TWI422054B - 光伏面板及其製造方法 - Google Patents

Description

光伏面板及其製造方法

本發明是有關於一種光伏裝置與其製造的方法。

光伏裝置將光能轉換成電能，是近年來逐漸普及的能源生產產品之一。由於近年來環保意識的高漲，光伏裝置所生產的綠色能源有機會取代部份傳統能源，而成為主要的能源供應之一。

光伏裝置內除了將光能轉換成電能的光伏細胞外，還需要許多導電通道將電能匯集後再輸出到外部去使用或儲存(例如儲存於電池)。導電通道分為正負極，為了絕緣正負極之導電通道，習知通常以雷射在正負極導電通道之間燒結出一凹槽。以雷射方式切出絕緣凹槽可能會對矽基材造成熱效應的問題，對光伏裝置的生產良率及信賴性都會有一定程度的影響。有鑒於此，需要一種改良的光伏裝置製造方法，降低雷射製程熱效應的問題。

因此，本發明之目的是在提供一種改良的光伏裝置及其製造方法，用以避免雷射製程所產生的熱效應問題。

根據本發明之目的，提出一種光伏面板製造方法，其包含以下步驟。形成氧化矽層於一矽基材的兩面。形成複數通孔貫穿該矽基材並連接其兩面。移除該矽基材其中一面的該氧化矽層。摻雜該矽基材，使其形成具有光伏轉換功能的PN接面。填入N型導電材於該些通孔內，使該N型導電材與該矽基材中的N型半導體接合。形成一P型導電材於該氧化矽層上，且與該N型導電材之間預留絕緣間隙，其中該P型導電材具有蝕刻該氧化矽層的能力。使該P型導電材蝕刻該氧化矽層，並與該矽基材中的P型半導體接合，並預留該氧化矽層未被蝕刻的部份作為與該N型導電材之間的絕緣層。

依據本發明一實施例，該P型導電材包含鋁。

依據本發明另一實施例，該N型導電材包含銀。

依據本發明另一實施例，此方法更包含形成一抗反射層於該矽基材移除該氧化矽層的一面，該抗反射層接合於該矽基材中的N型半導體。

依據本發明另一實施例，該N型導電材的兩端連接該抗反射層與該氧化矽層。

依據本發明另一實施例，此方法更包含使用網版印刷形成該N型導電材與該P型導電材。

依據本發明另一實施例，該P型導電材更包含一具有蝕刻該氧化矽層能力的玻璃。

根據本發明之目的，提出一種光伏面板，其包含一矽基材。矽基材包含一P型半導體以及一N型半導體，其中該P型半導體與該N型半導體之接面具有光伏轉換功能。一氧化矽層位於該矽基材的兩相反面的其中一面。複數通孔貫穿該矽基材並連接該矽基材的兩相反面，其中該N型半導體至少形成於該矽基材不具有該氧化矽層的一面。一N型導電材位於該些通孔內，且與該矽基材中的N型半導體接合。一P型導電材位於該矽基材具有該氧化矽層的一面，且穿越該氧化矽層與該P型導電材接合，其中該N型導電材與該P型導電材之間係以該氧化矽層作為絕緣層。

依據本發明一實施例，光伏面板更包含一抗反射層位於該矽基材的兩相反面其中不具有該氧化矽層的一面。

依據本發明另一實施例，該P型導電材包含鋁，該N型導電材包含銀。

本發明提供一種具鈍化保護之背電極光伏面板，藉光伏面板形成氧化矽層作為鈍化保護，並作為背電極(正、負兩電極)之間的絕緣層，因而取代習知雷射製程，也避免雷射製程所產生的熱效應問題。以下藉實施例來說明光伏面板製造方法的細節。

請參照第1、2圖，其繪示依照本發明一實施方式的一種光伏面板的製造流程圖。

在步驟202中，提供一矽基材100作為製造光伏面板之用。

在步驟204中，以加熱或其他習知的方式形成氧化矽層(101a、101b)於矽基材100的兩相反面。

在步驟206中，以雷射或其他方式在矽基材100形成複數通孔103。通孔103會貫穿矽基材100，連接其兩相反面。

步驟204與步驟206亦可由步驟203與步驟205取代，兩者的差異在於「形成通孔」與「形成氧化矽層」順序的對調。在步驟203中，先以以雷射或其他方式在矽基材100形成複數通孔103。通孔103會貫穿矽基材100，連接其兩相反面。在步驟205中，以加熱或其他習知的方式形成氧化矽層(101a、101b、101d)於矽基材100的兩相反面及通孔103的內壁。

在步驟208中，將不需要的氧化矽層移除。在本實施例中，只有氧化矽層101b在後續的步驟中會需要，因此氧化矽層(101a、101d)會被移除。若在步驟206中，以雷射方式鑽孔，此步驟除了移除氧化矽層外，還會移除通孔103內壁可能因熱效應受損的部份，藉以將雷射產生的熱效應影響減到最低。

在步驟210中，藉擴散製程摻雜矽基材100，使其形成N型半導體106a與P型半導體106b，且其PN接面具有光伏轉換功能，即將光能轉換成電能之功能。N型半導體106a主要分佈於矽基材100不具有氧化矽層的一面以及通孔103內壁。

在步驟212中，藉化學氣相沉積製程形成抗反射層105於矽基材不具有氧化矽層的一面，且抗反射層105接合於矽基材中的N型半導體106a。抗反射層105有助於減少入射光的反射，使PN接面能接收到更多入射光得以轉換成電能。

