TWI435465B - 具有背面電極之太陽能電池的製造方法 - Google Patents

具有背面電極之太陽能電池的製造方法 Download PDF

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Description

具有背面電極之太陽能電池的製造方法
本發明是有關於一種太陽能電池的製造方法，且特別是有關於一種具有背面電極之太陽能電池的製造方法。
太陽能電池由於具有節能、環保等優點，已得到越來越多的關注，所以業界已投入大量的人力物力來進行太陽能電池的開發。
然而，現階段研製出的太陽能電池普遍價格較高，其成為影響太陽能電池普及化的一個重要因素。因此，降低售價就成為太陽能電池產業的一個迫切需求。其中，設法降低太陽能電池的生產成本為達成降低售價的一種途徑，而簡化製造流程則可有效的降低生產成本。
美國專利公開第2011/0120552號揭露一種比較簡單的太陽能電池的生產方法，其藉由低壓化學氣相沉積(low pressure chemical vapor deposition)或電漿增強化學氣相沉積等方法在矽晶圓的背面沉積一層介電層。接著，利用雷射蝕刻或電漿蝕刻等方式移除部分介電層，以在介電層上形成開口。之後，在矽晶圓背面的開口內沉積導電材料。然後，進行燒結製程，以在矽晶圓的背面形成接觸電極。
此種方法雖能降低太陽能電池的生產成本，但需要利用雷射蝕刻或者電漿蝕刻的方式先在介電層上形成開口，之後才能在開口內沉積金屬材料以形成接觸電極。因此，在製程步驟上仍不夠精簡，具有改進空間。
本發明提供一種製程簡單的太陽能電池的生產方法。
為達上述優點，本發明提出一種具有背面電極之太陽能電池的製造方法，包括：提供一基板，基板具有一正面以及一背面，正面與背面相對；於基板之背面形成一第一鈍化保護層；於第一鈍化保護層上塗佈一第一膠，以於第一鈍化保護層上形成一預定圖案，且第一膠為非金屬膠；形成覆蓋第一膠的一第二膠，第二膠含金屬成分；以及同時燒結第一膠與第二膠，使第一膠與第二膠之疊置於第一膠的部分貫穿第一鈍化保護層而電性連接至基板。
在本發明之一實施例中，上述之第一膠的成分包括玻璃粉、摻雜矽、樹酯及溶劑。
在本發明之一實施例中，上述之第二膠所含金屬包括鋁和銀至少其中之一。
在本發明之一實施例中，上述之基板為矽基板。
在本發明之一實施例中，在塗佈第一膠之前，更包括於第一鈍化保護層上形成至少一匯流條，預定圖案包括形成於匯流條旁的多個點狀圖案，而第二膠更接觸匯流條。
在本發明之一實施例中，上述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，更包括：於基板之正面形成一抗反射膜；以及於抗反射膜上形成一正面電極，正面電極於燒結第一膠與第二膠的步驟中貫穿抗反射膜而電性連接至基板。
在本發明之一實施例中，上述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，更包括：對基板的正面進行一擴散製程，以形成一射極區；以及於基板的正面形成一第二鈍化保護層，而抗 反射膜形成於第二鈍化保護層上。
在本發明之一實施例中，上述之第一鈍化保護層與第二鈍化保護層在同一製程中形成。
在本發明之一實施例中，上述之擴散製程包括磷擴散製程，且在進行擴散製程時，基板的正面更形成有一磷矽玻璃層，而在形成第二鈍化保護層之前更包括移除磷矽玻璃層。
在本發明之一實施例中，在形成第一鈍化保護層之前更包括對基板的正面進行一第一離子植入製程，以形成一射極區，而形成第一鈍化保護層的方法包括對基板進行一退火製程，在進行退火製程時，基板的背面形成第一鈍化保護層，且基板的正面形成一第二鈍化保護層。
在本發明之一實施例中，在進行退火製程之前更包括對基板的背面進行一第二離子植入製程，以於基板的背面形成一背面電場。
在本發明之一實施例中，上述之射極區為選擇性射極區。
在本發明之一實施例中，在形成第一鈍化保護層之前更包括：對基板的正面進行一第一離子植入製程，以形成一正面電場；對基板的背面進行一第二離子植入製程，以形成一射極區；以及對基板的背面進行一第三離子植入製程，以形成一基極區，其中形成第一鈍化保護層的方法包括對基板進行一退火製程，在進行退火製程時，基板的背面形成上述第一鈍化保護層。
