TW201511299A - 用於光伏電池的聚矽氮烷塗層 - Google Patents

用於光伏電池的聚矽氮烷塗層 Download PDF

Info

Publication number
TW201511299A
TW201511299A TW103121924A TW103121924A TW201511299A TW 201511299 A TW201511299 A TW 201511299A TW 103121924 A TW103121924 A TW 103121924A TW 103121924 A TW103121924 A TW 103121924A TW 201511299 A TW201511299 A TW 201511299A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
photovoltaic cell
reflective coating
semiconductor substrate
sub
Prior art date
Application number
TW103121924A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Brainard
Venkatesan Murali
Original Assignee
Gtat Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gtat Corp filed Critical Gtat Corp
Publication of TW201511299A publication Critical patent/TW201511299A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)

Abstract

本發明描述一種製造光伏電池的方法，及由此方法製造的裝置。本方法包括提供一半導體基材且電耦合一導電物件至該半導體基材的頂表面。在該半導體基材及該導電物件上形成一抗反射塗層，其中該抗反射塗層具有複數個子層。每一子層包含聚矽氮烷且具有與其他子層不同的折射指數。一由該半導體基材、該導電物件與該抗反射塗層形成的光伏電池。

Description

用於光伏電池的聚矽氮烷塗層 相關申請案
本發明主張於2013年7月5日申請之美國臨時案第61/843,284號，名稱為“用於光伏電池的聚矽氮烷塗層”的優先權，為所有目的，該案以參照方式併於本文中。
發明領域
本發明描述一種製造光伏電池的方法，及由此方法製造的裝置。
太陽能電池為一可轉換光子為電能的裝置。由該電池產生之電能經耦接至半導體材料的電接點收集，並與在模組中其他光伏電池的內連接傳送。太陽能電池的“標準電池”模式具有一用於吸收進入的太陽能並轉換其為電能的半導體材料，其置於一抗反射塗層(ARC)層之下與一金屬背板之上。電接點典型地以燒結糊製做至半導體表面，其為加熱一金屬糊以使該糊擴散通過ARC層並接觸至電池表面。此糊通常圖案成一指部與匯流條組，其以一條狀物焊接至其他電池以產生一模組。另一型式的太陽能電池具有夾在透明導電氧化物層(TCO)間的半導體材料，其接著以一亦結構為指狀/匯流條圖案之導電糊的最終層塗佈。
在太陽能模組中廣泛使用抗反射塗層(ARC)層 以減少太陽光自太陽能電池表面的反射量，因而增加在半導體上的入射光量並增加電池轉化效能。氮化矽為一在矽太陽能電池中廣泛使用的ARC材料，且可藉由在膜中加入氧以自2.0的標準反射指數調整。多ARC層可藉由設計氮化矽或氧氮化矽層的反射指數以有效增進效益提高。
本發明描述一種製造光伏電池方法，及由此方法製造的裝置。本方法包括提供一半導體基材且電耦合一導電物件至該半導體基材的頂表面。在該半導體基材及該導電物件上形成一抗反射塗層。抗反射塗層具有複數個子層。每一子層包含聚矽氮烷且具有與其他子層不同的折射指數。一由該半導體基材、該導電物件與該抗反射塗層形成的光伏電池。
100‧‧‧太陽能電池
110‧‧‧抗反射塗層層
120‧‧‧發射層
120，125‧‧‧摻雜區域
130‧‧‧基板
140‧‧‧前接觸
145‧‧‧匯流條
150‧‧‧後接觸層
160‧‧‧太陽能電池
170‧‧‧非傳導層
175‧‧‧孔
200‧‧‧太陽能電池
210‧‧‧聚矽氮烷塗層
210a、210b‧‧‧子層
220‧‧‧半導體基材
225‧‧‧頂表面
230‧‧‧第一層
240‧‧‧電導線
250‧‧‧第二層
260‧‧‧前蓋板元件
260b‧‧‧底表面
260a‧‧‧頂表面
270‧‧‧外抗反射塗層
300‧‧‧太陽能電池
310‧‧‧多層聚矽氮烷塗層
320‧‧‧半導體基材
325‧‧‧頂表面
330‧‧‧第一層
340‧‧‧電導線
360‧‧‧蓋板元件
370‧‧‧封裝材
400‧‧‧太陽能電池
