TW201225311A - Solar cell structure - Google Patents

Description

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36258twf.doc/I 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結構，且特別是有關 於一種具有多層結構之抗反射層的太陽能電池結構。 【先前技術】 一般電子設備大多由外來之交流電源提供電能而進 行運作’其中交流電源的獲得主要是利用燃燒石油的方式 轉換成所需能量。但因為地球石油的蘊藏量有限，必須尋 找新的替代能源以避免能源枯竭的浩劫。另外，燃燒石油 所產生的二氧化碳所造成溫室效應而對地球環境造成的威 脅，例如全球海平面的上升，全球氣候異常等。乾淨能源 的運用與發展成為未来必走的趨勢。 太陽能是一種具有永不耗盡且無污染的能源，在解決 目前石化能源所面臨的污染與短缺的問題時，一直是最受 矚目的焦點。近年來，太陽能電池的光電轉換效率持續且 顯著地提昇，生產成本也逐漸降低。所以，太陽能電池的 研究將成為全球新興能源產業的重要議題。 【發明内容】 本發明提供一種太陽能電池結構，具備理想的信賴 本發明提出 〜半導體矽獏層 一種太陽能電池結構，包括一基板、 、一第一透明導電層、一第一保護層 一第 201225311

Αϋΐυυ/ι60 36258tw£doc/I 第一金屬電極、一第二半導體矽膜層 '—第二透明導電層 以及一第二金屬電極。第一半導體矽膜層配置於基板的一 第侧。弟一透明導電層配置於第一半導體石夕膜層上。第 一保護層配置於第一透明導電層上。第一保護層^有多個 第一開口以暴露出部分第一透明導電層，且第一保護層的 材質為氮化石夕。第一金屬電極配置於第一保讀 一 。中。第二半導财膜層配置於基板的一第 鲁 側與第一側相對。第二透明導電層配置於第二半導體石夕膜 f遠離基板的一側。第二金屬電極配置於第二透明導電層 每離基板的一側。 一在本發明之一實施例中，上述太陽能電池結構更包括 一第二保護層。第二保護層配置於第二透明 板的一側。第二保護層具有多個第二開口以暴露二部分$ 透月導電層，其中第一保護層的材質為氮化石夕，且第二 金屬電極位於第二開口中。 • 一在本發明之一實施例中，上述第一半導體矽膜層包括 第一本徵半導體層以及一第一摻雜半導體層，且第一本 士半導體層位於第一摻雜半導體層與基板之間。具體而 第一半導體石夕膜層例如也包括一第二本徵半導體層以 第二摻雜半導體層’且第二本徵半導體層位於第二摻 導半導^層與基板之間。第一摻雜半導體層與第二摻雜半 體層分別為—p型摻雜半導體層以及一 N型摻雜半導體 在本發明之一實施例中，上述基板為矽基板。

201225311 Αυιυυ/ι60 36258twf.doc/I 例中，上述基板為N型石夕基板。 在本發明之一貫施例中，上述第一透 透明導電層的材質包括銦锡氧化物 ^呂^ 辞氧化物'銦亀化物、或 在本發月之貫％例中，上述第一金屬電極與第二金 金包括金屬、合金、金屬氮化物、金屬氧化物、 金屬氮氧化物、或是金屬與非金屬導電材料的堆疊層。 在本發明之-實施例中，上述第—金屬電極的高度至 少等於或大於該第一保護層的厚度。 ，於上述，本發明的太陽能電池結構中，透明導電層 上覆簟有一層氮化矽材質所構成的保護層。透明導電層與 保護層的堆疊結構可提供抗反射的作用，而構成多層態樣 的抗反射塗層（Anti-reflective coating, ARC)。另外，氮化石夕 材質的保護層可阻絕水氣以保護透明導電層。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 攔1繪示為本發明第一實施例的太陽能電池結構示意 圖。請參照圖1，太陽能電池結構100包括一基板11〇、一 第一半導體矽膜層120、一第一透明導電層130、一第一保 護層140、一第一金屬電極150、一第二半導體矽膜層16〇、 一第二透明導電層170以及一第二金屬電極18〇。第一半

