權(quán)利要求書(shū): 1.一種堆疊狀的多結(jié)
太陽(yáng)能電池(1),所述堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池具有背側(cè)接通的正側(cè),所述堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池具有太陽(yáng)能電池堆疊(10),所述太陽(yáng)能電池堆疊具有正側(cè)(10.1)、背側(cè)(10.2)和敷鍍貫通開(kāi)口(12),所述敷鍍貫通開(kāi)口從所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的正側(cè)(10.1)延伸直至所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的背側(cè)(10.2);
正側(cè)連接接通部(26)、背側(cè)連接接通部(34)、一件式的介電的隔離層(30)以及接通層(32);其中,所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)按順序地彼此相繼地具有鍺襯底層(14)、鍺子電池(16)和至少兩個(gè)III?族子電池(18,20),所述鍺襯底層構(gòu)成所述背側(cè)(10.2);
所述敷鍍貫通開(kāi)口(12)具有連貫的側(cè)面和橢圓形橫截面的外周;
所述敷鍍貫通開(kāi)口(12)的直徑從所述多結(jié)太陽(yáng)能電池(10)的正側(cè)(10.1)向所述多結(jié)太陽(yáng)能電池(10)的背側(cè)(10.2)階梯狀地減小,其中,由所述鍺子電池(16)的上側(cè)構(gòu)造第一階梯,并且由所述鍺子電池(16)的位于所述鍺子電池(16)的pn結(jié)(16.2)下方的區(qū)域構(gòu)造第二階梯,并且每個(gè)階梯分別以遞升深度環(huán)繞地延伸到所述敷鍍貫通開(kāi)口(12)中;
所述正側(cè)連接接通部(26)布置在所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的所述正側(cè)(10.1)上,并且與所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的正側(cè)(10.1)材料鎖合地且導(dǎo)電地連接;
所述介電的隔離層(30)覆蓋所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的正側(cè)(10.1)的未被所述正側(cè)連接接通部(26)覆蓋的區(qū)域、所述正側(cè)連接接通部(26)的上側(cè)的邊緣區(qū)域、所述敷鍍貫通開(kāi)口(12)的側(cè)面(12.1)以及所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的背側(cè)(10.2)的與所述敷鍍貫通開(kāi)口(12)鄰接的區(qū)域;
所述接通層(32)從所述正側(cè)連接接通部(26)的上側(cè)的未被所述介電的隔離層(30)覆蓋的區(qū)域在所述介電的隔離層(30)上延伸通過(guò)所述敷鍍貫通開(kāi)口(12)直至所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的背側(cè)(10.2),并且與所述正側(cè)連接接通部(26)的上側(cè)材料鎖合地且導(dǎo)電地連接,并且與所述介電的隔離層(30)材料鎖合地連接;
所述背側(cè)連接接通部(34)覆蓋所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的背側(cè)(10.2)的未被所述介電的隔離層(30)覆蓋的區(qū)域,并且與所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的背側(cè)(10.2)材料鎖合地且導(dǎo)電地連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述介電的隔離層(30)構(gòu)造為抗反射層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述多結(jié)太陽(yáng)能電池具有布置在所述介電的隔離層(30)與所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)之間的抗反射層(28),其中,所述抗反射層(28)覆蓋所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的正側(cè)(10.1)的未被所述正側(cè)連接接通部(26)覆蓋的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述抗反射層(28)覆蓋所述正側(cè)連接接通部(26)的上側(cè)的邊緣區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述抗反射層(28)是導(dǎo)電的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述介電的隔離層(30)具有TiO和/或MgF2和/或Al2O3和/或SiO2和/或Si3N4和/或Ta2O5和/或ZrO2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述正側(cè)連接接通部具有高摻雜的半導(dǎo)體接通層(26.1)和金屬層(26.2),所述高摻雜的半導(dǎo)體層與所述太陽(yáng)能電池堆疊(10)的正側(cè)(10.1)材料鎖合地連接,所述金屬層與所述半導(dǎo)體接通層(26.1)材料鎖合地連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池(10),其特征在于,所述III?族子電池(18,20)具有5至15μm的共同的層厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池(10),其特征在于,所述敷鍍貫通開(kāi)口(12)在所述多結(jié)太陽(yáng)能電池(10)的正側(cè)(10.1)處具有至少50μm的第一直徑,其中,所述第一直徑不大于1mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池(10),其特征在于,所述第一階梯的遞升深度為至少5μm,和/或所述第二階梯的遞升深度為至少6μm。