用於光伏太陽能電池和模塊中的單片集成旁路開關的系統和方法與流程

2024-03-23 21:08:05 3

用於光伏太陽能電池和模塊中的單片集成旁路開關的系統和方法相關申請的交叉引用本申請要求2012年10月16日提交的臨時專利申請61/714,723的權益，所述臨時專利申請特此以引用的方式整體併入。發明領域本公開總體涉及太陽能光伏(PV)電池和模塊領域，並且更具體來說涉及嵌入在模塊疊層中以用於分布式集成陰影管理、從而增強光伏(PV)太陽能電池和模塊中的功率和能量採集的單片集成旁路開關(MIBS)。背景晶體矽光伏(PV)模塊目前(自2012年起)所佔比例高於整個全球PV年需求市場和累計全球裝機PV容量的近似85％。晶體矽PV的製造工藝是基於對晶體矽太陽能電池的使用，以由直拉(CZ)矽錠或鑄造矽磚製成的單晶矽或多晶矽晶片開始。基於非晶體矽的薄膜PV模塊(例如像CdTe、CIGS、有機和無定形矽PV模塊)可為低成本製造工藝提供可能性，但是相較於主流晶體矽PV模塊(對於商業晶體矽模塊而言，提供近似14％一直到約20％的典型範圍內、並且大多數情況下約14％到17％的範圍內的模塊效率)，通常為商業薄膜PV模塊提供低得多的轉換效率(STC模塊效率在個位數一直到約14％的範圍內)，並且相較於得到確認的晶體矽太陽能PV模塊，提供未證實的現場可靠性的長期跟蹤記錄。相較於各種其它PV技術，前沿晶體矽PV模塊提供較高的總體能量轉換性能、長期現場可靠性、無毒性和壽命周期可持續性。此外，最近的進展和進步已經使晶體矽PV模塊的總製造成本處於或低於近似$0.65至$0.80/Wp。擊穿單晶矽技術—如基於使用可再用晶體矽模板、薄(例如，晶體矽吸收體厚度為近似10μm一直到約100μm，並且通常≤70μm)外延矽、使用底板附件/疊層的薄矽支撐件和多孔矽剝離技術所製造的高效薄膜單晶矽太陽能電池—在大規模生產時提供高效率(在標準試驗條件或STC下太陽能電池和/或模塊效率為至少20％)和遠遠低於$0.50/Wp的PV模塊製造成本的前景。圖1A是示出典型的太陽能電池如晶體矽太陽能電池或化合物半導體如GaAs太陽能電池的等效電路的示意圖。太陽能電池可以被表示為電流源，所述電流源產生顯示為IL或還被稱為短路電流Isc(在太陽能電池基極和發射極端子電氣短路時流動的電流)的光生或光誘導的電流，所述電流源與二極體並聯、還與寄生分流電阻並聯並且與寄生串聯電阻串聯。由電流源產生的電流取決於太陽能電池上的太陽光照射功率強度的水平。不合需要的暗電流ID由太陽能電池中的複合損失產生。太陽能電池的端子斷開或未連接到任何負載時，跨太陽能電池兩端的電壓被稱為Voc或開路電壓。現實的太陽能電池等效電路還包括有窮串聯電阻Rs和有窮分流電阻RSH，如圖1A和圖1B的電路示意圖中所示。在理想的太陽能電池中，串聯電阻RS為零(即，無串聯電阻歐姆功率損耗)並且分流電阻RSH是無窮的(無分流電阻功率耗散損耗)。然而，在實際和現實的太陽能電池中，有窮(非零)串聯電阻歸因於以下事實：太陽能電池在其半導體吸收層和金屬化結構中具有寄生串聯電阻部件(即，太陽能電池不是完美的導電體)。在太陽能電池操作期間，此類寄生電阻部件、包括半導體層電阻和金屬化電阻造成一些歐姆損耗和功率耗散(並且因此，佔空因數降級)。有窮(非無窮)分流電阻由從一個端子到另一個端子的電流的不合需要洩漏引起，所述不合需要洩漏歸因於不利影響如基於區域的和邊緣誘導的(包括但不限於不完全邊緣隔離)分流缺陷以及太陽能電池中的其它非理想因素。此外，理想太陽能電池將具有為零的串聯電阻和具有無窮電阻值的分流電阻。圖2A同樣是示出太陽能電池的等效電路模型的示意圖，其示出電流源、光生電流和暗電流(但未示出寄生串聯電阻部件和分流電阻部件)，並且圖2B是示出太陽能電池如晶體矽太陽能電池在電池上有和沒有太陽光照射的情況下的典型電流電壓(IV)特性的對應定性電流電壓(IV)曲線圖。IL和ID分別是太陽能電池的所需有效光生電流和不合需要的暗電流。用於光伏(PV)模塊中的太陽能電池基本上是光電二極體—它們通過半導體吸收體中的光生載流子(通常為電子和空穴)直接將到達它們的光接收表面處的太陽光轉換成電功率。在具有多個太陽能電池的模塊中，任何被遮蔽電池不能與層壓在同一PV模塊內的未被遮蔽電池產生相同量的電功率(或電流)。因為層壓在典型PV模塊中的所有電池通常串聯連接成串，所以功率的差異還導致通過電池的光生電流的差異(被遮蔽電池對比未被遮蔽電池)。如果嘗試驅動串聯連接的未被遮蔽電池的較高電流通過同樣與所述未被遮蔽電池串聯連接的被遮蔽(或部分被遮蔽)電池，那麼被遮蔽電池(或部分被遮蔽電池)的電壓實際上變為負值(即，被遮蔽電池有效地變成反向偏壓)。在此反向偏壓條件下，被遮蔽電池消耗或耗散大量功率而不是產生功率。由被遮蔽或部分被遮蔽電池消耗和耗散的功率將導致電池變熱，從而在模塊內被遮蔽電池所定位的地方產生局部熱點，並且最終可能導致永久性電池和模塊故障，因此在現場產生主要的可靠性故障問題(除非實施保護性措施)。標準(即，通常為包括60個太陽能電池的PV模塊)晶體矽PV模塊通常在PV模塊內被連線成三個20-電池(或在72-電池模塊的情況下為24個電池或在96-電池模塊的情況下為32個電池)串聯連接串，其中具有20個電池的每一串由放置在內部接線盒中的外部旁路二極體(通常為pn結二極體或肖特基二極體)保護。具有20個電池的這些串在接線盒內彼此電氣串聯連接以形成最終的PV模塊組件電氣互連並且提供模塊的輸出電引線，從而通常構成串聯連接的太陽能電池。只要PV模塊在其表面上接收相對均勻的太陽光輻射並且無電池被遮蔽，那麼模塊內的電池將產生基本上等量的功率(和電流)，其中對於大多數晶體矽PV模塊，電池最大功率電壓或Vmp大約近似～0.5V到0.6V。因此，對於使用晶體矽電池的包括三個20-電池串聯連接子串的60-電池PV模塊，跨具有串聯連接的20個電池的每一串兩端的最大功率電壓或Vmp將近似約為10V到12V。在均勻的模塊照射條件下，每個外部旁路二極體跨其端子兩端將具有約-10V到-12V的反向偏壓(例如，當模塊在其最大功率點或MPP下操作時)，並且旁路二極體保持處於反向偏置截止狀態(因此，位於接線盒中的反向偏置外部旁路二極體將不會對模塊功率輸出造成影響)。在20-電池串中的一個太陽能電池被部分或完全遮蔽的情況下，所述太陽能電池與未被遮蔽電池相比產生較少的電功率(和更小的電流)。因為串中的電池通常電氣串聯連接，所以被遮蔽電池實際上變為反向偏壓並且開始耗散電功率，並且因此將會在反向偏壓被遮蔽電池的位置處造成局部熱點而不是產生功率。除非採取適當的預防措施，否則被遮蔽電池的功率耗散和所產生的局部變熱可能由於潛在的災難性故障(如反向偏壓被遮蔽電池的故障、電池到電池電氣互連的故障和/或模塊層壓材料如模塊密封劑和/或底片的故障)而造成較差的電池和模塊可靠性，並且由於裝機PV系統中的過度變熱或熱點而造成潛在的火災危險。晶體矽模塊常常使用外部旁路二極體，以便消除以上提及的由太陽能電池的部分或完全遮蔽引起的熱點效應，並且防止歸因於電池反向偏壓變熱所產生的潛在的電池和模塊可靠性故障和安全危險。如果到達PV模塊中的PV電池表面處的太陽光不夠均勻(例如，由於一個或多個太陽能電池的完全或甚至部分遮蔽)，那麼由被遮蔽電池的反向偏壓引起的此類熱點現象可能永久地損壞受影響的PV電池並且甚至引起火災危險。旁路二極體(整流器)常常被放置在PV模塊內的太陽能電池子串兩端，在具有三個20-電池子串的標準60-電池晶體矽太陽能模塊中，通常每具有20個太陽能電池的子串有一個外部旁路二極體(所述配置在具有三個24-電池子串的72-電池晶體矽太陽能模塊中可以為每具有24個太陽能電池的子串有一個外部旁路二極體；許多其它配置有可能用於具有任何數目的太陽能電池的模塊)。跨串聯連接的電池串兩端具有外部旁路二極體的這種連接配置防止了模塊中的反向偏壓熱點並且允許PV模塊在其整個壽命期間在各種實際生活遮蔽或部分遮蔽或汙染條件下非常可靠地操作。在不存在電池遮蔽的情況下，串中的每個電池用作與子串中的其它電池具有相對匹配的電流值的電流源，其中子串中的外部旁路二極體與模塊中的子串的總電壓反向偏置(例如，在晶體矽PV模塊中，串聯的20個電池跨旁路二極體兩端產生近似約10V到12V反向偏壓)。在子串中的電池被遮蔽的情況下，被遮蔽電池被反向偏壓，從而使用於包括被遮蔽電池的子串的旁路二極體導通，進而允許來自未被遮蔽子串中的良好太陽能電池的電流流過與具有被遮蔽電池的子串相關聯的外部旁路二極體。雖然外部旁路二極體(標準主流60-電池晶體矽PV模塊接線盒中通常包括三個外部旁路二極體)在電池被遮蔽的情況下保護PV模塊和電池，但是旁路二極體實際上還可因遮蔽損失而造成裝機PV系統的功率採集和能量產量的顯著損失。圖3A和圖3B是代表性60-電池晶體矽太陽能模塊的圖，太陽能模塊具有串聯連接的三個20-電池子串2(每個子串中具有串聯連接的20個電池)和在模塊中的任何電池被遮蔽或過度部分被遮蔽期間(圖3A示出單電池遮蔽，被遮蔽電池6，並且圖3B示出多電池部分遮蔽情況，部分被遮蔽行8)保護電池的三個外部旁路二極體4。作為實例，圖3A示出在底部行中具有1個被遮蔽電池的60-電池模塊(一個20-電池子串受甚至單電池遮蔽影響)，並且圖3B示出在底部行中具有6個部分被遮蔽電池的60-電池模塊(三個20-電池子串都受遮蔽影響)。如果子串中的一個或多個電池被遮蔽(或部分被遮蔽到顯著遮蔽程度)(如圖3A中所示)，那麼用於具有被遮蔽電池的子串的外部旁路二極體被啟動並且對整個子串分流，由此既通過防止熱點保護了被遮蔽電池又使有效模塊功率輸出降低了約1/3(如果三個子串中的僅一個受太陽能電池遮蔽影響)。如果每子串有至少一個電池被遮蔽(如圖3B中所示)，那麼所有三個旁路二極體都被啟動並且對整個模塊分流，由此防止了在三個20-電池子串中的每一個中存在至少一個被遮蔽或部分被遮蔽電池時從模塊提取任何功率。作為實例，典型的現有技術外部PV模塊接線盒可容納60-電池晶體矽太陽能模塊中的三個外部旁路二極體。外部接線盒和相關的外部旁路二極體構成整個PV模塊材料清單(BOM)成本的一部分，並且可佔PV模塊BOM成本的約10％(或約5％至15％)(即，以不包括太陽能電池成本的PV模塊BOM成本的百分比計)。此外，外部接線盒還可能是裝機PV系統中的現場可靠性故障和火災危險的來源。雖然大多數當前晶體矽PV模塊主要使用外部接線盒，其中外部旁路二極體放置在接線盒中，但是已存在具有前接觸電池的PV模塊的一些實例，其在模塊層壓工藝期間將三個旁路二極體直接放置並層壓在PV模塊組件內，但與前接觸太陽能電池分開(然而，每前接觸電池的20-電池子串仍然使用一個旁路二極體)。此實例仍然具有外部旁路二極體的局限性，即，即使當單個電池被遮蔽時，旁路二極體也對在子串內具有被遮蔽電池的整個電池子串分流，由此降低了裝機PV系統的功率採集和能量產量能力。最小化串聯模塊串中的模塊被遮蔽的可靠性故障影響的一種已知現有技術方法在於跨串聯連接的模塊兩端使用旁路二極體，如圖4A和圖4B連同圖5中所描繪的示例性電路示意性示出。此配置實際上與在每個模塊接線盒內具有外部旁路二極體的模塊相同。圖4A示出串聯連接太陽能PV模塊串的未被遮蔽電流通路，並且圖4B示出同一串聯連接太陽能PV模塊串，其中一個模塊被遮蔽並且跨被遮蔽模塊兩端的相關聯的旁路二極體對所述模塊分流並且為串聯串提供替代旁路電流通路。圖5是具有多個串聯連接的太陽能電池的示意性電路模型圖，其中外部旁路二極體用於模塊子串或串(每個太陽能電池以其等效電路圖示出，包括電流源、整流二極體以及寄生串聯電阻元件和並聯電阻元件)。如果串聯連接串中無電池被遮蔽，那麼旁路二極體保持處於反向偏置狀態並且太陽能電池串正常操作，從而完全致力於太陽能模塊發電。如果任何電池部分或完全被遮蔽，那麼被遮蔽電池(因此串聯連接串中的所有太陽能電池)被反向偏壓並且外部旁路二極體因此正向偏置，因此消除了熱點、可靠性故障和/或對被遮蔽電池的損壞的可能性。換句話說，當PV模塊的至少一部分被遮蔽時，其旁路二極體被正向偏置並且傳導電流，從而防止模塊串聯串中出現性能衰退和可靠性問題。旁路二極體將整個被遮蔽模塊(或具有至少一個被遮蔽電池的子串)的電壓保持到較小的負電壓(例如，-0.5V到0.7V)，從而限制模塊串陣列輸出的總功率降低。圖6是示出典型晶體太陽能電池在具有和不具有旁路二極體情況下的電流-電壓(I-V)特性的曲線圖(實例以pn結旁路二極體示出；對於肖特基二極體，實際電壓降將會更小)。旁路二極體將施加到被遮蔽太陽能電池兩端的最大反向偏壓限制到不超過旁路二極體的導通正向偏壓(例如，對於肖特基和pn結旁路二極體，分別位於約0.3V-0.5V之間以及約0.6V-0.7V之間)。圖7是示出與圖4和圖5的晶體矽PV模塊類似的晶體矽PV模塊代表性實例的圖，其中在60-電池模塊內每20-電池子串具有一個被遮蔽(或部分被遮蔽)電池(如被遮蔽電池10，共有三個電池被遮蔽，如此代表性實例中所示)，其中因為所有三個20-電池子串均由其外部旁路二極體分流以保護被遮蔽電池，三個20-電池子串中的三個被遮蔽電池導致消除了由整個太陽能PV模塊提供的電功率。使用每20-電池子串一個外部旁路二極體的布置，三個20-電池子串中具有三個被遮蔽電池的結果在於：從PV模塊提取的電功率基本上降為零，即使僅3/60的模塊(或60個電池中的3個)受遮蔽影響。此外，這種類型的具有外部旁路二極體的現有技術PV模塊布置可導致現場、尤其是在最易受模塊遮蔽和/或受汙染條件影響的設施中的裝機PV系統的顯著能量產量降低和功率採集損少。在具有多個模塊串的晶體矽PV系統設施中，模塊遮蔽影響和其對功率採集和能量產量的不利影響可能比以上所示的具有單個模塊串聯串的實例大得多。在具有串聯連接模塊串的多個並聯串的太陽能PV系統中，並聯串必須與彼此產生近似相同的電壓(即，並聯串的電壓必須密切匹配，否則將存在顯著的功率損耗)。因此，使所有並聯連接的模塊串在近似相同的電壓下操作的電氣約束不允許被遮蔽串在沒有顯著的裝機PV陣列功率損耗的情況下非常靈活地啟動其旁路二極體。因此，在基本上所有情況下，PV模塊上影響即使一個串內的一個電池的遮蔽或甚至部分遮蔽也可能實際上切斷由整個串產生的功率。作為代表性實例，考慮一個未被遮蔽PV模塊串和被遮蔽的一個PV模塊串(如上文前一實例中所描述)。最大功率點跟蹤(MPPT)能力將允許從第一PV模塊串產生滿功率並且從第二PV模塊串產生滿功率的70％。以此方式，兩個串達到相同電壓(對於具有串聯連接模塊的並聯連接串，來自並聯串的電流在相同模塊串電壓下是可加的)。因此，在這個實例中並使用具有集中式MPPT的集中式DC到AC逆變器，由PV模塊陣列產生的功率在沒有任何模塊遮蔽的情況下將為最大可能功率的85％。這表示PV系統有15％的功率損耗。圖8和圖9是示出已知PV系統設施的兩個實例的圖。圖8示出現有技術PV模塊(例如，每個具有50W輸出)的3x6陣列的實例，其中旁路二極體被連接以產生600VDC、900WPV輸出。圖9示出具有外部模塊旁路二極體的3個PV模塊和阻塞二極體連同充電電池的串聯連接。在常規晶體太陽能PV模塊中，串聯和並聯連接的模塊串通常可使用外部旁路(並且在電池充電電路的情況下還可使用阻塞二極體)。然而，類似於前述實例，由於早前概述的問題或性能約束，這些代表性現有技術PV模塊設施遭受裝機PV系統的電功率採集限制和降低的能量產量。現有技術實現方式的另一個代表性實例是與主要用於聚光PV(或CPV)應用的前接觸(太陽能電池正面上的發射極接觸指狀物和母線)鍺襯底上化合物半導體(III-V)多結太陽能電池一起使用的單片化合物半導體旁路二極體。圖10是示出此現有技術單片旁路二極體的實例的圖，其中使用起始鍺襯底上的化合物多結太陽能電池層(以便為多結太陽能電池層的生長提供相對緊密的晶格匹配)製造前接觸多結化合物半導體CPV太陽能電池。此現有技術實例示出在還用於製造用於CPV應用的前接觸化合物半導體多結太陽能電池的同一起始鍺(Ge)晶片上用作所謂的旁路二極體。在這個實例中，肖特基旁路二極體和化合物半導體(在此現有技術情況下為砷化鎵及其三元III-V合金)多結太陽能電池均位於太陽能電池的同一面(頂面)上(其中電接觸位於太陽能電池光明面和與光明面相反的背面兩者上)，並且具有不同的材料層堆疊(即，用於肖特基二極體的沉積和處理的材料堆疊與用於多結太陽能電池的沉積和處理的材料堆疊完全相同)，從而使太陽能電池製造工藝更加複雜(由於用於肖特基二極體裝置的增加的製造工藝步驟和額外材料層)且昂貴(因此，此類實施方案僅針對其中CPV電池相當昂貴、遠比晶體矽太陽能電池以及其它非CPV太陽能電池昂貴的CPV應用來演示)。此現有技術實現方式的另一個限制和潛在製造產量和複雜性問題在於：多結太陽能電池和肖特基二極體的材料堆疊厚度或高度是不同的。這表示實現單片金屬化接觸和使太陽能電池和肖特基二極體互連的進一步挑戰和增加的工藝複雜性。由於此現有技術單片肖特基旁路二極體與昂貴多結太陽能電池位於同一昂貴鍺襯底上，所以由於增加的工藝步驟而實質上進一步增加了整體工藝複雜性並且增加了此現有技術多結太陽能電池實施方案的製造成本，同時由於將肖特基旁路二極體與電池的有效光明面集成在同一面上(以及旁路二極體與相對小的有效CPV多結電池面積的相對面積比相當大的事實)，導致有效太陽能電池和太陽能模塊(和裝機CPV系統)效率損少或損失。與前發射極接觸化合物半導體多結太陽能電池一起在鍺襯底上製成的此單片旁路肖特基二極體實質上在太陽能電池和旁路二極體中需要不同的材料層堆疊，因此，實質上使整個單片太陽能電池和肖特基二極體工藝複雜化，增加太陽能電池製造工藝步驟的數目並且提高其總製造成本。雖然在CPV太陽能電池中，由於所使用的相當高的集中度，製造太陽能電池的此類由於增加的工藝步驟而顯著增加的工藝複雜性以及成本增加是可接受的，但是在非高度集中的CPV太陽能電池如在晶體矽太陽能電池中不是經濟可行的或實用的。圖11是示出已知的單片旁路二極體與多結化合物半導體CPV電池的實例的圖。圖10中所示的現有技術結構的單片肖特基旁路二極體的所有約束和限制(包括工藝複雜性和成本)還適用於圖11中所示的單片旁路二極體。此現有技術實例示出與化合物半導體多結(具有用於多層結構的三元GaAs合金的組合)太陽能電池在同一鍺(Ge)襯底上用作單片旁路二極體的pn結二極體(替代肖特基二極體)。在這個實例中，pn結旁路二極體和化合物半導體多結太陽能電池兩者均位於太陽能電池的同一面(頂面)上，並且具有不同的材料堆疊(因此，工藝和材料層相對於彼此並不協調)，從而使太陽能電池製造工藝更加複雜且昂貴(因此，此類實施方案僅針對其中CPV多結太陽能電池遠比非CPV單結太陽能電池昂貴的CPV應用來演示)。在這個現有技術實例中，由於pn結旁路二極體與太陽能電池單片集成在同一昂貴鍺襯底上(用於相對晶格匹配的III-V二元和三元化合物半導體層的隨後生長)，進一步增加了整體製造工藝複雜性和成本，同時由於將旁路二極體與電池的有效光明面集成在同一面上，並且由於CPV太陽能電池和相關聯的pn結二極體中所使用的材料堆疊結構不同，導致有效太陽能電池和太陽能模塊(和裝機PV系統)效率損少。此外，這種將旁路pn結二極體單片集成在前接觸化合物半導體多結CPV太陽能電池上在太陽能電池和旁路二極體中需要不同的材料層堆疊，因此實質上使整個單片太陽能電池結構及其製造工藝複雜化，增加太陽能電池製造工藝步驟的數目並且提高其製造成本。雖然製造太陽能電池的此類顯著增加的工藝複雜性和成本增加在用於CPV系統的昂貴且複雜的CPV太陽能電池中是可接受的，但是在非CPV(非高度集中的PV)太陽能電池如在更廣泛使用的晶體矽太陽能電池和模塊中不是經濟上可行的。一般來說，雖然對於高度集中的CPV應用而言，如圖所示的現有技術的在昂貴鍺襯底上將旁路二極體(肖特基二極體或pn結二極體)單片集成在昂貴多結前接觸太陽能電池上是所述特定應用可接受的(儘管完全不是低成本解決方案)，而不管材料堆疊和工藝步驟之間的額外工藝步驟和協調不足、額外製造成本以及增加的與太陽能電池單片集成的製造工藝複雜性，但是針對昂貴起始襯底上的昂貴化合物半導體多結太陽能電池(具有昂貴MOCVD生長多結化合物半導體材料堆疊)所演示的現有技術方法對於主流平板(非集中的或低度至中度集中的)低成本太陽能PV電池和模塊而言太過複雜、昂貴且不可接受。另外，如前所述，因為旁路二極體的單片集成的現有技術方法消耗了相當大的面積部分(除此之外由昂貴太陽能電池使用)，所以減小了太陽光吸收的有效面積並且因此由於太陽光吸收面積的損失而降低了有效電池效率。在單片旁路二極體與昂貴化合物半導體多結太陽能電池位於昂貴鍺襯底上的現有技術演示中，太陽能電池和旁路二極體的金屬化和接觸位於裝置和襯底的兩面、包括襯底的光明面和背面上，從而使太陽能電池和旁路二極體的整體單片互連更複雜且昂貴。發明概述因此，已出現了對以下高效太陽能電池的需要，所述高效太陽能電池包括但不限於：高效晶體矽太陽能電池、以及任何晶體半導體(使用矽和/或其它半導體材料，如基於砷化鎵的材料)太陽能電池如包括底板的太陽能電池和/或高效背接觸太陽能電池，所述高效太陽能電池具有與每個太陽能電池單片集成的旁路開關，所述旁路開關基於大致上協調的製造工藝流程提供裝機PV系統的分布式陰影管理、增加的能量和功率採集以及能量產量提高、以及太陽能電池和PV模塊保護，並且由於電池層級旁路開關的這種單片集成而不會增加太陽能電池製造工藝複雜性和成本。根據所公開主題，提供具有至少一個單片集成的電池上電子旁路開關(MIBS)的背接觸太陽能電池，所述背接觸太陽能電池大致上消除或減少了與先前發展的太陽能光伏電池和模塊相關聯的缺點和能量產量採集限制，以及已知的單片和非單片旁路二極體實現方式的限制和缺點。根據所公開主題的一方面，提供背接觸太陽能電池，所述背接觸太陽能電池具有單片集成的電池上功率電子器件，更確切地每太陽能電池有至少一個單片旁路開關，如肖特基二極體(包括但不限於超級勢壘肖特基二極體)或pn結二極體或基於電晶體的開關。背接觸太陽能電池由半導體吸收襯底(例如，由外延生長形成或來自直拉晶片或來自鑄造多晶晶片的晶體矽吸收體)以及底板構成，所述半導體吸收襯底具有光捕獲正面和與光捕獲正面相反的背面。在雙面太陽能電池的情況下，背面也可充當第二光捕獲表面。第一指叉型金屬化圖案(稱為M1的第一金屬化層)定位在半導體襯底的背面上，並且薄底板片材或材料層(例如由電絕緣剛性或柔性材料製成)被附接(例如層壓)到並支撐半導體襯底的背面。用於圖案化M1的形成方法包括但不限於：合適的金屬堆疊(例如，包括Al、NiV)的物理氣相沉積(PVD)和圖案化(雷射燒蝕或掩膜溼法或幹法蝕刻圖案化)或通過合適的金屬膏(如合適的鋁或鋁矽合金膏)的直接印刷(如絲網印刷或漏版印刷或噴墨印刷)。第二指叉型金屬化圖案(稱為M2的第二太陽能電池金屬化層)設置在底板上(並且通過除預先指定的通孔之外的底板與M1電隔離並分開，導電通孔插塞通過預先指定的通孔互連M1和M2層)，並且通過穿過底板的導電通孔的圖案化陣列在指明位置處電互連到第一指叉型金屬化圖案(因此產生圖案化兩層金屬化結構)。至少一個單片集成的電池上電子部件如電子旁路開關(例如，肖特基二極體或旁路二極體或電晶體開關)與製造太陽能電池同時並且使用用於製造太陽能電池的基本上相同的工藝步驟被單片製造在用於製造太陽能電池的同一半導體襯底內，並且作為具有所需極性的並聯旁路開關(例如，包括但不限於整流肖特基二極體或pn結二極體)使用圖案化太陽能電池金屬化結構(M1和/或M2)來電互連到太陽能電池端子(例如，太陽能電池基極和發射極端子)。根據本文所提供的描述將明白所公開主題的這些和其它方面以及額外的新穎特徵。本