201225311 auiuu/i60 36258twf.doc/I 導體矽膜層120配置於基板110的一第一側112。第一透 明導電層130配置於第一半導體矽膜層120上。第一保護 層140配置於第一透明導電層130上。第一保護層140具 有多個第一開口 142以暴露出部分第一透明導電層130， 且第一保護層140的材質為氮化矽。第一金屬電極150配 置於第一保護層140的第一開口 142中。第二半導體矽膜 層160配置於基板110的一第二側114，且第一側112與 第二側114相對。第二透明導電層170配置於第二半導體 矽膜層160遠離基板110的一側。第二金屬電極180配置 於第二透明導電層170遠離基板110的一側。 具體而言，太陽能電池結構100例如是一雙面結構的 太陽能電池，其中基板110可以是一矽基板或是一 N型矽 基板。第一半導體矽膜層120包括一第一本徵半導體層122 以及一第一摻雜半導體層124,且第一本徵半導體層122 位於第一摻雜半導體層124與基板110之間。另外，第二 半導體矽膜層160例如也包括一第二本徵半導體層162以 及一第二摻雜半導體層164，且第二本徵半導體層162位 於第二摻雜半導體層164與基板110之間。 在本實施例中，第一摻雜半導體層124與第二摻雜半 導體層164例如分別為一 P型摻雜半導體層以及一 N型摻 雜半導體層。也就是說，第一摻雜半導體層124與第二摻 雜半導體層164的摻雜型態不同以提供不同的載子傳遞特 性。此外，第一半導體矽膜層120以及第二半導體矽膜層 160的材質主要包括矽等半導體材料。在其他實施例中，

201225311 au ιυυ/36258twf.doc/I :以及第二半_層160的材質 久：、微晶錢非晶石夕，本發明並不加 2==:!成方式可以是使用氣相沉積法、擴 政法或其他合適的方式，本翻亦不加以限定。 第-透明導電層13〇與第二透明導電層17〇的材質包 括銦踢氧化物、銦鋅氧化物、_氧化物、轉氧化物、 氧化物、或者是上述至少二者之堆叠層。第一透明 導電層：13()與第二透明導電層⑺可允許光線的穿透，所 以外界光線可穿過第-透明導電層13G與第二透明導電層 Π0而進人第-半導體销層12G以及第二半導體石夕膜^ 160以發生光電轉換作用。此外，第一透明導電層㈣與 第二逯明導電層170的設置可以降低光線反射而提供抗反 射的作用。 值得一提的是，太陽能電池結構1〇〇中更包括有氮化 矽材質所構成的第一保護層14〇,其配置於第一透明導電 層130上。第一保護層14〇的設置有助於提高光線補捉 (light trapping)特性’而進一步地強化抗反射的作用。因 此，第一保護層140與第一透明導電層130的疊層結構可 以構成一多層態樣的抗反射塗層(ARC)設計。太陽能電池 結構100具有理想的抗反射以及光線捕捉特性，因而進一 步具_理想的光電轉換效率。此外，第一保護層140具有 阻絕水氣的特性。因此，在第一保護層140的設置下，第 一透明導電層130可免於水氣的氧化或是其他作用而不容 201225311

/\υιυυ/ι60 36258twf.doc/I 易損壞亦即，第—保護層M〇的設置還有助於提高太陽 能電池結構100的信賴性與使用壽命。而第-保護層M0 开v成的方式可以疋低溫化學氣相沉積法，最佳的沉積溫度 低於200°C ’但並不加以限定本發明。 除此之外第一金屬電極150與第二金屬電極18〇的 材質包括金屬、合金、金屬氮化物、金屬氧化物、金屬氣 氧化物、或是金屬與非金屬導電材料的堆疊層。並且，第 φ —金屬電極150的高度U至少等於或大於第-保護層140 的厚度t2^也就是說，第一保護層14〇不會將第一金屬電 極150遮蔽而可使第一金屬電極1M)保有良好的導電特性。 圖2、、，曰示為本發明第二實施例的太陽能電池結構示意 圖。請參照目2，太陽能電池結構2〇〇包括了上述太陽電 池結構1〇〇的所有構件，更包括有一第二保護層19〇，其 配置於第二透明導電層17〇遠離基板UG之—側。太陽能 電池結構200中’基板11G、第—半導體賴層12〇、第一 透明導電層130、第一保護層14〇、第—金屬電極15〇、第 # 三半導體石夕膜層160、第二透明導電層17〇以及第二金屬 電極180的材質以及配置位置可參照第—實施例的說明。 也就是說，太陽能電池結構20〇是一種雙面型的太陽能電 池。 在本實施例中，第二保護層丨9〇配置於第二透明導電 層170上且具有第二開口 192。第二金屬電極18〇配置於 第二開口 192中，且第二金屬電極18〇的高度t3至少等於 或大於第一保s蔓層190的厚度t4。如此—來，第二金屬電

