201039450 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種太陽能電池，且特別是有關於一 種太陽能電池背光面的結構。 • 【先前技術】 十由於環保意識的抬頭加上其他石化能源逐漸枯竭，開 發安全的新能源就成為目前最迫切的工作。能用於開發之 〇 新能源需同時具備兩個要件：新能源薇藏豐富，π易括竭； 以及新能源為安全、乾淨’不會威脅人類和破壞環境。而 例如太陽能、風力、水力等之再生性能源正好符合前述要 件。此夕卜，臺灣缺乏能源資源、，百分之九十以上的能源必 須仰賴國外進口，惟臺灣地處亞熱帶，陽光充足、日照量 大，非常適合研究及發展太陽能，而且利用太陽能發電更 兼具節能與環保的優點。 最直接將太陽能轉換成能源的方式就是使用太陽能電 ❹ 池(s〇lar cells) ’ 又稱為光伏打元件(photovoltaic devices)。 現今廣泛使用中的太陽能電池其設計係具有一種p/n接面 成形於受光面（接收光線之表面）附近，並於電池吸收光能 時產生電子流。普通常見的電池設計在其前後二側分別形 成電極。然後，這些太陽能電池再以串聯方式互相作電氣 連接以增加電壓。 傳統之太陽電池採用具有第一種掺質的矽基板，然後 * 再利用高溫熱擴散的處理，使基板上形成一層薄薄的具有 . 第二種換質的半導體。舉例來說，碎基板可為p型某板， 3 201039450 其上所形成的半導體為N型半導體。 由於矽晶體在表面易產生如懸鍵(dangIing b〇nd)等晶 格缺易太知此電池產生的電子結合，減少輸出的電量。 因此’在矽基板的表面上，尤其是受光面上一般會進行氫 純化藉由氫與石夕晶體中的缺陷和雜質作用，純化其電活 見行科技中’纽化通常和氮化♦抗反射膜的製備同 、:行。在利用電漿加強化學氣相沉積（pECVD)製程製 ❹ 矽抗反射膜時，儲存在氮化矽層中的氫原子在燒結 °會擴散進入石夕晶體中，達到鈍化的作用。 f光面通$會塗佈上一層銘膠。經燒結後，紹膠盘背 面處的發會形成共晶。當太陽能電池作用時，背光^的 ^銘共晶會產生背面電場（back surface fleld ;卿） 载子以增加載子的收集，並可排斥電子達到鈍 ❹ 2 了相理想的鈍化效果，独共晶層的必 == 夕紹共晶層增厚時，由於石夕與㈣熱膨服係 矽基板易文熱彎曲使得太陽能電池彎折受招。ώ 二J下装為了保全整體太陽能電池’只好限制矽鋁共 、厚又，其鈍化效果便較不理想了。 有太陽能€池’其背光面形成 效能。θ提供較㈣鈍化絲，以提高太陽能電池的 【發明内容】 可 本發明一方面提出一種具背面鈍化的太陽能電池， 4 201039450 提供較好的鈍化效果。太陽能電池具有一基板。基板可為 單晶矽或多晶矽。 一鈍化層堆疊在基板的背光面上。鈍化層中具有適當 含量的氫原子。氫原子可自基板的背光面擴散進入基板 中’達到表面鈍化和體鈍化的作用。鈍化層上設有至少一 貫穿孔。貫穿孔貫穿鈍化層，以裸露部分該背光面。 一非晶矽層堆疊在鈍化層上，並填滿貫穿孔中，且接 觸背光面。非晶矽層可具有適當含量的氫原子。在本發明 〇 的一實施例中，非晶矽層中的氫原子含量可介於8%到16 %之間。非晶矽層中的氫原子同樣可透過擴散進入基板 中’達到氫純化的作用。 至少一金屬膠堆疊在非晶矽層上，且對齊貫穿孔。其 中，金屬膠可為一銀膠、一鋁膠或一銀鋁膠。當燒結後， 金屬膠與非晶矽層和基板會形成共晶結構，可作為太陽能 電池的金屬電極。在燒結的同時，燒結的溫度有助於鈍化 層和非晶矽層中的氫原子的擴散，加強氫鈍化作用。 〇 本發明另一方面提供一種具背面鈍化的太陽能電池， 其具有一基板。基板可為單晶矽或多晶矽。