技術實現要素：
的意圖並非為所主張主題的全面描述，而是提供對本主題的某些功能性和實施方案的綜述。本領域技術人員將在查閱以下圖式和詳述之後明白此處所提供的其它系統、方法、特徵和優點。例如，雖然本發明的代表性實施方案針對用於使用具有指叉型(或指叉型背接觸：IBC)金屬化結構的薄單晶矽吸收體的背接觸/背結太陽能電池來呈現和描述，但是應理解的是，本發明的單片集成旁路開關實施方案(各種結構和工藝方法)和概念可應用於其它太陽能電池吸收材料和用任何合適的半導體吸收材料製成的其它太陽能電池結構，包括但不限於：具有前結/背接觸(和非指叉型圖案化互連)的那些(具有包括其它半導體材料如GaAs、GaN等的晶體矽或結構)；具有前發射極接觸和背面基極接觸兩者的太陽能電池(具有包括其它半導體材料如GaAs、GaN等的晶體矽或結構)；由單晶矽之外的材料製成的太陽能電池；使用比此處所述的那些厚的半導體吸收層的太陽能電池；金屬化穿孔卷繞(MWT)太陽能電池；PERC和PERL太陽能電池；矽異質結(SHJ)太陽能電池等。這意圖在於包括在本說明書內的所有此類額外的系統、方法、特徵和優點都是在任何權利要求的範圍內。附圖簡述結合附圖(各個尺寸不按比例示出)根據以下陳述的詳細描述，所公開主題的特徵、性質和優點可變得更明白，在附圖中，相同參考數字指示相同特徵，並且其中：圖1A和圖1B是示出太陽能PV電池的等效電路圖的電路示意圖，包括電流源、具有電池暗電流的整流二極體、寄生有窮串聯電阻和寄生有窮分流電阻；圖2A是示出理想太陽能電池的簡化等效電路模型的示意圖(未示出寄生串聯電阻或分流電阻)，並且圖2B是示出太陽能電池在黑暗條件和有太陽光照射條件兩種情況下的電流電壓(IV)特性的對應I-V曲線圖；圖3A和圖3B是典型的60-電池晶體矽太陽能模塊的代表圖，其中實例分別以一個被遮蔽電池(3A)和若干被部分遮蔽電池(3B)示出；圖4A是示出串聯連接的太陽能模塊串的未被遮蔽電流通路的圖，並且圖4B是示出同一串聯連接的太陽能模塊串的圖，其中一個模塊被遮蔽並且外部旁路二極體為串聯連接的模塊串提供替代旁路電流通路；圖5是用於包括多個串聯連接的太陽能電池的模塊子串的外部旁路二極體的示意圖，其中太陽能電池以其等效電路圖示出；圖6是示出晶體太陽能電池在具有和不具有保護旁路二極體情況下的電流電壓(I-V)特性的曲線圖；圖7是示出代表性現有技術60-電池晶體矽PV模塊的實例的圖，其中在串聯連接的太陽能電池的三個不同的20-電池子串上具有三個被遮蔽電池(其中3個外部旁路二極體未示出—每20-電池串聯連接的子串1個外部旁路二極體)；圖8和圖9是示出代表性現有技術PV系統設施的兩個實例的圖，所述PV系統設施包括以並聯和串聯模塊互連方式(圖8示出具有旁路模塊中的外部二極體)以及全部串聯模塊互連方式(圖9示出具有外部模塊旁路二極體)布置的PV模塊陣列；圖10和圖11是示出通過昂貴化合物半導體生長工藝在昂貴鍺襯底上產生的化合物半導體(基於GaAs的)旁路二極體(肖特基二極體或pn結二極體)與昂貴多結化合物半導體集中器PV(CPV)太陽能電池的現有技術單片集成的圖；基於Ge和GaAs的多結太陽能電池材料堆疊和製造工藝流程與旁路二極體材料堆疊和製造工藝流程不同並且不協調，因此由於添加旁路二極體而造成顯著的額外工藝複雜性和製造成本(在這個演示中，在裝置的正面和背面兩者上形成電池和旁路二極體金屬化)；圖12是突出顯示使用外延矽生長的薄晶體矽、背接觸/背結晶體矽太陽能電池製造工藝的關鍵工藝步驟的代表性工藝流程(針對本發明的一個實施方案，此太陽能電池利用具有兩層金屬化的底板技術)。實施方案可適用於使用此類型的工藝流程以及許多其它電池製造工藝流程的太陽能電池，包括但不限於根據起始單晶晶片(例如，直拉或CZ)或多晶晶片(來自鑄造晶體磚)或外延生長襯底或其它襯底製造方法製造的太陽能電池；圖13是示出本發明的分布式單元陰影管理系統實施方案的示意圖，其中每太陽能電池(太陽能電池以其等效電路圖示出)有一個內部(嵌入式)單片製造旁路開關(即，肖特基二極體或pn結二極體或另一種半導體開關如電晶體開關)；本發明的實施方案可每電池使用一個內部單片旁路二極體或每多個太陽能電池使用一個內部單片旁路二極體或每單個太陽能電池使用多個內部單片旁路二極體(這裡所描述的實施方案針對每太陽能電池單個單片旁路二極體給出，但是要理解，本發明的設計、工藝和概念也可適用於其它以上提及的布置)；圖14是示出單片集成旁路開關(MIBS)太陽能電池實施方案的光明面視圖的圖，所述實施方案使用全周邊閉環周緣(周邊)MIBS旁路二極體，其中由溝槽隔離區域使二極體襯底與主太陽能電池襯底區域分開且電隔離(此類單片配置可通過底板實現)；圖15是示出MIBS太陽能電池實施方案的光明面視圖的圖，其中多個全周邊閉環MIBS旁路二極體圍繞共享連續底板的多個太陽能電池小塊或島(實例示出為NxN陣列的小塊或島，其中N是整數；可使用其它NxM陣列的小塊或島，其中N和M是不同的整數)，從而單片形成太陽能電池—使用溝槽隔離區域、使用小塊/島和相關的MIBS旁路二極體之間共享的連續底板來電隔離所有MIBS區域和太陽能電池小塊或島；圖16是示出MIBS裝置與背接觸/背結太陽能電池實施方案(均共享連續底板的MIBS和相關聯的太陽能電池)的頂視圖的示意圖，所述MIBS裝置具有全周邊閉環(周緣形狀)連續pn結二極體，其包括具有相反n型和p型半導體摻雜極性的區域；圖17是示出與背接觸/背結太陽能電池實施方案相關聯的多個MIBS裝置的頂視圖的圖，所述MIBS裝置具有使用定位在太陽能電池的周邊邊緣周圍和附近的多個pn結二極體島的替代幾何MIBS二極體圖案，其中多個MIBS島和太陽能電池共享連續底板；圖18A和圖18B是單片共享連續底板上的MIBS周邊周緣二極體和太陽能電池在使用針對太陽能電池和MIBS裝置兩者協調的工藝流程的太陽能電池(和並發MIBS)裝置工藝的不同階段的橫截面示意圖；圖19A和圖19B是詳述背接觸背結太陽能電池的MIBS周緣二極體(圖19A中的pn結二極體MIBS或圖19B中的肖特基二極體MIBS)太陽能電池實施方案在完成形成具有單片集成陰影管理的MIBS使能的背接觸/背結太陽能電池的製造工藝之後的橫截面示意圖；圖20A和圖20B(圖20B是圖20A的一部分的展開圖)是示出MIBS(使用肖特基二極體或pn結二極體)的第一層金屬化圖案(M1)實施方案的頂視圖的示意圖，所述實施方案例如使用相對高導電性的鋁(或另一種合適的金屬或金屬合金)金屬化(例如，通過PVD、隨後進行圖案化、鋁或鋁矽合金或另一種合適的金屬膏的直接絲網印刷形成；或通過另一種合適的M1形成方法形成)；圖21是具有周邊MIBS周緣二極體(使用pn結或肖特基二極體)的指叉背接觸(IBC)/背結太陽能電池的背面(選項1)；本圖示出第二層金屬(金屬2或M2指狀物和母線)圖案連同多個導電通孔插塞的示意圖，所述導電通孔插塞在指明區域處將圖案化M2層互連到圖案化金屬1(M1)層，從而完成太陽能電池以及MIBS周緣電互連(太陽能電池和MIBS周緣二極體尺寸未按比例示出)。M2指狀物圖案可與M1指狀物圖案大體上正交或垂直，並且M2指狀物的數目實質上可小於M1指狀物的數目，即，M1圖案是細間距圖案並且M2圖案是粗間距圖案；圖22是具有周邊MIBS周緣二極體(使用pn結或肖特基二極體)的指叉背接觸(IBC)/背結太陽能電池的背面(選項2)；本圖示出第二層金屬(金屬2或M2)圖案連同導電通孔插塞，所述導電通孔插塞將圖案化M2互連到圖案化金屬1(M1)，從而完成電池以及MIBS周緣電互連(太陽能電池和MIBS周緣二極體尺寸未按比例示出)。M2指狀物圖案可與M1指狀物圖案大體上正交或垂直，並且M2指狀物的數目實質上可小於M1指狀物的數目，即，M1圖案是細間距圖案並且M2圖案是粗間距圖案；；圖23A到圖23L是示出相對MIBS二極體和太陽能電池幾何布置的各種代表性實施方案的平面(頂面)圖的示意圖(這些實例以全正方形太陽能電池示出；相同的一般設計可用於使用其它襯底幾何結構如準正方形電池襯底的太陽能電池形狀)。這些示意圖中的尺寸未按實際比例示出。為總太陽能電池加MIBS面積的一部分的MIBS面積被選擇為相對較小(以便使被分配給MIBS的不發電面積部分最小化)，例如，小於太陽能電池面積的約1％；圖24到圖31是用於製造背接觸/背結單晶矽太陽能電池和相關聯MIBS裝置的若干代表性太陽能電池製造工藝流程實施方案(這些代表性實施方案以用於所得太陽能電池的薄外延生長矽襯底示出；本發明的MIBS結構和方法可以與其它太陽能電池結合使用，例如包括但不限於使用由線鋸從直拉或CZ錠製造的起始單晶矽晶片或由線鋸從鑄造多晶矽鑄磚製造的起始多晶矽晶片製成的背接觸太陽能電池)；圖32是示出MIBS背接觸/背結太陽能電池實施方案的平面(頂面)圖的示意圖，其中MIBS周緣二極體被形成為分段式pn結二極體；圖33A和圖33B(圖33B是圖33A的一部分的展開圖)是示出利用分段式pn結二極體結構製成的代表性MIBS周緣二極體的太陽能電池第一層金屬化圖案(金屬1或M1)實施方案的頂部示意圖的示意圖；以及圖34A和圖34B(圖34B是圖34A的一部分的展開圖)是示出使用pn結二極體MIBS或肖特基二極體MIBS的太陽能電池的僅第一層金屬化(M1層)和MIBS/太陽能電池互連圖案(M1)的平面(頂面)圖的圖。詳述以下描述並非以限制意義進行，而是出於描述本公開的一般原理的目的進行。本公開的範圍應參考權利要求書來確定。本公開的示例性實施方案在附圖中示出，相同數字用於指代各個附圖的相同和對應部分。而且雖然參考特定實施方案(如使用單晶矽襯底、單晶矽(如外延矽)太陽能電池吸收層和其它所述的製造材料的背接觸太陽能電池)描述本公開，但是本領域技術人員可無需過度實驗地將本文所討論的原理應用於基於不同襯底類型和/或太陽能電池結構和/或整體太陽能電池製造方法的其它太陽能電池(包括使用直拉(CZ)單晶矽或鑄造多晶矽起始晶片製成的背接觸太陽能電池(因此，太陽能電池襯底無需外延矽沉積)，其它背接觸太陽能電池(如MWT背接觸太陽能電池)，使用外延矽吸收體或直拉(CZ)矽起始晶片或鑄造多晶矽起始晶片製成的前接觸太陽能電池)、其它製造材料(包括除了晶體矽之外的各種半導體材料(如晶體砷化鎵、氮化鎵、鍺等))、技術領域和/或實施方案。此外，起始半導體層的摻雜物濃度/分布(例如p型或n型)被稱為本底摻雜。因此，雖然針對指叉型背接觸(即，IBC)晶體(單晶或多晶)矽太陽能電池來描述本文的實施方案，但是應理解，所公開的發明方面可適用於更廣泛範圍的太陽能電池架構(例如，金屬穿孔卷繞或MWT背接觸太陽能電池、前接觸太陽能電池、雙面太陽能電池等)和材料(例如，除晶體矽之外，GaAs、Ge等)。如上所述，已知的晶體矽(或其它基於電池的)PV系統中的在存在遮蔽時提供可靠模塊操作的現有技術太陽能電池保護和太陽能模塊陰影引起的熱點預防解決方案常常是基於利用以下之一或其組合：分開或離散旁路二極體，在PV模塊中最常見地是每一串聯連接的太陽能電池子串(例如，在60-電池或72-電池PV模塊中，每子串分別有20個或24個電池)有一個外部離散旁路二極體(通常被放置且電連線在光伏模塊接線盒中)(通常每晶體矽PV模塊有三個外部旁路二極體被放置在外部模塊接線盒中，以便為模塊中的所有太陽能電池提供陰影引起的熱點保護)；此外，可使用連接到PV模塊的外部微逆變器(DC到AC)或可替代地DC到DC轉換器在模塊層級提供最大功率點跟蹤(MPPT)；和/或在被封裝在模塊內的電池之間使用所謂的可編程互連技術，以便增加基於電池的PV模塊的能量產量。雖然現有技術旁路二極體用於保護被遮蔽電池、預防熱點並且防止由於熱點和被遮蔽(或被部分遮蔽)的反向偏壓電池造成的模塊故障，但是由於存在模塊遮蔽或汙染時的模塊功率提取損失，現有技術旁路二極體還可在現實現場操作中導致顯著的能量採集降級或能量產量減小(在指定現場操作持續時間(如以年為基礎)內，每KWp裝機PV模塊所採集的能量，以kWh為單位)。例如，假定標準60-電池PV模塊設計，單個被遮蔽電池可造成約1/3(或33.33％)的模塊功率的損失(接線盒中的現有技術外部旁路二極體將繞過含有被遮蔽電池的整個20-電池子串，以便防止電池的反向偏壓)，而在現場的正常無遮蔽模塊操作條件期間，單個電池通常僅佔總模塊功率的約1/60(對於典型的60-電池PV模塊而言)。類似地，在具有三個被遮蔽電池的情況下並且假定60-電池PV模塊中每20-電池子串有一個被遮蔽電池(圖7中示出其實例)，所有三個外部旁路二極體被啟動並且從模塊提取的功率降為零(或模塊功率的100％損失)，而在正常無遮蔽操作條件期間這三個被遮蔽電池僅佔模塊功率的3/60(或1/20)。相比之下，本文所公開的本發明的分布式單片陰影管理解決方案使用單片集成旁路開關(MIBS)提供具有增加的PV模塊功率採集的智能PV電池和智能PV模塊並且增加能量產量，所述單片集成旁路開關可以與每個太陽能電池同時製造並且單片集成(因此消除了對具有外部離散旁路二極體的外部接線盒的需要)，而在製造太陽能電池時基本上不會遞增地增加製造成本。本文所公開的MIBS結構和實現方法還被設計用於增加整體太陽能電池模塊可靠性並且延長操作壽命以及其它相關聯的益處。另外，所公開系統和方法實現智能PV電池和智能PV模塊，它們能夠集成額外的分布式電池層級(單元)功率電子器件，從而提供引人注目的PV系統成本和平準化電力成本(LCOE)降低(支持<$1/W裝機PV系統成本)以及就能量產量而言的性能改進(實現小於約$0.10/kWh並且甚至小於約$0.06/kWh平準化電力成本或LCOE，這取決於PV安裝地點和操作條件的特性)。本發明的實施方案的重要應用包括用於以下各項的電池和模塊：住宅屋頂、住宅和商業建築物中的光伏建築一體化(BIPV)、商業屋頂、地面安裝型公共事業規模的發電廠、汽車、可攜式電子設備、可攜式和可運送發電應用以及其它專業應用。如前所述，晶體矽光伏(PV)模塊目前所佔比例高於整個全球PV市場的近似85％。這些晶體矽PV模塊的矽晶片材料成本目前構成總晶體矽PV模塊製造成本的近似30％到50％。圖12是突出顯示基於外延矽/多孔矽的薄晶體矽背接觸/背結(也稱為指叉型背接觸或IBC)太陽能電池製造工藝的關鍵工藝步驟的代表性工藝流程，所述製造工藝顯著減少了矽使用並且消除了若干傳統製造步驟，從而創造低成本、高效率、背結/背接觸單晶電池。具體來說，此工藝流程使用可再用模板和多孔矽的釋放層上的外延矽沉積來生產具有用於智能電池和智能模塊的層壓底板(所述底板可以是附接到太陽能電池背面，並實現具有電池上M1和底板上M2金屬化的兩層金屬化結構的相對較薄(如厚度為約50微米到200微米)、薄柔性或剛性電絕緣片材)的高效太陽能電池。在本發明中，智能電池被描述為具有與其相關聯的至少一個單片旁路開關的太陽能電池。本文所述的智能電池包括單片集成旁路開關(MIBS)，所述MIBS在太陽能電池工藝期間使用協調的製造工藝流程同時製造(即，MIBS裝置與太陽能電池同時製造並且使用用於太陽能電池的相同製造工藝步驟來製造，從而基本上不會增加增量製造成本)。雖然此處的代表性工藝流程(如圖13中概述的工藝流程)是基於外延矽和多孔矽剝離工藝以形成太陽能電池半導體吸收層來示出，但是本發明的實施方案還完全適用於使用底板支撐片材、甚至無需使用多孔矽或外延矽工藝(例如，通過使用用來製造太陽能電池的起始半導體晶片)的任何晶體半導體太陽能電池(包括由單晶直拉-CZ-矽起始晶片或單晶浮區-FZ-矽起始晶片或鑄造多晶起始晶片或GaAs晶片或由起始線鋸晶片或由具有不同半導體材料的外延生長層形成的另一種半導體材料製成的那些太陽能電池)。底板支撐片材可以是具有匹配半導體襯底的熱膨脹係數(CTE)的相對良好熱膨脹係數的薄柔性片材，例如為合適的預浸材料(如使用織造芳族聚酸胺纖維和合適樹脂的組合製成的預浸材料)的50微米到250微米厚的片材。可替代地，在背接觸/背結(或也稱為IBC)太陽能電池的情況下，底板材料可以由其它合適的柔性(例如，聚合物或塑料)或剛性電絕緣材料製成。底板可以是連續片材，所述連續片材被永久地附接或層壓到半導體襯底並且提供若干重要功能，包括：(i)為薄(例如，厚度為幾微米一直到超過100微米)半導體襯底提供支撐；(ii)在使用柔性底板結合薄(例如，小於100微米)半導體吸收體的情況下允許製造可彎曲/柔性太陽能電池；(iii)允許製造雙層太陽能電池(和MIBS)金屬化結構，從而產生顯著的架構和性能益處；(iv)允許在半導體層與用作可靠單片支撐層的連續底板中形成溝槽隔離區域；並且(v)允許形成不具有母線的電池上金屬塗層(第一層金屬或M1)，因此消除太陽能電池的電陰影損失；以及(vi)允許形成具有相對粗的(因此，容易製造)金屬化間距(與M1相比)並且具有用於PV模塊中的電池到電池互連的最終太陽能電池母線的底板上金屬塗層(第二層金或M2)。圖12中所示的代表性工藝流程以通常由p型(如重摻硼單晶矽晶片)製成的可再用晶體(單晶或多晶)矽模板開始，多孔矽的犧牲層形成到所述矽模板中(例如通過在存在穿過晶片的電流時以HF/IPA或HF/乙酸溼化學法進行表面改性方法來進行電化學蝕刻工藝)。多孔矽層可具有至少兩種不同孔隙率：較高孔隙率埋層(用作隨後的剝離釋放層)和較低孔隙率表層(用作隨後的外延種層)。在形成犧牲多孔矽層之後(其用作高質量外延種層以及隨後的分開/剝離(或釋放)層)，形成相對薄的原位摻雜晶體矽層(例如層厚度在幾微米一直到約100微米範圍內，或更具體來說在幾微米一直到約70微米的範圍內)，其也稱為外延矽生長。原位摻雜晶體矽層可例如通過使用化學氣相沉積或CVD工藝的大氣壓外延(也稱為APCVD)在包括合適的矽源氣體如三氯矽烷或TCS和氫(加合適的摻雜源如磷化氫或PH3)的工藝環境中形成。外延層可以由n型摻雜形成，以便製造較高效太陽能電池(與p型矽相比，n型襯底提供較高少數載流子壽命並且不會遭受B-O配對缺陷，所述配對缺陷導致使用p型矽襯底製成的太陽能電池中的光致衰退)。在完成大部分太陽能電池工藝步驟(例如，背面摻雜的發射極和基極區域、後鈍化結構、後基極和發射極接觸以及具有細間距指叉型指狀物的圖案化電池上無母線M1金屬化層，所述金屬化層由合適的金屬化材料如鋁或鋁矽合金製成)之後，可將相對便宜的底板層(如具有匹配矽的CTE的相對接近的CTE的50微米到250微米厚的柔性預浸材料層)粘結或層壓到薄外延矽層以用於永久電池支撐和加固並且允許太陽能電池的兩層電池金屬化架構。底板材料可由薄(例如，約50微米到250微米)的、柔性的(或如果需要，剛性的)且電絕緣材料片材製成，所述材料片材如通常用於應用如印刷電路板的便宜的柔性預浸材料(具有匹配半導體襯底如芳族聚醯胺纖維的CTE的相對接近的CTE)，所述材料滿足太陽能電池和PV模塊的工藝集成和可靠性要求。除了預浸材料，其它合適的聚合物或塑料材料可用作太陽能電池和MIBS底板材料(柔性或半柔性或剛性的)。隨後沿機械弱化的犧牲多孔矽層將工藝已完成大部分(進行了圖案化M1層工藝並且與連續底板片材層壓)的背接觸、背結底板加固的大面積(例如，為至少125mmx125mm或更大的太陽能電池面積、如為至少156mmx156mm全正方形或準正方形格式的尺寸)太陽能電池從可再用模板分開並剝離(例如通過機械釋放-MR-工藝)，而模板可以再使用很多次(例如，至少幾次，並且在一些實例中至少數十次)，以進一步最小化總太陽能電池和PV模塊製造成本。