TW201431110A - 太陽能電池金屬化之強化化學鍍導電性之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露用於形成太陽能電池之接觸區之方法。方法包含沉積由第一金屬組成之糊劑於太陽能電池之基板上、固化糊劑以形成第一金屬層、化學鍍第二金屬層於第一金屬層上並電解鍍第三金屬層於第二金屬層上，此處第二金屬層電性連結第一金屬層於第三金屬層。此方法能進一步包含電解鍍第四金屬層於第三金屬層上。

Description

太陽能電池金屬化之強化化學鍍導電性之方法
相關申請案之交互參照
【0001】
本申請案主張於2012年12月10所提出之美國臨時申請案第61/956,175號與2013年3月15日所提出之美國臨時申請案第61/794,499號之權益，其全部內容係於此併入以作為參考。
【0002】
於文中所描述之主體之實施例大致上係相關於太陽能電池。更具體地，主體之實施例係相關於太陽能電池結構與製造製程。
 【0003】
太陽能電池為用於轉換太陽輻射為電能之眾所週知的裝置。其能使用半導體製程技術製造於半導體晶圓上。太陽能電池包含P型與N型擴散區。衝擊太陽能電池之太陽能輻射產生遷移至擴散區之電子與電洞，藉此產生電壓差於擴散區間。在背接觸式太陽能電池中，擴散區與結合於其之金屬接觸指位於太陽能電池之背側上。接觸指允許外在電路結合太陽能電池並藉由太陽能電池供電。
【0004】
當其為標準太陽能電池製造製程之本質部分時，用於改良接觸形成與於製造時電鍍金屬於太陽能電池之技術是相當有益的。此類改良技術可減少製造操作並改良整體輸出產量，降低整體太陽能電池製造時間並因為較少之處理而提升可得產量。
 【0005】
根據本發明之一態樣，提出一種用於形成太陽能電池接觸區之方法，太陽能電池具有於正常運作時面向太陽之前側，以及相對於前側之背側，該方法包含：沉積包含第一金屬之糊劑於太陽能電池之基板上；固化糊劑以形成第一金屬層；化學鍍第二金屬層於第一金屬層上；以及電解鍍第三金屬層於第二金屬層上，其中第二金屬層電性連結第一金屬層於第三金屬層。
【0006】
根據本發明之另一態樣，提出一種用於形成太陽能電池接觸區之方法，太陽能電池具有於正常運作時面向太陽之前側，以及相對於前側之背側，該方法包含：以交指(interdigitated)圖案沉積鋁糊劑於太陽能電池之基板上；固化鋁糊劑以形成鋁層；化學鍍具有至少0.1微米之厚度之第二金屬層於鋁層上；電解鍍第三金屬層於第二金屬層上，其中第二金屬層電性連結鋁層於第三金屬層；以及電解鍍第四金屬層於第三金屬層上。
【0007】
根據本發明之再一態樣，提出一種用於形成太陽能電池接觸區之方法，太陽能電池具有於正常運作時面向太陽之前側，以及相對於前側之背側，該方法包含：以交指圖案沉積具有至少0.5微米之厚度之鋁糊劑於太陽能電池之基板上；熱固化該鋁糊劑以形成鋁層；化學鍍包含具有至少0.1微米之厚度之屏障金屬之第二金屬層於鋁層上，其中屏障金屬適用於避免金屬進入基板之擴散；電解鍍第三金屬層於第二金屬層上，其中第二金屬層電性連結鋁層於第三金屬層；以及電解鍍第四金屬層於第三金屬層上。
100、300、400、500、700．．．太陽能電池
102、302、402、502、602、702．．．背側
104、304、404、504．．．前側
110、310、410．．．基板
112、312、412．．．第一摻雜區
114、314、414．．．第二雜區
120、420．．．抗反射層
122、422．．．背部抗反射層
124、324、424、524．．．紋理表面
126．．．接觸區
130、336、436、536、736．．．第一金屬層
140、340、440．．．固化
142、144、342、344．．．抗蝕刻劑
160、350、450、550、750．．．第二金屬層
320、420、520．．．第一介電質層
322、422、522．．．第二介電質層
326、526．．．接觸孔洞
330、430、630．．．第一金屬
332、432、632．．．黏結基質
334、434．．．第二態
360、460、560、760．．．第三金屬層
362、462、562．．．第四金屬層
510．．．矽基板
512．．．第一摻雜多晶矽區
514．．．第二摻雜多晶矽區
516．．．第三介電質層
528．．．溝道區
670．．．網版印刷器
672．．．刮漿板
674．．．網版
676．．．乳膠
678．．．框架
680．．．噴墨印刷器
682．．．印刷頭
684．．．印刷噴嘴
752．．．化學鍍介質
764．．．電解鍍介質
770．．．化學鍍設置
772、782．．．電鍍槽
774、784．．．懸吊架
776、786．．．固定物
780．．．電解鍍設置
790．．．陽極
792．．．互連器
801、811、821、831、841、851、861、871．．．第一操作
802、812、822、832、842、852、862、872．．．第二操作
803、813、823、833、843、853、863、873．．．第三操作
804、814、824、834、844、854、864、874．．．第四操作
805、825、835、845、855、865、875．．．第五操作
806．．．第六操作
807．．．第七操作
808、815、826、836、846、856、866、876．．．最後操作
【0008】
當與隨後圖示結合考量時，主體之更完整了解可藉由參閱實施方式及發明申請專利範圍而導出，其中於圖式各處類似之參考符號表示相似之元件。
【0009】
第1圖至第6圖係為根據標準太陽能電池製造製程之太陽能電池之剖面表示圖；
【0010】
第7圖至第10圖係為隨單一或多個金屬接觸指之用於導電性模型之圖表表示圖；
