TWI462320B - 背接觸式太陽能電池 - Google Patents

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Feng Yu Yang
Shan Chuang Pei
Ching Chun Yeh
Tien Shao Chuang
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Description

背接觸式太陽能電池
本發明係關於一種背接觸式太陽能電池,尤指一種在摻雜有第一型半導體材料之半導體基板本體上沉積本質層與第二型半導體層之背接觸式太陽能電池。
在石油危機與溫室效應的前提下,太陽能是最不會產生污染且能永續利用的能源,也因此太陽能電池的發展便蓬勃而起。一般來說,太陽能電池的構造主要是在矽晶片中摻雜P型半導體與N型半導體來形成PN接面,並在太陽能電池受光照射而產生電子電洞對時,利用PN接面所產生的內建電場來將電子與電洞分離,接著再藉由電極所形成的迴路來將電子與電洞導引出。
然而,由於現有的太陽能電池通常是將兩電極分別設置於太陽能電池的受光面與背光面,因此設置於受光面的電極會遮蔽住太陽能電池的受光面積,導致太陽能電池無法有效地吸收光線,進而使太陽能電池的光電轉換效率受到影響。為了解決太陽能電池的受光面被電極遮蔽的問題,背接觸式太陽能電池也就順應而生。
請參閱第一圖與第二圖,第一圖係顯示先前技術之背接觸式 太陽能電池之剖面示意圖,第二圖係顯示先前技術之具有異質接面之背接觸式太陽能電池之剖面示意圖。如圖所示,先前之背接觸式太陽能電池PA100之結構主要包含一太陽能電池本體PA1、複數個第一電極PA2以及複數個第二電極PA3所組成,且太陽能電池本體PA1於一背光面PA11處設有多個交錯排列之第一型半導體摻雜區PA12與第二型半導體摻雜區PA13,而第一電極PA2與第二電極PA3則是分別電性連結於第一型半導體摻雜區PA12與第二型半導體摻雜區PA13,且第一電極PA2與第二電極PA3之間皆設有一介電層PA4。藉由此結構即可使太陽能電池本體PA1之受光面不會被第一電極PA2與第二電極PA3所遮蔽,有效地增加光的吸收量。
然而,在背接觸式太陽能電池中,為了能進一步減少電子電洞於P-N接面的再結合、降低表面復合速率與增加開路電壓等,已有前案揭露一種具有異質接面之背接觸式太陽能電池,例如台灣專利公開號第201322465號專利文件,其揭露了一太陽能電池PA200具有一第二導電型摻雜區PA112,第二導電型摻雜區PA112位於第二導電型半導體層PA110下方的第一導電型矽基板PA102內,第一導電型矽基板PA102表面具有一本質半導體層PA106,而第二導電型半導體層PA110位在本質半導體層PA106上,藉由在第一導電型矽基板PA102內摻雜第二導電型摻雜區PA112直接形成一異質接面;其中,由於此前案之本質半導體層PA106為一非晶半導體層,其電阻仍較金屬為高,且作為背面電場(Back Surface Field,BSF)的第一導電型半導體層 PA108是設置於本質半導體層PA106上,因此其抑制表面復合的能力較差;此外,由於第一導電型矽基板PA102與第二導電型摻雜區PA112是直接接觸,使得缺陷的產生過多,會導致太陽能電池效率不佳。
由先前技術可知,現有的背接觸式太陽能電池是利用非晶的本質半導體層的設置來解決減少電子電洞於P-N接面的再結合、降低表面復合速率以及增加開路電壓,但由於作為背面電場的第一導電型半導體層是設置於本質半導體層上,因此會使抑制表面復合的能力受到影響;此外,由於第一導電型矽基板與第二導電型摻雜區是直接接觸,因此會產生缺陷過多的問題,進而導致太陽能電池的效率不佳。
承上所述,本發明為解決習知技術之問題所採用之必要技術手段係提供一種背接觸式太陽能電池,其包含一太陽能電池基板、一本質層、一第二型半導體層以及一電極層。太陽能電池基板包含一半導體基板本體與複數個第一型半導體摻雜區。半導體基板本體具有一受光面以及一與受光面相對設置之背光面,且半導體基板本體具有一濃度為第一摻雜濃度之第一型半導體材料;複數個第一型半導體摻雜區係間隔地形成於背光面,且第一型半導體摻雜區各具有一濃度為第二摻雜濃度之第一型半導體材料,而第二摻雜濃度係大於第一摻雜濃度。
本質層係設置於背光面上,且本質層具有複數個第一開 口,第一型半導體摻雜區係分別自第一開口露出。
第二型半導體層係設置於本質層上,且第二型半導體層具有複數個對應於第一開口之第二開口,第二開口之寬度不小於第一開口之寬度。
電極層包含複數個第一電極區與複數個第二電極區。複數個第一電極區係分別經由第一開口電性接觸地設置於第一型半導體摻雜區上且不與第二型半導體層接觸。第二電極區係分別間隔地設置於第二型半導體層上,並與第一電極區彼此相隔。