在本發明之一實施例中，上述之射極區包括多個第一區塊，基極區包括多個第二區塊，些第一區塊與些第二區塊間隔排列，預定圖案包括形成於每一第一區塊及每一第二區塊的多個點狀圖案，第二膠包括覆蓋些第一區塊的多個第一膠條、覆蓋些第二區塊的多個第二膠條、連接些第一膠條的一第一連接圖案以及連接些第二膠條的一第二連接圖案。
在本發明之一實施例中，提供基板的步驟更包括對基板進行表面處理及絨面化，以降低光的反射。
在本發明之具有背面電極之太陽能電池的製造方法中，利用燒結的方式使不含金屬成分的第一膠和含金屬成分的第二膠之疊置於第一膠的部分貫穿第一鈍化保護層而電性連接至基板，使得本發明之太陽能電池的製造方法無需進行在第一鈍化保護層上形成開口的製程，因而能有效降低了太陽能電池的製造成本。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1A至圖1J為本發明第一實施例之一種具有背面電極之太陽能電池的製造方法之流程示意圖。參閱圖1A至圖1J，本實施例之具有背面電極之太陽能電池的製造方法包括以下步驟。
首先，如圖1A所示，提供一基板10。本實施例中，所提供的基板10為矽基板，其具有一正面10a以及與正面10a相對的一背面10b。此提供基板10的步驟可更包括對基板10進行表面處理(Saw Damage Etching，SDE)及絨面化(Texturing)，以處理掉基板10表面的切片損傷，並在基板10表面形成細微凹凸(紋路)，以減少光反射率。
接著，如圖1B所示，對基板10的正面10a進行一擴散製程，以形成一射極區11。擴散製程可為磷擴散製程，而在進行磷擴散製程時，除了會使磷原子擴散至基板10內，還會在基板10的正面10a形成有一磷矽玻璃層12(Phospho Silitate Glass,PSG)。因此，需要另外移除磷矽玻璃層12，以形成如圖1C所示之結構。
接著，如圖1D所示，於基板10的背面10b形成一第一鈍化保護層13，並於基板10的正面10a形成一第二鈍化保護層14。本實施例之第一鈍化保護層13和第二鈍化保護層14為氧化物膜，如二氧化矽膜、二氧化鈦膜、氧化鋅膜、氧化鋁膜或氧化錫膜，但不限於此，鈍化保護層還可以為氮化物膜等。本實施例係在同一製程中同時形成第一鈍化保護層13和第二鈍化保護層14，可以理解地，在本發明的其它實施例中，第一鈍化保護層13及第二鈍化保護層14可在不同步驟中形成。
然後，如圖1E所示，於基板10之正面10a形成一抗反射膜15(Anti-reflection Coating，ARC)。抗反射膜15之材料可以包含氮化矽，但不限於此。在另一實施例中，抗反射膜15亦可省略。
接著，如圖1F所示，利用網印或其他方式於第一鈍化保護層13上形成至少一匯流條16(busbar)。圖1F是以多個匯流排16為例，且這些匯流條16相互間隔設置。
然後，如圖1G所示，於第一鈍化保護層13上塗佈一第一膠17，以於第一鈍化保護層13上形成一預定圖案。塗佈之後可以採用烘烤或其他方式來乾燥、定型第一膠17，以利後續製程之進行。本實施例中，第一膠17為非金屬膠，其可以包括玻璃粉(glass frit)、摻雜矽、溶劑以及樹脂等，但不限於此。預定圖案可以包括形成於匯流條16旁的多個點狀圖案(如圖2所示)，預定圖案亦可為線狀圖案，但不限於此。
接著，如圖1H所示，形成覆蓋第一膠17的一第二膠18。第二膠18可利用網印或塗佈方式形成，且網印或塗佈之後可以採用烘烤或其他方式來乾燥、定型第二膠18。本實施例中，第二膠18含金屬成分，其所含金屬可以包括鋁和銀中至少其中之一。如圖2所示，第二膠18全面覆蓋第一膠17，而接觸匯流條16。
然後，如圖1I所示，以網印方式或其他方法於抗反射膜15上形成至少一正面電極19。本實施例中，正面電極19例如為金屬電極。
之後，如圖1J所示，燒結第一膠17與第二膠18，使第一膠17與第二膠18之疊置於第一膠17的部分貫穿第一鈍化保護層13而電性連接至基板10。此外，在進行燒結製程時，正面電極19亦貫穿抗反射膜15和第二鈍化保護層14而電性連接至基板10。
上述僅為本發明的一個實施例，可以理解地，在本發明的其它實施例中，第一實施例的其中一些步驟的順序可以調換(例如，於抗反射膜上形成正面電極的步驟可以緊跟形成抗反射膜的步驟之後且在形成匯流條的步驟之前，或者是緊跟形成匯流條的步驟且在塗佈一第一膠的步驟之前)，只要不改變各元件的位置關係，並且前面的步驟不會影響後面步驟的進行即可。