【0011】
第11圖至第18圖係為根據用於形成太陽能電池之接觸區之方法所製造之太陽能電池之剖面表示圖；
【0012】
第19圖至第23圖係為根據用於形成太陽能電池之接觸區之另一個方法所製造之太陽能電池之剖面表示圖；
【0013】
第24圖及第25圖係為根據用於形成太陽能電池之接觸區之又一個方法所製造之太陽能電池之剖面表示圖；
【0014】
第26圖及第27圖係為根據用於形成太陽能電池之接觸區之方法所製造之太陽能電池之剖面表示圖；
【0015】
第28圖及第29圖係為根據用於形成太陽能電池之接觸區之另一個方法所製造之太陽能電池之剖面表示圖；
【0016】
第30圖至第37圖係為根據用於形成太陽能電池之接觸區之方法之用於形成太陽能電池之接觸區之方法之流程圖。
 【0017】
以下詳述之實施方式本質上僅為說明性的且不意圖限制主體之實施例或此實施例之應用及使用。如文中所使用的，詞彙「例示性(exemplary)」意味著「作為例子、範例或說明」。任何文中所述作為例示性的實施方式不必然地被詮釋為相比於其他實施方式為較佳的或是有優勢的。更進一步，不意圖為之前的技術領域、先前技術、發明內容或之後的實施方式中之任何所明示的或所暗示的理論限制。
【0018】
此外，說明例如特定製程流程操作之大量特定細節以提供方法及其實施例之完整了解。對此領域中具有通常知識者而言為明顯的是此方法及其實施例可無需此特定細節地實行。在其他例子中，不詳細描述眾所周知之製造技術，如微影術、蝕刻及電鍍技術，以不會不必要地模糊此方法及其實施例。更進一步，其會被了解的是圖式中所示之各種實施例為說明性的表示且不必然地照比例繪製。
【0019】
揭露用於形成太陽能電池之接觸區之方法。此方法包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側，以及相對於前側之背側之太陽能電池。此方法也包含沉積由第一金屬組成之糊劑於太陽能電池之基板上；固化糊劑以形成第一金屬層；化學鍍第二金屬層於第一金屬層上以及電解鍍第三金屬層於第二金屬層上，此處第二金屬層電性結合第一金屬層於第三金屬層。在實施例中，沉積糊劑於基板上包含沉積糊劑於基板上之多晶矽區上。在另一個實施例中，沉積糊劑包含沉積鋁糊劑。在再一個實施例中，沉積鋁糊劑包含沉積具有至少0.5微米之厚度之鋁糊劑。在又一個實施例中，第二金屬層包含適用於避免來自第三金屬層之金屬進入基板之擴散之屏障金屬。在另一個實施例中，化學鍍第二金屬層包含化學鍍例如，但不限於，鎳、金、銀、銠、鉻、鋅、錫或鎘之金屬。在再一個實施例中，化學鍍第二金屬層包含化學鍍具有至少0.1微米之厚度之金屬層。在又一個實施例中，電解鍍第三金屬層包含電解鍍例如，但不限於，銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀及鉑之金屬。
【0020】
揭露用於形成太陽能電池接觸區之另一個方法。此方法包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側，以及相對於前側之背側之太陽能電池。此方法也包含沉積由第一金屬組成之糊劑於太陽能電池之基板上；固化糊劑以形成第一金屬層；化學鍍第二金屬層於第一金屬層上以及電解鍍第三金屬層於第二金屬層上，此處第二金屬層電性上結合第一金屬層於第三金屬層。在實施例中，此方法進一步包含電解鍍第四金屬層於第三金屬層上。在另一個實施例中，電解鍍第四金屬層包含包含電解鍍例如，但不限於，銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀及鉑之金屬。
【0021】
揭露用於形成太陽能電池接觸區之又一方法。此方法包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側，以及相對於前側之背側之太陽能電池。此方法也包含以交指(interdigitated)圖案沉積鋁糊劑於太陽能電池之基板上；固化鋁糊劑以形成鋁層；化學鍍具有至少0.1微米之厚度之第二金屬層於鋁層上；電解鍍第三金屬層於第二金屬層上，此處第二金屬層電性連結鋁層於第三金屬層；以及電解鍍第四金屬層於第三金屬層上。在實施例中，沉積鋁糊劑包含沉積具有至少0.5微米之厚度之鋁糊劑。在另一個實施例中，第二金屬層包含適用於避免來自第三金屬層之金屬進入基板之擴散之屏障金屬。在再一個實施例中，沉積鋁糊劑於基板上包含沉積鋁糊劑於基板上之多晶矽區上。在又一實施例中，沉積鋁糊劑包含使用例如，但不限於，網版印刷、旋塗或噴墨印刷之方法之沉積。在實施例中，電解鍍第三及第四金屬層包含電解鍍例如，但不限於，銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀或鉑之金屬。
【0022】
揭露用於形成太陽能電池接觸區之方法。此方法包含提供提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側，以及相對於前側之背側之太陽能電池。此方法也包含以交指圖案沉積具有至少0.5微米之厚度之鋁糊劑於太陽能電池之基板上；熱固化鋁糊劑以形成鋁層以及化學鍍包含具有至少0.1微米之厚度之屏障金屬之第二金屬層於第一金屬層上，此處屏障金屬適用於防止金屬進入基板之擴散。此方法也包含電解鍍第三金屬層於第二金屬層上，此處第二金屬層電性連結鋁層於第三金屬層，以及電解鍍第四金屬層於第三金屬層上。在實施例中，沉積鋁糊劑於基板上包含沉積鋁糊劑於基板上之多晶矽區上。在另一實施例中，沉積鋁糊劑於太陽能電池上包含使用例如，但不限於，網版印刷、旋塗、或噴墨印刷之方法沉積鋁糊劑於太陽能電池上。在又一實施例中，提供太陽能電池包含提供例如，但不限於，背接觸式太陽能電池、前接觸式太陽能電池、單晶矽太陽能電池、多晶矽太陽能電池、非晶矽太陽能電池、薄膜矽太陽能電池、硒化銅銦鎵(CIGS)太陽能電池及碲化鎘太陽能電池之太陽能電池。
