TW201027773A

TW201027773A - Back contact solar cell modules

Info

Publication number: TW201027773A
Application number: TW098128847A
Authority: TW
Inventors: Timothy W Weidman; Charles Gay; Hsiu-Wu Guo; Rohit Mishra; Kapila P Wijekoon; Hemant Mungekar
Original assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2010-07-16
Also published as: EP2329530A4; US20100051085A1; WO2010025269A1; JP2012501551A; CN102132423A; EP2329530A1

Description

201027773 六、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明實施例大體而言有關於光電電池的製造。【先前技術】，太陽能電池是將太陽光直接轉換成電力的光電元件。每一個太陽能電池皆產生一定量的電力，並且經常拼裝成具有能傳輸預期量系統功率之尺寸的模組。最常見的 φ 太陽能電池材料是矽’其呈單晶或多晶基材形態，有時稱為晶圓。因為形成石夕基太陽能電池以產生電力的攤銷後成本高於利用傳統方法產生電力的成本，因此致力於降低製造太陽能電池的成本。有多種方法能製造出太陽能電池的主動區及太陽能電池的載流金屬線或導體。但是，這些習知製造方法有若干問題。例如，形成製程是複雜的多步驟製程，其加重完成太陽能電池所需的成本。 ® 因此，需要改良的方法與設備，其可用於在基材表面上形成主動區及載流區’以形成太陽能電池。【發明内容】本發明大體而言提供一種内連接結構互連結構，其是用來將電氣連接具有一第一太陽能電池基材的第一太陽能電池元件#多個一部 > 電氣連接至一第二太陽能電池元件，該結構包含一第一撓性内連接結構互連結構，其具有帛& 帛—層&隔離該第一層及該第二層的 201027773 介電材料，其中該第-層包含-或多個第-内連接互連區，該些第-互連區經配置以接觸形成在該第— 電池基材之基材表面上的一或容個笙町或夕個第一導電特徵結構，

並且該第二層包含一或多個第二互連區，該些第二互區經配置以接觸形成在該基材表面上的一或多個Z二電特徵結構’並且其中該第—太陽能電池基材擁有一 η 型區，其與該一或多個第一導電特徵結構交流，以及一 Ρ型區，其與該一或多個第二導電特徵結構交流。本發明實施例也提供一種形成太陽能電池元件的方法，包含接收一撓性互連結構，其具有一第一層、一第二層及隔離該第一層及該第二層的介電材料，其中該第一層的一部分及該第二層的一部分與該撓性互連結構的第一表面接觸，以及將該撓性互連結構設置在一太陽能電池基材上，而使該第一層的該部分與設置在一太陽能電池基材上之一 η型區電氣交流，並且該第二層的該部刀與s又置在一太％能電池基材上之一 ρ型區電氣交流。本發明實施例也提供一種形成太陽能電池元件的方法’包含在一圍封件（encl〇sure )的一或多個侧壁及一互連結構之間形成一密閉區，其中該互連結構内包含一第一層、一第二層、一介電材料設置在該第一層和該第二層之間，以及一第一孔和一第二孔，每一個孔皆與該密閉區父流並且是穿透該互連結構的一部分而形成；毗鄰該第一層設置形成在一太陽能電池基材上之一第一導電特徵結構，並且毗鄰該第二層設置形成在該太陽能電 201027773 池基材上之一第二導電特徵結構’其中該第一導電特徵結構與形成在該太陽能電池基材上之一 n型區電氣交流，而該第二導電特徵結構是與形成在該太陽能電池基材上之一 p型區電氣交流；加熱該第一導電特徵結構、該第一層、該第二導電特徵結構及該第二層，而使在該第一導電特徵結構和該第一層以及該第二導電特徵結構和該第二層之間形成接合，以及在該加熱製程期間=使該第一導電特徵結構緊靠該第一層，並且促使該第二導 ® 電特徵結構緊靠該第二層。本發明實施例也提供一種形成太陽能電池元件的方法，包含形成一太陽能電池基材，其具有一 11型區及一 P型區，該η型區及p型區形成適於將光轉換為電能的接合面的一部分，其中該η型區與設置在該太陽能電池基材之一表面上的一第一導電特徵結構電氣交流，而該 Ρ型區與設置在該表面上的一第二導電特徵結構電氣交 φ 流；在該第一導電特徵結構及該第二導電特徵結構上沈積一第一順應層，其中該第一順應層擁有一第一孔及一第二孔形成在其内；在該第一孔及該第二孔内沈積一導電材料，其中設置在該第一孔内的導電材料與該第一導電特徵結構電氣交流，而設置在該第二孔内的導電材料與該第二導電特徵結構電氣交流；以及在該第一順應層表面上設置一互連結構，該互連結構擁有一第一層、一第二層、以及隔離該第一層及該第二層的介電材料而使該第一層透過設置在該第一孔内的第一導電材料與該 201027773 第一導電特徵結構電氣交流’並且該第二層透過設置在該第二孔内的第一導電材料與該第二導電特徵結構電氣交流。 • 本發明實施例也提供複數個互連的太陽能電池，包含一第一太陽能電池組件，其含有一第一太陽能電池基材’該第一太陽能電池基材具有一 η型區及一 ρ型區，該η型區及ρ型區是適於將光轉換為電能之接合面（或 ❹ 太陽能電池接合面）的一部分，其中該η型區與設置在該第一太能電池基材表面上之·一第一導電特徵结構電氣交流，而該ρ型區是與設置在該表面上之一第二導電特徵結構電氣交流；以及一第一撓性互連結構，其具有第一層、一第一層以及隔離該第一層和該第二層的介電材料，其中該第一層與形成在該第一太陽能電池基材上的第一導電特徵結構電氣交流，而該第二層與形成在該第一太陽能電池基材上的第二導電特徵結構電氣交 ❹ 流；以及一第二太陽能電池組件，其含有一第二太陽能電池基材，該第二太陽能電池基材具有一 η型區及一 ρ 型區，該η型區及ρ型區是適於將光轉換為電能的太陽能電池接合面的一部分，其中該η型區與設置在該第二太陽能電池基材之一表面上的一第一導電特徵結構電氣交流，而該ρ型區與設置在該表面上之一第二導電特徵結構電氣交流；以及一第二撓性互連結構，其具有一第一層、一第二層以及隔離該第一層和該第二層的介電材料，其中該第-層與形成在該第二太陽能電池基材上的 201027773 第導電特徵結構電氣交流，而該第二層與形成在該第二太陽能電池基材上的第二導電特徵結構電氣交流，其中該第撓性互連結構内的第一層是電氣連接至該第一撓性互連結構的第一層或第二層。第一本發明實施例也提供一種形成一太陽能電池陣列的方法，包含形成兩個或多個太陽能電池組件，每一個電池組件皆包含一太陽能電池基材，該太陽能電池基材具有一 η型區及一 p型區，該n型區及p型區是適於將光轉換為電能的太陽能電池接合面的一部分，其中該η型區與設置在該太陽此電池基材表面上的第一導電特徵結構電氣交流，而該ρ型區與設置在該表面上的第二導電特徵結構電氣交流；以及一撓性互連結構，其具有一第一層、一第二層以及隔離該第一層和該第二層的介電材料’其中該第一層與該第一導電特徵結構電氣交流，而該第一層與一第一導電特徵結構電氣交流，以及使位於

該兩個或多個太陽能電池組件其中一者内的撓性互連結構中之第一層與該兩個或多個太陽能電池組件之另一電池組件内的撓性互連結構中之第一層或第二層接觸。本發明實施例也可提供一種形成太陽能電池元件的方法，包含形成一太陽能電池基材，其具有一 η型區及一 ρ型區，該η型區及ρ型區是適於將光轉換為電能的太陽能電池接合面的一部分，其中該η型區與設置在該太陽能電池基材表面上的第一導電特徵結構電氣交流，而該ρ型區與設置在該表面上的第二導電特徵結構電氣交 201027773

