TW201411859A - 太陽能電池及其製作方法 - Google Patents

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Abstract

一種太陽能電池及其製作方法。此太陽能電池包括基板、射極、第一鈍化層、第二鈍化層、多個第一電極、多個第二電極以及透明導電層。基板具有彼此相對的正面與背面。射極配置於正面處。第一鈍化層配置於射極上。第二鈍化層配置於背面上。第一電極配置於第一鈍化層上，且每一個第一電極的一部分穿過第一鈍化層而與射極連接。第二電極配置於第二鈍化層上，且每一個第二電極的一部分穿過第二鈍化層到達基板中。透明導電層配置於第一電極之間的第一鈍化層上，或是配置在第一電極及第一鈍化層上。

Description

太陽能電池及其製作方法
本發明是有關於一種光電元件的製作方法，且特別是有關於一種太陽能電池的製作方法。
由於石化能源短缺，人們對環保重要性的認知提高，因此人們近年來不斷地積極研發替代能源與再生能源的相關技術，希望可以減少目前人類對於石化能源的依賴程度以及使用石化能源時，對環境帶來的影響。在眾多的替代能源與再生能源的技術中，以太陽能電池最受矚目。主要是因為太陽能電池可直接將太陽能轉換成電能，且發電過程中不會產生二氧化碳或氮化物等物質，因此不會造成環境汙染的問題。
太陽能電池的原理是將p型半導體與n型半導體相接合，以形成p-n接面。當太陽光照射到具有此p-n結構的半導體時，光子所提供的能量可把半導體中的電子激發出來而產生電子電洞對。電子與電洞均會受到內建電位的影響，使得電洞沿著電場方向移動，電子則往相反的方向移動。如果以導線將此太陽能電池與負載連接起來，則可形成一個迴路，並可使電流流過負載，此即為太陽能電池發電的原理。
在一般的太陽能電池中，為了增加太陽光的入光量，位於太陽能電池正面(即入光面)處的多個電極之間必須維持足夠大的間距。然而，過大的間距往往導致電流傳導 的阻抗過大，造成太陽能電池的光電轉換效率下降。
本發明提供一種太陽能電池，其具有較佳的光電轉換效率。
本發明另提供一種太陽能電池的製作方法，其可製作出具有較佳的光電轉換效率的太陽能電池。
本發明提出一種太陽能電池，包括基板、射極、第一鈍化層、第二鈍化層、多個第一電極、多個第二電極以及第一透明導電層。基板具有彼此相對的正面與背面。射極配置於正面處。第一鈍化層配置於射極上。第二鈍化層配置於背面上。第一電極配置於第一鈍化層上，且每一個第一電極的一部分穿過第一鈍化層而與射極連接。第二電極配置於第二鈍化層上且每一個第二電極的一部分穿過第二鈍化層到達該基板中。第一透明導電層配置於第一電極之間的第一鈍化層上。
依照本發明實施例所述之太陽能電池，上述之第一透明導電層的材料例如為銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)、摻鋁氧化鋅(aluminium doped zinc oxide，AZO)或摻氟氧化錫(fluorine doped tin oxide，FTO)。
依照本發明實施例所述之太陽能電池，上述之第一透明導電層例如覆蓋第一電極。
依照本發明實施例所述之太陽能電池，更包括配置於第一鈍化層與第一透明導電層之間的抗反射層。
依照本發明實施例所述之太陽能電池，更包括配置於 第二鈍化層上的抗反射層。
依照本發明實施例所述之太陽能電池，更包括配置於第二電極之間的第二鈍化層上的第二透明導電層。
依照本發明實施例所述之太陽能電池，上述之第二透明導電層的材料例如為銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅或摻氟氧化錫。
依照本發明實施例所述之太陽能電池，上述之第二透明導電層例如覆蓋第二電極。
本發明另提出一種太陽能電池的製作方法，其是先提供具有彼此相對的正面與背面的基板。然後，於正面處形成射極。接著，於射極上形成第一鈍化層，以及於背面上形成第二鈍化層。而後，於第一鈍化層上形成多個第一電極，其中每一個第一電極的一部分穿過第一鈍化層而與射極連接，以及於第二鈍化層上形成多個第二電極，其中每一個第二電極的一部分穿過第二鈍化層到達基板中。之後，於第一電極之間的第一鈍化層上形成第一透明導電層。
依照本發明實施例所述之太陽能電池的製作方法，上述之第一透明導電層的材料例如為銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅或摻氟氧化錫。
