CN201985109U

CN201985109U - 半导体基板

Info

Publication number: CN201985109U
Application number: CN2010205939460U
Authority: CN
Inventors: 吴孟修; 陈永芳; 戴煜暐
Original assignee: Neo Solar Power Corp
Current assignee: Neo Solar Power Corp
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2020-10-29

Abstract

本实用新型的一种半导体基板，其包括一基板；至少一半导体层，设置在基板上；一第一抗反射层，设置在半导体层上；以及一第二抗反射层，设置在第一抗反射层上，且第二抗反射层为不连续层，其具有光子转换效应。基板的第二抗反射层的材质可将射入第二抗反射层光线的波长转换为运用在半导体层的光电转换效率较佳的长波长，以提升入射光线的利用率，而有效地提高整体光电转换的效率。

Description

半导体基板

技术领域

本实用新型关于一种基板，特别关于一种半导体基板。

背景技术

近年来石油化燃料逐渐枯竭导致石油价格飞涨，再加上主要工业国家达成二氧化碳排放减量的协议，因此业者积极研发运用再生能源的技术与装置，如太阳能发电、风力发电及水力发电…等，而其中以太阳能的利用为最主要的技术发展方向，其因在于太阳光可照射在全球各个地区，且太阳能在进行转换的过程不会对环境造成污染，举例来说，在太阳光能转换为电能的过程中，无须通过消耗其它能源而导致温室效应的问题。

各式太阳能电池的种类非常多，其各家制造材料、结构设计各有不同，但太阳能电池最基本的结构可分为N型与P型半导体层、抗反射层(anti-reflection layer)及金属电极等三个主要部份。N型与P型半导体层是光伏特效应的来源；抗反射层乃用在减少入射光的反射以增强半导体层产生的电流；金属电极则是用来连接组件和外部负载。

然而，太阳能转换为电能的转换效率却容易受限于太阳能电池的入射光线量及其利用率。因此，如何提供一种半导体基板，以提高太阳能电池的入射光线量及其利用率，进而提升太阳能电池的光电转换效率，已成为重要课题之一。

实用新型内容

有鉴于上述课题，本实用新型的目的为提供一种半导体基板，可提高太阳能电池的入射光线量及其利用率，进而提升太阳能电池的光电转换效率。

本实用新型可采用以下技术方案来实现的。

依据本实用新型的一种半导体基板，其包括一基板；至少一半导体层，设置在基板上；一第一抗反射层，设置在半导体层上；以及一第二抗反射层，设置在第一抗反射层上，且第二抗反射层为不连续层，其具有光子转换效应。

在本实用新型的一实施例中，形成第一抗反射层及第二抗反射层的方法选自溅镀、蒸镀、涂布、印刷、喷墨印刷及其组合。

在本实用新型的一实施例中，基板为单晶硅基板、多晶硅基板、非晶硅基板或微晶硅基板。

在本实用新型的一实施例中，半导体层为N型半导体层或P型半导体层。

在本实用新型的一实施例中，抗反射层的材质为氮化硅、氧化硅、或氮氧化硅。

在本实用新型的一实施例中，第二抗反射层的材质包括氧化铝、氟化镁、氧化钽、五氧化二铌、氧化钛、二氧化硅、氧化锆、硫化锌、荧光粉体、有机荧光色素、高分子荧光材料、无机荧光材料、量子点荧光材料、混成荧光材料、磷光粉体、染料、或上述材质的组合。

在本实用新型的一实施例中，第二抗反射层由多个粒子团所构成，所述粒子团由多个粒子组成。

在本实用新型的一实施例中，组成粒子团的粒子的数量为相同或不相同。

在本实用新型的一实施例中，粒子团为规则或不规则的形状。

在本实用新型的一实施例中，粒子团的形状为相同、实质相同或不相同。

在本实用新型的一实施例中，粒子团的设置位置为规则或不规则的分布。

在本实用新型的一实施例中，半导体基板还包括一电极层，设置在第一抗反射层上。

借由上述技术方案，本实用新型的半导体基板至少具有下列优点：

因依据本实用新型的ㄧ种半导体基板，通过设置在第一抗反射层上的不连续的、且具有光子转换效应的第二抗反射层，减少入射光的反射，进而提高光电转换效率，与公知相较，不连续的第二抗反射层形成凹凸不平整的表面，可造成入射光的多重反射，增加光的行径路径，以提升入射光的吸收率，并且可减少形成第二抗反射层的材料成本。较佳地，基板第二抗反射层的材质还可将射入第二抗反射层光线的波长转换为运用在半导体层的光电转换效率较佳的长波长，以提升入射光线的利用率，而有效地提高整体光电转换的效率。

