CN205863175U - 太阳能电池及其模组 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能电池及其模组，该太阳能电池包含一基板、一抗反射层、一正面电极与一背面电极。该基板为多晶硅基板，并具有相对的一受光面与一背面，以及一位于该受光面的射极层。该受光面具有一线痕区及一粒状区，该线痕区具有数个彼此间隔且大致沿一第一方向延伸的线痕，该粒状区具有数个大致沿该第一方向排列的颗粒状痕。通过该受光面具有该线痕区与该粒状区，该线痕区的所述线痕与该粒状区的所述颗粒状痕，能增加该受光面的表面粗糙度，减少入射光反射，进而提升入光量与光电转换效率。该太阳能电池模组为至少一个设置于一第一板材与一第二板材间的该太阳能电池，及位于该第一板材与该第二板材之间并接触该太阳能电池的封装材。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电池及其模组，特别是涉及一种多晶硅太阳能电池及其模组。
背景技术
已知的硅晶太阳能电池的硅晶片(wafer)基板，是通过切割硅晶块(brick)以得到数片薄片状晶片。现有将晶块切割出晶片的方式，是利用一切晶机台的切割线网，配合砂浆(slurry)喷洒于该线网上，切晶制程的切削力主要来自于该砂浆，再通过该线网将砂浆导入，以将该硅晶块切成一片一片的硅晶片，此方式以下简称砂浆切割技术。后来发展出另一种切割方式，为钻石线切割(diamond wire saw)技术，是利用钻石线进行切割，此相对于砂浆切割技术较为环保、产出效率高且成本低，因此钻石线切割技术的发展有其重要性。但无论是砂浆切割或钻石线切割后，都会导致晶片表面损伤(saw damage)，所以一般在太阳能电池制程中，会利用湿蚀刻(wet etching)方式先清洗晶片，例如将晶片浸泡于硝酸、氢氟酸的化学液槽体中，一方面可去除上述因切割造成的损伤，一方面可以使晶片表面粗糙化(texture)，利用粗糙结构可减少入射光反射，以提升入射光量。
其中，砂浆切割技术得到的晶片，可以与一般的湿蚀刻制程搭配，由此得到粗糙化后的晶片，其表面粗糙程度足够。参阅图1、2，分别是利用砂浆切割得到的晶片101与晶片101进行湿蚀刻后的SEM照片，显示晶片101在进行湿蚀刻后表面有许多凹凸结构。在制造成本的考量下，一般仍会希望将钻石线切割得到的晶片搭配一般的湿蚀刻制程来制造太阳能电池，然而申请人发现，若以钻石线切割得到的晶片搭配一般的湿蚀刻制程，虽可去除晶片的切割损伤，但晶片表面的粗糙化程度并不足够，无法有效降低入射光的反射。参阅图3，是利用钻石线切割并且湿蚀刻后的晶片SEM照片，显示晶片102表面有颗粒状103，但颗粒状103构成平台，导致晶片102表面粗糙度不足。
也就是说，砂浆切割技术搭配现有的湿蚀刻制程，能确实达到晶片表面粗糙化效果。但对于钻石线切割技术而言，若是一成不变地套用现有的湿蚀刻制程，反而不利于晶片粗糙化。因此，针对钻石线切割技术切割出的晶片，如何有效提升其表面粗糙度，为一重要课题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能增加基板受光面粗糙度、提升入光量与转换效率的太阳能电池及其模组。
本实用新型的太阳能电池，包含一个基板、一个抗反射层、一个正面电极与一个背面电极。该基板为多晶硅基板，并具有相对的一个受光面与一个背面，以及一个位于该受光面的射极层，该受光面具有一个线痕区及一个粒状区，该线痕区具有数个彼此间隔且大致沿一个第一方向延伸的线痕，该粒状区具有数个大致沿该第一方向排列的颗粒状痕。该抗反射层位于该射极层上。该正面电极位于该受光面。该背面电极位于该背面。
本实用新型所述的太阳能电池，该基板还包括两个沿该第一方向间隔排列的第一侧边，以及两个间隔相对并连接所述第一侧边的第二侧边，每一个线痕自所述第一侧边中的其中一个朝另一个延伸。
本实用新型所述的太阳能电池，该正面电极包括至少一个汇流电极，以及数个连接该汇流电极的指状电极，每一个线痕的延伸方向与所述指状电极的延伸方向相同。
本实用新型所述的太阳能电池，该正面电极包括至少一个汇流电极，以及数个连接该汇流电极的指状电极，每一个线痕的延伸方向与所述指状电极的延伸方向不同。
本实用新型所述的太阳能电池，还包含一个位于该基板的该背面的背电场层。
本实用新型的太阳能电池模组，包含相对设置的一个第一板材与一个第二板材、至少一个如上述且设置于该第一板材与该第二板材间的太阳能电池，及一个位于该第一板材与该第二板材之间，并接触该太阳能电池的封装材。
本实用新型的有益效果在于：通过该受光面具有该线痕区与该粒状区，该线痕区的所述线痕与该粒状区的所述颗粒状痕，能增加该受光面的表面粗糙度，减少入射光反射，进而提升入光量与光电转换效率。
附图说明