410‧‧‧聚矽氮烷塗層
420‧‧‧半導體基材
425‧‧‧頂表面
430‧‧‧第一層
440‧‧‧電導線
450‧‧‧第二層
460‧‧‧蓋板元件
470‧‧‧封裝材
500‧‧‧流程圖
510‧‧‧步驟
520‧‧‧步驟
530‧‧‧步驟
540‧‧‧步驟
600a、600b‧‧‧金屬導線
610、620‧‧‧指部
630‧‧‧框架元件
於此揭露的本發明之每一態樣與實施例可單獨使用或彼此組合。現將配合附圖描述本發明之態樣與實施例。
圖1A-1B為聚矽氮烷組成物的代表式。
圖2為傳統太陽能電池的示意圖。
圖3為傳統背接觸太陽能電池的橫切面圖。
圖4A-C顯示某些實施例中具有抗反射聚矽氮烷塗層之太陽能電池的橫切面圖。
圖5提供圖4之聚矽氮烷塗層的詳細橫切面圖。
圖6為另一實施例中一具有抗反射聚矽氮烷塗層之太陽能電池的橫切面圖。
圖7為又一實施例中一具有抗反射聚矽氮烷塗層之太陽能電池的橫切面圖。
圖8顯示製造具有一多層、抗反射、聚矽氮烷塗層的光伏電池之範例方法的流程圖。
圖9A-9B說明例示導線的頂視圖，及圖9C顯示圖9B之導線的的橫切面圖。
較佳實施例之詳細說明
聚矽氮烷為一在聚合物鏈中含有矽-氮鏈結的一種聚合物。此外，聚矽氮烷在聚合物鏈中除了矽和氮可更包含氧原子。代表性結構顯示於圖1A及1B，其中R1-R5可為相同或不同及含有氫、一經取代或未經取代的烷基(如甲基、乙基、丙基、丙烯基或乙烯基)、或一經取代或未經取代的芳基(如苯基或經取代的苯基)的側鏈，及n表示在聚合物中的重複單元且為一整數，如約10至約1000。聚矽氮烷系薄膜為用於不同工業，如食品包裝及車用塗層，且以一低成本提供多種性質。本發明揭露一用於太陽能電池的聚矽氮烷多層抗反射塗層，其亦可提供抗腐蝕性。此聚矽氮烷膜的組成物、形成條件及後合成熱處理可使用此技術已知的任何方法調整以生產具有預期材料與化學性質如反射指數、光學透性、及抗腐蝕性的聚矽氮烷。
圖2為傳統太陽能電池100的簡要圖，其包括一抗 反射塗層(ARC)層110、一發射層120、一基板130、前接觸140及一後接觸層150。發射層120及基板130為摻雜為p+或n-區的半導體材料，且可共同視為太陽能電池的活化區。前接觸140典型地經抗反射塗層110燒結以達成與活化區的電接觸。經由ARC層110的入射光進入太陽能電池100，其造成在發射器120與基板130間產生一光電流。產生的電流經由一連接前接觸140與後接觸150的電路收集。一匯流條145可連接前接觸140，其在此處顯示為指狀元件。匯流條145由前接觸140收集電流。匯流條145亦可藉由焊接一金屬條至匯流條145，接著串聯金屬條至相鄰電池並焊接其至該電池以用於提供在其他太陽能電池間的互相連接。前接觸140與匯流條145的組合可視為一金屬化層。在其他型式的太陽能電池中，可使用透明導電氧化物(TCO)層取代介電型式之ARC層以收集電流。例如，在一TCO型式電池中，前接觸140與匯流條145的金屬化形成亦可在不需要燒結透下製造在TCO層上以由TCO太陽能電池收集電流。
圖3說明另一型式的太陽能電池160之簡要圖，其 中電接觸為製造在背面，相對於太陽光進入側。太陽能電池160，亦已知為交叉指形後接觸電池，包括一ARC層110、一由半導體基材製成的基板區130及具有彼此相對極性之摻雜區域120及125(例如，p-型及n-型)。摻雜區域120及125相對於ARC層110位在電池160的後側。一非傳導層170提供的摻雜區域120及125分隔，且亦完成電池160後表面之鈍化角色。電接觸140及150為彼此交叉指形且分別經由在鈍化 層170之孔175達成電連接至摻雜區域120及125。電接觸140及150可能呈現的問題如當在電池上形成接觸時的製造產能之損失、若使用銀為接觸時的高材料成本、或若使用銅為接觸而未在銅接觸與半導體間添加一複雜且昂貴的阻障時電池之降解。
圖4A-4C顯示在某些實施例中之標準太陽能電 池200的橫切面圖，其中該電池包含一可做為例如ARC層之聚矽氮烷塗層210。太陽能電池200亦包括一半導體基材220、一在基材220之頂表面225的第一層230、電導線240及在某些實施例中於每一電導線物件240與第一層230間的第二層250。半導體基材220可為例如結晶矽。第一層230可為例如氮化矽(Si3N4)、透明導電氧化物(例如，銦-錫-氧化物)或非晶矽，其依使用的太陽能電池型式而定。做為第一層230的氮化矽充當一鈍化層，且亦可提供抗反射性質。電導線240為一可由半導體基材220收集電流之導電物件，且可包含例如一金屬如銀或銅。在某些實施例中，導線240可電鍍沉積在電池200上。在其他實施例中，導線240可為一接合至太陽能電池200之預製物件。例如，導線240可為一在芯模中製造之獨立電鑄物件，如Babayan等人於2013年3月13日申請之美國專利申請案第13/798,123號，發明名稱為“Free-Standing Metallic Article for Semiconductors”中所描述者，其亦為本案受讓人所擁有且該案全文併入本案參考。