由以上敘述可知,相較於先前技術之背接觸式太陽能電池的p-n接面是形成在導電型矽基板內,而本質層僅作為鈍化層使用,本發明不僅利用本質層鈍化半導體基板本體的背光面,更在本質層上形成一第二型半導體層,使得第二型半導體層透過本質層與具有第一型半導體材料之半導體基板本體形成p-i-n形式的異質接面,藉此,可以有效地避免因p-n接面的形成而產生過多的缺陷。
此外,本發明更藉由本質層之第一開口,使第一電極區可經由第一開口直接電性連結第一型半導體摻雜區,有效地降低兩者之間的電阻值。
由上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為,第一開口之面積不大於第一型半導體摻雜區之面積,其中,該第一開口之面積佔該第一型半導體摻雜區之面積的比例為0.2%至100%。較佳者,第一開口之面積佔第一型半導體摻雜區之面積的比例為0.35%至70%。
由上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為,第一 開口之面積係分別大於第一型半導體摻雜區之面積。較佳者,背接觸式太陽能電池更包含複數個鈍化層,鈍化層係分別設置於第一開口內,且鈍化層各具有一第三開口,第一電極區係分別經由第三開口電性接觸第一型半導體摻雜區,且第三開口之面積係不大於第一型半導體摻雜區之面積;更進一步地,鈍化層係分別部份地覆蓋第一型半導體摻雜區,使第一型半導體摻雜區分別自鈍化層之第三開口部份地暴露出,進而使第一電極區經由第三開口電性接觸第一型半導體摻雜區。其中,第三開口之面積佔該第一型半導體摻雜區之面積的比例為0.2%至100%。較佳地,第三開口之面積佔第一型半導體摻雜區之面積的比例為0.35%至70%。此外,在其他實施例中,第一電極區與本質層之間係分別以一間隙間隔地設置,且背接觸式太陽能電池更包含複數個鈍化層,鈍化層係分別沉積形成於第一電極區與本質層間之間隙中。
由上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為,第三開口係為圓型開口、線型開口或其組合。
由上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為,太陽能電池基板更包含一前表面電場層,其係形成於受光面。較佳者,前表面電場層係以一大於第一摻雜濃度之第三摻雜濃度摻雜有第一型半導體材料;此外,背接觸式太陽能電池更包含一抗反射塗層,其係設置於前表面電場層上。
由上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為,半導 體基板本體具有一粗糙表面,其係設置於受光面。
由上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為,第一開口係為圓型開口、線型開口或其組合。
由上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為,第二開口係為線型開口。
由上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為,本質層係為一非晶矽本質層與一微晶矽本質層其中之一者。
由上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為,第二型半導體層係為一非晶矽第二型半導體層與一微晶矽第二型半導體層其中之一者。
本發明所採用的具體實施例,將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
PA100‧‧‧背接觸式太陽能電池
PA1‧‧‧太陽能電池本體
PA11‧‧‧背光面
PA12‧‧‧第一型半導體摻雜區
PA13‧‧‧第二型半導體摻雜區
PA2‧‧‧第一電極
PA3‧‧‧第二電極
PA4‧‧‧介電層
PA102‧‧‧第二導電型摻雜區
PA106‧‧‧本質半導體層
PA108‧‧‧第一導電型半導體層
PA110‧‧‧第二導電型半導體層
PA112‧‧‧第二導電型摻雜區
PA200‧‧‧太陽能電池
100、100a、100b‧‧‧背接觸式太陽能電池
1‧‧‧太陽能電池基板
11‧‧‧半導體基板本體
111‧‧‧受光面
112‧‧‧背光面
113‧‧‧粗糙表面
12、12b‧‧‧第一型半導體摻雜區
13‧‧‧前表面電場層
14‧‧‧抗反射塗層
2、2b‧‧‧本質層
21、21a‧‧‧第一開口
3、3b‧‧‧第二型半導體層
31、31a‧‧‧第二開口
4‧‧‧電極層
41、41a、41b‧‧‧第一電極區
42、42a、42b‧‧‧第二電極區
5‧‧‧鈍化層
51‧‧‧第三開口
D‧‧‧間隙
