TW201417312A - 具有嵌入式背面電極的太陽能電池的結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種太陽能電池結構，包含有一基板，包含有一正面以及一背面；一摻雜射極層，位於該正面；一抗反射層，覆蓋於該摻雜射極層上；至少一匯流電極，設於該正面且與該摻雜射極層電耦合；一背面電極，設於該背面，其中該背面包含有至少一嵌入式結構，延伸至該基板中；以及一背面電場層，位於該背面且與該背面電極電耦合。

Description

具有嵌入式背面電極的太陽能電池的結構及其製造方法

本發明係有關於一種太陽能電池技術領域，特別是有關一種具有嵌入式(damascened)背面電極的太陽能電池的結構及其製造方法。

隨著消耗性能源日益枯竭，太陽能等替代能源的開發早已成為重要之發展方向。太陽能電池的工作原理係利用太陽光之輻射能源與半導體材料作用來產生電能，主要材料包括有半導體材料，如單晶矽、多晶矽、非晶矽之矽基板或III-V族化合物之半導體材料等，以及用來作為電極之導電膠，例如，銀膠或鋁膠等。

目前，太陽能電池的製造方法通常先進行晶圓表面清潔與粗糙化處理，然後進行擴散製程，在晶圓表面形成摻雜射極區域及磷玻璃層，以蝕刻製程去除磷玻璃層之後，沈積介電材料形成抗反射層，然後，再利用網印技術於正面形成指電極(finger)與匯流電極(bus bar)，並於背面形成背面電極，最後進行燒結形成背面電場(back surface field,BSF)。

已知，所形成的背面電場與太陽能電池的電池效率有關。為了增加背面電場面積，習知作法通常係藉由改變背面電極圖樣設計，例如，採減少背面銀漿面積的方式，或者採斷開匯流電極，增加鋁漿面積的方式。然而，上述習知作法能改善的效果有限。

據此，本發明之主要目的在提供一種改良的太陽能電池結構，能夠大幅提昇太陽能電池的電池效率，並且能夠解決先前技藝之不足與缺點。

為達上述目的，本案提供一種太陽能電池結構，包含有一基板，包含有一正面以及一背面；一摻雜射極層，位於該正面；一抗反射層，覆蓋於該摻雜射極層上；至少一匯流電極，設於該正面且與該摻雜射極層電耦合；一背面電極，設於該背面，其中該背面包含有至少一嵌入式結構，延伸至該基板中；以及一背面電場層，位於該背面且與該背面電極電耦合。

本案另揭露上述太陽能電池結構的製造方法，其步驟包括：提供一基板，包括一正面及一背面；於該正面形成一摻雜射極層；於該摻雜射極層上形成一抗反射層；於該背面上進行加工，形成至少一溝槽結構；於該正面形成至少一匯流電極；於該背面形成一背面電極，使該背面電極填入該溝槽結構；以及進行燒結製程，形成一背面電場層。

為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施方式，並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下之較佳實施方式與圖式僅供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱第1圖至第7圖，其為依據本發明第一實施例所繪示的具有嵌入式背面電極的太陽能電池的製造方法的示意圖。首先，如第 1圖所示，提供一半導體基板或晶圓11，例如，P型摻雜矽晶圓，其厚度例如約180-200微米左右，並進行表面清潔及表面粗糙化處理。晶圓11包括一正面S1及背面S2，其中正面S1可以作為受光面。接著，如第2圖所示，於晶圓11的正面S1上形成一摻雜射極層12，例如，使用擴散製程於晶圓11的正表面S1形成一N摻雜射極層12及磷玻璃層22。

如第3圖所示，接著以蝕刻製程，例如使用濕蝕刻製程或乾蝕刻製程，進行邊緣絕緣，並去除磷玻璃層22。如第4圖所示，進行化學氣相沈積製程，例如電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)，在摻雜射極層12上沈積一抗反射層13，例如氮化矽或氧化矽等。

如第5圖所示，接下來，於晶圓11的背面S2上進行加工，例如，以雷射、機械加工、電漿蝕刻等方式，於晶圓11的背面S2上形成溝槽結構21。根據本發明實施例，溝槽結構21可以是例如，深度d約5-40微米，寬度w約20-150微米左右的溝槽結構，其剖面可以具有U型或者V型輪廓，或不限任何剖面輪廓。

