本文介绍了一种用于优化背接触 c-Si 太阳能电池和模块设计的新方法， 该方法业已展现了性能上的优势，而且还将能够更加容易地针对未来的要求，更大和更薄的电池、更容易地实现生产工具产能的扩大等进行调整。

　　晶体硅（c-Si）太阳能电池和模块是光伏（PV）产业的基础，说它是推进 PV 产业发展的动力也未尝不可。从直觉上判断，也许晶体硅并不是预期的适合于光 伏能量转换的理想材料。它具有一个间接带隙，这意味着它的光吸收能力相对较 弱，因而需要采用厚（现今通常＞140μm）基板来实现上佳的效率水平。由于 此类基板的成本较高，因此促使人们大规模开展面向 PV 的薄膜半导体和其他材 料系统的研发活动。 然而，由于晶体硅也许是目前最为人所了解的 PV 工艺材料了，可以从电子 行业借鉴大量的技术成果，从而导致 c-Si 作为一种 PV 材料的领先地位和独特优 势。结果是：晶体生成法被业界所广泛接受，而且掺杂物、杂质、晶体缺陷、吸 气和钝化的作用和影响也都比较为世人所熟悉。同样，有关硅加工的知识和信息 也非常丰富。例如：用于掺杂、退火、化学和物理汽相淀积、蚀刻、图形化和接 触等众多生产工艺已可使用并日臻完善，包括形成了一个庞大的供应商群体。此 外，晶体硅 PV 产品还凭借其可靠性和耐用性以及出众的能量转换效率而赢得了 极佳的口碑。 此外，晶体硅 PV 在连续降低成本方面创造了记录，而且，凭借其较高的效 率，它将在这个规模庞大且技术多样化的产业中保持自身在市场上的强势地位。 在 2007 年销售的 PV 产品当中， 大约 89%采用的都是晶体硅材料。 正如本文下面 重点阐述的那样，由于能够分享电子行业的大量技术成果，因而为运用晶体硅来 实现新颖的太阳能技术改进提供了新一轮的发展良机。 传统设计与基于技术架构的设计的比较 当今的大多数 cSi 产品采用的是一种传统设计，30 年前首度开发 cSi PV 电池 和模块的工程师们对于这种设计是很熟悉的。在本文中，“传统”指的是在前表 面、丝网印刷的 Ag 网格上具有一个 n 型扩散区，并在后表面上具有一个铝合金 背面电场和触点的独立、p 型硅晶圆片。前网格（front grid）具有一个众所周知 的性能折衷，即需要在“减小串联电阻”和“降低光遮蔽损耗”两者之间进行权 衡。总起来说，前网格的光学损耗和阻性损耗＞8%。 有一点也许不太为人所了解， 那就是存在于前表面和后表面上的触点会对模 块工艺产生影响，导致性能和成本指标均有所下降。传统的太阳能电池“串”利 用焊接加工来实现“电串联”，并使用特殊工具（串接机）与 Cu 排线串接起来。

　　然而，这种带状线的截面积是有限度的——较粗的线过于坚硬，而细、宽的带状 线将遮蔽过多的光。最终结果是：互连线电阻损耗有可能导致性能再下降 4%。 串焊工艺（stringing process）本身在几何结构上是“非平面”的，难以实现自动 化，因而限制了每个工具的生产率。另外，该工艺也很难和薄型电池一起使用， 原因是最后制成的电池串联线很脆，极易损坏。 尽管传统 c-Si PV 技术在性能和成本方面将进一步改进，但为了获得实质性 的改善，它将需要对电池和模块的基本架构做出改变。产品的更新换代免不了采 用精细复杂的技术，且常常涉及到技术架构，元件、标准和接口均借助技术架构 来协调，以实现最佳的系统性能。 背接触电池（Back-contact cell）运用了一种新型晶体硅光伏架构，该架构在 电池、模块、甚至系统级上都提供了优势。而且，第一代 c-Si PV 技术利用的是 电子行业的半导体加工能力， 而下一代的 c-Si 技术则将利用来自电子封装领域的 相关原理和工艺。 电池/模块设计的架构法 电池 模块设计的架构法 架构法可同时解决电池和模块设计中的性能、可制造性和可扩缩性问题。这 里的“可扩缩性”指的是调整基板（大小或厚度）、模块尺寸和功能以及制造规 模（每个工具的生产率）的能力。最终的结果是：新型架构应能够更加容易地满 足未来市场的要求。 电子封装行业提供了一种能够更加容易地针对性能和成本来做相应调整的 架构实例。最初的做法是将细导线焊接至半导体裸片上。这种工艺是连续的，且 面向低效率的芯片设计， 因为必需将所有的外部连接线都排布至半导体裸片的边 缘。倒装片技术将键合点分布在整个半导体裸片上。这些键合点被涂覆了一种焊 料，然后通过一个匹配电路把裸片排列成行，这样裸片在再流焊中将在所有的键 合点上同时实现电连接。 通过改变半导体裸片的基础几何结构以更好地与最终产 品（封装电子元件）相匹配，倒装片工艺提供了性能、成本和尺寸扩缩方面的优 势。 传统太阳能电池的性能和制造局限性源自其采用的前面网格几何结构。 背接 触电池提供了一种旨在优化电池和模块设计的全新方法。 背接触电池的互连线不 再受光学损耗的约束。因此，可以使用宽而细的互连线，从而最大限度地减小了 电阻和硬度（应力）。现在，负极性触点和正极性触点位于同一个表面上，所以 如今的装配工艺其几何结构更具平面性，能够采用速度更快的“拾取-摆放”型 工具。 平面几何结构还将能够更好地与薄型电池相兼容， 且便于缩小模块内部各电 池之间的间隔。共平面触点也为实现一种全新的装配工艺创造了条件，在该工艺 中，太阳能电池的互连在层压工序中进行。这种工艺需要一个具电路的模块太阳 能电池背膜和一种在层压操作过程中进行键合的电连接材料。事实上， 串焊工序和工具如今已被连续滚压工艺（用于制作带电子电路的太阳能电池背膜）所取代。由于该工艺将灌封和电子装配整合成单步工序，因此被称为单片式 模块装配（monolithic module assembly，MMA）。