第一圖係顯示先前技術之背接觸式太陽能電池之剖面示意圖;第二圖係顯示先前技術之具有異質接面之背接觸式太陽能電池之剖面示意圖;第三圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之背接觸式太陽能電池之剖面示意圖;第四圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之背接觸式太陽能電池之立體剖面示意圖;第五圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之背接觸式太陽能電池之立體剖面示意圖;第六圖係顯示本發明第三較佳實施例所提供之背接觸式 太陽能電池之剖面示意圖;第七圖係顯示本發明之背接觸式太陽能電池之效率與開口比率之關係示意圖;以及第八圖係顯示本發明之背接觸式太陽能電池在開口百分率介於0.1%至10%時,背接觸式太陽能電池之效率與開口百分率之關係示意圖。
請參閱第三圖,第三圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之背接觸式太陽能電池之剖面示意圖。
如圖所示,一種背接觸式太陽能電池100包含一太陽能電池基板1、一本質層2、一第二型半導體層3以及一電極層4。
太陽能電池基板1包含一半導體基板本體11、複數個第一型半導體摻雜區12、一前表面電場層13以及一抗反射塗層14。
半導體基板本體11具有一受光面111、一背光面112以及一粗糙表面113。背光面112係與受光面111相對地設置,而粗糙表面113係設置於受光面111。其中,半導體基板本體11例如為一矽晶圓,且半導體基板本體11具有一第一摻雜濃度之第一型半導體材料,而第一型半導體材料例如是屬於週期表中IIA或IIIA族元素的P型半導體或是屬於週期表中VA或VIA族元素的N型半導體;意即,半導體基板本體11為P型矽晶圓或N型矽晶圓,而在本較佳實施例中,半導體基板本體11為N 型矽晶圓。此外,粗糙表面113是利用雷射劃槽、機械表面劃槽(Mechanical Suface Grooving)或化學蝕刻等製程對半導體基板本體11之受光面111加工所形成。
第一型半導體摻雜區12係間隔地形成於背光面112,且第一型半導體摻雜區12各具有一第二摻雜濃度之第一型半導體材料。其中,第一型半導體摻雜區12是利用高溫擴散法或離子佈植法等製程使第一型半導體材料進入半導體基板本體11之背光面112後所形成。
前表面電場層13係形成於受光面111,且前表面電場層13係以一大於第一摻雜濃度之第三摻雜濃度摻雜有第一型半導體材料。其中,前表面電場層13是利用高溫擴散法或離子佈植法等製程使第一型半導體材料進入半導體基板本體11之受光面111後所形成。此外,由於受光面111設有粗糙表面113,因此在前表面電場層13形成後,粗糙表面113即相對地位於前表面電場層13上。
抗反射塗層14係設置於前表面電場層13上。其中,抗反射塗層14是以真空鍍膜、化學氣相沉積、溶膠凝膠法等製程將氮化矽(SiN)或二氧化鈦(TiO2 )等材料形成於前表面電場層13上,用以降光線的反射率。
本質層2係將一本質型半導體材料沉積於背光面112上所形成,並具有複數個第一開口21,第一型半導體摻雜區12係分別自第一開口21露出,且第一開口21之面積係分別小於第一型半導體摻雜區12之面積,即本質層2僅覆蓋了第一型半導體摻雜區12的周圍部分,而第一型半導體摻雜區12的中心部份則自第一開口21露出。其 中,本質層2係為一非晶矽本質層與一微晶矽本質層其中之一者,而在本實施例中,本質層2是利用一化學氣相沉積製程(chemical vapor deposition,CVD)在背光面112上沉積出非晶矽(a-Si:H)結構的非晶矽本質層;然而,在其他實施例中,亦可利用化學氣相沉積製程透過製程條件的改變而沉積出微晶矽(μc-Si)結構的微晶矽本質層。此外,第一開口21是在本質層2沉積形成後,利用蝕刻或雷射切割等製程所形成。
第二型半導體層3係將本質型半導體材料與一第二型半導體材料沉積於本質層2上所形成,因此第二型半導體層3與第一型半導體摻雜區12之間具有一本質層2。在本實施例中,第一型半導體摻雜區12為n型摻雜區,第二型半導體層3為p型半導體層,故本質層2與其兩側之第一型半導體摻雜區12及第二型半導體層3形成p-i-n的異質接合,可有效減少介面的缺陷,改善太陽能電池效率。此外,第二型半導體層3具有複數個對應於第一開口21之第二開口31,第二開口31之寬度不小於第一開口21之寬度,且第二開口31係分別疊蓋於第一開口21。如第三圖所示,在本實施例中,第二開口31之寬度是大於第一開口之寬度21,然而在其他實施例中,第二開口31之寬度亦可等於第一開口之寬度21。
