CN205985021U - 太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种太阳能电池，其背面设置有彼此间隔排列的背面指状电极，各个背面指状电极与半导体基板电接触介面处形成有背电场区。其中每一背面指状电极至少覆盖二个背电场区，且每一背面指状电极所覆盖的背电场区的面积均相同。本实用新型可以在不减少太阳能电池背面的受光面积的前提下，增加背电场区的范围来提高太阳能电池正面的发光效率，并改善接触，进而使太阳能电池的整体发电效率获得改善。
Description
技术领域
本实用新型关于一种太阳能电池，尤其是一种太阳能电池背面指状电极的结构。
背景技术
太阳能电池是当前发展最成熟以及应用最广泛的绿色能源技术，为了提高太阳能电池的发电效率以及降低发电成本，各种太阳能电池结构不断被开发出来。太阳能电池大致可分为硅基太阳能电池、化合物半导体太阳能电池及有机太阳能电池等三种，其中又以硅基太阳能电池的技术最为成熟也最为普及，尤其硅单晶太阳能电池的转换效率更是居所有太阳能电池之冠。
目前已发表的具高转换效率的硅晶太阳能电池有异质接面结合本质硅薄膜太阳能电池(HIT,Hetero-junction with Intrinsic Thin Layer)、指叉式背电极太阳能电池(IBC,Interdigitated Back Contact)、双面发电太阳能电池(Bifacial)、射极钝化背面局部扩散太阳能电池(PERC,Passivated Emitter Rear Locally Diffused Cell)。
现有在制造射极钝化背面局部扩散太阳能电池的时候，必须先通过激光剥蚀(laser ablation)的方式来蚀穿位于背面的抗反射层和钝化层，使位于钝化层下方的半导体层裸露出来。其中激光剥蚀出来的开口通常呈一连续直线，且彼此沿垂直于其长度方向以相同的间隔整齐排列。接着通过网印的方式将铝浆刮入激光剥蚀出来的开口中并覆盖于射极钝化背面局部扩散电池太阳能背面，再施加热处理使铝浆烧结就可以在太阳能电池的背面形成整面的背面电极。
接着进行烧结，填充于激光剥蚀出的开口中的铝浆的铝原子会扩散入半导体基板中，因而在太阳能电池的背面形成多个背电场区(back surface field,BSF)，其有助于提高自太阳能电池正面入射的太阳光的光电转换效率。现有射极钝化背面局部扩散电池太阳能背面电极全面覆盖于太阳能电池背面，成本较高且没有办法透光，故现有射极钝化背面局部扩散电池太阳能仅能单面受光，效率仍有其极限。
实用新型内容
本实用新型提出一种太阳能电池，包含：半导体基板，其掺杂有一第一型掺质，且具有第一表面与相对于第一表面的第二表面；第一钝化层，覆盖第一表面，具有多个第一开口区，每一第一开口区包含多个第一开口；第一抗反射层，覆盖第一钝化层，具有多个第二开口区，每一第二开口区对应于一第一开口区，每一第二开口区包含多个第二开口；多个背电场区，位于第一表面，每一背电场区对应于一第一开口；多个背面指状电极，彼此间隔排列地设置于第一抗反射层上，背面指状电极经由第二开口与第一开口而与背电场区接触；其中，各个背面指状电极所对应的第一开口区的总开口面积彼此相同。
于本实用新型的其中一概念中，上述太阳能电池的各个背面指状电极所对应的第二开口区的总开口面积彼此相同。
于本实用新型的其中一概念中，上述太阳能电池的背面指状电极彼此平行，且各个背面指状电极的宽度彼此相同。
于本实用新型的其中一概念中，上述太阳能电池的各个背面指状电极的长度彼此相同。
于本实用新型的其中一概念中，上述太阳能电池的任一背面指状电极沿垂直于半导体基板的方向上覆盖至少二个相互独立的背电场区。
于本实用新型的其中一概念中，其中该第一开口的形状呈直线状、虚线状、点状或其组合。
于本实用新型的其中一概念中，其中该第二开口的形状呈直线状、虚线状、点状或其组合。
于本实用新型的其中一概念中，其中该第二开口的形状与尺寸与其所对应的该第一开口的形状与尺寸相同。
于本实用新型的其中一概念中，上述太阳能电池的任一该背面指状电极通过相邻二该第一开口区与二该第二开口区与二相互独立的背电场区接触。
附图说明
图1为传统太阳能电池的背面指状电极示意图。
图2为传统太阳能电池的激光刻痕示意图。
图3为传统太阳能电池的剖面示意图。
图4为本实用新型第一实施例的太阳能电池的激光刻痕示意图。
图5为本实用新型第一实施例的太阳能电池的剖面示意图。
