TWI441347B - 太陽能電池 - Google Patents

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Description

太陽能電池
本發明係有關於一種太陽能電池，特別是有關於一種具有金屬貫穿式背電極之異質接面太陽能電池。
矽晶圓的生產供應已是相當成熟的技術，廣泛使用於各種半導體產業中的電子材料，再加上矽原子能隙適合吸收太陽光，使得矽晶太陽能電池成為目前使用最廣泛的太陽能電池。
金屬貫穿式背電極太陽電池(metal wrap-through solar cell)為利用在晶片上貫穿晶片正背面之複數貫穿孔，將正面的匯流電極(bus bar)導引至背面，其不僅可增加正面照光面積，電池效率增加，在電池封裝成模組的同時，又可以減低串連電阻，縮小電池與電池間的空隙，最終使背電極模組效率增加，為矽晶太陽電池未來發展之趨勢之一。
異質接面(hetero-junction)太陽能電池為在矽晶片上成長非晶矽(a-Si)的鈍化層(passivation layer)與非晶矽射極(emitter)，其具有極低的表面複合速率(recombination velocity)，因此，擁有很高的開路電壓(>0.7V)，目前此結構為世界上CZ單晶效率最高的大面積矽晶太陽能電池。
本發明提供一種太陽能電池，包括：一基底，包括一第一表面和一第二表面，其中基底為第一型態；一穿孔，貫穿基底，基底之穿孔中包括一第三表面；一第一薄膜半導體層，設置於穿孔中之第三表面和並延伸至基底之第二表面上方，其中第一薄膜半導體層為第二型態；一第二薄膜半導體層，設置於基底之第一表面上；一透明導電層，設置於第二薄膜半導體層上；及一穿孔連接層，設置於穿孔中，並延伸至基底之第一表面和第二表面上方，其中第一薄膜半導體層和基底間形成一接面，用以避免穿孔連接層金屬和基底間之短路發生。
本發明提供一種太陽能電池，包括：一基底，包括一第一表面和一第二表面，其中基底為第一型態；一穿孔，貫穿基底，基底之穿孔中包括一第三表面；一絕緣層，設置於穿孔中之第三表面和並延伸至基底之第二表面上方；一第一薄膜半導體層，設置於基底之第一表面上；一透明導電層，設置於第一薄膜半導體層上；及一穿孔連接層，設置於穿孔中，並延伸至基底之第一表面和第二表面上方。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一些較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
以下提供許多不同實施例或範例，以實行本發明各種不同實施例的特徵。以下將針對特定實施例的製作方法與構成作簡要描述，當然，以下之描述僅是範例，非用來限定本發明。
以下配合第1A~1H圖描述本發明一實施例包括金屬貫穿式背電極之單面異質接面的太陽能電池製作方法。首先，請參照第1A圖，提供一基底102，包括一第一表面104和一第二表面105。基底102可以是單晶矽、多晶矽或其它適合之半導體材料組成。接著，對基底102進行鑽孔步驟，於基底102中形成一穿孔108(via hole)，以下將穿孔108中之基底102表面稱為第三表面106。一般施行鑽孔的方式可以為濕式化學蝕刻方式，例如：HF/HNO3 酸蝕刻方式、KOH或NaOH等鹼蝕刻方式，可以為乾式蝕刻方式，例如：使用Cl2 、CF4 、BCl3 、等氣體蝕刻方式，可以為雷射移除方式，例如：使用Nd:YAG雷射、半導體雷射、Q-Switch雷射、XeCl3 、KrF、ArF等氣體雷射，與其他相關聯之能量高於1J/cm2 雷射，在本實施例我們是採用雷射作為鑽孔的方式。在本發明一實施例中，基底102為第一型態之半導體，例如n型矽。請參照第1B圖，進行一摻雜製程，於基底102之第二表面105和基底102穿孔108中的第三表面106下形成一摻雜區110。在本發明一實施例中，上述摻雜製程為一熱擴散製程，摻雜區110為第一型態，例如n型，摻雜源例如為三氯氧磷(POCl3 )。接著，請參照第1C圖，形成一第一薄膜半導體層(thin-film semiconductor layer)112於基底102之第二表面105上方和基底102穿孔108中的第三表面106上方之摻雜區110上，一般薄膜半導體層包含非晶矽(amorphous silicon)、奈米晶矽(nanocrystalline silicon)、微晶矽(microcrystalline silicon)、非晶碳化矽(amorphous silicon carbonate)、奈米晶碳化矽(nanocrystalline silicon carbonate)、微晶碳化矽(microcrystalline silicon carbonate)、非晶矽鍺(amorphous silicon germanium)、奈米晶矽鍺(nanocrystalline silicon germanium)、微晶矽鍺(microcrystalline silicon germanium)、非晶鍺(amorphous germanium)奈米晶鍺(nanocrystalline germanium)、微晶鍺(microcrystalline germanium)等四族化合物，在本發明實施例中，薄膜半導體層是採用非晶矽(amorphous silicon)。