.将上述低温焊膏或绝缘物质涂布在接触孔46的内部以位于导电型区域32、34上(例如,使其接触在导电型区域32、34上),从而可以使粘合层lsp或绝缘构件ip仅位于内部。然而,本发明不限于此,可以进行多种变形。例如,绝缘构件ip也可以设置在接触孔46的外部(即,背面钝化膜40)上。在印刷工艺之后,低温焊膏或粘合层lsp可以与电极42、44相同地具有朝向外部鼓鼓地凸出的形状。
136.在此,粘合层lsp可以利用包括焊料物质、追加粘合物质、溶剂、添加剂等的低温焊
膏来形成。低温焊膏在粘合热处理工艺之前,相对于总100重量份,可以包括体积比为40至55重量份的追加粘合物质。因此,可以将配线材料142稳定地临时固定在电极42、44上。对于包括在粘合层lsp的焊料物质已在上述进行了说明,因此省略详细地说明。
137.焊膏包括溶剂,但在热处理时,溶剂挥发,从而在粘合层lsp中可能不包括溶剂或包括非常微量。作为溶剂,可以使用有机溶剂,例如,可以使用丁基卡必醇乙酸酯、醋酸纤维素等。并且,可以使用已知作为添加剂的多种物质。然而,本发明并不限于溶剂、添加剂等物质。
138.例如,首先形成绝缘构件ip,然后可以形成粘合层lsp。如上所述,如果先形成绝缘构件ip,则在形成粘合层lsp时,即使产生不良等,由于绝缘构件ip,不应产生电连接的部分可以不产生电连接等。然而,本发明不限于此,也可以在形成粘合层lsp之后,形成绝缘构件ip。
139.接着,如图7e所示,使配线材料142位于电极42、44、绝缘构件ip和粘合层lsp上。此时,配线材料142可以与粘合层lsp接触而临时固定。
140.接着,如图7f所示,执行层压工艺,如图7g所示,可以制造太阳能电池板100。即,如图7f所示,在层压装置的工作台上,将太阳能电池10、围绕太阳能电池10密封的第一密封材料131和第二密封材料132、第一盖构件110和第二盖构件120层压,以形成层压结构体。在此,太阳能电池10可以是连接有配线部140的复数个太阳能电池10的形态。在图7f中,为了明确地理解,将第一盖构件110、第一密封材料131、配线材料140临时固定的太阳能电池10、第二密封材料132、以及第二盖构件120彼此隔开图示,但实际上可以处于彼此接触的状态。并且,虽然示例了第二盖构件120位于下部,并且第二密封材料132、太阳能电池10、第一密封材料131、第一盖构件110依次位于其上,但也可以位于与之相反的位置。
141.在该状态下,可以执行向层压结构体施加热和压力的层压工艺从而通过将太阳能电池10、密封材料130、第一盖构件110和第二盖构件120一体化来形成太阳能电池板100。例如,作为压力可以利用气压。由此,可以不对太阳能电池10等施加大压力的情况下,执行层压工艺。例如,层压工艺的工艺温度可以是250℃以下(例如,100℃至150℃)。
142.在层压工艺的温度下,第一密封材料131和第二密封材料132熔融并固化,同时在压力作用下压接,从而形成一体化为围绕太阳能电池10的密封材料130。这种密封材料130可以完全填充第一盖构件110和第二盖构件120之间的空间,同时围绕太阳能电池10密封。并且,电极42、44和配线材料142之间的粘合层lsp熔融后固化,同时在压力作用下压接,从而将电极42、44和配线材料142物理固定和电固定。如上所述,在本实施例中,在层压工艺中同时执行粘合配线材料142的粘合热处理工艺,而无需另外执行粘合热处理工艺。由此,可以简化工艺。然而,本发明不限于此,也可以在层压工艺之前,预先执行粘合热处理工艺。除此之外,还可以进行多种变形。
