TW201409721A - 矽晶太陽能電池晶片 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種矽晶太陽能電池晶片。該矽晶太陽能電池晶片，具有邊緣絕緣層結構，包含：一矽晶基材，其中該矽晶基材具有一上表面、一下表面及一側面；以及，一絕緣層，僅形成於該矽晶基材之該側面上。

Description

矽晶太陽能電池晶片

本發明係關於一種矽晶太陽能電池晶片，特別關於一種具有邊緣絕緣層結構的矽晶太陽能電池晶片。

現今，由於全球能源的持續短缺且對於能源的需求與日俱增，因此如何提供環保且乾淨的能源便成為目前最迫切需要研究的議題。在各種替代性能源的研究當中，利用自然的太陽光經由光電能量轉換產生電能的太陽能電池，為目前所廣泛應用且積極研發之技術。

在傳統太陽能電池的製造過程中，為避免P、N兩極之間在晶片邊緣有接觸之現象，需多進行一道邊緣絕緣(isolation process)製程，以將晶片邊緣P、N絕緣，避免太陽能電池漏電內耗降低發電效率。然而，該邊緣絕緣製程會犧牲掉太陽能電池的可發電面積。此外，目前較常使用的邊緣絕緣方式係以雷射光束沿晶片邊緣進行切割、或是由晶片背面以酸或鹼進行蝕刻，然而無論是以那種方式進行邊緣絕緣切割，皆會造成製造成本提昇(例如：雷射射備昂貴、製程費時)、或是環境污染(蝕刻後所產生的廢液)等問題。

基於上述，發展出一種可改善上述習知技術缺失之太陽能電池之製造方法，實為目前太陽能電池技術所迫切需要的。

本發明提供一種矽晶太陽能電池晶片，由於該矽晶太陽能電池晶片具有邊緣絕緣層結構，因此可免除後續太陽能電池製造過程中所使用的邊緣絕緣製程，增加太陽能電池的發電效率、降低製造成本、以及改善太陽能電池在使用上的安全性。

本發明所述之矽晶太陽能電池晶片包含一矽晶基材，其中該矽晶基材具有一上表面、一下表面及一側面；以及，一絕緣層，僅形成於該矽晶基材之該側面上。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明係揭露一種矽晶太陽能電池晶片。根據本發明一實施例，請參照第1圖，該矽晶太陽能電池晶片100具有邊緣絕緣層結構，包含一矽晶基材10、以及一絕緣層12。其中，請參照第2圖(係為第1圖沿2-2’切線的剖面示意圖)，該矽晶基材10具有一上表面11、一下表面13、及一側面15。該側面15係指該矽晶基材10非上表面11及下表面13之所有表面，在第1圖所述實施例中，該側面15即表示該正方形矽晶基材10的四個側壁。值得注意的是，該絕緣層12僅形成於該矽晶基材10之側面15上(該矽晶基材10的側面皆被該絕緣層12所覆蓋，且該絕緣層 12與該矽晶基材10直接接觸)，換言之，該矽晶基材10的上表面11、及下表面13並未被該絕緣層12所覆蓋。根據本發明一實施例，該矽晶基材10之電阻率係介於1x10^-5至1x10⁶歐姆‧米，且具有一能隙(傳導帶至價帶)介於1-3電子伏特(eV)。舉例來說，該矽晶基材10可為一單晶矽基材、或一多晶矽基材，且可為一摻雜摻質(例如n型或p型摻質)之矽基材。該絕緣層12係具有一電阻率不小於1x10⁸歐姆‧米，且具有一能隙(傳導帶至價帶)約大於9電子伏特(eV)。該絕緣層12可為含矽的絕緣層，請參照第2圖，該絕緣層12可為由氧化矽、氮化矽、或氮氧化矽所構成之單層結構。根據本發明另一實施例，請參照第3圖，該絕緣層12亦可具有一由至少兩層膜層所構成的多層結構。舉例來說，該絕緣層12可具有一擇自由氧化矽、氮化矽、及氮氧化矽所構成之多層結構。本發明所述之該絕緣層12之厚度T可不小於45nm(可避免後續所形成之太陽能電池漏電)，亦可依實際需要加以調整。

以本發明所述之矽晶太陽能電池晶片100來進行太陽能電池的製程時，可避免一摻雜層在矽晶基材10的側面15形成。再者，由於該絕緣層12僅形成於該矽晶基材10之側面15，因此不會遮擋後續所形成的太陽能電池之發電面積。

根據本發明一實施例，本發明所述之矽晶太陽能電池晶片100的製造方法，可包含以下步驟(請參照第4圖)：首先，提供一矽晶晶棒50(步驟A1)，其中該矽晶晶棒50具有一上表面51、一下表面53、一及一側面55，請參照 第5a圖。根據本發明一實施例，該矽晶晶棒50可為一經研磨後之方柱矽晶晶棒或其他形狀矽晶晶棒，例如一單晶矽晶棒、或一多晶矽晶棒，且該矽晶晶棒50可為一已摻雜之矽晶晶棒(n型摻雜、或p型摻雜)。接著，形成一絕緣材料52以覆蓋該矽晶晶棒之整個側面55(步驟A2)，亦可進一步覆蓋該上表面51、及下表面53，請參照第5b圖。形成該絕緣材料52的方法可包含蒸鍍法、化學氣相沉積法、電漿輔助化學氣相沉積、原子層沉積法、濺鍍法、熱氧化法、塗佈法、或其結合。該絕緣材料52係具有一電阻率不小於1x10⁸歐姆‧米，且具有一能隙(傳導帶至價帶)約大於9電子伏特(eV)。該絕緣層52可為含矽的絕緣層，其中該絕緣層52可為由氧化矽、氮化矽、或氮氧化矽所構成之單層結構。根據本發明另一實施例，該絕緣層52亦可具有一由至少兩層膜層所構成的多層結構。舉例來說，該絕緣層52可具有一擇自由氧化矽、氮化矽、及氮氧化矽所構成之多層結構。本發明所述之該絕緣層52之厚度可不小於45nm，亦可依實際需要加以調整。最後，對覆蓋有該絕緣材料52之矽晶晶棒50之側面進行切割(步驟A3)，得到複數如第1及2圖所示之矽晶太陽能電池晶片100，請參照第5c圖。