此外,在本實施例中,第二型半導體層3係為一非晶矽第二型半導體層與一微晶矽第二型半導體層其中之一者,而在本實施例中,第二型半導體層3是利用化學氣相沉積製程於本質層2上沉積出摻雜有第二型半導體材 料之非晶矽第二型半導體層,然後以蝕刻或雷射切割等製程形成第二開口31,在其他實施例中,亦可以在本質層2與第二型半導體層3先形成之後,再以蝕刻或雷射切割等製程分別形成第一開口21與第二開口31;或者以光罩(mask)直接形成具有第一開口21之本質層2與具有第二開口31之第二型半導體層3。
電極層4包含複數個第一電極區41與複數個第二電極區42。複數個第一電極區41係分別經由第一開口21電性接觸地設置於第一型半導體摻雜區12上,且由於該第二開口31之寬度大於第一開口之寬度21,因此第一電極區41不會與第二型半導體層3接觸而可避免短路現象發生。
第二電極區42係分別間隔地設置於第二型半導體層3上,並與第一電極區41彼此相隔。
如上所述,本發明之背接觸式太陽能電池100是在半導體基板本體11之背光面111上形成本質層2與第二型半導體層3,並使第一型半導體摻雜區12自本質層2之第一開口21與第二型半導體層3之第二開口31露出,以使第一電極區41與第二電極區42能分別電性連結於第一型半導體摻雜區12與第二型半導體層3。其中,由於本實施例是利用化學氣相沉積的方式形成本質層2,並於本質層2上形成p型之第二型半導體層3,與習知技術相比,本發明以化學氣相沉積製程形成本質層2與第二型半導體層3所需的時間較短,且不需在高溫的環境下,因此可以有效地避免硼等IIIA族元素因高溫擴散製 程於矽晶圓表面產生的高缺陷密度層與不易鈍化等問題。
此外,在本實施例中,第一型半導體摻雜區12自第一開口21露出的面積是小於第一型半導體摻雜區12整體面積的50%,且第一型半導體摻雜區12會因本質層2的覆蓋而產生鈍化效果,而由於第一電極區41與第一型半導體摻雜區12之間為直接接觸,因此可降低接觸電阻(contact resistance)並減少因接觸電阻導致的功率損失。再者,由於第一型半導體摻雜區12係直接形成於半導體基板本體11表面內,進而形成背面電場,因此藉由電場效應來排斥電洞,可驅使電洞回到第二型半導體層3,以進一步提升輸出電流與電壓。
請參閱第三圖與第四圖,第四圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之背接觸式太陽能電池之立體剖面示意圖。如圖所示,第一開口21與第二開口31皆為直條式的線型開口,且,使得經由第一開口21而設置在第一型半導體摻雜區12上的第一電極區41以及設置在第二型半導體層3上的第二電極區42形成交錯地排列。
請參閱第五圖,第五圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之背接觸式太陽能電池之俯視圖。如第五圖所示,一背接觸式太陽能電池100a與上述第一實施例之背接觸式太陽能電池100相似,其差異僅在於背接觸式太陽能電池100a的第一開口21a為圓型開口,而第二開口31a為直條式的線型開口,在本實施例中,第二開口31a的寬度大於第一開口21a之寬度,由於第一開口21a為一 圓型開口,因此第一開口21a之寬度在本實施例中是指該圓型開口21a之直徑,而第一電極區41a與第二電極區42a在本實施例中為直條式的結構,意即第一電極區41a是透過圓型開口的第一開口21a電性接觸於第一型半導體摻雜區(第五圖未示)。
請參閱第六圖,第六圖係顯示本發明第三較佳實施例所提供之背接觸式太陽能電池之剖面示意圖。如圖所示,一背接觸式太陽能電池100b與上述之背接觸式太陽能電池100相似,其差異僅在於背接觸式太陽能電池100b是以一本質層2b、一第二型半導體層3b、複數個第一電極區41b以及複數個第二電極區42b分別取代上述第一較佳實施例所提供之一本質層2、一第二型半導體層3、複數個第一電極區41以及複數個第二電極區42。其中,由於第二型半導體層3b之第二開口之寬度等於本質層2b之第一開口之寬度,因此第一電極區41b與本質層2b之間係分別以一間隙D間隔地設置,且第二型半導體層3b與第二電極區42b也同樣以間隙D與第一電極區41b間隔地設置,可避免第一電極區41b與第二型半導體層3b接觸而產生短路現象。
此外,在本實施例中,背接觸式太陽能電池100b相較於上述之背接觸式太陽能電池100更包含有複數個鈍化層5,而鈍化層5是透過化學氣相沉積製程於本質層2b的第一開口(圖未標示)內,但不限於此,且這些鈍化層5各具有一第三開口51,鈍化層5係部分覆蓋第一型半導體摻雜區12b,使得部份的第一型半導體摻雜區12b自 鈍化層5之第三開口51暴露出,故第一電極區41b可經由第三開口51電性連結於第一型半導體摻雜區12b,意即鈍化層5是在本質層2b與第一電極區41b之間的間隙D中形成,藉以有效地隔絕本質層2b與第一電極區41b,並進一步避免電流因直接透過本質層2b在第一電極區41b與第二電極區42b之間流動而導致短路,且在本實施例中,鈍化層5之材質為氧化矽,其對於第一型半導體摻雜區12的鈍化效果比非晶矽的本質層2b更佳,然而在其他實施例中,鈍化層5之材質還亦可以是氮化矽等其他絕緣物質,且鈍化層5可於本質層2b之第一開口形成後接續形成,然後再形成第二型半導體層3b、複數個第一電極區41b以及複數個第二電極區42b,或者鈍化層5可以於本質層2b與第二型半導體層3b之第一開口與第二開口形成後,於第一電極區41b形成前設置於第一開口內。