【0023】
第1圖至第6圖係為描繪形成太陽能電池100之接觸區之標準製程中之操作。參閱第1圖，標準製程可包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側104，以及相對於前側104之背側102之太陽能電池。太陽能電池也能包含基板或矽基板110、第一及第二摻雜區112及114、以及於摻雜區112及114兩者上之接觸區126，此處接觸區126可使用標準蝕刻技術形成。所提供之太陽能電池100也可具有沉積於前側104上紋理區124上之抗反射層(ARC)120。所提供之太陽能電池100也可具有沉積於背側102上之背部抗反射層(BARC)122。在第2圖中，標準製程也可包含使用包含濺射及退火之物理氣相沉積(physical vapor deposition)技術沉積第一金屬層130於太陽能電池100之背側102上。如第3圖所示，標準製程包含固化140第一金屬層130，此處固化140第一金屬層130允許改良第一金屬層130與第一及第二摻雜層112及114間之黏著。標準製程也可如第4圖中所示，包含以交指圖案沉積抗蝕刻墨水142及144於太陽能電池之背側102及沿太陽能電池100之側邊邊緣上。在第5圖中，標準製程也可包含電解鍍第二金屬層160於第一金屬層130之暴露區域上，此處抗蝕刻墨水142及144防止沿著太陽能電池100之背側及側邊邊緣之過量金屬之電鍍。標準製程也能包含移除抗蝕刻劑142及144以及抗蝕刻劑142及144底下之過量金屬，此處第一金屬層130電性連結第二金屬層160於第一及第二摻雜區112及114。第6圖顯示以上述提及之標準製程所製造之習知太陽能電池之剖面圖。
【0024】
在減少製造太陽能電池100之成本中，以使用印刷沉積方法所形成之第一金屬層130替換藉由物理氣相沉積(PVD)所形成之第一金屬層130係有優勢的。然而，所印刷之第一金屬層相較於如以下討論之藉由物理氣相沉積(PVD)所形成之第一金屬層130可能具有較低之導電性。
【0025】
藉由參閱第7圖至第10圖，顯示隨印刷之金屬指之導電性損失之模型之圖表表示圖。建模過程使用以不同電阻率值於太陽能電池上印刷之鋁糊劑做為參考。參閱第7圖，建模該過程驗證在從所有金屬指以約100至150cm延伸到指之末端之匯流排之0點位置，導電性沿單一印刷金屬接觸指下降。如從第7圖能觀察到的，沒有電解鍍能發生在金屬指之末端位於排斥任何電鍍發生之去鍍狀態之金屬指之末端。第8圖至第10圖描繪觀察到相似結果之更複雜之交指金屬指情況之結果。印刷鋁糊劑之另一個替代方案為以具有更高導電性之金屬取代鋁。在此情況中，可使用銀或例如金之貴金屬，但對於此類材料而言成本會急速地變得過高。
【0026】
以上所述標準製程為無成本效益的並對於太陽能電池製造製程中之應用為沒有效率的。描述所提出之方法之實施例細節之其後敘述可提供對以上所述之標準製程之替代性解決方案。
【0027】
做為對上述問題之解決方案，所提出之方法改為包含化學鍍之使用以提升印刷金屬指之導電性。因為化學鍍不依靠外在電路來電鍍金屬，化學鍍率並不取決於印刷金屬指或印刷金屬層之導電率。在一此類實施例中，化學沉積被用以電鍍金屬到印刷金屬層上，此處印刷金屬層之導電率可被增強。化學式技術可具有均勻地塗佈與填入印刷金屬層之金屬糊粒子間之空缺之優點。填入金屬糊粒子間之空的空間之優點降低全體電阻率並提升印刷金屬層之導電率。此方法也允許減少以上所提及之標準製程中之製程步驟，例如能與沉積步驟結合之熱步驟與抗蝕刻劑施加及移除步驟之移除。因此，一或多個實施例係針對包含印刷於太陽能電池之背側、化學鍍金屬層到印刷金屬層以及接著電解鍍另一金屬層到化學形成之金屬層之用於形成太陽能電池之接觸區之方法。各種方法描述於後。
【0028】
第11圖描繪揭露用於形成太陽能電池300接觸區之方法。此方法包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽以接收光之前側304，以及相對於前側304之背側302之太陽能電池300。在一些實施例中，在第一及第二摻雜區312及314形成前，太陽能電池300之基板或矽基板310被清潔、磨光、平整化及/或變薄或其他處理。在另一實施例中，矽基板310由多晶矽(polysilicon)或多結晶體矽(multi-crystalline silicon)組成。在再一實施例中，第一及第二摻雜區312及314藉由熱製程生長。在又一實施例中，第一摻雜區312藉由習知摻雜製程沉積摻雜物於矽基板中而沉積於矽基板310上。在實施例中，氧化物層沉積於第一摻雜區312上及第二摻雜區314上，用作為兩區域之保護屏障。第一及第二摻雜區312及314各包含摻雜材料但不限於正型摻雜物如硼或負型摻雜物如磷。雖然第一及第二摻雜區312及314被描述為藉由熱製程或藉由習知摻雜製程沉積摻雜物於矽基板中而生長，與描述或敘述於此處之任意其他形成、沉積或生長製程操作相同，各層或物質可使用任何合適製程而形成。舉例來說，可使用化學氣相沉積(CVD)製程、低壓化學氣相沉積(LPCVD)、常壓化學氣相沉積(APCVD)、電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)、熱生長、濺射，以及任何其他所需之技術於所述之形成中。在實施例中，第一及第二摻雜區312及314藉由沉積技術、濺射或例如噴墨印刷或網版印刷之印刷製程而形成於矽基板310上。此方法包含為了提升太陽輻射收集而形成紋理矽區域或形成紋理表面324於太陽能電池300之前側304上。