❿ 流；緊靠該太陽能電池基材表面設置一互連結構，其具有一第一層、穿透該第一層而形成的第一孔、一第二層、穿透該第二層而形成的第二孔以及隔離該第一層和該第二層的介電材料，而使該第一層與該第一導電特徵結構電氣交流，並且該第二層與一第二導電特徵結構電氣交流’以及在該第一孔及該第二孔内沈積一導電材料，而使該導電材料在該第一層和該第一導電特徵結構之間產生一第一導電路徑’並且在該第二層和該第二導電特徵結構之間產生一第二導電路徑。本發明實施例也可提供一種形成一太陽能電池元件的方法’包含形成一太陽能電池基材，其具有一 n型區及一 P型區，該η型區及p型區其是適於將光轉換為電能的太陽能電池接合面的一部分，其中該11型區是與設置在該太陽能電池基材表面上的第一導電特徵結構電氣交流，而該Ρ型區是與設置在該表面上的第二導電特徵結構電氣交流；在該第一導電特徵結構的兩個或多個區上以及在該第二導電特徵結構的兩個或多個區上沈積一導電材料，其中沈積在該第-導電特徵結構上之兩個或多個導電材料區的每一個區與沈積在該第二導上的兩個或多個導電材料區的每一個區相隔至少一第一 =姐以及在沈積在該第—及第：導電特徵結構上的導一材科上設置一撓性互連結構’該互連結構其具有一第 :層、-第二層以及隔離該第一層和該第二層的介電材而使-電氣連接形成在該第一層和該第一導電特徵 9 201027773 結構以及該第二層和該第二導電特徵結構之間。【實施方式】本發明實施例考量利用—插鉍_ 用種新穎處理程序來形成太陽 • 能電池元件的高效率太陽能電池的形成方法。在一實施，例中，該些方法包含使用—預製背板，其是與該金屬化太陽能電池7G件接合以形成一互連太陽能電池元件，其可輕易地電氣連接至用來接收所生成產生的電力的外部 φ 零組件。典型的外部零組件可包含電力網栅（electrical power grid)、衛星、電子元件或其他類似的功率需求單元。特別能夠從本發明受惠的太陽能電池結構（例如第 1-7圖的基材110)包含所有背接觸式太陽能電池，例如正及負接觸兩者僅形成在該元件後表面的太陽能電池。主動區可包含有機材料、單晶石夕、多重結晶石夕 (multi-crystalline silicon)、多晶矽、鍺（Ge)、珅化鎵 (GaAs)、碲化鎘（CdTe)、硫化鎘（CdS)、硒化銅銦鎵 ❿ （CIGS)、硒化銦銅（CuInSe2)、磷化銦鎵（GaInP2)，以及異質接面電池，例如磷化銦鎵/砷化鎵/鍺、硒化鋅/ 砷化鎵/鍺或可用來將日光轉換為電力的其他類似基材材料。在一實施例中，希望使用之預製背板的撓性比其所附接的基材更佳，以使例如文中所述之該（等）互連或附接製程所產生的應力量最小化。第1A圖是一太陽能電池元件100的剖面側視圖，其示出形成在該太陽能電池元件100的表面102上之互連結 201027773 構160。在一範例中，如第1A圖所示，該太陽能電池元件100是一全背接觸式太陽能電池結構，其中光線先在該太陽能電池元件1〇〇的前表面1〇1側被接收。—般而 s，位於所形成的太陽能電池元件1〇〇内的互連結構含有由一導電特徵結構162、163所構成的圖案化陣列，其是經電氣連接至該太陽能電池元件1〇〇的預期部分，並且是經設計成能以在該太陽能電池暴露在日光下時負籲承載所產生的電流。在一範例中，該太陽能電池元件i 00 包含一基材110、一介電層161(例如二氧化矽）、導電特徵結構162和163、及一抗反射層151。在此配置中，該些導電特徵結構162、163是形成在設置在該表面1〇2上的介電層161上，並且各自每一者皆與形成在該基材ιι〇内的主動區電氣交流。在一實施例中，該介電層161是二氧化矽層，其厚度介於約5〇埃（人）和約3〇〇〇埃之間。在一範例中’該導電特徵結構162與p型摻雜區141電 • 氣接觸，而該導電特徵結構163是與n型摻雜區142電氣接觸，兩摻雜區皆形成在該基材11〇内，並用來形成該主動太陽能電池元件的一部分。在一配置中，該抗反射層151包含一薄的鈍化/抗反射層152(例如氧化矽、氮化矽層）。一般而言，該卩型摻雜區141可包含一種選自硼（Β)、鋁（Α1)和鎵（Ga)所組成的族群中之摻質原子，而該η型摻雜區142包含一種選自磷（p)、砷（As)和銻（sb) 所組成的族群中之摻質原子。在另一配置中，該抗反射層15 1包含含有非晶石夕（am〇rph〇us以以⑽，a : η)的 201027773 薄層153’或含有非晶碳化矽（a_Sic:H)及氮化矽（SiN)154 堆疊的薄層1 53 ’其是利用習知化學氣相沈積（pecvd) 技術形成在該前表面1〇1上。 .第1B圖是一太陽能電池103的剖面側視圖’其示出形成在一釘梢模組（pin_Up m〇dule)型太陽能電池模組（或稱PUM太陽能電池元件）上的互連結構17〇。該pUM 型結構通常含有複數個孔175,該些孔穿透該基材u〇籲而形成’並且藉由該些導電梢178的使用而作為頂部接觸結構177至導電特徵結構173的互連介層洞。光線是透過形成在該太陽能電池103前表面1〇1上的頂部接觸結構177被該太陽能電池1 〇3接收。一般而言，位於形成之太陽能電池103内的互連結構170包含一由導電特徵結構172、173構成的圖案化陣列，其是形成在該基材 11 〇背側，以簡化連接至外部太陽能收集器零組件的電氣連接結構❶在一範例中，該太陽能電池1〇3包含一基 β 材110，其含有Ρ型基底區、介電層17卜互連結構170、 π型接雜區179、透明導電氧化物（7(：0)層176、以及抗反射層151(如上所述）。在此配置中，該些導電特徵結構 m、173是形成在設置在該表面ι〇2上的介電層^上方（例如，與該介電層161類似），並且每一個導電特徵結構皆與形成在該基材11〇内的主動區的一部分電氣交流。在一範例中，該導電特徵172是與形成在該基材11〇的P型基底區内的P型摻雜區141電氣接觸，而該導電特徵173則透過該些導電梢178、前接觸174及TC〇層 12 201027773 176來與n型摻雜區2 79電氣接觸。一般而言該p型摻雜區174可包含一選自硼（B)、鋁（A1)及鎵（Ga)所組成的族群中之摻質原子，而該η型摻雜區179則包含一選 • 自磷（Ρ)、石申（As)、銻（Sb)所組成的族群中之摻質原子。該太陽能電池元件100或太陽能電池103内的圖案化金屬結構，例如該些導電特徵結構162、163、導電特徵結構172、173、導電梢（pin)178及前接觸174通常是一種導電材料，其可利用PVD、CVD、網印、電鍍、蒸鍍或其他類似沈積技術整合形成或沈積在該基材110的一表面上。該些圖案化金屬結構可包含一種金屬，例如鋁 (1)銀（Ag)、銅（cu)、錫（sn)、鎳（犯）、鋅（Zn)、鈦（Ti)、鈕（Ta)、或鉛（Pb)e在某些情況中，可用銅（Cu)來做為第一層，或接續層’其是形成在一適當的阻障層上（例如，鎢化鈦、鈕等）’阻障層避免銅材料擴散進入該基材ιι〇非期望的區域内。雖然第1A* 1B圖僅示出兩種類型的 _ 太陽能電池元件結構，但這些配置並不欲限制在此所述之本發明範圍’因為可使用其他配置而不會偏離在此所述之本發明的基本範圍。在一實施例中，該些導電特徵162、163或導電特徵 172 173疋藉由圖案化毯覆一沈積的導電層來形成，以電氣隔離該基材110的多個預期區域，以形成該互連結構160或170〇在一實施例中，首先在該基材n〇的表面102上沈積一毯覆層，然後藉由除去部分毯覆層來形成該些導電特徵結構162、163或172、173或形成隔離 13 201027773 通道（例如第5A圖中的元件符號180)，藉由一或多種雷射剝離、微影圖案化及濕式或乾燥蝕刻，或其他類似技術般而s’預期形成或對齊該些隔離通道，而使分離且電氣隔離的連接結構可被形成，以分開連接該太陽能電池元件的所有p型區和所有η型區。可適於形成具有預期％成的互連結構之太陽能電池元件的太陽能電池形成製程之範例在2008年12月19曰提出申請之美國專利臨時申請案第61/139,423號[代理人案號ΑρρΜ 13437L03]、以及2008年12月1〇曰提出申請之美國專利臨時申請案第61/121，537號[代理人案號ΑρρΜ 1343 8LG2]中進-步描述，兩者皆在此藉由引用方式將其全文併入本文中。在較習知形式的太陽能電池結構中，例如第1冬18圖所示者，該些載流導電特徵結構162、163或導電特徵結構172、173的每一者通常形成至一厚度a，其擁有足春夠低的串聯電阻而容許所產生的電流高效傳輸至位於太陽能電池⑽或1〇”卜部的外部功率收集元件。通常較習知形式的太陽能電池100、1〇3之厚度&約》5〇,〇〇〇至約100,000埃（A)。因此，由於大部分PVD CVD、電鍍或其他類似沈積製程的一般最大沈積速率在i0,000埃 /分鐘等級，故形成該些導電特徵結構162、163或導電特徵結構m、m的製程可能在5至1〇分鐘。形成導電特徵結構162、163或導電特徵結構172、⑺所需的長時間會衝擊該太陽能電池製造製程的擁有成本（c〇〇) 201027773 及形成每一個太陽能電池元件的單位成本。此外，因為用來形成該些導電特徵結構的典型沈積製程一般是在中溫至尚溫下執行，並且基材110和用來形成這些層的典型金屬元素之間的熱膨脹係數差異可能很大，在所形成的太陽能電池元件中產生的内在應力（例如該沈積層内的内應力）及外在應力（例如熱不匹配所造成的應力）會致使基材變形，以及該基材110和所沈積金屬之間的電氣接觸劣化或變為電氣不連接（例如，「斷路」）。因此，需要形成太陽能電池元件之改善方法，其可在較短時間、以降低的總生產成本形成太陽能電池元件，並在所形成的太陽能電池元件内有降低的總應力。應注意到因内應力所產生之力的大小，進而造成基材的變形’咸信是隨所沈積的導電特徵結構162、163或172、173層的厚度而改變互連結構

第2圖概要示出外部互連結構220之一實施例，其可用來互連一太陽能電池200的某些部分，藉由減少形成太陽能電池200内之互連結構16〇中的導電零組件所需的時間。在一範例中，形成在該基材上的互連結構類似於第1A圖之元件符號160所示的結構。如第2圖所示，該外部互連結構220接合至該互連結構16〇，因此形成該太陽能電池之至少一側上所有期望的預期電氣互連，而產生一已連結的太陽能電池元件。一般而言，藉由容許在分開的平行製程中形成互連結構22〇和互連結構 15 201027773 160 ’使用一外部互連結構22〇可輔助改善該太陽能電池形成處理程序的基材產量。使用一外部互連結構220也可藉由降低需在基材表面上沈積之導電特徵結構162、 163或導電特徵結構m、173的厚度，來輔助降低薄太陽能電池基材内產生的内或外應力。該些導電特徵結構在所形成的太陽能電池元件中所引發的應力可藉由降低其所需的沈積膜厚度來最小化，因而改善該太陽能電池 0 形成製程的基材產量和元件良率。此外，藉由最小化用來形成該些導電特徵結構（例如，元件符號162 163、 172、173)所需的層厚度，剝離或蝕穿用來形成導電圖案化區之該（些）沈積層所需的能量或化學品用量會減少，因此最小化對該基材的可能傷害。更有甚者，因為所需的沈積金屬量比習知形式結構少很多，由於主要電流路徑是通過該外部互連結構220的導電區的緣故，可用其他更符合成本效益的圖案化技術，例如噴墨或網印，來 • 遮罩或直接沈積該些導電特徵結構。雖然第2及3a_3b 圖使用全♦接觸式太陽能電池元件（例如第以圖）來閣釋本發明之各種不同實施例，但此置並不欲限制文中所述之本發明範圍。在-實施例中，該外部互連結構22〇通常含有圖案化金屬結構22卜223，其是設置在一基材222上整合在基材222中、或與基材222接合。在―實施例中，基材 222是一撓性元件’其支撐該些圖案化金屬結構22卜如，並容許該外部互連結構咖在連結時符合形成在該 201027773 太陽能電池200上的互連結構160的形狀。在一範例中，該基材222是由聚合物材料構成的順應件，例如聚醯亞胺薄片或其他類似材料。一般而言，該外部互連結構220 是經設計以承載當太陽能電池200暴露在日光下時所產生的大部分電流。在一實施例中，該些導電特徵結構 162、163或導電特徵結構172、173是形成至一預期厚度Dr其通常比習知厚度Dl(第1A-1B圖）要薄，以降低所形成的太陽能電池内的應力、減少材料成本、以及形 ® 成該些導電特徵結構162、163或172、173所需的時間。一般而言，在第2圖所示配置中，在不使用厚度為〇3之圖案化金屬結構221、223的情況下，形成在該太陽能電池200内之導電特徵結構162、163或導電特徵結構172、 173的串聯電阻會太高。在一實施例中，厚度加上厚度Eh等於習知形成結構中之厚度Dl。在一實施例中，該些導電特徵結構162、163或導電特徵結構172、173 φ 的厚度〇2為約5〇〇埃至約50,000埃，而該些圖案化金屬結構221、223的厚度d3為約2〇,〇〇〇埃至約5〇〇〇〇〇埃，以容許所產生的電流高效傳輸至位於所形成之太陽能電池200外部的外部元件。在一範例中，該些導電特徵結構162、163或導電特徵結構172、m的厚度仏是介於約50埃至約5,〇〇〇埃之間。應注意到，由所沈積的薄導電特徵結構以及將外部互連結構22〇接合至基材 110而產生在所形成太陽能電池内的應力主要會在與表面102平行的x_y平面上（第2圖），因此該外部互連結構 17 201027773 220在含有該x_y方向之—承千面上的任何方向内的總剛性可藉由控制其厚度、所傕用沾吏用的材料、或該結構的幾何形狀（見第5E圖）來降低。力 ^ ^ 曙降低在一範例中，該外部互連結構