在某些實施例中，存在第二層250以協助電耦合 導線240至基材220。例如，在圖4A中，第二層250可為一與氮化矽之第一層230使用的燒穿銀膏。在其他實施例中，第二層250可為一用於增進與TCO之第一層230的導電性之銀膏層，如圖4B。在其他由圖4C說明之實施例中，可省去第二層250，如藉由設置導線240與第一TCO層230或一非晶矽層230直接接觸。在電導線240為預製物件的實施例中，預製物件可以例如一結合劑如焊料或導電膠(ECA)與光伏電池接合。在圖4A中，結合劑(未顯示)可置於預製的導線240與第二層250間，其可為一燒透膏。在圖4B中，第二層250可為銀導線，而結合劑可施用於第二層250與導線240間。在圖4C中又一第一層230為導體的實施例中，如TCO或非晶矽，導線240可經由在導線240與第一層230間施用結合劑以直接接合至第一層230。
在特定的實施例中，一蓋板元件置於抗反射塗層上。在形成抗反射塗層前沉積一第一層在半導體基材上。此第一層具有一第一折射指數而蓋板元件具有一第二折射指數，且該抗反射塗層的聚矽氮烷子層具有提供由第一折射指數至第二折射指數梯度變化之折射指數。圖5顯示圖4A-4C之區域A之例示詳細圖，在此實施例中加上太陽能電池200的前蓋板元件260。圖4B的層250為清晰起見已刪除。前蓋板260為一透明薄片，如玻璃或塑膠，於置於及/或層合至太陽能電池200上以保護其免受環境的條件。在圖5中，可見聚矽氮烷層210為包括多個子層210a與210b，其皆可為具有不同結構的聚矽氮烷且為客製化以產生梯度折射指數， 因此減少反射損失。子層210a與210b在此實施例中形成雙層ARC；然而，在其他實施例中，可包括多於二的子層。 子層210a與210b各自具有一折射指數，其在一實施例中可經由選擇特定的聚矽氮烷結構(側鏈與矽、氮、與可選擇的氧之比例)以專用於達到預期值。在一實施例中，第一層230為具有折射指數為約2的Si3N4，且蓋板元件260為具有折射指數為約1.5的玻璃。為了在氮化矽層230與玻璃蓋板元件260間產生梯度變化，子層210a可選擇具有折射指數nA為例如1.5<nA<1.75而子層210b可選擇具有折射指數為例如1.75<nB<2.0。nA與nB的其他中間範圍為可行的。由中間層至相鄰層的反射指數梯度系列減少光學穿透損失並增進轉換效能。在其他實施例中，可省去第一層230，且可選擇nA與nB以提供一介於例如矽基材220的3.5與蓋板元件260的1.5之反射指數的梯度改變。在又一實施例中，蓋板元件260置於抗反射塗層210a/b上，其中蓋板元件260具有一底表面260b及一頂表面260a，且該底表面260b面向抗反射塗層210a/b。一含有聚矽氮烷的外抗反射塗層270在蓋板元件260的頂表面260a上形成。
在另一態樣中，聚矽氮烷塗層可減少金屬腐蝕與 在太陽能電池中的電子遷移。因在太陽能工業中持續尋求降低材料的成本，銅為一可用於取代已泛用的昂貴銀接觸之材料。銅具有合適的機械與電性質，比銀便宜且易於整合至矽太陽能電池架構中。然而，銅金屬接點在光伏電池設計中呈現一些挑戰。銅在潮濕環境中易於氧化，其可造 成一太陽能模組使用壽命期的可靠度問題。此外，銅在矽中，即使在室溫具有一高擴散係數。當銅原子擴散，其在母體矽中形成深井能階缺陷，其可降低太陽能電池的性能。 雖然已制定複雜和昂貴的整合方案以解決集成電路中銅電子遷移，這樣的方案在太陽能產業是不切實用的，其對成本更加敏感。
如圖4A-4C顯示，可使用聚矽氮烷層210塗覆電 導線240之全部曝露表面。亦即，聚矽氮烷層210可為一覆蓋導電物件之全部曝露區域之抗反射塗層。抗反射塗層為位於導電物件與半導體基材的頂表面上，其中該抗反射塗層包含複數個子層，每一子層含有聚矽氮烷且具有彼此不同的折射指數。所有曝露表面的塗層保護免於導線240會滲入太陽能電池200造成腐蝕的濕氣。此保護作用可減少電子遷移入半導體基材的風險。雖然銅導線240可塗覆或鍍上阻障材料如鎳，其在阻障塗層仍可能存在一些縫隙。例如，阻障塗層未在電鍍製程中經由一工具或芯模固定導線240的位置形成。因此，聚矽氮烷層210對電導線240提供一額外的隔絕阻障，其可比傳統阻障層更降低成本。在後接觸電池(圖2)以及前接觸電池可施用聚矽氮烷做為腐蝕或電子遷移阻障，如圖4A-4C中者。