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池(10),其特征在于,所述第一階梯的遞升深度為至少5μm,和/或所述第二階梯的遞升深度為至少6μm。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池(10),其特征在于,所述鍺子電池(16)與所述鍺襯底(14)共同具有80?300μm的層厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池(10),其特征在于,作為多層系統(tǒng),所述接通層(32)按順序地包括:第一層,所述第一層包括金和鍺并且具有至少
2nm且至多50nm的層厚度;第二層,所述第二層包括鈦并且具有至少10nm且至多300nm的層厚度;第三層,所述第三層包括鈀或鎳或鉑并且具有至少5nm且至多300nm的層厚度;至少一個(gè)金屬的第四層,所述第四層具有至少2μm的層厚度,其中,所述第一層與所述介電的隔離層(30)鄰接并且與所述正側(cè)連接接通部(26)鄰接。
14.一種用于具有背側(cè)接通的正側(cè)的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池(1)的制造方法,所述制造方法至少包括以下步驟:提供半導(dǎo)體晶片(100),所述半導(dǎo)體晶片具有上側(cè)(100.1)和下側(cè)(100.2)并且包括多個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊(10);
其中,每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊(10)按順序地彼此相繼地具有鍺襯底(14)、鍺子電池(16)和至少兩個(gè)III?族子電池(18,20),所述鍺襯底構(gòu)造所述半導(dǎo)體晶片(100)的下側(cè)(100.2);
對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊(10),在所述半導(dǎo)體晶片(100)的上側(cè)(100.1)上施加正側(cè)連接接通部(26);
對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊(10),制造從所述半導(dǎo)體晶片(100)的上側(cè)(100.1)至少通過(guò)所述鍺子電池的pn結(jié)延伸到所述半導(dǎo)體晶片中的溝道(40),所述溝道具有連貫的側(cè)壁和橢圓形橫截面的外周并且與所述正側(cè)連接接通部(26)具有一定間隔;
對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊(10),制造從所述溝道(40)的底部延伸直至所述半導(dǎo)體晶片(100)的下側(cè)(100.2)的通孔(42),所述通孔具有連貫的側(cè)壁和橢圓形橫截面的外周(12),其中,敷鍍貫通開(kāi)口(12)的直徑從所述多結(jié)太陽(yáng)能電池(10)的正側(cè)(10.1)向所述多結(jié)太陽(yáng)能電池(10)的背側(cè)(10.2)階梯狀地減小,其中,由所述鍺子電池(16)的上側(cè)構(gòu)造第一階梯,并且由所述鍺子電池(16)的位于所述鍺子電池(16)的pn結(jié)(16.2)下方的區(qū)域構(gòu)造第二階梯,并且每個(gè)階梯分別以遞升深度環(huán)繞地延伸到所述敷鍍貫通開(kāi)口(12)中;
沿著所述半導(dǎo)體晶片(100)的正側(cè)(100.1)和所述半導(dǎo)體晶片的背側(cè)(100.2),并且在所述溝道(40)的側(cè)壁上以及在所述通孔(42)的側(cè)壁上施加一件式的介電的隔離層(30),其中,所述介電的隔離層(30)覆蓋所述太陽(yáng)能電池堆疊的正側(cè)的未被正側(cè)連接部覆蓋的區(qū)域、所述正側(cè)連接接通部的上側(cè)的邊緣區(qū)域、所述敷鍍貫通開(kāi)口的側(cè)面以及所述太陽(yáng)能電池堆疊的背側(cè)的與所述敷鍍貫通開(kāi)口鄰接的區(qū)域;
對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊(10),在所述正側(cè)連接接通部(26)的上側(cè)的部分上移除所述隔離層(30);
對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊(10)施加如下的接通層:所述接通層從所述正側(cè)連接接通部(26)的裸露的上側(cè)通過(guò)所述介電的隔離層(30)穿過(guò)所述溝道(40)和所述通孔(42)延伸直至所述半導(dǎo)體晶片(100)的背側(cè)(100.2)的以下區(qū)域,所述區(qū)域與所述通孔(42)鄰接并且涂覆有所述介電的隔離層(30);其中,對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,在將所述介電層施加在所述半導(dǎo)體晶片(100)的背側(cè)(100.2)之前的時(shí)刻布置背側(cè)連接接通部(34),并且在施加所述介電的隔離層(30)之后的時(shí)刻在所述背側(cè)連接接通部(34)的上側(cè)的部分上移除所述介電的隔離層(30);