附图说明

图1为本实用新型第一优选实施例的半导体基板的剖面构造图；

图2为本实用新型第二优选实施例的半导体基板的剖面构造图；

图3为本实用新型第三优选实施例的半导体基板的剖面构造图；以及

图4为本实用新型第四优选实施例的半导体基板的剖面构造图。

主要元件符号说明：

1、2、3、4：半导体基板

11：基板

12：半导体层

13：第一抗反射层

14、24、34、44：第二抗反射层

241、242、243、244：粒子团

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依据本实用新型优选实施例的一种一种半导体基板，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，其为依据本实用新型第一优选实施例的一种半导体基板的剖面构造图。半导体基板1包括一基板11；至少一半导体层12，设置在基板11上；一第一抗反射层13，设置在半导体层12上；以及一第二抗反射层14，设置在第一抗反射层13上，且第二抗反射层14为不连续层，且其具有光子转换效应。

基板11可为单晶硅基板、多晶硅基板、非晶硅基板或微晶硅基板，且基板11为N型半导体基板或P型半导体基板，在本实施例中的基板11以P型半导体基板为例。另外，基板11为可应用在太阳能电池的基板11。

半导体基板1包括至少一半导体层12，在本实施例中的半导体层12以一N型半导体层为例，实际上可依基板11为N型或P型半导体基板，而为P型半导体层或N型半导体层。当基板11为N型半导体基板时，则将P型半导体材料扩散至N型半导体基板上，以形成一P型半导体层在N型半导体基板上；当基板11为P型半导体基板时，则将N型半导体材料扩散至P型半导体基板上，以形成一N型半导体层在P型半导体基板上。当P型及N型半导体层互相接触时，N型半导体层内的电子会涌入P型半导体层中，以填补其内的电洞。在P-N接面附近，因电子-电洞的再结合形成一个载子空乏区，而P型及N型半导体层中也因分别带有负、正电荷，因此形成一个内建电场。当太阳光照射到P-N结构时，P型和N型半导体层因吸收太阳光而产生电子-电洞对。由空乏区所提供的内建电场，可以让半导体层12内产生的电子在电池内流动。

第一抗反射层13设置在半导体层12上，由在空气与硅的折射系数差异甚大，光线通过空气与硅的接口时会有明显光线反射情形，因此以氧化硅(Silicone Oxide)材质的第一抗反射层13涂布在半导体层12，以减少入射光的反射，并且，第一抗反射层13经由表面处理形成一粗糙面，使第一抗反射层13具有良好的抗反射效果，还有钝化(passivation)的作用，进而提升整体的效能。本实施例中的第一抗反射层13的材质亦可为氮化硅(Silicone Nitride)、氮氧化硅(Silicone Oxynitride)或其它可对硅表面进行钝化的材质。

第二抗反射层14设置在第一抗反射层13上，且其为不连续层，并具有光子转换效应，因不连续的第二抗反射层14会形成凹凸不平整的表面，可造成入射光的多重反射，增加光的行径路径，有助于提高进入半导体层12的光线量。并且，本实施例的不连续的第二抗反射层14以圆型的形状为例，其亦可为钟形、三角形、方形、梯形等形状。

较佳地，第二抗反射层14的材质可为氧化铝(Al2O3)、氟化镁(MgF2)、氧化钽(Ta2O3)、五氧化二铌(Nn2O5)、氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化锆(ZrO2)、硫化锌(ZnS)、荧光粉体、有机荧光色素、高分子荧光材料、无机荧光材料、量子点荧光材料、混成荧光材料、磷光粉体、染料、或上述材质的组合。当入射的太阳光线照射至第二抗反射层14材质内的荧光粉粒子(图未示)时，荧光粉粒子可吸收波长较短的光线，例如紫外光，并放出波长较长的光线如可见光或红外光，因此当半导体基板1用在作为太阳能电池的使用时，可藉以使得进入半导体层12的大部分光线均落在光电转换过程中可用波长的区段，进而提高太阳能电池的入射光的利用率。再者，本实施例的第一抗反射层13及第二抗反射层14可以溅镀、蒸镀、涂布、印刷、喷墨印刷或其组合的方法形成。

请参考图2所示，其为依据本实用新型第二优选实施例的半导体基板的剖面构造图，其与图1的不同之处在于其第二抗反射层24的构造。在本实施例中，不连续的第二抗反射层24由多个粒子团241、242、243、244所构成，多个粒子团241、242、243、244则由前段所述材质的多个粒子(图未示)组成，其中，构成第二抗反射层的粒子团241、242、243、244由相同或不相同数量的粒子所组成，且粒子团241、242、243、244可为规则的形状(如粒子团241)或不规则的形状(如粒子团243)，而粒子团的形状为相同(如粒子团241、244)、实质相同或不相同(如粒子团241、242、243)。

请参考图3所示，其为依据本实用新型第三优选实施例的半导体基板的剖面构造图。其与图1的不同之处在于其第二抗反射层34的构造，在本实施例中，在本实施例中，不连续的第二抗反射层24由多个粒子团所构成，多个粒子团则由前述材质的多个粒子(图未示)组成，而第二抗反射层34的粒子团，其设置位置呈现不规则的分布。

另外，请参考图4所示，其为依据本实用新型第四优选实施例的半导体基板的剖面构造图。其与图1的不同之处在于，本实施例的半导体基板4还包括一电极层15，设置在所述第一抗反射层13上。电极层15较佳地包括多个汇流电极(bus bar electrode，图未示)及多个指状电极(finger electrode，图未示)。一指状电极与至少一汇流电极电性连接，当半导体基板4将吸收到的光线转变为电子时，指状电极用在将其产生的电子汇集至与其电性连接的汇流电极。最后，通过汇流电极与外部负载的连结，将经过光、电转换反应所产生的电子传递至外界。

综上所述，因依据本实用新型的ㄧ种半导体基板，通过设置在第一抗反射层上的不连续的、且具有光子转换效应的第二抗反射层，减少入射光的反射，进而提高光电转换效率，与公知相较，不连续的第二抗反射层形成凹凸不平整的表面，可造成入射光的多重反射，增加光的行径路径，以提升入射光的吸收率，并且可减少形成第二抗反射层的材料成本。较佳地，基板第二抗反射层的材质还可将射入第二抗反射层光线的波长转换为运用在半导体层的光电转换效率较佳的长波长，以提升入射光线的利用率，而有效地提高整体光电转换的效率。

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

1.一种半导体基板，其特征在于，其包括：

一基板；

至少一半导体层，设置在所述基板上；

一第一抗反射层，设置在所述半导体层上；以及

一第二抗反射层，设置在所述第一抗反射层上，且所述第二抗反射层为不连续层，其具有光子转换效应。

2.根据权利要求1所述的半导体基板，其特征在于，其中所述基板为单晶硅基板、多晶硅基板、非晶硅基板或微晶硅基板。

3.根据权利要求1所述的半导体基板，其特征在于，其中所述第一抗反射层的材质为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

4.根据权利要求1所述的半导体基板，其特征在于，其中所述第二抗反射层由多个粒子团所构成，所述粒子团由多个粒子组成。

5.根据权利要求4所述的半导体基板，其特征在于，其中组成所述粒子团的所述粒子的数量为相同。

6.根据权利要求4所述的半导体基板，其特征在于，其中组成所述粒子团的所述粒子的数量为不相同。

7.根据权利要求4所述的半导体基板，其特征在于，其中所述粒子团为规则的形状。

8.根据权利要求4所述的半导体基板，其特征在于，其中所述粒子团为不规则的形状。

9.根据权利要求4所述的半导体基板，其特征在于，其中所述粒子团的形状为相同或实质相同。

10.根据权利要求4所述的半导体基板，其特征在于，其中所述粒子团的形状为不相同。

11.根据权利要求4所述的半导体基板，其特征在于，其中所述粒子团的设置位置为规则的分布。

12.根据权利要求4所述的半导体基板，其特征在于，其中所述粒子团的设置位置为不规则的分布。

13.根据权利要求1所述的半导体基板，其特征在于，还包括：

一电极层，设置在所述第一抗反射层上。