隨後可首先在從模板釋放之後暴露的太陽能電池光明面上執行最後的後期電池工藝(包括完成光明面紋理化、鈍化和抗反射塗層或ARC沉積，然後是完成通孔插塞和第二層金屬化或M2)。光明面工藝可包括：例如，完成正面紋理化(例如，使用鹼性或酸性溼化學)和表面鈍化和抗反射塗層(ARC)沉積(例如，使用包含由PECVD或ALD和PECVD形成的SiNxHy或SiOwHz/SiNxHy或Al2O3/SiNxHy的鈍化和ARC層或層堆疊)工藝。可使用利用起始CZ或FZ或多晶矽晶片(代替使用可再用襯底上的多孔矽和外延生長)的工藝來製造上述IBC電池(將不需要圖12左側所示的前3個塊或步驟，並且替代地使用起始晶體矽晶片進行如圖12中的前三個步驟的右側所示的太陽能電池製造工藝)。本申請的MIBS實現方法和設計可整合到所公開的太陽能電池製造工藝流程(以及許多其它晶體矽太陽能電池工藝流程，包括但不限於使用線鋸起始晶片或外延生長的太陽能電池襯底的那些)中，而不會顯著改變或添加製造工藝步驟或手段，並且因此不會顯著增加製造太陽能電池的成本。在一個實施方案中，背結/背接觸(或IBC)電池設計結合底板實現的兩層互連和底板實現的太陽能電池支撐的組合提供在電池層級實現單片集成旁路開關(MIBS)的使能太陽能電池架構，因此消除了結合模塊接線盒或結合每個電池使用離散部件(如離散二極體)的需要。除了用作永久性結構支撐/加固並且提供用於高效晶體半導體太陽能電池的底板實現的低成本/高導電性(例如，使用鋁和/或銅和/或它們的合金或其它合適的高導電性金屬化材料)互連之外，這些底板技術還允許與每個太陽能電池的有效MIBS集成，而不會顯著危急太陽能電池功率(因為MIBS面積是太陽能電池面積的很小部分)並且具有可忽略的或無總太陽能電池製造成本增加。本發明的實施方案通過消除現有技術離散旁路二極體的可靠性顧慮和部件成本(還消除了將離散部件焊接或附接到太陽能電池或模塊接線盒的需要)來使得使用MIBS的非常經濟且可靠的集成陰影管理解決方案成為可能。所述實施方案還提供類似於太陽能電池自身可靠性的極好可靠性(這歸因於MIBS和太陽能電池的單片集成和它們使用協調的製造工藝和材料的事實)。底板材料可以是合適材料(例如柔性材料如預浸片材或聚合物或塑料材料)的薄(例如，約50微米到250微米厚；也可以比這個範圍更薄或更厚)片材，所述材料具有匹配半導體襯底的熱膨脹係數(CTE)的足夠接近的CTE，以便避免在薄半導體(例如，晶體矽)層上產生過熱引起的CTE失配應力。此外，底板材料應滿足後期電池製造工藝的工藝集成要求，具體地包括太陽能電池正面的溼法蝕刻/紋理化期間的耐化學性和隨後的正面(單層或多層)鈍化和ARC層的PECVD沉積期間的足夠的熱穩定性。附接到薄半導體襯底的電絕緣底板材料片材還應滿足隨後的模塊級層壓工藝熱預算和長期現場操作穩定性要求。雖然各種合適的聚合物(如塑料、含氟聚合物、預浸材料等)和合適的非聚合物材料(如玻璃、陶瓷等)可用作底板材料(柔性或剛性底板)，但是底板材料選擇取決於許多考慮因素，包括但不限於：成本、太陽能電池工藝集成的容易性、長期可靠性、熱穩定性、柔性、韌性等。底板的良好材料選擇是包含纖維和樹脂的合適組合的預浸材料。預浸片材用於許多應用如列印電路板(PCB)的構建塊並且可由合適樹脂和熱膨脹係數或CTE降低的纖維(如芳族聚醯胺纖維)或顆粒的組合製成。底板材料片材可以是便宜的、低CTE(通常CTE<10ppm/℃，或在一些實例中CTE<5ppm/℃，因為半導體材料如晶體矽具有大約3ppm/℃的相對低的CTE值)、薄(通常在約50微米到250微米範圍內，並且在一些實例中在約50微米到100微米的更小範圍內，以便降低底板片材成本並且加強底板層壓的太陽能電池的柔性)預浸片材，所述預浸片材對溼法蝕刻/紋理化化學品(如鹼性或酸性紋理化化學成分)具有相對化學耐受性並且在高達至少約180℃(或甚至一直到高約400℃-450℃)的溫度下為相對熱穩定的。在使用模板上的多孔矽上的外延矽沉積製成的晶體矽太陽能電池的情況下，可在通過圖案化M1金屬化層(太陽能電池背面上的第一層金屬)完成太陽能電池製造工藝之後，在電池半導體襯底仍然位於模板上(即，在太陽能電池襯底剝離工藝之前)時使用真空熱層壓機將預浸片材附接到太陽能電池襯底背面。可替代地，在使用起始CZ單晶或FZ單晶或鑄造多晶晶片(並且不使用模板上的多孔矽上的外延矽沉積)製成的晶體矽太陽能電池的情況下，可在通過圖案化M1金屬化層(太陽能電池背面上的第一層金屬)完成太陽能電池製造工藝之後並且在完成後期工藝步驟(如光明面紋理化、鈍化和ARC以及穿過底板的導電通孔插塞和形成於底板上的第二層金屬化層或M2)之前，將預浸片材附接到太陽能電池晶片背面。在施加熱量(例如，溫度高達約200℃到300℃)和壓力(例如，壓力高達幾大氣壓到約20大氣壓)的組合後，薄預浸片材被永久地層壓或附接到工藝已部分完成的背接觸太陽能電池的背面。在使用模板上的多孔矽上的外延矽沉積製成的晶體矽太陽能電池的情況下，通過例如使用脈衝雷射劃線手段在太陽能電池的周邊周圍(靠近基於一些預先指定的無管芯區的模板邊緣)限定剝離釋放周邊邊界，並且隨後使用機械釋放或剝離工藝將底板層壓的太陽能電池襯底從可再用模板分開並剝離。隨後可根據最終指定的太陽能電池尺寸圍繞邊緣任選地雷射修整所釋放的底板附接的太陽能電池，以便製備最終的筆直太陽能電池周邊邊緣。可替代地，在使用起始CZ單晶或FZ單晶或鑄造多晶晶片(並且不使用模板上的多孔矽上的外延矽沉積)製成的晶體矽太陽能電池的情況下，無釋放工藝並且任選的後層壓雷射修整工藝可用來移除從太陽能電池(和MIBS)的有效邊緣延伸的任何過量預浸材料。隨後的工藝步驟(在外延電池的情況下或在基於CZ/FZ/多晶矽晶片的電池的情況下)可包括：(i)在太陽能電池光明面上完成正面紋理化和鈍化/ARC工藝；(ii)在電池背面(其是太陽能電池底板)上完成太陽能電池高導電性金屬化(第二層金屬化或M2可與相關聯的M1-M2導電插塞結合形成，其中金屬化材料包括鋁和/或銅和/或它們的合金或其它合適的金屬材料)。使用圖案化M2層在層壓的太陽能電池底板上形成包括與太陽能電池發射極和基極極性(指狀物和母線)的互連的高導電性金屬化(例如，包含與銀相比相當便宜的鋁和/或銅，以減少總太陽能電池材料和製造成本)。在本發明的背接觸太陽能電池和MIBS實施方案中，本文所述的太陽能電池設計和製造工藝具有兩個金屬化層(電池上的M1或第一金屬化層和底板上的M2或第二金屬化層)，所述金屬化層由電絕緣底板層分開並且通過導電性通孔插塞根據預先指定的通孔圖案互連，所述通孔插塞基於預定互連布置使圖案化的M2和M1金屬化區域互連。就使用本發明的實施方案的IBC電池而言，M1圖案可以是指叉型基極和發射極金屬化指狀物的相對細間距圖案(在M1上無任何母線，以便消除電陰影衰退對太陽能電池效率的影響)，而M2圖案可以是指叉型基極和發射極金屬化指狀物的相對粗間距圖案，其中M2指狀物與M1指狀物大體上正交或垂直，並且M2指狀物計數大致上小於M1指狀物計數(例如，小了約5到50倍)。在底板層壓工藝之前，通過例如使用相對薄(具有約幾分之一微米一直到約20微米的厚度；通常為由PVD形成的較薄層和由絲網印刷形成的較厚層)層的絲網印刷層或等離子體濺射(PVD)的鋁(或鋁矽合金)材料層直接在電池背面(M1金屬化層)上形成太陽能電池基極和發射極接觸金屬化圖案。在底板附接或層壓工藝之前在太陽能電池後面或背面上形成的此第一金屬化層(本文稱為M1)限定太陽能電池接觸金屬化圖案，如限定IBC電池的基極區域和發射極區域的細間距(例如，近似約0.5毫米一直到幾毫米的基極和發射極金屬化指狀物間距)指叉型背接觸(IBC)M1導體指狀物。在一些實例中，圖案化M1層不具有任何太陽能電池母線，以便消除與太陽能電池金屬化母線相關聯的任何不利電陰影損失。M1層(也稱為太陽能電池接觸金屬化)提取太陽能電池電流和電壓(或太陽能電池電功率)並且將太陽能電池電功率傳輸到在底板表面上的M1之後形成(並且通過層壓或附接的底板片材與圖案化M1層物理分開)的第二相對較高導電性太陽能電池金屬化層(level)/層(本文稱為M2)。在接著形成圖案化M1層將底板片材附接或層壓到太陽能電池背面之後，並且外延矽太陽能電池的情況下在隨後將底板支撐的太陽能電池從模板拆離之後(如果在CZ或FZ單晶矽晶片上或在鑄造多晶矽晶片上製造太陽能電池，不適用)，並且在完成正面紋理化和鈍化和ARC形成製造工藝之後，穿過底板片材形成通孔(著落在圖案化的M1層上的指明墊上的孔)並且在底板上形成相對較高片材電導層M2(例如，使用包括鋁和/或銅的相對便宜的高導電性金屬或金屬合金)。通孔(在一些實例中，在連續底板區域內多達數百或數千通孔)被鑽入到底板中(例如，通過脈衝雷射鑽孔工藝)。這些通孔著落在圖案化M1指狀物(太陽能電池基極和發射極金屬指狀物)的預先指定的區域上，以用於隨後的通過形成於這些通孔中的導電插塞進行的圖案化M2與M1層之間的電互連。隨後，形成圖案化較高導電性金屬化層M2(例如通過等離子體濺射、電化學沉積或電鍍、將金屬箔附接到底板或其組合—使用M2材料，例如包括鋁和/或銅的相對便宜且高導電性的導電體)。對於在M1上具有細間距IBC指狀物(例如，每IBC太陽能電池數百個M1金屬指狀物)的指叉型背接觸(IBC)太陽能電池而言，圖案化M2層可以被設計並且製造成使得其導體指狀物與M1大體上正交或垂直—即，M2基極和發射極指狀物被製成與M1基極和發射極指狀物基本上垂直。M2指狀物在基極與發射極極性之間交替並且連接到形成為M2層的一部分的相應基極和發射極母線。因為M2相對於M1的這種正交變換，M2層與M1層相比可具有少得多的IBC指狀物(例如，M2指狀物與M1指狀物相比為少了約5到50倍)。因此，與M1層相比，M2層可具有帶有寬得多的M2IBC指狀物的更粗糙圖案。例如，M2指狀物的平均寬度可以是若干毫米到超過1釐米，而M1指狀物的平均寬度可以是數百微米一直到超過1毫米。太陽能電池母線可以定位在M2層上而非定位在M1層上，以便消除與太陽能電池上的母線相關聯的電陰影損失。而且，因為基極和發射極互連和母線均可定位在太陽能電池背面底板上的M2層上，可在底板上對太陽能電池的基極端子和發射極端子兩者提供電接入。圖案化M2層還形成導電通孔插塞(例如，使用用於圖案化M2層指狀物和母線的同一沉積金屬層)。使用MIBS的智能單元陰影影響抑制(ISIS)或集成陰影管理。通常，由於PV模塊內的太陽能電池的串聯布線和互連，PV模塊光吸收面上的少量遮擋可能造成大的輸出損失。當考慮到包括以電串聯和並聯布置連接的PV模塊陣列的裝機PV系統時同樣如此。由於電池和模塊遮蔽(部分或完全遮蔽)所造成的功率採集能力損失的實例包括下列項。例如，確定以下內容的一項已經發表的研究：PV模塊表面積的0.15％、2.6％和11.1％上的遮擋可分別造成3.7％、16.7％和36.5％的輸出功率損失，因此在甚至部分遮蔽的情況下也顯著降低裝機PV系統能量產量。如前所述，當一個被遮住電池的電流由於所述電池的部分或完全遮蔽而下降時，被遮蔽電池可拉低串或子串中串聯連線的所有其它電池的電流，或可替代地被遮蔽太陽能電池可由未被遮蔽電池所產生的較大電流反向偏壓，從而在被遮蔽電池區域處造成熱點和可靠性問題，除非在PV模塊的設計和構建中採取校正行動。本文所公開的基於MIBS的ISIS或陰影管理設計單片集成旁路開關(pn結二極體或肖特基二極體—或可替代地另一種半導體開關，如合適的電晶體開關)以允許電力任何被遮住或被遮蔽電池周圍的電力自動重選路徑(或繞過)以對串聯串和PV模塊具有最小影響—從而使PV模塊的發電能力和PV模塊的總能量產量輸出最大化—而無需顯著地改變太陽能電池製造工藝流程(因此是所謂的協調的工藝流程)並且對總太陽能電池製造成本具有可忽略的或零增加。本發明所述的基於MIBS的ISIS或陰影管理結構和方法通過顯著緩解來自與PV模塊內的失配電流相關聯的熱量耗散的任何熱引起的應力；所述結構和方法還消除了對具有外部旁路二極體的模塊接線盒的需要並且消除了對任何離散旁路開關部件的需要，由此減小了所得智能PV模塊的每瓦特成本；並且所述結構和方法還消除了與將離散旁路二極體部件安裝和焊接在太陽能電池上相關聯的熱應力和機械應力。使用與太陽能電池單片集成的旁路開關(MIBS)的智能單元陰影影響抑制(ISIS)或陰影管理解決方案：以下部分描述本發明的各種陰影管理MIBS實現實施方案。作為代表性實例，關於對用於所公開的分布式單元陰影管理(ISIS)系統、在分布式開關中沒有顯著功率耗散損耗的MIBS導通電阻的選擇的考慮因素和標準包括但不限於：-單元旁路開關具有小的導通狀態電壓降，在一些實例中遠小於正向偏置二極體的電壓降。例如，假定Vmp＝575Mv(最大功率點電壓)並且Imp＝9.00A(最大功率點電流)(對應於近似Voc＝660mV的開路電壓和約ISC＝9.75A的短路電流)，50mV的導通狀態電壓會造成0.45W的導通狀態功率耗散，所述功率耗散小於二極體的功率耗散的約10％(此計算不包括與開關串聯電阻R串聯相關聯的任何損耗)。-單元旁路開關具有很小的導通狀態串聯電阻以使導通狀態開關功率耗散最小化，如導通狀態開關R串聯小於或等於10mΩ(例如，R串聯＝5mΩ，開關的歐姆功率耗散＝0.405W)。-MIBS可使用具有～0.2V到～0.5V的導通狀態或正向偏壓的低正向偏壓肖特基二極體，或可替代地具有～0.6V到～0.7V的導通狀態正向偏壓的pn結二極體。與pn結二極體相比，使用最佳肖特基二極體可在MIBS開關由於電池遮蔽而啟動時造成較低的功率耗散。可使用具有以下功能性的MIBS結構：-MIBS由於電池遮蔽而導通(MIBS二極體正向偏置)時的低功率耗散。例如，由於其歐姆損耗造成的MIBS功率耗散可以被限制到大約不大於平均電池發電量，並且在一些實例中被限制到平均太陽能電池發電量的一部分。例如，對於5Wp(瓦峰值)太陽能電池而言，MIBS裝置設計(如肖特基二極體或pn結二極體)可在以下情況時將太陽能電池串聯連接串中的被遮蔽電池中的功率耗散限制到不超過約2W一直到約5W：全電池串電流通過被遮蔽電池MIBS裝置(由於肖特基二極體與pn結二極體相比較低的正向偏壓，與pn結MIBS相比利用肖特基二極體MIBS有更低的功率耗散)。MIBS二極體被設計用於提供很低的導通電阻，以便在MIBS裝置啟動時使MIBS功率耗散最小化。-以下情況時的MIBS裝置中的相對低的反向漏電流：太陽能電池MIBS截止(反向偏置)或電池未被遮蔽並且在正常的未被遮蔽條件下操作。例如，MIBS裝置可以被設計成使得其反向漏電流實質上低於太陽能電池光生電流的1％或甚至低於0.1％。圖13是示出在PV模塊內每太陽能電池使用一個低功率耗散MIBS裝置(例如，包括肖特基二極體或pn結二極體的每個MIBS裝置)的分布式單元陰影管理(智能單元陰影影響抑制—ISIS)的示意性電路圖。與每多電池子串布置有一個旁路二極體(如在60-電池模塊中每20-電池子串布置使用一個旁路二極體時，如在現有技術配置中)相比，這種分布式MIBS(使用pn結二極體或肖特基二極體作為MIBS裝置)布置消除了對外部接線盒旁路二極體以及任何離散電池上二極體部件(因此，需要將離散二極體焊接或導電粘合劑附接到太陽能電池，從而導致潛在的現場的可靠性問題)的需要，並且提高了PV設施中的模塊的整體能量產量性能。如圖所示，因為每太陽能電池使用一個MIBS(整流二極體如肖特基二極體或pn結二極體)，整個模塊可以被連線為具有模塊內的所有太陽能電池、例如電串聯連接的所有太陽能電池的單個串(例如，對於60-電池模塊，具有串聯連接的60個電池的一個串)。可替代地，取決於模塊電流和電壓要求，模塊中的太陽能電池可以串聯/並聯互連布置的任何組合連線。因此，使用本文所公開的基於MIBS的ISIS或陰影管理架構和製造方法確實簡化了模塊製造工藝並且降低了模塊材料清單(BOM)成本，同時提供了高功率輸出性能和現場可靠性。用於PV模塊中分布式陰影管理的單片集成旁路開關(MIBS)。本文描述具有單片集成陰影管理解決方案、從而消除了對外部旁路開關和離散旁路開關部件的需要的智能太陽能電池的各種實例。例如並且除其它益處之外，MIBS結構和方法提供以下優點：-單片集成旁路開關(MIBS)可在每個電池上實施，而對電池製造成本具有基本上零增量製造成本(即，因為MIBS與每個太陽能電池一起實現，每電池的製造成本具有可忽略的或零增加)。-與包括PV模塊接線盒中的外部離散旁路二極體的傳統PV模塊相比，MIBS使能的太陽能電池直接在電池層級提供分布式陰影管理，以獲得PV模塊中的增強的能量產量和增強的能量採集。-在多個製造實施方案(包括本文所述的那些)中，製造MIBS使能的太陽能電池可基本上不添加額外的電池/模塊製造成本，並且在提供在模塊的環境遮蔽和/或汙染的現實現場條件下(例如，在住宅屋頂PV設施上)操作的PV模塊的顯著增強的能量採集和較高能量產量的同時，可引發可忽略的電池效率/功率損少。-利用MIBS的本發明的單片集成解決方案和工藝是針對具有附接或層壓的底板支撐件的相對薄(例如，半導體吸收體或襯底厚度在幾微米一直到超過100微米的厚度範圍內)的半導體(例如，薄外延矽襯底或薄晶體矽晶片)太陽能電池來提供，基本上不改變太陽能電池工藝流程(因此是協調的製造工藝流程)，基本上不增加太陽能電池工藝複雜性並且基本上不增加太陽能電池工藝成本。此外，本文所述的MIBS實施方案可與太陽能電池本身使用相同的材料堆疊層(半導體、電介質和金屬層)—因此可使用用於太陽能電池製造的相同工藝手段同時並且以協調的方式來執行太陽能電池和與太陽能電池相關聯的MIBS裝置的製造工藝。-提供了用於使用pn結二極體或金屬電極肖特基二極體的MIBS電池的示例性單片集成解決方案，所述解決方案消除了對離散旁路開關部件和它們到太陽能電池的附接的需要。-提供了低成本和可靠的集成陰影管理解決方案，所述解決方案消除了離散二極體部件的可靠性顧慮和部件成本(並且還消除了對將離散開關部件焊接或通過導電粘合劑附接到太陽能電池的需要)。-因為所公開的MIBS方法和結構與太陽能電池利用相同材料，它們具有與太陽能電池本身相同的極好的長期可靠性。MIBS及其相關聯的太陽能電池根據需要使用太陽能電池金屬化結構、例如M1層和/或M2層來互連。-因為不存在附接到太陽能電池的離散焊接的旁路二極體部件並且周邊MIBS裝置可充當太陽能電池的微裂紋防護罩或防護裝置，所公開的MIBS方法和結構還可允許減輕薄半導體微裂紋(微裂紋產生和/或蔓延)。例如，MIBS太陽能電池的關鍵屬性和益處包括但不限於：-一般來說，本文所公開的MIBS實施方案可以應用於各種基於電池的PV模塊，並且特別是晶體半導體太陽能電池，包括薄(例如，約1μm一直到約100μm厚或甚至更厚的半導體吸收體)晶體半導體(例如，矽和砷化鎵)太陽能電池。-本文所公開的MIBS實施方案提供用於產生相對薄的晶體半導體(如薄晶體矽)太陽能電池(其中每個太陽能電池上具有至少一個相對低功率耗散單片集成旁路開關(MIBS))的結構和製造方法，所述結構和製造方法在由多個MIBS使能的太陽能電池製成的PV模塊中提供可靠的電池層級陰影管理。-本文所公開的結構和方法是針對使用薄(例如，約1微米一直到約100微米或甚至更厚)外延矽剝離工藝製造的或可替代地使用起始晶體矽晶片(CZ或FZ或多晶矽晶片)製造的並且包括層壓或附接的底板支撐件的高效背接觸/背結(也稱為IBC)太陽能電池來描述。然而，所公開主題的結構和方法還可適用於不同於晶體矽的半導體吸收材料(例如，砷化鎵、鍺、氮化鎵等)以及其它太陽能電池設計(例如，前接觸電池或其它背接觸非IBC電池)製成的太陽能電池。-本文所公開的MIBS太陽能電池實施方案可以通過薄(半導體電池吸收體厚度小於約200微米並且在一些實例中小於約100微米)半導體吸收體和太陽能電池背面上的永久層壓或附接的連續底板支撐層的組合來製造和實現。-MIBS太陽能電池可在太陽能電池的周邊周緣上具有單片集成旁路開關(pn結二極體或肖特基二極體)，所述開關在太陽能電池製造工藝流程期間形成而不會對電池製造工藝增加任何可感知的增量成本並且不會危急電池功率輸出，因為MIBS裝置面積消耗僅為有效太陽能電池面積的相對小的一部分(例如，MIBS面積可被選擇成小於太陽能電池面積的約1％，並且甚至小於百分之一的一部分，例如約0.1％一直到1％)。-對於多邊形太陽能電池而言，周邊周緣(邊緣定位的)旁路開關二極體可以被形成在多邊形面中的任一個上或多個多邊形面上或沿所有多邊形面連續地被形成。對於相對常見的正方形太陽能電池格式(例如，具有156mmx156mm、210mmx210mm的典型尺寸，或任何其它需要的太陽能電池尺寸，例如電池面積在小於約100cm2到超過1,000cm2範圍內的太陽能電池)而言，周邊周緣二極體(pn結二極體或肖特基二極體)可以被形成在太陽能電池周邊的至少一部分上(在至少一面或拐角或一面的至少一部分或一個拐角的一部分、或其組合上)，或被形成為連續閉環(或連續分段式閉環)全周邊周緣，所述全周邊周緣在太陽能電池的周邊周圍環繞整個太陽能電池，從而形成由小得多的區域島周緣封閉的較大太陽能電池島區域，兩者均被支撐在連續底板上(如圖14中所示)。-MIBS旁路二極體和太陽能電池共享同一共用連續底板，並且使用在電池製造工藝期間執行的溝槽隔離工藝將它們的半導體層(例如，外延矽或由CZ或FZ或多晶體晶片製成的半導體襯底)與彼此完全隔離，例如通過使用貫穿半導體的脈衝雷射劃線來形成裝置隔離溝槽。隔離溝槽可穿透半導體層(例如，薄外延Si)的整個厚度並且在電絕緣底板上停止。