對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,在施加所述介電的隔離層(30)之后的時(shí)刻,從所述半導(dǎo)體晶片(100)的背側(cè)(100.2)的表面區(qū)段移除所述介電的隔離層(30),并且在隨后的時(shí)刻將所述背側(cè)連接接通部(34)施加到所述半導(dǎo)體晶片(100)的背側(cè)(100.2)的裸露的表面區(qū)段上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法,其特征在于,在制造所述溝道(40)之前,在所述半導(dǎo)體晶片(100)的上側(cè)(100.1)的未被所述正側(cè)連接接通部(26)覆蓋的部分上施加抗反射層(28),并且在所述正側(cè)連接接通部(26)的上側(cè)的部分上移除所述隔離層(30)之后,從所述正側(cè)連接接通部(26)的上側(cè)的部分移除所述抗反射層(28)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法,其特征在于,所述介電的隔離層(30)構(gòu)造為抗反射層。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的制造方法,其特征在于,作為正側(cè)連接接通部(26),在所述半導(dǎo)體晶片(100)的正側(cè)(100.1)上施加第一高摻雜的半導(dǎo)體接通層(26.1),并且在所述高摻雜的半導(dǎo)體接通層(26.1)的上側(cè)上施加金屬層(26.2)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的制造方法,其特征在于,借助至少一個(gè)掩模工藝來(lái)施加所述正側(cè)連接接通部(26)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的制造方法,其特征在于,借助蝕刻工藝產(chǎn)生所述溝道(40)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造方法,其特征在于,用于制造所述溝道的所述蝕刻工藝包括兩個(gè)蝕刻步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的制造方法,其特征在于,借助激光燒蝕工藝產(chǎn)生所述溝道(40)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的制造方法,其特征在于,借助激光燒蝕工藝或借助蝕刻工藝,從所述正側(cè)連接接通部(26)的上側(cè)和/或從所述半導(dǎo)體晶片(100)的下側(cè)(100.2)移除所述介電的隔離層(30)。
23.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的制造方法,其特征在于,在制造所述溝道(40)之后或在制造所述通孔(42)之后,從所述半導(dǎo)體晶片(100)的背側(cè)(100.2)使所述鍺襯底(14)變薄。
說(shuō)明書(shū): 堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池(Mehrfachsolarzelle)。背景技術(shù)[0002] 為了減少遮蔽太陽(yáng)能電池正側(cè),可以在背側(cè)上布置正極的和負(fù)極的外部接通面。在所謂的金屬貫穿孔(英語(yǔ)metalwrapthrough,縮寫(xiě)MWT)太陽(yáng)能電池中,例如通過(guò)敷鍍貫通開(kāi)口 從背側(cè)接通太陽(yáng)能電池正側(cè)。
[0003] 已知用于制造穿過(guò)太陽(yáng)能電池的孔或敷鍍貫通開(kāi)口的不同方法,這導(dǎo)致相應(yīng)不同的敷鍍貫通開(kāi)口或太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)。[0004] 由F.Clement的論文《DieMetalWrapThroughSolarzelle?EntwicklungundCharakterisierung》,2009年2月,已知用于由
多晶硅組成的MWT單結(jié)太陽(yáng)能電池的制造方法,其中,借助U激光或IR激光在多晶硅襯底層中產(chǎn)生敷鍍貫通開(kāi)口。僅此之后,沿著敷鍍貫通開(kāi)口的上側(cè)和側(cè)面以及沿著太陽(yáng)能電池的下側(cè)借助磷擴(kuò)散產(chǎn)生發(fā)射極層。借助絲網(wǎng)印刷通過(guò)導(dǎo)電的貫通膏(ia?Paste)(例如銀膏(Silberpaste))來(lái)填充敷鍍貫通開(kāi)口。[0005] 借助激光可以在通孔的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)非常平滑的側(cè)面,此外,在激光燒蝕工藝中不存在底切(Hinterschneidung)。然而,通過(guò)現(xiàn)有的pn結(jié)借助激光燒蝕(Laser?Ablation)產(chǎn)生孔會(huì)導(dǎo)致短路。[0006] 由E.Oliva等人的《III?multi?junctionmetal?wrap?through(MWT)concentratorsolarcells》,議事錄,第32屆歐洲
光伏太陽(yáng)能會(huì)議和展覽,慕尼黑,2016年,第1367?1371頁(yè)已知一種具有敷鍍貫通開(kāi)口的倒置生長(zhǎng)的GaInP/AlGaAs太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu),其中,使具有pn結(jié)的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)外延地生長(zhǎng),并且緊接著借助干法蝕刻產(chǎn)生敷鍍貫通開(kāi)口。隨后,以隔離層對(duì)貫通開(kāi)口的側(cè)面進(jìn)行涂覆,然后以電鍍銅填充敷鍍貫通開(kāi)口。[0007] 例如由US9,680,035B1已知一種太陽(yáng)能電池堆疊,該太陽(yáng)能電池堆疊由具有背側(cè)接通的正側(cè)的GaAs襯底上的多個(gè)III?族子電池組成,其中,通過(guò)濕法化學(xué)蝕刻工藝產(chǎn)生從太陽(yáng)能電池的上側(cè)穿過(guò)子電池延伸到尚未變薄的襯底層中的孔。[0008] 蝕刻工藝基于如下:對(duì)于太陽(yáng)能電池堆疊中所使用的不同III?族材料,蝕刻速率基本上沒(méi)有差異。僅通過(guò)襯底層的變薄才向下開(kāi)口。[0009] 在襯底層的變薄之前,先對(duì)正側(cè)和孔執(zhí)行鈍化和金屬化。與相應(yīng)的干法蝕刻工藝相比,濕法化學(xué)蝕刻的優(yōu)點(diǎn)在于:孔的側(cè)壁具有更平滑的表面,并且可以在沒(méi)有缺陷的情況下一致地沉積鈍化層。