圖3A至圖3J為本發明第二實施例之一種具有背面電極之太陽能電池的製造方法的流程示意圖。參閱圖3A至圖3J，本實施例之具有背面電極之太陽能電池的製造方法包括以下步驟。
首先，如圖3A所示，提供一具有正面20a與背面20b的基板20，並對基板20進行表面處理及絨面化。
接著，如圖3B所示，對基板20的正面20a進行一第一離子植入製程，以形成一射極區21。本實施例中，第一離子例如為磷離子。所形成的射極區21可以為選擇性射極區，但不限於此。其中，選擇性射極區包括離子濃度較高的重度摻雜區21a及重度摻雜區21a旁的輕度摻雜區21b。
然後，如圖3C所示，對基板20的背面20b進行一第二離子植入製程，以於基板20的背面20b形成一背面電場22。本實施例中，第二離子例如為硼離子。
接著，如圖3D所示，對基板20進行一退火製程，在進行退火製程時，基板20的背面20b形成一第一鈍化保護層23，且基板20的正面20a形成一第二鈍化保護層24。本實施例之第一鈍化保護層23和第二鈍化保護層24為氧化物膜，如二氧化矽膜、二氧化鈦膜、氧化鋅膜、氧化鋁膜或氧化錫膜，但不限於此，鈍化保護層還可以為氮化物膜。
然後，如圖3E所示，於基板20之正面20a形成一抗反射膜25。此抗反射膜25例如是覆蓋第二鈍化保護層24。抗反射膜25之材料可以包含氮化矽，但不限於此。在另一實施例中，抗反射膜25亦可省略。
接著，如圖3F所示，利用網印或其他方式於第一鈍化保護層23上形成至少一匯流條26。圖3F是以多個匯流條26為例，且這些匯流條26相互間隔設置。
然後，如圖3G所示，於第一鈍化保護層23上塗佈一第一膠27，以於第一鈍化保護層23上形成一預定圖案。塗佈之後可以採用烘烤等方式來乾燥、定型第一膠27，以利後續製程之進行。本實施例中，第一膠27為非金屬膠，其可以包括玻璃粉、摻雜矽、溶劑以及樹脂等，但不限於此。預定圖案可以包括形成於匯流條26旁的多個點狀圖案(如圖2所示)，預定圖案亦可為線狀圖案，但不限於此。
接著，如圖3H所示，形成覆蓋第一膠27的一第二膠28。第二膠28網印或塗佈之後可以採用烘烤等方式來乾燥、定型第二膠28。本實施例中，第二膠28含金屬成分，其所含金屬可以包括鋁和銀中至少其中之一。如圖2所示，第二膠28全面覆蓋第一膠27，且接觸匯流條26。
然後，如圖3I所示，以網印方式或其他方式於抗反射膜25上形成至少一正面電極29。本實施例中，正面電極29為金屬電極，且正面電極29形成於重摻雜區21a上。
之後，如圖3J所示，燒結第一膠27與第二膠28，使第一膠27與第二膠28之疊置於第一膠27的部分貫穿第一鈍化保護層23而電性連接至基板20。此外，在進行燒結製程時，正面電極29亦貫穿抗反射膜25和第二鈍化保護層24而電性連接至基板20。
上述僅為本發明的一個實施例，可以理解地，在本發明的其它實施例中，第二實施例的其中一些步驟的順序可以調換，只要不改變各元件的位置關係，並且前面的步驟不會影響後面步驟的進行即可。
圖4A至圖4I為本發明第三實施例之一種具有背面電極之太陽能電池的製造方法的流程示意圖。參閱圖4A至圖4I，本實施例之具有背面電極之太陽能電池的製造方法包括以下步驟：首先，如圖4A所示，提供一具有正面30a與背面30b的基板30，並對基板30進行表面處理及絨面化。
接著，如圖4B所示，對基板30的正面30a進行一第一離子植入製程，以形成一正面電場(front surface field)31。本實施例中，第一離子例如為磷離子。
然後，如圖4C所示，對基板30的背面30b進行一第二離子植入製程，以形成一射極區32。本實施例中，第二離子例如為磷離子。射極區32包括多個條狀的第一區塊32a，如圖5A所示。
接著，如圖4D所示，對基板30的背面30b進行一第三離子植入製程，以形成一基極區33。本實施例中，第三離子例如為硼離子。基極區33包括多個條狀的第二區塊33a，這些第二區塊33a與第一區塊32a間隔排列，如圖5A所示。
然後，如圖4E所示，對基板30進行一退火製程，在進行退火製程時，基板30的背面30b形成一第一鈍化保護層34。本實施例之第一鈍化保護層34為氧化物膜，如二氧化矽膜、二氧化鈦膜、氧化鋅膜、氧化鋁膜或氧化錫膜，但不限於此，鈍化保護層還可以為氮化物膜。本實施例僅在基板30的背面30b形成第一鈍化保護層34，可以理解地，在本發明的其它實施例中，亦可同時在基板30的正面30a形成一第二鈍化保護層。