143.根据本实施例,在具有多晶半导体层30的太阳能电池10中,通过印刷工艺(例如,一次印刷工艺)形成具有优异的特性的电极42、44,从而可以通过简单工艺形成具有优异的特性的太阳能电池10。并且,使粘合层lsp和配线材料142直接位于电极42、44上,并且执行粘合热处理工艺,从而可以大大地简化具有优异的特性的太阳能电池板100的制造工艺。
144.以下,详细地说明本发明另一实施例的太阳能电池、太阳能电池板及太阳能电池板的制造方法。对于与上述说明相同或极其相似的部分,省略详细说明,只对彼此不同的部
分进行详细说明。并且,将上述实施例或其变形例与下述实施例或其变形例结合也属于本发明的范围。
145.图8是示出包括在本发明的另一实施例的太阳能电池板的太阳能电池、粘合层和绝缘构件、以及配线材料的局部剖视图。在图8中示出了对应于图4的部分。
146.参照图8,在本实施例中,背面钝化膜40还可以包括在多晶半导体层30(即,第一导电型区域32、第二导电型区域34、屏障区域36等)上形成的第一部分以及位于电极42、44上的第二部分。更具体地,背面钝化膜40的第一部分可以在与半导体基板12相反的多晶半导体层30的表面的未形成电极42、44的部分整体上形成。并且,背面钝化膜40的第二部分可以在半导体基板12和电极42、44的表面上局部或整体上形成。
147.这种背面钝化膜40可以是在形成电极42、44之后形成的膜。因此,在本实施例中,背面钝化膜40可以不位于多晶半导体层30和电极42、44之间。这种背面钝化膜40应形成在电极42、44上,并且考虑到电极42、44和粘合层lsp的电连接特性,可以由单个层构成。例如,背面钝化膜40可以由单个层的反射膜、单个层的防反射膜等构成。
148.在图8中示例了在背面钝化膜40的第二部分中,对应于形成粘合层lsp的部分,局部形成露出电极42、44的接触孔46a,使得电极42、44和粘合层lsp直接接触。这种接触孔46a可以在无需额外的形成工艺的情况下,通过配线材料142的粘合热处理工艺来形成。因此,可以通过设置接触孔46a来提高电极42、44和粘合层lsp的电连接特性和粘合特性的同时,省略接触孔46a的形成工艺。由此,可以防止在接触孔46a的形成工艺中可能发生的对太阳能电池10的损伤或特性劣化,并且可以简化制造工艺。
149.这种太阳能电池10以及包括其的太阳能电池板100的制造方法参照图9a至图9e说明如下。图9a至图9e是示出本发明的实施例的太阳能电池以及包括其的太阳能电池板的制造方法的剖视图。图9示出了对应于图4的部分。
150.如图9a所示,在半导体基板12的背面上形成中间膜20、第一导电型区域32、第二导电型区域34、屏障区域36(或多晶半导体层30)等,在半导体基板12的正面侧形成有正面电场区域12b、正面钝化膜24、防反射膜26等,从而可以形成光电转换部10d。在此,光电转换部10d是未形成背面钝化膜40和电极42、44的状态。光电转换部10d的制造方法除了对背面钝化膜40的说明之外,可以直接应用参照图7a的说明。
151.接着,如图9b所示,可以形成与导电型区域32、34连接的电极42、44。此时,在导电型区域32、34和电极42、44之间,由金属-半导体化合物形成的化合物层50一起形成。对此,除了接触孔46之外,可以直接应用参照图7c的电极42、44和化合物层50的说明。