22〇的幾何形狀經配置而使其實質上相對於該…面而言不平坦，例如藉由添加一特徵結構227(第則），例如-撓性手風琴形狀區、凸塊或可降低該外部互連結構在X及/或y方向上之剛性的其他形狀特徵結構。相對於該”平面而言不平坦的特徵結構227的添加可辅助改善彎曲剛性(即’垂直於該x_y平面供給的負載)，因此降低該基材11 0彎曲的可能性。該些圖案化金屬結構221、223通常是由一種導電材料形成’其可利用PVD、CVD、網印、電鑛、蒸鐘或其他類似沈積技術來整合地形成或沈積在該基材222之一表面上。該些圖案化金屬結構221、223可包含一種金屬，例如鋁（A1)、銅（Cu)、銀（Ag)、錫（Sn)、鎳（Ni)、鋅（Zn)、金（Au)或鉛（Pb)。在一實施例中，該些圖案化金屬結構 221、223可由一種導電聚合材料形成，例如導電環氧樹脂（epoxy)。在一實施例中，該些圖案化金屬結構221、 223的每—者皆由薄金屬箔或片狀材料製成。在另一實施例中’該些圖案化金屬結構22 1、223的各自由金屬絲篩網狀材料製成（例如第12A-12B)。在一實施例中，該基材222是一印刷電路板材料，例如像聚四氟乙烯、FR-4、FR-1、CEM-1、CEM-3或其他類似材料。在一實施例中，該基材222是一材料片，其 18 201027773 可選自聚對苯二曱酸乙二酯（p〇lyethylene terephthalate，PET)、聚醯亞胺（p〇lyimide)、尼龍、聚氣乙烯（PVC)、或其他類似聚合或塑膠材料所組成的族群中。在一範例中，該基材222包含一絕緣材料，其與環氧樹脂層疊在一起，並且該些圖案化金屬結構221、223 是由銅箔材料製成。第3A和3B圖概要示出連接該外部互連結構22〇和形成在基材110之一表面上的圖案化金屬結構221、223之製程。如第3A和3B圖所示，藉由首先將該外部互連結構220設置在該互連結構16〇上，然後施加足夠的熱「卩」以使該些圖案化金屬結構22丨、223的導電部分與該互連結構160形成接合’而將形成在表面228上的外部互連結構220接合至該互連結構在一實施例中，在該些圖案化金屬結構221、223之一表面或該互連結構160 之間設置一焊料型材料，以在這些零組件之間形成一可參靠的電軋接觸。在一實施例中，形成在該外部互連結構 220和該互連結構160之間的電氣互連包含在每一個圓案化金屬結構221、223上的複數個不連續之互連區，其形成與各自導電特徵結構162、163上之毗鄰區域的電氣連接。在該接合製程期間’如第3A圖所示者，該外部互連結構220是經設置在該太陽能電池基材丨丨〇上「pA」，因此當該外部互連結構220和該互連結構160對準時，其如預期地接合在一起（第3B圖）。在一實施例中，設置與該些圖案化金屬結構221、223熱交流的加熱應用裝置 19 201027773 291 ’例如一加熱元件（例如焊鐵），以使設置在該些圖案化金屬結構221、223和該互連結構16〇之間介面處的導電材料231溶化，而在其間形成一電氣連接。在一配置中，是在施加熱「Q」至該些接觸元件之前，將導電材料 23 1沈積在該些圖案化金屬結構22丨、223或該互連結構 160的暴露表面上。在一實施例中，所沈積的導電材料 23 1是一焊料型材料’其可包含一金屬，例如錫（Sn)、銀 (Ag)、銅（Cu)、鎳（Ni)、鋅（Zn)、銦（In)、秘（Bi)及 / 或鉛 • (Pb)。第4圖是形成在該外部互連結構220之表面228上的叉 σ 互連結構（interdigitated interconnect structure)229 之一實施例的概要平面圖。在此配置中，該叉合互連結構229擁有分開的圖案化金屬結構22 1、223，其每一者皆形成為叉合指狀結構229A，分別連接至一太陽能電池元件的π型區及p型區。在一實施例中，如第4圖所示， ❹ 每一個又合指229A連接至一第一匯流線（bus line)224或一第一匯流線225。在此配置中，每一個匯流線224、225 的尺寸皆經訂製以在操作期間收集從與其連接的每—個叉合指229A傳出之電流，並傳輸收集到的電流至位於所形成的太陽能元件外部之驅動外部負載「L」。第5A-5C圖示出形成在該外部互連結構22〇之表面 228上的陣列互連結構23〇之一實施例。該陣列互連結構230經配置為與形成在該基材表面上的該些導電特徵結構匹g己’例如形成在該基# 11〇之一表面上的導電特 20 201027773 徵結構162、163。在一配置中，如第5A圖所示，形成在一外部互連結構220上的該些圖案化金屬結構221、 223經配置而使其可分別連接至該基材11〇之表面ι〇2 上的該些導電特徵結構162、163。第5B圖是示出形成在該外部互連結構220之表面228上之電氣隔離的圖案化金屬結構221、223之陣列平面圖。利用形成在該外部互連結構220内的絕緣區232可使該些圖案化金屬結構

223與該（些）圖案化金屬結構221電氣隔離。參見第5C 攀圖’在一實施例中’該絕緣區232包含一部分的基材 222 ’其經配置以電氣隔離該些圖案化金屬結構22丨和 223。在一實施例中’該絕緣區232僅是一個區域，其在該些圖案化金屬結構221和223之間形成一氣隙180(第 3B和6B圖）。在一範例中，該絕緣區232是一環狀區，或間隙「G」，形成在外徑為Ri的圖案化金屬結構223 和内徑為R2的圖案化金屬結構221之間。因此可將該間 ❿ 隙「〇」定義為等於I減Ri。在一實施例中，該陣列互連結構230内之該些電氣隔離圖案化金屬結構223陣列的最近相鄰距離（nearest neighbor distance)等於該些中心之間的間距「s」。在一範例中，該陣列互連結構23〇的半徑Rl是介於約125微米（μιη)至約1000微米之間，間隙「G」是介於約i〇〇微米至約1毫米之間，而最近相鄰間距「S」小於或等於約2毫米。參見第5A-5B圖，在一配置中，利用所形成且外部連接的太陽能電池500之傳導，所產生的電流會通過該些 21 201027773 導電特徵結構163至該圖案化金屬結構223，而所產生的電流利用該些導電特徵結構162提供至該圖案化金屬結構221的一部分電流會平行流經該導電特徵結構1 62 和該圖案化金屬結構221。在一範例中，如第5D圖概要示出者’由照射該太陽能電池500的光線「A」產生的電 '流「i」’在其分成流經該圖案化金屬結構221的電流「丨丨」和流經該些導電特徵結構162的電流「丨2」之前，會先流經該些導電特徵結構163、該圖案化金屬結構223、該外 ® 部負載「L」及一部分的圖案化金屬結構221。該些分流「U」和「丨2」然後由該些導電特徵結構162收集並回到所形成元件的p型側。在此配置中，通常希望最小化所需的導電特徵結構162厚度，以減少該太陽能電池形成製程時間及擁有成本（Co〇) ’因此確保所產生電流主要流經該圖案化金屬結構2 21 ’而非經過該些導電特徵結構 162，或電流「丨2」大於電流Γίι」。通常希望最小化所需 ❹ 的導電特徵結構162厚度，因為這會減少導電特徵結構 162的沈積材料消耗成本、資金設備成本、處理時間及 /或太陽能電池生產空間《此外，咸信該外部互連結構 > 220可在不要求與形成太陽能電池元件所要求的相同處理控制（例如熱預算、污染）環境下較便宜地製造出來，並容許使用不昂貴的製造製程及材料，其可能與典型太陽能電池形成製程不相容，例如退火、擴散或沈積步驟。在-實施例中’該陣列互連結構23〇内之該些電氣隔㈣圓案化金屬結構221、223陣列是形成為六方緊密堆 22 201027773 積（HCP)陣列’其中每一個圖案化金屬結構223皆有六個最接近的相鄰者，其在該圖案化金屬結構221範疇内間隔一段等於間距「s」的距離（參閱第5B圖）。在另一實施例中該些電氧隔離的圖案化金屬結構2 2 3陣列形成簡單的矩形陣列圖案或在該圖案化金屬結構22 1範疇内具有某些短程有序或長程有序的其他陣列圖案。藉由謹慎選擇該陣列互連結構23〇内該些圖案化金屬結構 _ 221和223的預期圖案或間距，可最佳化該太陽能電池電阻和太陽能電池效率。該些圖案化金屬結構221、223 所需的間距及表面積通常取決於該基材11〇的總體電阻 (bulk resistance)及用來形成該些圖案化金屬結構221、 223和導電特徵結構（例如元件符號162、163)的金屬之導電性和厚度。一陣列互連結構230優於習知叉合結構 (interdigitated structures) ’因為該互連結構23〇内的陣列圖案並不要求所產生的電流沿著一又合互連結構内的 ❿ 每一個叉合指（例如指229A)的長度方向流動，因此縮短電流流經的電阻路徑（resistive path)。該電流在該陣列互連結構230内流經的路徑短於流經一又合結構的路徑，因此改善該太陽能電池的收集效率。例如，參見第4和 5A-5B圖，流經該些指229A的電流必須在χ方向上流動，然後在電流被傳送至該外部負載「L」之前流經該些匯流線224、225 ’匯流線224、U5是沿著丫方向對準，然而流經第5A-5B圖所示之圖案化金屬結構221和223 的電流可依需要在X方向和y方向上流動。也應注意到， 23 201027773 該電流在一叉合互連結構内流經該些金屬結構的電流流動區（即表面積乘以層厚度）受到該表面228上的接2 = 之間隔距離（spacing)的限制，接觸區是用來製造與該基材之各個η型或p型區的可靠接觸。第6Α和6Β圖示出該外部互連結構22〇的另一種配置’其中該些導電特徵結構，例如導電特徵結構M2、 163是藉著互連該太陽能電池_的複數個所形成連接鲁區602(第6Β圖）而電氣連接至該些圖案化金屬結構22ι 和223。在一配置巾，如帛6Α圖所*，形成在—外❹ 連結構220上之該些圖案化金屬結構221 223是經配置而使其可分別連接至該基材u〇之表面ι〇2上的導電特徵結構162、163。在一實施例中，—焊料6〇1陣列（第 6Α圖）是以預期圖案設置在該外部互連結構22〇和該些導電特徵結構162、163之間。該焊料6〇1可包含一焊料球，其是利用喷墨印刷製程、手工置放製程、網印製程 • 或其他類似製程設置在外部互連結構220或該些導電特徵結構162、163上。第6Β圖是示出一太陽能電池結構之剖面側視圖’其中該外部互連結構22()和該些導電特徵結構162、163是利用與第圖所述者類似的製程藉由該些連接區6〇2而接合在—起。在此配置中，位於該些連接區602内的焊料601形成導電路徑，該太陽能電池_所產生的電流可透過其間傳送至該外部負載「L」。該焊料6〇1可包含一種金屬，例如錫㈣、銀（Ag)、銅㈣、錄（Ni)、辞（Zn)、銦⑽、叙（m)、及/或錯㈣）。 24 201027773 雖然第6A-6B和7圖示出一陣列互連結構23〇以描述本發明各種實施例的某些，但此配置並不欲限制在此所述之本發明的範圍。熟知技藝者會了解一接合的互連結構也可形成在導電特徵結構162、163和配置成叉合圖案的圖案化金屬結構221、223(第4圖）之間。在一叉合圖案型配置中，所形成的連接區602可沿著每一個指229A 及/或匯流線224、225排列成一線性陣列、交錯圖案或隨機圖案，以連接該些導電特徵結構162、163和圖案化 •金屬結構221、223。所形成具有不連續接合區或連接區6〇2的太陽能電池 600具備一些超越習知配置的優點，其中大部分的圖案化金屬結構221、223是接合至該些導電特徵結構162、 163。在一範例中，藉由容許該外部互連結構2〇〇及/或基材110因為處理期間的應力而變形，使得在所形成太陽能電池600内產生的應力相對於習知配置而言可被降 ❹ 低。因該外部互連結構220及/或基材11〇變形而纾緩的應力因而可減少處理期間在任一個零組件内或兩個零組件之間產生外應力或内應力的可能性，而將影響太陽能電池生產製程的元件良率或平均太陽能電池壽命。在一實施例中，預期訂製該外部互連結構22〇剖面的尺寸，而使互連結構22〇主要在透過該些連接區6〇2施加至其上的應力下彎折或變形。因此，通常希望控制整體厚度層厚《肖何形狀、及製造該些圖案化金屬結構 1 223和基材222的材料，以使電流可高效率傳輸至 25 201027773 該外部負載「L」’並且可減輕所形成太陽能電池内預期的應力量。在一配置中，希望確保該些連接區602間隔至少一最小距離「P」（第6B圖）。在一範例中，該最小距離「P」是介於約0.1毫米至約i毫米之間。在另一範例中’該最小距離「P」是大於約〇. i毫米。在另一實施例中’是藉由將該些圖案化金屬結構221、 223和該些導電特徵結構點焊、雷射焊接或電子束焊接在一起來形成該些連接區602。在此配置中，可不需在該些圖案化金屬結構221、223和該些導電特徵結構 162、163之間添加焊料6〇1以形成該些連接區6〇2。在此配置中，可依需要改變用於該些圖案化金屬結構Μ又、 223或該些導電特徵結構162、163的材料選擇以在該些連接區602處形成可靠的電氣連接。在-範例中，在該些圖案化金屬結構221或223内使用銘（A1)或銅（c, 料。第7圖示出該外部互連結構22〇的另一配置，其令所形成的連接區602是读讲农士、+ 疋透過形成在該些圖案化金屬結構 22卜2:3之區域内的孔6〇5來形成。在此配置中，如第 7圖所示，是藉由輸送一導雪鉍等電材科606至該些孔005内來形成該些連接區60?，, 乳602,以使該些焊接區可形成在該些圖案化金屬結構221或223和該 ^ Μ x二導電特徵結構162或實施例中’該導電材料606可包含一導電黏合材料（例如填充銀叙羊 # -金屬合金膏，例如烊接合金。W樹脂或石夕氧樹脂）或 26 201027773 接合製程第9A-9B圖是示出一太陽能電池形成製程之不同階段的概要剖面圖，其中一外部互連結構220是經接合至一 _ 形成在基材110上之互連結構（例如元件符號160、170)。在範例中，如第9A-9B圖所示，該處理程序是用來將該外部互連結構220接合至一互連結構16〇。第8圖的處理程序800對應第9A-9B圖所示的階段，其在此討論。 ❹ 第9B圖是利用在處理程序8〇〇中討論的步驟接合至該互連結構160的外部互連結構22〇的部分側面概要剖面圖。第9A圖疋一外部互連結構22〇的部分側面概要剖面圖，在執行该接合處理程序800之前，將外部互連結構 220設置且對準在一互連結構（例如，互連結構16〇)上方。該互連結構16〇可利用上述一或多種沈積及/或圖案化製程形成在該基材110上。在該處理程序800之一實施例中，在接合該外部互連 ❿ 結構220至該互連結構160之前，一導電材料913(可類似上述導電材料231、601或606)是在執行該接合製程之前設置在該些圖案化金屬結構221、223上。在一配置中’該導電材料9U是利用網印、喷墨印刷、焊接、或其他類似製程設置在不連續的圖案化區内’而非如圖所不般橫跨該些圖案化金屬結構22卜223或該些導電特徵結構162、163的表面。在方塊802，以及如第8圖所示，該外部互連結構220 是設置在一支撐元件900的支撐表面9〇1上。在一實施 27 201027773 例中’如第9A圖所示’該支撐表面9〇丨擁有一或多個習知密封7L件（例如〇形環9〇2)，適用於形成由該支撐元件 900的或多個側壁905和該外部互連結構220所形成的密封區911。在一實施例中，該密封H 911經配置，以當利用幫浦910從該密封區911除去空氣時，能支撑次大氣壓（sub-atmospheric pressure)或真空。在一實施例中該外部互連結構220是利用一或多種機械手式裝置 φ 以自動化方式設置在該支撐表面901上。在一實施例中該外部互連結構220是形成一捲筒狀（未示出），且利用習知捲繞式自動化設備展開並設置在該支撐表面 901上》雖然第9A圖僅概要示出該外部互連結構22〇與該支撐表面901接觸的部分，但此配置並不欲限制文中所述之發明的範圍，而僅欲辅助說明該接合處理程序8〇〇之一實施例。熟知技藝者會了解該支撐元件9〇〇可經配置以支撐一或多個完整的外部互連結構220，該些外部 • 互連結構22〇將被同時接合至一或多個完整的基材110 上’而不會偏離在此所述之發明的範圍。在方塊804 ’以及如第8圖所示，該密封區911是經排空以將該外部互連結構220支撐、抓取並保持在該支撐表面901上》在一實施例中，如第9A圓所示，該密封區911的排空致使位於該密封區911外部的空氣流經形成在該外部互連結構220内的孔605並進入該密封區911 内。當在下一個步驟中將該兩元件結合在一起時，排空該密封區911因此容許大氣壓推擠該些導電特徵結構 28 201027773 l62、163緊靠其各自匹配的圓案化金屬結構22i、。