溝槽隔離的寬度取決於用於隔離劃線的雷射束(例如，納秒脈衝雷射束)的性質以及半導體層厚度，並且半導體層厚度可以是在例如約1微米一直到約100微米甚至更大的範圍內(可形成較窄的溝槽，以便減小面積相關的損失)。一般而言，較窄的溝槽隔離寬度可以是有利的。實際上，溝槽隔離寬度可以是大約數十微米。可替代地，溝槽隔離區域可以通過使用不同於脈衝雷射劃線的技術來形成，例如通過機械分割或超聲波劃線或另一種方法來形成。合適的溝槽隔離形成工藝如脈衝雷射劃線或切割工藝選擇性地切穿半導體層，並且在切穿半導體襯底的厚度之後有效地在底板片材上停止而不會顯著地移除底板材料(因此，維持了連續底板片材的完整性)。此外，使用共享的製造工藝流程與太陽能電池同時製造的單片集成旁路開關(MIBS)除其它之外可提供以下優點：-可製造集成旁路開關而對太陽能電池或PV模塊添加可忽略或基本上零增量製造成本。-消除了對將離散旁路開關附接到太陽能電池或太陽能電池底板的需要。-解決了將離散部件如離散二極體附接(例如，焊接)到太陽能電池並且永久地將此類電池與所附接的離散部件層壓在太陽能模塊中的潛在可靠性顧慮。-因為不存在離散部件凸起，維持了太陽能電池與單片集成旁路開關的整體平面性；並且消除了對使用較厚模塊密封材料(如EVA或聚烯烴)以適應離散部件形貌和凸起的需要。-消除了離散旁路開關(例如，二極體或電晶體)和/或具有外部旁路二極體的外部接線盒的成本。-消除了在太陽能電池上進行離散旁路開關部件組裝工藝(例如，部件焊接)的成本。與太陽能電池本身相比，MIBS太陽能電池可具有實質上相同的可靠性，因為MIBS結構可以由相同的太陽能電池材料和工藝(半導體襯底、電介質、金屬化和底板材料)製成並且與太陽能電池單片集成。因為未危急太陽能電池和PV模塊的整體可靠性(由於使用穩健的單片旁路二極體代替被焊接到電池的離散部件)，這使銀行可貼現性問題和顧慮最小化。單片集成旁路開關(MIBS)可以是pn結二極體，如在太陽能電池島周圍的周緣pn結二極體。可替代地，MIBS可以是金屬接觸肖特基二極體(與pn結二極體相比，其通常可提供較小的正向偏壓)，如在太陽能電池島周圍的由例如n型矽上的鋁或鋁矽合金肖特基接觸製成的周緣肖特基二極體。如果利用周緣二極體設計，那麼單片集成旁路開關(MIBS)周緣還可在製造太陽能電池期間和/或之後提供減輕或消除太陽能電池中的微裂紋的產生和/或蔓延的額外益處。這歸因於以下事實：通過溝槽隔離區域與太陽能電池島分開的MIBS周緣還可充當防止邊緣引起和邊緣蔓延的微裂紋的護罩或防護裝置。本文所述的太陽能電池實施方案實現具有與電池永久附接的(例如，層壓的)底板和與電池集成的MIBS裝置的智能太陽能電池和智能太陽能模塊，如背接觸太陽能電池，包括背接觸/背結IBC電池。圖14是示出使用全周邊閉環周緣MIBS旁路二極體20的MIBS太陽能電池實施方案的示意圖，所述MIBS旁路二極體20通過全周邊雷射劃線隔離溝槽22與太陽能電池島24分開。MIBS旁路二極體20和太陽能電池島24被附接到共用且共享的背面底板(未示出)，並且由共用的原始連續且隨後被劃分的太陽能電池半導體襯底(來自起始半導體晶片或襯底)形成。隔離溝槽可通過劃線方法、例如通過脈衝雷射劃線、等離子體劃線或機械分割穿過太陽能電池襯底24到定位在電池背面上的底板來形成。圖14示出具有閉環全周邊周緣二極體(pn結二極體或肖特基二極體)的MIBS使能的太陽能電池的光明面(也稱為正面或頂面)視圖。如在此實施方案中所示，太陽能電池24是全正方形電池並且可具有例如像156mm乘156mm的尺寸，儘管也可以使用其它太陽能電池形狀和尺寸。太陽能電池24可以是薄半導體(例如來自起始CZ或FZ或多晶晶片的薄外延矽或薄晶體矽)背接觸背結太陽能電池。全周邊周緣二極體22可具有十微米到約一千微米範圍內的寬度，例如100微米到500微米範圍內的二極體寬度。將周緣旁路二極體與太陽能電池分開並隔離的全周邊貫穿矽的溝槽可具有例如幾微米一直到約100微米的近似範圍內的隔離寬度(可能甚至為大於約100微米的寬度，儘管不太希望使用更大寬度)，所述隔離寬度取決於雷射束直徑和半導體層厚度。由納秒(ns)脈衝雷射劃線形成的典型溝槽隔離寬度可以是約20微米一直到約100微米，儘管溝槽隔離寬度可以更小。雖然脈衝雷射燒蝕或劃線是形成溝槽隔離區域的有效且已證實的方法，但是應注意的是，也可以使用其它非機械和機械劃線技術替代脈衝雷射劃線來形成用於所以MIBS太陽能電池實施方案的溝槽隔離區域。替代非雷射方法包括等離子體劃線、超聲或聲學鑽進/劃線、噴水鑽進/劃線或能夠以足夠的特殊解析度(即，相對窄的溝槽隔離寬度)選擇性地對半導體襯底(吸收體)層進行切割或劃線的其它合適的機械分割或劃線方法。術語單片集成電路用來描述被製造到一片半導體材料層(也稱為半導體襯底)上的多個半導體裝置和對應電互連。因此，通常在一片或一層薄的連續半導體材料如晶體矽上製造單片集成電路。本文所述的集成太陽能電池和旁路開關結構是單片半導體集成電路，因為集成太陽能電池和旁路開關(MIBS)裝置均在一片半導體襯底層(來自起始半導體晶片或通過外延沉積形成的生長半導體層)上被形成/製造。此外，附接到半導體襯底層背面的連續底板的組合使得根據所公開主題的單片集成太陽能電池和旁路開關(或單片集成旁路開關MIBS)實施方案成為可能。圖15是示出具有多個全周邊閉環MIBS旁路二極體例如MIBS旁路二極體26的MIBS太陽能電池實施方案的光明面視圖的示意圖，其中所述旁路二極體26的半導體襯底通過全周邊隔離溝槽27與電池30a半導體襯底電隔離，通過全周邊雷射劃線(或如上所述的另一種合適的劃線方法)溝槽如電池隔離溝槽(切穿半導體襯底並且著落或終止在共享的連續底板片材上的溝槽)28與多個太陽能電池(或共享連續底板並共享M1和M2金屬化層的太陽能電池島—也稱為iCellTM)30a-30p隔離，以便基於都定位在共用的連續底板上的多個電池島或片塊形成小型電池陣列(包括多個小型電池或較小的電池島—也稱為iCellTM的太陽能電池)，所述多個電池島或片塊共享共用的(並且在一些實施方案中為連續的)共享底板並且由共用的原始連續且隨後被劃分的太陽能電池半導體襯底(通過溝槽隔離圖案執行劃分)形成。圖15示出MIBS使能的太陽能電池的光明面示意圖，所述太陽能電池包括位於共享的連續永久性附接底板片材和單個原始半導體襯底(來自起始CZ或FZ或多晶晶片或如利用外延沉積生長)上的多個小型電池和全周邊閉環周緣二極體)。每個小型電池島30a-30p可具有全周邊隔離溝槽(著落或終止在共享的連續底板片材上的貫穿半導體劃線或切割區域)和全周邊MIBS周緣二極體(如用於電池30a的MIBS旁路二極體26和周邊隔離溝槽27)—因此每個小型電池具有對應MIBS周緣二極體，或換句話說每小型電池可能存在至少一個MIBS周緣二極體，所有區域都共享用於iCellTM的同一共享的連續底板。在一些實例中，全周邊溝槽隔離間隙(例如，27)和MIBS裝置(例如，26)的總面積被製成是相關聯的小型電池(例如，30a)的總面積的相對小的一部分(小於約幾個百分點並且具體地小於約1％)。這是確保使分配給非光生太陽能電池區域的面積最小化以獲得最大的有效總面積太陽能電池和PV模塊效率的設計規則。在iCellTM配置中共享共用的連續底板片材的小型電池可以通過電池金屬化圖案設計來電串聯連接，雖然小型電池的其它電互連如並聯或串聯和並聯的組合也是可能且實際的。這些互連通過整個iCellTMM1和M2金屬化層形成。作為代表性實例，圖15示出在共享的連續底板上製成iCellTM的相等大小和形狀的小型電池的4x4陣列，並且每個小型電池具有對應全周邊閉環周緣二極體(肖特基二極體或pn結二極體)。具有多個小型電池和相關聯的MIBS裝置的半導體區域均來自單個原始連續半導體襯底(來自起始半導體晶片或通過如外延生長的沉積方法生長)，隨後被分割以通過溝槽隔離區域在各個裝置襯底之間形成電隔離。一般而言，這種架構可使用NxN小型電池陣列和對應全周邊閉環周緣二極體，其中N是等於或大於二的整數，以便形成小型電池陣列。而且，雖然圖15示出用於全正方形太陽能電池的對稱NxN小型電池陣列，但是小型電池設計可具有NxM小型電池不對稱陣列。小型電池可以是正方形(當N＝M、用於正方形主電池時)或矩形(當N不等於M和/或主電池是矩形而不是正方形時)或各種其它幾何形狀如多邊形如六邊形。此外，包括主電池或iCellTM(主電池是指小型電池陣列，所述小型電池共享共用的連續底板片材並且均來源於同一原始太陽能電池半導體襯底(來自起始線鋸晶片或通過如外延生長的沉積方法生長)，所述半導體襯底隨後通過溝槽隔離區域被劃分成小型電池區域)的小型電池可任選地具有大致上相等面積，儘管這不是所需要的。小型電池陣列中的小型電池可以使用由合適的切割或劃線技術如雷射劃線或等離子體劃線(或噴水劃線或超聲劃線等)形成的溝槽隔離來與彼此電隔離。此外，每個小型電池半導體襯底使用溝槽隔離間隙與其對應相鄰全周邊閉環MIBS二極體半導體襯底電隔離，雖然所述襯底共享同一連續電絕緣底板。太陽能電池上的所有溝槽隔離區域可以在電池製造工藝流程過程中的同一製造工藝步驟、例如單個工藝步驟如脈衝雷射劃線工藝步驟期間形成。MIBS二極體可以是用作MIBS裝置或陰影管理開關的pn結二極體。產生MIBS使能的太陽能電池的pn結MIBS二極體製造工藝除其它之外可具有以下屬性和益處：-在一些太陽能電池工藝設計、如具有如本發明中所述的底板使能的兩層金屬化結構的IBC太陽能電池中，對實現MIBS的主要太陽能電池製造工藝流程基本上不存在改變或增加的工藝步驟/手段(例如，假定背結/背接觸晶體矽太陽能電池製造使用外延矽和多孔矽/剝離工藝結合可再用晶體矽模板或使用來自起始CZ/FZ單晶矽晶片的矽襯底或來自起始鑄造多晶矽晶片的矽襯底，並且使用太陽能電池與MIBS裝置之間共享的電絕緣連續底板)。因此，連同太陽能電池一起實現MIBS基本上不存在增加的製造成本。-在利用晶體半導體吸收層如由外延剝離電池工藝形成或來自起始晶體(CZ單晶或FZ單晶或鑄造多晶晶片)的半導體襯底層的背接觸/背結(或IBC)太陽能電池設計中，在完成涉及背接觸、背結電池工藝步驟的大部分(背面摻雜基極區域和發射極區域、背面鈍化、基極和發射極接觸開口和圖案化M1金屬化層)的電池工藝之後，可執行以下工藝(作為各種可能的工藝流程的實例來提供—IBC工藝流程的許多變體和實施方案是可能的並且並非所有都包括在本發明中並且在本發明中得到明確描述)：(i)將底板片材附接或層壓到太陽能電池背面；(ii)在使用可再用模板上的多孔矽上的外延生長矽層的情況下：預釋放半導體襯底(即，薄外延矽襯底)的溝槽隔離劃線(例如，使用納秒脈衝雷射劃線手段或可替代地使用另一種劃線手段如等離子體劃線或機械分割劃線)，以限定外延矽剝離釋放邊界(注意，當在CZ單晶晶片或FZ單晶晶片或鑄造多晶晶片上而不使用可再用模板上的外延矽生長製造太陽能電池和MIBS時，不需要這個步驟)；(iii)在使用可再用模板上的多孔矽上的外延生長矽層的情況下：機械剝離釋放底板支撐的電池並且將其從可再用晶體矽模板拆離(注意：當在CZ單晶晶片或FZ單晶晶片或鑄造多晶晶片上而不使用可再用模板上的外延矽生長製造太陽能電池和MIBS時，不需要這個步驟)；(iv)任選地對底板層壓的電池進行雷射修整(例如，使用納秒或微秒或皮秒脈衝雷射源)以便進行精確修整並且建立最終所需要的太陽能電池結合其相關聯MIBS的精確尺寸；(v)在太陽能電池的光明面上進行納秒脈衝雷射劃線(或等離子體劃線或機械分割劃線或噴水劃線或另一種合適的劃線技術)，以形成溝槽隔離區域並且限定內部太陽能電池半導體島和周邊周緣二極體半導體區域，此步驟將MIBS區域提供並限定成使得其半導體區域通過溝槽隔離(溝槽間隙)區域與太陽能電池半導體區域電隔離；(vi)以及，隨後根據需要進行電池光明面任選溼法蝕刻(例如，以使矽襯底變薄，如果需要的話)、紋理化和紋理化後表面清潔，接著是額外的電池工藝步驟如PECVD光明面鈍化和抗反射塗層沉積，以及最後完成後面電池金屬化、包括貫穿底板以對圖案化M1層的預先指定區域提供接入的通孔，和形成圖案化第二層金屬化(或圖案化M2)和導電通孔插塞(例如，通過M2金屬根據導電通孔插塞的預先指定的圖案滲透穿過互連圖案化M2和圖案化M1的鑽進通孔來形成)。在上述代表性工藝流程中並且在使用可再用模板上的多孔矽上的外延生長矽層以獲得太陽能電池和其相關聯MIBS的情況下，溝槽隔離劃線工藝和手段可任選地與用於對底板層壓的太陽能電池和MIBS襯底進行預釋放溝槽劃線和/或釋放後精確修整的工藝和手段相同。-可(例如，使用納秒脈衝雷射源)執行雷射劃線(或能夠形成穿過半導體襯底層的整個厚度、以可忽略地移除或切入底板片材並且不會危急連續底板片材的完整性的方式終止並著落在底板片材上的相對狹窄溝槽的任何合適的劃線或切割工藝)溝槽隔離工藝，以在薄半導體襯底層內形成完整的貫穿半導體(例如，在基於矽的太陽能電池和MIBS的情況下為貫穿矽)溝槽區域，所述溝槽區域穿過半導體層(例如，外延矽或來自起始晶體矽晶片的矽襯底)的整個厚度並且以極少地或可忽略地移除底板材料的方式大致上停止在底板處—由此形成MIBS二極體的電隔離半導體周緣區域(例如，當形成n型IBC電池時為n型晶體矽)和太陽能電池的半導體島區域，從而呈現n型基極(因此，n型半導體電池和MIBS襯底層)和p+發射極太陽能電池(其為背接觸/背結或IBC太陽能電池的共同摻雜類型)。如果需要的話，半導體襯底可以是p型矽層(因此為太陽能電池的p型基極)，並且電池背面上的摻雜場發射極區域可以是n+摻雜(例如，磷或砷摻雜)結區域。pn結MIBS二極體圖案可以是許多可能的圖案設計之一。例如，在一個MIBS二極體圖案中，周邊周緣二極體p+發射極區域(與IBC太陽能電池摻雜發射極區域同時形成)可以是夾在n型基極區域(n型半導體還在太陽能電池島內用作太陽能電池的基極)之間(或由其環繞)的連續閉環帶，這個圖案在圖16中示出(尺寸並未按比例示出)。圖16是示出具有全周邊閉環連續pn結二極體的MIBS背接觸/背結(即，IBC)太陽能電池實施方案的頂視圖的示意圖(此處未按比例示出MIBS周緣二極體寬度和其它相對電池尺寸)。這個代表性實施方案使用n型半導體層(即，IBC太陽能電池的n型基極)來描述。然而，類似結構可使用p型半導體層(即，IBC太陽能電池的p型基極)來製成。太陽能電池島40(例如，具有n型基極的IBC太陽能電池)由使太陽能電池半導體襯底40與MIBS周緣半導體襯底區域隔離的全周邊溝槽隔離區域36環繞，MIBS周緣半導體襯底區域包括n型(例如，磷或砷摻雜)區域38和p+摻雜(例如，硼或鎵摻雜)表面區域34(內部n摻雜區域38和外部n摻雜區域32環繞或夾著p+摻雜區域34)；並且n摻雜襯底區域還位於p+摻雜區域下面，並且外部n摻雜區域32與彼此電連通並且在p+摻雜表面區域34的側邊和下面環繞p+摻雜表面區域34，從而形成MIBS裝置的pn結二極體)，所有區域都共享共用的連續底板並且由共用的原始連續且隨後使用溝槽隔離間隙劃分的太陽能電池半導體襯底形成。圖16示出全周邊MIBS周緣二極體的p+摻雜矽襯底(充當太陽能電池的場發射極結和pn結二極體的p+區域)區域和n摻雜矽襯底(太陽能電池島40中的n摻雜襯底區域還充當太陽能電池基極區域)區域，所述全周邊MIBS周緣二極體與太陽能電池40被附接或層壓到同一共用的連續底板片材或襯底。在具有n型基極和p+發射極的IBC太陽能電池的這個代表性實例中，太陽能電池本身具有n型矽太陽能電池基極和p+摻雜矽太陽能電池發射極結區域。在肖特基二極體而不是pn結二極體用作MIBS的情況下，MIBS周緣區域中的p+摻雜區域34可以用通向n型矽的鋁或鋁矽合金肖特基接觸來替換(因此稍後情景中的MIBS區域中不存在p+摻雜，以便允許形成Al/n型矽肖特基接觸)。在一些實例中，與pn結二極體相比，肖特基接觸整流器可提供優秀的MIBS裝置，因為與pn結二極體相比，肖特基二極體可被製成具有更小正向偏壓(例如，與pn結二極體的約0.6V到0.8V相比，肖特基二極體的約0.2V到0.5V)，因此，與pn結MIBS相比，肖特基二極體MIBS具有更小功率耗散。圖16示出摻雜MIBSpn結二極體區域：形成p+n結二極體的p+摻雜二極體區域34以及夾著或環繞或包封p+摻雜閉環帶的環繞的n型矽區域32和38。使用協調並且同時的MIBS和太陽能電池製造工藝流程，MIBSpn結二極體的p+摻雜區域可與主太陽能電池的p+發射極(在具有雙摻雜選擇性發射極和摻雜發射極接觸區域的太陽能電池的情況下，為場發射極或p+摻雜發射極接觸區域)在背接觸/背結(即，IBC)太陽能電池製造工藝流程期間使用作為太陽能電池基極區域的原位摻雜n型外延矽或不依賴外延的n型起始晶片(例如，CZ或FZ單晶晶片或鑄造多晶晶片)一起並且同時形成。類似地，既在太陽能電池用作其基極區域(在具有n型基極的IBC太陽能電池的情況下)又用於太陽能電池的相關聯MIBS的n型矽區域是太陽能電池的n型半導體基極(例如，在使用可再用模板上的多孔矽上的外延生長矽的情況下，在原位摻雜外延矽沉積工藝期間形成)。用於MIBS二極體的輕摻雜或n型區域的導電(例如，因M1層而成為金屬的)歐姆接觸的n+摻雜區域也可與用於太陽能電池的n型基極區域的導電(例如，因M1層而成為金屬的)歐姆接觸的稱為n+摻雜基極接觸區域的更重摻雜區域一起並且同時形成。因此，MIBSpn結二極體裝置層和製造工藝步驟與沒有MIBS的太陽能電池本身的那些基本上協調並且相同，因此對於MIBS二極體實現連同太陽能電池製造可能僅存在可忽略的或基本上無增加的製造成本。全周邊p+摻雜區域34(由n型襯底區域包封並環繞)可佔溝槽隔離的周緣半導體襯底表面積的一部分到大部分(例如，約5％到約95％，並且更具體地約20％到約80％)，並且可以通過內部n型區域38和外部n型區域32(內部n型區域和外部n型區域基本上是n型襯底區域)與溝槽隔離的周緣二極體的邊緣和MIBS的側壁邊緣分開，以保持p+n結邊緣和耗盡區域邊緣遠離MIBS周緣pn結二極體邊緣或側壁(以便防止反向漏電流的衰退或增加並且防止pn結二極體的擊穿電壓的衰退或減小)。p+摻雜區域(與太陽能電池發射極同時形成)形成MIBSpn結周緣二極體以用於部分或完全遮蔽情況下的集成電池層級陰影管理和太陽能電池的反向偏壓保護。可保持MIBSp+n結二極體及其相關耗盡區域邊緣遠離(凹入)周緣二極體的鈍化邊緣(隔離溝槽36處的內邊界和形成周緣二極體的側壁邊緣的外邊界)，以便確保良好旁路二極體性能以及相關的低反向漏電流和高反向擊穿電壓。還可在形成太陽能電池光明面鈍化和ARC層的同時並且使用用於形成太陽能電池光明面鈍化和ARC層的相同鈍化和ARC工藝來鈍化溝槽隔離的MIBS周緣pn結二極體的邊緣，形成太陽能電池光明面鈍化和ARC層是例如通過等離子體增強的化學氣相沉積或PECVD工藝來沉積氫化氮化矽或氫化氮化矽和下伏鈍化層的組合，所述下伏鈍化層包含無定形矽或無定形氧化矽或無定形氮氧化矽或無定形碳氧化矽或二氧化矽或氧化鋁或其組合。作為實例，假定周緣(包括內部n型區域38、外部n型區域32和p+摻雜區域34)半導體(例如，晶體矽)總寬度為例如約400微米，那麼p+摻雜區域可具有約300微米的寬度並且與每個側壁邊緣分開約50微米(換句話說，內部n型區域38、外部n型區域32各自具有約50微米的寬度)。可替代地並且作為另一個實例，假定周緣(包括內部n型區域38、外部n型區域32和p+摻雜區域34)半導體(例如，晶體矽)總寬度為例如約600微米，那麼p+摻雜區域可具有約200微米的寬度並且與每個側壁邊緣分開約200微米(換句話說，內部n型區域38、外部n型區域32各自具有約200微米的寬度)。根據所公開主題，更小和更大的其它絕對和相對尺寸是可能的。而且，雖然圖16的MIBS二極體實施方案在這裡被示出為閉環全周邊周緣pn結二極體，但是MIBS的許多其它實施方案是可能的，包括但不限於：非閉環溝槽隔離的MIBS周緣二極體、群聚在太陽能電池的邊緣附近或邊緣處的溝槽隔離的MIBS二極體島(在圖17中示出)、分布遍及太陽能電池區域的溝槽隔離的MIBS二極體島等。可替代地，並且參考圖16所示的結構描述，MIBS周緣二極體可具有全周邊閉環連續肖特基二極體而不是如上所述並且在圖16中示出的pn結二極體(MIBS周緣二極體寬度和其它相對電池尺寸未按比例示出)。在肖特基二極體MIBS實施方案中，形成圖16的p+n結二極體的p+二極體區域34可替代地不被形成並且用輕摻雜n型矽(其可以與用於太陽能電池n型基極或太陽能電池n型矽襯底本身的n型矽相同)來替換，所述輕摻雜n型矽用於形成合適的肖特基勢壘接觸，例如鋁/n型Si肖特基勢壘接觸閉環帶，其中鋁肖特基勢壘接觸基本上所具有的整體結構與如圖16中所示並且由n型矽襯底區域環繞或包封並且夾著的p+二極體區域34的結構相同。在使用可再用模板上的多孔矽上的外延生長矽層的情況下，用於隨後的鋁肖特基勢壘接觸的MIBS二極體的n型矽區域可以與主太陽能電池的n型外延基極在背接觸/背結太陽能電池製造工藝流程期間使用原位摻雜n型外延矽沉積一起並且同時形成以作為太陽能電池基極區域。類似地並且在使用可再用模板上的多孔矽上的外延生長矽層的情況下，n型矽區域(既用於太陽能電池基極又用於MIBS肖特基二極體的非肖特基/歐姆接觸區域)可以是在外延矽沉積工藝期間形成的太陽能電池的同一原位摻雜外延基極。可替代地，在使用起始晶體矽晶片(如CZ單晶或FZ單晶或鑄造多晶晶片)替代外延矽沉積的情況下，來自起始晶體矽晶片的n型矽襯底既充當用於隨後的鋁肖特基勢壘接觸形成的MIBS二極體n型區域又用作主太陽能電池的n型基極區域。