依照本發明實施例所述之太陽能電池的製作方法，上述之第一透明導電層的形成方法例如為熱成長、化學氣相沈積法、噴塗或印刷。
依照本發明實施例所述之太陽能電池的製作方法，上述之第一透明導電層例如覆蓋第一電極。
依照本發明實施例所述之太陽能電池的製作方法，上述在形成第一鈍化層之後以及在形成第一電極之前，還可以於第一鈍化層上形成抗反射層。
依照本發明實施例所述之太陽能電池的製作方法，上述在形成第二鈍化層之後以及在形成第二電極之前，還可以於第二鈍化層上形成抗反射層。
依照本發明實施例所述之太陽能電池的製作方法，上述在形成第二電極之後，還可以於第二電極之間的第二鈍化層上形成第二透明導電層。
依照本發明實施例所述之太陽能電池的製作方法，上述之第二透明導電層的材料例如為銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅或摻氟氧化錫。
依照本發明實施例所述之太陽能電池的製作方法，上述之第二透明導電層的形成方法例如為熱成長、化學氣相沈積法、噴塗或印刷。
依照本發明實施例所述之太陽能電池的製作方法，上述之第二透明導電層例如覆蓋第二電極。
基於上述，在本發明中，電極之間形成有透明導電層且藉由此透明導電層而彼此連接，因此可以避免這些電極之間因間距過大而導致傳導阻抗過高的問題，且因此提高了太陽能電池的光電轉換效率。此外，由於透明導電層具有高透光性，因此並不會產生明顯入光量降低的問題。
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。
圖1A至圖1D為依照本發明一實施例所繪示的太陽能電池之製作流程剖面圖。首先，請參照圖1A，提供具有彼此相對的正面100a與背面100b的基板100。基板100可為單晶矽或多晶矽基板。此外，基板100可以為p型基板或n型基板。在本實施例中，將以p型基板對本發明作說明，但本發明並不以此為限。然後，於正面100a處形成射極102。射極102的形成方法例如是先在基板100上提供含磷(或其他5價元素)氣體(例如POCl3與氧氣的混合氣體)。然後，進行熱處理，利用高溫擴散的方式使磷摻雜至基板100中，以形成n型的射極102。此外，在形成射極102之後，使用氫氟酸去除上述熱處理過程中因基板100的表面被氧化而形成的磷玻璃。
此外，在另一實施例中，在形成射極102之前，還可先利用蝕刻製程對基板100進行紋理化處理，使正面100a成為粗糙表面。由於正面100a為粗糙表面，因此當光線入射至正面100a時會產生散射和多重反射，使得光線在太陽能電池中的行進路徑更長，藉此增加光子被吸收的機會。
接著，請參照圖1B，於射極102上形成鈍化層104，以及於背面100b上形成鈍化層106。鈍化層104與鈍化層106的形成方法例如為熱成長、化學氣相沈積法、噴塗或印刷。鈍化層104與鈍化層106的材料例如為SiO2、Al2O3或SiNx。在本發明中，並未對鈍化層104與鈍化層106的形成次序作限制。也就是說，可以先形成鈍化層104再形 成鈍化層106，或者先形成鈍化層106再形成鈍化層104。或者，當鈍化層104與鈍化層106的材料相同時，兩者也可以在同一步驟中形成。
此外，在形成鈍化層104之後，還可以選擇性地於鈍化層104上形成抗反射層105。抗反射層105的材料例如氮化矽。抗反射層105的形成方法例如是熱成長、化學氣相沈積法、噴塗或印刷。同樣地，在形成鈍化層106之後，也可以於鈍化層106上形成抗反射層107。抗反射層107的材料與形成方法與抗反射層105相同，於此不另行說明。
而後，請參照圖1C，於抗反射層105上形成電極108，其中每一個電極108的一部分穿過抗反射層105與鈍化層104而與射極102連接，以及於抗反射層107上形成電極110，其中每一個電極110的一部分穿過抗反射層107與鈍化層106到達基板100中。電極108的形成方法例如是先以網版印刷的方式將圖案化金屬膠形成在抗反射層105上(若未形成有抗反射層105，則將圖案化金屬膠形成在鈍化層104上)，再進行熱處理，將圖案化金屬膠中的樹脂、溶劑等載體去除，並將圖案化金屬膠中的金屬粉體燒結(sintering)成緻密結構，且使圖案化金屬膠中的金屬穿透抗反射層105與鈍化層104而到達射極102，以形成與射極102連接的電極108。