图6为本实用新型第二实施例的太阳能电池的激光刻痕示意图。
图7为本实用新型第三实施例的太阳能电池的激光刻痕示意图。
其中，附图标记：
1 太阳能电池
101 半导体基板
1011 第一表面
1012 第二表面
102 第一掺质层
103 第一钝化层
103a 第一开口区
1031 第一开口
104 第一抗反射层
104a 第二开口区
1041 第二开口
105 背电场区
106 背面指状电极
107 第二掺质层
108 第二钝化层
109 第二抗反射层
110 正面指状电极
10a 激光刻痕
2 太阳能电池
20a 激光刻痕
3 太阳能电池
30a 激光刻痕
9 太阳能电池
90a 激光刻痕
901 半导体基板
9011 表面
903 钝化层
903a 开口
904 抗反射层
904a 开口
905 背电场区
906 背面指状电极
W1 背面指状电极的宽度
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
请参照图1至图3，分别为传统太阳能电池的背面指状电极示意图、激光刻痕示意图以及太阳能电池的剖面示意图，揭露一种二面均可发电的传统太阳能电池9，其中图1绘示了太阳能电池9的背面指状电极906，图2绘示了位于太阳能电池9的背面指状电极906下方的激光刻痕90a。太阳能电池9的背面形成有多个宽度均为W1的背面指状电极906，每个背面指状电极906的下方均有一道激光刻痕90a，背面指状电极906通过激光刻痕90a电性连接于半导体基板901。
背面指状电极906的形成方式通过网板印刷方式将导电浆形成于太阳能电池9的背面，导电浆优选为含铝成份的浆料，然后再通过热处理使导电浆烧结成背面指状电极906。在烧结过程中，铝原子会扩散入半导体基板901，而铝和硼同属于ⅢA族元素，因此铝原子扩散入半导体基板901的局部区域(亦即半导体基板901的表面9011与各背面指状电极906相互接触的区域)会形成多个局部P型掺杂浓度较高的一个背电场区905(Local BackSurface Field)。背电场区905的存在有助于将太阳能电池9底部所产生的载子局限在p-n接面，进而提高光电流。也就是说，太阳能电池9背面的所有背电场区905的面积总和愈大，则太阳能电池9正面的光电转换效率就会愈高。
图3揭露的太阳能电池9的每一个背面指状电极906均只覆盖一道激光刻痕90a，每道激光刻痕90a通过特定功率的激光烧穿太阳能电池9背面的抗反射层904与钝化层903所形成。如图3所示，激光会在抗反射层904形成开口904a，以及在钝化层903形成开口903a，开口904a与903a构成了激光刻痕90a。如欲增加背面指状电极906与背电场区905的接触，则须同时增加激光刻痕90a与其上的背面指状电极906的数量。如此一来就必须降低激光刻痕90a与背面指状电极906的宽度或减少激光刻痕90a与背面指状电极906的间距，而背面指状电极906的宽度减少时会遇到形成不易的问题，若仅减少间距，则太阳能电池9背面被背面指状电极906所覆盖的比率将会提高，使得太阳能电池9背面的入光量就会减少，进而导致太阳能电池9背面的发电效率下降。
有别于传统太阳能电池9，本实用新型各实施例的太阳能电池的其中一个特点在于每一背面指状电极覆盖至少二个开口，换言之，每一背面指状电极覆盖至少二个背电场区，兹详细说明如下。
请参照图4与图5，分别为本实用新型第一实施例的太阳能电池的激光刻痕示意图以及剖面示意图，图4揭露太阳能电池1的激光刻痕10a的俯视图。图5揭露一太阳能电池1，其包含半导体基板101、第一掺质层102、第一钝化层103、第一抗反射层104、多个背电场区105、多个背面指状电极106、第二掺质层107、第二钝化层108、第二抗反射层109及多个正面指状电极110。半导体基板101本身掺杂有第一型掺质，在本实施例中，第一型掺质为P型掺质(例如ⅢA族元素的硼)。