在方塊806，該些導電特徵結構162、163和圖案化金屬結構221、223是經對準並設置成使其彼此接觸。該基材110和外部互連結構22〇之間的對準及接觸可利用每一個部件上的特徵結構手動或以自動化方式執行，以確保達成預期的定位及對準。如上所述，該些導電特徵結構162、163和圖案化金屬結構221、223可利用該幫浦 910在該密封區911内產生的真空被推擠或真空「夾合」在一起。該基材110和外部互連結構22〇之間的對準及接觸可利用一機械手式裝置執行，機械手式裝置適於依照期望地設置該基材i i 〇緊靠該外部互連結構22〇。在方塊808，傳送熱量至該些導電特徵結構162、163 和圖案化金屬結構221、223,以使接合及電氣連接形成在這兩個元件之間。在一實施例中，利用容納在該支撑元件900内的加熱元件92〇施加熱至該些導電特徵結構 162 163和圖案化金屬結構221、223，以使該導電材料 913溶化並在其間形成接合。在一實施例中，在方塊讀期間執行的至）一部分製程過程中在該密封區叫内維持真工以確保該些導電特徵結構162、163和該些圖案金屬、.。構221、223之間形成良好接觸。該加熱元件 920可以是習知電阻式加熱元件、_、或其他類似裝置其可輸送預期量的熱以在該些導電特徵結構162、 ⑹、圖案化金屬結構221、223及，或導電材料913之形成接°纟從該支樓表面901移除該些已接合的部 29 201027773 件並待冷卻之後’可形成一接合結構（第9B圖）。第10A-10B圖是示出在方塊807執行的製程之不同階段的特寫概要剖面圖’其中在該外部互連結構220和基材110之間加入一介電材料。當完成的太陽能電池元件正常使用時’該介電材料通常是用來提供電氣隔離及/ 或與避免環境侵钱的阻障。在一實施例中，在執行方塊 808應執行的該（等）製程之前，在該外部互連結構22〇和基材U〇之間加入一介電材料1015，以使在方塊808執行的該些製程期間加入的熱可提高所設置的介電材料 1015之密度或將其硬化。在方塊8〇7執行的該些步驟期間，在已使該外部互連結構22〇和基材！ 1〇彼此接觸（方塊806)後，設置一介電材料輸送來源1〇11以輸送一介電材料至形成在該外部互連結構22〇和基材11〇之間的氣隙180。在一範例中，設置該介電材料輸送來源ι〇ιι以輸送該介電材料至形成在該外部互連結構22〇内的複數 ❸ 個孔1010，孔1010經設置而與該外部互連結構22〇至一互連結構16〇之間的該些氣隙18〇(第3B、5c和6b圖）流體交流。接下來，如第圖所示’在該外部互連結構220和互連結構160之間設置該介電材料1〇15，以實質上填充該些氣隙18〇並將各別的導電特徵結構162、 163及圖案化金屬結構221、223彼此隔離。在一實施例中：該介電材料1015是聚合材料，例如矽氧樹脂 (silicone)、環氧樹脂（ep〇xy)或其他類似材料。其他互連結構 30 201027773 第11 A-11C圖示出太陽能電池ιιοο之互連太陽能電池陣列1101的各種實施例，該些太陽能電池接合在一起以形成一互連的太陽能電池陣列。如所示，該些太陽能電池組件11 00包含基材11 〇和外部互連結構22〇，其是用來輕易且低成本地將多個太陽能電池組件11 〇〇互連在一起，以形成可用來產生電力的太陽能電池陣列no!。在此所述之配置可用藉由減少生產及連接個別太陽能電池所需的時間而以較不昂貴的方式生產完整的模組。在籲一實施例中，該太陽能電池組件1100與元件符號200、 5 00和600所述之結構類似。第丨丨a圖是由多個太陽能電池組件11 00構成之太陽能電池陣列u 〇 1的側視圖，太陽能電池組件1100以預期圖案連接以在暴露在曰光下時產生預期電流和電麼。第11 B圖示出太陽能電池組件（例如元件符號1100丨、110〇2、11〇〇3…ll〇〇n)之電氣互連的太陽能電池陣列11 〇 1之一實施例的電路示意 Φ 圖。在一範例中，串聯連接具有N個太陽能電池組件丨1〇〇的陣列以形成一太陽能電池陣列丨丨0 i，且其連接至一外部負載「L」，其中N是大於二之任意數量的太陽能電池。參見第11A圖，在一實施例中，一太陽能電池組件11〇〇的外部互連結構220含有基材連接區22〇A和外部連接區 220B’外部連接區22〇B是用來將一太陽能電池組件u⑽ 連接至其他太陽能電池組件1100或用來將該互連太陽能電池陣列11〇1連接至該外部負載「L」的其他外部線路（未示出）。該基材連接區220A通常是該外部互連結構 31 201027773 220擁有圖案化金屬結構221、223的該（等）區域，其是與該些導電特徵結構交流’例如上述之該些導電特徵結構162、163。該外部互連結構22〇的外部連接區22犯部分通常包含具有線路元件的區域，其是用來分別連接每-個圖案化金屬結構221、223至㈣的太陽能電池组件11〇〇内之導電特徵結構。在一實施例中如第圖所示’該外部連接結構220包含一第一金屬層22〇〇(例 ❹如第2圖的圖案化金屬結構221)，其與導電特徵結構162 電氣交流，以及一第二金屬層22〇E(例如第2圖的圖案化金屬結構223) ’其與該導電特·徵結構163電氣交流。該第一金屬層220D和第二金屬層220E每一者皆經配置以在連接介面220C和薦處匹配另一個太陽能電池組件1100的互連特徵結構。在一範例中，擁有兩個串聯連接的太陽能電池（例如在第11B圖中N=2)，在第—太陽能電池組件110〇1之第一互連結構22〇1内的第一金屬層 ❿ 220D設置為與第二太陽能電池11〇〇2之第二互連結構 22〇2内的第二金屬層22〇E電氣交流，並且該外部負載「L」是連接在第一互連結構22〇1中之第二金屬層22肫和第二互連結構22〇2中之第一金屬層22〇〇之間。熟知技藝者會理解可用不同方案來並聯該些太陽能電池，但是，在此情況中，每一個太陽能電池，例如該第一及第二太陽能電池組件110〇1、11〇〇2内的每—個該第一金屬層220D和第二金屬層22〇e會被連接在-起。第iid圖是該太陽能電池陣列11〇1之一實施例的側視 32 201027773 圖，其中多個基材m連接至_外部互連結構22〇,外部互連結構220被形成用於簡易互連。在一實施例中，該外部互連結構細含有用來如預期"聯及/或並聯連接每一個基材110所需之•备 π希之電乳連接。在一範例中，如第UD圖所示，該外部互連結構220中的互連金屬層的配置是經設利來連接至形成在該太陽能電池陣列⑽ 内之每-個基材11〇上的所欲導電特徵結構。第12A圖是-金屬絲篩網型圖案化金屬結構221的平面圖’其可整合形成在一外部互連結構22〇内，並用來承载來自-形成的太陽能電池元件之電流。一般而言，一外部互連結構220内的一或多個圖案化金屬結構 221、223可由一導電金屬絲篩網型材料形成，其是用來連接所形成太陽能電池元件之某些部分。在一範例中，如第12A圖所示，-圖案化金屬結構221包含—或多個導電το件1221 ’例如含金屬線路材料，其經編織或連接以形成接合至一互連結構16〇内之一導電特徵162表面的金屬絲篩網…般而言’使用含有—金屬絲筛網的外部互連結構220，可藉由降低該外部互連結構22〇内的圖案化金屬結構之剛性並容許最小化在該基材表面上沈積的導電特徵結構之所需厚度，而有助於改善材料利用率、材料成本、並減輕薄太陽能電池基材中產生的内應力或外應力。在一實施例中，位於至少一個圖案化金屬結構22 i、 223内的導電兀件1221是利用設置在該些導電元件i22i 33 201027773 和該導電特徵結構之間的焊料而接合至預期的導電特徵結構（例如元件符號162、163)。在另一實施例中該些導電元件1221的某㈣分焊⑽㈣料電特徵結構’以在其間形成良好的電氣連接。在—範例中，該些導電元件1221是在多個點1222處點焊至該導電層(第 12A圖）:通常希望由可相容及/或可焊接的材料形成該些導電元件1221和該（些）導電特徵結構。在一範例中，該些導電元件1221和該導電特徵結構162兩者皆由，或塗覆以’銘、銅、銀、鎳、錫、錯、或辞材料（或其合金）形成’其可輕易地在整個太陽能電池元件表面上的多個點1 222處用雷射束焊接在一起。第12B圖示出太陽能電池2〇〇的侧剖面圖，其含有各別由導電元件1221形成的圖案化金屬結構221、223，其分別連接至該些導電特徵結構162、163。熟知技藝者會理解在兩個圖案化金屬結構221和223皆由金屬絲筛 ® 網材料形成的情'兄中’金屬 '絲篩網層可分別配置及對準，以與每-個預期的導電特徵結構互連，而使其利用一絕緣材料層（例如聚合材料）彼此電㈣中’該絕緣材料層是該基材222的—部分，或是設置在每-個導電元件1221 一部分上的分開材料。雖然第 12 A · 12 B 圖不出辦.繁,@3 AdL — 1C β» 、第2圖所不配置類似的全背接觸式太陽能電池元件以說明本發明之多個不同實施例，但此配置並不欲限制在此所述之本發明的範圍。第二選擇互連結構及形成製程 34 201027773 第13A-13N圖示出用來形成在表面1〇2上具有一接觸結構之太陽能電池1300元件的處理程序不同階段期間的太陽能電池基材110概要剖面圖。第14圖示出用來在該太陽能電池1300上形成該（等）主動區及/或接觸結構之製程程序1400。第14圖的程序對應第13 A-13N圖所示之階段，其在此討論。在方塊1402,並且如第13A圖所示，清潔該基材11〇表面以除去任何不要的材料或粗糙處。在一實施例中，該清潔製程可利用一批次式清潔製程來執行，其中該些基材是暴露在一清潔液下。可使用一濕式清潔製程來清潔該些基材，其是經喷灑、淹沒或浸泡在一清潔液中。該清潔液可以是習# SC1清潔液' SC2清潔液、氫氟酸最後處理型清潔液、臭氧水清潔液、氫氟酸及過氧化氫（H2o2)溶液、或其他適合且符合成本的清潔液。該清潔製程可在該基材上執行、約5秒至約6〇〇秒之間的時間，例如約30秒至約240秒，例如約12〇秒。另一實施例，該濕式清潔製程可包含一兩步驟式製程，其中首先在該基材上執行-切割損傷去除步驟，然後執行一第二預清潔步驟°在—實施射，該切割損傷去除步驟包含將該基材暴露在保持在約”艽之合 κ含有虱氧化鉀（KOH)的水溶液中一段預期時間。該預清嘹屬溶液及處理步驟可與上述清潔製程相似。在方塊1406 ’如第ι3Β和14 圖所不者，在形成在該基材110之表面1316上的複數個隔调知離區1318上沈積一 35 201027773 第一摻質材料1329。在—實施例中，該第一摻質材料疋孝i用網印、喷墨印刷、橡膝印製（rubber stamping) 或其他類似製程以一預期圖案沈積或印刷。在一實施例 • 中，該第一摻質材料〗329是利用網印製程沈積，由可從 • 加州聖塔克拉拉的應用材料公司之子公司Baccini S.p.A 取知的Softline™設備執行。該第一摻質材料1329起初可以疋液體、膏狀、或膠狀，其會在隨後處理步驟中用 φ 來形成一摻雜區。在某些情況中，在配置該第一摻質材料1329以形成該些隔離區1318之後，加熱該基材至一預期溫度，以確保該第一摻質材料1329會停留在該表面 1316上，並使該摻質材料1329硬化、緻密化及/或形成與該表面1316的接合。在一實施例中，該第一摻質材料1329是設置在n型摻雜基材上之含有n型摻質的膠或膏。用於石夕太陽能電池製造的典型η型掺質是元素，例如鱗（Ρ)、神（As)或錄（Sb)。在一實施例中，該第一接質 ® 材料Π29是含磷掺質膏’其是沈積在該基材110的表面 13 16上，並且該基材被加熱至介於約8〇至約5〇〇t>c之間的溫度。在一實施例中，該第一摻質材料1329可包含選自磷矽玻璃前驅物、磷酸（H3P〇4)、亞磷酸（H3p〇3)、次磷酸（H3P〇2)、及/或其各種銨鹽所組成的族群中之材料。在一實施例中，該第一摻質材料1329是含有磷矽酸鹽材料的勝或膏’其墙對矽原子的原子比是介於0 〇2至約0.20之間。第15A圖示出該基材110之表面1〇2的平面圖，在其 36 201027773 上以一預期形狀及圖案形成含該第一換質材肖1329的隔離區1318。在一實施例中，如第15A@中所示，該些隔離區1318是以矩形陣列形式設置在整個基材ιι〇的表 • 面1〇2上。在另一實施例中，該些隔離區1318可以六方 . ¥密排列圓案設置在整個基材no的表Φ 1〇2上。在任一配置中，希望確保所形成的隔離區1318之間的最近相鄰距離及/或間距是均句的。在一配置中，該些隔離區 φ 1318是以預期形狀形成，以輔助確保在每一個隔離區 1318之間達到預期密度及間距，以均勻地收集在該基材 110内形成的載子。該些隔離區1318在整個基材ιι〇表面102上的對準、間距及形狀通常是重要的，以確保少數載子在被收集之前，隔離區1318由所形成接合區之各側（例如，P-N接合區、太陽能電池接合區）需要行進的距離足夠短並且密度通常是均勻的，以最大化該太陽能電池效率。在一範例中，如第15A和15B圖所示，該些隔 Ο 離區1318是以「星」形圓案形成，具有一中央掺雜區 1329 A及複數個摻雜指區1329B，其以預期圖案設置在整個表面102上。在一實施例中，該中央摻雜區l329A 是直徑小於約2毫米的圓形區。在另一實施例中，該中央摻雜區1329A是直徑介於約〇 5至約2毫米之間的圓形區。在一實施例中，該些隔離區1318擁有複數個摻雜指區1329B，其連接至該中央摻雜區1329A，並且介於約600至約1000微米之間且具有預期長度，例如長度介於0.1毫米至約10毫米之間。在一範例中，該些摻雜指 37 201027773 區1329B的寬度約800微米。在一範例中，位於毗鄰設置之隔離區1318内之該些摻雜指區1329β之間的最大距離1329C、1329D是介於約！毫米至約4毫米之間，較佳地約3毫米》在方塊1408,並且如第13c圖所示，一摻雜層133〇是沈積在該太陽能電池13〇〇的表面i 〇2上。有利地用該摻雜層1330做為一蝕刻遮罩，其最小化及/或避免該表 Φ 面102在隨後於方塊1412執行的表面紋理化製程期間遭受钱刻’表面紋理化製程是用來粗糙化該對立表面1 〇 i。一般而言，該摻雜層1330的蝕刻選擇性相對高於該對立表面101上暴露出的材料，以避免材料在該紋理化製程期間從該表面102上的各區流失。在一範例中，該對立表面101上的材料相對於該撸雜層1330的蝕刻選擇性至少約100 : 1。在一實施例中，所沈積的摻雜層133〇是一含有非晶矽的層，其約5〇至約5〇〇埃厚，並含有p型 ® 摻質，例如硼（B)。在一實施例中，該摻雜層丨330是一 PECVD(電漿辅助化學氣相沈積）沈積的硼矽玻璃層，其是形成在該太陽能電池13〇〇的表面1〇2上。在方塊1408執行的製程之一實施例中，在沈積含硼的摻雜層1330前，利用含有一氣體的電漿處理該太陽能電池1300的表面102,該氣體包含氫氣（H2)、氧氣（〇2)、臭氧（〇3)或一氧化二氮（N20)其中的至少一或多種氣體。該電漿處理可輔助改善該摻雜層1330對該表面1〇2 的附著性。若該摻雜材料1329含有任何殘餘碳，可在沈 38 201027773 積棚換雜層mo之前用一 RF電聚處理來降低該表面 102之表面上以及材料主體的碳濃度。在方塊测執行的製程之—實施例中，所沈積的換雜層1330是一摻雜的非晶碎_)層，其形成在太陽能電地1300的表面102上。在一實施例中，摻雜的非晶石夕（a-Si) 層是一非晶石夕混合層（a_Si:H)，其以約專⑶溫度形成，以使從先前沈積的第一摻質材料1329上蒸發之該摻質材料（例如鱗（P))的蒸發量最小化。在一範例中，該換雜層1330是利用含有三甲基硼（B(CH3)3)、矽烷（siH4)及氳氣（H2)的氣體混合物沈積。在—實施例中，所沈積的摻雜層1330是一摻雜的非晶矽（a_Si)層，其厚度小於約 500埃，並含有p型摻質，例如硼（B)。在一範例中該摻雜的非晶矽（a-Si)層是在一 PEC VD腔室内形成，其在處理期間使用約20%的三甲基硼（TMB)對矽烷（siH4)莫耳比，其在此範例中是等於原子比，以形成約2〇〇埃厚的薄膜。在另一範例中，該摻雜的非晶矽（3_以）層是在一 PECVD腔室内形成，其使用約1〇%的二硼烷（B2h6)對矽烷（S1H4)莫耳比，其在此範例中是等於〇 2〇的原子比’ 來形成200埃厚的薄膜。咸信使用一摻雜的非晶矽膜優於其他習知摻雜的氧化矽，因為摻質原子從一沈積的非 B曰矽膜擴散所需的活化能遠低於從一摻雜的氧化物層擴散所需的活化能。在方塊1408執行的製程之另一實施例中，所沈積的摻雜層1330是一摻雜的非晶碳化矽（a_sic)層，其是形成在 39 201027773 該太陽能電池1300的表面1316上。在一實施例中，一非晶碳化矽層是利用PECVD製程在約<400°C的溫度下形成’以使從先前沈積的第一掺質材料1329上蒸發的該換質材料（例如鱗（P))蒸發量最小化。在一實施例中，利用PECVD製程在低於約200°C的溫度下形成一硼摻雜的非晶碳化矽層。在一範例中，該摻雜層i330是利用含有三甲基硼（TMB或B(CH3)3)、矽烷（SiH4)及氫氣（H2)的氣體混合物沈積而成。參在方塊14丨0’如第13C圖所示，在該摻雜層1330表面上沈積一覆蓋層1331。有利地使用該覆蓋層133ι來最小化該摻雜層1330或該第一掺質材料1329内所含掺質原子在隨後太陽能電池形成處理步驟期間遷移至非預期的基材區，例如該前表面1 〇 1。在一實施例中，該覆蓋層1331是一介電層，其是以足夠的密度及厚度形成，以最小化或避免設置在該覆蓋層1331下方的該些層内 φ 之摻質原子遷移至該太陽能電池的其他區。在一範例中’該覆蓋層1331包含一含有氧化妙、氮化石夕或氧氮化梦的材料。在一實施例中，該覆蓋層1331是大於約1〇〇〇埃厚的二氧化石夕層。在一實施例中，該覆蓋層丨3 3丨是利用PECVD沈積製程沈積的二氧化矽層。該覆蓋層1331 也可由能夠最小化及/或避免該表面102在隨後於方塊 141 2執行的紋理化製程期間遭受钮刻的材料所形成。在方塊1412’如第l3D和14圖所示者，在該基材n〇的對立表面101上執行紋理化製程，以形成一紋理化表 40 201027773 面1351。在一實施例中，該基材110的對立表面1〇1是一太陽能電池基材的前側101，其是適於在該太陽能電池形成之後接收日光。由於該摻雜層1330及/或覆蓋層 1331和該對立表面1〇1上的暴露材料之間的高蝕刻選擇性’在紋理化具有p型摻雜層1330的表面時通常偏好鹼性矽濕式蝕刻化學。一例示紋理化製程的範例在2009年 1月29號提出申請的美國專利暫時申請案第61/148,322 號（代理人案號APPM/13323L02)中進一步描述，其在此藉由引用其整體的方式併入本文中。在方塊1414’如第13E和14圖所示者，加熱該基材至大於約800°C的溫度，以使該第一摻質材料1329内的摻雜元素及該摻雜層1330内含的摻雜元素擴散進入該基材110的表面1316内，以在該基材11〇内分別形成一第一摻雜區1341和一第二摻雜區1342。因此，所形成的第一摻雜區1341和第二摻雜區1342可用來形成一點 _ 接觸式太陽能電池的區域。在一範例中，該第一捧質材料13 29含有n型摻質，而該摻雜層1330含有p型摻質，其在該基材110内分別形成一 η型區及一 ρ型區。在一實施例中，在氮氣（NO、氧氣（〇2)、氫氣（η2)、空氣或其組合物存在下加熱該基材至介於約8〇〇至約13〇〇之間的溫度持續一段約1分鐘至約1 20分鐘之間的時間。在一範例中’在一快速熱退火（RTA)腔室内於富含氮氣 (N2)的環境中加熱該基材至約1〇〇〇它的溫度約5分鐘。參見第15A圓’在執行方塊1414内的製程後，所形成的 41 201027773