一鈍化層堆疊 在基板的背光面上。鈍化層中具有適當含量的氫原子。氫 原子可自基板的背光面擴散進入基板中，達到表面鈍化和 體鈍化的作用。 鈍化層上設有至少一貫穿孔。貫穿孔貫穿鈍化層，以 裸露基板的部分背光面。至少一金屬膠填滿貫穿孔中，且 接觸裸露的基板的背光面。金屬膠可為一鋁膠或一銀鋁 ' 膠。當燒結後，金屬膠與基板會形成共晶結構，可作為太 201039450 陽能電池的金屬電極。在燒結的㈣，燒結的溫度有助於 純化層中的氫原子的擴散，加強氫純化作用。 本發明另一方面提供一種背面鈍化之太陽能電池的製 作方法、，其步驟依序如下。首先，形成一鈍化層於一基板 的一背光面。接著，蝕刻鈍化層以形成至少一個貫穿鈍化 層的貫穿孔。接著，形成一非晶矽層於鈍化層上，並填滿 貫穿孔中，且接觸基板的背光面。接著，塗佈至少一金屬 膠於非晶梦層上且對齊貫穿孔。最後，燒結基板，使得金 0 屬膠與非晶矽層和基板形成共晶結構。 本發明另一方面提供一種背面鈍化之太陽能電池的製 作方法。首先，形成一鈍化層於一基板的一背光面。接著， 蝕刻鈍化層，以形成至少一個貫穿鈍化層的貫穿孔。接著， ，佈至少一金屬膠於鈍化層，並填滿貫穿孔中，且接觸背 光面。塗佈金屬膠的方式可利用如網版印刷技術。其中， 金屬膠為一鋁膠或一銀鋁膠。最後，燒結基板，使得金屬 膠與基板形成共晶結構。 ❹、由此可知，本發明所提供之具背面鈍化之太陽能電 池，透過昌含氫原子的鈍化層或非晶矽層，對基板的背光 面進仃氫鈍化。透過貫穿鈍化層的貫穿孔，金屬膠、非晶 夕層和基板彳于以形成共晶結構，使得電路得以導通。 【實施方式】 . &料考第1 ® ’錄示根據本發明-實施例的-種具 月面鈍化的太陽能電池1〇〇的剖面示意圖。太陽能電池⑽ - 具有基板110。基板110的材質可為單晶碎或多晶石夕。 201039450 . 基板110具有兩個互相相對的表面，其中一表面為受 光面114,另一表面為背光面112。一般而言，P_n接面（未 繪示）可設置於受光面114上’其上可設有抗反射層m 或鈍化層（未繪示）。基板110受光面114的鈍化處理技術 以廣為本技術領域中具有通常知識者所熟知，在此便不再 多加贅述。 基板110的为光面112上堆疊有一層純化層120。在本 發明之實施例中，鈍化層120遮覆了基板110整個背光面 112。鈍化層120的材質可為氧化物’像是氧化矽如二氧化 〇 矽，鈍化層12〇的材質也可為氮化物，像是氮化矽如 (Si3N4)〇 鈍化層120的製備方法有很多種，依據其材質不同， 製備方法也略有不同。當鈍化層120的材質為氧化物時， 其製備方法可利用如化學氣相沉積製程(CVD)、濕式氧化 製程(Wet Oxide)、乾式氧化製程(Dry Oxide)或電黎加強化 學氣相沉積製程(PECVD)等製程。當鈍化層12〇的材質為 氮化物時，其製備方法可利用化學氣相沉積製程或電漿加 強化學氣相沉積製程等製程。在本發明之實施例中，鈍化 層120係利用電漿加強化學氣相沉積製程製作而成，其反 應溫度介於攝氏約300度到約400度之間，其反應氣體可 包含矽甲烷(SiH4)。 鈍化層120的厚度可依照實際需求而改變。在本發明 之實施例中，鈍化層120的厚度介於約ίο奈米到約15〇奈 . 米之間。 ，T> 由於在製備鈍化層120的製程中，會有大量的氫原子 7 201039450 存在於鈍化層120内。當氫原子自基板110的背光面112 擴散進入基板110中時，氫原子可與基板11〇中的雜質、 晶格缺陷以及懸鍵(dangling bond)結合，去除雜質、晶格缺 陷和懸鍵的電活性，進而鈍化背光面112和基板110。 