形成紋理之表面324為用於散射入射光、降低太陽能電池表面反射回去之光量之具有規則或不規則形狀之表面。第一介電質層320形成於前側304上之紋理表面324上以進一步提升太陽能電池之光吸收性。在一實施例中，形成第一介電質層320包含形成抗反射塗膜(ARC)。第二介電質層322形成於太陽能電池300之背側302上。在一實施例中，形成第二介電質層322於背側302上包含形成背側抗反射塗膜(BARC)。在另一實施例中，抗反射塗膜(ARC)320與背側抗反射塗膜(BARC)322兩者，不論是單獨或一起，皆由氮化矽(SiN)或任何其他慣常地用於形成太陽能電池之抗反射塗膜之材料組成。此方法包含形成複數個接觸孔洞326於第一及第二摻雜區312及314上並穿過第一介電質層322。在實施例中，接觸孔洞326藉由任意數量之包含濕蝕刻及研磨技術之微影製程形成。在實施例中，太陽能電池300包含例如，但不限於，背接觸式太陽能電池、前接觸式太陽能電池、單晶矽太陽能電池、多晶矽太陽能電池、非晶矽太陽能電池、薄膜矽太陽能電池、硒化銅銦鎵(CIGS)太陽能電池及碲化鎘太陽能電池之太陽能電池。
【0029】
隨參閱第12圖及第13圖，顯示用於形成太陽能電池300接觸區之方法之後續。此方法包含沉積連續糊劑於太陽能電池300之基板310上。在實施例中，基板310為矽基板且糊劑包含第一金屬330與黏結基質332。在另一實施例中，包含網版印刷、旋塗及噴墨印刷之印刷技術被用於沉積糊劑於基板310上。在再一實施例中，第一金屬330包含金屬粒子。在又一實施例中，糊劑為包含鋁粒子之鋁糊劑。如第13圖中所示，此方法包含固化340糊劑以從第一金屬330形成第一金屬層336。於固化340中，黏結基質可形成第二態334並於進一步固化340後蒸發。在實施例中，沉積糊劑於基板上包含沉積糊劑於設置於基板310上之多晶矽區上。在另一實施例中，糊劑可以鋁糊劑替代。在再一個實施例中，沉積之鋁糊劑具有至少0.5微米之厚度。在又一實施例中，固化340鋁糊劑形成鋁層。在實施例中，固化製程與沉積製程一起執行。在再一實施例中，固化製程執行作為標準單一製程。在又一實施例中，固化製程為選自由熱固化、紫外光(UV)固化、紅外光固化及任何其他輻射固化構成之群組之固化製程。
【0030】
第14圖至第17圖描繪用於形成太陽能電池300接觸區之方法之後續。此方法包含如第14圖中所示，以交指圖案沉積抗蝕刻墨水342、344於太陽能電池之背側302及沿著太陽能電池之側邊邊緣上。第15圖顯示包含化學鍍第二金屬層350於第一金屬層336之暴露區上之方法。接著，第16圖顯示此方法包含電解鍍第三金屬層360於第二金屬層350之暴露區上。在實施例中，此方法包含如第17圖中所示電解鍍第四金屬層362於第三金屬層360之暴露區上。抗蝕刻墨水342、344防止沿著太陽能電池300之背側302及側邊邊緣電鍍過量金屬。在實施例中，第二金屬層350包含適用於防止來自第三金屬層360之金屬進入矽基板310之擴散之屏障金屬。在另一實施例中，化學鍍第二金屬層350包含化學鍍例如，但不限於，鎳、金、銀、銠、鉻、鋅、錫或鎘之金屬。在再一實施例中，化學鍍第二金屬層350包含化學鍍具有至少0.1微米之厚度之金屬層。在又一實施例中，電解鍍第三及第四金屬層360及362包含電解鍍例如，但不限於，銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀或鉑之金屬。
【0031】
隨參閱第18圖，顯示用於形成太陽能電池300接觸區之方法之後續。方法包含移除抗蝕刻劑342及344與抗蝕刻劑342及344底下之過量金屬而形成具有其中第二金屬層350處電性連結第一金屬層336於第三及第四金屬層360及362以及第一金屬層336電性連結金屬層350、360、362於第一及第二摻雜區312及314之交指接觸指之太陽能電池。
【0032】
第19圖及第20圖描繪用於形成類似於如以上描述中所提及之太陽能電池300之太陽能電池400接觸區之另一方法。此方法包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽以接收光之前側402，以及相對於前側404之背側402之太陽能電池400。在實施例中，基板或矽基板410被類似於以上所述地清潔、磨光、平整化及/或變薄或其他處理。在另一實施例中，矽基板或基板410係由多晶矽或多結晶體矽組成。在再一實施例中，第一及第二摻雜區412及414藉由熱製程生長。在又一實施例中，第一摻雜區412藉由習知摻雜製程而沉積摻雜物於矽基板中而沉積於矽基板410上。在實施例中，氧化物層沉積於第一摻雜區412上及於第二摻雜區414上，用作為兩區之保護屏障。在另一實施例中，第一及第二摻雜區412及414各包含，但不限於，例如硼之正型摻雜物或例如磷之負型摻雜物之摻雜材料。雖然第一及第二摻雜區412及414兩者被描述為藉由熱製程或藉由習知沉積製程沉積摻雜物於矽基板中成長，如所描述於說明書中之其他任意形成、沉積或生長製程操作相同，各層或材料可使用任意合適製程形成。第一介電質層420形成於前側404上之紋理表面424上以進一步提升太陽能電池之光吸收性。在一實施例中，形成第一介電質層420包含形成抗反射層(ARC)。第二介電質層形成於太陽能電池之背側402上。在實施例中，形成第二介電質層422於背側402上包含形成背部抗反射層(BARC)。在另一實施例中，抗反射層(ARC)420與背部抗反射層(BARC)兩者，不論是單獨或一起，皆由氮化矽(SiN)或普遍地使用於形成太陽能電池之抗反射塗膜之任何其他材料組成。此方法包含以交指圖案沉積具有第一金屬430與黏結基質432之連續糊劑於穿過第一及第二摻雜區412及414兩者上之第一介電質層422之接觸區上。