其中,本實施例中的本質層2b的第一開口的面積是大於第一型半導體摻雜區12b的面積,而鈍化層5則覆蓋了部分的第一型半導體摻雜區12b,但在其他實施例中,第一電極區41b亦可完全覆蓋第一型半導體摻雜區12b的面積,使得鈍化層5未覆蓋到第一型半導體摻雜區12b。
請參閱第七圖、第八圖與下表一,第七圖係顯示本發明之背接觸式太陽能電池之效率與開口百分率之關係示意圖,第八圖係顯示本發明之背接觸式太陽能電池在開口百分率介於0.1%至10%時,背接觸式太陽能電池之效率 與開口百分率之關係示意圖。由第七圖、第八圖與下表一之實驗結果可以得知,本發明之本質層與鈍化層具有開口,且第一實施例與第二實施例之本質層之第一開口或第三實施例之鈍化層之第三開口在開口面積與第一型半導體摻雜區之面積比大於0.20%時,背接觸式太陽能電池之效率可有大幅提升。即,本發明之第一型半導體摻雜區上具有一個面積至少為第一型半導體摻雜區面積的0.20%之開口時,第一電極區可藉由開口與第一型半導體摻雜區電性連結,有效地降低兩者之間的電阻值,提升背接觸式太陽能電池效率。當開口面積為第一型半導體摻雜區面積的0.35%至70%時,背接觸式太陽能電池的效率可以維持在更高的水平。藉由本發明可避免當本質層及/或鈍化層開口面積過大,會導致本質層及/或鈍化層的鈍化效果降低,以及開口面積過小所導致的電阻過高的問題,故能使背接觸式太陽能電池獲得良好的鈍化效果與效率。
另外,本發明之背接觸式太陽能電池之半導體基板本體與半導體基板背光面具有相同之摻雜型,可為P型或N型。其中,當半導體基板本體之摻雜之第一型半導體材料為N型時,位於該半導體基板背光面之第一型半導體摻雜區亦為N型,可進一步避免傳統的IBC(interdigitated back contact)太陽電池在高溫爐管內進行高溫且長時間的硼(Boron)擴散時造成具有高缺陷密度的BRL層(boron rich layer),可進一步降低背接觸式太陽能電池背光面之表面缺陷,使效率提高。
藉由以上較佳具體實施例之詳述,係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神,而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地,其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
100‧‧‧背接觸式太陽能電池
1‧‧‧太陽能電池基板
11‧‧‧半導體基板本體
111‧‧‧受光面
112‧‧‧背光面
113‧‧‧粗糙表面
12‧‧‧第一型半導體摻雜區
13‧‧‧前表面電場層
14‧‧‧抗反射塗層
2‧‧‧本質層
21‧‧‧第一開口
3‧‧‧第二型半導體層
31‧‧‧第二開口
4‧‧‧電極層
41‧‧‧第一電極區
42‧‧‧第二電極區

Claims (18)

  1. 一種背接觸式太陽能電池,包含:一太陽能電池基板,包含:一半導體基板本體,係具有一受光面以及一與該受光面相對設置之背光面,且該半導體基板本體具有一濃度為第一摻雜濃度之第一型半導體材料;以及複數個第一型半導體摻雜區,係間隔地形成於該背光面,且該些第一型半導體摻雜區各具有一濃度為第二摻雜濃度之第一型半導體材料,而該第二摻雜濃度大於該第一摻雜濃度;一本質層,係設置於該背光面上,且該本質層具有複數個第一開口,該些第一型半導體摻雜區係分別自該些第一開口露出,其中該些第一開口之面積係不大於該些第一型半導體摻雜區之面積,且該些第一開口之面積佔該些第一型半導體摻雜區之面積的比例為0.2%至70%;一第二型半導體層,係設置於該本質層上,且該第二型半導體層具有複數個對應於該些第一開口之第二開口,該第二開口之寬度不小於第一開口之寬度;以及一電極層,包含:複數個第一電極區,係分別經由該些第一開口電性接觸地設置於該些第一型半導體摻雜區上且不與該第二型半導體層接觸;以及複數個第二電極區,係分別間隔地設置於該第二型半導體層上,並與該些第一電極區彼此相隔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該第一開口之面積佔該第一型半導體摻雜區之面積的比例為0.35%至70%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該太陽能電池基板更包含一前表面電場層,其係形成於該受光面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該前表面電場層係以一大於該第一摻雜濃度之第三摻雜濃度摻雜有該第一型半導體材料。