在本發明一實施例中，第一薄膜半導體層112為第二型之非經矽，例如p型，且第一薄膜半導體層112和摻雜區110間可包括一本質薄膜半導體層(未繪示)。非晶矽的成長的方式包括電漿輔助化學沈積(plasma enhanced chemical vapor deposition)、濺鍍(sputter)等方式。本實施例提到的p型非晶矽(p-type amorphous silicon)係由導入甲烷(silane)、氫氣、乙硼烷(B2 H6 )於真空電漿化學輔助氣相沈積系統成長。一般而言，其它三族的元素，例如：鋁(aluminum)、鎵(gallium)也可以被用來作為p型摻雜的元素。n型非晶矽(n-type amorphous silicon)係由導入甲烷(silane)、氫氣、磷化氫(PH3 )於真空電漿化學輔助氣相沈積系統真成長，一般而言，其它五族的元素，例如：砷(arsenic)也可以被用來作為n型摻雜的元素。本實施例提到的本質非晶矽(intrinsic amorphous silicon)係由導入甲烷(silane)與氫氣於真空電漿化學輔助氣相沈積系統真成長。請參照第1D圖，以例如網印(screen-printing)、濺鍍(sputtering)、蒸鍍(evaporation)或電鍍(plating)製程，於基底102之第二表面105上方和基底102穿孔108中的第三表面106上方之第一薄膜半導體層112上形成第一圖案化金屬層114。在本發明一實施例中，第一圖案化金屬層114之組成材料為例如鋁、銀等具高導電係數之金屬。請參照第1E圖，以第一圖案化金屬層114作為罩幕，進行一化學蝕刻製程，移除未被第一圖案化金屬層114覆蓋之第一薄膜半導體層112。請參照第1F圖，形成一第二薄膜半導體層116於基底102之第一表面104上，作為一射極(emitter)。在本發明一實施例中，第二薄膜半導體層116為第二型態之非晶矽層，例如p型。第二薄膜半導體層116和基底102間可包括一本質薄膜半導體層(未繪示)。請參照第1G圖，形成一透明導電層(transparent conduction layer)118於第二薄膜半導體層116上。在本發明一實施例中，透明導電層118為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱ITO)。一般而言，透明導電材料可以為氧化銦(Indium Oxide)系列、氧化鋅(Tin Oxide)系列、氧化錫(Zinc Oxide)系列等摻雜金屬之氧化物。接著，以例如網印技術，形成第二圖案化金屬層120於透明導電層118上，且形成第三圖案化金屬層122於基底102之第二表面105上。在本發明一實施例中，第二圖案化金屬層120和第三圖案化金屬層122之組成材料為例如鋁、銀等具高導電係數之金屬。後續，請參照第1H圖，以例如網印技術，形成一穿孔連接層124，電性連接基底102第一表面104和第二表面105上方之圖案化金屬層，以將基底102正面的匯流電極(bus bar)導引至背面。
根據上述，本實施例形成一包括金屬貫穿式背電極之單面異質接面的太陽能電池結構，其包括一基底102，包括一第一表面104和一第二表面105，其中基底102為第一型態；一穿孔108，貫穿基底102，基底102之穿孔108中包括一第三表面106；一第一薄膜半導體層112，設置於穿孔108中之第三表面106和並延伸至基底102之第二表面105上方，其中第一薄膜半導體層112為第二型態非晶矽；一摻雜區110，設置於該基底102之第二表面105和該穿孔108中之第三表面106下，其中該摻雜區110具有第一型態；一第二薄膜半導體層116，設置於基底102之第一表面104上；一透明導電層118，設置於第二薄膜半導體層116上；一第一圖案化金屬層114，設置於穿孔108中，一第二圖案化金屬層120，設置於透明導電層118上，和一第三圖案化金屬層122，設置於基底102之第二表面105上；一穿孔連接層124，設置於穿孔108中，並延伸至基底102之第一表面104和第二表面105上方，其中第一薄膜半導體層112和基底102間形成一接面，用以避免穿孔連接層124和基底102間之短路發生。