在任一種情況(使用n型晶體起始晶片而無需外延，或使用n型外延矽生長)下，提供用於MIBS肖特基二極體的低電阻歐姆接觸的n型區域(定位在肖特基接觸(如鋁/n型矽肖特基接觸帶)的至少一面或兩個面上，因此夾著或環繞金屬(例如，鋁)肖特基接觸帶，並且與鋁肖特基勢壘接觸的邊緣間隔開以防止分流或增加的反向漏電流)的重摻雜區域的n+摻雜區域(例如，更重摻雜區域—摻雜有n型摻雜劑如磷)也可與用於太陽能電池的n型基極區域的低電阻歐姆接觸的n+摻雜區域一起形成。因此，如同MIBSpn結二極體，MIBS肖特基勢壘二極體裝置層和製造工藝步驟與不具有MIBS的太陽能電池的那些基本上協調並且相同，因此對MIBS肖特基勢壘二極體實現方式增加可忽略的或零增量製造成本。MIBS裝置的全周邊鋁/n型矽肖特基勢壘接觸區域可佔溝槽隔離的周邊周緣表面積的一小部分(低至幾個百分點)一直到大部分(例如，大到約95％)，並且在一些實例中可以通過內部n型區域和外部n型區域(環繞肖特基勢壘接觸區域的鈍化且n+接觸的n型區域)與溝槽隔離的周緣二極體的邊緣和所述結構的側壁邊緣間隔開並分開，以便保持肖特基勢壘(例如，鋁/n型矽)肖特基接觸邊緣和半導體耗盡區域邊緣遠離鈍化MIBS周緣二極體邊緣或側壁(以便防止肖特基勢壘二極體特性、如反向偏置電流和反向擊穿電壓以及正向偏置特性的衰退)。鋁/n型矽肖特基接觸區域形成用於電池層級陰影管理和反向偏置保護的MIBS肖特基周緣二極體。通過重摻雜n+接觸區域進行的與輕摻雜n型區域的肖特基勢壘金屬(例如，鋁或鋁矽合金)接觸以及與環繞的n型區域的歐姆金屬(例如，鋁或鋁矽合金)接觸可使用與圖案化M1相同的金屬層並且在形成太陽能電池的圖案化M1層的同時並使用用於形成太陽能電池的圖案化M1層的相同工藝來形成在MIBS裝置上。可通過內部n型矽區域和外部n型矽區域(未由肖特基勢壘金屬覆蓋的環繞的n型區域)邊界保持MIBS裝置肖特基勢壘接觸如鋁/n型矽或鋁矽合金/n型矽肖特基勢壘接觸遠離周緣二極體的鈍化邊緣，以便確保良好旁路二極體性能特性，包括正向偏置特性和反向偏置特性。溝槽隔離的MIBS周緣肖特基二極體的邊緣還可在沉積太陽能電池光明面鈍化和ARC層的同時被鈍化，沉積是例如通過PECVD(用於沉積單個或多個鈍化層和ARC層)工藝或原子層沉積或ALD(例如，用於沉積氧化鋁鈍化層)和PECVD(用於沉積氫化氮化矽鈍化層/ARC層)工藝的組合進行。用於太陽能電池光明面的相同鈍化和ARC工藝以及薄膜也在MIBS正面(與圖案化M1面相反的一面)上形成鈍化。圖17是示出具有替代MIBS二極體幾何圖案的MIBS背接觸/背結(或IBC)太陽能電池實施方案的頂視圖的示意圖，替代MIBS二極體幾何圖案使用與太陽能電池相關聯的多個pn結二極體島。重要地，並且如先前關於圖16所述，這個實施方案還可利用肖特基勢壘二極體MIBS替代pn結二極體MIBS。圖17的MIBS二極體太陽能電池包括太陽能電池50和群聚在太陽能電池的周邊邊緣周圍和附近的多個分段式或分開的MIBS二極體島48(MIBS二極體尺寸未按比例示出)，並且所有MIBS島和太陽能電池襯底共享共用的連續底板並且由共用的原始連續且隨後被溝槽隔離劃分的太陽能電池半導體襯底(如前所述，由起始矽晶片形成或通過外延矽剝離工藝形成)形成。雖然這個代表性實施方案示出太陽能電池50和群聚在太陽能電池的周邊邊緣周圍和附近的多個分段式或分開的MIBS二極體島48，但是應理解，替代實施方案和設計可使用根據任何所需圖案分布遍及整個太陽能電池襯底區域(並且不僅僅是群聚在太陽能電池的周邊邊緣周圍和附近的多個分段式或分開的MIBS二極體島48。在具有n型半導體(基極)層的IBC電池的情況下，MIBS二極體島48是由p+摻雜結區域46(與太陽能電池p+場發射極和/或發射極接觸擴散區域同時形成形成的pn結MIBS二極體島，並且MIBS二極體島48同樣可以可替代地是肖特基二極體島(包括通向n型矽的合適的肖特基勢壘金屬接觸如鋁或鋁矽合金接觸)，p+摻雜結區域46由n摻雜(輕n摻雜)矽區域44(其可以與用作太陽能電池的基極區域的原始n型半導體襯底相同)環繞並包封，並且MIBS半導體襯底通過全周邊隔離溝槽42與太陽能電池50襯底電隔離，所述全周邊隔離溝槽42著落並終止在共享的連續電絕緣底板片材或襯底上。MIBS裝置的多個pn結二極體島可以製成任何幾何形狀，例如包括但不限於：方形或圓形或矩形或其它多邊形形狀，並且具有例如在小於約100微米一直到約數百微米的範圍內並且可大至幾毫米的側邊尺寸。溝槽隔離的MIBS二極體島的數目可以在至少兩個到數十個或甚至幾百個MIBS島範圍內。MIBS島可以根據任何所需分布圖案分布遍及太陽能電池襯底(包括但不限於：遍及太陽能電池襯底區域或群聚在太陽能電池的邊緣周圍和附近的統一矩形分布圖案或任何其它所需分布圖案)。所有MIBS二極體島48具有溝槽隔離邊緣，以用於使MIBS二極體矽島與太陽能電池矽襯底區域(所有區域都共享同一連續電絕緣底板片材或襯底)適當電隔離。如圖17(針對MIBS與n型基極/襯底IBC太陽能電池所述的實例)中所示，MIBS島中的每一個的p+摻雜結區域可以通過n摻雜區域44(其可以與作為太陽能電池n型基極區域的n型矽襯底材料層相同並且與來自起始晶片的原始n型矽襯底層或生長n型外延層相同)與溝槽隔離的MIBS二極體的邊緣間隔開並分開。p+摻雜區域(與太陽能電池p+場發射極和/或p+發射極接觸擴散區域同時形成並且使用用於其形成的相同工藝來形成，後者針對利用選擇性發射極工藝的IBC)同時形成每個MIBS島中的pn結二極體。形成於MIBS島中的p+n結可以與MIBSpn結二極體的鈍化邊緣間隔開並且保持遠離鈍化邊緣(以便保持半導體pn結耗盡層邊緣遠離邊緣並且實現最佳的pn結二極體正向偏置和反向偏置特性，而無任何邊緣引起的降級)。MIBS二極體島的邊緣(以及前表面區域)在沉積太陽能電池光明面鈍化和ARC層的同時被鈍化，沉積是例如通過PECVD鈍化工藝(或PECVD和另一種工藝如ALD的組合，如果需要的話)進行。作為代表性實例，假定MIBS二極體島側邊尺寸為例如約500微米，p+摻雜區域46可具有約400微米的側邊尺寸，與每個側壁邊緣分開約50微米(換句話說，鄰近p+摻雜區域的n摻雜區域44的寬度為約50微米)，雖然其它尺寸和布置也是可能的。可替代地，並且作為眾多可能性中的另一種代表性實例，假定MIBS二極體島側邊尺寸為例如約600微米，p+摻雜區域46可具有約200微米的側邊尺寸，與每個側壁邊緣分開約200微米(換句話說，鄰近p+摻雜區域的n摻雜區域44的寬度為約200微米)圖18A和圖18B是共享的連續底板襯底(被永久地層壓或附接到原始半導體襯底，太陽能電池及其相關聯的MIBS裝置由原始半導體襯底形成)上的MIBS周緣二極體和太陽能電池在太陽能電池和MIBS工藝的不同階段的橫截面圖。如在其它附圖中，在這些附圖中，MIBS邊緣二極體和太陽能電池相對尺寸未按比例示出。這個代表性實例示出溝槽隔離(例如，脈衝雷射切割或劃線穿過半導體襯底)工藝之前或之後的底板層壓的太陽能電池半導體襯底，所述溝槽隔離工藝用於限定並且分開周邊(如全周邊周緣)MIBS二極體矽襯底區域和太陽能電池矽襯底區域(兩者均由來自起始矽晶片的同一原始矽襯底或外延矽剝離工藝形成)。在使用外延矽剝離工藝製造的背接觸/背結太陽能電池的情況下，在通過完成圖案化M1金屬化層完成背接觸/背結太陽能電池工藝之後並且在完成底板層壓和從可再用模板外延剝離並拆離太陽能電池之後，通過從光明面劃線穿過矽襯底來執行溝槽隔離工藝。可替代地，在使用晶體矽(例如，CZ單晶或FZ單晶或鑄造多晶)晶片製造的背接觸/背結太陽能電池的情況下，在通過完成圖案化M1金屬化層完成背接觸/背結太陽能電池工藝之後並且於在太陽能電池背面上完成底板層壓工藝之後，通過從光明面劃線穿過矽襯底來執行溝槽隔離工藝。圖18A是示出被附接或層壓到背接觸/背結(IBC)太陽能電池60的相對薄的(例如，在約50微米到250微米的厚度範圍內)底板片材(如合適的芳族聚醯胺纖維預浸材料)62的橫截面圖，太陽能電池60在太陽能電池襯底製造之後包括薄(例如，從約一微米一直到約200微米，並且更具體地在小於約100微米的厚度範圍內)矽襯底，例如具有約5微米到80微米範圍內的半導體襯底厚度的外延矽層、或具有約50微米到200微米範圍內的層壓後矽襯底厚度的矽晶片(CZ單晶或FZ單晶或鑄造多晶矽晶片)(未示出太陽能電池結構性細節)。如圖所示，外延矽層具有n型本底摻雜。在用於太陽能電池的外延矽剝離工藝的情況下，薄矽襯底製造步驟可包括通過完成圖案化M1金屬化層進行模板上背接觸/背結電池工藝、底板層壓以及從可再用矽模板外延矽剝離釋放並分開(當使用起始矽晶片替代外延剝離矽襯底時，工藝中不使用剝離釋放和分開)。圖18A示出形成溝槽隔離區域(例如，通過脈衝雷射劃線形成)之前的背接觸/背結電池，溝槽隔離區域對MIBS周緣二極體襯底進行限定並電隔離或劃分並且充當MIBS周緣二極體隔離邊界。薄底板片材62可以是柔性電絕緣預浸片材，其具有約50微米到200微米範圍內的厚度，並且具有匹配矽襯底的相當接近的CTE(例如，通過使用合適的芳族聚醯胺纖維/樹脂預浸材料)。薄底板片材62被層壓(例如，通過熱/真空/壓力層壓)到背接觸/背結太陽能電池60的後面，並且充當由太陽能電池和MIBS周緣二極體共享的共用的連續底板襯底。底板保持共享底板的集成太陽能電池和MIBS裝置以及圖案化M1和M2層的整體結構完整性。圖18B是示出被附接到其在圖18A中的連續底板片材62的太陽能電池60在形成溝槽隔離區域64(例如，通過脈衝雷射劃線或另一種合適的方法)之後的橫截面圖，溝槽隔離區域64用於限定並且隔離MIBS周緣二極體66和太陽能電池島68。溝槽隔離工藝切穿半導體襯底層的整個厚度，從而形成溝槽隔離窄間隙(例如，具有幾微米一直到數百微米的寬度、並且更具體地具有<100微米溝槽寬度的溝槽)，而沒有顯著地挖入連續底板片材中(這取決於底板片材的厚度，對於溝槽隔離工藝存在一定餘量，即移除幾微米到約數十微米暴露的溝槽區域中的底板材料，在一些實例中移除相對少量底板材料片材或不移除底板材料片材)。例如，太陽能電池島68可具有約156mmx156mm或約210mmx210mm範圍內的正方形(或準正方形)側邊尺寸(可選擇用於太陽能電池的其它尺寸，以提供僅幾cm2到數百cm2並且甚至超過1000cm2寬範圍內的太陽能電池面積)。溝槽隔離區域64可具有幾微米一直到約100微米(或甚至更大)範圍內的寬度。脈衝雷射開槽能夠形成具有近似約20微米到60微米(因此，出於太陽能電池與MIBS裝置之間的溝槽隔離的重要目的浪費很少矽襯底)的相對窄寬度(所述寬度為合乎需要的)的溝槽隔離區域。MIBS周緣二極體區域66可以是具有約200微米到600微米(更小或更大寬度也是可能的)範圍內的寬度的全周邊周緣二極體，並且可以是pn結二極體或肖特基勢壘二極體旁路開關。在一些實例中，全周邊周緣二極體的總寬度被選擇成儘可能小，以便使MIBS裝置面積為太陽能電池總面積的相對小的一部分(以便最大化太陽能電池和所得太陽能PV模塊的總面積效率)。整個太陽能電池和MIBS製造工藝(如絲網印刷、雷射燒蝕等)的分辨能力確定最小化全周邊周緣MIBS裝置的可實現寬度的能力。圖19A和圖19B是詳述位於共享的連續底板62上的圖18B中所示的背接觸/背結太陽能電池的MIBS周緣或全周邊二極體太陽能電池實施方案在完成形成MIBS使能的背接觸/背結IBC太陽能電池的製造工藝之後的橫截面圖，所述製造工藝包括太陽能電池(和MIBS裝置)的紋理化表面上的正面鈍化和ARC塗布，在太陽能電池中顯示為鈍化/ARC塗層70並且在MIBS裝置中顯示為鈍化/ARC塗層72。這裡未示出太陽能電池和MIBS結構細節，如圖案化M1和M2金屬化層。圖19A示出使用pn結周邊周緣二極體旁路開關的MIBS實現方式。溝槽隔離的MIBS周緣pn結二極體區域72包括n摻雜(例如，磷摻雜)區域和p+摻雜(例如，重硼摻雜)區域並且用作pn結二極體旁路開關。MIBS周緣pn結二極體區域72可以是全周邊周緣二極體，其具有例如約200微米到600微米範圍內的寬度(更小或更大的尺寸也是可能的，如前所述)。MIBS周緣二極體和太陽能電池相對尺寸未按比例示出。在一個製造實施方案中，圖19A示出在完成MIBS使能的背接觸/背結(IBC)太陽能電池的製造工藝之後的底板層壓(或底板附接)的MIBS使能的太陽能電池，完成所述製造工藝包括通過圖案化第一層金屬化或M1(例如由絲網印刷制或PVD鋁或鋁矽合金或包括鎳的另一種合適的金屬等製成)完成背接觸/背結電池工藝，底板層壓，從晶體矽可再用模板外延矽剝離釋放並分開(如果使用外延矽剝離工藝形成襯底的話—當使用起始晶體矽晶片時，這種工藝不適用)，形成限定MIBS周緣二極體邊界的溝槽隔離區域(例如，通過脈衝雷射劃線或切割)，任選的矽蝕刻、紋理化和紋理化後清潔，鈍化和ARC沉積(例如，通過PECVD或ALD和PECVD的組合)，以及在底板上製造最後的圖案化第二層金屬或M2(連同導電通孔插塞)。如圖19A中可以看出，用於形成太陽能電池的p+發射極區域(場發射極區域和/或重摻雜發射極接觸區域)的工藝也可用於形成用於MIBSpn結形成的p+結摻雜。由例如鋁或鋁合金(如具有某種矽添加物的鋁)製成的圖案化M1金屬(未示出)不僅提供太陽能電池的接觸金屬化或第一層金屬化，而且產生用於MIBSpn結二極體的金屬化接觸(通過n+摻雜接觸窗通向p+區域和n-型襯底區域)。MIBSpn結二極體的n摻雜矽區域由還充當太陽能電池的基極區域的同一n型矽襯底(例如，當使用起始n型晶體矽晶片而無需外延時來自n型矽晶片，或當使用外延矽剝離工藝形成太陽能電池和MIBS襯底時來自由外延沉積形成的原位摻雜n型晶體矽層)形成—襯底本體區域摻雜也可稱為襯底的本底摻雜。圖案化M1和M2金屬化結構完成所需的單片太陽能電池和MIBSpn結二極體電互連，並且還確保MIBS二極體端子被適當地互連到相應太陽能電池基極端子和發射極端子，以便提供電池層級集成陰影管理和連續的抵抗遮蔽的太陽能電池保護。如圖19A中可以看出，MIBSpn結二極體的側壁邊緣和頂面也使用用於鈍化太陽能電池的光明面和邊緣(鈍化/ARC塗層70)的相同鈍化層和工藝來鈍化。圖19A未示出太陽能電池和MIBS結構的一些細節，如圖案化M1和M2金屬化、後面鈍化層、M1接觸孔、穿過底板的M1-M2通孔以及MIBS裝置結構中用於n型襯底M1連接的n+摻雜接觸窗。圖19B示出使用周邊肖特基周緣二極體旁路開關的MIBS實現方式。隔離的肖特基周緣二極體旁路開關區域74包括n摻雜區域以及內部n+區域和外部n+區域並且用作肖特基二極體旁路開關。肖特基周緣二極體旁路開關區域74可以是具有200微米到600微米範圍內的寬度(這個尺寸可以被選擇成大於或小於這個範圍)的全周邊周緣二極體。在一個製造實施方案中，圖19B示出在完成MIBS使能的背接觸/背結太陽能電池的製造工藝之後的底板層壓或底板附接的MIBS使能的太陽能電池，完成所述製造工藝包括通過圖案化第一層金屬化或M1(例如由合適的導電體如鋁或鋁矽合金製成，所述導電體可充當重摻雜矽上的有效歐姆接觸以及輕摻雜矽上的有效肖特基勢壘接觸)完成背接觸/背結電池工藝，底板層壓，當使用外延剝離矽襯底時從晶體矽可再用模板外延矽剝離釋放並分開(當使用起始晶體矽晶片替代外延剝離襯底時，這種工藝不適用或不需要)，形成限定MIBS周緣肖特基二極體邊界的溝槽隔離(例如，通過脈衝雷射劃線或切割)，任選的矽薄化蝕刻、紋理化和紋理化後清潔，形成鈍化和ARC(例如，通過PECVD或PECVD與另一種工藝如ALD的組合)，以及在底板上製造最後的圖案化第二層金屬或M2(連同導電M1-M2通孔插塞)。如圖19B中可以看出，還用作太陽能電池的基極區域的n型矽襯底(例如，當使用外延剝離工藝時通過原位摻雜外延沉積形成，或當不使用外延剝離工藝時來自起始n型晶體矽晶片)也用作MIBS肖特基二極體的n型矽襯底區域。由例如鋁或合適的鋁合金(如具有某種矽添加物的鋁)製成的M1金屬(未示出)不僅製造太陽能電池的M1歐姆接觸金屬化(對於太陽能電池的基極區域，通過n+摻雜接觸開口，並且對於發射極接觸區域，通過p+摻雜接觸開口)，而且產生MIBS肖特基二極體的金屬化接觸(輕摻雜n型矽襯底區域上的非歐姆肖特基勢壘接觸和通過重摻雜n+摻雜區域通向n型矽的歐姆接觸)。MIBS二極體的輕摻雜n型矽襯底區域來自用於太陽能電池並且充當其基極區域的同一n型襯底(例如，當使用外延矽剝離工藝時，所述n型襯底可通過原位摻雜n型外延矽沉積形成，或當不使用外延矽剝離工藝時來自起始n型晶體矽晶片)。用於與n型矽襯底的MIBS肖特基二極體歐姆接觸的n型矽區域的重摻雜n+擴散摻雜可在產生太陽能電池的重摻雜n+摻雜基極接觸區域的同時並且使用也用於產生太陽能電池的重摻雜n+摻雜基極接觸區域的相同工藝來形成(為隨後的圖案化M1金屬化作準備)。圖案化M1和M2金屬化層結構的組合完成太陽能電池和MIBS肖特基二極體電互連，並且確保MIBS二極體端子被適當地連接到太陽能電池端子，以便提供電池層級集成陰影管理和太陽能電池保護。如圖19B中可以看出，MIBS肖特基二極體的側壁邊緣和頂面也使用用於形成太陽能電池的光明面和邊緣上的鈍化和ARC層(標註為鈍化/ARC塗層70)的相同鈍化和ARC層和工藝來鈍化。此外，圖19B未示出太陽能電池結構的一些結構細節，包括但不限於圖案化M1和M2金屬化層。本文所公開的MIBS實施方案採用溝槽隔離結合共享的底板襯底來建立MIBS與太陽能電池的半導體襯底區域之間的劃分和電隔離。產生溝槽隔離區域的一種方法是脈衝(如納秒脈衝)雷射劃線。以下是對使用如用於先前所述的全周邊MIBS周緣二極體或pn結或肖特基二極體的雷射劃線工藝形成溝槽隔離區域的關鍵考慮因素和雷射屬性的概述，所述溝槽隔離區域將MIBS二極體襯底區域與太陽能電池襯底區域劃分並電隔離：-用於溝槽隔離形成的脈衝雷射劃線可使用處於劃線和切穿矽所普遍使用的並且已證實的合適波長(例如，以相對良好的選擇性燒蝕半導體層以相對於底板材料切穿半導體襯底層的綠色或紅外線波長或另一種合適的波長)的納秒脈衝雷射源。雷射源可具有平頂(也稱為高帽)或非平頂(例如，高斯)雷射束輪廓。有可能使用以下脈衝雷射源波長，所述脈衝雷射源波長在矽中是高吸收性的，但是可部分或完全傳輸穿過底板(因此，在完成貫穿半導體層的雷射切割並且光束到達底板片材之後，切穿半導體層而不會顯著移除底板材料)。例如，可使用納秒脈衝IR或綠色雷射束，其可有效切穿矽襯底層並且部分傳輸穿過底板材料(因此，在溝槽隔離切割期間移除少到可忽略量的底板材料)。-可選擇納秒脈衝雷射源的脈衝雷射束直徑和其它性質，使得隔離劃線寬度在幾微米一直到數十微米的範圍內，因為遠大於約100微米的寬度將會過大並且導致寶貴矽襯底區域的不必要浪費以及太陽能電池和模塊的總面積效率的一定程度的降低。因此，與高度所期望的太陽能電池面積相比，最小化溝槽隔離區域是有益的。實際上，納秒脈衝雷射切割可產生具有約20微米一直到約60微米期望範圍內的寬度的溝槽隔離區域。例如，對於156mmx156mm太陽能電池，就溝槽隔離區域作為電池面積的一小部分而言，30微米的溝槽隔離寬度對應於0.077％的面積比。與太陽能電池面積相比，這表示相當可忽略的面積，換句話說，這個小比例提供太陽能電池面積的可忽略浪費並且確保總面積太陽能電池和模塊效率的可忽略損失。-在如本文所述的背接觸/背結太陽能電池製造工藝中，當使用起始晶體矽晶片製造太陽能電池和相關聯的MIBS裝置時，可在底板層壓工藝之後(並且在使用外延矽剝離工藝製造的太陽能電池和MIBS的情況下，在完成底板層壓工藝和隨後從可再用模板剝離釋放被層壓電池之後，並且在對太陽能電池進行脈衝雷射修整之後或之前)立即執行形成溝槽隔離的納秒(ns)脈衝雷射劃線或切割。在使用外延矽剝離工藝製造的太陽能電池和MIBS的情況下，溝槽隔離劃線或切割工藝可任選地使用用於對外延矽層進行預釋放劃線以限定剝離釋放邊界和/或用於被層壓太陽能電池的釋放後修整的同一脈衝雷射手段和源。因此，為了形成溝槽隔離區域，不需要額外的雷射工藝手段。-形成溝槽隔離的納秒(ns)脈衝雷射劃線還可用於將完全隔離的MIBS周緣二極體區域限定在隔離的太陽能電池島外部，所述太陽能電池島由所述周緣環繞並限定。可替代地，ns脈衝雷射劃線工藝可形成其它設計的MIBS二極體，如呈多個MIBS二極體島設計以及許多其它可能的MIBS圖案設計的MIBS二極體。-脈衝雷射劃線可用於(從光明面)切穿薄(如小於200微米，並且更具體地小於100微米)矽襯底層並且大致上停止在底板材料片材上。如果期望和/或需要的話，簡單的實時原位雷射劃線工藝端點確定(如使用反射率監測)可用於工藝控制和終點確定，以便在實現完整貫穿半導體層雷射切割的同時最小化對底板片材進行的挖槽或材料移除。-在剩餘的太陽能電池製造工藝步驟期間，隨後可溼法蝕刻(例如，作為太陽能電池光明面溼法蝕刻/紋理化工藝的一部分)、紋理化後清潔並且鈍化(通過鈍化和ARC層的沉積)太陽能電池和MIBS周緣二極體區域的側壁。以下參照利用pn結二極體作為MIBS裝置實現方式的太陽能電池描述關鍵的工藝流程屬性。-太陽能電池工藝流程對於MIBS裝置實現方式而言可保持基本上不變並且是協調的(因此為可忽略到零增加的增量製造成本)，其中與每個太陽能電池一起實現MIBSpn結二極體不需要額外的製造工藝手段。