本实用新型的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一扫描式电子显微镜(SEM)拍下的照片，显示利用砂浆切割技术得到的一晶片的局部表面型态；
图2是一SEM照片，显示利用砂浆切割且进行湿蚀刻后的晶片局部表面；
图3是一SEM照片，显示利用钻石线切割并且经一般的湿蚀刻制程后的晶片局部表面；
图4是本实用新型太阳能电池模组的一实施例的一示意图；
图5是该实施例的一太阳能电池的正面示意图；
图6是沿图5的A-A线所取的剖视图；
图7是该太阳能电池的一基板的一受光面局部示意图，显示该受光面的一线痕区与一粒状区；
图8是一流程示意图，显示制造本实施例的太阳能电池的过程；
图9是一SEM照片，显示利用钻石线切割技术得到本实施例的该基板的受光面局部表面型态；
图10是一SEM照片，显示本实施例该基板进行粗糙化后的受光面局部表面型态；
图11是一SEM照片，显示本实施例该基板的受光面形成一抗反射层后的局部表面型态。
具体实施方式
参阅图4、5，本实用新型太阳能电池模组的一实施例，包含上下相对设置的一第一板材1与一第二板材2、数个阵列式排列于该第一板材1与该第二板材2间的太阳能电池3、至少一位于该第一板材1及该第二板材2间并接触所述太阳能电池3的封装材4，以及数条用于串接所述太阳能电池3的焊带导线(ribbon)5。
该第一板材1与该第二板材2在实施上没有特殊限制，可以使用玻璃或塑胶板材，而且位于电池受光面的一侧的板材必须为可透光。该封装材4的材质例如可透光的乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)，或其他可用于太阳能电池模组封装的相关材料。
本实施例的所述太阳能电池3的结构可以相同，以下仅以其中一个为例进行说明。当然，在一模组中的所述电池的结构不以相同为绝对必要。
参阅图5、6、7，该太阳能电池3包含一基板31、一抗反射层32、一背电场层33、一正面电极34与一背面电极35。
该基板31为多晶硅基板，并具有相对的一受光面311与一背面312、两个第一侧边313、两个第二侧边314，以及一位于该受光面311的射极层315。所述第一侧边313沿一第一方向91间隔排列，并且皆沿一不同于该第一方向91的第二方向92延伸。所述第二侧边314沿该第二方向92间隔排列，并且沿该第一方向91延伸且连接所述第一侧边313。在本实施例中，该第一方向91垂直该第二方向92。
该受光面311具有一线痕区316及一粒状区317，该线痕区316具有数个彼此间隔且大致沿该第一方向91延伸的线痕318，每一线痕318自所述第一侧边313中的其中一个朝另一个延伸。该粒状区317散落分布成数个区域，每一区域中具有数个大致沿该第一方向91排列的颗粒状痕319。所述线痕318大致沿该第一方向91延伸，是指线痕318平行或几乎平行该第一方向91，而且每一线痕318即使有局部线段略微弯曲或非平顺，其整体仍大致沿该第一方向91延伸。所述颗粒状痕319大致沿该第一方向91排列，是指所述颗粒状痕319整体的排列趋势大致上有沿该第一方向91排列的规律性，即使有部分排列略微不规则，但仍不影响其整体的规律性。实际实施时，该线痕区316与该粒状区317的区域可以有局部重叠，也可以不重叠。此外，本实施例的线痕318延伸方向与该基板31的所述第二侧边314延伸方向大致平行，但此仅为本实施例的举例，实施上不以此为限。
该基板31与该射极层315的其中一个为n型半导体，另一个为p型半导体，进而形成p-n接面。本实施例是以p型的多晶硅基板31与n型的射极层315为例。该抗反射层32位于该射极层315上，其材料例如氮化硅(SiNx)，可用于降低光反射以提高入光量。
该背电场层(back surface field)33位于该基板31的该背面312，其为载子浓度大于该p型基板31的p型半导体层(一般又称为p+层)。利用该背电场层33的电场作用阻挡电子朝该基板31的背面312方向移动，使电子被收集于该射极层315，因此通过该背电场层33能提升载子收集效率及转换效率。
该正面电极34位于该受光面311，并包括数个沿该第一方向91间隔排列且皆沿该第二方向92延伸的汇流电极341，以及数个连接所述汇流电极341且皆沿该第一方向91延伸的指状电极342。所述汇流电极341穿过该抗反射层32而接触该射极层315。在本实施例中，所述指状电极342的延伸方向与每一线痕318的延伸方向相同，但于实施时不以相同为绝对必要，因为线痕318的延伸方向也可以不同于指状电极342的延伸方向。
该背面电极35位于该基板31的该背面312上，用于与该正面电极34配合传输该电池转换的电能。