基板110背面可設置電極，使受光作用而產生的電得 以導出。由於氧化物或氮化物導電性不佳，因此在本發明 之實施例中，鈍化層120上設有貫穿孔13〇，以便設置電 極來將基板110中的電流導出。 貫穿孔130貫穿整個鈍化層12〇，並且裸露部分基板 110的背光面112。純化層120上的貫穿孔13〇可透過蝕刻 製程來製作，例如濕式蝕刻製程或乾式餘刻製程。本發明 之實施例係透過濕式蝕刻製程來製作貫穿孔13〇。透過網 版印刷將適當的蝕刻膏塗佈於鈍化層12〇上，而侵蝕鈍化 層120 ’進而形成一個個貫穿鈍化層12〇的貫穿孔13〇<>依 據純化層120的材質不同，钮刻膏的材質也不同，如氫氟 酸(HF ; Hydrofluoric Acid)或其他化合物。基本上，在本發 明之實施射，㈣膏16G的材f為可產生氫氟酸的化^ 物或混合物所組成。 請參考第1圖。在本發明之實施例中，鈍化層12〇上 堆疊有金屬膠150。金屬膠150填入貫穿孔13〇中且接觸 基板110的背光面112。其中，金屬膠150可為鋁膠或銀鋁 膠。 塗佈金屬膠150的方法有很多種。在本發明之實施例 中，係利用網版印刷將金屬膠15〇塗佈在鈍化層12〇上且 對齊貫穿孔130的位置。 θ 8 201039450 塗上金屬膠150後，整個太陽能電池loo可進行燒結。 藉由高溫使得金屬膠150與其所接觸的基板11〇產生共晶 結構152 ’以穩固兩者之間的實體與電性連接。換言之， 金屬膠150與基板no經燒結而共晶後，可作為電極。 請參考第2圖，其繪示根據本發明另一實施例的一種 具为面鈍化的太陽能電池100的剖面示意圖。太陽能電池 100具有基板110、鈍化層120以及貫穿孔丨3〇。基板11〇、 鈍化層120以及貫穿孔13〇均已詳述如上，在此不再重複 贅述。 0 在本發明之實施例中，太陽能電池100進一步包含一 非晶矽層140。非晶矽層140堆疊在鈍化層12〇上，並填 滿貫穿孔130中，且接觸基板π〇的背光面112。由於矽與 金屬膠150的附著能力佳，故可使金屬膠15〇穩固地附著 於其上而不易脫落。 非晶矽層140的厚度可依照實際需求而改變。在本發 明之實施例中非晶矽層140的厚度介於約1〇奈米到約15〇 & 奈米之間。 一般製備非晶矽的製程中，因其反應溫度較低，故所 製成的非晶矽層140中可含有較高濃度的氫原子。在本發 明之實施例中，非晶矽層140中氫原子的含量可介於8% 到16%之間。非晶矽層14〇中的氫原子可透過擴散的方式 進入基板110的背光面112以及基板11〇内部，進而鈍化 背光面112和基板11〇。 非晶矽層140可利用化學氣相沉積製程、電漿加強化 學氣相沉積製程、光化學氣相沉積製程⑦“如/乂切或熱絲 9 201039450 化學氣相沉積製程(HW-CVD)等製程製作。在本發明之實施 例中’係顧電襞加強化學沉積製程沉積非㈣層⑽， 其反應溫度在攝氏約400度以下，反應氣體包含發甲烧 (SiH4)。 在本發明之實_中’非晶⑦層14G上堆疊有金屬膠 150。其中’金屬膠150可為紹膠、銀膠或銀轉。金屬膠 150的製㈣詳述如上，在此不再重複贅述。相較於純化 層120如氧化物，金屬膠15〇如轉與石夕的附著能力較佳。 故金屬膠150可穩固地附著於非晶發層14〇上，而不易脫 落。 塗上金屬膠150後，整個太陽能電池1〇〇可進行燒結。 藉由高溫使得金屬膠150與其所接觸的非晶矽層14〇和°基 板110產生共晶結構152，而可作為電極。 本發明另一方面提出製作具背面鈍化的太陽能電池 100的方法。第3圖緣示根據本發明另一實施例的一種具 背面鈍化的太陽能電池1〇〇的製作方法3〇〇的流程圖。