在圖6中顯示太陽能電池300的另一實施例，其中 太陽能電池包括一封裝材370。太陽能電池300具有相似於圖4A-4C的組件，包括多層聚矽氮烷塗層310、半導體基材320、在基材320之頂表面325的第一層330及電導線340。多 層塗層310包含複數個聚矽氮烷層以提供梯度反射性質，如前文中詳述者。在此實施例中，可省去第二層以使導線340為與第一層330直接接觸，如在TCO或異質接合電池的例子中。然而，在電導線340與第一層330間的第二層，如在圖4A顯示之銀燒透膏，且可包括在其他實施例中。在圖6中，蓋板元件360置於整個太陽能電池上，且封裝材370充填在蓋板元件360與電池300之其餘部份的空間。封裝材370為此技術領域已知的太陽能封裝材料，如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、熱塑性聚烯烴(TPO)或聚乙烯丁醛(PVB)。某些封裝材為產生酸，如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)會隨時間與當曝露於水下分解，因此產生乙酸。此酸造成銅的腐蝕風險。在圖6的實施例中，聚矽氮烷層310除了做為抗反射塗層外，對銅導線340提供阻障以防止酸侵襲。聚矽氮烷層亦以一低於半導體工業使用之方法的成本提供一保護塗層。聚矽氮烷層310可具有設計為提供在第一層330與封裝材370間之梯度變化之子層的指數，如參考圖5。
圖7顯示另一實施例，其中一太陽能電池400包含 以聚矽氮烷替代氮化矽或材料之第一層430。太陽能電池400包括聚矽氮烷塗層410、半導體基材420、基材420之頂表面425的第一層430、電導線440、第二層450、蓋板元件460及封裝材470。在此實施例中，第一層430亦包含聚矽氮烷，其中第二層450可燒透該聚矽氮烷層430。在第一層430上及在電導線440上塗覆一額外的聚矽氮烷層410。因此，用於太陽能電池400的抗反射塗層為一含有為一子層的聚 矽氮烷第一層430以及在聚矽氮烷塗層410中一或一以上的子層之多層塗層。第一聚矽氮烷層430除了抗反射性質外可提供鈍化作用。
圖8提供在光伏電池中施用多層聚矽氮烷塗層之 例示方法的流程圖500。在步驟510中，提供一具有頂表面的半導體基材。基材可為結晶矽，或其他適於生產之太陽能電池型式的合宜材料。在步驟520中，一導電物件電耦合至半導體基材。如前述，導電物件可為一獨立件或可沉積或形成於基材上。此物件可電耦合至半導體基材的頂表面，例如經由焊接物件在基材上、經由形成物件在基材上如藉由電鍍與蝕刻、或經由使用燒透膏。在導電物件與半導體基材間可包括一或一以上層，其包括但未限制為具燒透膏的氮化矽、透明導電氧化物、及非晶矽。在某些實施例中，第一層-如氮化矽、透明導電氧化物或非晶矽-可在形成抗反射塗層前沉積於半導體基材上，其中導電物件經由第一層電耦合至半導體基材。
在步驟530中，一聚矽氮烷塗層沉積於半導體基 材的頂表面且電耦合傳導物件。在導電物件上與半導體基材的頂表面上形成一抗反射層，其中該抗反射塗層包括複數個子層。每一子層包含聚矽氮烷，其中該子層具有彼此不同的折射指數。在某些實施例中，每一子層的折射指數在固化後測量其值。聚矽氮烷膜通常由液態前驅物化學物質沉積在一標的基材上，在一增溫乾燥及固化以形成合適的聚合物膜而製備。在某些實施例中，一多聚矽氮烷ARC 沉積在傳統的銀指部上。為了允許匯流條的電連接，聚矽氮烷在匯流條區域中遮蔽或移除。在其他實施例中，可使用具集成匯流條之電鑄導線，如應在關於圖9A-9C所描述者。對於此些電鑄導線，不要求在匯流條區域中聚矽氮烷的遮蔽或移除。一如本文揭露之多層聚矽氮烷ARC藉由能以低成本方法且在一相對低溫下施用而可對成本敏感的光伏電池工業提供一低成本的塗層。例如，在一含氧氛圍中回火一無機聚矽氮烷膜(其中R=氫)造成一折射指數為1.46的層，同時在一惰性或含氨環境中回火相同的膜導致具反射指數為約2的膜。在一實施例中，施用一第一聚矽氮烷子層，接著在第一子層上形成一第二聚矽氮烷子層及任何後續子層(其有些包含或不包含聚矽氮烷)。聚矽氮烷層可以任何方法施加，其包括但不限制為噴塗、浸塗、旋轉、微噴塗配料。可依照因數如需要的厚度、或要求的厚度控制量選擇特定的方法。多層聚矽氮烷積層的總厚度可在例如500-1500Å範圍中。各別子層的厚度將依光的波長及該子層所預期的特定折射指數而定。
在步驟530的一實施例中，第一層可施用至一光伏基材、蓋板與電導線，並在一低溫度加熱以除去溶劑。接著在第一子層上施用一第二子層，且二聚矽氮烷子層皆在一較高溫度加熱以引起最終固化。可在例如一烘箱、一熱板或在熱灯下進行加熱或烘烤步驟。在某些實施例中，可利用一傳輸帶通過一系列加熱灯或通過一烘箱以加工光伏電池。可最佳化塗層與加熱步驟的特定製程參數以平衡 不同產品與製造因素，包括：塗層的最終光學性質、固化產物(例如封裝材)對酸的化學抗性、最終塗層(例如大陽能電池模組為約25年)的壽命、預期塗層的厚度、塗層控制的預期精準度、製造成本、及在組成件中其他材料對溫度容受度。在某些實施例中，可設計聚矽氮烷子層的固化溫度足夠低至不會衝擊光伏電池的其他組件如銅導線或連結材料-例如焊料或ECA，其在幾百攝氏溫度下熔融或分解。一低固化溫度亦利於其不需要高溫(且因此更高成成本)的固化設備。
因為聚矽氮烷的固化條件影響材料性質，在某些 實施例中，可選擇固化溫度、濕度及/或氣體環境以調整聚矽氮烷的最終折射指數與其他性質。例如，可選擇一用於全部聚矽氮烷積層的固化溫度，使所有的聚矽氮烷子層在相同時間固化。在另一實施例中，在每一子層可使用不同的固化溫度。亦即，第一子層可在第一溫度固化，及接著第二子層沉積在第一子層上並在第二溫度固化。在此些不同的實施例中，固化溫度可為低於300℃，如低於200℃，或介於150至200℃間。可設計某些聚矽氮烷在如約室溫低的溫度固化。溫度與聚矽氮烷組成物的組合依在光伏電池中其他組件之溫度限制而決定。在某些實施例中，濕度可在例如介於90%-100%間以得到預期的反射指數。在某些實施例中，一含有聚矽氮烷的外抗反射塗層在蓋板元件的頂表面上形成，該蓋板可為例如玻璃。
在圖8的步驟540中，光伏電池由組合件完成。光 伏電池由半導體基材、導電物件及抗反射塗層形成。此可包括在電池上施用一封裝材、放置一蓋板元件於組成件上，並製備一互連元件以在模組內連接電池至其他電池。在某些實施例中，步驟540可包括以一酸-製造的封裝材密封光伏電池。因為聚矽氮烷完全覆蓋導電物件以提供腐蝕和電子遷移保護，任何至此物件的電連接必需在塗層前完成，或應在曝露的金屬組件將不會導致潛在的電池污染之區域中進行。
圖9A-9C說明在電成形芯模中產生的電鑄電導 線之實施例，如在Babayan等人之美國專利申請案第13/798,123號揭露者，且其可用於本發明的太陽能電池中。 圖9A-9B為範例金屬導線600a及600b的頂視圖，且其可包含例如銅或鍍鎳的銅。金屬層600a及600b包括在此處實施為實質平行之指部610的電鑄元件，其已經由在一導電芯模中實質平行的凹槽形成。金屬層600b亦包括在此處實施為與垂直指部610相交的平行指部620之電鑄元件，其中指部610及620在一約垂直角度交叉。在其他實施例中，指部610及620可在其他角度交叉，同時仍形成一連續柵狀或網狀圖案。 導線600a及600b亦包括一框架元件630，其做為一匯流條以收集來自指部610及620的電流。具有一整合形成為金屬件之一部份的匯流條可提供製造的改進。在目前太陽能模組大量生產的方法中，電池連接通常藉由人工焊接金屬條至電池而達成。此一般導致破裂或損壞的電池，歸因於人工處理及焊料條賦予電池的應力。此外，人工焊接製程導致 高人力相關的生產成本。因此，具有已形成且連接至金屬化層的匯流條或帶，因為可能具一電鑄金屬物件，而可達到一低成本、自動化生產方法。因為元件610、620及630為集成形成，其可能沉積一聚矽氮烷塗層聚矽氮烷的相對低固化溫度亦能使塗層與焊接組成相容，故此塗層在焊接前或後可施用或固化。
框架元件630亦可提供機械安定性，故金屬導線 600a及600b由芯模移出時為單一、獨立的物件。亦即，金屬導線600a及600b之單一在於當與光伏電池或其他半導體組合件分離時，其為與指部610及620保持連接的單一組件。 框架元件630可更加協助維持指狀元件610及620當接合至一光伏電池時，其間的間隔與對齊。框架元件630為顯示於圖9A-9B中如延伸跨過金屬導線600a及600b的一邊緣。然而，在其他實施例中，框架元件可僅延伸部份跨過一邊縁、或可比一邊緣更寬、或可建構為在一邊的一或一以上的舌片或可留存在格柵本身。再者，框架元件可與指部610及620同時電鑄，或在其他實施例中，於指部610及620已形成後其以一分離的步驟電鑄。
圖9C顯示金屬導線600b以圖9B之B-B剖面的橫 切面。指部610及620具有高度‘H’與寬度‘W’，其中高度對寬度的比例定義為寬高比。藉由使用一電形成芯模形成金屬導線600a及600b，可修整電鑄金屬段用於光伏應用，如減少遮蔽。在此實施例中，指部610為顯示具有大於1的寬高比，如約1至約5，及如在此圖中為約2。具有大於寬度之 橫切面高度可減少金屬導線600b在光伏電池上的遮蔽衝擊。 在不同的實施例中，僅有一部份的指部610及620具有寬高比為大於1，或一大部份的指部610及620可具有寬高比為大於1，或所有的指部610及620可具有寬高比為大於1。指部610的高度‘H’可在例如介於約5微米至約200微米的範圍間，或約10微米至約300微米的範圍間。指部610的寬度‘W’在例如介於約10微米至約5mm的範圍間，如約10微米至約150微米的範圍間。平行指部610間的距離具有間距‘P’，其以每一指部的中心線量測。在某些實施例中，間距在例如介於約1mm至約25mm的範圍間。在圖9B與9C中，指部610及620具有不同的寬度及間距，但高度大致相當。在其他實施例中，指部610及620可具有彼此不同的寬度、高度及間距，或可具有某些為相同的特性，或可具有全部皆相同的特性。 此值可依如光伏電池的大小、預期效率的遮光量或金屬物件是否耦合至電池的前或後之因素而選擇。在某些實施例中，指部610可具有介於約0.5mm至約6mm間的間距且指部620可具有介於約1.5mm至約25mm間的間距。指部610及620在一具有凹槽的芯模中形成，該凹槽實質上為相同形將且間隔指部610及620。框架元件630可具有如指部610及620的相同高度，或為一如圖9C以虛線標明的較薄件。在其他實施例中，框架元件630可在指狀元件610及620上方形成。