如第20圖中所示，此方法包含固化440第一金屬430與黏結基質432以形成第一金屬層436與第二態434之黏結基質，此處於第二態中之黏結基質在固化製程440後蒸發。在實施例中，沉積糊劑於基板上包含沉積糊劑於基板上之多晶矽區上。在另一實施例中，糊劑改為鋁糊劑。在再一實施例中，沉積之鋁糊劑具有至少0.5微米之厚度。在又一實施例中，固化440鋁糊劑形成鋁層。在實施例中，固化製程與沉積製程一起執行。在另一實施例中，固化製程執行作為標準單一製程。在再一實施例中，固化製程為選自由熱固化、紫外光(UV)固化、紅外光固化及任何其他輻射固化構成之群組之固化製程。在又一實施例中，太陽能電池400包含例如，但不限於，背接觸式太陽能電池、前接觸式太陽能電池、單晶矽太陽能電池、多晶矽太陽能電池、非晶矽太陽能電池、薄膜矽太陽能電池、硒化銅銦鎵(CIGS)太陽能電池或碲化鎘太陽能電池之太陽能電池。
【0033】
隨參閱第21圖至第23圖，顯示用於形成太陽能電池接觸區之方法之後續。此方法包含化學形成第二金屬層450於第一金屬層436之暴露區域上。在化學形成第二金屬層450後，第21圖顯示此方法包含通過電解鍍製程形成第三金屬層460於第二金屬層450之暴露區域上。在實施例中，此方法包含如第22圖中所示，電解鍍第四金屬層462於第三金屬層460上。在實施例中，第二金屬層450包含適用於防止來自第三金屬層之金屬進入基板之擴散之屏障金屬。在另一實施例中，化學鍍第二金屬層450包含化學鍍例如，但不限於，鎳、金、銀、銠、鉻、鋅、錫或鎘之金屬。在再一實施例中，化學鍍第二金屬層450包含化學鍍具有至少0.1微米之厚度之金屬層。在又一實施例中，電解鍍第三及第四金屬460及462包含電解鍍例如，但不限於，銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀或鉑之金屬。類似於第18圖，第23圖顯示具有其中第二金屬層450處之太陽能電池400電性連結第一金屬層436於第三及第四金屬層460及462且第一金屬層436電性連結金屬層450、460及462於第一及第二摻雜區412及414之交指接觸指。
【0034】
第24圖描繪用於形成太陽能電池500接觸區之又另一方法。此方法包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側502，以及相對於前側504之背側502之太陽能電池500。與上述類似，於第一及第二摻雜多晶矽區512及514之形成前，太陽能電池500之基板或矽基板510被清潔、磨光、平整化及/或變薄或其他處理。在另一實施例中，第一及第二摻雜多晶矽區512及514藉由熱製程生長。在又一實施例中，第一及第二摻雜多晶矽區512及514藉由習知沉積製程沉積摻雜物於矽基板中而沉積於矽基板510上。在再一實施例中，第三介電質層516於形成第一及第二摻雜多晶矽區512及514前沉積於矽基板510上。在又一實施例中，第三介電質層516為穿隧氧化層。第一及第二摻雜多晶矽區512及514各包含但不限於例如硼之正型摻雜物或例如磷之負型摻雜物之摻雜材料。雖然第一及第二摻雜多晶矽區512及514兩者皆被描述為藉由熱製程或藉由習知沉積製程沉積摻雜物於矽基板中而生長，與說明書中描述或敘述之任何其他形成、沉積或生長製程相同，各層或物質係使用如以上所述之任何合適之方法形成。在實施例中，非晶矽層於形成第一及第二摻雜多晶矽區512及514後形成於太陽能電池500之背側502上。在另一實施例中，形成複數個溝道區528，其中溝道區528分離第一及第二摻雜多晶矽區512及514。太陽能電池500提供具有用於提昇太陽輻射收集之於太陽能電池之前側504上之紋理矽區或紋理表面524。紋理表面524相似於之前提到之紋理表面324。在實施例中，溝道區528具有紋理矽區並可於形成紋理表面524於太陽能電池500之前側504上之相同製程時形成。第一介電質層520形成於前側504上之紋理表面524上以進一步提昇太陽能電池之光吸收性。在一實施例中，形成第一介電質層包含形成抗反射塗膜(ARC)。第二介電質層522形成於太陽能電池500之背側502上。在實施例中，形成第二介電質層522於背側502上包含形成背側抗反射塗膜(BARC)。在另一實施例中，抗反射塗膜(ARC)520與抗反射塗膜(BARC)522兩者，不論是單獨或一起，皆由氮化矽(SiN)或任何其他慣常地用於形成太陽能電池之抗反射塗膜之材料形成。複數個接觸孔洞526形成穿過第一介電質層522及於第一及第二摻雜多晶矽區512及514上。接觸孔洞526藉由任意數量之包含濕蝕刻與研磨技術之微影術製程形成。在實施例中，太陽能電池500包含例如，但不限於，背接觸式太陽能電池、前接觸式太陽能電池、單晶矽太陽能電池、多晶矽太陽能電池、非晶矽太陽能電池、薄膜矽太陽能電池、硒化銅銦鎵(CIGS)太陽能電池或碲化鎘太陽能電池之太陽能電池。
【0035】
隨參閱第25圖，顯示用於形成太陽能電池500接觸區之方法之後續。類似於以上所述之方法，可實行之用於製造太陽能電池之方法包含形成第一金屬層536於太陽能電池500之背側502上。此方法包含以交指圖案沉積具有第一金屬與黏結基質之糊劑於第一及第二摻雜多晶矽區512及514上穿過第一介電質層522之接觸區上。此方法包含固化540第一金屬與黏結基質以形成第一金屬層536。在另一實施例中，糊劑能改為鋁糊劑。在再一實施例中，沉積之鋁糊劑能具有至少0.5微米之厚度。在又一實施例中，固化鋁糊劑形成鋁層。此方法包含化學鍍第二金屬層550於第一金屬層536並接著電解鍍第三金屬層560於第二金屬層550，且其中第二金屬層550電性連結第一金屬層536於第三金屬層560且第一金屬層536電性連結後續金屬層550及560於第一及第二摻雜區512及514。