摻雜區通常會擁有與在方塊1406執行的製程期間設置在該表面1〇2上的隔離區1318之形狀和圖案匹配的形狀和圖案。在-範例中，如第15A圖所示，該表面1〇2含有40個11型區，每一者皆形成為「星」形，其與該第一摻質材料丨329的圖案匹配。在一實施例中，利用=第一摻質材料⑽形成的第一掺雜區1341之圖案也被該第二摻雜區1342(例如p型區）圍繞，其在顯示第i5A圖中並標誌為場區1328。接下來，在方塊⑷8,如第阳和14圖所示者在完成該紋理化製程後於該基材m上執行清潔製程以從該基材表们02上除去該些層，例如該摻雜層133〇和該覆蓋層1331。在一實施例中，可在該基材各區上執行隨後的沈積程序之前，藉由以—清潔液㈣該基材來執行該清潔製程以清潔該基材表面。潤濕可利用噴灑、淹沒、浸泡或其他適合技術來完成。該清潔液可以是奶清潔液、SC2清潔液、氫氟酸最後處理型清潔液、臭氧水清潔液、氫氟酸(HF)及過氧化氫(H2〇2)溶液、或其他適合且符合成本的清潔液或其組合物。該清潔製程可在該基材上執行约5秒至约600秒之間的時間，例如約^秒至約240秒’例如約12〇秒。在方塊1420 ’如第ug# 14圖所示者在該對立表面ιοί的表面1351上形成一抗反射層1354。在一實施例中，該抗反射~ 1354包含一薄的鈍化/抗反射層 135·如氧切、氣切層）。在另—實施射，該抗 42 201027773 反射層1354包含一薄的鈍化/抗反射層1 353(例如氧化矽、氮化矽層）及一透明導電氧化物（TCO)層1352 ^在一實施例中，該鈍化/抗反射層1353可包含一本質非晶發層（i-a-Si:H)及/或η型非晶矽層（n型a-Si:H)的堆疊，接著是一透明導電氧化物（TCO)層及/或一 ARC層（例如氮化矽），其可利用物理氣相沈積製程（PVD)或化學氣相沈積製程沈積。所形成的堆疊通常經過配置以產生一前表 ❹ 面場效應’以減少表面再結合並促進電子載子橫向傳輸至鄰近的該基材背侧上之n+摻雜接觸。雖然第13G圖示出含有一薄的鈍化/抗反射層1353 及一 TCO層1352的抗反射層1354，但此配置並不欲限制在此所述之本發明的範圍，而僅欲說明抗反射層1354 之範例。會注意到在方塊1412和1420完成的該對立表面101的製備也可在執行方塊1404的製程或該製程程序1400中的其他步驟之前執行，而不會背離在此所述之〇本發明的基本範圍。在方塊1422,如第13H圖所示，在表面1〇2上形成一介電層1332’因此可在所形成的太陽能電;也13〇〇内形成之各個η型和p型區之間提供電氣隔離區。在一實施例中，該介電層1332是氧化石夕層，其可利用習知熱氧化製程形成’例如爐管退火製程、快速熱氧化製程、大氣壓或低壓CVD製程、雷难赫站衣狂 €漿補助CVD製程、pVD製程、或利用喷灑、旋塗、滾塗、網印、或其他相似類型的沈積製程施加。在一實施例中，該介電層1332是厚度介於 43 201027773 約50埃至約3000埃之間的-备儿a . 爷炙間的一軋化矽層。在另—實施例中，該介電層是厚度小於約2〇〇〇埃的二氧化矽層。在一實施例中’該表面1〇2是所形成太陽能電池元件的背侧。應注意到對於氧化石夕型介電層的形成之討論並不欲限制在此所述之本發明的範圍，因為該介電層1332也可利用其他習知沈積製程（例如PECVD)形成及/或由其他介電材料製成。 _ 在方塊M24’如第131和14圖所示者，利用習知方法蝕刻該介電層1332的區域和任何殘留的覆蓋層1331及 /或摻雜層1330,以形成預期的暴露區1335圖案其可用來形成該基材表面上的背側接觸結構136〇。一般而言，形成在該介電層1332内的圖案與了方n+和p +摻雜區對齊，因此可在該太陽能電池13〇〇内形成預期的電氣連接。在一範例中’該蝕刻圖案與第16圖所示圖案相似’其與在先前步驟中形成的不方n+和p +摻雜區之一部 ❿ 分匹配並對齊。可用來在該背侧表面102上形成該圖案化暴露區1335的钱刻製程可包含但不限於圖案化及乾钱刻技術、雷射剝離技術、圖案化及濕式蝕刻技術、或可用來在該介電層1332、覆蓋層1331和摻雜層1330内形成預期圖案的其他類似製程❹該些暴露區1335通常提供可藉以形成電氣連接至該基材110的背側表面1〇2之表面。可用來形成一或多個圖案化層之蝕刻膠型乾燥蝕刻製程的範例在共同讓渡及共案審查之2008年11月19 號提出申請之美國專利申請案第12/274,023號[代理人 201027773 案號APPM 12974.02]中進一步描述，其在此藉由引用其整體的方式併入本文中。在方塊1426,如第13J和14圖所示者，在該基材u〇的表面102上沈積一導電層1363。在一實施例中，所形成的導電層1363厚度是介於約500至約50,〇〇〇埃（A)之間’並含有金屬，例如銘（A1)、銀（Ag)、錫（Sn)、録（c〇)、姥（Rh)、鎳（Ni)、鋅（Zn)、錯（Pb)、把（Pd)、錮（Mo)、鈦 (Ti)、钽（Ta)、釩（V)、鎢（W)、或鉻（Cr)。但是，在某些情況中’可用銅（Cu)做為第二層或接續層，其是形成在一適當的阻障層上（例如，鎢化鈦、组等）。在一實施例中，該導電層1363包含兩個層，其是藉由首先利用物理氣相沈積（PVD)製程或蒸鍍製程沈積一鋁（Ai)層U61，然後利用PVD沈積製程沈積一銀（Ag)或錫（Sn)覆蓋層1362 來形成。 ❹ 在方塊〖428,如第13K和14圖所示者，圖案化該導電層1363以電氣隔離該基材11〇的預期區域以形成一圖案化互連結構136〇。在一實施例中，制一網印㈣膠來圖案化該導電層1363’其是圖案化在該導電層1363 的頂表面上’以藉由加熱該基材至_預期溫度來蚀穿所形成的-或多層導電層136〇1用來㈣該導電層的餘 ^膠可從ΜΜΚ·公司購得。在另-實施例中，該基材U0的該些區歧藉由雷射剝離圖案化及濕式或乾钮刻、或其他類似技術的__或多種在該導電層削内形成通道1371來電氣_。—般而言，希㈣成或對準 45 201027773 該些通道1371 ’而使得—分離或叉合的電氣連接結構形成在該太陽能電池元件的p型和η型區之間。在方塊1430，如第13L和14圖所示，在該圖案化互連結構1360的表面1364上沈積一絕緣材料1391。第16 圖是其上設置有該絕緣材料1391的表面1〇2之平面圖。應注意到為求清楚，並未示出所沈積的絕緣材料1391的下方結構。在一實施例中，該絕緣材料1391是以一圓案 ❿設置在該基材110的表自1G2ji，該基材具有複數個孔 1395、1396，每一個孔皆在該沈積製程期間形成在該絕緣材料1391内。在一實施例中，該些孔139S、1396的直杻是介於約0.1毫米至約15毫米之間。在一實施例中，該些孔1395、1396是經對準並分別適於接觸由該些隔離區1318(例如n型區）和場區1328(例如p型區）形成的摻雜圖案。在另一實施例中，該些孔1395、1396額定小於在步驟1406(第15Α-15Β圖）中形成的該些中央摻雜 ❿區1329A。在一實施例中，該些孔1395、1396是與該圖案化互連結構1360(步驟1428)内的導電層1363的預期區域對準，以使預期電氣連接可在隨後步驟中形成在該外部互連結構220和該圖案化互連結構136〇之間。在一實施例中，該絕緣材料1391是利用喷墨印刷橡膠印製、網印或其他類似製程沈積或印刷成一預期圖案。在一實施例中，該絕緣材料1391是利用可從加州聖塔克拉拉的應用材料公司之子公司Baccini S.p.A取得的 S〇fUlneTM設備内執行的網印製程沈積。該絕緣材料1391 46 201027773 可以是液體、膏狀、或膠狀型態的聚合材料，其是用來在該圖案化互連結構1360的表面1364之某些部分上形成一圖案化順應及絕緣區。在一實施例中，該絕緣材料 • 1391是一環氧樹脂、矽氧樹脂或其他類似材料。在—實施例中，該絕緣材料1391是一可紫外線硬化的矽氧樹脂材料。在某些情況中，在該表面丨364上設置該絕緣材料 1391後，可將該絕緣材料1391暴露在熱光（例如紫外 φ 光）或其他型態的能量下，以確保該絕緣材料1391會硬化、緻密化、及/或與該表面1364形成接合。在方塊1432，如第13M和14圖所示者，在形成在該絕緣層1391内的孔1395、1396中沈積導電材料1392，而使導電路徑可在隨後步驟（第13N圖）中形成在該圖案化互連結構1360和該外部互連結構22〇内的圖案化金屬結構221、223之間。在一實施例中，該導電材料1392 是利用喷墨印刷、橡膝印製、網印、或其他類似製程沈 Φ #在該些孔1395、1396内。在一實施例中，該導電材料 1392是利用網印製程沈積，由可從加州聖塔克拉拉的應用材料公司之子公司Baccini SpA取得的s〇fUineTM設備執行。該導電材料1392可以是液體、膏狀、或膠狀型態的聚合材料，其是用來在該導電層1363的區域和該圖案化金屬結構221、223之間形成一圖案化順應及導電路徑。在一實施例中，該導電材料1392是一填充金屬的環氧樹脂、矽氧樹脂或導電性足夠高而可傳導太陽能電池 1300產生的電力之其他類似材料。在一範例中，該導電 47 201027773 材料1392的電阻率是約7x1 Ο·5歐姆公分或更低》為最小化由該導電材料1392所形成的導電路徑之電阻，該絕緣層1391及導電材料1392的厚度是低於約50微米。在一範例中’該絕緣層1391及導電材料1392的厚度是介於約1 5至約30微米之間》在一實施例中，該導電材料丨392 是可熱硬化的含銀（Ag)矽氧材料或環氧樹脂材料。在某些情況中，在該絕緣材料1391的該些孔1395、1396内響設置該導電材料1392之後，可將機材11〇暴露在熱、光 (例如紫外光）或其他型態的能量下，以確保該導電材料 1392會硬化、緻密化、及/或與該圖案化互連結構136〇的表面13 64上之材料形成接合。在方塊1434，輸送熱及壓力至該導電材料1392、絕緣層1391及該外部互連結構22〇内的圖案化金屬結構 221、223，以在該些金屬結構22丨、223和設置在該些孔 1395、1396内的導電材料1392之暴露部分間形成電氣 ❹ 連接。在此製程期間，一接合也有利地形成在該外部互連結構220、該絕緣層1391及該基材11〇的表面1364 之間，以在該太陽能電池正常使用時覆蓋並隔離該表面 102而遠離該外部環境中的腐蝕性元素。在一實施例中，利用一加熱元件（未示出）施加熱，致使該導電材料1392 在其分別的金屬結構221、223之間形成接合。該加熱元件可以是一習知電阻加熱元件、IR燈、或其他類似裝置，其可輪送預期量的熱以在該外部互連結構220内之該些金屬結構221、223、該絕緣層1391、導電材料1392及 48 201027773 基材110之間形成接合。第17圖是形成在一外一外部互連結構220内的又合互連結