[0010] 一個(gè)困難在于,對(duì)于在制造通孔之后執(zhí)行的每個(gè)掩模工藝,需要較大的開(kāi)銷來(lái)保護(hù)或密封(ersiegelung)貫通開(kāi)口。發(fā)明內(nèi)容[0011] 在這種背景下,本發(fā)明的任務(wù)在于說(shuō)明一種對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出擴(kuò)展的設(shè)備。[0012] 該任務(wù)通過(guò)一種具有根據(jù)本發(fā)明的特征的堆疊狀多結(jié)太陽(yáng)能電池,以及通過(guò)一種根據(jù)本發(fā)明的用于堆疊狀多結(jié)太陽(yáng)能電池的制造方法來(lái)解決。本發(fā)明的有利構(gòu)型是優(yōu)選的實(shí)施方式。[0013] 根據(jù)本發(fā)明的主題,提供一種具有背側(cè)接通的正側(cè)的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池,該堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池具有太陽(yáng)能電池堆疊,該太陽(yáng)能電池堆疊具有正側(cè)、背側(cè)和從太陽(yáng)能電池堆疊的正側(cè)延伸直至太陽(yáng)能電池堆疊的背側(cè)的敷鍍貫通開(kāi)口。[0014] 堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池還具有正側(cè)連接接通部、背側(cè)連接接通部、介電的隔離層以及接通層。[0015] 太陽(yáng)能電池堆疊按順序地彼此相繼地具有構(gòu)造背側(cè)的鍺襯底層、鍺子電池和至少兩個(gè)III?族子電池,并且敷鍍貫通開(kāi)口具有連貫的側(cè)面和橢圓形橫截面的外周。[0016] 正側(cè)連接接通部布置在太陽(yáng)能電池堆疊的正側(cè)上,并且與太陽(yáng)能電池堆疊的正側(cè)材料鎖合地(stoffschlüssig)且導(dǎo)電地連接。[0017] 介電的隔離層覆蓋太陽(yáng)能電池堆疊的正側(cè)的未被正側(cè)連接部覆蓋的區(qū)域、正側(cè)連接接通部的上側(cè)的邊緣區(qū)域、敷鍍貫通開(kāi)口的側(cè)面以及太陽(yáng)能電池堆疊的背側(cè)的與敷鍍貫通開(kāi)口鄰接的區(qū)域。[0018] 接通層從正側(cè)連接接通部的上側(cè)的未被介電的隔離層覆蓋的區(qū)域在介電的隔離層上延伸通過(guò)敷鍍貫通開(kāi)口直至太陽(yáng)能電池堆疊的背側(cè),并且與正側(cè)連接接通部的上側(cè)材料鎖合地且導(dǎo)電地連接,以及與介電的隔離層材料鎖合地連接。[0019] 背側(cè)連接接通部覆蓋太陽(yáng)能電池堆疊的背側(cè)的未被介電的隔離層覆蓋的區(qū)域,并且與太陽(yáng)能電池堆疊的背側(cè)材料鎖合地且導(dǎo)電地連接。[0020] 可以理解,多結(jié)太陽(yáng)能電池的各個(gè)子電池分別具有一個(gè)pn結(jié),在襯底上跟隨的層外延地彼此相繼地產(chǎn)生和/或借助晶片鍵合彼此連接。[0021] 此外可以理解,鍺子電池具有鍺或由鍺組成,其中,由鍺組成的層必要時(shí)還包含除鍺之外的其他物質(zhì)(尤其是摻雜劑),而且包含雜質(zhì)。[0022] 相應(yīng)地也適用于III?族子電池,該III?族子電池具有III主族以及主族的一個(gè)或多個(gè)材料,或由這些材料或這些材料組合組成。[0023] 根據(jù)本發(fā)明的多結(jié)太陽(yáng)能電池的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,在產(chǎn)生敷鍍貫通開(kāi)口之前至少能夠制造正側(cè)連接接通部,即可以通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)工藝來(lái)完成對(duì)正側(cè)的處理。[0024] 根據(jù)本發(fā)明的多結(jié)太陽(yáng)能電池的另一優(yōu)點(diǎn)在于,介電層幾乎整面地覆蓋太陽(yáng)能電池的正側(cè),并且保護(hù)多結(jié)太陽(yáng)能電池免受有害的環(huán)境影響。[0025] 相應(yīng)地,根據(jù)本發(fā)明的多結(jié)太陽(yáng)能電池的另一優(yōu)點(diǎn)是高可靠性和品質(zhì)。[0026] 根據(jù)第一替代實(shí)施方式,介電的隔離層構(gòu)造成抗反射層。除了進(jìn)行隔離的功能之外,介電的隔離層還具有抑制反射和增加透射的功能。不再需要附加的抗反射層。[0027] 根據(jù)另一替代的實(shí)施方式,多結(jié)太陽(yáng)能電池具有布置在介電的隔離層和太陽(yáng)能電池堆疊之間的抗反射層,其中,抗反射層覆蓋太陽(yáng)能電池堆疊的正側(cè)的未被正側(cè)連接部覆蓋的區(qū)域。[0028] 附加的抗反射層雖然意味著附加的制造步驟,但在用于抗反射層的材料的選擇方面更加自由。此外,可以為介電的隔離層選擇更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),隔離層尤其可以構(gòu)造成唯一的層。[0029] 根據(jù)一種擴(kuò)展方案,抗反射層覆蓋正側(cè)連接接通部的上側(cè)的邊緣區(qū)域。在另一擴(kuò)展方案中,抗反射層是導(dǎo)電的。[0030] 抗反射層是否覆蓋正側(cè)連接接通部的邊緣區(qū)域基本上取決于制造過(guò)程。[0031] 根據(jù)另一實(shí)施方式,介電的隔離層具有TiO和/或MgF2和/或Al2O3和/或SiO2和/或Si3N4和/或Ta2O5和/或ZrO2。所提及的材料既適合于確保電隔離的功能,又適合于構(gòu)造抵消或抑制反射的結(jié)構(gòu)。[0032] 在一種擴(kuò)展方案中,正側(cè)連接接通部具有高摻雜的半導(dǎo)體接通層和金屬層,該高摻雜的接通半導(dǎo)體層與太陽(yáng)能電池堆疊的正側(cè)材料鎖合地連接,該金屬層與半導(dǎo)體接通層材料鎖合地連接。