在實施例中，此方法進一步包含電解鍍第四金屬層562於第三金屬層560。在另一實施例中，第二金屬層550包含適用於防止來自第三金屬層之金屬進入基板之擴散之屏障金屬。在再一實施例中，化學鍍第二金屬層550包含化學鍍例如，但不限於，鎳、金、銀、銠、鉻、鋅、錫或鎘之金屬。在又一實施例中，化學鍍第二金屬層550包含化學鍍具有至少0.1微米之厚度之金屬層。在又一實施例中，電解鍍第三及第四金屬層560及562包含電解鍍例如，但不限於，銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀或鉑之金屬。類似於第18圖及第23圖，第25圖顯示具有其中第二金屬層550電性連結第一金屬層536於第三及第四金屬層560及562且第一金屬層536電性連結金屬層550、560及562於第一及第二摻雜多晶矽區512及514之交指接觸指之太陽能電池500。
【0036】
第26圖描繪用於形成太陽能電池600接觸區之方法。此方法包含提供類似於先前所述之實施例300、400及500之太陽能電池600。此方法也包含網版印刷具有第一金屬630及黏結基質632之糊劑。網版印刷器670能包含刮漿板672、網版674、框架678以及於網版674上之乳膠676。網版印刷法包含使用刮漿板672以糊劑擴散穿過網版674且到太陽能電池600之背側602上。於網版674上之乳膠676避免糊劑從預定圖案逸散。在實施例中，此方法包含使用於網版674上之乳膠674之交指圖形以交指圖案印刷糊劑之圖案。在另一實施例中，此方法包含通過無任何乳膠676之網版674印刷連續糊劑。
【0037】
隨參閱第27圖，顯示用於形成太陽能電池接觸區之方法。此方法包含提供類似於之前所述之實施例300、400及500之太陽能電池600。此方法也包含使用噴墨印刷器680印刷具有第一金屬630及黏結基質632之糊劑。噴墨印刷器680包含印刷頭682及複數個印刷噴嘴684，其中噴墨印刷器680結合於電腦。在實施例中，此方法包含使用印刷頭682與複數個印刷噴嘴684以從電腦所產生之圖案沉積糊劑到太陽能電池600之背側602上，其中圖案可為類似於之前所提到的交指圖案或連續圖案。
【0038】
第28圖描繪用於化學鍍金屬到太陽能電池700之印刷金屬層之方法。此方法包含提供包含具有浸泡於於電鍍槽772中之化學鍍介質752中之第一金屬層736之太陽能電池700之化學鍍設置770。此方法也包含藉由懸吊架774及複數個固定物776懸吊太陽能電池700。此方法包含引起化學鍍介質752中之自催化反應以沉積選自由鎳、金、銀、銠、鉻、鋅、錫及鎘構成之群組之金屬。在實施例中，太陽能電池700可類似於之前的實施例中所提到的太陽能電池300、400、500及600。此方法近一步包含實行化學鍍製程以形成第二金屬層750於太陽能電池700之背側702上之印刷金屬層或第一金屬層736之暴露區上。在實施例中，此方法能包含化學鍍鎳以形成例如鎳之第二金屬層於第一金屬層736上。
【0039】
隨參閱第29圖，顯示用於電解鍍金屬到太陽能電池700之化學鍍金屬區上之方法。此方法包含提供包含具有浸泡於電鍍槽782中之電解鍍介質764中之化學形成金屬層或第二金屬層750之太陽能電池700之電解鍍設置780。此方法也包含藉由纇似於上述之懸吊架784與複數個固定物786懸吊太陽能電池700。此方法包含提供藉由線路或互連器792連接於外部電源供應之陽極790。此方法也包含引起藉由與外部電源供應結合之陽極790所提供之電流於電解鍍介質762中，其可允許介質中之電子流動並進一步允許例如，但不限於銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀、鉑之金屬之電解鍍。此方法包含實行電解鍍製程以形成第三金屬層760於太陽能電池700之第二金屬層750上。在實施例中，此方法能進一步包含使用與以上所提相同之電解鍍設置780及方法電解鍍第四金屬層到第三金屬層760。
【0040】
第30圖描繪用於形成太陽能電池上之接觸區之實施例之流程圖。如前所述，第一操作801可包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側304，以及相對於前側304之背側302之太陽能電池300。第二操作802可包含沉積具有第一金屬330之糊劑於太陽能電池之基板或矽基板310上。第三操作803可包含固化340糊劑以形成第一金屬層336。第四操作804可包含以交指圖案沉積抗蝕刻墨水342於太陽能電池300之背側302上。第五操作805可包含沿太陽能電池300之側邊邊緣沉積抗蝕刻劑344。第六操作806可包含化學鍍第二金屬層350於第一金屬層336上。第七操作807可包含電解鍍第三金屬層360於第二金屬層350上，其中第二金屬層350電性連結第一金屬層336於第三金屬層360。最後操作808可包含移除於太陽能電池之背側302與側邊邊緣上之抗蝕刻劑342及344以及移除抗蝕刻劑342及344下之過量金屬。
【0041】
隨參閱第31圖，顯示用於形成太陽能電池300上之接觸區另一實施例之流程圖。如前所述，第一操作811可包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側304，以及相對於前側304之背側302之太陽能電池300。第二操作812可包含沉積具有第一金屬330之糊劑於太陽能電池300之基板或矽基板310上。第三操作813可包含固化340糊劑以形成第一金屬層336。第四操作814可包含化學鍍第二金屬層350於第一金屬層336上。最後操作815可包含電解鍍第三金屬層360於第二金屬層350上，其中第二金屬層350電性連結第一金屬層336於第三金屬層360。
【0042】