本实施例的太阳能电池1的背面的结构特征如下所述。半导体基板101具有一第一表面1011与相对于第一表面1011的一第二表面1012。半导体基板101的第一表面1011形成有一第一掺质层102，第一掺质层102中掺杂有P型掺质，第一掺质层102的P型掺质的浓度大于半导体基板101的P型掺质的浓度。第一钝化层103位于第一掺质层102上且覆盖整个第一表面1011，具有多个第一开口区103a，每一第一开口区103a具有多个第一开口1031，如图5所示，第一开口区103a包含有二个第一开口1031。第一抗反射层104位于第一钝化层103上，具有个别对应于多个第一开口区103a的多个第二开口区104a，每一第二开口区104a具有多个第二开口1041，每一个第二开口1041的尺寸与其所对应的第一开口1031的尺寸相同，且第一开口1031与第二开口1041构成前述的激光刻痕10a。多个背电场区105位于第一掺质层102，每一个背电场区105对应于一第一开口1031，背电场区105的P型掺质的浓度大于第一掺质层102的P型掺质的浓度。多个背面指状电极106彼此间隔排列，个别经由多个第二开口区104a与多个第一开口区103a而与背电场区105电接触。每一个第一开口区103a与第二开口区104a均不大于其所对应的背面指状电极106的面积，且每一个背面指状电极106所对应的多个第一开口区103a的总开口面积小于所对应的背面指状电极106的面积，同理，每一个背面指状电极106所对应的多个第二开口区104a的总开口面积小于所对应的背面指状电极106的面积。
半导体基板101的第二表面1012形成有一第二掺质层107，第二掺质层107中掺杂有一第二型掺质，本实施例的第二型掺质为N型掺质(例如ⅤA族元素的磷)。第二钝化层108位于第二掺质层107上，第二抗反射层109位于第二钝化层108上，多个正面指状电极110穿过第二抗反射层109与第二钝化层108而与第二掺质层107电接触。
在本实施例中，任一背面指状电极106沿垂直于半导体基板101的方向上覆盖有二道激光刻痕10a(本实施例的每一道激光刻痕10a是由一个第一开口1031与一个第二开口1041所构成)，因此会形成二个背电场区105。每一背面指状电极106下方的所有激光刻痕10a的总开口面积均相同。更进一步来说，位于任一背面指状电极106沿垂直于半导体基板101的方向所对应的背电场区105的总投影面积均相同。
在本实施例中，每一个第一开口区103a的总开口面积彼此相同，每一个第二开口区104a的总开口面积也彼此相同。
在本实施例的其中一个实施态样中，任一背面指状电极106沿垂直于半导体基板101的方向所覆盖的二个背电场区105彼此平行，且各背面指状电极106的宽度彼此相同。此外，各背电场区105的长度彼此相同。
在本实施例的其中一个实施态样中，任一背面指状电极106沿垂直于半导体基板101的方向所覆盖的二个背电场区105彼此独立而没有相互直接连接。
在本实施例的其中任一背面指状电极106的所覆盖的背电场区105的面积取决于各个背电场区105的尺寸与数量，而各个背电场区105的尺寸与数量又取决于激光刻痕10a的尺寸与数量。倘若激光刻痕10a的尺寸与数量太大或太多，则在进行导电浆网印时，只要网印过程中有任何偏差，将会导致背面指状电极106无法完整覆盖激光刻痕10a，而使得发电效率发生显著下降。此外，倘若激光刻痕10a的开口面积过大，则太阳能电池1背面受到激光太多的破坏，反而会让太阳能电池1的背面的发电效率发生显著下降，导致整体的总发电效率无法获得提升。倘若激光刻痕10a的开口面积增加的不够，则太阳能电池1的正面的发电效率的改善程度不够显著，反而徒增太阳能电池1的生产时间与制造成本。
本实施例的太阳能电池1的其中一设计概念便是在不放大背面指状电极106的尺寸以及不改变背面指状电极106覆盖太阳能电池1背面的比率的前提下，让每一个背面指状电极106覆盖二道以上的激光刻痕10a，进而增加每一背面指状电极106所覆盖的背电场区的总面积。使太阳能电池1正面的发电效率获得显著地提升，同时太阳能电池1背面的发电效率也不致发生显著地下降。
请参照图6，为本实用新型第二实施例的太阳能电池的激光刻痕示意图，绘示一太阳能电池2。本实施例相较于第一实施例的主要差异在于在第一钝化层103形成虚线状第一开口区103a及在第一抗反射层104形成虚线状第二开口区104a，且第一开口区103a与第二开口区104a的开口面积相同而形成虚线状的激光刻痕20a，然后于相邻的二激光刻痕20a上形成背面指状电极106，即每一个背面指状电极106覆盖二道激光刻痕20a，且每一个背面指状电极106对应的第一开口区103a的总开口面积彼此相同。
请参照图7，为本实用新型第三实施例的太阳能电池的激光刻痕示意图，本实施例相较于第二实施例的主要差异在于，太阳能电池3的激光刻痕30a的图案成点状。在其他实施例中，第一开口区103a与第二开口区104a的形状还可以是直线状、虚线状、点状的组合，即激光刻痕30a可以是直线状、虚线状、点状的组合。
