[发明专利]一种具有接触结构的太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，其具有硅衬底，所述硅衬底具有掺杂的发射极区域，在所述发射极区域上布置有接触结构，所述接触结构具有多个线状的接触指，并且本发明还涉及一种用于制造这种太阳能电池的方法。

背景技术

太阳能电池用于将电磁辐射能量尤其是太阳光转化成电能。所述能量转化基于辐射在太阳能电池中被吸收，由此产生正负载流子(“电子-空穴-对”)。然后，所产生的自由载流子被彼此分开，以被引向分开的触点。

太阳能电池一般具有正方形的硅衬底，在所述硅衬底中构成有两个具有不同电导率或者掺杂(Dotierung)的区域。在也被称为“基极”和“发射极”的两个区域之间形成p-n结。所述p-n结产生内部的电场，所述电场使得由辐射产生的载流子像上面所描述的那样分开。在太阳能电池的前侧和后侧上还覆加有金属触点，以便导出太阳能电流。

太阳能电池的前侧发射极接触结构一般包括由线状的金属接触元件组成的栅格状布局，所述接触元件也被称为接触指。此外，还设置有横向于所述接触指分布的并且具有较大宽度的金属汇流排，其也被称为汇流条(Busbar)。后侧的基极接触结构一般具有平面式构成的金属层，在所述金属层上布置有金属的后侧接触元件。在前侧的汇流排和后侧接触元件上连接有电池连接器，通过所述电池连接器将多个太阳能电池联接成光电(PV)模块或者太阳能模块。

所述硅衬底的掺杂通常通过气相在使用含有三氯氧化磷(POCl₃)的气体的情况下借助于炉工艺来实现。在炉的扩散管道中，晶片彼此靠得非常紧，以便实现很高的设备吞吐量。由此，阻碍了含磷气体尤其在硅衬底的中心处的置换。这导致硅衬底的中心处和边缘区域上出现不均匀的掺杂，其中，掺杂度朝向硅衬底的中心降低。于是，由此使得太阳能电池的发射极层电阻也并不是均匀的，而是从太阳能电池的棱边和角部出发增大并且在太阳能电池的中心处达到最大值。

因为所述太阳能电池的前侧发射极接触结构通常通过如下方式来实施，即，接触指之间的间距在太阳能电池的整个表面之上保持恒定，所以这具有如下缺点，即接触指的间距仅仅在太阳能电池的少量区域内根据发射极层电阻得以优化。由此，在硅衬底的一些区域中存在太多的接触指，而在另一些区域中存在太少的接触指。这又增加了硅衬底的遮暗以及材料需求，并因此不必要地在接触指太多的区域中增加了用于制造接触指的成本，并且还导致太阳能电池在接触指太少的区域中的串联电阻不利地升高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有改善的前侧接触结构的太阳能电池。

该目的通过根据权利要求1所述的太阳能电池来实现。本发明的其他具有优点的实施方式在从属权利要求中给出。

根据本发明的第一个方面，太阳能电池具有硅衬底，所述硅衬底具有掺杂的发射极区域，在所述发射极区域上布置有接触结构，所述接触结构包括多个线状的接触指，其中，所述接触指之间的间距变化并且适应在所述发射极区域的面上变化的掺杂型廓。

在所述接触结构的根据本发明的设计中，接触指之间的间距依赖于所述掺杂的硅衬底的掺杂度的变化，所述接触结构的根据本发明的设计用于使得所述接触结构尤其适应硅衬底的视工艺而定的不均匀的掺杂和由此导致的所述硅衬底之上不同的发射极层电阻。对所述接触指之间的间距的由此实现的优化使得太阳能电池的遮暗以及制造接触指的材料需求最小化，并因此使得制造成本最小化。此外，以依赖于区域的方式优化了所述接触指的遮暗与电阻损耗之间的关系，并因此提高了太阳能电池的效率。可以将其他参数例如像存在于接触指与发射极之间并且依赖于发射极掺杂的接触电阻引入到接触指间距的优化中，以便实现更好的适配。此外，也可以考虑太阳能电池的电流-电压曲线图的从中可以获知最大功率的点，其也被称为“最大功率点”或者缩写成“MPP”，并因此可以考虑配属的电流值(Jmpp)和电压值(Vmpp)，这是因为该参数也随着发射极掺杂而变化。

根据太阳能电池的一种优选实施方式，所述线状的接触指在所述掺杂的硅衬底的中心区域内的间距小于在所述边缘区域内的间距。由此，以具有优点的方式在所述硅衬底之上实现了对于发射极层电阻的不均匀性的适配，其通过所述硅衬底的不均匀的掺杂基于制造工艺而实现。