TWI435462B - 多色彩畫作型太陽能電池的製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種將太陽輻射能量轉換為電能的光伏特電池，特別是有關於具有色彩調變之太陽能電池及其製造方法。
太陽能電池或光伏特電池係將陽光的光能籍由光電轉換機制轉換為電能。近年來，在全球化環境保護的浪潮之下，太陽能電池供應電力被寄予厚望，並已積極進行研究發展，期能獲致廣泛的商業化。基於裝飾需求或視覺美觀的因素，太陽能電池可能需要有不同的外觀色彩，例如：當將太陽能電池應用在建築物的屋頂或外牆時，若考量建築設計美觀時，即使需要與建築物或周遭環境的顏色做整體搭配。
而習知製造多色彩太陽能電池的技術大都藉由疊合多層抗反射層來賦予太陽能電池不同的色彩，因此需較複雜設計或製程。如何在影響太陽能功率轉換效率較小的前提下，而能獲致多種色彩太陽能電池者，為此業界人士之所需。
因此，本發明之一目的是在提供一種創新的多色彩畫作型太陽能電池的製造方法。
根據上述的目的，一種多色彩畫作型太陽能電池的製造方法，其包含以下步驟。形成一光電轉換層於一基材上。根據一畫作所需的底色，形成一抗反射層於上述光電轉換層上方。根據畫作所需的第一圖案的第一顏色，蝕刻抗反射層的第一圖案之區域至第一顏色對應的厚度。根據畫作所需的第二圖案的第二顏色，蝕刻抗反射層的第二圖案之區域至第二顏色對應的厚度。
依據本發明一實施例，抗反射層包含氮化矽或氧化矽。
依據本發明另一實施例，蝕刻抗反射層的方法更包含形成一蝕刻膠於抗反射層上，以蝕刻抗反射層至所需的厚度。
依據本發明另一實施例，蝕刻膠包含氫氟酸鹽。
依據本發明另一實施例，上述製造方法更包含根據畫作所需的第三圖案的第三顏色，蝕刻抗反射層的第三圖案之區域至第三顏色對應的厚度。
由上述可知，應用本發明之多色彩畫作型太陽能電池的製造方法，先根據一畫作所需的底色形成一抗反射層於上述光電轉換層上方，再根據畫作所需的各種圖案的各種顏色，將抗反射層蝕刻至各種圖案對應的厚度以實現多色彩的太陽能電池。此製造方法有別於習知以層疊多層抗反射層的方式實現多色彩的手段，且簡化習知形成多層抗反射層的複雜度。
請參照第1-6圖，其繪示依照本發明一實施方式的一種多色彩畫作型太陽能電池100的製造方法的流程剖面圖。請參照第1圖的N型半導體層112形成設置於P型半導體基材110上，而於其間形成有P-N接面114，故而在P-N接面114處形成有電場。因此，當光線照射至此時，電場形成之處即產生正電荷載子(positive charge carriers)和負電荷載子(negative charge carriers)，因而產生電流流經P-N接面114，此即稱為光電轉換機制。廣義來說，P型半導體基材110和N型半導體層112的組合，即用以建構光電轉換層111用以轉換入射光產生電能。P型半導體層110可以是P型矽基材，而N型半導體層112沈積於P型矽基材上方，經由N型雜質摻雜入P型矽基材而得。同理，N型半導體基材和P型半導體層的組合，也可以用來建構光電轉換層。廣義而論，光電轉換層111可以是由一種或多種半導體物質所構成，此半導體物質可以是單晶(single crystalline)、多晶(polycrystalline)、非晶(amorphous)狀態之矽、鍺或類似的半導體材料。
如第2圖所示，透明抗反射層116的係形成設置於光電轉換層111上方，可以是由氮化矽(silicon nitride)或氧化矽(silicon oxide)材質所構成，其形成方法可以是蒸鍍法(evaporation)、濺鍍法(sputtering)、印刷法(print screen)、化學氣相沈積法(CVD)或其他熟習此技藝之人士所知悉之方式。抗反射層116用以降低電池單元表面的光反射損失(reflective loss)。抗反射層116的厚度也同時決定太陽能電池100的顏色。在本實施例中，先根據一多色彩畫作所需的底色，形成一抗反射層116於上述光電轉換層111上方。抗反射層116的厚度D係根據畫作所需底色而決定。
如第3圖所示，形成第一顏色的第一圖案120於抗反射層116上。執行的方式是根據畫作所需的第一圖案120的第一顏色，蝕刻抗反射層116的第一圖案120之區域至第一顏色對應的厚度D1
。在本實施例中，蝕刻抗反射層116的方式係網印一蝕刻膠於第一圖案120之區域，藉以蝕刻抗反射層116至所需的厚度。蝕刻膠可以是含氫氟酸鹽等的蝕刻膠，但不侷限於此。
如第4圖所示，形成第二顏色的第二圖案122於抗反射層116上。執行的方式是根據畫作所需的第二圖案122的第二顏色，蝕刻抗反射層116的第二圖案122之區域至第二顏色對應的厚度D2