另外本实用新型背面电极除前述多个背面指状电极外，还具有与多个背面指状电极相交的汇流电极，以使太阳能电池所产生的电能被导引出而利用。由于汇流电极与背面指状电极相交，且背面指状电极与开口区及激光刻痕的布设方向相同，故汇流电极与开口区及激光刻痕的布设方向亦相交。因此太阳能电池照光后产生的电子，可通过位于第一开口区及/或第二开口区的开口内的背面指状电极的接触部进入背面指状电极，然后再进入与指状电极相交的汇流电极而被输出。
本实用新型的技术内容已以数个实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型的精神所做些许的更动与润饰，皆应涵盖于本实用新型的范畴内，因此本实用新型的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (11)
1.一种太阳能电池，其特征在于，包含：
一半导体基板，掺杂有一第一型掺质，具有一第一表面与相对于该第一表面的一第二表面；
一第一钝化层，覆盖该第一表面，具有多个第一开口区，每一该第一开口区包含多个第一开口；
一第一抗反射层，覆盖该第一钝化层，具有多个第二开口区，每一该第二开口区对应于一该第一开口区，每一该第二开口区包含多个第二开口；
多个背电场区，位于该第一表面，每一该背电场区对应于一该第一开口；及
多个背面指状电极，彼此间隔排列地设置于该第一抗反射层上，且经由该第二开口与该第一开口而与这些背电场区接触；
其中，各该背面指状电极所对应的该第一开口区的总开口面积彼此相同。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，各该背面指状电极所对应的该第二开口区的总开口面积彼此相同。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，这些背面指状电极彼此平行，且各该背面指状电极的宽度彼此相同。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，各该背电场区的长度彼此相同。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，任一该背面指状电极沿垂直于该半导体基板的方向上覆盖至少二相互独立的背电场区。
6.根据权利要求1至5任一所述的太阳能电池，其特征在于，该第一开口的形状呈直线状、虚线状、点状或其组合。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，该第二开口的形状呈直线状、虚线状、点状或其组合。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，该第二开口的形状与尺寸与其所对应的该第一开口的形状与尺寸相同。
9.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，任一该背面指状电极通过相邻的二该第一开口区与二该第二开口区与二相互独立的背电场区接触。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池还包括一汇流电极，且该汇流电极与该背面指状电极相交。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池还包括一汇流电极，且该汇流电极与该第一开口及/或该第二开口相交。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No.7, Lixing Third Road, Xinzhu Science Industrial Park, Xinzhu, Taiwan, China Patentee after: United Renewable Energy Co., Ltd. Address before: No.7, Lixing Third Road, Xinzhu Science Industrial Park, Xinzhu, Taiwan, China Patentee before: Neo Solar Power Corporation |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |