TW201316541A - 金屬貫穿式太陽能電池之製造方法 - Google Patents

金屬貫穿式太陽能電池之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種金屬貫穿式太陽能電池(70)之製造方法,包括:貫穿孔(54)引入(10;30)至一太陽能電池基板(52)之步驟;為達到於太陽能電池基板(52)正面上形成一發射極(82),摻雜物擴散(14)至太陽能電池基板(52)之步驟,以及為達到背面鈍化,一介質塗層(88)覆蓋(18)太陽能電池基板之背面的步驟,其中,在摻雜物擴散(14)至太陽能電池基板(52)時,係為了於太陽能電池基板(52)之正面上形成發射極(82),且該摻雜物於該太陽能電池基板(52)中係至少擴散(14)至該太陽能電池基板(52)之背面的一部份,而用此方式,發射極部分地形成於太陽能電池基板之背面;以及其中,介質塗層(88)塗佈於背面之前(18),發射極要整個從(16)太陽能電池基板(52)背面移除,且摻雜物擴散(14)至太陽能電池基板(52以達到在單一的擴散步驟形成發射極(82)。

Description

金屬貫穿式太陽能電池之製造方法
本發明係關於一種金屬貫穿式太陽能電池之製造方法,根據請求項1之說明,通常被稱為金屬貫穿式背電極太陽電池或簡稱為MWT太陽能電池。
太陽能電池通常具有一個大面積的面,其被校準為面對入射陽光使太陽能電池能夠運作,進一步,所述的面被稱為太陽能電池之正面,或是在製造上所應用的太陽能電池基板之正面。而位於正面的另一面,以下分別稱之為太陽能電池之背面或者說是太陽能電池基板之背面。在習知的太陽能電池的概念上,太陽能電池之正面設有多數狹長的接觸指,這些接觸指連到單個或多個總線,也就是所稱的匯流排,這些總線通常比接觸指明顯的要寬許多,主要是為了達到高效電力的傳輸。而接觸指,主要是因為那些較寬的總線,會遮蔽太陽能電池之正面一部份的入射陽光,從而伴隨著產生之電流的下降,也因而太陽能電池效率下降。
而金屬貫穿式太陽能電池,就是所謂的MWT太陽能電池,會將遮蔽入射陽光所造成的損失降低,為此,太陽能電池最好具有貫穿太陽能電池基板的貫穿孔,這些設於正面的狹長接觸指下的貫穿孔,通常稱作通孔,能夠因而連接太陽能電池的背面總線並藉以導電。
其優點在於,不僅是太陽能電池的發射極,還是基極都能經過其背板進行連接,這使得在於太陽能電池模組來說,太陽能電池的佈線上達到成本效益。
在製造太陽能電池的技術上,必須採取預防措施,以避免太陽能電池發射極和基極之間的短路,這些措施通常是邊緣隔離,為達到該目的,將太陽能電池之正面,盡可能靠近太陽能電池上沿著環溝的邊緣進行雷射蒸發法。在金屬貫穿式太陽能電池的技術上,光有這項工序是不夠的,因為必須防止背面發射極接點以及基極接點之間的短路。目前是使用高成本的遮蔽步驟,特別是在太陽能板之背面鈍化的地方,例如,使用鋁其實不一定會造成背面發射極過度補償(overcompensation)的現象。
2011年4月17號到20號,在德國弗賴堡由Benjamin Thaidigsmann等人所共同舉辦的SiliconPV會議上,在名為“HIP-MWT:針對具有鈍化背面的金屬貫穿式背電極太陽電池的簡化結構”的標題下提出太陽能電池的新類型。該電鍍的太陽能電池包括了一個太陽能電池基板,並具有貫穿太陽能電池基板的貫穿孔,並在貫穿孔設有接點材料。太陽能電池之正面設有接觸指,這些接觸指都會延伸經過一個或多個貫穿孔,使得這些在貫穿孔安裝的接點材料,會透過每個接觸指相互連接藉以導電。
因此,每一個接觸指連接了設於貫穿孔的接點材料,並延伸經過它們相互連接藉以導電。這種設計是從接觸指到貫穿孔的接點材料能夠產生電流,從而將電流導至太陽 能電池的背面。在太陽能電池的背面安裝了發射極接點,這些會延伸經過一個或多個貫穿孔,使得設於貫穿孔的接點材料會透過每個發射極接點相互連接導電,太陽能電池基板之背面表層是沒有發射極的。太陽能電池基板之背面表層是介質塗層,這是在發射極接點和太陽能電池基板之背面表層之間進行一步一步的設置處理,所以,使用介質塗層後,發射極接點在面對導電的太陽能電池之基極時能夠保持絕緣。