152.接着,如图9c所示,可以形成背面钝化膜40,以覆盖多晶半导体层30和电极42、44。更具体地,可以整体上覆盖多晶半导体层30和电极42、44的远离半导体基板12的面形成背面钝化膜40。作为背面钝化膜40的形成方法,可以直接应用参照图7a的背面钝化膜40的形成方法。
153.在图8和图9c中,示出了背面钝化膜40形成在电极42、44上,但本发明不限于此。因此,背面钝化膜40可以不在电极42、44上整体上或局部形成,或者与在未形成电极42、44的多晶半导体层30上形成的部分相比,在电极42、44上形成的部分的厚度可能更薄或厚度可能不均匀。
154.接着,如图9d所示,形成对应于电极42、44的粘合层lsp。
155.在图9d中,示例了在位于电极42、44上的背面钝化膜40上形成粘合层lsp。然而,本发明不限于此。例如,在电极42、44上未形成钝化膜40的情况下,也可以与电极42、44的至少一部分接触来形成粘合层lsp。或者,也可以对应于待形成粘合层lsp的部分,额外执行形成接触孔的工艺,从而通过与电极42、44的至少一部分接触来形成粘合层lsp。
156.在图9d中,示例了在不应连接的电极42、44和配线材料142的重叠部形成绝缘构件ip。由此,可以提高绝缘构件ip的绝缘特性。然而,本发明不限于此。例如,在不应连接的电极42、44和配线材料142的重叠部也可以不形成绝缘构件ip。因为可以通过背面钝化膜40维持绝缘特性。由此,可以通过省略形成绝缘构件ip的工艺来减少费用并简化工艺。
157.对于粘合层lsp和/或绝缘构件ip,可以直接应用参照图7d的粘合层lsp和/或绝缘构件ip的说明。
158.接着,如图9e所示,将配线材料142定位(例如,临时固定)在电极42、44、绝缘构件ip和粘合层lsp上,并执行粘合热处理工艺,从而可以将配线材料142与粘合层lsp电连接和物理连接。如图7f和图7g所示,作为粘合热处理工艺可以利用层压工艺,但本发明不限于此。对于粘合热处理工艺和/或层压工艺,可以直接应用参照图7f和图7g的粘合热处理工艺和/或层压工艺的说明。粘合热处理工艺之后的粘合层lsp的形状等也可以直接应用参照图7g的粘合层lsp的说明。
159.根据在粘合热处理工艺中对粘合层lsp和配线材料142施加的压力,在位于粘合层lsp和电极42、44之间的部分中,可以在背面钝化膜40的一部分形成接触孔46a。由于热和压力,位于电极42、44上的背面钝化膜40的一部分可以破裂的同时形成接触孔46a。在电极42、44上形成的背面钝化膜40的部分与其他部分相比,厚度可能形成地更薄或不稳定,因此可以容易地形成接触孔46a。由此,电极42、44可以和粘合层lsp接触而电连接。在此情况下,接触孔46a在与半导体基板12相反的电极42、44的表面上,可以局部形成,而不是整体上形成。由此,背面钝化膜40的一部分可以残留在与半导体基板12相反的电极42、44的表面上。然而,本发明不限于此。接触孔46a可以不形成在位于电极42、44上的背面钝化膜40,使得电极42、44和粘合层lsp设置为隔着背面钝化膜40。即使在此情况下,也可以因背面钝化膜40的薄厚度等进行电连接。或者,也可以在与半导体基板12相反的电极42、44的表面整体上形成接触孔46a。除此之外,还可以进行多种变形。