在步驟214中，以網版印刷製程形成N型導電材108(例如含銀的膠材)與P型導電材110(例如含鋁的膠材)。N型導電材108填入通孔103內，並與通孔內壁的N型半導體106a接合，且N型導電材108的兩端連接抗反射層105與氧化矽層101b。P型導電材110形成於氧化矽層101b上，且與N型導電材108之間預留絕緣間隙。在本實施例中，P型導電材110是一種具有蝕刻氧化矽層能力的膠材，其成份包含一具有蝕刻氧化矽層能力的玻璃。

在步驟216中，P型導電材110持續蝕刻氧化矽層101b，直到氧化矽層被蝕穿，得以與矽基材中的P型半導體106b接合，產生接合介面112a，並預留氧化矽層101c(未被蝕刻的氧化矽層)作為與N型導電材108之間的絕緣層。

當P型導電材110與N型導電材108分別與對應的P型半導體106b與N型半導體106a接合後，PN接面所轉換產生的電能才得以經由P型導電材110與N型導電材108輸出。

在習知的光伏面板製程中，氧化矽層101c所在的位置是以雷射製程燒結出凹槽或孔洞，藉以絕緣P型導電材110與N型導電材108。在本實施例中，氧化矽層101c取代了雷射製程燒結出的凹槽或孔洞，不但具有絕緣層的功能，還能保護矽基材的底面，而且避免雷射製程所產生的熱效應問題。

請參照第3圖，其繪示依照本發明另一實施方式的一種光伏面板的剖面圖。此剖面圖不同於步驟216之剖面圖在於P型導電材114僅以部份P型導電材110與P型半導體106b接合，產生接合介面112b。在此實施例中，先以形成P型導電材110於所需的位置(例如圖中繪示的位置)，讓P型導電材110蝕刻氧化矽層101d，並與矽基材中的P型半導體106b接合，再形成大面積的P型導電材114於氧化矽層101d上連接P型導電材110，且與N型導電材108之間預留絕緣間隙。在此實施例中，P型導電材114不具有蝕刻氧化矽層的能力，因此留下較大面積的氧化矽層101d保護矽基材的底面(與步驟216之剖面圖相比較)。

由上述本發明實施方式可知，應用本發明之光伏面板製程與設計，藉光伏面板形成氧化矽層作為其底部的鈍化保護，並作為正、負兩電極之間的絕緣層，因而取代習知成本較高的雷射製程，也避免雷射製程可能產生的熱效應問題。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。

100．．．矽基材

101a．．．氧化層

101b．．．氧化層

101c．．．氧化層

101d．．．氧化層

103．．．通孔

105．．．抗反射層

106a．．．N型材料

106b．．．P型材料

108．．．N型導電材

110．．．P型導電材

112a．．．接合介面

112b．．．接合介面

114．．．P型導電材

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種光伏面板的製造流程圖。

第2圖係接續第1圖繪示光伏面板製造的後續流程圖。

第3圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種光伏面板的剖面圖。

100．．．矽基材

101d．．．氧化層

105．．．抗反射層

106a．．．N型材料

106b．．．P型材料

108．．．N型導電材

110．．．P型導電材

112b．．．接合介面

114．．．P型導電材

Claims (10)

1. 一種光伏面板製造方法，至少包含：形成氧化矽層於一矽基材的兩面；形成複數通孔貫穿該矽基材並連接其兩面；移除該矽基材其中一面的該氧化矽層；摻雜該矽基材，使其形成具有光伏轉換功能的PN接面；填入N型導電材於該些通孔內，使該N型導電材與該矽基材中的N型半導體接合；形成一P型導電材於該氧化矽層上，且與該N型導電材之間預留絕緣間隙，其中該P型導電材具有蝕刻該氧化矽層的能力；以及使該P型導電材蝕刻該氧化矽層，並與該矽基材中的P型半導體接合，並預留該氧化矽層未被蝕刻的部份作為與該N型導電材之間的絕緣層。
2. 如請求項1所述之光伏面板製造方法，其中該P型導電材包含鋁。
3. 如請求項1所述之光伏面板製造方法，其中該N型導電材包含銀。
4. 如請求項1所述之光伏面板製造方法，更包含： 形成一抗反射層於該矽基材移除該氧化矽層的一面，該抗反射層接合於該矽基材中的N型半導體。
5. 如請求項4所述之光伏面板製造方法，其中該N型導電材的兩端連接該抗反射層與該氧化矽層。
6. 如請求項1所述之光伏面板製造方法，更包含：使用網版印刷形成該N型導電材與該P型導電材。
7. 如請求項4所述之光伏面板製造方法，其中該P型導電材更包含一具有蝕刻該氧化矽層能力的玻璃。
8. 一種光伏面板，至少包含：一矽基材包含一P型半導體以及一N型半導體，其中該P型半導體與該N型半導體之接面具有光伏轉換功能；一氧化矽層，藉氧化該矽基材而形成於該矽基材的兩相反面的其中一面；複數通孔貫穿該矽基材並連接該矽基材的兩相反面，其中該N型半導體至少形成於該矽基材不具有該氧化矽層的一面；一N型導電材，位於該些通孔內，且與該矽基材中的N型半導體接合；一P型導電材，位於該矽基材具有該氧化矽層的一面，且穿越該氧化矽層與該P型導電材接合，其中該N型 導電材與該P型導電材之間係以該氧化矽層作為絕緣層。
9. 如請求項1所述之光伏面板，更包含一抗反射層位於該矽基材的兩相反面其中不具有該氧化矽層的一面。
10. 如請求項1所述之光伏面板，其中該P型導電材包含鋁，該N型導電材包含銀。