参阅图7～10，本实用新型的电池制作时，首先准备该基板31，该基板31是利用钻石线切割(diamond wire saw)技术得到，如图9所示，该基板31表面有许多因为切割而产生并且大致沿相同方向延伸的线痕。接着利用例如湿蚀刻或化学研磨蚀刻方式，对该基板31进行表面处理，以去除该基板31因钻石线切割所造成的损伤(saw damage)，并借此能使该基板31表面粗糙化。其中通过控制蚀刻制程，使该基板31的该受光面311形成该线痕区316与该粒状区317，如图10所示，即为经由本蚀刻粗糙化步骤所得到的该基板31的受光面311的局部表面型态。本步骤的特色在于，改变一般的湿蚀刻制程，避免过度洗去图9中的线痕，本实用新型的图10相对于背景技术的图3而言，可减少图3中的平台状颗粒，而是以较多的线痕与颗粒状痕取代，从而提高粗糙度。具体而言，本蚀刻粗糙化步骤为了减缓蚀刻效率，可通过减少蚀刻时间、降低蚀刻温度、降低化学蚀刻剂浓度、添加抑制剂，或使用化学研磨方式进行蚀刻，一方面能去除该基板31的切割损伤、缺陷，另一方面使该基板31的受光面311形成所述线痕318与所述颗粒状痕319，因而具有一定的粗糙度，能有效降低入射光的反射量，从而提升入光量。
参阅图6、8，接着于该基板31进行例如磷扩散制程以形成该射极层315。再利用例如PECVD的真空镀膜方式，于该受光面311上披覆介电材料，进而形成该抗反射层32。如图11所示，为该基板31形成该抗反射层32后的局部表面型态，同样可看到明显的线痕318与颗粒状痕319。
继续参阅图6、8，接着形成该正面电极34与该背面电极35，先利用网印方式将金属导电浆料71、72涂布于该受光面311的抗反射层32上与该背面312上，再进行烧结(Firing)制程，使金属导电浆料71、72固化而形成该正面电极34与该背面电极35。在烧结制程的高温下，该正面电极34的汇流电极341材料能烧穿(fire through)该抗反射层32而接触该射极层315，该基板31的背面312处的导电浆料能与该基板31材料反应，进而形成以Al-Si合金为主要材料的该背电场层33，如此就完成制成该太阳能电池3。
需要说明的是，本实用新型此种具有该线痕区316与粒状区317的基板31，不限于应用在本实施例所述的电池结构，例如，Passivated Emitter and Rear Contact(PERC)太阳能电池，或者其他种结构的电池，也可以适用。
综上所述，通过该基板31的受光面311具有该线痕区316与该粒状区317，该线痕区316的所述线痕318与该粒状区317的所述颗粒状痕319，能增加该受光面311的表面粗糙度，减少入射光反射，进而提升入光量与光电转换效率。本实用新型的基板31可由钻石线切割技术搭配适当的湿蚀刻或化学研磨方式蚀刻而得，对于晶片基板31大量量产的生产效率可以有效提升，并能降低切割晶片成本，对于太阳能电池产业有非常大的助益。
Claims (6)
1.一种太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池包含：
一个基板，为多晶硅基板，并具有相对的一个受光面与一个背面，以及一个位于该受光面的射极层，该受光面具有一个线痕区及一个粒状区，该线痕区具有数个彼此间隔且大致沿一个第一方向延伸的线痕，该粒状区具有数个大致沿该第一方向排列的颗粒状痕；
一个抗反射层，位于该射极层上；
一个正面电极，位于该受光面；
一个背面电极，位于该背面。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：该基板还包括两个沿该第一方向间隔排列的第一侧边，以及两个间隔相对并连接所述第一侧边的第二侧边，每一个线痕自所述第一侧边中的其中一个朝另一个延伸。
3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：该正面电极包括至少一个汇流电极，以及数个连接该汇流电极的指状电极，每一个线痕的延伸方向与所述指状电极的延伸方向相同。
4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：该正面电极包括至少一个汇流电极，以及数个连接该汇流电极的指状电极，每一个线痕的延伸方向与所述指状电极的延伸方向不同。
5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：该太阳能电池还包含一个位于该基板的该背面的背电场层。
6.一种太阳能电池模组，其特征在于其包含：
相对设置的一个第一板材与一个第二板材；
至少一个如权利要求1至5中任一权利要求所述的太阳能电池，设置于该第一板材与该第二板材间；
一个封装材，位于该第一板材与该第二板材之间，并接触该太阳能电池。
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2016
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