上述所解釋的方式,是用來理解太陽能電池的正面和背面的定義,或者說是太陽能電池基板之正面和背面的定義。
發射極的形成是透過太陽能電池基板的表面區域,而這裡是發射極摻雜物會擴散到之區域。
太陽能電池之基極的形成,並非藉由發射極摻雜物所涵蓋的太陽能電池基板範圍,因為太陽能電池基板在這樣的範圍裡,似乎會處在它初始狀態當中,這裡顯示出一種與發射極摻雜相反的基本摻雜。
此基本摻雜通常被稱為體摻雜。而所謂太陽能電池基極和太陽能電池基板基極兩個概念,通常所說的是相同的事實。
由於太陽能電池在它的背面表層沒有發射極,所以它的製造能節省成本,這是基於並不要求所謂的遮蔽步驟,來確保基極觸點與發射極接點的電性隔離。對此,也可以免除上述在太陽能電池之正面的環狀雷射溝槽,一方面降 低了製造成本,另一方面也造成太陽能電池效率的提升,因為沒有任何發射極區域需要雷射溝槽,而就能產生電力。由於省略掉邊緣隔離的雷射處理,所以就不會產生太陽能電池或者說是太陽能電池基板損壞的危險。
介質塗層可以由一層或一由好幾層不同的材料之疊層所構成。
較佳為,太陽能電池基板之背面表層形成介質塗層以作為背面鈍化,而鈍化也就是於太陽能電池基板之背面上來重組活躍的表層狀態。因此,使用鈍化背面的這實施態樣,能節省成本,並有效地製造太陽能電池或說是MWT太陽能電池。此外,使用一矽基板作為太陽能電池之基板。
較佳為,介質塗層係直接於太陽能電池基板的背面表層來形成,這將實現一個高效的背面鈍化。
在實際運用當中已經證明,太陽能電池之發射極是要設於貫穿孔和太陽能電池基板之整個正面上,這樣便可實現高效率的太陽能電池。
在太陽能電池基板之背面的表層上,除了發射極接點外,還要在介質塗層設有基極接點,這些基極接點會局部貫穿介質塗層,並連接起太陽能電池的基極,這樣局部的背面接點會對太陽能電池的效率產生有益的影響。
為了提高太陽能電池的效率,可以在正面提供紋理化處理,例如,這裡可以使用濕化學蝕刻的方法。
太陽能電池在其正面上設有一抗反射塗層是相當合適的。例如,抗反射塗層可以使用由一氮化矽塗層組成。要 將太陽能電池正面所安裝的接觸指進行燒結處理時,較佳為透過一抗反射塗層。
Thaidigsmann等人為了實現在太陽能電池基板之背面沒有設有發射極的這種方法,便在含有擴散屏障的發射極摻雜前,將太陽能電池基板之背面表層進行塗層的處理,換句話說,就是進行遮蔽處理,這種方式使得在太陽能電池基板的背面沒有摻雜物,以維持無發射極的方式。
雖然像這樣的遮蔽步驟,比起傳統金屬貫穿式太陽能電池的遮蔽步驟,也就是在背面要求設有基極接點和發射極接點達到電性隔離更容易操作,這是基於,將整面進行遮蔽處理,並非只選取部份進行處理。然而,這樣的遮蔽步驟用於工業製造處理過程中仍然會是相當大的成本開銷。
在這樣的情況下,本發明的目的是提供一個能節省製造金屬貫穿式太陽能電池成本的有效方法。
解決上述課題之方法是透過請求項1之特點。
進一步,有效的改善方式則是根據從屬請求項之標的。
關於描述新型的太陽能電池相關的概念和定義以及其他的解釋,也適用於下面所描述的方法。
根據本發明一種金屬貫穿式太陽能電池之製造方法,將貫穿孔引入至一太陽能電池基板。進一步,為達到於太陽能電池基板之一正面形成一發射極,摻雜物擴散至太陽 能電池基板。並且,於太陽能電池基板之一背面形成一介質塗層,從而進行背面鈍化。
背面鈍化在這裡的定義下,就是用上述所呈現的方式,以理解於太陽能電池基板之背面上,對於重組活躍之表層狀態的一鈍化。在摻雜物擴散至太陽能電池基板製程中,為了要達到在太陽能電池基板之正面上形成發射極,摻雜物於太陽能電池基板中係至少擴散至太陽電池基板之背面的一部份,而且以這種方式,發射極部分地形成於太陽能電池基板之背面。
介質塗層塗佈太陽能電池基板之背面之前,發射極整個從太陽能電池之背面移除,這也就是說,由於摻雜物於太陽能電池基板擴散,使得在背面塗佈介質塗層之前,於太陽能電池基板上之背面的發射極組成部份都要徹底移除。
