[发明专利]使用外延沉积以制造结晶硅太阳能电池的方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明的实施例涉及太阳能电池以及太阳能电池的制造。具体地说，本发明的实施例涉及薄结晶硅膜太阳能电池。

相关技术的描述

光伏（photovoltaic,PV）器件或太阳能电池（solar cell）是将太阳光转换成直流（DC）电力的器件。随着传统能源价格攀升，需要一种使用低成本太阳能电池器件的生产电力的低成本的方法。传统太阳能电池制造工艺高度劳力密集，并且具有许多可能影响生产线处理量、太阳能电池成本以及器件产量的阻碍。再者，结晶硅太阳能电池虽大体上较有效率，但在制造上也比其他类型的太阳能电池更昂贵。结晶硅太阳能电池的一种替代方案是薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池一般具有光电转换单元，所述光电转换单元可包括数种硅膜，所述硅膜包括微晶硅膜（μc-Si）、非晶硅膜（a-Si）和多晶硅膜（poly-Si）。虽然薄膜太阳能电池大体上在制造上较不昂贵，但所述薄膜太阳能电池大体上不如结晶硅太阳能电池那么有效率。

结晶硅太阳能电池电连接成电路而产生系统性能所能接受的电压。所述太阳能电池电路也提供其他必须的功能（如旁路二极管（bypass diode））以在电路中的太阳能电池被遮蔽时限制内部加热。光伏模块将太阳能电池电路包在包装中以做环境上的保护。光伏模块一般以玻璃盖、粘结材料和背片封装太阳能电池电路。光伏模块一般也包括“接线盒（junction box）”，在所述接线盒处制做与完备的光伏系统的其他部件的电连接件。

用于光伏模块的典型制造顺序包括组装太阳能电池电路、组装层状（layerd）结构（所述结构包括玻璃、粘结材料、太阳能电池电路、更多粘结材料以及背片），以及层叠所述层状结构。最终步骤包括安装模块框架与接线盒以及对模块测试。一般使用自动化工具（串焊（stringer/tabber））制造太阳能电池电路，所述自动化工具用平坦的铜（Cu）带线（互连件（interconnect））以电串联方式连接太阳能电池。数串以串联连接的太阳能电池随后与宽铜带（总线（buss））电连接，而完成电路。这些总线也将电流从电路中的数点带到接线盒以供旁路二极管与对电缆的连接件所用。现今多数太阳能电池在相对表面上具有触点（contact）。

背触点太阳能电池在背表面上具有正极触点与负极触点两者。相同表面上两种极触点的位置简化了太阳能电池的电互连。也可有新的组装途径与新的模块设计，诸如“单件模块组装（monolithic module assembly）”或“MMA”，“单件模块组装”是指组装太阳能电池电路以及在相同步骤中层叠。

典型的单件模块组装是开始于背片，所述背片具有图案化电导体层，所述图案化电导体层形成在所述背片上。已知在可挠的大面积衬底上生产此类图案化导体层是由印刷电路板与可挠电路工业中获得。背触点电池是以拾放工具（pick-and-place tool）放置在此背片上。此类工具为已知，且非常准确并具高处理量。在层叠步骤期间，太阳能电池电连接到背片上的图案化电导体上；所述层叠包装与电路因而在单一步骤中以简单自动化产生。背片包括类似焊接件或导电粘结剂（电连接材料）之类的材料，所述材料在层叠温度压力循环期间形成电连接件。背片及/或电池能够视情况包括电绝缘体层，以防止背片上的电导体与太阳能电池上的导体短接（shorting）。聚合物层也可设于背片与太阳能电池之间以供封装。此层提供背片与太阳能电池的低应力的粘结。开放通道可设于此封装层中，在此处，在太阳能电池与导体层之间制作电连接件。

用于太阳能电池的结晶硅衬底普遍是通过生长晶块（ingot）且将晶块切片成“晶片”而制造。所述切片工艺非常不经济，因为在切割操作期间材料会损耗，有时将此现象称作KERF或KERF损耗。此外，晶块生长需要相当多的能量并且晶块生长使用其他增加成本的消耗品。最后，晶块使用硅原料，硅原料普遍是由三氯硅烷的氢还原而产生。此还原反应是能量与资金密集的，而也增加了成本。最终结果是，在使用结晶硅太阳能电池的光伏模块中，硅晶片是成本最大的一个部件。

因此，需要制造成本减少的改良性结晶硅太阳能电池与模块组件。

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