第 4A圖到第5B圖分別繪示本發明一實施例的具背面純化的 u 太陽能電池100的製程剖面示意圖。 請同時參考第3圖和第4A圖。具背面鈍化的太陽能 電池100的製作方法300的第一個步驟31〇為形成一鈍化 層120於基板110的背光面112上。 如前所述，基板110的材質可為單晶矽或多晶矽。基 板110的受光面114上可設置有p_n接面、抗反射層122 . 或鈍化層。在本發明之實施例中，是在基板no上與受光 面114相對的背光面112上形成鈍化層i2〇。 201039450 在步驟310中，可利用化學氣相沉積製程(CVD)、濕 式氧化製程(Wet Oxide)、乾式氧化製程(Dry Oxide)或電聚 加強化學氣相沉積製程(PECVD)來製作鈍化層120。詳細來 說，製備方法可隨著鈍化層120的材質不同而選擇不同的 製程。當鈍化層120的材質為氧化物時，其製備方法可利 用如化學氣相沉積製程（CVD)、濕式氧化製程（Wet Oxide)、乾式氧化製程(Diy 0xide)或電漿加強化學氣相沉 積製程(PECVD)等製程。當鈍化層12〇的材質為氮化物時， 其製備方法可利用化學氣相沉積製程或電漿加強化學氣相 3 沉積製程等製程。 在本發明之實施例中，鈍化層12〇係利用電漿加強化 學氣相沉積製程製作而成，其反應溫度介於攝氏約3〇〇度 到約400度之間，其反應氣體可包含矽甲烷(SiH4)。由二 製作鈍化層120的反應溫度較為低溫，鈍化層12〇中可包 含大置的氫原子。當氫原子藉由擴散的方式進入基板11〇 中’可達到氫鈍化的作用。 3 請同時參考第3圖、第4B圖和第4(：圖。接著為執行 步驟320,餘刻鈍化層12〇以形成貫穿孔13〇。钱刻純化層 120可透過如濕式射丨製程或乾式#刻製程來製作。在本 發明之實施例中’係透過濕式細丨製程來製作貫穿孔⑽。 具體而言，透過網版印刷將適當的侧膏16〇塗佈於 =層120上’如第4B圖所示。餘刻膏16〇會侵餘純化層 2〇 ’進而形成一個個貫穿鈍化層12 4C圖所示。 又乐 依據鈍化層120的材質不同，敍刻膏16〇的材質也不 201039450 同。在本發明之實施例中，蝕刻膏160的材質基本上為可 產生氫氟酸(HF ; Hydrofluoric Acid)的化合物或混合物所組 成。 請同時參考第3圖和第5A圖。完成貫穿孔130後， 接著執行步驟340，塗佈金屬膠150於鈍化層120上並填 滿貫穿孔130且接觸基板11〇的背光面U2。其中，金屬膠 150可為鋁膠或銀鋁膠。 塗佈金屬膠150的方法有很多種，可利用網版印刷技 0 術、黃光微影製程或其他塗佈方式。在本發明之實施例中， 係利用網版印刷將金屬膠15〇塗佈在鈍化層120對齊貫穿 孔130的位置上，如第5A圖所示。 請同時參考第3圖和第5B圖。塗上金屬膠150後，接 著執行步驟350’燒結基板11〇。將整個基板ho進行燒結， 透過高溫使金屬膠150與其所接觸的基板u〇產生共晶反 應’進而形成共晶結構152。 請參考第6圖以及第7A圖到第7C圖 '第6圖繪示本 ◎ 發明另一實施例的具背面鈍化的太陽能電池1〇〇的製作方 法3〇〇的流程圖。第7A圖到第7C圖繪示本發明另一實施 例的具背面鈍化的太陽能電池100的製程剖面示意圖。 具背面純化的太陽能電池1〇〇的製作方法3〇〇的前兩 個步驟為步驟310 :形成一鈍化層120於基板110的背光 面112上和步驟320 :蝕刻鈍化層120以形成貫穿孔13〇。 步驟310和步驟32〇均已詳細描述如上，在此不再重複贅 - 述。 請同時參考第6圖和第7A圖。步驟330為形成一非 12 201039450 晶矽層140於鈍化層120上’並填滿貫穿孔130且接觸基 ， 板110的背光面112。