此外，根據本發明某些實施例，在得到本發明第1及2圖所示之矽晶太陽能電池晶片100後，可進一步對該矽晶太陽能電池晶片100之該上表面11、該下表面13、及該側面13之至少一者進行一織化(texturing)處理，獲得具有織化結構之表面，使得後續以該矽晶太陽能電池晶片100所製得之太陽能電池具有較低之入射光反射率。在本發明一 實施例中，可對該矽晶太陽能電池晶片100之上表面11進行一織化(texturing)處理，獲得具有織化結構之上表面11A，請參照第6圖；此外，根據本發明另一實施例，可同時對該矽晶太陽能電池晶片100之上表面11及下表面13進行一織化(texturing)處理，獲得具有織化結構之上表面11A及下表面13A，請參照第7圖。

基於上述，本發明所述之矽晶太陽能電池晶片由於具有邊緣絕緣層結構，可免除後續太陽能電池製造過程中所使用的邊緣絕緣製程，增加太陽能電池的發電效率、降低製造成本、以及改善太陽能電池在使用上的安全性。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例，來說明本發明所述之矽晶太陽能電池晶片及其製造方法。

具有邊緣絕緣層的矽晶太陽能電池晶片之製備

實施例1

將經切割所得之三片矽晶片相疊，並置入電漿輔助化學氣相沉積腔體中待。抽真空後，在溫度450下沉積氮化矽(Si₃N₄)，反應時間為700秒。反應完成後，取位於疊片結構中置於下方的兩片矽晶片進行量測，得知形成在矽晶片側面的氮化矽膜厚T約50nm。

該氮化矽層的厚度可藉由製程時間來決定，然而由於以PECVD方式形成超過1μm厚度的氮化矽絕緣層需要超過7000秒的製程時間，耗時且耗能。因此，可採用複合型的絕緣層組合，即內層(接觸晶片)的絕緣層可採PECVD方 式來形，而外層的絕緣層則可採用塗佈的方式來加厚。該絕緣層的厚度可厚度可增加到200μm，亦可視需求而加至更厚。

雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此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。

2-2’‧‧‧切線

10‧‧‧矽晶基材

11‧‧‧上表面

11A‧‧‧具有織化結構之上表面

12‧‧‧絕緣層

13‧‧‧下表面

13A‧‧‧具有織化結構之下表面

15‧‧‧側面

50‧‧‧矽晶晶棒

52‧‧‧絕緣材料

51‧‧‧上表面

53‧‧‧下表面

55‧‧‧側面

100‧‧‧矽晶太陽能電池晶片

A1‧‧‧步驟

A2‧‧‧步驟

A3‧‧‧步驟

T‧‧‧厚度

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之矽晶太陽能電池晶片的示意圖。

第2圖係顯示第1圖所述之矽晶太陽能電池晶片沿切線2-2’的剖面結構示意圖。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之矽晶太陽能電池晶片的剖面結構示意圖。

第4圖係為本發明一實施例所述之矽晶太陽能電池晶片製造方法之步驟流程圖。

第5a至5c圖係為一系列的示意圖，用以說明本發明所述之矽晶太陽能電池晶片的製造方法。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之具有織化結構之上表面之矽晶太陽能電池晶片的剖面結構示意圖。

第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之具有織化結構之上表面及下表面之矽晶太陽能電池晶片的剖面結構示意圖。

2-2’‧‧‧切線

10‧‧‧矽晶基材

12‧‧‧絕緣層

15‧‧‧側面

100‧‧‧矽晶太陽能電池晶片

T‧‧‧厚度

Claims (10)

1. 一種矽晶太陽能電池晶片，包含：一矽晶基材，其中該矽晶基材具有一上表面、一下表面及一側面；以及一絕緣層，僅形成於該矽晶基材之該側面上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶太陽能電池晶片，其中該絕緣層係僅覆蓋該矽晶基材之整個側面，並與該矽晶基材直接接觸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶太陽能電池晶片，其中該矽晶基材係為一單晶矽基材、或一多晶矽基材。
4. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶太陽能電池晶片，其中該矽晶基材係為一n摻雜之矽晶基材或p摻雜之矽晶基材。
5. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶太陽能電池晶片，其中該絕緣層具有一電阻率不小於1x10⁸歐姆‧米。
6. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶太陽能電池晶片，其中該絕緣層係為含矽的絕緣層。
7. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶太陽能電池晶片，其中該絕緣層係為氧化矽、氮化矽、或氮氧化矽所構成之單層結構。
8. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶太陽能電池晶片，其中該絕緣層係為擇自由氧化矽、氮化矽、及氮氧化矽所構成之多層結構。
9. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶太陽能電池晶片，其中該絕緣層的厚度不小於45nm。
10. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶太陽能電池晶片，其中該上表面、該下表面、及該側面之至少一者係為一具織化結構之表面。