-可在光明面或正面上執行限定全周邊MIBS周緣二極體區域和太陽能電池島(或用於MIBS二極體布置的任何其它設計)的溝槽隔離工藝，例如在通過圖案化M1層完成電池工藝和將底板層壓到矽襯底之後(並且在由外延矽剝離工藝製成的太陽能電池的情況下，在外延襯底釋放工藝之後)執行，並且在由外延矽剝離工藝製成的太陽能電池的情況下，所述溝槽隔離工藝可使用作為釋放手段的一部分用於預釋放矽劃線的同一脈衝雷射源。溝槽隔離雷射劃線完全地對矽襯底層進行劃線，並且大致上停止在底板上、移除了極少或可忽略的底板材料。-可利用形成太陽能電池p+摻雜場發射極(或在利用選擇性發射極工藝的IBC電池工藝的情況下的太陽能電池p+摻雜發射極接觸區域，包括用於場發射極和用於發射極接觸區域的兩種不同發射極重摻雜區域)的相同工藝步驟同時形成MIBSpn結二極體p+摻雜結區域。MIBSpn結二極體n摻雜區域可以與用作太陽能電池襯底和基極區域的起始n型晶體矽晶片相同(或在由外延矽剝離工藝製成的太陽能電池的情況下，與原位摻雜外延太陽能電池基極區域相同)。例如，用於製造背結/背接觸太陽能電池的相同太陽能電池發射極和基極摻雜工藝(如具有APCVD、雷射燒蝕和熱工藝)還可用於同時形成所需的p+/n周緣二極體裝置結構並且無增加的增量工藝成本。-可設計金屬-1(M1)和金屬-2(M2)導電體圖案，使得MIBSpn結二極體的p+摻雜電極連接到太陽能電池的n型基極，並且MIBS二極體的n型襯底區域歐姆接觸(通過與太陽能電池n+摻雜基極接觸區域一起形成的n+摻雜接觸區域)電極連接到太陽能電池的p+發射極。可以分布式格式設計這些適當形成的連接，以便每當MIBS二極體由於太陽能電池遮蔽而啟動並且繞過太陽能電池時最小化不合乎需要的電流擁擠和局部熱點。-可在第二層金屬M2圖案(其可形成在底板的暴露表面上，換句話說形成在與太陽能電池光明面相反的平面上)上形成電池母線(基極和發射極母線)和指叉型基極和發射極指狀物的最終粗間距圖案。圖案化M2還單片完成太陽能電池與其MIBS裝置的互連。M1圖案僅具有細間距指叉型基極和發射極指狀物而不具有母線，以便消除歸因於母線的電遮蔽。在以下部分中，描述使用pn結二極體MIBS實現實施方案的所需的MIBS二極體面積。為了示例性目的，這個實例針對156mmx156mm太陽能電池描述。最小的MIBS旁路二極體面積由如以下考慮因素控制：二極體的最大容許正向偏置(導通狀態)電阻—或換句話說，當MIBS二極體由於太陽能電池遮蔽而啟動並且正向偏置時的電阻。假定n型襯底區域(太陽能電池基極)具有約3x1015cm-3的磷摻雜，這對應於約1.60Ω.cm的n型襯底(或n型基極區域)電阻率。而且，進一步假定相對薄的晶體矽基極區域厚度為約40μm(微米)，可如下計算三個不同水平的容許串聯電阻值(不包括接觸電阻)所需的MIBS旁路二極體面積(作為粗略指南，這個實例被提供為非常近似的數量級計算)：對於最大容許串聯電阻Rs＝0.010Ω(對於5W電池，最大功率耗散R.I2＝1W)：-面積＝(1.6Ω.cmx40x10-4cm)/0.01Ω＝0.64cm2(MIBS裝置面積是太陽能電池面積的～0.26％)-156mmx156mm電池的周緣寬度：0.64/(15.6x4)＝0.010cm＝0.10mm或100微米對於最大容許串聯電阻Rs＝0.005Ω(對於5W電池，最大功率耗散R.I2＝0.5W)：-面積＝(1.6Ω.cmx40x10-4cm)/0.005Ω＝1.28cm2(MIBS裝置面積是太陽能電池面積的～0.52％)-156mmx156mm電池的周緣寬度：1.28/(15.6x4)＝0.020cm＝0.20mm或200微米對於最大容許串聯電阻Rs＝0.002Ω(對於5W電池，最大功率耗散R.I2＝0.1W)：-面積＝(1.6Ω.cmx40x10-4cm)/0.002Ω＝3.20cm2(MIBS裝置面積是太陽能電池面積的～1.30％)-156mmx156mm電池的周緣寬度：3.20/(15.6x4)＝0.050cm＝0.50mm或500微米基於以上近似計算，對於156mmx156mm太陽能電池，約100μm到500μm範圍內的MIBS周緣二極體寬度是合理的(就限制導通電阻引起的功率耗散、同時維持相對小的MIBS與太陽能電池面積比而言)，其中周緣二極體面積近似為太陽能電池面積的～0.26％到～1.3％。圖20A是示出具有周邊MIBS周緣pn結二極體的背接觸/背結(IBC)太陽能電池(如圖16中所示)的例如使用鋁或鋁矽合金金屬化(或另一種合適的金屬或金屬合金材料)的第一層金屬化圖案(M1)實施方案(在將連續底板層壓到半導體襯底之前，形成在電池和MIBS背面表面上的圖案化M1金屬層)的平面圖的示意圖。圖20B是出於描述性目的提供的圖20A的展開選擇視圖。圖20A和圖20B示出形成為圖案化M1層(例如，鋁或鋁矽合金)指叉型基極和發射極金屬指狀物96，以及形成MIBSpn結二極體p和n接觸的鋁(或鋁矽或另一種合適的導電體)金屬化接觸的無母線指叉型太陽能電池基極和發射極金屬。溝槽隔離區域86將太陽能電池半導體襯底與MIBS旁路二極體半導體襯底區域劃分並電隔離。鋁(或鋁矽合金或另一種合適的金屬)接觸金屬定位在太陽能電池的n摻雜區域上、顯示為基極金屬化指狀物88，並且還定位在MIBS旁路二極體的n摻雜區域92上、顯示為n摻雜區域金屬化接觸82(通過n+摻雜接觸擴散區域形成鋁或鋁矽合金歐姆接觸)。鋁或鋁矽合金接觸金屬定位在太陽能電池的p+摻雜區域上、顯示為發射極金屬化指狀物90)上，並且還定位在MIBS旁路二極體的p+摻雜區域94上、顯示為p+摻雜區域金屬化接觸84(通過摻雜p+接觸擴散區域)。圖案化M1鋁或鋁矽合金金屬化層可通過鋁或鋁合金膏層的圖案化絲網印刷形成，或通過鋁或鋁合金(如鋁矽)的物理氣相沉積(PVD)之後進行圖案化工藝(如雷射燒蝕)形成。鋁或鋁矽合金層(M1層)的厚度對於通過PVD形成的M1鋁而言可以在1微米的一小部分一直到約幾微米範圍內，並且對於通過鋁或鋁矽合金膏的絲網印刷形成的鋁或鋁矽合金而言可以在幾微米一直到約數十微米(例如，約20微米)範圍內。可替代地，在背接觸背結(IBC)太陽能電池的周邊MIBS周緣肖特基二極體MIBS實現實施方案中，第一層金屬化(M1)圖案(例如鋁或鋁矽合金金屬化)可與圖20A和圖20B中所示的相同。在如參考圖20B所述的周邊MIBS周緣肖特基二極體MIBS實現方式中，電池包括無母線指叉型太陽能電池基極和發射極金屬(例如，鋁或鋁矽合金)歐姆指狀物96，以及形成輕摻雜n型矽上的MIBS二極體非歐姆肖特基勢壘接觸和重摻雜n+矽上的歐姆接觸(後者用於通向n型襯底的歐姆接觸)的鋁或鋁矽金屬化接觸。作為圖案化M1的一部分，鋁(或鋁矽合金)接觸金屬定位在形成於太陽能電池的n型襯底區域上的重摻雜n+區域上或定位成與所述n+區域重疊、顯示為基極金屬化歐姆指狀物88，並且還定位在形成於MIBS肖特基旁路二極體的n型襯底區域上的n+摻雜歐姆接觸區域92上、顯示為n摻雜區域金屬化接觸82(接觸n摻雜矽襯底的重摻雜n+接觸擴散區域)。鋁或鋁矽接觸金屬(作為圖案化M1層的一部分)還定位在太陽能電池的重p+摻雜區域上、顯示為發射極金屬化歐姆指狀物90(通過p+摻雜接觸擴散區域)。作為圖案化M1的一部分，鋁或鋁矽肖特基勢壘接觸金屬84還直接定位在MIBS旁路二極體的輕摻雜n型襯底區域94上，例如僅定位在n型表面上，以便形成整流器的肖特基勢壘區域。圖案化M1鋁或鋁矽合金(或另一種合適的材料)金屬化層可通過鋁或鋁矽(或另一種合適的導電材料)膏層的圖案化絲網印刷形成，或通過鋁或鋁矽(或另一種合適的導電材料)的物理氣相沉積(PVD)之後進行圖案化工藝(如雷射燒蝕)形成。鋁層的厚度對於通過PVD形成的M1鋁或鋁矽合金而言可以在在1微米的一小部分一直到幾微米範圍內，並且對於通過對應膏的絲網印刷形成的鋁或鋁矽而言可以在幾微米一直到約數十微米(例如，一直到約20微米)範圍內。背接觸/背結IBC太陽能電池和相關聯的MIBS二極體被金屬化並互連以形成完整的太陽能電池。示例性金屬化使用結合併且由太陽能電池和MIBS共享的底板實現的兩層金屬化結構，其具有第一層接觸金屬化圖案(M1)和第二層最終圖案化金屬化層(M2)，M1由例如鋁或合適的鋁合金(如具有少量百分比矽的鋁)製成、在底板附接/層壓之前形成，M2由例如較厚的高導電性導電體(包括鋁和/或銅或其組合)製成並且任選地具有額外層如勢壘層和/或頂部焊料層。M1與M2之間的層間連接可使用在形成圖案化M2層之前穿過在底板層中鑽出或形成的通孔的導電通孔插塞來形成，其中底板充當電絕緣層間電介質層。上述兩層單片太陽能電池和MIBS金屬化結構的關鍵屬性如下：-第一層金屬M1(例如在底板附接和層壓之前形成於太陽能電池背面上)可以是由PVD(等離子體濺射蒸發、離子束沉積等)鋁(或鋁合金)或絲網印刷鋁(或鋁合金)膏製成的圖案化鋁層(和/或包含鋁的合金，如Al和Si)。-圖案化M1充當接觸金屬化並且在太陽能電池上形成指叉型基極和發射極金屬化線(在一些實施方案中，在M1上不存在母線，以便消除或最小化與母線相關聯的電遮蔽)。-在一些實施方案中，圖案化指叉型M1金屬化指狀物不會延伸超出太陽能電池島以在下面與溝槽隔離區域重疊並且不會延伸到MIBS周緣二極體區域。使用圖案化M2層和導電通孔插塞進行太陽能電池與其相關聯MIBS裝置之間的電互連，所述導電通孔插塞根據預先指定的互連設計形成圖案化M1與M2層之間的圖案化互連。-在用於MIBS的全周邊周緣二極體設計的情況下，M1鋁或鋁合金金屬化層可被設計以形成三個同心的全周邊連續鋁金屬化環(對於正方形電池，顯示為正方形環)，以便電歐姆接觸MIBS周緣二極體的p+摻雜結區域以及內部和外部n摻雜襯底區域(通過n+摻雜接觸擴散區域)。-可使用利用相對便宜的低電阻率導電體材料(包括銅和/或鋁(或其組合))的絲網印刷和/或PVD(如用於例如包括鋁的金屬化的等離子體濺射和/或熱蒸發和/或電子束蒸發)和/或電化學沉積或電鍍(例如，用於包括銅的金屬化)或其它金屬化工藝(或其組合)來形成M2金屬層。-圖案化M2金屬可以被圖案化在通過多個導電通孔插塞連接到指叉型電池上M1指狀物的大體上正交的指叉型指狀物中。在這種設計中，太陽能電池的較粗間距的M2指狀物相對於太陽能電池的指叉型較細間距的M1指狀物的正交布置允許M2指狀物的數目顯著小於M1指狀物的數目。例如，太陽能電池可具有在底板層壓之前直接形成於電池上的數百個M1指狀物，而在底板層壓之後所形成的M2指狀物的數目通常可以比M1指狀物的數目小近似5倍到約50倍。-圖案化M2金屬還可將MIBSpn結二極體的重p+摻雜和n型襯底接觸M1金屬化分別連接到太陽能電池的基極母線和發射極母線。可替代地，在使用肖特基勢壘二極體用於MIBS的情況下，圖案化M2金屬還可將MIBS肖特基二極體的肖特基勢壘接觸(例如，輕摻雜n型矽上的鋁或鋁矽合金非歐姆肖特基接觸)和n型歐姆接觸M1金屬化分別連接到太陽能電池的基極母線和發射極母線。此外，重要的是要注意，雖然已結合使用薄晶體矽吸收層和連續底板的背接觸/背結晶體矽太陽能電池解釋本文所述的實施方案，但是應理解的是，所公開主題的方面可由本領域技術人員應用於其它太陽能電池和模塊實現方式，包括但不限於：非IBC背接觸太陽能電池(包括但不限於MWT太陽能電池)；前接觸太陽能電池和對應的PV模塊；非晶體矽太陽能電池和模塊，如由晶體GaAs、GaN、Ge和/或其它元素和化合物半導體製成的那些；以及各種基於晶片的太陽能電池，包括由晶體半導體晶片(如CZ單晶矽晶片、FZ單晶矽晶片和鑄造多晶矽晶片)製成的背接觸/前結、背接觸/背結和前接觸太陽能電池。然而，如前所述，背接觸電池的使用在某些方面可為有利的，如MIBS實現方式可應用於背接觸電池而不會顯著影響最終的模塊製造。此外，電池的背面上的發射極和基極互連引線兩者的可用性可進一步簡化用於增強的能量採集以及額外的電池層級監測和控制功能的電池上電子器件的整體實現方式。圖21是具有周邊MIBS周緣二極體(例如pn結二極體或肖特基勢壘二極體)的背接觸/背結太陽能電池的背面的示意圖，示出第二層金屬化圖案(M2)實施方案。在這種設計中，圖案化M2定位在共享的電絕緣底板上並且通過底板片材與M1層實體分開。圖案化M2層包括：基極母線104，其連接到MIBSpn結二極體的p+摻雜區域M1歐姆接觸金屬(例如還形成為圖案化M2金屬化層的一部分的圖20B中的p+摻雜區域金屬化接觸84)；發射極母線102，其連接到MIBSpn結二極體n摻雜襯底區域M1金屬歐姆接觸(例如圖20B中的n摻雜區域金屬化接觸82)；導電通孔插塞100，其根據預先指定的圖案(每個M2基極指狀物通過導電通孔插塞來連接到所有M1基極指狀物，並且每個M2發射極指狀物通過導電通孔插塞來連接到所有M1發射極指狀物)將M2指狀物互連到M1指狀物；以及發射極指叉型指狀物112和基極指叉型指狀物106。圖21示出相對於M1指狀物以大體上正交或垂直取向覆蓋在圖案化M1層(這幅圖中未示出)上的圖案化M2層，圖案化M1層可以是例如包括無母線指叉型太陽能電池基極和發射極金屬指狀物以及形成MIBS二極體歐姆接觸的鋁(或鋁矽合金)金屬化接觸的圖案化M1層，如圖20A中所示的M1層。MIBS周緣二極體(pn結二極體或肖特基勢壘二極體)和太陽能電池以及相關金屬化尺寸未按相對比例示出。可通過以下方式形成多個導電通孔插塞100：鑽出穿過底板並且著落在預期M1區域(而不刺穿焊盤墊上的M1層)的通孔，並且隨後通過M2金屬化工藝形成將M2金屬化的所需部分互連到M1金屬化層的指定部分的導電通孔插塞(即，M2發射極指狀物通過導電通孔插塞連接到M1發射極指狀物以及通向MIBSn型襯底的M1接觸；M2基極指狀物通過導電通孔插塞連接到M1基極指狀物以及通向pn結二極體的p+區域或通向肖特基勢壘二極體的肖特基勢壘M1金屬區域的M1接觸)。通過導電通孔插塞連接的圖20A中所示的M1圖案和圖21中所示的M2圖案的組合完成了整個太陽能電池和相關聯MIBS裝置金屬化以及MIBS端子到太陽能電池端子的單片分布式互連，所述互連隨後可用於形成電池層級的單片集成陰影管理互連。出於電極性區域別的目的，圖21以兩種灰色調示出M2層。M2圖案的深灰色部分包括太陽能電池基極母線104，其連接到下伏M1金屬化區域的MIBS周緣pn結二極體p+摻雜區域(或如果使用肖特基二極體用於MIBS的話，則連接到肖特基二極體鋁/n型矽肖特基接觸)。如這個代表性實施方案中所示，通過位於太陽能電池襯底的三個側邊上的導電通孔插塞進行用於MIBS到太陽能電池互連的M2-M1互連，所述導電通孔插塞在基極母線104以及M2的左側邊和右側邊上的兩個垂直基極母線指狀物108內(每個側邊上一個指狀物)。這種結構在太陽能電池的基極與MIBSpn結二極體的pn結二極體p+端子(或MIBS肖特基二極體的鋁(或鋁矽)/n型矽肖特基勢壘接觸端子)之間形成分布式互連。M2內部上的顯示為連接到基極母線104的垂直指狀物的指叉型基極指狀物106通過導電通孔插塞連接到下伏M1指叉型基極指狀物(未示出)。使用M2圖案相對於圖20A中所示的M1圖案的正交變換，M2基極指狀物的數目與M1基極指狀物的數目相比可以顯著減小，通常減小了近似5倍到約50倍。M2圖案的淺灰色部分包括太陽能電池發射極母線102，其連接到形成為下伏M1金屬化區域一部分的MIBS周緣pn結二極體n型矽襯底歐姆接觸或MIBS周緣肖特基勢壘二極體n型矽歐姆接觸(通過用於n型矽歐姆接觸的n+摻雜接觸擴散)。如圖所示，通過太陽能電池的三個側邊上的導電通孔插塞進行互連，所述導電通孔插塞在發射極母線102以及左側邊和右側邊上的四個發射極母線指狀物110內(每個側邊上兩個指狀物)。這種結構在太陽能電池的發射極與MIBSpn結二極體或MIBS肖特基勢壘二極體的n型矽襯底(通過用於歐姆接觸的n+接觸擴散)端子之間形成分布式互連。M2內部上的顯示為連接到發射極母線的發射極指叉型指狀物112通過導電通孔插塞連接到下伏M1指叉型發射極指狀物。此外，通過使用M2圖案相對於M1圖案的正交變換，M2發射極指狀物的數目與M1發射極指狀物的數目相比可以顯著減小，通常減小了近似5倍到約50倍。由於M2圖案正交變換，M2圖案(例如，指狀物)可比M1指狀物圖案具有大得多的最小尺寸(或平均指狀物寬度)。例如，與圖案化M1層上的指叉型太陽能電池基極和發射極指狀物相比，M2上的指叉型太陽能電池基極和發射極指狀物以及母線具有寬得多的金屬指狀物，並且還可具有大得多的指狀物間間距。在這種配置中，最窄的M2指狀物是用於MIBS周緣二極體端子與太陽能電池端子之間的M2-M1互連(通過導電通孔插塞連接)的側邊指狀物(基極母線指狀物108和發射極母線指狀物110)。在這種配置中，通過從M2到M1的導電通孔插塞在太陽能電池和MIBS的三個側邊上形成太陽能電池到MIBS裝置連接。圖22是具有周邊MIBS周緣二極體(例如pn結二極體或肖特基勢壘二極體)的背接觸/背結太陽能電池的背面的示意圖，示出替代的第二層金屬化圖案(M2)實施方案。圖案化M2定位在共享的電絕緣連續底板上並且通過層壓的底板與M1層實體分開。圖案化M2包括：基極母線124，其連接到MIBSpn結二極體p+摻雜區域M1金屬(例如圖20B中的p+摻雜區域金屬化接觸84)；發射極母線122，其連接到MIBS二極體n摻雜襯底區域M1金屬歐姆接觸(例如圖20B中的n摻雜區域金屬化接觸82)；導電通孔插塞120，其將M2連接到M1；以及指叉型發射極指狀物128(通過導電通孔插塞連接到M1指叉型發射極指狀物)和指叉型基極指狀物126(通過導電通孔插塞連接到M1指叉型基極指狀物)。圖22示出覆蓋在圖案化M1層(下伏M1層未示出)上的圖案化M2層，圖案化M1層可以是例如像圖20A中所示的包括無母線指叉型太陽能電池基極和發射極金屬指狀物以及形成MIBS二極體金屬化歐姆接觸的鋁或鋁矽合金金屬化接觸的圖案化M1層。MIBS周緣二極體(pn結二極體或肖特基勢壘二極體)和太陽能電池以及相關金屬化尺寸未按相對比例示出。多個導電通孔插塞120將M2金屬化的所需部分連接到M1金屬化層的指定部分，並且可以通過鑽出穿過底板直至預期M1區域的通孔、隨後在M2金屬化期間形成導電通孔插塞來形成。通過導電通孔插塞連接的圖20A中所示的M1圖案和圖22中所示的M2圖案的組合完成了整個太陽能電池和MIBS裝置金屬化以及MIBS端子到太陽能電池端子的單片分布式互連，這隨後可用於形成電池層級的單片集成陰影管理互連。出於電極性區域別的目的，圖22以兩種不同灰色調示出M2。M2圖案的深灰色部分包括太陽能電池基極母線124，其通過太陽能電池的兩個側邊(一個側邊是母線側邊)上的導電通孔插塞連接到下伏M1金屬化區域的MIBS周緣pn結二極體p+摻雜區域(或如果使用肖特基勢壘二極體用於MIBS的話，則連接到肖特基勢壘二極體鋁/n型矽肖特基接觸)，導電通孔插塞在基極母線以及顯示為M2的左側邊上的垂直指狀物的基極母線指狀物130內。這種結構在太陽能電池的基極區域與MIBSpn結二極體的p+端子(或MIBS肖特基勢壘二極體的鋁/n型矽肖特基接觸端子)之間形成分布式互連。M2內部上的顯示為垂直指狀物的指叉型基極指狀物126通過導電通孔插塞連接到基極母線並且還連接到下伏M1指叉型基極指狀物。M2圖案相對於M1圖案的正交變換允許M2基極指狀物的數目與M1基極指狀物的數目相比顯著減小，通常減小了近似5倍到約50倍。M2圖案的淺灰色部分包括太陽能電池發射極母線122，其連接到形成為下伏圖案化M1金屬化區域一部分的MIBS周緣pn結二極體n型矽襯底歐姆接觸(通過通向n+摻雜區域的歐姆接觸)或MIBS周緣肖特基勢壘二極體n型矽襯底歐姆接觸(通過用於n型矽歐姆接觸的n+接觸擴散)(M2-M1連接通過在太陽能電池的兩個側邊上的導電通孔插塞形成，所述導電通孔插塞在發射極母線以及M2的右側邊上的垂直發射極母線指狀物132內)。這種結構在太陽能電池的發射極與MIBSpn結二極體或MIBS肖特基勢壘二極體的n型矽襯底(通過用於歐姆接觸的n+接觸擴散)端子之間形成分布式互連。M2內部上的顯示為垂直指狀物的指叉型發射極指狀物128通過導電通孔插塞連接到發射極母線並且還連下伏M1指叉型發射極指狀物。此外，通過使用M2圖案相對於M1圖案的正交變換，M2發射極指狀物的數目與M1發射極指狀物的數目可以顯著減小，通常減小了近似5倍到約50倍。由於M2圖案正交變換，M2圖案(例如，指叉型指狀物)可比M1圖案(或M1平均指狀物寬度)具有大得多的最小尺寸(或平均指狀物寬度)。例如，與形成於M1層上的指叉型太陽能電池基極和發射極指狀物相比，M2上的指叉型基極指狀物126、指叉型發射極指狀物128和母線可具有寬得多的金屬指狀物或線，並且還可具有大得多的指狀物間間距。在這種配置中，最窄的M2指狀物可以是用於MIBS周緣二極體端子與太陽能電池端子之間通過導電通孔插塞進行的M2-M1互連)的兩個側邊指狀物(垂直基極母線指狀物130和垂直發射極母線指狀物132)。在這種配置中，在太陽能電池和MIBS的兩個側邊上形成太陽能電池到MIBS裝置電互連(通過從M2到M1的導電通孔插塞連接)。這種配置允許太陽能電池和MIBS側邊(換句話說，兩個側邊不用於主太陽能電池母線)上的較寬指狀物：垂直基極母線指狀物130和垂直發射極母線指狀物132形成太陽能電池與MIBS裝置之間的分布式互連。本文所述的MIBS裝置利用肖特基勢壘二極體或pn結二極體。如果肖特基勢壘二極體用作MIBS，那麼可使用定位在MIBS矽襯底區域中的輕摻雜n型矽上作為肖特基接觸的鋁金屬電極或具有一些矽含量的鋁。與肖特基勢壘二極體MIBS實施方案相關的關鍵屬性和描述包括：-MIBS肖特基勢壘二極體可通過在半導體表面上(如在矽上)形成兩個金屬接觸(來自同一M1層)來製成。