所謂的發射極,或說是發射極組成部份,其是理解成在太陽能電池基板之背面所存在的任何摻雜,其來自如發射極般相同的摻雜類型,並且在摻雜物擴散過程中,達到於太陽能電池基板之正面形成一發射極的目的。此外,設於太陽能電池基板之背面擴散的摻雜物,其是否來自於太陽能電池基板之背面上的摻雜物源,這是無關緊要的。例如,在太陽電池基板之正面,僅能設置使發射極形成的一摻雜物源,然而,摻雜物源而來的摻雜物轉化於其氣相,進而移動達到背面,此處它會擴散到太陽能電池的基板。
在太陽能電池基板之背面存在這樣一種摻雜物之進入方式時,同樣會影響到在太陽能電池基板之背面所形成的發射極組成部份。
令人驚訝的是,不會讓於太陽能電池基板之正面上的發射極受到某種程度地損害的情況下,可移除位於太陽能電池基板之背面的發射極組成部份。舉例來說,像這樣一種損害可能產生情形為,一種為移除於太陽能電池基板之背面的發射極之蝕刻劑達到太陽能電池基板之正面,特別是透過貫穿孔的情況下。更進一步來說,於一個可供選擇,不會使得於貫穿孔內之發射極摻雜受到某種程度地損害的情況下,可移除位於太陽能電池基板之背面的發射極組成部份。於本發明之一較佳實施例中,於貫穿孔內發射極摻雜的損壞甚至可以完全排除。因此,對於一種於太陽能電池基板之背面,成本過高的遮蔽處理,也可以違背習知之技術而完全不予考慮使用。
因此,根據本發明之方法,以背面鈍化可低成本地製造金屬貫穿式太陽能電池(或所說的MWT太陽能電池)。特別是藉由此方法,使用背面鈍化可確保了傳統電鍍太陽能的邊緣隔離。至今,於傳統金屬貫穿式太陽能電池所採用的邊緣隔離,就僅用上述所描述的雷射邊緣隔離之方法,但其實這已為不可行之方法了。
較佳為有效的將摻雜物擴散使用於太陽能電池基板上,以達到於單一的擴散步驟中形成發射極。也就是說,僅提供一單一的擴散步驟,於其範圍內,摻雜物於太陽能 電池基板之任何一部份作擴散,以達到形成發射極之目的。在另一方面,根據本發明之定義下作變化,一另一單獨的擴散步驟由此提出,特別是當太陽能電池基板是採用一擴散裝置時,摻雜物於太陽能電池基板作擴散以形成發射極,於相同的擴散裝置上進行與之後重複此步驟,或是引進不同的擴散裝置下進行;以及摻雜物係擴散於太陽能電池基板的任何一部份以形成發射極或發射極組成部份。因此,根據上述,較佳實施例的變化態樣可無須一額外的摻雜物之擴散於一另一擴散步驟中,而達到於太陽能電池基板任何一部份形成發射極或形成發射極組成部份。相較於習知方法,其中,首先發射極於第一次發射極擴散步驟中係部份地形成;之後基本上實施另外的步驟,如形成矽氮化層,或是利用雷射蒸發法,將貫穿孔引入至太陽能電池基板;以及,據此於一另一擴散步驟中,額外的摻雜物擴散以達到形成發射極或形成發射極組成部份,例如,於貫穿孔內壁裡,上述較佳實施例的變化態樣有著成本上的優勢。這意味著,僅一單一的擴散步驟為必要的。
較佳地,一發射極摻雜可形成於貫穿孔。此外,以這種方式可以擴大發射極面積。
較佳地,介質塗層實質上係塗佈於太陽能電池之整個背面,這可使得太陽能電池基板之背面產生一大範圍的鈍化。理想的情況是,介質塗層所涵蓋的區域,其中是基極接點可部份地接觸太陽能電池基板之背面,就是整個太陽能電池基板之背面表層。最佳為,介質塗層直接塗佈上該 太陽能電池之整個背面。為了要達到背面鈍化之目的,可以塗佈一分層系統,這包括一矽氧化層亦/或一氮化矽層亦/或一氧化鋁(Al2O3)層亦/或一非晶矽層等以作為介質塗層。
較佳地,塗佈介質塗層,其能深入貫穿孔以及能至少部份地鋪於貫穿孔內,在此,最佳為介質塗層可覆蓋住每一貫穿孔至少一半的內壁表面。理想的情況下,最佳為介質塗層可深入貫穿孔直至太陽能電池基板之正面,從而完全覆蓋住每一貫穿孔內壁表面。當無須形成發射極摻雜於貫穿孔內,在這種情況下,用此所述之方法,這至少能夠避免局部短路上來說是特別有利的。於貫穿孔內形成發射極摻雜,於有損害或缺陷之發射極摻雜時,貫穿孔之上述部份內層覆蓋介質塗層,可同時達到減少或是避免局部短路,否則製造完成的太陽能電池之效率可能下降。
