CN106158988B - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是提供一种太阳能电池及其制造方法,其可提升太阳能电池的耐用度及光电转换效率。此太阳能电池包含光电转换基板、隔离层、钝化层、覆盖层及下电极层。光电转换基板具有下表面。隔离层设置于光电转换基板的下表面下。钝化层设置于隔离层下。覆盖层设置于钝化层下。下电极层设置于隔离层、钝化层及覆盖层之内,且电性连接于光电转换基板的下表面。
Description
技术领域
本发明是关于一种太阳能电池,特别是关于利用大气等离子法(Atmospheric-pressure plasma,AP-plasma)形成一种具有氧化物层的太阳能电池及其制造方法。
背景技术
目前太阳能电池大多使用钝化发射极触点(passivated emitter and rearcell,PERC)技术进行背面处理,以提高太阳能电池的稳定性及其效能。所谓的钝化发射极触点(PERC)技术是形成氮化硅(SiNx)层或氧化铝(Al2O3)层于太阳能电池背面,以作为钝化层钝化发射极的背面接触,借此增加长波段光的吸收,且同时最大化P-N接触之间的电压差值,以提升太阳能电池的光电转换效率。
然而,钝化发射极触点技术中的氧化铝层是对于太阳能电池的背面形成电场钝化,其对于太阳能电池的硅基板表面的悬键无任何钝化效果。上述太阳能电池的硅基板表面的悬键会与外界空气及有机物反应,形成一高活性表面。此高活性表面会造成氧化铝层与硅基板表面剥离,且导致太阳能基板的背电场失效,进而造成此太阳能电池的光电转换效率降低。
目前亟需一种新颖的太阳能电池的结构及其制造方法,借以解决传统太阳能电池的结构所产生的问题。
发明内容
有鉴于现有技术所面临的问题,本发明揭露一种新颖的太阳能电池及其制造方法,其可提升太阳能电池的耐用度及光电转换效率。
本发明的一方面在于提供一种太阳能电池。此太阳能电池包含光电转换基板、隔离层、钝化层、覆盖层及下电极层。光电转换基板具有下表面。隔离层设置于光电转换基板的下表面下。钝化层设置于隔离层下。覆盖层设置于钝化层下。下电极层设置于隔离层、钝化层及覆盖层之内,且电性连接于光电转换基板的下表面。
根据本发明的实施例,上述光电转换基板包含N型半导体层及P型半导体层。
根据本发明的实施例,上述P型半导体层夹置于N型半导体层及隔离层之间。
根据本发明的实施例,上述光电转换基板为硅基板。
根据本发明的实施例,上述隔离层为氧化物层。
根据本发明的实施例,上述氧化物层为硅氧化物(SiOx)层。
根据本发明的实施例,上述隔离层的厚度为约1至2纳米。
根据本发明的实施例,上述钝化层的材料包含氧化铝(Al2O3)。
根据本发明的实施例,上述覆盖层的材料包含氮化硅(SiNx)。
本发明的另一方面在于提供一种太阳能电池的制造方法。此制造方法包含:形成第一型半导体层于第二型半导体基板上;移除覆盖第二型半导体基板的边缘的第一型半导体层,且暴露第二型半导体基板的边缘;形成隔离层于第二型半导体基板之下;形成钝化层于隔离层之下;以及形成覆盖层于钝化层之下。
根据本发明的实施例,上述第一型半导体层为N型半导体层,且第二型半导体基板为P型半导体基板。
根据本发明的实施例,上述形成第一型半导体层于第二型半导体基板上的方法包含蒸镀法、溅镀法、印刷法、化学气相沉积法或物理气相沉积法。
根据本发明的实施例,上述移除覆盖第二型半导体基板的边缘的第一型半导体层的方法包含湿蚀刻法。
根据本发明的实施例,上述形成隔离层于第二型半导体基板之下是形成硅氧化物层于第二型半导体基板之下。
根据本发明的实施例,上述形成隔离层于第二型半导体基板之下的方法包含大气等离子法(Atmospheric-pressure plasma,AP-plasma)。
根据本发明的实施例,上述在移除覆盖第二型半导体基板的边缘的第一型半导体层之后,直接利用大气等离子法,形成隔离层于第二型半导体基板下。
根据本发明的实施例,上述形成钝化层于隔离层下是形成氧化铝(Al2O3)层于隔离层下。
根据本发明的实施例,上述形成钝化层于隔离层下的方法包含蒸镀法、溅镀法、印刷法、化学气相沉积法或物理气相沉积法。
根据本发明的实施例,上述形成覆盖层于钝化层下是形成氮化硅层于钝化层下。
根据本发明的实施例,上述形成覆盖层于钝化层下的方法包含蒸镀法、溅镀法、印刷法、化学气相沉积法或物理气相沉积法。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例所绘示的一种太阳能电池的剖面图;以及
图2A~图2E是根据本发明的一实施例所绘示的一种太阳能电池的制造方法的各阶段剖面图。
具体实施方式