可形成於半導體襯底的重摻雜區域上的一個金屬接觸是歐姆接觸(例如，通過放置在n型襯底的指明區域上的n+摻雜區域形成)，並且另一個接觸形成於半導體襯底的輕摻雜n型區域上並且形成提供二極體整流電性質的金屬與n型半導體肖特基勢壘(非歐姆)接觸。同一金屬(M1圖案)可用於MIBS肖特基二極體的肖特基勢壘(非歐姆)接觸和n型襯底歐姆接觸(後者通過n型襯底上的n+摻雜區域形成)兩者，這對於太陽能電池製造具有極小或沒有額外的製造成本。-如果n型矽用於半導體襯底(如用於如本文所述的晶體矽背接觸/背結電池的太陽能電池基極區域)，那麼鋁或具有某些矽含量的鋁合金可用作肖特基勢壘金屬。這些材料提供極好的肖特基勢壘二極體性能性質並且與太陽能電池工藝流程和材料兼容。鋁具有小於n型矽功函數的功函數並且在輕摻雜n型矽上形成良好的肖特基勢壘，其中輕摻雜矽表面由還用作太陽能電池基極和吸收體的n型矽襯底層提供。鋁或具有某些矽含量的鋁合金還可用作肖特基二極體的另一個端子的n+摻雜矽上的歐姆接觸(即，通過n+摻雜區域形成與n型矽襯底的歐姆接觸)。-就高性能肖特基勢壘二極體而言，不論對於前接觸還是背接觸太陽能電池，相較於p型矽襯底，可使用n型矽襯底。n型矽襯底的使用還對製造沒有任何本體光引起的衰退(通常通過p型矽晶片來觀察)的高效太陽能電池有利。-對n摻雜矽上的鋁肖特基勢壘接觸金屬電極(也稱為肖特基接觸)施加正電勢產生跨矽層兩端的較小電勢降，因此減小了電子從輕摻雜n型矽襯底注入到鋁肖特基接觸電極的勢壘高度。因此，更多電子將朝向金屬擴散而不是擴散到矽中，並且淨電流將流過結。這是肖特基勢壘二極體的正向偏置或導通狀態。這種正向偏置狀況是在遮蔽情況下為太陽能電池提供保護的MIBS狀態。-當對肖特基鋁金屬電極施加負電壓(或反向偏壓)時，跨勢壘兩端的電勢上升，從而增加了耗盡層寬度並且抑制了電子從n型矽襯底注入到金屬電極中。所得的電勢勢壘限制流到金屬電極的電子並且產生可忽略的電流(MIBS肖特基二極體的截止狀態—這種反向偏置狀況表示無太陽能電池遮蔽時的MIBS狀態)。用作MIBS，鋁半導體肖特基接觸結可提供極好的整流性質。雖然大電流可在正向偏置(導通狀態)下存在，可忽略電流在反向偏置(截止狀態)時流動，但是兩者都是MIBS的所需性質。-在一些實例中，相較於MIBS實現方式中的pn結二極體，可使用肖特基勢壘二極體。肖特基勢壘二極體與pn結二極體相比具有較小的導通狀態正向偏壓(例如，肖特基二極體近似為～0.2V到0.5V對比pn結二極體為～0.6V到0.8V)，從而當肖特基勢壘二極體用作MIBS時(當太陽能電池被遮蔽時，MIBS裝置導通以保護太陽能電池)，由MIBS裝置產生較低功率耗散。肖特基勢壘二極體相較於pn結二極體的較小功率耗散是相當有利的並且使肖特基勢壘二極體成為MIBS裝置的優良選擇。-MIBS周緣肖特基二極體MIBS實現方式可使用相對輕摻雜n型矽襯底作為主摻雜二極體區域。在使用外延矽剝離太陽能電池工藝與外延生長n型基極的太陽能電池襯底製造工藝和背接觸/背結太陽能電池設計中，MIBS二極體的n型矽區域可由作為外延n摻雜矽(或太陽能電池的基極區域)的同一襯底形成，並且MIBS二極體的n型矽區域和外延n摻雜矽在電池工藝期間使用溝槽隔離來與彼此電隔離。在這種情況下，用於肖特基鋁接觸的區域具有與太陽能電池基極摻雜(例如，近似為3x1015cm-3的磷摻雜，同時取決於太陽能電池設計要求，所述摻雜可大於或小於這個量)相同的輕n型摻雜，而不具有重摻雜n+基極接觸擴散區域。也可使用作為圖案化M1金屬化層的一部分的鋁(或具有某些矽含量的鋁合金)通過形成於n型襯底(肖特基二極體的第二端子)的指明區域上的n+摻雜(重摻雜磷)歐姆接觸區域形成與n型矽襯底的歐姆接觸。-通過使用與n型矽襯底區域通過重摻雜n+摻雜接觸擴散區域進行的鋁歐姆接觸形成MIBS肖特基勢壘二極體的歐姆接觸(這使用同樣形成用於背結/背接觸太陽能電池的基極歐姆接觸的n+摻雜區域的相同工藝並且在相同工藝期間形成)。-用於形成鋁(或鋁矽)與n型矽肖特基接觸和鋁(或鋁矽)與n+矽(和n型矽)歐姆接觸的鋁(或Al/Si合金)層可以是用於形成太陽能電池中的指叉型基極和發射極接觸金屬化的同一金屬-1(M1)鋁(和/或鋁矽)層。例如，所述層可以是與矽進行高質量電歐姆(和肖特基)接觸的具有某些矽含量(防止結穿刺或鋁穿刺到矽中的幾個百分點的矽)的高導電性鋁層。可使用鋁(或鋁合金)膏或鋁(或鋁合金)墨(同樣，例如，具有防止結穿刺的矽含量百分比)的絲網印刷、漏版印刷、氣溶膠噴射印刷或噴墨印刷、之後進行膏或墨的熱固化來形成圖案化M1鋁層。可替代地，金屬1(M1)可由另一種合適的方法、例如如等離子體濺射、熱或電子束蒸發、離子束沉積的沉積方法或另一種毯式沉積方法、之後進行M1圖案化(例如，通過雷射燒蝕或溼法蝕刻圖案化)來形成。M1鋁或鋁合金層的厚度可取決於鋁層的電阻率。通常，如物理氣相沉積或PVD(例如，等離子體濺射或熱蒸發或電子束蒸發)技術沉積出具有近本體導電性(例如，～3μΩ.cm的電阻率)的鋁層，因此M1鋁層的所需厚度可以在約100nm一直到2000nm的近似範圍內(由於M1-M2兩層金屬化架構，將不需要更厚的M1金屬)。另一方面，由鋁或鋁合金膏或墨形成M1通常產生較低的所得金屬導電性(遠小於本體鋁的導電性)，如～30μΩ.cm到～200μΩ.cm範圍內的材料電阻率。因此，如果由膏或墨產生M1，那麼將需要更厚的金屬層(例如，約1微米一直到約20微米厚度範圍內的絲網印刷M1)。圖23A到圖23L是示出相關MIBS二極體和太陽能電池幾何布置的各種代表性實施方案的平面圖的示意圖，所述實施方案針對MIBS與全正方形太陽能電池來示出。太陽能電池和MIBS尺寸未按實際或相對比例示出。如在圖23的代表性實施方案中可看出，MIBS二極體總面積(包括任何相關聯溝槽隔離的面積)可遠小於太陽能電池面積(MIBS和溝槽隔離總面積與太陽能電池面積的分數被選擇為<1％，並且常常不大於約0.3％)。當然，可利用更大的面積比(其具有降低總面積電池和模塊效率的不合需要的後果)。。圖23A示出如本文先前所述的全周邊閉環周緣MIBS設計，其包括由全周邊MIBS周緣二極體144環繞的太陽能電池島140，全周邊MIBS周緣二極體144由全周邊溝槽隔離區域142劃分並電分開。而且，雖然這種設計可具有某些益處，但是也可使用無窮數目的其它MIBS太陽能電池設計可能性。例如，圖23B、圖23C和圖23F示出非全周邊MIBS二極體設計的實例，其中MIBS二極體可被製成為位於正方形太陽能電池的1個、2個或3個側邊上的非閉環周緣二極體(與形成於正方形太陽能電池的所有4個側邊上的全周邊MIBS二極體形成對比)。圖23B示出具有位於一個側邊上的MIBS周緣二極體的太陽能電池，其包括太陽能電池區域146、溝槽隔離區域148以及由溝槽隔離區域148劃分並電分開的非全周邊MIBS周緣二極體150。圖23C示出具有位於兩個側邊上的MIBS周緣二極體的太陽能電池，其包括太陽能電池區域152、溝槽隔離區域154以及由溝槽隔離區域154劃分並電分開的非全周邊MIBS周緣二極體156。圖23F示出具有位於三個側邊上的MIBS周緣二極體的太陽能電池，其包括太陽能電池區域170、溝槽隔離區域172以及由溝槽隔離區域172劃分並電分開的非全周邊MIBS周緣二極體174。作為另一個實施方案，圖23D示出被配置為太陽能電池區域內的單個島的MIBS，其包括在太陽能電池區域158內由閉環溝槽隔離區域160限定並電隔離/劃分的島狀MIBS二極體162。(圖23D示出位於太陽能電池中心周緣的MIBS島的實例，儘管所述島可定位在太陽能電池區域中的任何地方)。MIBS島可以呈任何幾何形狀(圖23D和圖23E示出呈矩形的MIBS二極體島；可使用其它多邊形或其它幾何形狀)。圖23E示出呈多個離散MIBS島(其可通過M1和M2金屬化圖案電互連)形式的MIBS實現方式，其包括在太陽能電池區域164內由閉環溝槽隔離區域166限定並電隔離/劃分的多個島狀MIBS二極體168。在圖23G所示的另一個實施方案中，MIBS裝置可以定位在太陽能電池的拐角中。圖23G包括在太陽能電池區域176的一個拐角中由溝槽隔離區域178限定並電隔離的拐角MIBS二極體180。雖然圖23G示出三角形拐角MIBS，但是拐角MIBS的形狀可以是任何幾何形狀(例如，正方形、矩形等)。此外，拐角MIBS裝置的數目可以不只一個，例如，如圖23H中所示的兩個拐角MIBS裝置、三個拐角MIBS裝置或如圖23I中所示的四個拐角MIBS裝置。圖23H示出包括多個拐角MIBS二極體186的配置，拐角MIBS二極體186在太陽能電池區域182的兩個拐角中由溝槽隔離區域184限定並電隔離/劃分。圖23I示出包括多個拐角MIBS二極體192的配置，拐角MIBS二極體192在太陽能電池區域188的四個拐角中由溝槽隔離區域190限定並電隔離/劃分。在圖23J所示的另一個實施方案中，MIBS裝置可以形成為從太陽能電池的一個拐角延伸到相對對角的對角線帶。圖23J示出包括窄對角線帶狀MIBS二極體198的配置，窄對角線帶狀MIBS二極體198由從太陽能電池區域194的一個拐角延伸到相對拐角的溝槽隔離區域196限定並電隔離/劃分。可替代地，MIBS裝置可以是在太陽能電池的兩個相對側邊之間延伸的單條帶(如圖23K所示)或在太陽能電池的兩個相對側邊之間延伸的多條帶(如圖23L所示)。圖23K示出包括邊到邊帶狀MIBS二極體204的配置，邊到邊帶狀MIBS二極體204由溝槽隔離區域202限定並電隔離/劃分，並且在太陽能電池區域200的中心並從一個側邊到相對側邊被定位。圖23J示出包括多個邊到邊帶狀MIBS二極體210的另一種配置，邊到邊帶狀MIBS二極體210由從太陽能電池區域206的一個側邊到相對側邊的溝槽隔離區域208限定並電隔離/劃分。圖23中所示的代表性結構僅僅是關於太陽能電池的本質上無窮數目的可能MIBS幾何設計中的MIBS幾何設計的幾個實例。而且，雖然這裡針對全正方形太陽能電池來示出實例，但是應理解的是，所公開主題的各種概念和實施方案可應用於製成為具有任何幾何形狀(包括但不限於準正方形、矩形、六邊形、其它多邊形、圓形等)的太陽能電池。圖24到圖31是使用薄外延矽剝離和可再用晶體矽模板製造背接觸/背結單晶矽太陽能電池和相關聯MIBS裝置(pn結二極體或肖特基勢壘二極體)的各種代表性工藝流程實施方案。而且，雖然以下太陽能電池和MIBS製造工藝流程被提供為具有底板和兩層金屬化(電池上M1和底板上M2)的薄(例如，小於100微米)外延矽背結/背接觸太陽能電池的實例，但是應理解的是，本文所公開的設計、概念和各種實施方案可擴展到並應用到與各種其它太陽能電池設計和技術集成的MIBS，其它太陽能電池包括但不限於：在由本體單晶矽錠或鑄造多晶磚或多晶條帶形成的晶體矽晶片(如使用漿料或金剛石線鋸、氫離子灌注和剝落、金屬應力引起的剝落等獲得的晶體矽晶片)上製造的晶體矽太陽能電池；使用n型矽晶片的標準厚度CZ或FZ單晶矽晶片前接觸同質結和異質結太陽能電池；由矽之外的半導體材料(如砷化鎵、氮化鎵等)製成的前接觸或背接觸太陽能電池；以及使用單個金屬化層或使用兩個或更多個金屬層的多層金屬化的各種金屬化方案。工藝流程示出的是，MIBS裝置(在本文中描述為pn結二極體或肖特基勢壘二極體)可以在增加可忽略到零的工藝複雜性、製造工藝手段或MIBS相關的增量製造成本的同時與高效背接觸/背結底板層壓的太陽能電池單片集成。基本上所有本文所公開的實施方案利用與可能已用於太陽能電池製造相同的用於MIBS實現方式的材料層和工藝。圖24是用於製造具有pn結二極體MIBS實現方式的外延矽太陽能電池的代表性工藝流程實施方案。圖24的工藝流程示出使用製造工藝製造高效背接觸/背結太陽能電池連同其相關聯MIBSpn結二極體的選項，所述製造工藝利用兩次APCVDBSG工藝(稱為雙BSG選擇性發射極工藝)來形成選擇性發射極區域的重摻雜p+場發射極和更重摻雜p++摻雜歐姆接觸(所有p+和p++區域都摻雜硼)區域。太陽能電池和MIBS共用襯底由形成既充當外延種層又充當剝離釋放層的犧牲多孔矽(手段1)之後可再用晶體矽模板上的n型矽的外延沉積形成。原位摻雜外延層(由手段2形成)具有背接觸/背結太陽能電池的n型襯底和基極區域所需的n型摻雜(n型摻雜還用於MIBSpn結二極體n型襯底)。隨後在外延層由模板支撐時執行背接觸/背結電池工藝(通過圖案化M1層進行的電池工藝)的大部分。這些工藝步驟可使用鋁或鋁矽合金膏的APCVD(大氣壓力化學氣相沉積)、脈衝雷射燒蝕、爐內熱工藝以及絲網印刷和固化(通過圖24中的手段11進行)的組合以獲得圖案化M1來完成通過M1金屬化層形成進行的背結/背接觸太陽能電池工藝步驟。在太陽能電池被支撐在可再用晶體矽模板上時執行這些工藝。然後，將底板永久地附接並層壓到模板上的太陽能電池的背面(手段12)。隨後(在手段13中)，通過雷射劃線以限定釋放邊界、機械剝離釋放和任選的所剝離太陽能電池的雷射修整來從可再用模板剝離並拆離太陽能電池(和其相關聯MIBS)。通過例如使用還用於執行矽的預釋放劃線和/或太陽能電池和MIBS周邊邊界的釋放後修整的同一脈衝雷射源或手段從所拆離底板層壓的太陽能電池的光明面進行劃線，來形成用於劃分並電隔離MIBS襯底區域的溝槽隔離區域。隨後，完成剩餘的後期太陽能電池(和MIBS)工藝步驟(手段14到18)。這些步驟包括：光明面紋理化和紋理化後溼法清潔(紋理化後溼法清潔還可清潔雷射劃線的隔離溝槽並且移除溝槽隔離區域中的任何雷射產生的損壞)、PECVD光明面鈍化7ARC(其還鈍化MIBS前表面和側壁/邊緣)、和最終的底板上的高導電性圖案化M2金屬化和導電通孔(例如通過使用絲網印刷、PVD和/或電鍍中的一種或其適當組合)。在圖24的工藝流程中，與太陽能電池一起實現MIBS不需要任何額外的製造工藝手段或工藝步驟。使用在釋放之前用於劃線和/或在釋放之後用於修整太陽能電池的相同手段或雷射源來形成溝槽隔離區域。因此，對於MIBS太陽能電池實現方式存在可忽略到零增量成本。圖24的工藝流程作為代表性實例來提供，但這種工藝流程的許多其它變體有可能製造太陽能電池和相關聯MIBS而不會增加製造工藝複雜性或成本。雖然圖24中的工藝流程針對使用外延矽剝離襯底形成製成的太陽能電池和MIBS示出並描述，但是可使用類似工藝流程在起始晶體矽晶片上製成太陽能電池和相關聯MIBS裝置而無需外延矽剝離襯底形成。這可通過使用起始FZ或CZ或鑄造線鋸晶體矽晶片來完成(因此，消除了手段1和2)。在這種情況下，將不存在剝離釋放，並且手段13處所示的工藝步驟將形成溝槽隔離區域。圖24中所示的所有其它工藝步驟將與針對外延矽剝離工藝所示的相同。此外，n型外延矽層(或在使用CZ或FZ或多晶晶片替代外延矽襯底的情況下的n型晶體矽晶片)充當用於太陽能電池和MIBS裝置兩者的單片襯底。這種n型層充當太陽能電池的吸收襯底和基極以及MIBSpn結二極體的n型襯底區域。形成p+場發射極和p++摻雜發射極接觸區域的發射極工藝還形成pn結二極體的MIBSp+(和/或p++)區域。形成n+重摻雜區域的APCVDPSG輔助工藝既用於太陽能電池基極歐姆接觸區域又用於通向pn結二極體的n型襯底區域的MIBS歐姆接觸。太陽能電池M1-M2金屬化與MIBSpn結二極體進行接觸，並且完成MIBSpn結二極體作為集成陰影管理旁路開關與太陽能電池的單片互連。圖25是使用單(替代雙)APCVDBSG製造具有MIBSpn結二極體、無選擇性發射極的外延矽太陽能電池的工藝流程實施方案。這個工藝流程示出使用以下工藝流程高效背接觸/背結太陽能電池和相關聯MIBSpn結二極體的製造選項，所述工藝流程利用一次APCVDBSG工藝形成重硼摻雜p+發射極(稱為雙BSG選擇性發射極)。此外，n型外延矽層充當用於太陽能電池和MIBS裝置兩者的單片襯底。此n型層充當太陽能電池的吸收體和基極區域以及MIBSpn結二極體的n型襯底區域。形成p+場發射極區域的發射極工藝還形成MIBSpn結二極體的MIBSp+區域。形成n+重摻雜區域的APCVDPSG輔助工藝既用於太陽能電池基極歐姆接觸區域又用於通向pn結二極體的n型襯底區域的MIBS歐姆接觸。太陽能電池M1-M2金屬化用於與MIBSpn結二極體進行接觸，並且完成MIBSpn結二極體作為集成陰影管理旁路開關與太陽能電池的單片互連。雖然圖25中的工藝流程針對使用外延矽剝離襯底形成製成的太陽能電池和MIBS示出並描述，但是可使用類似工藝流程在起始晶體矽晶片上製成太陽能電池和相關聯MIBS裝置而無需外延矽剝離襯底形成。這可通過使用起始FZ或CZ或鑄造線鋸晶體矽晶片來完成(因此，消除了手段1和2)。在這種情況下，將不存在剝離釋放，並且手段11處所示的工藝步驟將形成溝槽隔離區域。圖25中所示的所有其它工藝步驟將與針對外延矽剝離工藝所示的相同。圖26到圖31是用於製造具有用作MIBS裝置的肖特基勢壘二極體的太陽能電池的工藝流程實施方案。所公開工藝流程的方面可以結合和/或擴展到用於根據所公開主題的MIBS太陽能電池實現方式的各種其它工藝技術。圖26是用於製造具有MIBS鋁/n型矽肖特基勢壘二極體的外延太陽能電池(具有選擇性發射極的太陽能電池)的工藝流程。圖26的工藝流程示出製造高效背接觸/背結太陽能電池連同其相關聯MIBS肖特基勢壘二極體的選項，所述工藝流程利用兩次APCVDBSG工藝來形成選擇性發射極區域的重摻雜p+場發射極和更重摻雜p++摻雜發射極歐姆接觸(所有p+和p++區域都摻雜硼)區域(稱為雙BSG選擇性發射極)。太陽能電池和MIBS共用襯底由形成充當外延種層和剝離釋放層兩者的犧牲多孔矽層(手段1)之後可再用晶體矽模板上的n型矽的外延沉積形成。原位摻雜外延層(通過手段2形成)具有所需的用於背接觸/背結太陽能電池的基極的n型摻雜(所述n型摻雜還用於MIBS肖特基勢壘二極體襯底)。背接觸/背結電池工藝的大部分可在外延層由模板支撐時執行。這些工藝步驟可使用鋁膏的APCVD(大氣壓力化學氣相沉積)、脈衝雷射燒蝕、爐內熱工藝以及絲網印刷和固化(通過圖26中的手段12)的組合來完成通過M1金屬化層進行的背結背接觸太陽能電池工藝步驟。所有這些工藝在太陽能電池被支撐在可再用矽模板上時執行。為實現MIBS肖特基勢壘二極體的製造，對流程添加一個特定工藝手段(手段8)，以便緊接在APCVDPSG/USG工藝之後並且在爐內退火工藝之前對PSG/UGS層執行皮秒脈衝(或飛秒脈衝或納秒脈衝)雷射燒蝕。這單個添加的工藝步驟和手段允許隨後在圖案化M1工藝期間製造肖特基接觸(鋁或鋁矽與n型矽接觸)。然後，將底板永久地附接並層壓到模板上的太陽能電池的背面(手段13)。隨後(在手段14中)，將太陽能電池(和其相關聯MIBS)從可再用模板剝離並拆離(通過雷射劃線以限定釋放邊界、機械剝離釋放和所剝離太陽能電池的雷射修整)，並且通過例如使用用於執行矽的預釋放劃線和/或太陽能電池和MIBS周邊邊界的釋放後修整的同一脈衝雷射源或手段從所拆離底板層壓的太陽能電池的光明面劃線，來形成限定並電隔離MIBS區域的溝槽隔離區域。隨後，完成剩餘的後期太陽能電池(和MIBS)工藝步驟(手段15到19)，包括：光明面紋理化和紋理化後溼法清潔(紋理化後溼法清潔還可清潔雷射劃線的隔離溝槽)、PECVD光明面鈍化和ARC沉積(其還可鈍化MIBS前表面和側壁/邊緣)以及最終的底板上的高導電性M2金屬化(使用絲網印刷、PVD和/或電鍍中的一種或其適當組合)。圖26的MIBS肖特基二極體太陽能電池實現方式僅需要一個額外的製造工藝手段(手段8)來執行一個額外的工藝步驟(緊接在APCVDPSG/USG工藝之後的PSG/USG燒蝕)。使用在釋放之前用於劃線和/或在釋放之後用於修整太陽能電池的相同手段或雷射源來形成溝槽隔離區域。因此，使用圖26的代表性製造工藝流程實現這種MIBS肖特基二極體實現方式連同太陽能電池存在相當小的增量成本。雖然圖26的工藝流程針對使用外延矽剝離襯底形成製成的太陽能電池和MIBS示出並描述，但是可使用類似工藝流程在起始晶體矽晶片上製成太陽能電池和相關聯MIBS裝置而無需外延矽剝離襯底形成。這可通過使用起始FZ或CZ或鑄造線鋸晶體矽晶片來完成(因此，消除了手段1和2)。在這種情況下，將不存在剝離釋放，並且手段14處所示的工藝步驟將形成溝槽隔離區域。圖26中所示的所有其它工藝步驟將與針對外延矽剝離工藝的相同。圖26的工藝流程作為代表性實例來示出，並且這種工藝流程的許多其它變體有可能製造太陽能電池和其相關聯MIBS的組合而不會增加製造工藝複雜性或顯著的成本增加。此外，n型外延矽層(或在使用晶片替代外延矽剝離工藝的情況下的n型矽晶片)充當用於太陽能電池和MIBS裝置兩者的單片襯底。此n型矽襯底層充當太陽能電池的吸收體和基極以及MIBS肖特基勢壘二極體的n型襯底區域(包括M1鋁與n型矽肖特基接觸)。形成n+重摻雜區域的APCVDPSG輔助工藝既可用於太陽能電池基極歐姆接觸又可用於通向MIBS肖特基二極體的n型區域的MIBS歐姆接觸。太陽能電池M1-M2金屬化與MIBS肖特基勢壘二極體進行接觸，並且完成MIBS肖特基勢壘二極體作為集成陰影管理旁路開關與太陽能電池的單片互連。圖26的工藝流程示出的是，MIBS裝置(在這種情況下為肖特基勢壘二極體)可以與高效背接觸/背結底板層壓的太陽能電池單片集成，而不會增加任何額外材料或材料層、具有僅一個增加的簡單工藝步驟(手段8)並且具有相當小的MIBS相關的增量製造成本。圖26的實施方案可使用與已用於太陽能電池製造相同的用於MIBS實現方式的材料層和工藝。