較佳地,發射極整個可藉由濕化學蝕刻於太陽能電池之背面移除。而關於發射極組成部份,其中於太陽能電池基板之摻雜物擴散範圍中,發射極組成部份於太陽能電池基板之背面上形成,係以達到形成發射極的目的,例如,一種氣相擴散的範圍下(例如:三氯氧磷(POCl3)擴散),其可以藉此方式達到符合成本效益之移除。較佳地通過太陽能電池基板之單面蝕刻,也就是使用蝕刻劑對太陽能電池之背面進行處理。為此,舉例來說,太陽能電池基板可以被移動來沿著蝕刻劑表面藉由蝕刻劑表面達到移除之目的。此外,亦也有其他方法達到太陽能電池基板之單面濕 式化學蝕刻,其中,太陽能電池基板較佳為太陽能電池矽基板。
本發明之一較佳方法,為了達到在太陽能電池基板之正面形成發射極,所以要於太陽能電池基板擴散摻雜物之前,將貫穿孔引入至太陽能電池基板。而有機會在所提到的擴散物摻雜之範圍裡,將於貫穿孔內形成發射極摻雜,而無需任何額外的方法步驟。
由使用上已經證明,使用來自氣相的擴散方法,使得摻雜擴散至太陽能電池基板,以達到形成發射極的目的已經實現,例如,透過一種具有三氯氧磷(POCl3)或三氯化硼(BBr3)的管擴散。如果發射極摻雜於貫穿孔與所提到的摻雜物擴散至太陽能電池基板同時形成,那麼這樣證明以達到了發射極摻雜至整個貫穿孔內壁表面擴散的目的。
根據發明的方法之所有實施例的變化態樣,於使用上已被證明,貫穿孔藉由雷射蒸發法以引入太陽能電池基板,基本上,亦可以使用其它不同的方法將貫穿孔引入。
於另一實施例之變化態樣上,於發射極整個從太陽能電池基板之背面移除後引入貫穿孔,為此,藉由雷射照射的方法,使得太陽能電池基板能在含摻雜物之液體的作用下進行局部的蒸發。
由於透過雷射照射而局部發熱的情況下,來自含摻雜物之液體的摻雜物會於貫穿孔內壁表面擴散,以這種方式,會使發射極摻雜於貫穿孔內形成。原則上,摻雜物除了如含摻雜物之液體提供之外,還可由任何其他方式來提 供,例如在一個含摻雜物的氣體混合形式或是含摻雜物的固體或漿料形式下。代替含摻雜物液體來說,一般而言,可以使用任何的摻雜物源,特別是已證明可使用過的含摻雜物液體來當作摻雜物源。舉例來說,於本發明一實施例之變化態樣上,,雷射照射於液體噴射下所進行,其是由含摻雜物液體所造成。
藉由上述實施例之變化態樣運用,於貫穿孔內形成的發射極摻雜,也就是發射極組成部份,其可以完全避免而在發射極從背面移除的過程中受損害,舉例來說,則是透過毛細管效應。因為貫穿孔可僅於發射極從太陽能電池基板移除後才會產生,所以被排除在外。
於上所描述的方法之變化態樣上,為達背面鈍化的目的,而於將介質塗層塗佈於太陽能電池基板之背面之前,較佳為將貫穿孔引入於太陽能電池基板,避免因貫穿孔的引入而造成介質塗層的損害。
根據本發明之方法,較佳地,透過含金屬之漿料的壓印於太陽能電池基板上形成接觸指,是,此處,接觸指會延伸經過至一個或多個貫穿孔。此外,上述之應用基本上可以在所有已知的壓印方法中找到,較佳為使用絲網印刷之方法。
於太陽能電池基板之背面形成介質塗層後,接點材料可經由透過一含金屬之漿料的壓印,將接點材料引入至貫穿孔內,並且於太陽能電池基板之背面形成發射極接點。在這實際運用又可以在所有已知的壓印方法當中找到,較 佳為絲網印刷的方法。發射極接點可以用不同的方式以幾何形狀進行設計。例如,它們可以用通常被稱為匯流排的一種集線種類,來進行條紋式的建構。此外,發射極接點可能會形成接觸斑點的形式,那麼它通常被當成襯墊,特別傾向於在一個共同的壓印步驟中,接點材料引入至貫穿孔,並形成發射極接點。
較佳地,要使用含金屬之漿料,可為一低玻璃粉成分之含金屬之漿料。在這方面,一玻璃粉的比重要少量,而當漿料於一般的燒結製程中不會燒結而穿透介質塗層。尤其對於接點材料和發射極接點來說,較佳為一不含玻璃粉、含金屬的漿料,用這種方式,壓印的含金屬之漿料之燒結而穿透介質塗層的一風險才能降低,從而大大減少短路的危險。
於本方法之一變化態樣上,接觸指於太陽能電池基板之正面上,透過一含金屬之漿料的壓印來形成。進一步,太陽能電池基板之背面,透過含金屬之漿料的壓印會形成基極接點,以達到太陽能電池之基極的連接。