[0033] 在一種實(shí)施方式中,III?族子電池具有5?15μm的共同的層厚度。[0034] 在另一實(shí)施方式中,敷鍍貫通開(kāi)口在多結(jié)太陽(yáng)能電池的正側(cè)處具有至少50μm或至少100μm或至少300μm的第一直徑,其中,第一直徑不大于1mm。[0035] 根據(jù)另一擴(kuò)展方案,敷鍍貫通開(kāi)口的直徑從多結(jié)太陽(yáng)能電池的正側(cè)朝背側(cè)階梯狀地減小,其中,鍺子電池的上側(cè)構(gòu)成第一階梯,而鍺子電池的位于鍺子電池的pn結(jié)下方的區(qū)域構(gòu)成第二階梯,并且每個(gè)階梯分別以遞升深度(Auftrittstiefe)環(huán)繞地延伸到敷鍍貫通開(kāi)口中。[0036] 根據(jù)另一實(shí)施方式,第一階梯的遞升深度為至少5μm,和/或第二階梯的遞升深度為至少6μm或至少7μm。在一種擴(kuò)展方案中,第一階梯的遞升深度為至多100μm,或者第二階梯的遞升深度為至多500μm。[0037] 在另一實(shí)施方式中,鍺子電池連同鍺襯底具有80?300μm或140?160μm或80?120μm的層厚度。[0038] 根據(jù)另一擴(kuò)展方案,作為多層系統(tǒng),接通層按順序地包括:第一層,其包括金和鍺并且具有至少2nm且至多50nm的層厚度;第二層,其包括鈦并且具有至少10nm且至多300nm的層厚度;第三層,其包括鈀或鎳或鉑并且具有至少5nm且至多300nm的層厚度;至少一個(gè)金屬的第四層,其具有至少2μm的層厚度。[0039] 在此,第一層與介電的隔離層鄰接并且與正側(cè)連接接通部鄰接。[0040] 根據(jù)本發(fā)明的層的組合確保與正側(cè)連接接通部的上側(cè)以及與介電的隔離層的表面的可靠的材料鎖合。[0041] 根據(jù)本發(fā)明的另一主題,提供一種用于具有背側(cè)接通的正側(cè)的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池的制造方法,該方法至少包括以下步驟:[0042] ?提供具有上側(cè)和下側(cè)并且包括多個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊的半導(dǎo)體晶片,其中,每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊按順序地彼此相繼地具有構(gòu)造半導(dǎo)體晶片的下側(cè)的鍺襯底、鍺子電池和至少兩個(gè)III?族子電池;[0043] ?將正側(cè)連接接通部施加在每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊的半導(dǎo)體晶片的上側(cè)上;[0044] ?對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,制造從半導(dǎo)體晶片的上側(cè)至少通過(guò)鍺子電池的pn結(jié)延伸到半導(dǎo)體晶片中的溝道,該溝道具有連貫的側(cè)壁和橢圓形橫截面的外周,并且與正側(cè)連接接通部具有一定間隔;[0045] ?對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,制造從溝道的底部延伸直至半導(dǎo)體晶片的下側(cè)的通孔,該通孔具有連貫的側(cè)壁和橢圓形橫截面的外周;[0046] ?沿著半導(dǎo)體晶片的正側(cè)和半導(dǎo)體晶片的背側(cè)并且在溝道的側(cè)壁上以及在通孔的側(cè)壁上施加介電的隔離層;[0047] ?對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,在正側(cè)連接接通部的上側(cè)的部分上移除隔離層;[0048] ?對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊施加如下的接通層:該接通層從正側(cè)連接接通部的裸露的上側(cè)通過(guò)介電的隔離層穿過(guò)溝道和通孔延伸直至半導(dǎo)體晶片的背側(cè)的以下區(qū)域,該區(qū)域與通孔鄰接并且涂覆有介電的隔離層。[0049] ?對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,在將介電層施加在半導(dǎo)體晶片的背側(cè)之前的時(shí)刻布置背側(cè)連接接通部,并且在施加介電的隔離層之后的時(shí)刻在背側(cè)連接接通部的上側(cè)的部分上移除介電的隔離層。[0050] ?替代地,對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,在施加介電的隔離層之后的時(shí)刻從半導(dǎo)體晶片的背側(cè)的表面區(qū)段移除介電的隔離層,并且在隨后的時(shí)刻將背側(cè)連接接通部施加到半導(dǎo)體晶片的背側(cè)的裸露的表面區(qū)段上。[0051] 可以理解,除了正側(cè)連接接通部之外,必要時(shí)還可以在正側(cè)上布置其他的接通結(jié)構(gòu),其中,必要時(shí)附加的接通結(jié)構(gòu)的表面區(qū)域均不是裸露的。[0052] 能夠以簡(jiǎn)單的方式(例如借助等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(PECD))將介電的隔離層(例如SiO2和/或SiNx(氮化硅))整面地施加到正側(cè)和背側(cè)上。[0053] 此外,按照所述根據(jù)本發(fā)明的方法,不必大面積地構(gòu)造介電層。僅在正側(cè)連接接通部上方的區(qū)域中移除或打開(kāi)所施加的介電的隔離層。[0054] 能夠借助蝕刻步驟和/或借助激光執(zhí)行介電的隔離層。借助激光進(jìn)行移除具有以下優(yōu)點(diǎn):避免典型的蝕刻損壞,例如針孔(Pinholes)。根據(jù)本發(fā)明的方法由此確保所制造的電池的高的可靠性和品質(zhì)。此外,可以避免氫氟酸工藝,從而保護(hù)環(huán)境并提高工作安全性。