。在本實施例中，蝕刻抗反射層116的方式係網印一蝕刻膠於第一圖案122之區域，藉以蝕刻抗反射層116至所需的厚度。蝕刻膠可以是含氫氟酸鹽等的蝕刻膠，但不侷限於此。
如第5圖所示，形成第三顏色的第三圖案124於抗反射層116上。執行的方式是根據畫作所需的第三圖案124的第三顏色，蝕刻抗反射層116的第三圖案124之區域至第三顏色對應的厚度D3
。在本實施例中，蝕刻抗反射層116的方式係網印一蝕刻膠於第一圖案124之區域，藉以蝕刻抗反射層116至所需的厚度。蝕刻膠可以是含氫氟酸鹽等的蝕刻膠，但不侷限於此。
上述的畫作可根據設計者的需求，蝕刻抗反射層至兩種、三種或更多種厚度的圖案，以實現畫作多色彩的可能性。上述抗反射層厚度與圖案顏色的關係會因為抗反射層的材料、製程參數等不同，而有不圖同的抗反射層厚度與圖案顏色的對應關係，因此本案並未列出『厚度數據』對應『圖案顏色』的關係。
如第6圖所示，電極(126、128)分別形成設置於光電轉換層111相對應之表面上方，其形成方法可以是蒸鍍法(evaporation)、濺鍍法(sputtering)、印刷法(print screen)、化學氣相沈積法(CVD)或其他熟習此技藝之人士所知悉之方式。第6圖僅為示意電極(126、128)相對於光電轉換層111的位置，故省略繪示上述第2-5圖中之圖案。電極126係形成設置於光電轉換層111之正面，且貫穿抗反射層116而電性連接至光電轉換層111；電極128則形成設置光電轉換層111之背面，且與P型半導體基材110相接觸。電極(126、128)可以是由金層或合金所構成，其材質可以是金、銀、鋁、銅、鉑等類似物質，亦可以是諸如氧化銦錫(ITO)或氧化鋅(ZnO)等透明導電氧化物(transparent conductive oxide)。
電極(126、128)即成為光電轉換層111之兩個電性端子。當太陽能電池100接受太陽光照射時，電極(126、128)係用以對光電轉換層111所產生的電能進行充、放電操作。較佳而言，電極128可以設置成各種形狀，諸如凹凸起伏(concavo-convex)結構，俾利光能聚集(light collection)。再者，電極126可以形成特定表面結構(surface-textured structure)而具有粗糙表面，則對於光線能及於光電轉換層111之入射效率，會有所提昇。
在電極(126、128)上，可依需求覆蓋不同的保護層(未繪示於圖面)以增加太陽能電池100的耐候性。
由上述本發明實施方式可知，應用本發明之多色彩畫作型太陽能電池的製造方法，先根據一畫作所需的底色形成一抗反射層於上述光電轉換層上方，再根據畫作所需的各種圖案的各種顏色，將抗反射層蝕刻至各種圖案對應的厚度以實現多色彩的太陽能電池。此製造方法有別於習知以層疊多層抗反射層的方式實現多色彩的手段，且簡化習知疊合多層抗反射層的複雜度。
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．．．太陽能電池
110．．．基材
111．．．光電轉換層
112．．．N型半導體層
114．．．P-N接面
116．．．抗反射
120．．．第一圖案
122．．．第二圖案
124．．．第三圖案
126．．．電極
128．．．電極
D．．．厚度
D1
．．．厚度
D2
．．．厚度
D3
．．．厚度
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1-6圖係繪示依照本發明一實施方式的一種多色彩畫作型太陽能電池的製造方法的流程剖面圖。
100．．．太陽能電池
110．．．基材
111．．．光電轉換層
112．．．N型半導體層
116．．．抗反射層
120．．．第一圖案
122．．．第二圖案
124．．．第三圖案
D3
．．．厚度
Claims (5)
- 一種多色彩畫作型太陽能電池的製造方法，至少包含：形成一光電轉換層於一基材上；根據一畫作所需的底色，形成一抗反射層於上述光電轉換層上方；根據該畫作所需的第一圖案的第一顏色，蝕刻該抗反射層的該第一圖案之區域至該第一顏色對應的厚度；以及根據該畫作所需的第二圖案的第二顏色，蝕刻該抗反射層的該第二圖案之區域至該第二顏色對應的厚度。
- 如請求項1所述之方法，其中該抗反射層包含氮化矽或氧化矽。
- 如請求項1所述之方法，其中蝕刻該抗反射層的方法更包含形成一蝕刻膠於該抗反射層上，以蝕刻該抗反射層至所需的厚度。
- 如請求項1所述之方法，其中該蝕刻膠包含氫氟酸鹽。
- 如請求項1所述之方法，更包含：根據該畫作所需的第三圖案的第三顏色，蝕刻該抗反射層的該第三圖案之區域至該第三顏色對應的厚度。
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