圖9C亦顯示指部610及620可實質的共平面，其中指部610及指部620之橫切面區域的大部份彼此重疊。與傳統之在彼此之上與之下編統的篩網相比較，如在圖9C說 明的共平面格柵可提供一與相同橫截面面積的重疊圓導線相比為較低的外廓。金屬層600b的相交、共平面線亦於電成形製程期間彼此一體成形，其提供金屬層600b的獨立物件進一步的耐久性。亦即，整體元件形成為一體且不是由各別組件連接在一起。
儘管說明書已經詳細地描述了關於本發明的具體實施例，可以理解熟於本技術領域人員一旦獲致對前述內容的理解，則可以很容易地想到這些實施例的改變、變化和等效物。本發明之此些和其它的修改和變化可以由具有本技術領域的一般技術人員在不脫離本發明的範疇內實施，本發明的範疇為更具體說明於所附申請專利範圍中。再者，具有本技術領域的一般技術人員將理解前述是僅作為例示且不欲用於限制本發明。
200‧‧‧太陽能電池
210‧‧‧聚矽氮烷塗層
220‧‧‧半導體基材
225‧‧‧頂表面
230‧‧‧第一層
240‧‧‧電導線
250‧‧‧第二層

Claims (30)

  1. 一種製造光伏電池的方法，該方法包含：提供一具有一頂表面的半導體基材；電耦合一導電物件至該半導體基材的頂表面；在該導電物件及該半導體基材的頂表面上形成一抗反射塗層，其中該抗反射塗層包含複數個子層，其中該子層的每一者包含一聚矽氮烷，且其中該子層具有彼此不同的折射指數；及由該半導體基材、該導電物件及該抗反射塗層形成一光伏電池。
  2. 如請求項1之方法，其中該聚矽氮烷包含如下結構： 其中R1-R5可為相同或不同，其代表一氫、一經取代或未經取代的烷基或一經取代或未經取代的芳基側鏈，且其中n為一自10至1000的整數。
  3. 如請求項2之方法，其中該側鏈為甲基、乙基、乙烯基或丙烯基側鏈。
  4. 如請求項1之方法，其更包含在形成該抗反射塗層前於該半導體基材上沉積一第一層，且其中該導電物件經由該第一層電耦合至該半導體基材。
  5. 如請求項4之方法，其中該第一層包含氮化矽、一透明 導電氧化物或一非晶矽。
  6. 如請求項4之方法，其更包含在該導電物件與該第一層間設置一第二層，其中該第二層包含銀。
  7. 如請求項4之方法，其更包含在該抗反射塗層上設置一蓋板元件，其中該第一層具有一第一折射指數且該蓋板元件具有一第二折射指數，及其中該抗反射塗層的子層具有自該第一折射指數至該第二折射指數提供梯度變化的折射指數。
  8. 如請求項7之方法，其中該蓋板元件包含玻璃。
  9. 如請求項1之方法，其中該抗反射塗層覆蓋該導電物件的所有曝露區域。
  10. 如請求項1之方法，其中該每一子層的折射指數在固化後測定該值。
  11. 如請求項1之方法，其更包含在該抗反射塗層上設置一蓋板元件，其中該蓋板元件具有一底表面及一頂表面，其中該底表面面對該抗反射塗層；及其中該方法更包含在該蓋板元件的頂表面上形成一含有聚矽氮烷的外抗反射塗層。
  12. 如請求項1之方法，其中該導電物件為一電鑄物件。
  13. 如請求項1之方法，其中該導電物件包含銅。
  14. 如請求項1之方法，其更包含以一產生酸的封裝材封裝該光伏電池。
  15. 如請求項14之方法，其中該產生酸的封裝材包含乙烯乙酸乙烯酯。
  16. 一種光伏電池，其包含：一具有一頂表面的半導體基材；一導電物件，其電耦合至該半導體基材的頂表面；及一抗反射塗層，其位於該導電物件及該半導體基材的頂表面上，其中該抗反射塗層包含複數個子層，其中該子層的每一者包含一聚矽氮烷，且其中該子層具有彼此不同的折射指數。
  17. 如請求項16之光伏電池，其中該聚矽氮烷包含如下結構： 其中R1-R5可為相同或不同，其代表一氫、一經取代或未經取代的烷基或一經取代或未經取代的芳基側鏈，且其中n為一自10至1000的整數。
  18. 如請求項17之光伏電池，其中該側鏈為甲基、乙基、乙烯基或丙烯基側鏈。
  19. 如請求項16之光伏電池，其更包含一在該該半導體基材與抗反射塗層間的一第一層，其中該導電物件經由該第一層電耦合至該半導體基材。
  20. 如請求項19之光伏電池，其中該第一層包含氮化矽、一透明導電氧化物或一非晶矽。
  21. 如請求項19之光伏電池，其更包含在該導電物件與該第 一層間的一第二層，其中該第二層包含銀。
  22. 如請求項19之光伏電池，其更包含在該抗反射塗層上的一蓋板元件，其中該抗反射塗層的子層具有自該第一折射指數至該第二折射指數提供梯度變化的折射指數。
  23. 如請求項22之光伏電池，其中該蓋板元件包含玻璃。
  24. 如請求項16之光伏電池，其中該抗反射塗層覆蓋該導電物的所有曝露區域。