接著，如圖4F所示，於基板30之正面30a形成一抗反射膜35(Anti-reflection Coating，ARC)。抗反射膜35之材料可以包含氮化矽，但不限於此。在另一實施例中，抗反射膜35亦可省略。
然後，如圖4G所示，於第一鈍化保護層34上塗佈一第一膠36，以於第一鈍化保護層34上形成一預定圖案。塗佈之後可以採用烘烤或其他方式來乾燥、定型第一膠36，以利後續製程之進行。本實施例中，第一膠36為非金屬膠，其可以包括玻璃粉、摻雜矽、溶劑以及樹脂等，但不限於此。預定圖案包括形成於每一第一區塊32a及每一第二區塊33a的多個點狀圖案，如圖5B所示。
接著，如圖4H所示，形成覆蓋第一膠36的一第二膠37。第二膠37可用網印或塗佈的方式形成，且在第二膠37網印或塗佈之後同樣可以採用烘烤或其他方式來乾燥、定型第二膠37。本實施例中，第二膠37含金屬成分，其所含金屬可以包括鋁和銀中至少其中之一。如圖5C所示，第二膠37包括覆蓋第一區塊32a的多個第一膠條37a、覆蓋第二區塊33a的多個第二膠條37b、連接這些第一膠條37a的一第一連接圖案37c以及連接這些第二膠條37b的一第二連接圖案37d。
之後，如圖4I所示，燒結第一膠36與第二膠37，使第一膠36與第二膠37之疊置於第一膠36的部分貫穿第一鈍化保護層34而電性連接至基板30。
需要說明的是，上述僅為本發明的一個實施例，可以理解地，在本發明的其它實施例中，第三實施例的其中一些步驟的順序可以調換，只要不改變各元件的位置關係，並且前面的步驟不會影響後面步驟的進行即可。此外，利用第三實施例之製造方法所生產出的太陽能電池中，基板30之正面30a無任何電極，以增加太陽能電池之正面的收光面積，進而提高太陽能電池的效率。
綜上所述，在本發明之具有背面電極之太陽能電池的製造方法中，利用燒結的方式使不含金屬成分的第一膠和含金屬成分的第二膠之疊置於第一膠的部分貫穿第一鈍化保護層而電性連接至基板，使得本發明之太陽能電池的製造方法無需進行在第一鈍化保護層上形成開口的製程，因而有效降低了太陽能電池的製造成本。
另外，本發明中，第一膠和第二膠分別為非金屬膠和金屬膠，這樣在選取第一膠和第二膠的成分時可以僅考慮使其具有燒穿性能或導電性而不用同時滿足上述兩種性能，從而降低了第一膠和第二膠的複雜程度。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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，當可作些許之更動與潤飾，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。
10、20、30．．．基板
10a、20a、30a‧‧‧正面
10b、20b、30b‧‧‧背面
11、21、32‧‧‧射極區
12‧‧‧磷矽玻璃層
13、23、34‧‧‧第一鈍化保護層
14、24‧‧‧第二鈍化保護層
15、25、35‧‧‧抗反射膜
16、26‧‧‧匯流條
17、27、36‧‧‧第一膠
18、28、37‧‧‧第二膠
19、29‧‧‧正面電極
21a‧‧‧重度摻雜區
21b‧‧‧輕度摻雜區
22‧‧‧背面電場
31‧‧‧正面電場
32a‧‧‧第一區塊
33‧‧‧基極區
33a‧‧‧第二區塊
37a‧‧‧第一膠條
37b‧‧‧第二膠條
37c‧‧‧第一連接圖案
37d‧‧‧第二連接圖案
圖1A至圖1J為本發明第一實施例之一種具有背面電極之太陽能電池的製造方法之流程示意圖。
圖2為圖1H的仰視示意圖。
圖3A至圖3J為本發明第二實施例之一種具有背面電極之太陽能電池的製造方法的流程示意圖。
圖4A至圖4I為本發明第三實施例之一種具有背面電極之太陽能電池的製造方法的流程示意圖。
圖5A為圖4D的仰視示意圖。
圖5B為圖4G的仰視示意圖。
圖5C為圖4H的仰視示意圖。
10．．．基板
11．．．射極區
13．．．第一鈍化保護層
14．．．第二鈍化保護層
15．．．抗反射膜
16．．．匯流條
17．．．第一膠
18．．．第二膠
19．．．正面電極

Claims (15)