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之背接觸式太陽能電池,更包含一抗反射塗層,其係設置於該前表面電場層上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該半導體基板本體具有一粗糙表面,其係設置於該受光面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該本質層係為一非晶矽本質層與一微晶矽本質層其中之一者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該第二型半導體層係為一非晶矽第二型半導體層與一微晶矽第二型半導體層其中之一者。
  9. 一種背接觸式太陽能電池,包含:一太陽能電池基板,包含:一半導體基板本體,係具有一受光面以及一與該受光面相對設置之背光面,且該半導體基板本體具有一濃度為第一摻雜濃度之第一型半導體材料;以及複數個第一型半導體摻雜區,係間隔地形成於該背光面,且該些第一型半導體摻雜區各具有一濃度為第二摻雜濃度之第 一型半導體材料,而該第二摻雜濃度大於該第一摻雜濃度;一本質層,係設置於該背光面上,且該本質層具有複數個第一開口,該些第一型半導體摻雜區係分別自該些第一開口露出,且該些第一開口之面積係大於該些第一型半導體摻雜區之面積;一第二型半導體層,係設置於該本質層上,且該第二型半導體層具有複數個對應於該些第一開口之第二開口,該些第二開口之寬度不小於該些第一開口之寬度;複數個鈍化層,係分別設置於該些第一開口內,且該些鈍化層各具有一第三開口,其中該第三開口之面積係不大於該些第一型半導體摻雜區之面積,且該第三開口之面積佔該些第一型半導體摻雜區之面積的比例為0.2%至70%;以及一電極層,包含:複數個第一電極區,係分別經由該第三開口電性接觸該些第一型半導體摻雜區,且不與該第二型半導體層接觸;以及複數個第二電極區,係分別間隔地設置於該第二型半導體層上,並與該些第一電極區彼此相隔。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該些第三開口係為圓型開口、線型開口或其組合。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該第三開口之面積佔該第一型半導體摻雜區之面積的比例為0.35%至70%。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該些第一電極區與該本質層之間係分別以一間隙間隔地設置,且該些鈍化層係分別沉積形成於該第一電極區與該本質層間之該 間隙中。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該太陽能電池基板更包含一前表面電場層,其係形成於該受光面。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該前表面電場層係以一大於該第一摻雜濃度之第三摻雜濃度摻雜有該第一型半導體材料。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之背接觸式太陽能電池,更包含一抗反射塗層,其係設置於該前表面電場層上。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該半導體基板本體具有一粗糙表面,其係設置於該受光面。
  17. 如申請專利範圍第9項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該本質層係為一非晶矽本質層與一微晶矽本質層其中之一者。
  18. 如申請專利範圍第9項所述之背接觸式太陽能電池,其中,該第二型半導體層係為一非晶矽第二型半導體層與一微晶矽第二型半導體層其中之一者。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI577034B (zh) * 2016-01-15 2017-04-01 新日光能源科技股份有限公司 太陽能電池

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI596786B (zh) * 2015-12-03 2017-08-21 茂迪股份有限公司 背接觸太陽能電池及其製造方法