❹ 連結的該些孔1395以及與該太陽能電池元件之另一區域（例如p型區）連結的該些孔1396。在一實施例中，如第17圖所示，每一個又合指229A可連接至一第一匯流線224或是連接至一第二匯流線225。在此配置中，每一個匯流線224、225的尺寸是經訂製以在操作期間收集從其連接的每一個叉合指229A傳出之電流，並將收集到的電流傳輸至位於所形成太陽能電池1300外部之媒動外部負載「L」^ 參咸信藉由使用一順應絕緣層13 91及/或一順應導電材料1392 ’可相對於習知配置降低產生在所形成的太陽能電池1300内的應力，藉由容許該順應絕緣層1391及 /或順應導電材料1392因為該太陽能電池1300形成製程期間產生的應力而變形。因該絕緣層1391及/或導電材料1392變形導致應力降低因此會減少處理期間產生的應力，該應力會影響該太陽能電池生產製程的元件良率或平均太陽能電池壽命的可能性。在一實施例中’預期訂製該順應絕緣層1391及/或順應導電材料1392剖 49 201027773 面的尺寸’而使其主要在透過該基材110及/或該外部互連結構220施加至其上的應力下彎折或變形。因此，通常希望控制該絕緣層1391及/或導電材料1392的層厚度及材料性質，因此可減輕所形成的太陽能電池内一預期量的應力。在一實施例中，預期由彈性材料形成該絕緣層1391和導電材料1392，由於其低的彈性模數及高的伸長率。雖然前述是針對本發明之實施例，但可設計出本發明之其他及進一步實施例而不會偏離其基本範圍，並且其基本範圍是由如下申請專利範圍界定。【圖式簡單說明】為了詳細暸解本發明之上述特徵結構，藉由參考數個實施例對本發明進行更具體的描述中某些實施例在附圖中示出。概述陳述如上，其