以下配合第2A~2J圖描述本發明一實施例包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池製作方法。首先，請參照第2A圖，提供一基底202，包括一第一表面204和一第二表面205。基底202可以是單晶矽、多晶矽或其它適合之半導體材料組成。接著，對基底202進行鑽孔步驟，於基底202中形成一穿孔208(via hole)，以下將穿孔208中之基底202表面稱為第三表面206。在本發明一實施例中，基底202為第一型態之半導體，例如n型矽。請參照第2B圖，於基底202之第二表面205和基底202穿孔208中的第三表面206形成上依序形成一第一薄膜半導體層(thin-film semiconductor layer)210和一第二薄膜半導體層212，一般薄膜半導體層包含非晶矽(amorphous silicon)、奈米晶矽(nanocrystalline silicon)、微晶矽(microcrystalline silicon)、非晶碳化矽(amorphous silicon carbonate)、奈米晶碳化矽(nanocrystalline silicon carbonate)、微晶碳化矽(microcrystalline silicon carbonate)、非晶矽鍺(amorphous silicon germanium)、奈米晶矽鍺(nanocrystalline silicon germanium)、微晶矽鍺(microcrystalline silicon germanium)、非晶鍺(amorphous germanium)奈米晶鍺(nanocrystalline germanium)、微晶鍺(microcrystalline germanium)等四族化合物，在本發明實施例中，薄膜半導體層是採用非晶矽(amorphous silicon)。在本發明一實施例中，第一薄膜半導體層210是本質非晶矽，第二薄膜半導體層212是第二型態之非晶矽，例如p型之非晶矽。請參照第2C圖，以例如網印、濺鍍、蒸鍍或電鍍製程，於基底202之第二表面205上方和基底202穿孔208中的第三表面206上方之第二薄膜半導體層212上形成第一圖案化金屬層214。在本發明一實施例中，第一圖案化金屬層214為金屬電極(electrode)，例如鋁、銀等具高導電係數之金屬。請參照第2D圖，以第一圖案化金屬層214作為罩幕，進行一化學蝕刻製程，移除未被第一圖案化金屬層214覆蓋之第一薄膜半導體層210和第二薄膜半導體層212。請參照第2E圖，形成一第三薄膜半導體層216於基底202之第二表面205上和基底202穿孔208中的第三表面206上方。在本發明一實施例中，第三薄膜半導體層層216是第一型態非晶矽，例如n型，第三薄膜半導體層層216和基底202間可包括一本質薄膜半導體層(未繪示)。後續，以例如網印製程，形成第二圖案化金屬層218於第三薄膜半導體層216上。在本發明一實施例中，第二圖案化金屬層218為金屬電極(electrode)，例如鋁、銀等具高導電係數之金屬。第三薄膜半導體層216和圖案化金屬層218間可包括一透明導電層(未繪示)，請參照第2G圖，以第二圖案化金屬層218為罩幕，進行一化學蝕刻製程，移除未被第二圖案化金屬層218覆蓋之第三薄膜半導體層216。請參照第2H圖，形成一第四薄膜半導體層220於基底202之第一表面204上，作為一射極(emitter)。在本發明一實施例中，第四薄膜半導體層220為第二型態之非晶矽，例如p型。第四薄膜半導體層220和基底202間可包括一本質薄膜半導體層(未繪示)。請參照第2I圖，形成一透明導電層222於第四薄膜半導體層220上。在本發明一實施例中，透明導電層222為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱ITO)。接著，以例如網印技術，形成第三圖案化金屬層224於透明導電層222上。在本發明一實施例中，第三圖案化金屬層224之組成材料為例如鋁、銀等具高導電係數之金屬。後續，請參照第2J圖，以例如網印技術，形成一穿孔連接層226，電性連接基底第一表面204和第二表面205上方之圖案化金屬層，以將基底202正面的匯流電極(bus bar)導引至背面。
