CN102347392A - 太阳能电池及其电极结构与制造方法 - Google Patents

太阳能电池及其电极结构与制造方法 Download PDF

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戴煜暐
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Abstract

一种太阳能电池的电极结构制造方法包括以下步骤：提供一基板；将一含导电材质的材料通过第一次网版印刷技术间隔形成在基板上，以构成多个指状电极的底部；固化所述指状电极的底部；将一含导电材质的材料通过第二次网版印刷间隔形成在基板上，以构成多个指状电极的顶部及多个汇流电极；以及固化所述指状电极的项部及汇流电极。此制造方法能通过二次网版印刷技术，使得电极导电率提升，同时提高太阳能电池的可靠度及良率，以达到提高太阳能电池的光电转换效率及降低生产成本的目的。

Description

太阳能电池及其电极结构与制造方法
技术领域
本发明关于一种电极结构与制造方法，特别关于一种太阳能电池及其电极结构与制造方法。
背景技术
太阳能发电是目前重点发展的再生能源技术，其发电过程具有无二氧化碳等温室气体产生、几乎零污染零噪音的优点，因此太阳能发电成本何时能降低到与其它发电成本相当，是民众与业者共同期盼的目标。然而太阳能发电的成本除了太阳能电池模块外，还包括支架、变压器、供架设太阳能电池的土地等等，成本昂贵，故提高太阳能电池发电效率以及降低发电成本成为能否扩展太阳能发电市场的指标因素。
应用网版印刷(Screen printing)技术在制作太阳能电池的电极结构，可有效地降低太阳能电池的制程成本与时间。另外，应用在制作电极结构的网版印刷技术，常以银胶印刷，形成所需的汇流电极(Busbar electrode)与指状电极(Finger electrode)结构。
而为了进一步提高太阳能电池的光电转换效率，我们必须设法降低汇流电极对在太阳入射光的遮蔽率，因此汇流电极覆盖在基板上的表面积越小越好，但为了传导足够的电子流量，电极与基板间又必须有足够大的传导面积，才能在不影响电极的导电度下提高光电转换效率。先前虽有应用二次网版印刷技术，印刷出宽度较窄、高度较高的汇流电极，但由于二次网版印刷是相同图案，会产生图案对准误差，若超出允许的误差过大，则汇流电极就会太宽，无法提高太阳能电池的光电转换效率。而若要降低对准误差，则需购买对准精准的网版印刷机器及使用细密的网线，但以上两者皆会提高生产成本。
因此，如何改良公知的二次网版印刷技术，使得电极导电率提升，同时提高太阳能电池的可靠度及良率，以达到提高太阳能电池的光电转换效率及降低生产成本的目的，实为当前重要课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池及其电极结构与制造方法，使得电极导电率提升，同时提高太阳能电池的可靠度及良率，进而达到提高太阳能电池的光电转换效率及降低生产成本的目的。
本发明可采用以下技术方案来实现的。
本发明的一种太阳能电池的电极结构制造方法包括以下步骤：提供一基板；将一含导电材质的材料通过第一次网版印刷间隔形成在基板上，以构成多个指状电极的底部；固化指状电极的底部；将一含导电材质的材料通过第二次网版技术间隔形成在基板上，以构成指状电极的顶部及多个汇流电极；以及固化指状电极的顶部及汇流电极。
在本发明的一实施例中，第一次网版印刷的材料成分与第二次网版印刷的材料成分不同。较优地，第二次网版印刷材料的导电度高于第一次网版印刷材料的导电度。较优地，第一次网版印刷材料的穿透性高于第二次网版印刷材料的穿透性。
在本发明的一实施例中，固化步骤系通过热固化或光固化方式而达成，光固化例如是紫外光(UV)固化。
在本发明的一实施例中，第一次网版印刷的材料成分及第二次网版印刷的材料成分包括银金属微粒及玻璃粉。
另外，本发明的一种太阳能电池的电极结构，其设置在一太阳能电池的一基板，此电极结构包括多个汇流电极以及多个指状电极。所述汇流电极是由一含导电材质的材料间隔设置在基板上所构成，所述指状电极是由一含导电材质的材料间隔设置在汇流电极的两侧。其中，汇流电极及指状电极是通过二次网版印刷而成，第一次网版印刷形成指状电极的底部，第二次网版印刷形成指状电极的顶部及汇流电极。
在本发明的一实施例中，第一次网版印刷的材料成分与第二次网版印刷的材料成分不同。较优地，第二次网版印刷材料的导电度高于第一次网版印刷材料的导电度。较优地，第一次网版印刷材料的穿透性高于第二次网版印刷材料的穿透性。
在本发明的一实施例中，第一次网版印刷的材料成分及第二次网版印刷的材料成分包括银金属微粒及玻璃粉。
另外，本发明的一种太阳能电池包括一基板、多个汇流电极以及多个指状电极。所述汇流电极是由一含导电材质的材料间隔设置在基板上而构成，所述指状电极是由一含导电材质的材料间隔设置在汇流电极的两侧。其中，汇流电极及指状电极是通过二次网版印刷而成，第一次网版印刷形成指状电极的底部，第二次网版印刷形成指状电极的顶部及汇流电极。
在本发明的一实施例中，第一次网版印刷的材料成分与第二次网版印刷的材料成分不同。较优地，第二次网版印刷材料的导电度高于第一次网版印刷材料的导电度。较优地，第一次网版印刷材料的穿透性高于第二次网版印刷材料的穿透性。
在本发明的一实施例中，第一次网版印刷的材料成分及第二次网版印刷的材料成分包括银金属微粒及玻璃粉。
在本发明的一实施例中，基板可为非晶硅基板、单晶硅基板、多晶硅基板或砷化镓基板等。
在本发明的一实施例中，基板可以是N型半导体基板或P型半导体基板。