然後,於貫穿孔所引入的含金屬之漿料會與為形成接觸指而塗上的含金屬之漿料,以及形成基極接點而塗上的含金屬之漿料來一起進行燒結處理。這整個共同燒結製程符合了一符合成本效益的最小熱應力承載製程。含金屬之漿料的壓印,較佳為總是使用已知的絲網印刷方法。但發射極接點,如上所述,與引至貫穿孔的接點材料於一共同 的壓印的步驟來形成,同樣也會在一共同的燒結製程中一起進行燒結處理。
原則上,引至貫穿孔內的接點材料和發射極接點,可以有一另外的燒結製程,所以,要跟接觸指亦/或基極接點分開進行燒結處理。在這種情況下,首先,要對接觸指且/或基極接點進行壓印和燒結處理;隨後,含金屬之漿料會透過壓印引入至貫穿孔,並在背面形成發射極接點;之後便在第二個分開的燒結製程當中進行燒結處理。
目的為形成接觸指、基極接點、發射極接點和達到引入接點材料所使用的含金屬之漿料顯然並不一定要相同。在各種情況下,能夠使用不同的含金屬之漿料,例如,要形成發射極接點,就要無玻璃粉之含金屬之漿料,要形成基極接點,就要含鋁的漿料,而要形成連接,就要使用含有銀和玻璃粉的漿料。
為了達到提高製造太陽能電池的效率,已經證明了太陽能電池基板要在其正面進行紋理化處理,較佳為藉由一濕化學紋理化蝕刻劑,且於摻雜物擴散,以達到在太陽能電池基板之正面形成發射極之前。
較佳地,於太陽能電池基板之正面上塗上抗反射塗層,而這最好是在接觸指形成之前。
較佳為將一太陽能電池矽基板作為太陽能電池之基板,特別是使用一結晶性太陽能電池基板。
此外,本發明還以示意圖作詳細的解釋,目前為止,為達到目的,此處為相同作用的要素提供了相同參考符號。本發明不侷限於用示意圖所傳達實施例,也不限於功能特點。至今為止的描述,也會像之後用示意圖所作的描述一樣,包括許多的特點功能,它們將會概括的呈現在所附屬的從屬請求項裡。這些功能特點,像所有上述一樣,以下將對特點作清楚的示意圖描述,然而,對專業人員來說,這些特點必須個別觀察,然後進一步進行有意義的整體組合。特別是,這些功能特點是單獨的,而在任何適當的組合裡,是可以以單獨的請求項進行組合。
圖1於一個用示意圖表示的局部剖視圖當中,顯示了根據現有技術所製造的一金屬貫穿式太陽能電池50。由圖所示,一個太陽能電池基板52,其設有穿透太陽能電池基板52的貫穿孔54,並在貫穿孔54內設有接點材料56。於太陽能電池50之正面上有接觸指58,而接觸指58延伸經過至一個或多個貫穿孔54。
太陽能電池基板52之背面,或者說是太陽能電池50之背面,則設有發射極接點60。而發射極接點60會連接一發射極62,它會從太陽能電池50之正面,透過貫穿孔54延伸貫穿至太陽能電池基板54之背面。因此,發射極62是部份係位於太陽能電池基板52之背面的表層上。所以,使太陽能電池基板之背面鈍化的一介質塗料68,可以盡可能地鈍化太陽能電池基板52之背面的部分。
設於太陽能電池基板52背面的發射極62組成部份,是避免發射極接點60和太陽能電池基板52的基極66以及連接基極接點66的基極之間所造成的短路。為了實現背面發射極62的組成部份,它需要成本昂貴的遮蔽步驟。
圖2係以一太陽能電池70來顯示一實施例,也就是先前所述的新穎之金屬貫穿式太陽能電池。這再度的亦又包括了一太陽能電池基板52,其在本實施例中為一太陽能電池矽基板。太陽能電池基板52上一樣設有貫穿孔54,貫穿孔54會延伸貫穿太陽能電池基板52,而於貫穿孔54裡設有一種無玻璃粉且含金屬和燒結過的漿料76來當成是接點材料。
於太陽能電池70的正面設有接觸指78,接觸指78會延伸經過一個或多個貫穿孔54,而在第二種情況是,用這種方式,在多個貫穿孔54內所設有接點材料,這裡指的是無玻璃粉、含金屬和燒結過的漿料76,進而相互連接藉以導電。設於太陽能電池70之背面的發射極接點80,至少要延伸貫穿一個貫穿孔54,而在這至少一個貫穿孔54內所設的接點材料56,要能跟每個發射極接點80進行導電的相互連結。多個發射極接點80之一導電連接特別是可於所敘述之方法中讓每個發射極接點80只延伸通過一個貫穿孔54時,於不同的太陽能電池模組的佈線範圍內實施。