TWI667797B (zh) * 2017-12-12 2019-08-01 友達光電股份有限公司 太陽能電池
CN111834470A (zh) * 2019-03-26 2020-10-27 福建金石能源有限公司 一种交叉网状电接触的背接触异质结电池及组件制作方法
US11824126B2 (en) * 2019-12-10 2023-11-21 Maxeon Solar Pte. Ltd. Aligned metallization for solar cells
CN115985974A (zh) * 2023-01-04 2023-04-18 隆基绿能科技股份有限公司 背接触太阳能电池及其制备方法、光伏组件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100263705A1 (en) * 2009-04-20 2010-10-21 Sanyo Electric Co., Ltd Solar cell, solar cell module, and the method of manufacturing the solar cell
JP2011009733A (ja) * 2009-05-28 2011-01-13 Kyocera Corp 太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび太陽光発電装置
US20120167978A1 (en) * 2011-01-03 2012-07-05 Lg Electronics Inc. Solar cell and method for manufacturing the same
TW201308625A (zh) * 2011-08-11 2013-02-16 Univ Nat Yunlin Sci & Tech 背電極太陽能電池的製作方法
TW201322465A (zh) * 2011-11-29 2013-06-01 Ind Tech Res Inst 全背電極異質接面太陽能電池

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060130891A1 (en) * 2004-10-29 2006-06-22 Carlson David E Back-contact photovoltaic cells
JP2009152222A (ja) * 2006-10-27 2009-07-09 Kyocera Corp 太陽電池素子の製造方法
CN102725858B (zh) * 2010-01-26 2015-12-09 三洋电机株式会社 太阳能电池及其制造方法
JP5627243B2 (ja) * 2010-01-28 2014-11-19 三洋電機株式会社 太陽電池及び太陽電池の製造方法
KR101642158B1 (ko) * 2011-01-04 2016-07-22 엘지전자 주식회사 태양 전지 모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100263705A1 (en) * 2009-04-20 2010-10-21 Sanyo Electric Co., Ltd Solar cell, solar cell module, and the method of manufacturing the solar cell
JP2011009733A (ja) * 2009-05-28 2011-01-13 Kyocera Corp 太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび太陽光発電装置
US20120167978A1 (en) * 2011-01-03 2012-07-05 Lg Electronics Inc. Solar cell and method for manufacturing the same
TW201308625A (zh) * 2011-08-11 2013-02-16 Univ Nat Yunlin Sci & Tech 背電極太陽能電池的製作方法
TW201322465A (zh) * 2011-11-29 2013-06-01 Ind Tech Res Inst 全背電極異質接面太陽能電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI577034B (zh) * 2016-01-15 2017-04-01 新日光能源科技股份有限公司 太陽能電池

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