根據上述，本實施例形成一種包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面太陽能電池，包括：一基底202，包括一第一表面204和一第二表面205，其中該基底202為第一型態；一穿孔208，貫穿該基底202，該基底202之穿孔208中包括一第三表面206；一第一薄膜半導體層210，設置於該穿孔208中之第三表面206和並延伸至該基底202之第二表面205上方，其中該第一薄膜半導體層210為本質非晶矽；一第二薄膜半導體層212，設置於該第一薄膜半導體層210上，其中該第二薄膜半導體層212為第二型態之非晶矽；一第三薄膜半導體層216，設置於該基底202之第二表面205上；一第二圖案化金屬層218，設置於該第三薄膜半導體層216上；一第四薄膜半導體層220，設置於該基底220之第一表面204上；一透明導電層222，設置於該第四薄膜半導體層220上；一第三圖案化金屬層224，設置於該透明導電層222上；一穿孔連接層226，設置於該穿孔208中，並延伸至該基底202之第一表面204和第二表面205上方，其中該第二薄膜半導體層212和該基底202間形成一接面，用以避免穿孔連接層金屬和基底間之短路發生。
以下配合第3A~3F圖描述本發明一實施例包括金屬貫穿式背電極之單面異質接面的太陽能電池製作方法。首先，請參照第3A圖，提供一基底302，包括一第一表面304和一第二表面305。基底302可以是單晶矽、多晶矽或其它適合之半導體材料組成。接著，對基底302進行鑽孔步驟，於基底302中形成一穿孔308(via hole)，以下將穿孔308中之基底302表面稱為第三表面306。在本發明一實施例中，基底302為第一型態之半導體，例如n型矽。請參照第3B圖，進行一摻雜製程，於基底302之第二表面305和基底302穿孔308中的第三表面306形成一摻雜區310。在本發明一實施例中，上述摻雜製程為一熱擴散製程，摻雜區310為第一型態，例如n型，摻雜源例如為三氯氧磷(POCl3 )。接著，形成一絕緣層312於基底302之第二表面305上方和基底302穿孔308中的第三表面306上方之摻雜區310上。在本發明一實施例中，絕緣層312為一般可作為絕緣的材料，例如氧化矽(silicon oxide)、氧化鋁(aluminum oxide)、高分子(polymer)、以及其它不導電之物質。請參照第3D圖，形成一第一薄膜半導體層(thin-film semiconductor layer)314於基底302之第一表面304上，作為一射極(emitter)。一般薄膜半導體層包含非晶矽(amorphous silicon)、奈米晶矽(nanocrystalline silicon)、微晶矽(microcrystalline silicon)、非晶碳化矽(amorphous silicon carbonate)、奈米晶碳化矽(nanocrystalline silicon carbonate)、微晶碳化矽(microcrystalline silicon carbonate)、非晶矽鍺(amorphous silicon germanium)、奈米晶矽鍺(nanocrystalline silicon germanium)、微晶矽鍺(microcrystalline silicon germanium)、非晶鍺(amorphous germanium)奈米晶鍺(nanocrystalline germanium)、微晶鍺(microcrystalline germanium)等四族化合物。在本發明實施例中，薄膜半導體層是採用非晶矽(amorphous silicon)。在本發明一實施例中，第一薄膜半導體層314為第二型態非晶矽，例如p型。第一薄膜半導體層314和基底302間可包括一本質薄膜半導體層(未繪示)。請參照第3E圖，形成一透明導電層316於第一薄膜半導體層314上。在本發明一實施例中，透明導電層316為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱ITO)。接著，以例如網印技術，形成圖案化金屬層320於基底302之第二表面305上。在本發明一實施例中，圖案化金屬層320之組成材料為例如鋁、銀等具高導電係數之金屬。後續，以例如網印技術，形成一穿孔連接層318，電性連接基底302第一表面304和第二表面305上方之圖案化金屬層320，以將基底302正面的匯流電極(bus bar)導引至背面。後續，請參照第3F圖，使用雷射於基底302之第二表面305形成切口，以提供隔離，減少漏電流。
根據上述，本實施例形成一種包括金屬貫穿式背電極之單面異質接面太陽能電池，包括一基底302，包括一第一表面304和一第二表面305，其中基底302為第一型態；一穿孔308，貫穿基底302，基底302之穿孔308中包括一第三表面306；一摻雜區310，設置於基底302之第二表面305和穿孔308中之第三表面306下，其中摻雜區310具有第一型態；一絕緣層312，設置於穿孔308中之第三表面306和並延伸至基底302之第二表面305上方；一第一薄膜半導體層314，設置於基底302之第一表面304上；一透明導電層316，設置於第一薄膜半導體層314上；一圖案化金屬層320，設置於基底302之第二表面305上；一穿孔連接層318，設置於穿孔308中，並延伸至基底302之第一表面304和第二表面305上方。