201225311 rtuiuu/i60 36258twf.doc/I 極18 0不會被第二保護層i 9 〇遮蔽而具有理想的導電特性 此外，第二保護層190的材質例如是氮化矽，其具° 阻絕水氣以及光線捕捉的特性。所以，第二保護層。 以保護第二透明導電層17G以避免水氣將其破壞或3 = 化。並且，第二保護層190與第二透明導電層17〇的聂屛 可以提供理想的抗反雜質而有助於提高太陽能電池、= 2〇〇的光電轉換效率。所以，太陽能電池結構2〇〇據=王 想的品質以及較長的使用壽命。 理 綜上所述，本發明的太陽能電池結構中，透明導電芦 上更配置有氮化矽材質所構成的保護層。因此，在保護^ 的保護之下，透明導電層可免於水氣的作用而具有更延長 的使用壽命。另外，透明導電層與氮化矽保護層的疊層可 以提供理想的光捕捉作用’而有助於堤高太陽能電池 的抗反射特性。 '、、口構 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明’任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫= 本發明之精神和範圍内’當可作些許之更動與潤飾，故本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 。 圖1缘示為本發明第一實施例的太陽能電池結構示意 圖2繪示為本發明第二實施例的太陽能電池結構示意 圖。 201225311 au ιυυ / 16O 36258twf.doc/l 【主要元件符號說明】 100、200 ··太陽能電池結構 110 :基板 112 :第一側 114 :第二側 120 :第一半導體矽膜層 122 :第一本徵半導體層 ® 124:第一摻雜半導體層 130 :第一透明導電層 140 :第一保護層 142 :第一開口 150 :第一金屬電極 160 :第二半導體矽膜層 162 :第二本徵半導體層 164 :第二摻雜半導體層 φ 17〇 :第二透明導電層 180 :第二金屬電極 190 :第二保護層 192 :第二開口 tl〜t4 :高度

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Claims (1)

1. 36258twf.doc/I 201225311 Λ i W l Λ 60 七、申請專利範圍： 1. 一種太陽能電池結構，包括： 一基板； 一第一半導體矽膜層，配置於該基板的一第一側； 一第一透明導電層，配置於該第一半導體矽膜層上； 一第一保護層，配置於該第一透明導電層上，該第一 保護層具有多個第一開口以暴露出部分該第一透明導電 層，且該第一保護層的材質為氮化矽； 一第一金屬電極，配置於該第一保護層的該些第一開 π中； 一第二半導體矽膜層，配置於該基板的一第二側，且 該第一側與該第二側相對； 一第二透明導電層，配置於該第二半導體矽膜層遠離 該基板的一側；以及 一第二金屬電極，配置於該第二透明導電層遠離該基 板的一側。 2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構， 更包括一第二保護層，配置於該第二透明導電層遠離該基 板的一側，該第二保護層具有多個第二開口以暴露出部分 該第二透明導電層，其中該第二保護層的材質為氮化矽， 且該第二金屬電極位於該些第二開口中。 3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構， 其中該第一半導體矽膜層包括一第一本徵半導體層以及一 第一摻雜半導體層，且該第一本徵半導體層位於該第一摻 12 201225311 AU1UU/160 36258twf.doc/I 雜半導體層與該基板之間。 4. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池結構， 其中該第二半導體矽膜層包括一第二本徵半導體層以及一 第二摻雜半導體層，且該第二本徵半導體層位於該第二摻 雜半導體層與該基板之間。

   5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池結構， 其中該第一摻雜半導體層與該第二摻雜半導體層分別為一 P型摻雜半導體層以及一N塑摻雜半導體層。 6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構， 其中該基板為矽基板。 7.如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構， 其中該基板為N型石夕基板。 8·如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構， 其中該第一透明導電層與該第二透明導電層的材質包括銦 錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺 鋅氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。 ，如巾請專利範圍第}項所述之太陽能電池結構， 其中5玄人：ί屬電極與該第二金屬電極的材質包括金屬、 合金1 j氮化物、金屬氧化物、金屬氮氧化物、或是金 屬與非金屬導電材料的堆疊層。 二0势如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構， =金屬電極的南度至少等於或大於該第一保護層 的厚度。 13