如第6圖所示，接著利用網印技術，於晶圓11的正面S1上形成指電極(圖未示)與匯流電極14，並於背面形成背面電極15。其中，在晶圓11的正面S1上的匯流電極14可以是以銀漿形成，而背面電極可以是以鋁漿形成。背面電極15填入溝槽結構21中，並填滿溝槽結構21，形成嵌入式結構15a。最後，如第7圖所示，進行燒結形成P+背面電場層25。

請參閱第8圖至第14圖，其為依據本發明第二實施例所繪示的具有嵌入式背面電極的太陽能電池的製造方法的示意圖。首先，如 第8圖所示，提供一晶圓11，例如，P型摻雜矽晶圓，其厚度例如約180-200微米左右。晶圓11包括一正面S1及背面S2。接下來，如第9圖所示，於晶圓11的背面S2上進行溝槽加工，例如，以雷射、機械加工、電漿蝕刻等方式，於晶圓11的背面S2上形成溝槽結構21，例如，深度約5-40微米，寬度約20-150微米左右的溝槽結構，其剖面可以具有U型或者V型輪廓，或不限任何剖面輪廓。隨後，進行表面清潔及表面粗糙化處理。

接著，如第10圖所示，於晶圓11的正面S1上形成一摻雜射極層12，例如，使用擴散製程於晶圓11的正表面S1形成一N摻雜射極層12及磷玻璃層22。

如第11圖所示，接著以蝕刻製程，例如使用濕蝕刻製程或乾蝕刻製程，進行邊緣絕緣，並去除磷玻璃層22。如第12圖所示，進行化學氣相沈積製程，例如電漿輔助化學氣相沈積，在摻雜射極層12上沈積一抗反射層13，例如氮化矽或氧化矽等。

如第13圖所示，接著利用網印技術，於晶圓11的正面S1上形成指電極(圖未示)與匯流電極14，並於背面形成背面電極15。其中，在晶圓11的正面S1上的匯流電極14可以是以銀漿形成，而背面電極可以是以鋁漿形成。背面電極15填入溝槽結構21中，並填滿溝槽結構21，形成嵌入式結構15a。最後，如第14圖所示，進行燒結形成P+背面電場層25。

上述第二實施例與第一實施例的主要差別在於，在第一實施例中，溝槽加工步驟係在抗反射層形成後才進行，而第二實施例中，溝槽加工步驟係在晶圓表面清潔及表面粗糙化處理之前進行。另 外，也上兩實施例僅為例示，溝槽加工步驟不侷限於上述時間點進行，只要於形成背面電極之前進行即可。本發明藉由在晶圓背面加工形成溝槽結構來增加背面表面積，因而增加BSF面積，可明顯提升太陽能電池的電池效率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

11‧‧‧晶圓

12‧‧‧摻雜射極層

13‧‧‧抗反射層

14‧‧‧匯流電極

15‧‧‧背面電極

15a‧‧‧嵌入式結構

21‧‧‧溝槽結構

22‧‧‧磷玻璃層

25‧‧‧P+背面電場層

S1‧‧‧正面

S2‧‧‧背面

第1圖至第7圖為依據本發明第一實施例所繪示的具有嵌入式背面電極的太陽能電池的製造方法的示意圖。

第8圖至第14圖為依據本發明第二實施例所繪示的具有嵌入式背面電極的太陽能電池的製造方法的示意圖。

11‧‧‧晶圓

12‧‧‧摻雜射極層

13‧‧‧抗反射層

14‧‧‧匯流電極

15‧‧‧背面電極

15a‧‧‧嵌入式結構

25‧‧‧P+背面電場層

S1‧‧‧正面

S2‧‧‧背面

Claims (4)

1. 一種太陽能電池結構，包含有：一基板，包含有一正面及一背面；一摻雜射極層，位於該正面；一抗反射層，覆蓋於該摻雜射極層上；至少一匯流電極，設於該正面且與該摻雜射極層電耦合；一背面電極，設於該背面，其中該背面包含有至少一嵌入式結構，延伸至該基板中；以及一背面電場層，位於該背面且與該背面電極電耦合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構，其中該基板的該背面具有至少一溝槽結構，且該嵌入式結構係位於該溝槽結構內。
3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池結構，其中該溝槽結構的深度約5-40微米，寬度約20-150微米。
4. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池結構，其中該溝槽結構係在形成背面電極之前完成。