第 1A-1B 第1A-1B圖示出可與在此所述本發明 ® 太陽能電池元件範例之概要剖面圖。一實施例並用的第2圖示 2圖示出根據本發明實_之太陽能電池的概要剖面圖。

明實施例之接合製程不之互連結構的平面

之互連結構的剖 50 201027773 面等角視圖。第5Β圖如西_ , 要不出根據本發明實施例之互連結構的面圖。 J卞第圖疋根據本發明實施例之互連結構的剖面等角第5D 氣連接示第5Ε 視圖。

圖概要示出根冑本發明實施例《太陽能電意圖。圖疋根據本發明實施例之互連結構的剖面等角面ί二概要示出根據本發明實施例之互連結構的剖構IT人圖：要示出根據本發明實施例之第6Α圖互連結構在接合後的剖面圖。要不出根據本發明實施例之互連結等角視圓。』05

$ ® π出根據本發明—實施例用來接合—太陽能電 '土材與一互連結構的方法流程圖。第9Α·9Β圖概要示出根據本發明實施例之接合製程不同步驟㈣的互連結構及支援硬體。第10Α-10Β圖概要示出根據本發明實施例之接合製程不同步驟期間的互連結構及支援硬體。第11Α圖疋根據本發明實施例之陣列或互連太陽能電池的側視圖。 B圖概要示出根據本發明實施例之陣列或互連太 51 201027773 陽能電池的電氣連接配置。第11C圖是根據本發明實施例之互連結構的剖面等角視圖。第11D圖是根據本發明實施例之陣列或互連太陽能電池的側視圖。第12A圖概要示出根據本發明實施例之互連結構的平面圖。 0 第12B圖概要不出根據本發明實施例之互連結構的側剖面等角視圖。第13A-13N圖示出根據本發明一實施例在一製程中之不同階段期間的太陽能電池概要剖面圖。第14®示出根據本發明實施例金屬化太陽能電池的方法流程圖。第15A圖概要示出根據本發明實施例形成在基材表面上之圖案化換質的平面圖。 _ 第15Β圖概要示出根據本發明實施例之第15Α圖所示基材表面的一部分特寫平面圖。第16圖概要示出根據本發明實施例形成在基材表面上之圖案化絕緣材料的平面圖。第17圖概要示出根據本發明實施例之互連結構的平面圖。為求簡$盡可能使用相同的元件符號來表示圖式間、有的相同70件。預期到一實施例的特徵結構可併入其他實施例而不需特別詳述。 52 201027773 【主要元件符號說明】 100 太陽能電池元件 103、200、500、600、1100、1100, > 1 1002、1100: 1300 太陽能電池 101 前表面 102、 228 ' 1316 、 1351 、 1364 表面 110、 222 基材 141、 142、 179 、 1341 、 1342 摻雜區 151、 1354 抗反射層 152、 1353 鈍化/抗反射層 153 薄層 160、 170、 220 ' 220, - 22〇2 ' 229 ' 230 結構 161 162 174 175 176 177 178 180 171、1332 介電層 163、172、173 導電特徵結構前接觸 605 、 1〇1〇、 1395 、 1396 孔 1352 透明導電氧化物層頂部接觸結構導電梢氣隙 220A 基材連接區 220B 外部連接區 53 201027773 220C ' 220F 連接介面 220D ' 220E 金屬層 221、223 圖案化金屬結構 224、225 匯流線 227 特徵結構 229A 叉合指 231、606、913、1392 導電材料 232 絕緣區

291 加熱應用裝置 601 焊料 602 連接區 900 支撐元件 901 支撐表面 902 〇形環 905 侧壁 910 幫浦 911 密封區 920 加熱元件 1011 介電材料輸送來源 1015 介電材料 1101 太陽能電池陣列 1221 導電元件 1222 點 1318 隔離區 54 201027773 1328 場區 1329 摻質材料 1329A 中央摻雜區 1329B 摻雜指區 1329C、1329D 最大距離 1330 摻雜層 1331、1362 覆蓋層 1335 暴露區 1351 紋理化表面 1360 背側接觸結構 1361 鋁層 1363 導電層 1371 通道 1391 絕緣材料 55

