[发明专利]包括背接触电池的光伏模块的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏模块，尤其涉及一种包括薄的背接触光伏电池的光伏模块，例如，厚度小于180微米，以及制造这种光伏模块的方法。

背景技术

业界需要降低晶体硅光伏电池和模块成本，同时需要更高的能量转换效率。

晶体硅光伏模块成本的最重要部分可以归结于所使用硅衬底的成本，使用较薄的晶体硅衬底可以使模块的成本降低。对于较薄的衬底(例如厚度小于180微米的衬底，例如下至5微米)，需要合适的制造工艺，因为与较厚电池相比，薄衬底更易损坏。损坏例如可以是由热应力、机械应力或热-机械的应力引起。在薄衬底处理期间，例如下至5微米厚度的衬底，翘曲变形可以超过处理和工艺设备所允许的最大水平。翘曲例如可以是因为金属化工艺导致的。其例如可以由所沉积层的内建内应力和/或由所用材料(例如硅衬底和金属层)之间的不同TCE(热膨胀系数)导致的热应力所引起。损坏和翘曲都可以实质上影响制造工艺的成品率以及光伏电池和模块的成本。

致使光伏电池和模块成本降低的另一方面在于增加在同一机器运行中处理的硅衬底的数量，因为当处理面积增加时单位面积的工艺成本降低。这个方面具有上限，因为在更大面积上保持均匀会变得愈加困难。

为实现更高的能量转换效率，背接触光伏电池，即具有位于电池背侧的导电电极的光伏电池，会更加利于使用，因为这种类型的电池与具有前侧接触的电池相比没有阴影损耗或实质上较少的阴影损耗。

已经提出了一些用于制造包括背接触光伏电池的光伏模块的方法。例如，US2008/0236655和US5,972,732中提供了一种包括多个互连垫和电导体的背板。背接触光伏电池的导电接触与这些互连垫对齐设置。这些方法具有一些缺点，因为其需要连续制造并且对齐若干金属化层，这意味着巨大的成本和在使用中的失效风险。而且，在薄的背接触太阳能电池的情况下，考虑到衬底的脆性，在接触工艺期间光伏电池所经历的热应力和机械应力是关键。光伏电池的金属接触之间的中间接触材料(例如焊料或导电粘结剂)和背板上的导体可能是高局部应力的来源。

专利申请US2008/0160661揭示了一种利用层转移技术来形成光伏电池结构的方法，其中在将材料层(薄片)耦合到光学透明衬底之后，通过受控切割将其从半导体衬底移除，其中光伏电池从该转移层制得。该方法包括提供多个单晶硅薄片；在通常的工艺卡盘上支撑这多个薄片；在多个被支撑薄片的每一个上形成一个或多个光伏区；将多个薄片的每一个耦合至光学板；并且在多个薄片的每一个上形成一个或多个接触区。该方法具有所给定的光伏模块中的所有薄片能够被同时处理的优点，从而改善产出并且降低制造模块的成本。该方法例如可以用于形成包括薄的背接触光伏电池的光伏模块。

发明内容

本发明的目的是提供一种包括多个光伏电池的良好光伏模块。

上述目的通过根据本发明的方法和器件来完成。

本发明的一方面涉及一种制造光伏模块的方法，例如，包括背接触光伏电池(例如硅背接触光伏电池)的光伏模块，其中与现有技术中的方法相比，工艺步骤的数量得到减少。减少工艺步骤的数量可以致使成本降低和产出增加。本发明的方法可以用于制造包括薄的背接触光伏电池的光伏模块，与现有技术方案相比具有减小的翘曲和/或损坏的风险。本发明的实施例中，多个光伏电池的背侧处理在模块级下进行并且单个金属化工艺用于形成电池的金属接触和用于互连模块内的电池。

一种根据本发明实施例的制造光伏模块的方法包括：提供具有前侧的多个光伏衬底(例如具有经处理的前侧的衬底)；将多个光伏衬底附加到透明载体上，其中光伏衬底的前侧朝向载体；以及对多个光伏衬底进行背侧处理以形成光伏电池，其中背侧处理包括单个金属化工艺，用于在多个光伏电池背侧处形成到n型区和p型区的电接触以及用于互连光伏模块内的光伏电池。

在本发明的实施例中，衬底可以是硅衬底，例如薄的硅衬底(例如薄于180微米、薄于150微米、薄于100微米、薄于80微米、薄于60微米、薄于50微米、或薄于40微米、下至5微米)。光伏电池可以是背接触光伏电池。

用于在多个光伏电池背侧处形成到n型区和p型区的电接触以及用于互连光伏电池的单个金属化工艺(或合并金属化步骤)可以包括形成图案化籽层和进行镀金属步骤。可选的，合并金属化步骤可以包括使用低温固化的金属膏的丝网印刷步骤。在特定实施例中，可以提供应力释放结构用于减小或限制光伏电池之间的金属互连中的应力。

根据一个方面的方法进一步包括封装多个光伏电池。