160.在上述实施例中,示例了电极42、44与导电型区域32、34接触并定位。然而,本发明不限于此。也可以在导电型区域32、34和电极42、44之间设置绝缘膜,使得电极42、44、绝缘膜以及导电型区域32、34形成金属-绝缘层-半导体(mis)结构。由此,可以防止钝化特性的劣化、导电型区域32、34的损伤等,并且可以提高界面接触特性。在本实施例中,绝缘膜可以由通过耐火金属和氧气结合来形成的耐火金属氧化膜(例如,钛氧化膜、钼氧化膜)组成。在此情况下,在上述实施例中,电极42、44或粘合层lsp与导电型区域32、34接触而形成的情形可以理解为电极42、44隔着绝缘膜位于导电型区域32、34。
161.以下,根据本发明的实验例,更详细地说明本发明。然而,本发明的实验例只不过是为了示例本发明,本发明不限于此。
162.实施例1
163.在半导体基板的背面依次形成不包括硅氧化物的中间膜和包括多晶硅的多晶半导体层。掺杂多晶半导体层以形成第一导电型区域和第二导电型区域,并且掺杂半导体基
板的正面以形成电场区域。在半导体基板的正面利用沉积形成了由绝缘物质形成的正面钝化膜,在半导体基板的背面利用沉积形成了由绝缘物质形成的背面钝化膜。在背面钝化膜利用激光形成接触孔,形成与第一导电型区域和第二导电型区域电连接的第一电极和第二电极。第一电极和第二电极通过印刷工艺涂布包括镍、铜、粘合物质和溶剂的低温电极浆料,干燥以及在300℃下进行干燥热处理,以形成为具有20um的厚度。第一电极和第二电极的面积与太阳能电池的面积之比为50%。由此,制造了复数个太阳能电池。
164.比较例1
165.第一电极和第二电极是利用溅射工艺形成的具有500nm的厚度的溅射电极,除了第一电极和第二电极的面积与太阳能电池的面积之比为80%之外,通过与实施例1相同的方法制造了复数个太阳能电池。
166.在实施例1和比较例1的复数个太阳能电池中,电极的电阻率、接触电阻以及串联电阻的平均值以相对值示于表1。在表1中,将比较例1的电阻率、接触电阻以及串联电阻的平均值设为100%,记载了实施例1的电阻率、接触电阻以及串联电阻的平均值。在此,电阻率、接触电阻以及串联电阻的平均值越低,电阻值越低,因此具有优异的电阻特性。
167.【表1】
[0168] 实施例1比较例1电阻率151%100%接触电阻105%100%串联电阻76%100%
[0169]
可以知晓,实施例1的电极的接触电阻与比较例1的电极的接触电阻相似,维持优异的水平。并且,实施例1的电极的电阻率比比较例1的电极的电阻率大,但实施例1的电极的串联电阻比比较例1的电极的串联电阻小,从而可以知晓实施例1的电极具有优异的电阻特性。这是因为,实施例1的电极以足够的厚度形成,以具有足够的截面积,即使电阻率低,与载流子收集特性直接相关的串联电阻也可以低于比较例1。
[0170]
图10示出了在实施例1和比较例1的太阳能电池的背面测量的根据光的波长的反射率的图表。计算实施例1和比较例1的太阳能电池的背面的反射率,其结果示于表2。在表2中,将比较例1的内部反射率设为100%,表示了实施例1的内部反射率。
[0171]
【表2】
[0172] 实施例1比较例1反射率103%100%
[0173]
参照图10和表2,可知实施例1的太阳能电池的反射率大于比较例1的太阳能电池的反射率。据预测,这是因为,在实施例1中降低了电极的面积与太阳能电池的面积之比,从而引导了通过背面钝化膜充分地控制光路径(即,内部反射)。
[0174]
根据上述特征、结构、效果等包括在本发明的至少一个实施例中,并不一定仅限于一个实施例。此外,在各实施例中示例的特征、结构、效果等可以由实施例所属领域的普通技术人员针对其他实施例进行组合或变形来实施。因此,与这种组合和变形相关的内容应被解释为包括在本发明的范围内。