以下配合第4A~4F圖描述本發明一實施例包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池製作方法。首先，請參照第4A圖，提供一基底402，包括一第一表面404和一第二表面405。基底402可以是單晶矽、多晶矽或其它適合之半導體材料組成。接著，對基底402進行鑽孔步驟，於基底402中形成一穿孔408(via hole)，以下將穿孔408中之基底402表面稱為第三表面406。在本發明一實施例中，基底402為第一型態之半導體，例如n型矽。請參照第4B圖，形成一絕緣層410於基底402之第二表面405上和基底402穿孔408中的第三表面406上。在本發明一實施例中，絕緣層410為氮化矽。請參照第4C圖，形成一第一薄膜半導體層(thin-film semiconductor layer) 412於基底402之第一表面404上，作為一射極(emitter)。一般薄膜半導體層包含非晶矽(amorphous silicon)、奈米晶矽(nanocrystalline silicon)、微晶矽(microcrystalline silicon)、非晶碳化矽(amorphous silicon carbonate)、奈米晶碳化矽(nanocrystalline silicon carbonate)、微晶碳化矽(microcrystalline silicon carbonate)、非晶矽鍺(amorphous silicon germanium)、奈米晶矽鍺(nanocrystalline silicon germanium)、微晶矽鍺(microcrystalline silicon germanium)、非晶鍺(amorphous germanium)奈米晶鍺(nanocrystalline germanium)、微晶鍺(microcrystalline germanium)等四族化合物。在本發明實施例中，薄膜半導體層是採用非晶矽(amorphous silicon)。在本發明一實施例中，第一薄膜半導體層412為第二型態非晶矽，例如p型。第一薄膜半導體層412和基底402間可包括一本質薄膜半導體層(未繪示)。接著，請參照第4D圖，形成一第二薄膜半導體層414於基底402之第二表面405上，並延伸至穿孔408中之絕緣層410上。在本發明一實施例中，第二薄膜半導體層414為第一型態非晶矽，例如n型。第二薄膜半導體層414和基底402間可包括一本質薄膜半導體層(未繪示)，請參照第4E圖，形成一透明導電層420於第一薄膜半導體層412上。在本發明一實施例中，透明導電層420為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱ITO)。接著，以例如網印技術，形成圖案化金屬層416於基底402之第二表面405上。在本發明一實施例中，圖案化金屬層416之組成材料為例如鋁、銀等具高導電係數之金屬。第二薄膜半導體層414和圖案化金屬層416間可包括一透明導電層(未繪示)，後續，以例如網印技術，形成一穿孔連接層418，電性連接基底402第一表面404和第二表面405上方之圖案化金屬層416，以將基底402正面的匯流電極(bus bar)導引至背面。後續，請參照第4F圖，使用雷射於基底402之第二表面405形成切口422，以提供隔離，減少漏電流。
根據上述，本實施例形成一種包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面太陽能電池，包括一基底402，包括一第一表面404和一第二表面405，其中基底402為第一型態；一穿孔408，貫穿基底402，基底402之穿孔408中包括一第三表面406；一絕緣層410，設置於穿孔408中之第三表面406和並延伸至基底402之第二表面405上方；一第一薄膜半導體層412，設置於基底402之第一表面404上；一透明導電層420，設置於第一薄膜半導體層412上；一第二薄膜半導體層414，設置於基底402之第二表面405上，且延伸入穿孔408中之絕緣層410上；一圖案化金屬層416，設置於基底402之第二表面405上；一穿孔連接層418，設置於穿孔408中，並延伸至基底402之第一表面404和第二表面405上方。