第32圖描繪用於形成太陽能電池300上之接觸區之再一實施例之流程圖。如前所述，第一操作821可包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側304，以及相對於前側304之背側302之太陽能電池300。第二操作822可包含沉積具有第一金屬330之糊劑於太陽能電池300之基板或矽基板310上。第三操作823可包含固化340糊劑以形成第一金屬層336。第四操作824可包含化學鍍第二金屬層350於第一金屬層336上。第五操作825可包含電解鍍第三金屬層360於第二金屬層350上，其中第二金屬層350電性連結第一金屬層336於第三金屬層360。最後操作可包含電解鍍第四金屬層362於第三金屬層360上。
【0043】
隨參閱第33圖，顯示用於形成太陽能電池400上之接觸區之又一實施例之流程圖。如前所述，第一操作831可包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側404，以及相對於前側404之背側402之太陽能電池400。第二操作832可包含以交指圖案沉積具有第一金屬430之糊劑於太陽能電池400之基板上。第三操作833可包含固化440鋁糊劑430以形成第一金屬層436。第四操作834可包含化學鍍第二金屬層450於第一金屬層436上。第五操作835可包含電解鍍第三金屬層460於第二金屬層450上，其中第二金屬層450電性連結第一金屬層436於第三金屬層460。最後操作836可包含電解鍍第四金屬層462於第三金屬層460上。
【0044】
第34圖描繪用於形成太陽能電池400上之接觸區之又一實施例之流程圖。如前所述，第一操作841可包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側404，以及相對於前側404之背側402之太陽能電池400。第二操作842可包含以交指圖案沉積鋁糊劑430於太陽能電池400之基板上。第三操作843可包含固化440鋁糊劑430以形成鋁層436。第四操作844可包含化學鍍具有至少0.1微米之厚度之第二金屬層450於鋁層436上。第五操作845可包含電解鍍第三金屬層460於第二金屬層450上，其中第二金屬層450電性連結鋁層436於第三金屬層460。最後操作846可包含電解鍍第四金屬層462於第三金屬層460上。
【0045】
隨參閱第35圖，顯示用於形成太陽能電池400上之接觸區之實施例之流程圖。如前所述，第一操作851可包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側404，以及相對於前側404之背側402之太陽能電池400。第二操作852可包含以交指圖案沉積具有至少0.5微米之厚度之鋁糊劑430於太陽能電池400之基板或矽基板410上。第三操作853可包含熱固化440鋁糊劑430以形成鋁層436。第四操作854可包含化學鍍包含具有至少0.1微米之厚度之屏障金屬之第二金屬層450於鋁層436上，其中屏障金屬適用於防止金屬進入基板或矽基板410之擴散。第五操作855可包含電解鍍第三金屬層460於第二金屬層450上，其中第二金屬層450電性連結鋁層436於第三金屬層460。最終操作856可包含電解鍍第四金屬層462於第三金屬層460上。
【0046】
第36圖描繪用於形成太陽能電池400上之接觸區之另一實施例之流程圖。如前所述，第一操作861可包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側404，相對於前側404之背側402以及於矽基板410上之第一及第二摻雜區412及414之太陽能電池400。第二操作862可包含以交指圖案沉積具有至少0.5微米之厚度之鋁糊劑430於太陽能電池400之基板410上。第三操作863可包含熱固化440鋁糊劑430以形成鋁層436。第四操作864可包含化學鍍包含具有至少0.1微米之厚度之屏障金屬之第二金屬層450於鋁層436上，其中屏障金屬適用於防止金屬進入基板或矽基板410之擴散。第五操作865可包含電解鍍第三金屬層460於第二金屬層450上，其中第二金屬層450電性連結鋁層436於第三金屬層460。最終操作866可包含電解鍍第四金屬層462於第三金屬層460上。
【0047】
隨參閱第37圖，顯示用於形成太陽能電池500上之接觸區之再一實施例之流程圖被。如前所述，第一操作871可包含提供具有於正常運作時配置為面向太陽之前側504，相對於前側504之背側502以及於矽基板510上之第一及第二摻雜多晶矽區512及514之太陽能電池500。第二操作872可包含以交指圖案沉積具有至少0.5微米之厚度之鋁糊劑530於太陽能電池500之基板或矽基板510上。第三操作873可包含熱固化540鋁糊劑530以形成鋁層536。第四操作874可包含化學鍍包含具有至少0.1微米之厚度之屏障金屬之第二金屬層550於鋁層536上，其中屏障金屬適用於防止金屬進入基板或矽基板510之擴散。第五操作875可包含電解鍍第三金屬層560於第二金屬層550上，其中第二金屬層550電性連結鋁層536於第三金屬層560。最終操作876可包含電解鍍第四金屬層562於第三金屬層560上。
【0048】
雖然至少一例示性實施例已被展示於前述實施方式中，應被理解的是存在大量變體。應被理解的是文中所述之例示性實施例或實施例不意圖以任何方式限制所主張之技術特徵之範疇、應用性及配置。相反地，前述實施方式將提供此技術領域中具有通常知識者對於所述實施例或實施例之實行之便利藍圖。其應被了解的是在元件之功能及排列上可進行各種修改而不脫離包含習知之均等及於提出本專利申請案之時點可預見之均等之申請專利範圍所定義之範疇。