Claims

201027773 七、申請專利範圍： 1.一種撓性互連結構，用來一第一太陽能電池元件的多個部分電氣連接至一第二太陽能電池元件，其至少包含：一第一導電層；一第二導電層：以及一介電材料，隔開該第一導電層及該第二導電層，其中該第一導電層包含一或多個第一互連區，該些第一互 Φ 連區配置成接觸形成在—太陽能電池基材之一基材表面上的或多個第一導電特徵結構，並且該第二導電層包含一或多個第二互連區，該些第二互連區配置成接觸形成在該基材纟面上的一或多個第二導電特徵結構，以及其中該太陽能電池基材擁有一 η型區以及一 p型區，該η型區與該-或多個第-導電特徵結構交流，該Ρ型區與該一或多個第二導電特徵結構交流。 ® 2•如中請專利範圍第i項所述之互連結構，其中該介電材料疋選自聚四氟乙烯（p〇lytetrafiu〇r〇ethylene )、聚對苯一曱酸乙一 g旨（p〇lytet城u〇r〇ethylene )、聚酿亞胺 (polyimide)、尼龍（nyl〇n)及聚氣乙稀咖㈣—Μ心) 所組成的族群中之材料。 3.如申請專利範圍第丨項所述之互連結構，其中該捷性互連結構内的該第一導電層及該第二導電層的厚度是介 56 201027773 =埃(•約5〇°，_埃之間，而該-或多個第 :徵結構及該-或多個第二導電特徵結構的厚度小於該第-導電層及該第二導電層的厚度。 4能如電ΓΓ利範圍第1項所述之互連結構，其中該太陽 ^ 2材在與該基材表面平行的方向上擁有比該第一撓性互連結構要高的機械剛性。 Γ連2專利_第1項所述之互連結構，其中該挽性 2結構内的該第一和第二導電層及該些太陽能電池基的-或多個第一導電特徵結構和一或多個第二導電是適於形成-電路的—部分’該第—太陽能電 π Μ所產生的電流經配置而流動通過該電路，並且，過該第-導電層或該第二導電層所形成之電路的電阻 ❿ 小於經過該-❹個第—導電特徵結構或該二導電特徵結構之電阻。夕個第 6. 一種形成—太陽能電池元件的方法，其至少包含. 在一太陽能電池基材上設置-撓性互連結構，而使今撓性互連結構之-第—導電相—部分與設陽能電池基材上的1型區電氣交流，並且一第二導電層的一部W㈣太_電池基H 交流， F 土电軋其中設置在該撓性互連結構内的一介電材料將該第 57 201027773 一導電層與該第二導電層隔離開來，並且其中該第一導電層的該部分及該第二導電層的該部分是與該撓性互連結構的一第一表面接觸。 7·如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該太陽能電池基材在與其上設置有該n型區及該p型區之該太陽能電池基材之一表面平行的方向上擁有比該撓性互連結構要高的機械剛性。 8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中上述之介電材料是一選自聚四氟乙烯、聚對苯二曱酸乙二酯、聚醯亞胺、尼龍及聚氣乙浠所組成的族群中之材料。 9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該撓性互連結構内的該第一導電層及該第二導電層的厚度是介於約 © 20,000埃至約5〇〇，_埃之間，而該第一導電特徵結構及該第二導電特徵結構的厚度小於該第一導電層及該第二導電層的厚度。 10. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中h型區與設置在該太陽能電池基材之—表面上的一第一導電特徵結構電氣交流，而該P型區與設置在該表面上的一第二導電特徵結構電氣交流，並且該方法更包含：在該第一導電特徵結構的一區域上以及在該第二導 58 201027773 電特徵結構的兩個或多個區域上設置—導電材料，其中該導電材料的至少―部分是設置在該撓性互連結構和該基材的該表面之間，並且設置在該第一導電特徵結構上的導電材料區域與設置在該第二導電特徵結構上的兩個或多個導電材料區域至少相距一第一距離。 11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中上述之第一距離大於約〇,丨毫米。 ❹ 12. —種形成一太陽能電池元件的方法，其至少包含：接收一太陽能電池基材，其具有一 η型區及一 p型區，該η型區及p型區形成適於將光轉換為電能的接合面的一部分，其中該11型區與設置在該太陽能電池基材之一表面上的一第一導電特徵結構電氣交流，而該ρ型區與設置在該表面上的一第二導電特徵結構電氣交流； ❹ 緊靠該太％能電池基材的該表面設置一互連結構，兮互連結構擁有一第一層、一穿透該第一層而形成的第— 孔、一第二層、一穿透該第二層而形成的第二孔以及一隔離該第一層與該第二層的介電材料，而使該第一層與該第一導電特徵結構電氣交流，並且該第二層與該第二導電特徵結構電氣交流；以及在該第一孔及該第二孔内沈積一導電材料，而使該導電材料在該第一層和該第一導電特徵結構之間產生—第一導電路徑，並且在該第二層和該第二導電特徵結構之 59 201027773 間產生一第二導電路徑。 13.如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該導電材料是選自錫（Sn)、銀（Ag)、鉛（Pb)及一導電聚合物所組成的族群中。如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該互連結構是设置在該基材的表面上，並且設置在該第一導電特徵結構及該第二導電特徵結構間之該互連結構的一區域實質上未與該基材的表面連結。 15’種形成一太陽能電池元件的方法，其至少包含：在一圍封件的一或多個側壁及一互連結構之間形成一密閉區，其中該互連結構包含：一第一層； ❹ 一第二層；一介電材料，設置在該第一層和該第二層之間；以及孔和一第二孔’每一孔皆與該密閉區連通且穿透該互連結構的一部分而形成；毗鄰該帛m一形成在一太陽能電池基材上的第一導電特徵結構，並且田比鄰該第二層設置一形成在該太陽能電池基材上的第二導電特徵結構，其中該第一導電特徵結構與形成在該太陽能電池基材上的—n型區 201027773 電氣交流，而該第二導電特徵做結構與形成在該太陽能電池基材上的一 ρ型區電氣交流；加熱該第-導電特徵結構、該第一層、該第二導電特徵結構及該第二層，而在該第—導電特徵結構和該第_ 層以及該第二導電特徵結構和該第：層之間形成接合；以及在該加熱製程期間促使該第電特徵結構緊靠該 ❹ 帛-層’並且促使該第二導電特徵結構緊靠該第二層。 16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中上述在該加熱製程期間促使該第一導電特徵結構緊靠該第一層並且促使該第二導電特徵結構緊靠該第二層的步驟包含排空該密閉區，使得在該密閉區内以及該第一和第二孔内形成一次大氣壓，以在該加熱製程期間造成大氣壓推擠該第一導電特徵結構緊靠該第一層，且推擠該第二導電 Φ 特徵結構緊靠該第二層。 17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該第一孔是穿透該第一層的一部分而形成，以及該第二孔是穿透該第二層的一部分而形成。 18. —種形成一太陽能電池元件的方法，至少包含：形成一太陽能電池基材，其具有一 η型區及一 ρ型區，該η型區及ρ型區形成適於將光轉換為電能的接合面的 201027773 -部分，其巾該η魏與設置在該太陽能電池基材之一表面上的-第-導電特徵結構電氣交流，而該ρ型區與設置在該表面上之一第二導電特徵結構電氣交流；在該第_導電特徵結構及該第二導電特徵結構上沈積一第一順應層，其中該第一順應層擁有一第一孔及一第二孔形成在其内；在該第一孔及該第二孔内沈積一導電材料，其中設置 # 在該第一孔内的導電材料與該第一導電特徵結構電氣交流，而設置在該第二孔内的導電材料是與該第二導電特徵結構電狀交流；以及 ^ 在該第一順應層的一表面上設置一互連結構該互連結構擁有-第-層、-第二層以及—隔離該第一層和該第二層的介電材料，而使該第一層透過設置在該第一孔内的該第一導電材料與該第一導電特徵結構電氣交流，並且該第二層透過設置在該第二孔内的該第一導電 # 材料與該第二導電特徵結構電氣交流。 19.如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該第—導電材料包含一選自錫（Sn)、銀（Ag)、鉛（卩|3)及—導電聚人物所組成之族群中的金屬。 20.如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該第一順應層是選自砍氧（silicone)樹脂和環氧樹脂所組成的族群中0 62 201027773 21.如申請專利範圍第18項所述之方法，更包含加熱該互連結構以在該太陽能電池基材、該第一順應層和該互連結構之間形成接合。 22.複數個互連的太陽能電池，包含：一第一太陽能電池組件，含有：

一第一太陽能電池基材，其具有一區及一 p型區，該η型區及p型區是適於將光轉換為電能的接合面的一部分，其中該11型區與設置在該第一太陽能電池基材之一表面上的一第一導電特徵結構電氣連通，而該ρ 型區與設置在該表面上之一第二導電特徵結構電氣交流；以及一第一撓性互連結構，其具有一第一層、一第二層以及一隔離該第一層和該第二層的介電材料，其中該第一層與形成在該第一太陽能電池基材上的該第一導電特徵結構電氣交流’而該第二層與形成在該第一太陽能電池基材上的該第二冑電特徵結構電氣交流；以及一第二太陽能電池組件，含有： -第二太陽能電池基材，其具有—㈣區及一 ρ型 a該11里區及ρ型區是適於將光轉換為電能的接合面的-部分，其中該η型區與設置在該第二太陽能電池基材之-表面上的一第一導電特徵結構電氣交流，而該ρ 里區與e又置在該表面上的一第二導電特徵結構電氣交 63 201027773 流；以及一第二撓性互連結構，其具有一第一層、一第二層以及一隔離該第一層和該第二層的介電材料，其中該第一層與形成在該第二太陽能電池基材上的該第一導電特徵結構電氣交流，而該第二層與形成在該第二太陽能電池基材上的該第二導電特徵結構電氣交流，其中該第一撓性互連結構内的該第一層電氣連接至該第二撓性互連結構的該第一層或該第二層。 23如申請專利範圍第22項所述之複數個互連的太陽能電池，其中該第一及第二撓性互連結構内的介電材料是一選自於由聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯亞胺、尼龍及聚氯乙烯所組成之族群中的材料。 24.如申凊專利範圍第22項所述之複數個互連的太陽能 ❿電池’其中設置在該第—太陽能電池基材及第二太陽能電池基材表面上的該第一導電特徵結構和第二導電特徵結構的厚度是介於約20埃至約5〇〇〇埃之間，並且該第一撓性互連結構和第二撓性互連結構内之該第一層及第二層的厚度是介於約20,000埃至約5〇〇〇〇〇埃之間。 25·如申請專利範圍第22項所述之複數個互連的太陽能電池，其中該第一及第二撓性互連結構内的該第一和第 -層以及該第一和第二太陽能電池基材上的㈣一導電 64 201027773 特徵結構和第二導電特徵結構形成一電路的—部分該複數個互連太陽能電池產生的電經配置而流動通過該電路，並且通過該第一層或該第二層所形成之該電路的電阻小於通過該第一導電特徵結構或該第二導電特徵結構之電阻。 26·如申請專利範圍第電池，其中該第一太池基材表面平行的方两的機械剛性。

22項所述之複數個互連的太陽能陽能電池基材在與該第一太陽能電向上擁有比該第一撓性内連結構要

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