  25. 如請求項16之光伏電池，其中該每一子層的折射指數在固化後測定該值。
  26. 如請求項16之光伏電池，其更包含：一在該抗反射塗層上的蓋板，其中該蓋板元件具有一底表面及一頂表面，其中該底表面面對該抗反射塗層；及一在該蓋板元件的頂表面上之含有聚矽氮烷的外抗反射塗層。
  27. 如請求項16之光伏電池，其中該導電物件為一電鑄物件。
  28. 如請求項16之光伏電池，其中該導電物件包含銅。
  29. 如請求項16之光伏電池，其更包含一產生酸的封裝材封裝該光伏電池。
  30. 如請求項29之光伏電池，其中該產生酸的封裝材包含乙烯乙酸乙烯酯。
TW103121924A 2013-07-05 2014-06-25 用於光伏電池的聚矽氮烷塗層 TW201511299A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361843284P 2013-07-05 2013-07-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201511299A true TW201511299A (zh) 2015-03-16

Family

ID=52131994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103121924A TW201511299A (zh) 2013-07-05 2014-06-25 用於光伏電池的聚矽氮烷塗層

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150007877A1 (zh)
EP (1) EP3017482A1 (zh)
JP (1) JP2016525279A (zh)
KR (1) KR20160029119A (zh)
CN (1) CN105518876A (zh)
TW (1) TW201511299A (zh)
WO (1) WO2015002743A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106997845A (zh) * 2016-01-19 2017-08-01 财团法人工业技术研究院 柔性衬底修补结构、制造方法及检测修补方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3018504B1 (en) * 2013-07-05 2020-05-13 Kaneka Corporation Anti-glare film for solar cell module, solar cell module provided with anti-glare film, and method for manufacturing same
JP2016212193A (ja) * 2015-05-01 2016-12-15 アーゼッド・エレクトロニック・マテリアルズ（ルクセンブルグ）ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ 光機能性膜およびその製造方法
CN106449887B (zh) * 2016-11-23 2018-01-16 绍兴文理学院 一种用于光伏组件的反光薄膜材料
TWI656021B (zh) * 2018-03-30 2019-04-11 台虹科技股份有限公司 堆疊膜層
WO2020205917A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-08 First Solar, Inc. Photovoltaic devices with encapsulation layers and systems and methods for forming the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989000341A1 (en) * 1987-07-07 1989-01-12 Mobil Solar Energy Corporation Method of fabricating solar cells with anti-reflection coating
KR101076611B1 (ko) * 2009-09-16 2011-10-26 주식회사 신성홀딩스 태양 전지 및 그 제조 방법
US8294027B2 (en) * 2010-01-19 2012-10-23 International Business Machines Corporation Efficiency in antireflective coating layers for solar cells