如同圖2所顯示的局部截面圖,太陽能電池基板52之背面表層72是沒一發射極82的部分,而發射極82只安裝在太陽能電池70之正面,並以一發射極摻雜84之型式延伸至貫 穿孔54裡。直接於太陽能電池基板52之背面表層72形成一介質塗層88,這是在發射極接點80和太陽能電池基板52之背面表層72之間一步一步份的設置處理的,而以產生一於發射極接點80相對於太陽能電池70之基極的電性隔離。發射極接點80是直接設於介質塗層88上。
因此,透過太陽能電池基板70背面表層72上無發射極82的設計,介質塗層88能大致地覆蓋整個太陽能電池基板52之背面。僅指基極接點90局部貫穿介質塗層88,就能連接太陽能電池基板52之背面表層72的這方面,而實際上情況並非如此。於本實施例中,提供絲網印刷和燒結的含鋁漿料作為基極接點90。基極接點90會於燒結製程中產生背電場結構91,而在圖2所描述的,即是背電場結構(back surface fields)。
如圖2所顯示的是太陽能電池基板52的正面和經過紋理化處理的太陽能電池70,這裡所提供的是使用一濕化學紋理化之方法,然而,基本上也可以找其他紋理化的方法。
此外,在太陽能電池基板52之正面上或者說是太陽能電池70之正面上,會沉積一氮化矽層64當成抗反射層,接觸指78進行燒結而穿透氮化矽層64。
在圖2所顯示的是新穎的金屬貫穿式太陽能電池之實施例,如同發明人自己也清楚的知道,沒有遮蔽步驟可使製造成本降低。也就是說,這不需要使用對於金屬貫穿式太陽能電池以達到邊緣隔離的典型遮蔽步驟,也不用確保背面表層72之發射極範圍之遮蔽步驟。這一切之所以可 能,是因為背面表層72沒有發射極82,同時,透過介質塗層88的保護,確保發射極接點80相對於太陽能電池基板52之基極66,也就是面對基極接點90時有一可靠的電性隔離。
如圖3所顯示,係根據本發明之方法的第一實施例之一示意圖。而此方法的運用,同樣地如圖4之實施例,係以實施新型金屬貫穿式太陽能電池的製造,特別是在圖2所顯示的金屬貫穿式太陽能電池。
根據圖3的方法,首先藉由雷射蒸發法將貫穿孔引入10一太陽能電池基板。由此,提供太陽能電池基板之一正面的一紋理化蝕刻12,在雷射蒸發法過程中,將可能於太陽能電池基板上所產生的損害部份的移除。
此外,要實施一發射極擴散,在本實施例中,透過氣相擴散來實現,例如,透過一種具有三氯氧磷(POCl3)或三氯化硼(BBr3)管擴散,藉助上述之方式,發射極也就會於太陽能電池基板之背面表層上形成。由於發射極擴散14時,貫穿孔已經引入至太陽能電池基板,使得於發射極擴散14的過程中,發射極摻雜物也會擴散至貫穿孔內壁表面,因此,在發射極擴散14的範圍內,於貫穿孔內形成一發射極摻雜,這也就是發射極的組成部份。結果,從而於發射極擴散14過程中,於整個太陽能電池基板表層的形成一發射極。摻雜物擴散14至太陽能電池之基板52,是了能在單一擴散步驟中達到形成發射極82的目的,因此,無須額外的摻雜物擴散於一單獨的擴散步驟中,而達到於太陽 能電池基板任何一部份形成發射極或是形成發射極的組成部份。
由一緊接的蝕刻步驟中16中,發射極整個於太陽能電池基板之背面移除。在本實施例中,是藉由一濕化學蝕刻之方法來達成的,例如,太陽能電池基板可以移動而沿著蝕刻劑表面藉由蝕刻劑表面來達成,其中,太陽能電池基板之背面是要與蝕刻劑接觸,當然,它也可以使用其他單面蝕刻之方法。
進一步,於太陽能電池基板之背面塗佈一介質塗層,以達到太陽能電池基板之背面鈍化18,簡言之,就是背面鈍化18。
接著,於太陽能電池電池基板之正面上沉積一氮化矽沉積20。此被沉積的氮化矽層是作為抗反射塗層。
此外,於一共同絲網印刷步驟22中,發射極接點要壓印於介質塗層上,並將絲網印刷的漿料引至貫穿孔內。一含有金屬,無玻璃粉的漿料作為絲網印刷的漿料,用這種方式,確保介質塗層於一隨後的燒結製程中不被燒結。
