[发明专利]用于在非正方形衬底上产生网格线的带有偏移孔的微挤出打印头

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于晶圆的电子器件的生产，更特别地涉及使用微挤出技术在H图案太阳能电池上的正面金属化的生产。

背景技术

图15是显示示例性传统H图案接触型太阳能电池40H的简化图，其通过光伏效应将日光转换为电。太阳能电池40H形成在半导体（例如，多晶硅或单晶硅）衬底41H上，使用已知技术将衬底41H加工为包括n型掺杂的上部区域41U和p型掺杂的下部区域41L以致靠近衬底41H的中心形成pn结。在半导体衬底41H的正面表面42H上布置有一系列平行的金属网格线（指状物）44H（以端视图示出），其被电连接到n型区域41U。基本上实心的导电层46形成在衬底41H的背面表面43上，并且被电连接到p型区域41L。防反射涂层47被典型地形成在衬底41H的上部表面42上方。当来自日光束L1的光子穿过上部表面42到衬底41H内并且以大于半导体带隙的能量碰撞半导体材料原子时，其在价带到导带激发电子（“-”），允许电子与关联空穴（“+”）在衬底41H内流动，从而太阳能电池40H产生电。分离n型区域41U与p型区域41L的pn结用来防止被激发的电子与空穴的重组，由此产生电势差，其可以经由网格线44H和导电层46被施加于负载，如在图15中所指示的那样。

图16（A）和图16（B）是显示太阳能电池40P和40M的正面接触图案的透视图，其分别形成在正方形（或矩形）多晶体硅（“多晶硅”）衬底41P和八边形（或其他非正方形形状）单晶体硅（单晶硅）衬底41M上。太阳能电池40P和40M两者都具有正面接触图案，其由平行的窄的网格线44P/44M的阵列与一条或多条较宽的汇集线（母线）45构成，母线45垂直于网格线44P/44M延伸，网格线44P/44M和母线45两者都分别布置在衬底41P和41M的上部表面42上。在两种情况下，网格线44P/44M如上所述地收集来自衬底41P/41M的电子（电流），并且母线45汇集来自网格线44P/44M的电流。在光伏模块中，母线45变成金属带（没有显示）典型地通过焊接而附接的点，其中该带被用来在太阳能电池板（也就是说，被串联或并联地连接且布置在共用平台上的太阳能电池阵列40P/40M）中将一个电池电连接到另一个电池。利用两种类型的太阳能电池40P和40M，背面接触图案（没有显示）由基本上连续的背面场（BSF）金属化层和多个（例如，3个）间隔开的焊料焊盘金属化结构构成，焊料焊盘金属化结构以类似于母线45的方式发挥作用并且也被连接到用于将一个电池电连接到另一电池的关联的金属带（没有显示）。

本领域技术人员将理解到，典型地与形成在单晶硅衬底41M上的太阳能电池40M相比，较不昂贵地生产形成在多晶硅衬底41P上的太阳能电池40P，但太阳能电池40M在将日光转换为电时比太阳能电池40P更有效率，由此弥补一些较高的制造成本。因为生产多晶硅晶圆的工艺比单晶晶圆一般较简单进而较便宜，所以与单晶衬底41M相比，较不昂贵地生产多晶硅衬底41P。典型地，使用铸造方法将多晶晶圆形成为正方形锭，其中将熔化的硅浇注到铸型中并且然后相对迅速地冷却，并且然后将正方形锭切成晶圆。然而，多晶硅晶圆由于多数的晶粒边界而表现出不完美表面的特征，其阻碍日光传播到电池内，其减少太阳能吸收并且导致较低的太阳能电池效率（也就是说，每单位面积的较少电力）。也就是说，为了生产相同的瓦数，多晶硅电池将需要比它们的单晶等价物具有更大的表面积，这当有限的阵列空间是可用时是重要的。相比之下，单晶衬底（晶圆）使用相对慢（长）的冷却工艺从单晶生长来形成圆柱形锭。与太阳能电池40M关联的较高的生产成本也部分地归因于生产单晶晶圆41M的较高成本，其包含将圆柱形锭切割为圆形圆片状晶圆，并且然后将圆形晶圆切割为具有一致表面的“伪”正方形（多边形）形状（例如，在图16（B）中所示的八边形形状），其对于组装到平板内是有效率的。注意到形成这些‘伪’正方形衬底包含切掉圆形晶圆的外围部分，其造成硅的大量浪费。然而，因为单晶硅衬底41M包括单晶结构，它的日光传播优于多晶硅衬底41P的日光传播，这有助于它的较高的工作效率。