接着以实施例并配合附图以详细说明本发明,在附图或描述中,相似或相同的部分是使用相同的符号或编号。在附图中,实施例的形状或厚度可能扩大,以简化或方便标示,而附图中元件的部分将以文字描述。可了解的是,未绘示或未描述的元件可为熟悉该项技艺者所知的各种样式。
本文所使用的术语仅是用于描述特定实施例的目的且不意欲限制本发明。如本文所使用,单数形式"一"(a、an)及"该"(the)意欲亦包括复数形式,除非本文另有清楚地指示。应进一步了解,当在本说明书中使用时,术语"包含"(comprises及/或comprising)指定存在所述的特征、整数、步骤、运作、元件及/或组份,但并不排除存在或添加一或多个其它特征、整数、步骤、运作、元件、组份及/或其群组。本文参照为本发明的理想化实施例(及中间结构)的示意性说明的横截面说明来描述本发明的实施例。如此,吾人将预期偏离这些说明的形状的由于(例如)制造技术及/或容差的改变。因此,不应将本发明的实施例理解为限于本文所说明的特定区域形状,而将包括起因于(例如)制造的形状改变,且这些图中所说明的区域本质上为示意性的,且其形状不意欲说明设备的区域的实际形状且不意欲限制本发明的范畴。
为解决现有技术所面临的问题,本发明揭露一种新颖的太阳能电池及其制造方法,其可提升抗电致衰退的能力且不影响太阳能电池效率。
图1是根据本发明的一实施例所绘示的一种太阳能电池100的剖面图。在图1中,太阳能电池100包含光电转换基板110、隔离层120、钝化层130、覆盖层140及下电极层150。
光电转换基板110具有下表面110a。根据本发明的实施例,光电转换基板110包含N型半导体层114及P型半导体层112。根据本发明的实施例,光电转换基板110为一硅基板。
隔离层120设置于光电转换基板110的下表面110a下。根据本发明的实施例,P型半导体层112夹置于N型半导体层114及隔离层120之间。根据本发明的实施例,隔离层120为氧化物层。根据本发明的实施例,氧化物层为一硅氧化物(SiOx)层。根据本发明的实施例,隔离层120的厚度为约1至2纳米。
钝化层130设置于隔离层120下。根据本发明的实施例,钝化层130的材料包含氧化铝(Al2O3)。
覆盖层140设置于钝化层140下。根据本发明的实施例,覆盖层140的材料包含氮化硅(SiNx)。
下电极层150设置于隔离层120、钝化层130及覆盖层140之内,且电性连接于光电转换基板110的下表面110a。
图2A~图2E是根据本发明的一实施例所绘示的一种太阳能电池的制造方法的各阶段剖面图。
在图2A中,第一型半导体层214形成于第二型半导体基板212上。根据本发明的实施例,第一型半导体层214为N型半导体层,且第二型半导体基板212为P型半导体基板。根据本发明的实施例,形成第一型半导体层214于第二型半导体基板212上的方法包含蒸镀法、溅镀法、印刷法、化学气相沉积法或物理气相沉积法。
在图2B中,移除图2A中覆盖于第二型半导体基板212的边缘212a的第一型半导体层214,且暴露第二型半导体基板212的边缘212a。根据本发明的实施例,移除覆盖于第二型半导体基板212的边缘212a的第一型半导体层214的方法包含湿蚀刻法。
在图2C中,隔离层220形成于第二型半导体基板212之下。根据本发明的实施例,隔离层220形成于第二型半导体基板212之下是形成硅氧化物层于第二型半导体基板212之下。根据本发明的实施例,形成隔离层220于第二型半导体基板212之下的方法包含大气等离子法(Atmospheric-pressure plasma,AP-plasma)。
根据本发明的实施例,在移除覆盖第二型半导体基板212的边缘212a的第一型半导体层214之后,直接利用大气等离子法,形成隔离层220于第二型半导体基板212下。根据本发明的实施例,第一型半导体层214的上表面是利用大气等离子法进行改质,使原为疏水性的第二型半导体基板212的下表面改质成为亲水性的硅氧化物层(即隔离层220)。根据本发明的实施例,隔离层220的接触角是小于10度。
在图2D中,钝化层230形成于隔离层220之下。根据本发明的实施例,钝化层230形成于隔离层220下是形成氧化铝(Al2O3)层于隔离层220下。根据本发明的实施例,钝化层230形成于隔离层220下的方法包含蒸镀法、溅镀法、印刷法、化学气相沉积法或物理气相沉积法。
在图2E中,覆盖层240形成于钝化层230之下。根据本发明的实施例,覆盖层240形成于钝化层230下是形成氮化硅层于钝化层230下。根据本发明的实施例,覆盖层240形成于钝化层230下的方法包含蒸镀法、溅镀法、印刷法、化学气相沉积法或物理气相沉积法。