[0055] 根據(jù)第一擴(kuò)展方案,在制造溝道之前,在半導(dǎo)體晶片的上側(cè)的未被正側(cè)連接接通部覆蓋的部分上施加抗反射層,其中,對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,在正側(cè)連接接通部的上側(cè)的部分上移除隔離層之后,也從正側(cè)連接接通部的上側(cè)的部分中移除抗反射層。根據(jù)一種擴(kuò)展方案,在同一工藝步驟中執(zhí)行移除隔離層與抗反射層。[0056] 根據(jù)一種替代的擴(kuò)展方案,介電的隔離層構(gòu)造成抗反射層。例如施加具有至少一個(gè)層的隔離層,所述至少一個(gè)層包括由TiO和/或MgF2和/或Al2O3和/或SiO2和/或Si3N4和/或Ta2O5和/或ZrO2組成的層結(jié)構(gòu),這既滿足電隔離的功能,也滿足反射抑制的功能。[0057] 根據(jù)一種實(shí)施方式,使介電的隔離層沉積,介電的隔離層具有與抗反射層匹配的透明度以及與抗反射層匹配的折射率。透明度和折射率例如相應(yīng)于稍后待施加的蓋玻璃(Deckglas)以及為此使用硅酮粘合劑(Silikonkleber)。[0058] 根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)是僅具有較少的工藝步驟的簡(jiǎn)化的工藝實(shí)施方案。尤其不需要光刻的和濕法化學(xué)的蝕刻步驟。[0059] 由此,根據(jù)本發(fā)明的方法代表一種特別簡(jiǎn)單且成本有利的制造方法。[0060] 此外,面式地保留在多結(jié)太陽(yáng)能電池的上側(cè)上的介電的隔離層保護(hù)電池免受有害的環(huán)境影響。[0061] 在一種擴(kuò)展方案中,作為正側(cè)連接接通部,在半導(dǎo)體晶片的正側(cè)上施加第一高摻雜的半導(dǎo)體接通層,并且在高摻雜的半導(dǎo)體接通層的上側(cè)上施加金屬層。[0062] 在另一實(shí)施方式中,借助至少一個(gè)掩模工藝來(lái)施加正側(cè)連接接通部。[0063] 根據(jù)另一擴(kuò)展方案,借助蝕刻工藝來(lái)產(chǎn)生溝道,其中,根據(jù)另一擴(kuò)展方案,用于制造溝道的蝕刻工藝包括兩個(gè)蝕刻步驟,例如有選擇地蝕刻III?族子電池的材料的子步驟和對(duì)鍺進(jìn)行蝕刻的子步驟。[0064] 在另一實(shí)施方式中,借助激光燒蝕工藝來(lái)產(chǎn)生溝道。借助激光燒蝕以相對(duì)快速且簡(jiǎn)單的方式產(chǎn)生具有平滑側(cè)面的開(kāi)口。[0065] 用于產(chǎn)生在所有pn結(jié)上延伸的溝道的蝕刻工藝與激光燒蝕工藝的組合能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)尚未變薄的襯底層也快速地產(chǎn)生通孔,并且同時(shí)防止在pn結(jié)的區(qū)域中由于激光的能量輸入而導(dǎo)致短路。[0066] 在另一實(shí)施方式中,借助激光燒蝕工藝或借助蝕刻工藝從正側(cè)連接接通部的上側(cè)和/或從半導(dǎo)體晶片的下側(cè)移除介電的隔離層。[0067] 在另一擴(kuò)展方案中,在制造溝道之后或在制造通孔之后,從半導(dǎo)體晶片的背側(cè)使鍺襯底變薄。如果在溝道蝕刻之后、在對(duì)通孔發(fā)射激光之前使襯底層變薄,則會(huì)加速或縮短激光燒蝕工藝。[0068] 在激光燒蝕工藝之后進(jìn)行變薄雖然延長(zhǎng)激光燒蝕工藝,但也提高必要時(shí)待執(zhí)行的其他工藝步驟期間的穩(wěn)定性,這實(shí)現(xiàn)較少的斷裂并且因此實(shí)現(xiàn)改善產(chǎn)量。[0069] 例如整面地,或替代地借助所謂的TAIKO方法執(zhí)行變薄。附圖說(shuō)明[0070] 以下參照附圖更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。在此,相同類型的部件標(biāo)注有相同的附圖標(biāo)記。所示出的實(shí)施方式是高度示意性的,即——距離、橫向和垂直延伸不是成比例的,并且——除非另有說(shuō)明——否則彼此不具有任何可推導(dǎo)的幾何關(guān)系。附圖示出:[0071] 圖1A示出具有背側(cè)接通的正側(cè)的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的截面圖;[0072] 圖1B示出具有背側(cè)接通的正側(cè)的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池的根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的截面圖;[0073] 圖1C示出具有背側(cè)接通的正側(cè)的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池的根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的截面圖;[0074] 圖2示出多結(jié)太陽(yáng)能電池的一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的俯視圖;[0075] 圖3示出多結(jié)太陽(yáng)能電池的一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的背側(cè);[0076] 圖4示出包括多個(gè)堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體晶片的俯視圖;[0077] 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制造方法的流程;[0078] 圖6示出根據(jù)一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法的其他方法步驟。具體實(shí)施方式[0079] 圖1的圖像示出具有背側(cè)接通的正側(cè)的堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池1的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的截面圖。[0080] 堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池具有太陽(yáng)能電池堆疊10,該太陽(yáng)能電池堆疊具有正側(cè)10.1、背側(cè)10.2和敷鍍貫通開(kāi)口12,該敷鍍貫通開(kāi)口從太陽(yáng)能電池堆疊10的正側(cè)10.1延伸直至背側(cè)10.2。太陽(yáng)能電池堆疊10按順序地彼此相繼地具有構(gòu)造背側(cè)10.2的鍺襯底層14、鍺子電池16和兩個(gè)III?族子電池18和20。敷鍍貫通開(kāi)口12具有連貫的側(cè)面12.1和橢圓形橫截面的外周。