  1. 一種具有背面電極之太陽能電池的製造方法，包括：提供一基板，該基板具有一正面以及一背面，該正面與該背面相對；於該基板之該背面形成一第一鈍化保護層；於該第一鈍化保護層上塗佈一第一膠，以於該第一鈍化保護層上形成一預定圖案，且該第一膠為非金屬膠；形成覆蓋該第一膠的一第二膠，該第二膠含金屬成分；以及同時燒結該第一膠與該第二膠，使該第一膠與該第二膠之疊置於該第一膠的部分貫穿該第一鈍化保護層而電性連接至該基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中該第一膠的成分包括玻璃粉、摻雜矽、樹酯及溶劑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中該第二膠所含金屬包括鋁和銀至少其中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中該基板為矽基板。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中在塗佈該第一膠之前，更包括於該第一鈍化保護層上形成至少一匯流條，該預定圖案包括形成於該匯流條旁的多個點狀圖案，而該第二膠更接觸該匯流條。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，更包括：於該基板之該正面形成一抗反射膜；以及於該抗反射膜上形成一正面電極，該正面電極於燒結該第一膠與該第二膠的步驟中貫穿該抗反射膜而電性連接至該基板。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，更包括：對該基板的該正面進行一擴散製程，以形成一射極區；以及於該基板的該正面形成一第二鈍化保護層，而該抗反射膜形成於該第二鈍化保護層上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中該第一鈍化保護層與該第二鈍化保護層在同一製程中形成。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中該擴散製程包括磷擴散製程，且在進行該擴散製程時，該基板的該正面更形成有一磷矽玻璃層，而在形成該第二鈍化保護層之前更包括移除該磷矽玻璃層。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中在形成該第一鈍化保護層之前更包括對該基板的該正面進行一第一離子植入製程，以形成一射極區，而形成該第一鈍化保護層的方法包括對該基板進行一退火製程，在進行該退火製程時，該基板的該背面形成該第一鈍化保護層，且該基板的該正面形成一第二鈍化保護層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中在進行該退火製程之前更包括對該基板的該背面進行一第二離子植入製程，以於該基板的該背面形成一背面電場。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中該射極區為選擇性射極區。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，在形成該第一鈍化保護層之前更包括：對該基板的該正面進行一第一離子植入製程，以形成一正面電場；對該基板的該背面進行一第二離子植入製程，以形成一射極區；以及對該基板的該背面進行一第三離子植入製程，以形成一基極區，其中形成該第一鈍化保護層的方法包括對該基板進行一退火製程，在進行該退火製程時，該基板的該背面形成該第一鈍化保護層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中該射極區包括多個第一區塊，該基極區包括多個第二區塊，該些第一區塊與該些第二區塊間隔排列，該預定圖案包括形成於每一第一區塊及每一第二區塊的多個點狀圖案，該第二膠包括覆蓋該些第一區塊的多個第一膠條、覆蓋該些第二區塊的多個第二膠條、連接該些第一膠條的一第一連接圖案以及連接該些第二膠條的一第二連接圖案。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之具有背面電極之太陽能電池的製造方法，其中提供該基板的步驟更包括對該基板進行表面處理及絨面化。
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