承上所述，本发明所提供太阳能电池的电极结构制造方法，其第一次网版印刷的图案与第二次网版印刷的图案不同，本发明先在第一次网版印刷形成多个指状电极的底部，使其烘干固化后，再以第二次网版印刷形成多个指状电极的顶部及多个汇流电极后，同样使其烘干固化。较优地，第一次网版印刷与第二次网版印刷使用的材料不同。在本发明的一优选实施例中，第一次网版印刷材料的穿透性高于第二次网版印刷材料的穿透性，且第二次网版印刷材料的导电度高于所述第一次网版印刷的材料的导电度，使得第一次网版印刷所形成的指状电极底部经高温烧结后能较优地穿透基板的抗反射层，且第二次网版印刷所形成的指状电极底部及汇流电极经高温烧结后只接触但不穿透基板的抗反射层。因此，本发明的太阳能电池及其电极结构与制造方法，与公知的二次网版印刷技术采用重复印刷相同图案的电极不同，可提升太阳能电池产品的抗环境可靠度和汇流电极的导电度并减少破片率，达到提高太阳能电池的光电转换效率及降低生产成本的目的。
附图说明
图1是本发明太阳能电池及其电极结构的示意图；
图2是本发明太阳能电池的电极结构制造方法的流程步骤图；
图3是本发明的制造方法中第一次网版印刷所使用网版的示意图；以及
图4是本发明的制造方法中第二次网版印刷所使用网版的示意图。
主要元件符号说明：
1：太阳能电池
10：基板
11：指状电极
12：汇流电极
30、40：网版
31、41：可透过胶料的区域
S21～S25：步骤
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明本发明优选实施例的一种太阳能电池及其电极结构与制造方法，其中相同的组件将以相同的元件符号加以说明。
请参照图1所示，其是本发明太阳能电池1及其电极结构的示意图。太阳能电池包括一基板10、多个汇流电极12以及多个指状电极11。其中，太阳能电池1可以是硅基太阳能电池或薄膜太阳能电池；基板10可以是非晶硅基板、单晶硅基板、多晶硅基板或砷化镓基板等，并且已预先设置至少一N型半导体层或至少一P型半导体层在其上(PN)，较优地N型半导体层与P型半导体层间还包括I型半导体层(PIN)。
多个汇流电极12是由一含导电材质的材料间隔设置在基板10上而构成。多个指状电极11则由一含导电材质的材料间隔设置在所述汇流电极12的两侧。在本发明优选实施例中，含导电材质的材料可以是银胶，其是一混合物包括例如银金属微粒、有机溶剂及有机结合剂及玻璃粉，而玻璃粉的成分包括氧化物粉末(例如铅、铋、硅等)。
以上说明针对本发明所揭露的太阳能电池1的结构加以论述。接续，提出简要的说明以解释此太阳能电池1的电极结构制造方法。
请参照图2所示，其是本发明太阳能电池的电极结构制造方法的流程步骤图。此制造方法包括步骤S21至步骤S25。本制造方法制造出的太阳能电池的电极结构(多个指状电极11与多个汇流电极12)如上所述，故以下不再赘述。
步骤S21是提供一基板10，基板10是已经前段制程处理后的半导体基板10，例如已预先设置至少一N型半导体层或至少一P型半导体层(PN)在基板上，较优地N型半导体层与P型半导体层间还包括I型半导体层(PIN)。
步骤S22可称为第一次网版印刷，此步骤是将一含导电材质的材料通过第一次网版印刷间隔形成在基板10上，以构成多个指状电极11的底部。请参照图3所示，此是第一次网版印刷时所使用的网版30，印刷时其可透过胶料的区域31即是形成多个指状电极11的区域。
步骤S23在第一次网版印刷后，固化指状电极11的底部，用以去除材料中可挥发的溶剂，其固化方式可以是热固化或光固化方式而达成，光固化例如可以是紫外光(UV)固化。在本发明优选实施例中，是使用热固化方式固化所述指状电极11，即在印刷完成后直接在100～200℃烘烤，使溶剂去除而不损坏印刷图样。
步骤S24可称为第二次网版印刷，此步骤是将一含导电材质的材料通过第二次网版印刷间隔形成在基板10上，以构成指状电极11的顶部及多个汇流电极12。请参照图4所示，此是第二次网版印刷时所使用的网版40，印刷时其可透过胶料的区域41即是形成多个汇流电极12的区域。较优地，第一次网版印刷的材料与第二次网版印刷的材料不同。
较优地，第二次网版印刷材料的导电度高于第一次网版印刷材料的导电度。较优地，第一次网版印刷材料的穿透性高于第二次网版印刷材料的穿透性。
步骤S25在第二次网版印刷后，固化指状电极11的顶部及汇流电极12，用以去除材料中可挥发的溶剂，其固化方式可以是热固化或光固化方式而达成，光固化例如可以是紫外光(UV)固化。在本发明优选实施例中，是使用与固化指状电极11的底部相同的固化方式。
综上所述，本发明所提供太阳能电池的电极结构制造方法，先在第一次网版印刷形成多个指状电极的底部，使其烘干固化，再以第二次网版印刷形成多个指状电极的底部及多个汇流电极后，同样使其烘干固化，其第一次网版印刷的图案与第二次网版印刷的图案不同。较优地，第一次网版印刷与第二次网版印刷使用的材料不同，在本发明的一优选实施例中，第一次网版印刷材料的穿透性高于第二次网版印刷材料的穿透性，且第二次网版印刷材料的导电度高于所述第一次网版印刷的材料的导电度，使得第一次网版印刷所形成的指状电极底部经高温烧结后能较优地穿透基板的抗反射层，且第二次网版印刷所形成的指状电极底部及汇流电极经高温烧结后只接触但不穿透基板的抗反射层，因而有效提高太阳能电池产品的抗环境可靠度和汇流电极的导电度并减少破片率。因此，本发明太阳能电池及其电极结构与制造方法，与公知的二次网版印刷技术采用重复印刷相同图案的电极不同，可达到提高太阳能电池的光电转换效率及降低生产成本的目的。
以上所述仅是举例性，而非限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims (11)