[0081] 此外,堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池具有正側(cè)連接接通部26、背側(cè)連接接通部34、介電的隔離層30以及接通層32。[0082] 正側(cè)連接接通部26由高摻雜的半導(dǎo)體接通層26.1以及與半導(dǎo)體接通層26.1材料鎖合地連接的金屬層26.2組成,該半導(dǎo)體接通層布置在太陽(yáng)能電池堆疊10的正側(cè)10.1的區(qū)域上并且與太陽(yáng)能電池堆疊10的正側(cè)10.1材料鎖合地連接。[0083] 背側(cè)連接接通部34覆蓋太陽(yáng)能電池堆疊10的背側(cè)10.2的區(qū)域,并且在所覆蓋的區(qū)域中與太陽(yáng)能電池堆疊10的背側(cè)10.2材料鎖合地連接。[0084] 介電的隔離層30覆蓋太陽(yáng)能電池堆疊10的正側(cè)10.1的未被正側(cè)連接部26覆蓋的區(qū)域、正側(cè)連接接通部26的上側(cè)的邊緣區(qū)域、敷鍍貫通開(kāi)口12的側(cè)面12.1以及太陽(yáng)能電池堆疊10的背側(cè)10.2的與敷鍍貫通開(kāi)口12鄰接的區(qū)域,使得在垂直于太陽(yáng)能電池堆疊的正側(cè)10.1的投影中僅正側(cè)連接接通部26的中心區(qū)域未被隔離層30覆蓋。在垂直于太陽(yáng)能電池堆疊的背側(cè)10.2的投影中,隔離層30圍繞敷鍍貫通開(kāi)口并且最多延伸直至背側(cè)連接接通部
34。
[0085] 接通層32從正側(cè)連接接通部26的上側(cè)的未被介電的隔離層30覆蓋的區(qū)域在介電的隔離層30上延伸通過(guò)敷鍍貫通開(kāi)口12直至太陽(yáng)能電池堆疊10的背側(cè)10.2,并且能夠在太陽(yáng)能電池堆疊的背側(cè)10.2上接通正側(cè)連接接通部26。接通層32與正側(cè)連接接通部26的上側(cè)材料鎖合地且導(dǎo)電地連接,并且與介電的隔離層30材料鎖合地連接。[0086] 根據(jù)一種擴(kuò)展方案,介電的隔離層30構(gòu)造成抗反射層,即隔離層30具有介電的或電絕緣的材料以及抑制反射的結(jié)構(gòu)。[0087] 在圖1B的圖像中示出堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池1的一種替代的實(shí)施方式的截面圖,其中,以下僅闡述與圖1A的圖像的不同之處。[0088] 多結(jié)太陽(yáng)能電池1具有抗反射層28,其中,抗反射層28布置在太陽(yáng)能電池堆疊10與介電的隔離層30之間。[0089] 抗反射層28覆蓋太陽(yáng)能電池堆疊10的正側(cè)10.1的未被正側(cè)連接部26覆蓋的區(qū)域并且覆蓋正側(cè)連接接通部26的邊緣區(qū)域,并且延伸直至敷鍍貫通開(kāi)口12的邊緣。在所示出的實(shí)施例中,介電的隔離層30完全覆蓋抗反射層28。[0090] 在圖1C的圖像中示出堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池1的另一替代的實(shí)施方式的截面圖,其中,以下僅闡述與圖1A和圖1B的圖像的不同之處。[0091] 抗反射層28覆蓋太陽(yáng)能電池堆疊10的正側(cè)10.1并且與正側(cè)連接接通部26鄰接,使得抗反射層在垂直于太陽(yáng)能電池堆疊的正側(cè)10.1的投影中包圍正側(cè)連接接通部并且延伸直至敷鍍貫通開(kāi)口12的邊緣。[0092] 在圖2的圖像中示出堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池1的一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的俯視圖。以下僅闡述與圖1的圖像的不同之處。[0093] 堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池1具有兩個(gè)敷鍍貫通開(kāi)口12、兩個(gè)正側(cè)連接接通部26和正側(cè)接通結(jié)構(gòu)26.3,該正側(cè)接通結(jié)構(gòu)具有連接兩個(gè)正側(cè)連接接通部26的接通接片(Kontaktsteg)以及從該接通接片出發(fā)的多個(gè)接通指??梢岳斫?,僅構(gòu)造1個(gè)或多于兩個(gè)貫通開(kāi)口。[0094] 接通層32分別覆蓋與敷鍍貫通開(kāi)口12鄰接的表面區(qū)域,并且分別延伸直至正側(cè)連接接通部26的裸露的中間區(qū)域。[0095] 正側(cè)10.1的剩余區(qū)域,尤其是正側(cè)接通結(jié)構(gòu)26.3也被介電的隔離層30覆蓋。[0096] 圖3的圖像示出堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池1的一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的俯視圖。以下僅闡述與圖1和圖2的圖像的不同之處。[0097] 在太陽(yáng)能電池堆疊的背側(cè)10.2上,背側(cè)10.2的與兩個(gè)敷鍍貫通開(kāi)口12鄰接的區(qū)域被接通層32包圍。背側(cè)10.2的包圍兩個(gè)敷鍍貫通開(kāi)口12并且包圍被接通層32覆蓋的邊緣區(qū)域的區(qū)域被介電的隔離層30覆蓋。太陽(yáng)能電池堆疊1的背側(cè)10.2的表面的剩余區(qū)域被背側(cè)連接接通部34覆蓋。