進一步來說,透過一含金屬之漿料的絲網印刷,於一個P型摻雜的太陽能電池基板的情況下,例如,像是含鋁之漿料等,而絲網印刷基極接點24,在這裡,基極接點塗佈於介質塗層,並將其引至介質塗層的局部開口處,例如,用雷射蒸發法或局部蝕刻處理可以形成這樣的開口。
此外,使用一含金屬之漿料的(絲)網印(刷)26,能將接觸指塗佈於太陽能電池基板之正面,緊接著提供一個共同 的燒結製程28,其中,以形成發射極接點、基極接點和接觸指的含金屬之漿料進行燒結處理,且形成歐姆接觸。
圖4說明了另一種方法,不同於圖3,首先蝕刻背面之發射極16後,才將貫穿孔引入於太陽能電池基板30。這是藉由一所謂的雷射化學過程來實施。雖然貫穿孔又要再次藉由雷射蒸發法來形成,但這樣的做法能夠實現一含摻雜物之液體的存在。為達到引入貫穿孔之目的,而太陽能電池基板之雷射蒸發法範圍內,由於太陽能電池基板之雷射照射而局部發熱的情況下,來自含摻雜物之液體的摻雜物會於貫穿孔內壁表面而局部地擴散。用這種方式,於貫穿孔內以形成發射極摻雜,進而產生整個發射極的一部份。
於背面發射極蝕刻16後,將貫穿孔的引入30可確保於貫穿孔內發射極摻雜能不因發射極蝕刻16而受損壞。
進一步,緊接著是提供圖3所描述關係到背面鈍化18以及氮化矽沉積20的步驟。
金屬化的進行,首先如圖3所示,絲網印刷基極接點24,並且接觸指藉由絲網印刷技術於正面26上來壓印,相較於圖3之實施例,於發射極接點的絲網印刷22之前,就要將為形成基極接點與接觸指,而絲網印刷24,26的含金屬之漿料進行燒結處理32。
接著,發射極接點只能用此絲網印刷的技術處理,並將絲網印刷漿料引入至貫穿孔22。之後,將發射極接點和引入貫穿孔的絲網印刷漿料進行一額外的燒結製程34。根 據各種不同的接點而使用含金屬之漿料,能避免發射極接點之一燒結而穿透介質塗層。
在圖4裡,接下來的步驟是用氮化矽沉積20的方法,可以取代圖3之實施例中,接下來運用氮化矽沉積20的方法步驟。相反的,在圖3之實施例中,接下來運用氮化矽沉積20的方法步驟,可以取代在圖4中,接下來運用氮化矽沉積20的方法步驟。
10‧‧‧藉由雷射將貫穿孔引入
12‧‧‧紋理化蝕刻
14‧‧‧發射極擴散
16‧‧‧蝕刻背面之發射極
18‧‧‧藉由介質塗層以背面鈍化
20‧‧‧正面上的氮化矽沉積
22‧‧‧絲網印刷發射極接點和絲網印刷漿料引入至貫穿孔
24‧‧‧絲網印刷基極接點
26‧‧‧正面上絲網印刷接觸指
28‧‧‧燒結
30‧‧‧藉由雷射照射引入於貫穿孔存在含摻雜物的液體,而於貫穿孔形成發射極摻雜
32‧‧‧燒結接觸指和基極接點
34‧‧‧燒結發射極接點和於貫穿孔的絲網印刷漿料
50‧‧‧太陽能電池
52‧‧‧太陽能電池基板
54‧‧‧貫穿孔
56‧‧‧接點材料
58‧‧‧接觸指
60‧‧‧發射極接點
62‧‧‧發射極
64‧‧‧氮化矽層
66‧‧‧基極
68‧‧‧介質塗層
70‧‧‧太陽能電池
72‧‧‧背面表層
76‧‧‧無玻璃粉,含有金屬和燒結過的漿料
78‧‧‧接觸指
80‧‧‧發射極接點
82‧‧‧發射極
84‧‧‧發射極摻雜
88‧‧‧介質塗層
90‧‧‧基極接點
91‧‧‧背電場結構
圖1係根據現有技術之金屬貫穿式太陽能電池
圖2係新穎之金屬貫穿式太陽能電池
圖3係根據本發明之方法的第一實施例
圖4係根據本發明之方法的另一製造金屬貫穿式太陽能電 池方法的實施例
10‧‧‧藉由雷射將貫穿孔引入
12‧‧‧紋理化蝕刻
14‧‧‧發射極摻雜
16‧‧‧蝕刻背面之發射極
18‧‧‧藉由介質塗層以背面鈍化
20‧‧‧正面上的氮化矽沉積
22‧‧‧絲網印刷發射極接點和絲網印刷漿料引入至貫穿孔
24‧‧‧絲網印刷基極接點
26‧‧‧正面上絲網印刷接觸指

Claims (10)