此外，電極110的形成方法與電極108類似，其是先以網版印刷的方式將圖案化金屬膠形成在抗反射層107上(若未形成有抗反射層107，則將圖案化金屬膠形成在鈍 化層106上)，再進行熱處理，將圖案化金屬膠中的樹脂、溶劑等載體去除，並將圖案化金屬膠中的金屬粉體燒結成緻密結構，且使圖案化金屬膠中的金屬穿透抗反射層107與鈍化層106並擴散至基板100中，以形成電極110。特別一提的是，在上述熱處理的過程中，從圖案化金屬膠擴散至基板100的金屬成為基板100中的摻質，其可提供背面電場(back surface field，BSF)。
在本發明中，並未對電極108與電極110的形成次序作限制。也就是說，可以先形成電極108再形成電極110，或者先形成電極110再形成電極108。
之後，請參照圖1D，於電極108之間的抗反射層105上形成透明導電層112(若未形成有抗反射層105，則將透明導電層112形成在鈍化層104上)。透明導電層112的材料例如為銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅或摻氟氧化錫。透明導電層112的形成方法例如為熱成長、化學氣相沈積法、噴塗或印刷。
在本實施例中，由於透明導電層112形成於電極108之間而將這些電極108連接起來，因此解決了電極108之間因間距過大而導致傳導阻抗過高的問題，因而提高了太陽能電池的光電轉換效率。此外，由於透明導電層112具有高透光性，因此並不會阻礙光線進入太陽能電池中。
在本實施例中，透明導電層112形成於電極108之間，但並未覆蓋整個電極108。然而，在另一實施例中，也可以形成覆蓋整個電極108的透明導電層。
圖2為依照本發明另一實施例所繪示的太陽能電池之剖面示意圖。請參照圖2，本實施例的太陽能電池與圖1D中的太陽能電池的差異在於：透明導電層200覆蓋了整個電極108。
此外，在另一實施例中，除了於電極108之間形成透明導電層112之外，還可以於電極110之間形成透明導電層。
圖3為依照本發明又一實施例所繪示的太陽能電池之剖面示意圖。請參照圖3，在本實施例中，除了於電極108之間形成透明導電層112之外，在形成電極110之後，還可以於電極110之間的抗反射層107上形成透明導電層300(若未形成有抗反射層107，則將透明導電層300形成在鈍化層106上)。透明導電層300的材料與形成方法與透明導電層112相同，於此不另行說明。同樣地，由於透明導電層300形成於電極110之間而將這些電極110連接起來，因此可以解決電極110之間因間距過大而導致傳導阻抗過高的問題。
圖4為依照本發明再一實施例所繪示的太陽能電池之剖面示意圖。請參照圖4，本實施例的太陽能電池與圖2中的太陽能電池的差異在於：除了透明導電層200覆蓋了整個電極108之外，透明導電層400亦覆蓋了整個電極110。透明導電層400的材料與形成方法與透明導電層200相同，於此不另行說明。
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，在不脫離本發明之精神和範圍內，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。
100‧‧‧基板
100a‧‧‧正面
100b‧‧‧背面
102‧‧‧射極
104、106‧‧‧鈍化層
105、107‧‧‧抗反射層
108、110‧‧‧電極
112、200、300、400‧‧‧透明導電層
圖1A至圖1D為依照本發明一實施例所繪示的太陽能電池之製作流程剖面圖。
圖2為依照本發明另一實施例所繪示的太陽能電池之剖面示意圖。
圖3為依照本發明又一實施例所繪示的太陽能電池之剖面示意圖。
圖4為依照本發明再一實施例所繪示的太陽能電池之剖面示意圖。
100‧‧‧基板
102‧‧‧射極
104、106‧‧‧鈍化層
105、107‧‧‧抗反射層
108、110‧‧‧電極
112‧‧‧透明導電層

Claims (18)