技术特征:


1.一种太阳能电池,其中,包括:半导体基板;导电型区域,位于所述半导体基板的一面上,并由多晶半导体层构成;以及电极,与由所述多晶半导体层构成的所述导电型区域连接,且包括金属和粘合物质。2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述金属包括第一金属,在所述电极和所述导电型区域的边界部分,以对应于第一区域的方式局部形成包括金属-半导体化合物的化合物层,所述金属-半导体化合物由所述第一金属和包括在所述多晶半导体层的半导体物质构成。3.根据权利要求2所述的太阳能电池,其中,在所述电极和所述导电型区域的边界部分,在除了所述第一区域之外的第二区域,所述金属和所述粘合物质与所述多晶半导体层接触形成。4.根据权利要求2所述的太阳能电池,其中,所述第一金属包含镍,所述半导体物质包含硅,所述化合物层包含硅化镍。5.根据权利要求3所述的太阳能电池,其中,所述第一区域的面积小于所述第二区域的面积。6.根据权利要求2所述的太阳能电池,其中,所述金属还包括电阻率低于所述第一金属的电阻率的第二金属。7.根据权利要求2所述的太阳能电池,其中,在所述电极中,相对于所述金属的总100重量份,所述第一金属的重量份为15以下。8.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述电极由包括所述金属和所述粘合物质的单个印刷层构成。9.根据权利要求8所述的太阳能电池,其中,所述电极或所述印刷层的厚度为10um以上。10.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,还包括背面钝化膜,所述背面钝化膜覆盖所述导电型区域并具有接触孔,所述电极在所述接触孔内部与所述背面钝化膜隔开形成;或者,还包括背面钝化膜,所述背面钝化膜位于所述多晶半导体层上,且位于所述第一电极和第二电极中的至少一个电极的至少一部分上。11.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述导电型区域包括在所述半导体基板的所述一面上彼此隔开的第一导电型区域和第二导电型区域,所述电极包括与所述第一导电型区域连接的第一电极以及与所述第二导电型区域连接的第二电极,所述第一电极和第二电极中的至少一个电极包括所述金属和所述粘合物质。
12.一种太阳能电池板,其中,包括:太阳能电池,包括半导体基板、导电型区域以及电极,其中,所述导电型区域位于所述半导体基板的一面上并设置有多晶半导体层,所述电极与所述多晶半导体层连接,所述电极包括金属和粘合物质;配线材料,与所述电极电连接;以及粘合层,位于所述电极和所述配线材料之间,使所述电极和所述配线材料电连接。13.根据权利要求12所述的太阳能电池板,其中,所述粘合层包括焊料物质,所述焊料物质与所述电极接触形成且包含铋。14.根据权利要求12所述的太阳能电池板,其中,所述电极的表面粗糙度大于所述粘合层的表面粗糙度。15.根据权利要求12所述的太阳能电池板,其中,所述电极朝向所述配线材料带有弧度或者鼓鼓地凸出,所述粘合层整体上覆盖所述电极的带有弧度的部分,且所述粘合层的宽度随着靠近所述配线材料而逐渐增大。16.根据权利要求12所述的太阳能电池板,其中,所述电极的厚度与所述粘合层的厚度之比为0.5以上。17.一种太阳能电池板的制造方法,其中,包括:制造太阳能电池的步骤,所述太阳能电池包括半导体基板、导电型区域以及电极,所述导电型区域位于所述半导体基板的一面上并设置有多晶半导体层,所述电极与所述多晶半导体层连接;在所述电极上形成粘合层的步骤;以及使配线材料位于所述电极和所述粘合层上,施加热和压力并利用所述粘合层将所述配线材料粘合到所述电极的粘合热处理步骤;所述电极由印刷层构成,所述印刷层通过将包括金属和粘合物质的电极浆料以印刷工艺涂布并进行固化热处理而形成。18.根据权利要求17所述的太阳能电池板的制造方法,其中,所述电极由通过一次印刷工艺形成的单个印刷层构成,所述粘合层通过将包括焊料物质的焊膏涂布在所述单个印刷层上来形成,所述焊料物质包含铋。19.根据权利要求18所述的太阳能电池板的制造方法,其中,所述粘合层还包括追加粘合物质,在所述粘合热处理步骤之前,包括在所述电极浆料的所述粘合物质的重量份小于包括在所述焊膏的所述追加粘合物质的重量份,在所述粘合热处理步骤之后,包括在所述电极的所述粘合物质的重量份大于包括在所述粘合层的所述追加粘合物质的重量份。20.根据权利要求17所述的太阳能电池板的制造方法,其中,所述电极的固化热处理步骤的温度为500℃以下,
所述粘合层的熔点低于所述粘合热处理步骤的工艺温度。

技术总结


本实施例的太阳能电池可以通过在由多晶半导体层构成的导电型区域形成包括金属和粘合物质的电极,提高太阳能电池的电特性,简化制造工艺。更具体地,太阳能电池包括半导体基板,由多晶半导体层构成的导电型区域位于半导体基板的一面上。体基板的一面上。体基板的一面上。


技术研发人员:

河廷珉 郑珠和 梁荣成 李卿东

受保护的技术使用者:

LG电子株式会社

技术研发日:

2020.11.27

技术公布日:

2022/11/22

本文发布于:2024-09-25 11:15:26,感谢您对本站的认可!

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