以下配合第5A~5G圖描述本發明另一實施例包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池製作方法。首先，請參照第5A圖，提供一基底502，包括一第一表面504和一第二表面505。基底502可以是單晶矽、多晶矽或其它適合之半導體材料組成。接著，對基底502進行鑽孔步驟，於基底502中形成一穿孔508(via hole)，以下將穿孔508中之基底502表面稱為第三表面506。在本發明一實施例中，基底502為第一型態之半導體，例如n型矽。請參照第5B圖，形成一絕緣層510於基底502之第二表面505上和基底502穿孔508中的第三表面506上。在本發明一實施例中，絕緣層510為氮化矽。請參照第5C圖，形成一第一薄膜半導體層(thin-film semiconductor layer)於基底502之第二表面505上，並延伸至穿孔508中之絕緣層510上。一般薄膜半導體層包含非晶矽(amorphous silicon)、奈米晶矽(nanocrystalline silicon)、微晶矽(microcrystalline silicon)、非晶碳化矽(amorphous silicon carbonate)、奈米晶碳化矽(nanocrystalline silicon carbonate)、微晶碳化矽(microcrystalline silicon carbonate)、非晶矽鍺(amorphous silicon germanium)、奈米晶矽鍺(nanocrystalline silicon germanium)、微晶矽鍺(microcrystalline silicon germanium)、非晶鍺(amorphous germanium)奈米晶鍺(nanocrystalline germanium)、微晶鍺(microcrystalline germanium)等四族化合物。在本發明實施例中，薄膜半導體層是採用非晶矽(amorphous silicon)。在本發明一實施例中，第一薄膜半導體層512為第一型態非晶矽，例如n型。第一薄膜半導體層512和基底502間可包括一本質薄膜半導體層(未繪示)。接著，請參照第5D圖，以例如網印技術，形成圖案化金屬層514於基底502之第二表面505上方之第一薄膜半導體層512上。在本發明一實施例中，圖案化金屬層514之組成材料為例如鋁、銀等具高導電係數之金屬。請參照第5E圖，以圖案化金屬層514為罩幕，進行一化學蝕刻製程，移除未被圖案化金屬層514覆蓋之第一薄膜半導體層512。請參照第5F圖，形成一第二薄膜半導體層516於基底502之第一表面504上，作為一射極(emitter)。在本發明一實施例中，第二薄膜半導體層516為第二型態非晶矽，例如p型。第二薄膜半導體層516和基底502間可包括一本質薄膜半導體層(未繪示)。請參照第5G圖，形成一透明導電層518於第二薄膜半導體層516上。在本發明一實施例中，透明導電層518為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱ITO)。接著，以例如網印技術，以例如網印技術，形成一穿孔連接層520，電性連接基底502第一表面504和第二表面505上方之圖案化金屬層514，以將基底502正面的匯流電極(bus bar)導引至背面。第一薄膜半導體層512和圖案化金屬層514間可包括一透明導電層(未繪示)，值得注意的是，由於本實施例已將基底502第二表面505上暴露之例如n型之第一薄膜半導體層512移除，不需進行雷射切割形成切口之製程。
根據上述，本實施例形成包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面一種太陽能電池，包括一基底502，包括一第一表面504和一第二表面505，其中基底502為第一型態；一穿孔508，貫穿基底502，基底502之穿孔508中包括一第三表面506；一絕緣層510，設置於穿孔508中之第三表面506和並延伸至基底502之第二表面505上方；一第二薄膜半導體層516，設置於該基底502之第二表面505上；一圖案化金屬層514，設置於該第二薄膜半導體層516上，其中該基底502第二表面505上方之圖案化金屬層514以外的區域不包括第二薄膜半導體層516；一第二薄膜半導體層516，設置於基底502之第一表面504上；一透明導電層518，設置於第二薄膜半導體層516上；一穿孔連接層520，設置於穿孔508中，並延伸至基底502之第一表面504和第二表面505上方。
第6圖顯示本發明第2J圖實施例包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池(以下稱第一範例)的短路電流(Jsc)與電壓的曲線圖和功率與電壓的曲線圖。請參照第6圖和以下第1表，第一範例太陽能電池的短路電流為(Jsc)為32.98，由此可得知第一範例太陽能電池於穿孔中形成的與基底具有相反型態之非晶矽層可提供元件良好絕緣，沒有短路的發生。此外，如以下第1表所示，第一範例太陽能電池相較於一般的異質接面太陽能電池效率約可提升0.6%。