  1. 一種太陽能電池，包括：一基板，具有彼此相對的一正面與一背面；一射極，配置於該正面處；一第一鈍化層，配置於該射極上；一第二鈍化層，配置於該背面上；多個第一電極，配置於該第一鈍化層上，且每一第一電極的一部分穿過該第一鈍化層而與該射極連接；多個第二電極，配置於該第二鈍化層上，且每一第二電極的一部分穿過該第二鈍化層到達該基板中；以及一第一透明導電層，配置於該些第一電極之間的該第一鈍化層上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該第一透明導電層的材料包括銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅或摻氟氧化錫。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該第一透明導電層覆蓋該些第一電極。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，更包括一抗反射層，配置於該第一鈍化層與該第一透明導電層之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，更包括一抗反射層，配置於該第二鈍化層上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，更包括一第二透明導電層，配置於該些第二電極之間的該第二鈍 化層上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之太陽能電池，其中該第二透明導電層的材料包括銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅或摻氟氧化錫。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之太陽能電池，其中該第二透明導電層覆蓋該些第二電極。
  9. 一種太陽能電池的製作方法，包括：提供一基板，該基板具有彼此相對的一正面與一背面；於該正面處形成一射極；於該射極上形成一第一鈍化層；於該背面上形成一第二鈍化層；於該第一鈍化層上形成多個第一電極，其中每一第一電極的一部分穿過該第一鈍化層而與該射極連接；於該第二鈍化層上形成多個第二電極，其中每一第二電極的一部分穿過該第二鈍化層到達該基板中；以及於該些第一電極之間的該第一鈍化層上形成一第一透明導電層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池的製作方法，其中該第一透明導電層的材料包括銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅或摻氟氧化錫。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池的製作方法，其中該第一透明導電層的形成方法包括熱成長、化學氣相沈積法、噴塗或印刷。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池的製作方法，其中該第一透明導電層覆蓋該些第一電極。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池的製作方法，其中在形成該第一鈍化層之後以及在形成該些第一電極之前，更包括於該第一鈍化層上形成一抗反射層。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池的製作方法，其中在形成該第二鈍化層之後以及在形成該些第二電極之前，更包括於該第二鈍化層上形成一抗反射層。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池的製作方法，其中在形成該些第二電極之後，更包括於該些第二電極之間的該第二鈍化層上形成一第二透明導電層。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能電池的製作方法，其中該第二透明導電層的材料包括銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅或摻氟氧化錫。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能電池的製作方法，其中該第二透明導電層的形成方法包括熱成長、化學氣相沈積法、噴塗或印刷。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能電池的製作方法，其中該第二透明導電層覆蓋該些第二電極。
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