  1. 一種金屬貫穿式太陽能電池(70)之製造方法,包括下列步驟:將貫穿孔(54)引入(10;30)至一太陽能電池基板(52);於該太陽能電池基板(52)擴散(14)摻雜物,係為了於該太陽能電池基板(52)之一正面形成一發射極(82);於該太陽能電池基板(52)之一背面上塗佈(18)一介質塗層(88),係為了於該背面鈍化;其中:為了於該太陽能電池基板(52)之正面上形成發射極(82),該摻雜物擴散(14)於太陽能電池基板(52)中,該摻雜物於該太陽能電池基板(52)中係至少擴散至該太陽能電池基板(52)之背面的一部份,並以此方式,該發射極部分地形成於該太陽能電池基板(52)之背面;於該介質塗層覆蓋該太陽能電池基板(52)之背面之前(18),該發射極係整個從該太陽能電池基板(52)之背面移除(16);於該太陽能電池基板(52)擴散(14)摻雜物,目的是為了實現於單一的擴散步驟中形成該發射極(82)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,一發射極摻雜(84)係形成於該貫穿孔(30;14)。
  3. 如前述申請專利範圍其中一項所述之方法,其中,該介質塗層(88)實質上係塗佈於該太陽能電池(52)之整個 背面(18),而且最好係直接地塗佈該太陽能電池(52)之整個背面。
  4. 如前述申請專利範圍其中一項所述之方法,其中,該發射極整個係藉由濕化學蝕刻(16)於該太陽能電池之背面(52)移除(16)。
  5. 如前述申請專利範圍其中一項所述之方法,其中,為了要達到於該太陽能電池基板(54)之正面形成該發射極(82),所以要於該太陽能電池基板(52)擴散(14)該摻雜物之前,將該貫穿孔(54)引入(10)至該太陽能電池基板(52)。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法,其中,為了達到形成該發射極(82),該發射極摻雜(84)形成於該貫穿孔(54),同時地,於該太陽能電池基板(52)擴散(14)該摻雜物。
  7. 如前述申請專利範圍其中一項所述之方法,其中,於太陽能電池基板之背面形成(14;30)該介質塗層(88)後,接點材料(56)係經由一含金屬之漿料(76)壓印而引入(22)至該貫穿孔(54),並且於該太陽能電池基板(52)之背面形成(22)該發射極接點(80),較佳地,通過絲網印刷(22)該含金屬之漿料(76)。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法,其中,為了達到引入(22)接點材料(56)於該貫穿孔(54)以及形成(22)該發射極接點(80),含金屬之漿料(76)具有微量亦/或玻璃粉作壓印,較佳地,該含金屬之漿料(76)係一無玻璃粉之含金屬之漿料(76)。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述之方法,其中, 透過一含金屬之漿料的壓印(26)形成接觸指(78)於該太陽能電池基板(52)之正面上(26)且\或;透過一含金屬之漿料的壓印(24)以形成(24)基極接點(90),以達到於該太陽能電池基板(52)背面上接觸該太陽能電池(70)之基極(66);以及於該貫穿孔(54)所引入的含金屬之漿料(76),係要與為達到形成該接觸指(78)而經過壓印(26)的含金屬之漿料且/或為了形成該基極接點(90)而經過壓印(24)的含金屬之漿料一起進行燒結(28)處理。
  10. 如申請專利範圍第7或8項所述之方法,其中透過一含金屬之漿料的壓印(26)形成接觸指(78)於該太陽能電池基板(52)之正面上且/或;透過一含金屬之漿料的壓印(24)以形成(24)基極接點(90),以為達到於該太陽能電池基板(52)之背面上接觸該太陽能電池(70)之基極(66);首先,為達到形成該接觸指(78)而含之金屬漿料的壓印(26)且/或為達到形成該基極接點(90)而壓印(24)之含金屬之漿料燒結(32);以及接著,接點材料(76)透過含金屬之漿料(76)的壓印(22)和燒結(34)引入於(22)該貫穿孔(54),並且在該太陽能電池基板(52)之背面上形成該發射極接點(80)。
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