圖27示出用於具有MIBS鋁/n型矽肖特基勢壘二極體的外延太陽能電池(不具有發射極的太陽能電池)的代表性製造工藝流程。這個工藝流程示出使用以下工藝流程製造高效背接觸/背結太陽能電池連同其相關聯MIBS肖特基勢壘二極體的選項，所述工藝流程利用一次APCVDBSG工藝形成重摻雜p+發射極(所謂的單BSG發射極—無選擇性發射極)。除了在這個流程中使用單BSG替代先前流程(圖26)中所述的雙BSG之外，圖26和圖27的工藝流程相當。雖然圖27中的工藝流程針對使用外延矽剝離襯底形成製成的太陽能電池和MIBS示出並描述，但是可使用類似工藝流程在起始晶體矽晶片上製成太陽能電池和相關聯MIBS裝置而無需外延矽剝離襯底形成。這可通過使用起始FZ或CZ或鑄造線鋸晶體矽晶片來完成(因此，消除了手段1和2)。在這種情況下，將不存在剝離釋放，並且手段12處所示的工藝步驟將形成溝槽隔離區域。圖27中所示的所有其它工藝步驟將與針對外延矽剝離工藝的相同。圖28示出用於具有MIBS鋁/n型矽肖特基二極體的外延太陽能電池(不具有選擇性發射極工藝的太陽能電池)的另一種代表性製造工藝流程。這個工藝流程示出使用以下工藝流程製造高效背接觸/背結太陽能電池和其相關聯MIBS肖特基勢壘二極體的選項，所述工藝流程利用一次APCVDBSG工藝形成重摻雜p+發射極(所謂的單BSG非選擇性發射極)。在這個實施方案中，為了實現MIBS肖特基勢壘二極體的製造，對流程添加一個特定工藝手段(手段5；APCVDUSG或無摻雜氧化物)，以便沉積無摻雜氧化物層來保護n型矽區域，n型矽區域隨後將用於MIBS肖特基接觸(使用M1鋁或鋁矽合金)。此添加的手段5還可通過使得太陽能電池n+摻雜區域能夠與p+發射極區域分開(從而通過形成分開的結來防止鄰接的結)來用於太陽能電池工藝流程。隨後用於開出基極和發射極接觸的皮秒脈衝(或飛秒脈衝或納秒脈衝)雷射燒蝕手段(手段9)還用於開出MIBS肖特基接觸的n型矽區域。這個單個添加的工藝步驟和手段(手段5)允許隨後在圖案化M1工藝期間製造肖特基接觸(鋁與n型矽接觸)。如實現MIBS肖特基勢壘二極體的這個工藝流程中所示，在此實施方案中，與太陽能電池一起實現MIBS僅需要一個額外的製造工藝手段(手段5)來執行僅1個額外的工藝步驟(兩個雷射燒蝕工藝步驟之間的APCVDUSG)。雖然圖28中的工藝流程針對使用外延矽剝離襯底形成製成的太陽能電池和MIBS示出並描述，但是可使用類似工藝流程在起始晶體矽晶片上製成太陽能電池和相關聯MIBS裝置而無需外延矽剝離襯底形成。這可通過使用起始FZ或CZ或鑄造線鋸晶體矽晶片來完成(因此，消除了手段1和2)。在這種情況下，將不存在剝離釋放，並且手段13處所示的工藝步驟將形成溝槽隔離區域。圖28中所示的所有其它工藝步驟將與針對外延矽剝離工藝的相同。圖29示出用於具有MIBS鋁/n型矽肖特基勢壘二極體的外延太陽能電池(具有選擇性發射極的太陽能電池)的另一個代表性製造工藝流程。這個工藝流程示出使用以下工藝流程製造高效背接觸/背結太陽能電池連同其相關聯MIBS肖特基勢壘二極體的選項，所述工藝流程利用兩次APCVDBSG工藝來形成用於選擇性發射極區域的重摻雜p+場發射極和更重摻雜p++摻雜發射極歐姆接觸(所有p+和p++區域都摻雜硼)區域(稱為雙BSG選擇性發射極工藝)。為了實現MIBS肖特基勢壘二極體的製造，在現有太陽能電池製造手段(手段9用於開出基極和發射極接觸孔並且暴露n型矽肖特基接觸窗)中執行一個特定額外的工藝，以便對n+矽層執行皮秒脈衝(或飛秒脈衝)雷射燒蝕，從而形成用於與M1形成MIBS肖特基接觸的暴露的輕摻雜n型矽區域。這個單個添加的工藝步驟(所述工藝步驟可在不添加任何專門製造手段的情況下通過將額外的雷射燒蝕源添加到手段9來完成)允許隨後在圖案化M1形成工藝期間製造肖特基接觸(鋁與n型矽接觸)。如實現MIBS肖特基勢壘二極體的此工藝流程中所示，在此實施方案中，與太陽能電池一起實現MIBS僅需要一個額外的工藝步驟(所述工藝步驟可以在現有接觸燒蝕手段—手段9中完成，以執行n+矽燒蝕從而形成暴露的輕摻雜n型矽區域)。上述工藝流程示出的是，MIBS裝置(在這種情況下為肖特基勢壘二極體)可以與高效背接觸/背結底板層壓的太陽能電池單片並且簡單地集成，而不會增加任何額外材料或材料層、並且具有僅一個增加的工藝步驟(在還用於形成基極和發射極接觸開口的共享的太陽能電池製造手段9中執行)、並且具有相當小的MIBS相關的增量製造成本。雖然圖29中的工藝流程針對使用外延矽剝離襯底形成製成的太陽能電池和MIBS示出並描述，但是可使用類似工藝流程在起始晶體矽晶片上製成太陽能電池和相關聯MIBS裝置而無需外延矽剝離襯底形成。這可通過使用起始FZ或CZ或鑄造線鋸晶體矽晶片來完成(因此，消除了手段1和2)。在這種情況下，將不存在剝離釋放，並且手段13處所示的工藝步驟將形成溝槽隔離區域。圖29中所示的所有其它工藝步驟將與針對外延矽剝離工藝的相同。圖30示出用於具有MIBS鋁/n型矽肖特基勢壘二極體的外延太陽能電池(具有非選擇性發射極的太陽能電池)的另一個代表性製造工藝流程。這個工藝流程示出使用以下工藝流程製造高效背接觸/背結太陽能電池連同其相關聯MIBS肖特基勢壘二極體的選項，所述工藝流程利用一次APCVDBSG工藝形成重摻雜p+發射極區域(所謂的單BSG非選擇性發射極)。為了實現MIBS肖特基勢壘二極體的製造，在現有太陽能電池製造手段(還用於開出基極和發射極接觸孔的手段7)中執行一個特定額外的工藝，以便對n+矽層執行皮秒脈衝(或飛秒脈衝或納秒脈衝)雷射燒蝕，從而形成用於與圖案化M1形成MIBS肖特基接觸的暴露的輕摻雜n型矽區域。這個單個添加的工藝步驟(所述工藝步驟可在不添加任何專門製造手段的情況下完成)允許隨後在圖案化M1形成工藝期間形成肖特基接觸(鋁與n型矽接觸)。如實現MIBS肖特基勢壘二極體的此工藝流程中所示，在此實施方案中，與太陽能電池一起實現MIBS僅需要一個額外的工藝步驟(所述工藝步驟可以在現有接觸燒蝕手段—手段7中完成，以執行n+矽燒蝕從而形成暴露的輕摻雜n型矽區域)。上述工藝流程示出的是，MIBS裝置(在這種情況下為肖特基勢壘二極體)可以與高效背接觸/背結底板層壓的太陽能電池單片並且簡單地集成，而不會增加任何額外材料或材料層、並且具有僅一個增加的工藝步驟(在還用於形成基極和發射極接觸開口的共享的太陽能電池製造手段7中執行)、並且具有相當小的MIBS相關的增量製造成本。雖然圖30中的工藝流程針對使用外延矽剝離襯底形成製成的太陽能電池和MIBS示出並描述，但是可使用類似工藝流程在起始晶體矽晶片上製成太陽能電池和相關聯MIBS裝置而無需外延矽剝離襯底形成。這可通過使用起始FZ或CZ或鑄造線鋸晶體矽晶片來完成(因此，消除了手段1和2)。在這種情況下，將不存在剝離釋放，並且手段11處所示的工藝步驟將形成溝槽隔離區域。圖30中所示的所有其它工藝步驟將與針對外延矽剝離工藝的相同。圖31示出用於具有MIBS鋁/n型矽肖特基勢壘二極體的外延太陽能電池(具有原位摻雜外延p++/p+發射極的太陽能電池)的另一個代表性製造工藝流程。這個工藝流程示出使用以下工藝流程製造高效背接觸/背結太陽能電池連同其相關聯MIBS肖特基勢壘二極體的選項，所述工藝流程利用原位p++/p+發射極的外延沉積(在形成n型基極區域之後在外延矽工藝結束時沉積)。這個原位發射極工藝消除了對APCVDBSG發射極摻雜的需要(因為在外延矽工藝期間已經原位形成發射極結)。使用利用手段6對p++/p+原位形成的發射極矽進行雷射燒蝕形成的n型矽開口執行肖特基勢壘二極體製造，手段6是還用於使用氧化物雷射燒蝕開出基極和發射極接觸開口並且還使用納秒脈衝雷射退火進行接觸後退火的同一工藝手段。這使得能夠在MIBS襯底區域上形成M1(鋁)與n型矽肖特基接觸。太陽能電池和MIBS共用襯底由矽的外延沉積形成：初始地是基極區域的n型矽摻雜(對於外延矽層厚度的大部分)，並且隨後是p+摻雜外延發射極薄層，之後是p++摻雜發射極接觸層薄層。在形成既充當外延種層又充當剝離釋放層的犧牲多孔矽(手段1)之後，在可再用晶體矽模板上形成原位摻雜(基極和發射極)外延層。原位摻雜外延層(通過手段2形成)具有所需的用於背接觸/背結太陽能電池的基極的n型基極摻雜(所述n型基極摻雜還用於MIBS肖特基勢壘二極體襯底)以及用於太陽能電池發射極區域的p++/p+摻雜。隨後在外延層由模板支撐時執行背接觸/背結電池工藝(通過圖案化M1層進行的工藝)的大部分。這些工藝步驟可使用鋁膏的APCVD(大氣壓力化學氣相沉積)、脈衝雷射燒蝕和退火、以及絲網印刷和固化(通過圖31中的手段8)的組合來完成通過M1金屬化層進行的背結/背接觸太陽能電池工藝步驟。在太陽能電池被支撐在可再用矽模板上時可執行所有這些工藝。為了實現MIBS肖特基勢壘二極體的製造，在現有太陽能電池製造手段(還用於開出基極和發射極接觸孔的手段6)中執行一個特定額外的工藝，以便對p++/p+矽層執行皮秒脈衝(或飛秒脈衝或納秒脈衝)雷射燒蝕，從而形成用於與圖案化M1形成MIBS肖特基接觸的暴露的輕摻雜n型矽區域。這個單個添加的工藝步驟(所述工藝步驟可在不添加任何專門製造手段的情況下完成)允許隨後在M1工藝期間製造肖特基接觸(鋁與n型矽接觸)。然後，將底板永久地附接並層壓到模板上的太陽能電池的背面(手段9)。隨後(在手段10中)，將太陽能電池(和其相關聯MIBS)從可再用模板剝離並拆離(通過雷射劃線以限定釋放邊界、機械剝離釋放和所剝離太陽能電池的雷射修整)，並且通過在一些實施例中使用還用於執行矽的預釋放劃線和/或太陽能電池和MIBS周邊邊界的釋放後修整的同一脈衝雷射源或手段從所拆離底板層壓的太陽能電池的光明面劃線，來形成劃分並電隔離MIBS區域的溝槽隔離區域。隨後，完成剩餘的後期太陽能電池(和MIBS)工藝步驟(手段11到15)，包括：光明面紋理化和紋理化後溼法清潔(所述紋理化後溼法清潔還清潔雷射劃線的隔離溝槽)、PECVD光明面鈍化和ARC形成(其還可鈍化MIBS前表面和側壁/邊緣)以及最終的底板上的高導電性M2金屬化和導電通孔插塞(使用絲網印刷、PVD和/或電鍍中的一種或其適當組合)。如實現MIBS肖特基勢壘二極體的此工藝流程中所示，在此實施方案中，與太陽能電池一起實現MIBS僅需要一個額外的工藝步驟(所述工藝步驟可以在現有接觸燒蝕手段—手段6中完成，以執行p++/p+矽燒蝕從而形成暴露的輕摻雜n型矽區域)。實際上使用在釋放之前用於劃線和/或在釋放之後用於修整太陽能電池的相同手段或雷射源來形成溝槽隔離區域。因此，使用這個特定的代表性製造工藝流程實現本發明的MIBS肖特基二極體實施方案連同太陽能電池基本上存在相當小的增量成本。這個工藝流程作為代表性實例來示出，並且這種工藝流程的許多其它變體是可能的，以便製造太陽能電池及其相關聯MIBS裝置的組合而不會增加製造工藝複雜性或成本。此外，n型外延矽層充當用於太陽能電池和MIBS裝置兩者的單片襯底。此n型矽襯底層充當太陽能電池的吸收體和基極以及MIBS肖特基勢壘二極體的n型襯底區域(包括M1鋁與n型矽肖特基接觸)。形成n+重摻雜區域的APCVDPSG輔助工藝既用於太陽能電池基極歐姆接觸又用於與MIBS肖特基勢壘二極體的n型襯底區域的MIBS歐姆接觸。太陽能電池M1-M2金屬化還用於與MIBS肖特基勢壘二極體進行接觸，並且完成MIBS肖特基勢壘二極體作為集成陰影管理旁路開關與太陽能電池的單片互連。上述工藝流程示出的是，MIBS裝置(在這種情況下為肖特基勢壘二極體)可以與高效背接觸/背結底板層壓的太陽能電池單片並且簡單地集成，而不會增加任何額外材料或材料層、並且具有僅一個增加的工藝步驟(所述工藝步驟可在還用於形成基極和發射極接觸開口的共享的太陽能電池製造手段6中執行)、並且具有相當小的或可忽略的MIBS相關的增量製造成本。本發明的實施方案使用與已用於太陽能電池相同的用於MIBS實現方式的材料層和工藝。以上提及的代表性工藝流程示出本發明的若干實施方案，所述實施方案使用單片製造工藝實現肖特基勢壘二極體或pn結二極體MIBS裝置與太陽能電池的，而對主要太陽能電池工藝流程具有可忽略或小的成本增加。周邊MIBS二極體可具有夾在n型區域之間的連續閉環p+摻雜結(如圖16中可見)或分散在MIBS矽周緣的n型矽區域中的分段式p+摻雜島(如圖32中可見)。分段式p+摻雜島可允許M2略微從單片集成太陽能電池和MIBS襯底的外邊緣凹入。而且，雖然圖32中示出一個分段式島設計，但是其它分段式設計也是可能的。圖32是示出在MIBSn型矽襯底區域內具有多個分段式pn結區域或導的MIBS背接觸/背結太陽能電池實施方案的平面圖的示意圖(示出在M1金屬化之前的情況)。太陽能電池島220由溝槽隔離區域226環繞，溝槽隔離區域226使太陽能電池220與MIBS周緣區域劃分並隔離，所述MIBS周緣區域包括n摻雜區域222和pn結島區域224，所有區域都共享共用的連續底板並且由共用的原始連續並且隨後被劃分的太陽能電池半導體襯底形成。在這種結構中，通過全周邊閉環溝槽隔離使太陽能電池島220與全周邊周緣pn結二極體劃分並隔離。圖32中所示的用於MIBSpn結二極體的相同設計還可應用於肖特基勢壘二極體，其中島區域226是M1鋁與n型矽肖特基接觸區域。圖33A是示出在MIBSn型矽襯底區域內使用多個分段式pn結區域或島的代表性MIBS周緣二極體的第一層金屬化圖案(M1)的平面圖的圖(示出在M1金屬化之後的情況連同代表性M1圖案)，如圖32中所示的。圖33B是出於描述性目的提供的圖33A的展開選擇圖。MIBS周緣二極體和太陽能電池尺寸未按比例示出。此特定實例示出使用全周邊閉環溝槽隔離與全周邊周緣pn結二極體劃分並隔離的主太陽能電池島。這種設計允許網格型M1圖案與MIBS裝置的n型矽襯底區域進行歐姆接觸(因此，允許用於MIBS裝置與太陽能電池的M2-M1互連的其它M2設計替代方案)。以上所示的用於MIBSpn結二極體的相同設計還可應用於肖特基勢壘二極體(其中周緣島是M1鋁與n型矽肖特基接觸區域)。圖33A和圖33B示出無母線指叉型太陽能電池基極和發射極金屬(M1)(例如鋁)指狀物235以及形成MIBS二極體p+和n型襯底歐姆接觸的鋁金屬化接觸。溝槽隔離區域244使太陽能電池與MIBS旁路二極體區域劃分並隔離。鋁接觸金屬定位在太陽能電池的n摻雜區域上、顯示為基極金屬化指狀物236，並且還定位在MIBS旁路二極體的n摻雜區域230上、顯示為n摻雜區域金屬化接觸234(通過n+接觸擴散區域進行歐姆接觸)。鋁接觸金屬定位在太陽能電池的p+摻雜區域上、顯示為發射極金屬化指狀物238，並且還定位在MIBS旁路二極體的p+摻雜區域232上、顯示為p+摻雜區域金屬化接觸242(通過p+接觸擴散區域進行接觸)。圖案化M1鋁金屬化層可通過鋁或鋁合金膏層的絲網印刷形成或通過鋁或鋁矽合金的物理氣相沉積(PVD)之後進行圖案化工藝來形成。鋁層的厚度對於通過PVD形成的M1鋁而言可以在1微米的一小部分一直到幾微米的範圍內，並且對於通過鋁膏的絲網印刷形成的鋁而言可以在幾微米一直到數十微米(例如，約20微米)範圍內。對於Al/n-Si肖特基勢壘二極體MIBS，用於肖特基接觸的n型矽上的鋁接觸可以是由純鋁或具有某些矽添加物的鋁合金製成的膏，以便減輕或消除鋁穿刺到矽中的可能性(相同膏用於太陽能電池M1單次印刷或疊層印刷)。任選地，可通過若干技術之一來抑制或減輕MIBSpn結二極體中的任何太陽能光生效應，所述技術包括對太陽能電池光明面上的MIBS二極體周緣進行線端雷射照射以降低鈍化並且顯著增加MIBS周緣二極體的前表面複合速率(FSRV)。可替代地，可用合適的便宜黑色光阻滯墨水塗布MIBS二極體周緣表面，此類光阻滯墨水可通過噴墨或絲網印刷來塗覆。可替代地，可使用以下M1圖案設計，所述M1圖案設計最大化pn結接觸的M1金屬接觸區域覆蓋率，並且因此增加MIBS裝置中(而不是太陽能電池中)的金屬接觸複合損失。以上所述的金屬化結構具有以兩層金屬化方案使用M1和M2層兩者的組合的太陽能電池和MIBS二極體(例如，pn結二極體或肖特基勢壘二極體)的金屬化和互連。在另一種金屬化結構中，M1層處發生MIBS的完全金屬化，並且M2僅用於太陽能電池的最終高導電性金屬化。這種方法在MIBSpn結或肖特基二極體與小型電池的陣列或平鋪的小型電池電池陣列集成從而形成主電池(由串聯連接的小型電池或溝槽隔離磚製成的主電池)(如圖15中所示)時特別吸引人。M1層處的MIBS的完全金屬化還可用於不具有平鋪電池的太陽能電池。僅M1MIBS金屬化和MIBS二極體(pn結二極體或肖特基勢壘二極體)與相關聯太陽能電池的互連允許：(i)M2僅專用於通過著落在太陽能電池的指叉型M1指狀物上的導電M2-M1通孔插塞進行的太陽能電池金屬化和互連；(ii)消除著落在MIBS二極體金屬化區域上的M2-M1通孔插塞；(iii)使M2相對於整個MIBS集成太陽能電池周邊邊緣凹入並偏移，這對於某些M2金屬化工藝如當使用鍍銅進行的單側M2鍍銅手段時可能有吸引力。圖34A是示出具有周邊MIBS周緣pn結二極體的背接觸/背結太陽能電池(如圖16中所示)的僅第一層金屬化和MIBS/太陽能電池互連圖案(M1)的平面圖的圖。在圖34A的結構中，第一層金屬(M1金屬化圖案)用於僅使用M1來完全互連太陽能電池和相關聯MIBpn結二極體，並且因此可利用專門用於最終太陽能電池金屬化的任何額外的金屬化層(如形成在底板上的M2金屬化層)，在此情況下，導電M2-M1通孔插塞僅著落在太陽能電池的指叉型發射極和基極M1指狀物上並且連接到所述指狀物。圖34B是出於描述性目的提供的圖34A的展開選擇圖。圖34A和圖34B的結構包括指叉型太陽能電池基極和發射極金屬(M1)(例如鋁或鋁矽合金)指叉型指狀物250以及形成MIBS二極體p+和n型襯底歐姆接觸的鋁金屬化接觸。溝槽隔離區域260使太陽能電池與MIBS旁路二極體區域劃分並隔離。鋁或鋁矽合金接觸金屬定位在太陽能電池的n摻雜區域上、顯示為基極金屬化指狀物256，並且還定位在MIBS旁路二極體的n摻雜區域252上、顯示為n摻雜區域金屬化接觸264(通過n+接觸擴散區域進行接觸)。鋁接觸金屬定位在太陽能電池的p+摻雜區域上、顯示為發射極金屬化指狀物258，並且還定位在MIBS旁路二極體的p+摻雜區域254上、顯示為p+摻雜區域金屬化接觸262(通過p+接觸擴散區域進行接觸)。類似地，圖34A和圖34B可用於針對在n型矽肖特基勢壘二極體上使用鋁的全周邊周緣二極體示出僅第一層金屬化和MIBS/太陽能電池互連圖案(M1)。如上，在這種情況下，第一層金屬(M1金屬化圖案)用於僅使用M1來完全互連太陽能電池和相關聯MIB肖特基勢壘二極體，並且因此任何額外的金屬化層(如底板上的M2金屬化層)可專門用於最終太陽能電池金屬化，在此情況下，導電M2-M1通孔插塞僅著落在太陽能電池的指叉型發射極和基極M1指狀物上並且連接到所述指狀物。在如參考圖34A和圖34B所述的針對在n型矽肖特基勢壘二極體上使用鋁的全周邊周緣二極體的實現方式的僅第一層金屬化和MIBS/太陽能電池互連圖案(M1)中，電池包括無母線指叉型太陽能電池基極和發射極金屬(鋁)歐姆指狀物250以及形成MIBS二極體肖特基和歐姆接觸的鋁金屬化接觸。鋁接觸金屬定位在太陽能電池的n摻雜區域上、顯示為基極金屬化歐姆指狀物256，並且還定位在MIBS肖特基旁路二極體的歐姆接觸n摻雜區域252上、顯示為n摻雜區域金屬化歐姆接觸264(接觸n摻雜矽的n+接觸擴散區域)。鋁接觸金屬定位在太陽能電池的p+摻雜區域上、顯示為發射極金屬化歐姆指狀物258(通過p+接觸擴散區域)。鋁肖特基接觸金屬262定位在MIBS旁路二極體的輕摻雜n型區域254上，例如僅定位在n型表面上。雖然本文已結合使用由多孔矽犧牲和外延矽剝離工藝形成的薄(小於200μm厚度並且薄如小於100μm厚度)晶體矽吸收層以及相關聯的連續底板的背接觸背結晶體矽太陽能電池描述MIBS實施方案，但是應理解的是，根據所公開主題的MIBS實施方案可應用於其它太陽能電池和PV模塊實現方式，包括但不限於以下各項：-由通過無切口薄矽剝落技術(如質子或氫離子灌注和剝落、金屬應力引起的薄矽剝落)製造的晶體矽或由漿料或金剛石線鋸製成的任何厚度的晶體矽晶片製成的太陽能電池襯底和所得太陽能電池。-使用其它晶體半導體材料如晶體砷化鎵、氮化鎵、鍺、碳化矽、其它化合物半導體等製成的太陽能電池。-非IBC背接觸太陽能電池(包括但不限於MWT太陽能電池)。-前接觸太陽能電池和包括此類前接觸電池的PV模塊。-由使用線鋸和其它切片技術製成的晶體半導體晶片(如CZ或FZ單晶矽晶片或鑄造多晶矽晶片)製成的基於晶片的太陽能電池，包括背接觸/背結和前接觸太陽能電池兩者，其中太陽能電池晶片附接到底板。因為可以實現MIBS實施方案而不會不利地影響最終的模塊組件，所以背接觸/背結電池在一些應用中可以是有利的。對於各種MIBS實施方案，電池(例如，使用被支撐在底板上的背接觸/背結(IBC)太陽能電池如薄晶體半導體)的背面上的發射極和基極互連引線兩者的可用性是有利的。此外，本文所公開的太陽能電池實施方案可以用各種材料封裝為電池模塊，如剛性玻璃覆蓋的模塊或不具有玻璃罩蓋的柔性的輕量光伏模塊疊層。提供示例性實施方安的前述描述以使得本領域的任何技術人員能夠製造或使用所要求的主題。本領域的技術人員將容易明白對這些實施方案的各種修改，並且本文定義的一般原理可以在不使用創新能力的情況下應用於其它實施方案。因此，所要求的主題不意圖局限於本文所示的實施方案，而是根據與本文所公開的原理和新穎特徵一致的最寬廣範圍。