1.一种太阳能电池的电极结构制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一基板；
将一含导电材质的材料通过第一次网版印刷间隔形成在所述基板上，以构成多个指状电极的底部；
固化所述指状电极的底部；
将一含导电材质的材料通过第二次网版印刷间隔形成在所述基板上，以构成所述指状电极的顶部及多个汇流电极；以及
固化所述指状电极的顶部及所述汇流电极。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一次网版印刷的材料成分与所述第二次网版印刷的材料成分不同。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述第二次网版印刷材料的导电度高于所述第一次网版印刷材料的导电度，或者所述第一次网版印刷材料的穿透性高于所述第二次网版印刷材料的穿透性。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述固化步骤通过热固化或光固化方式而达成。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一次网版印刷的材料成分及所述第二次网版印刷的材料成分包括银金属微粒及玻璃粉。
6.一种太阳能电池的电极结构，其设置在一太阳能电池的一基板，其特征在于，所述电极结构包括：
多个汇流电极，其由一含导电材质的材料间隔设置在所述基板上而构成；以及
多个指状电极，其由一含导电材质的材料间隔设置在所述汇流电极的两侧，
其中所述汇流电极及所述指状电极是通过二次网版印刷而成，第一次网版印刷形成所述指状电极的底部，第二次网版印刷形成所述指状电极的顶部及所述汇流电极。
7.根据权利要求6所述的电极结构，其特征在于，所述第一次网版印刷的材料成分与所述第二次网版印刷的材料成分不同。
8.根据权利要求7所述的电极结构，其特征在于，所述第二次网版印刷材料的导电度高于所述第一次网版印刷材料的导电度，或者所述第一次网版印刷材料的穿透性高于所述第二次网版印刷材料的穿透性。
9.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
一基板；
多个汇流电极，其由一含导电材质的材料间隔设置在所述基板上而构成；以及
多个指状电极，其由一含导电材质的材料间隔设置在所述汇流电极的两侧，
其中所述汇流电极及所述指状电极是通过二次网版印刷而成，第一次网版印刷形成所述指状电极的底部，第二次网版印刷形成所述指状电极的顶部及所述汇流电极。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一次网版印刷的材料成分与所述第二次网版印刷的材料成分不同。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二次网版印刷材料的导电度高于所述第一次网版印刷材料的导电度，或者所述第一次网版印刷材料的穿透性高于所述第二次网版印刷材料的穿透性。
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