KR101039918B1 (ko) * 2010-03-30 2011-06-09 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
US20110272024A1 (en) * 2010-04-13 2011-11-10 Applied Materials, Inc. MULTI-LAYER SiN FOR FUNCTIONAL AND OPTICAL GRADED ARC LAYERS ON CRYSTALLINE SOLAR CELLS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106997845A (zh) * 2016-01-19 2017-08-01 财团法人工业技术研究院 柔性衬底修补结构、制造方法及检测修补方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160029119A (ko) 2016-03-14
US20150007877A1 (en) 2015-01-08
CN105518876A (zh) 2016-04-20
WO2015002743A1 (en) 2015-01-08
EP3017482A1 (en) 2016-05-11
JP2016525279A (ja) 2016-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201511299A (zh) 用於光伏電池的聚矽氮烷塗層
US10249775B2 (en) Solar cell and method for producing solar cell
JP6550042B2 (ja) 太陽電池モジュールおよびその製造方法
US20160308079A1 (en) Solar cell and production method therefor, and solar cell module
JP2016512394A (ja) 半導体のための自立型金属物品
US9691918B2 (en) Solar battery cell and manufacturing method for the solar battery cell
KR102600380B1 (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법, 그리고 태양 전지 패널
US20160181454A1 (en) Solar cell module and method for manufacturing the same
US20180151766A1 (en) Anti-corrosion protection in photovoltaic structures
JPWO2016111339A1 (ja) 太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール
US20200176623A1 (en) Solar cell element and solar cell module
KR102132940B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
JP2013030665A (ja) 光電変換装置モジュール、光電変換装置モジュールの製造方法、及び光電変換装置
JP4185332B2 (ja) 太陽電池セル及びそれを用いた太陽電池モジュール
JP2023520119A (ja) 太陽電池それと太陽電池パネル及びその製造方法
JP6757715B2 (ja) 太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2011243806A (ja) 太陽電池
US11804559B2 (en) Solar cell module and method for manufacturing solar cell module
JP6362932B2 (ja) 太陽電池モジュール及びその製造方法
WO2014054605A1 (ja) 光電変換装置、光電変換装置の製造方法および光電変換モジュール
KR101747344B1 (ko) 태양전지 모듈
JP2021125603A (ja) 太陽電池ストリングおよび太陽電池ストリング製造方法
EP3573113B1 (en) Photovoltaic module
JP6371894B2 (ja) 高効率裏面電極型太陽電池セル、太陽電池モジュール、及び太陽光発電システム
KR102233866B1 (ko) 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널