第7圖顯示本發明第4F圖施例包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池(以下稱第二範例)的短路電流(Jsc)與電壓的曲線圖，和功率與電壓的曲線圖。請參照第7圖和以下第1表，第二範例太陽能電池的短路電流為(Jsc)為32.97，由此可得知第二範例太陽能電池穿孔中形成的絕緣層可提供元件良好絕緣，沒有短路的發生。此外，如以下第1表所示，第二範例太陽能電池相較於一般的異質接面太陽能電池效率約可提升0.5%。
本發明上述實施例的包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池及其製作方法具有以下優點：1.本發明係利用金屬貫穿之結構設計，將正面的金屬貫穿至背面，原本在正面匯排流電極被製作在背面，因此可以增加正面照光面積，增加電池效率，我們將這技術運用在異質接面太陽能電池上，此可有效提高太陽能電池之效率。2.上述實施例的電池結構都可以用簡單的製程被複製並應用在未來太陽光電產業上3.本發明實施例之太陽電池係先於基底中形成穿孔，在進行形成非晶矽層之製程。因此，本發明可在形成穿孔後，形成非晶矽層之前，可進行化學處理製程，減少形成穿孔製程所造成之缺陷，以提升電池效率。
雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾。另外，本發明不特別限定於特定說明書中描述之實施例的製程、裝置、製造方法、組成和步驟。熟悉本領域的人士可根據本發明說明書之揭示，進一步發展出與本發明大體上具有相同功能或大體上可達成相同結果之裝置和結構。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。
102．．．基底
104．．．第一表面
105．．．第二表面
106．．．第三表面
108．．．穿孔
110．．．摻雜區
112．．．第一薄膜半導體層
114．．．第一圖案化金屬層
116．．．第二薄膜半導體層
118．．．透明導電層
120．．．第二圖案化金屬層
122．．．第三圖案化金屬層
124．．．穿孔連接層
202．．．基底
204．．．第一表面
205．．．第二表面
206．．．第三表面
208．．．穿孔
210．．．第一薄膜半導體層
212．．．第二薄膜半導體層
214．．．第一圖案化金屬層
216．．．第三薄膜半導體層
218．．．第二圖案化金屬層
220．．．第四薄膜半導體層
222．．．透明導電層
224．．．第三圖案化金屬層
226．．．穿孔連接層
302．．．基底
304．．．第一表面
305．．．第二表面
306．．．第三表面
308．．．穿孔
310．．．摻雜區
312．．．絕緣層
314．．．第一薄膜半導體層
316．．．透明導電層
318．．．穿孔連接層
320．．．圖案化金屬層
402．．．基底
404．．．第一表面
405．．．第二表面
406．．．第三表面
408．．．穿孔
410．．．絕緣層
412．．．第一薄膜半導體層
414．．．第二薄膜半導體層
416‧‧‧圖案化金屬層
418‧‧‧穿孔連接層
420‧‧‧透明導電層
422‧‧‧切口
502‧‧‧基底
504‧‧‧第一表面
505‧‧‧第二表面
506‧‧‧第三表面
508‧‧‧穿孔
510‧‧‧絕緣層
512‧‧‧第一薄膜半導體層
514‧‧‧圖案化金屬層
516‧‧‧第二薄膜半導體層
518‧‧‧透明導電層
520‧‧‧穿孔連接層
第1A~1H圖顯示本發明一實施例包括金屬貫穿式背電極之單面異質接面的太陽能電池製作方法各階段的剖面圖。
第2A~2J圖顯示本發明一實施例包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池製作方法各階段的剖面圖。
第3A~3F圖顯示本發明一實施例包括金屬貫穿式背電極之單面異質接面的太陽能電池製作方法各階段的剖面圖。
第4A~4F圖顯示本發明一實施例包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池製作方法各階段的剖面圖。
第5A~5G圖描述本發明另一實施例包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池製作方法各階段的剖面圖。
第6圖顯示本發明第2J圖實施例包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池的短路電流(Jsc)，與電壓的曲線圖和功率與電壓的曲線圖。