100．．．太陽能電池
102．．．背側
104．．．前側
110．．．基板
112．．．第一摻雜區
114．．．第二摻雜區
120．．．抗反射層
122．．．背部抗反射層
124．．．紋理表面
130．．．第一金屬層
160．．．第二金屬層

Claims (20)

  1. 【第1項】
    一種用於形成太陽能電池接觸區之方法，一太陽能電池具有於正常運作時面向太陽之一前側，以及相對於該前側之一背側，該方法包含：
    沉積包含一第一金屬之一糊劑於該太陽能電池之一基板上；
    固化該糊劑以形成一第一金屬層；
    化學鍍一第二金屬層於該第一金屬層上；以及
    電解鍍一第三金屬層於該第二金屬層上，其中該第二金屬層電性連結該第一金屬層於該第三金屬層。
  2. 【第2項】
    如申請專利範圍第1項所述之方法，其中沉積該糊劑於該基板上包含沉積該糊劑於該基板上之一多晶矽區上。
  3. 【第3項】
    如申請專利範圍第1項所述之方法，其中沉積該糊劑包含沉積一鋁糊劑。
  4. 【第4項】
    如申請專利範圍第3項所述之方法，其中沉積該鋁糊劑包含沉積具有至少0.5微米之厚度之該鋁糊劑。
  5. 【第5項】
    如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二金屬層包含適用於避免來自該第三金屬層之金屬進入該基板之擴散之一屏障金屬。
  6. 【第6項】
    如申請專利範圍第1項所述之方法，其中化學鍍該第二金屬層包含化學鍍選自由鎳、金、銀、銠、鉻、鋅、錫及鎘構成之群組之金屬。
  7. 【第7項】
    如申請專利範圍第1項所述之方法，其中化學鍍該第二金屬層包含化學鍍具有至少0.1微米之厚度之金屬層。
  8. 【第8項】
    如申請專利範圍第1項所述之方法，其中電解鍍該第三金屬層包含電解鍍選自由銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀及鉑構成之群組之金屬。
  9. 【第9項】
    如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步包含：電解鍍一第四金屬層於該第三金屬層上。
  10. 【第10項】
    如申請專利範圍第9項所述之方法，其中電解鍍該第四金屬層包含電解鍍選自由銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀及鉑構成之群組之金屬。
  11. 【第11項】
    一種用於形成太陽能電池接觸區之方法，一太陽能電池具有於正常運作時面向太陽之一前側，以及相對於該前側之一背側，該方法包含：
    以一交指(interdigitated)圖案沉積一鋁糊劑於該太陽能電池之一基板上；
    固化該鋁糊劑以形成一鋁層；
    化學鍍具有至少0.1微米之厚度之一第二金屬層於該鋁層上；
    電解鍍一第三金屬層於該第二金屬層上，其中該第二金屬層電性連結該鋁層於該第三金屬層；以及
    電解鍍一第四金屬層於該第三金屬層上。
  12. 【第12項】
    如申請專利範圍第11項所述之方法，其中沉積該鋁糊劑包含沉積具有至少0.5微米之厚度之該鋁糊劑。
  13. 【第13項】
    如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第二金屬層包含適用於避免來自該第三金屬層之金屬進入該基板之擴散之一屏障金屬。
  14. 【第14項】
    如申請專利範圍第11項所述之方法，其中沉積該鋁糊劑於該基板上包含沉積該鋁糊劑於該基板上之一多晶矽區上。
  15. 【第15項】
    如申請專利範圍第11項所述之方法，其中沉積該鋁糊劑包含使用選自由網版印刷、旋塗及噴墨印刷構成之群組之方法之沉積。
  16. 【第16項】
    如申請專利範圍第11項所述之方法，其中電解鍍該第三金屬層及該第四金屬層包含電解鍍選自由銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀及鉑構成之群組之金屬。
  17. 【第17項】
    一種用於形成太陽能電池接觸區之方法，一太陽能電池具有於正常運作時面向太陽之一前側，以及相對於該前側之一背側，該方法包含：
    以一交指圖案沉積具有至少0.5微米之厚度之一鋁糊劑於該太陽能電池之一基板上；
    熱固化該鋁糊劑以形成一鋁層；
    化學鍍包含具有至少0.1微米之厚度之一屏障金屬之一第二金屬層於該鋁層上，其中該屏障金屬適用於避免金屬進入該基板；
    電解鍍一第三金屬層於該第二金屬層上，其中該第二金屬層電性連結該鋁層於該第三金屬層；以及
    電解鍍一第四金屬層於該第三金屬層上。
  18. 【第18項】
    如申請專利範圍第17項所述之方法，其中沉積該鋁糊劑於該基板上包含沉積該鋁糊劑於該基板上之一多晶矽區上。
  19. 【第19項】
    如申請專利範圍第17項所述之方法，其中沉積該鋁糊劑於該太陽能電池上包含使用選自由網版印刷、旋塗及噴墨印刷構成之群組之方法沉積該鋁糊劑於該太陽能電池上。
  20. 【第20項】
    如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該太陽能電池包含選自由背接觸式太陽能電池、前接觸式太陽能電池、單晶矽太陽能電池、多晶矽太陽能電池、非晶矽太陽能電池、薄膜矽太陽能電池、硒化銅銦鎵(CIGS)太陽能電池及碲化鎘太陽能電池構成之群組之太陽能電池。
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