虽然本发明的实施例已揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟悉此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可做些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (19)
1.一种太阳能电池,其特征在于,包含:
一光电转换基板,具有一下表面;
一亲水性硅氧化物层,设置于该光电转换基板的该下表面下,其中该亲水性硅氧化物层的一接触角小于10度;
一钝化层,设置于该亲水性硅氧化物层下;
一覆盖层,设置于该钝化层下;以及
一下电极层,设置于该亲水性硅氧化物层、该钝化层及该覆盖层之内,且电性连接于该光电转换基板的该下表面。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,该光电转换基板包含一N型半导体层及一P型半导体层。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池,其特征在于,该P型半导体层夹置于该N型半导体层及该亲水性硅氧化物层之间。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,该光电转换基板为一硅基板。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,该亲水性硅氧化物层的厚度为1至2纳米。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,该钝化层的材料包含氧化铝。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,该覆盖层的材料包含氮化硅。
8.一种太阳能电池的制造方法,其特征在于,包含:
形成一第一型半导体层于一第二型半导体基板上;
移除覆盖该第二型半导体基板的一边缘的该第一型半导体层,且暴露该第二型半导体基板的该边缘;
通过大气等离子法直接将该第二型半导体基板的下表面改质成一亲水性硅氧化物层;
形成一钝化层于该亲水性硅氧化物层之下;以及
形成一覆盖层于该钝化层之下。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,该第一型半导体层为一N型半导体层,且该第二型半导体基板为一P型半导体基板。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,形成该第一型半导体层于该第二型半导体基板上的方法包含印刷法、化学气相沉积法或物理气相沉积法。
11.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,形成该第一型半导体层于该第二型半导体基板上的方法包含蒸镀法或溅镀法。
12.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,移除覆盖该第二型半导体基板的该边缘的该第一型半导体层的方法包含湿蚀刻法。
13.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,形成该亲水性硅氧化物层于该第二型半导体基板之下是形成一硅氧化物层于该第二型半导体基板之下。
14.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,形成该钝化层于该亲水性硅氧化物层下是形成一氧化铝层于该亲水性硅氧化物层下。
15.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,形成该钝化层于该亲水性硅氧化物层下的方法包含印刷法、化学气相沉积法或物理气相沉积法。
16.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,形成该钝化层于该亲水性硅氧化物层下的方法包含蒸镀法或溅镀法。
17.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,形成该覆盖层于该钝化层下是形成一氮化硅层于该钝化层下。
18.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,形成该覆盖层于该钝化层下的方法包含印刷法、化学气相沉积法或物理气相沉积法。
19.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,形成该覆盖层于该钝化层下的方法包含蒸镀法或溅镀法。
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