第7顯示本發明第4F圖施例包括金屬貫穿式背電極之雙面異質接面的太陽能電池的短路電流(Jsc)與電壓的曲線圖，和功率與電壓的曲線圖。
202．．．基底
204．．．第一表面
205．．．第二表面
206．．．第三表面
210．．．第一薄膜半導體層
212．．．第二薄膜半導體層
214．．．第一圖案化金屬層
216．．．第三薄膜半導體層
218．．．第二圖案化金屬層
220．．．第四薄膜半導體層
222．．．透明導電層
224．．．第三圖案化金屬層
226．．．穿孔連接層

Claims (12)

  1. 一種太陽能電池，包括：一基底，包括一第一表面和一第二表面，其中該基底為第一型態；一穿孔，貫穿該基底，該基底之穿孔中包括一第三表面；一第一薄膜半導體層，設置於該穿孔中之第三表面和並延伸至該基底之第二表面上方，其中該第一薄膜半導體層為第二型態；一第二薄膜半導體層，設置於該基底之第一表面上；一透明導電層，設置於該第二薄膜半導體層上；一穿孔連接層，設置於該穿孔中，並延伸至該基底之第一表面和第二表面上方，其中該第一薄膜半導體層和該基底間形成一接面，用以避免穿孔連接層和基底間之短路發生；及一摻雜區，設置於該基底之第二表面和該穿孔中之第三表面下，其中該摻雜區具有第一型態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，尚包括一第一圖案化金屬層，設置於該透明導電層上，和一第二圖案化金屬層，設置於該基底之第二表面上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，尚包括一本質薄膜半導體層，位於該第一薄膜半導體層和該基底間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，尚包括 一第三薄膜半導體層具有第一型態，位於該基底之第二表面上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池，其中在該第三薄膜半導體層與該基底之第二表面之間，尚包含一本質薄膜半導體層。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池，尚包括一第一圖案化金屬層，設置於該透明導電層上，和一第二圖案化金屬層，設置於該第三薄膜半導體層上，其中尚包括另一透明導電層，位於該第三薄膜半導體層和該第二圖案化金屬層間。
  7. 一種太陽能電池，包括：一基底，包括一第一表面和一第二表面，其中該基底為第一型態；一穿孔，貫穿該基底，該基底之穿孔中包括一第三表面；一絕緣層，設置於該穿孔中之第三表面和並延伸至該基底之第二表面上方；一第一薄膜半導體層，設置於該基底之第一表面上，其中該第一薄膜半導體層為第二型態；一透明導電層，設置於該第一薄膜半導體層上；一穿孔連接層，設置於該穿孔中，並延伸至該基底之第一表面和第二表面上方；及一摻雜區，設置於該基底之第二表面和該穿孔中之第三表面下，其中該摻雜區具有第一型態。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池，尚包括一第一圖案化金屬層，設置於該透明導電層上，和一第二圖案化金屬層，設置於該基底之第二表面上。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池，尚包括一本質薄膜半導體層，位於該第一薄膜半導體層和該基底間。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池，尚包括一第二薄膜半導體層，設置於該基底之第二表面上，且延伸入該穿孔中，其中該第二薄膜半導體層為第一型態，其中尚包括一本質薄膜半導體層，位於該第二薄膜半導體層和該基底第二表面間。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能電池，尚包括一圖案化金屬層，設置於該第二薄膜半導體層上，其中尚包括一透明導電層，位於該第二薄膜半導體層和一圖案化金屬層間。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池，尚包括一第二薄膜半導體層，設置於該基底之第二表面上，其中該第二薄膜半導體層為第一型態，且尚包括一本質薄膜半導體層，位於該第二薄膜半導體層和該基底第二表面間，尚包括一第二圖案化金屬層，設置於該第二薄膜半導體層上，其中尚包括一透明導電層，位於該第二薄膜半導體層和一圖案化金屬層間，其中該基底第二表面上方之圖案化金屬層以外的區域不包括該第二薄膜半導體層。
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