[0098] 圖4的圖像中示出包括多個(gè)堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池1的半導(dǎo)體晶片100的一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的俯視圖。以下僅闡述與圖1的圖像的不同之處。[0099] 半導(dǎo)體晶片100包括尚未分離的多個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊1,使得各個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊1的背側(cè)10.2分別構(gòu)造半導(dǎo)體晶片100的下側(cè)的一部分,并且各個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊1的上側(cè)
10.1分別構(gòu)造半導(dǎo)體晶片100的上側(cè)的一部分。
[0100] 在圖5的圖像中示出堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池1的制造方法的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的流程。[0101] 在第一方法步驟中,提供具有上側(cè)100.1和下側(cè)100.2的半導(dǎo)體晶片100,其中,半導(dǎo)體晶片100包括多個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊10,并且每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊10按順序地彼此相繼地具有鍺襯底14、鍺子電池16和兩個(gè)III?族子電池18和20,該鍺襯底構(gòu)成半導(dǎo)體晶片100的下側(cè)100.2。[0102] 在第二方法步驟中,例如借助掩模工藝在每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊10的半導(dǎo)體晶片100的上側(cè)100.1上施加正側(cè)連接接通部26和正側(cè)接通結(jié)構(gòu)26.3。
[0103] 此外,例如借助掩模工藝同時(shí)對(duì)于半導(dǎo)體晶片100的所有太陽(yáng)能電池堆疊將抗反射層28施加在半導(dǎo)體晶片100的上側(cè)100.1的如下部分上:該部分未被正側(cè)連接接通部26覆蓋且未被正側(cè)接通結(jié)構(gòu)26.3覆蓋。[0104] 隨后,在第三方法步驟中,例如借助蝕刻工藝同時(shí)對(duì)于半導(dǎo)體晶片100的所有太陽(yáng)能電池堆疊或借助激光燒蝕同時(shí)對(duì)于所有太陽(yáng)能電池堆疊或?qū)τ谔?yáng)能電池堆疊中的幾個(gè)或依次地對(duì)于各個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊10制造從抗反射層28的上側(cè)至少直至通過(guò)鍺子電池的pn結(jié)延伸到半導(dǎo)體晶片中的溝道40,該溝道具有連貫的側(cè)壁和橢圓形橫截面的外周并且與正側(cè)連接接通部26具有一定間隔。[0105] 在第四方法步驟中,例如同樣借助蝕刻工藝或借助激光燒蝕同時(shí)或依次地對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊10制造如下的通孔42:該通孔從溝道40的底部延伸直至半導(dǎo)體晶片100的下側(cè)100.2并且具有連貫的側(cè)壁和橢圓形橫截面的外周12。[0106] 在第五方法步驟中,沿著半導(dǎo)體晶片100的正側(cè)100.1和半導(dǎo)體晶片的背側(cè)100.2并且在每個(gè)溝道40的側(cè)壁上以及在通孔42的側(cè)壁上例如借助PECD施加介電的隔離層30,[0107] 在第六方法步驟中,對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,在每個(gè)正側(cè)連接接通部26的上側(cè)的部分上移除隔離層30,以及從下側(cè)100.2的分別與通孔42間隔開(kāi)的區(qū)域移除隔離層30。在一種實(shí)施方式中,也能夠在第六方法步驟中一同移除ARC。[0108] 在第七方法步驟中,對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊10施加如下的接通層:該接通層從正側(cè)連接接通部26的裸露的上側(cè)通過(guò)介電的隔離層30穿過(guò)溝道40和通孔42延伸到半導(dǎo)體晶片100的背側(cè)100.2的以下區(qū)域,該區(qū)域與通孔42鄰接并且涂覆有介電的隔離層30。此外,對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池堆疊,將背側(cè)連接接通部34布置在半導(dǎo)體晶片100的背側(cè)100.2的通過(guò)移除介電的隔離層30而裸露的區(qū)域上。[0109] 在圖6的圖像中示出堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池1的根據(jù)本發(fā)明的制造方法的另一實(shí)施方式。以下僅闡述與圖5的圖像的不同之處。[0110] 在第三方法步驟的范疇中(即在布置正側(cè)連接接通部26和/或制造溝道40之前、之后或期間),將背側(cè)連接接通部34布置在半導(dǎo)體晶片100的背側(cè)100.2的與稍后待制造的通孔42間隔開(kāi)的區(qū)域上。[0111] 在第五方法步驟中,也將介電的隔離層30施加到背側(cè)連接接通部34的上側(cè)上,并且在第六方法步驟的范疇中又從背側(cè)連接接通部34的上側(cè)的區(qū)域中移除介電的隔離層30。
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“堆疊狀的多結(jié)太陽(yáng)能電池” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)