製備非晶矽層140的方法有很多種， 諸如化學氣相沉積製程、電漿加強化學氣相沉積製程、光 化學氣相沉積製程(photo-CVD)或熱絲化學氣相沉積製程 (HW-CVD)等製程。 在本發明之實施例中，係利用電漿加強化學氣相沉積 製程沉積非晶;e夕於純化層120和基板no的背光面112上， 進而形成一層非晶矽層140堆疊在鈍化層12〇上並填滿貫 穿孔13〇中且接觸貫穿孔130底部的基板110的背光面 n2。電漿加強化學氣相沉積製程的反應溫度在攝氏約4⑼ 度以下，反應氣體包含矽甲烷(SiH4)。 由於製備非晶矽層140的製程反應溫度較低，所製成 的非晶矽層140中可含有較高濃度的氫原子。在本發明之 實施例中，非晶矽層14〇中氫原子的含量可介於8%到16 %之間。 請同時參考第6圖和第7B圖。完成非晶矽層14〇後， 接著執行步驟342，塗佈金屬膠15〇於非晶矽層14〇上且 對齊貫穿孔130。 由於金屬膠150與矽的附著能力較佳，映用於本發明 之實施例中的金屬膠150的種類可較為多元，諸如鋁膠、 銀膠或銀鋁膠等。 / 塗佈金屬膠15G的方法有很多種，可湘網版印刷技 術汽光被衫製程或其他塗佈方式。在本發明之實施例中， • 係利用網版印刷將金屬膠150塗佈在鈍化層12〇對齊貫穿 孔130的位置上，如第7B圖所示。 13 201039450 ^請同時參考第6圖和第7C圖。塗上金屬膠150後，接 • 著執行步驟350,燒結基板110。將整個基板110進行燒結， 透過高溫使金屬膠i5〇與非晶矽層14〇和基板π〇產生共 晶反應，進而形成共晶結構152。 由上述各個實施例可知，本發明所提供之具背面鈍化 之太陽能電池100及其製作方法300，可在基板no的背 光面出上形成富含氫原子的純化層12〇或非晶石夕層⑽。 非晶石夕層140的氯原子可藉由擴散進入基板 〇 卜對基板110及其背光面112進行氫鈍化。 另一方面，透過貫穿鈍化層120 金屬膠⑼得《與基W性連接。進3 2基板110或非晶梦層140形成共晶結 盆 實體及電性連接。 傅加強其 雖然本發明已以多個實_揭露 限定本發明，任何熟習此技藝者， 非用以 和範圍内，當可作各種之不脫離本發明之精神 ❾範圍當視後附之申請專利範圍;;定者^本發明之保護 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的 能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：* •點與實施例 第1圖係綠示依照本發明一實 陽能電池的剖面示意圖。 』的具ί面鈍化的太 第2圖係繪示根據本發明另一 太陽能電池的剖面示意圖。 冑Μ列的具背面鈍化的 201039450 第3圖係繪示根據本發明另一實施例的具背面鈍化的 •太陽能電池的製作方法的流程圖。 第4A圖到第4C圖分別繪示本發明另一實施例的具背 面鈍化的太陽能電池的製程剖面示意圖。 第5A圖到第5B圖分別繪示本發明另一實施例的具背 面鈍化的太陽能電池的製程剖面示意圖。 第6圖係繪示根據本發明另一實施例的具背面鈍化的 太陽能電池的製作方法的流程圖。 第7A圖到第7C圖分別繪示本發明另一實施例的具背 η 面鈍化的太陽能電池的製程剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 100 太陽能電池 110 基板 112 背光面 114 受光面 120 純化層 122 抗反射層 130 貫穿孔 140 非晶矽層 150 金屬膠 152 共晶結構 160 独刻膏 300 製作方法 310-350 :步驟 15