TWI464888B - 太陽能電池的鈍化層及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種可提升太陽能電池光電轉換效率的鈍化層及其製法，特別是關於一種太陽能電池中之氧化鋁鈍化層及其製備方法。
隨著全球科技與經濟之發展，能源需求也日益增長。現今能源原料如石油、天然氣、煤等存量不斷減少，因此必須積極尋找其他替代能源以滿足日益增加的能源需求。由於太陽能具有低污染性及容易取得等優點，為目前最被看好且最重要的替代能源之一。
第1圖為習知太陽能電池之示意圖，其係於一p型矽半導體基材1上以摻雜的方式形成一n型摻雜層2，隨後於n型摻雜層2上形成一抗反射層3(如氮化矽)與電極4，並於p型矽半導體基材1之另一側形成背電極5。此結構中，矽半導體基材1與摻雜層2之導電型態為可變動的，意即可選用n型矽半導體基材與p型摻雜層之組合。p型矽半導體基材1及n型摻雜層2間會形成內部電場，當光照射在矽基材上時，激發矽原子的電子產生「光生電子與電洞對(light-generated electron-hole pairs)」，該電子與電洞對因電場作用造成電池內的正負電荷分別往兩端電極集中，此時只要外加電路連接電極即可利用電池內的電力。
然而，電子與電洞對常因為太陽能電池內部再結合而無法利用，從而降低太陽能電池之光電轉化效率。為減少電子電洞對之再結合，已知可於背電極5與p型矽半導體基材1間形成一帶負電之鈍化層(如氧化鋁層)，以限制少數載子(minority carrier)運動方向，減少電子朝背電極5方向移動，進而減少電子與電洞對再結合之機率，延長少數載子生命期，以提高光電轉化效率，此一現象稱為「背電場效應(back surface field effect)」。
上述氧化鋁鈍化層可利用乾式製程(如美國公開專利第2009165855號及中國公開專利第101330114號所揭示)，或利用濕式製程。乾式製程包括：原子層沉積法(ALD)、化學氣相沉積法(CVD)、濺鍍(sputtering)等方法由於乾式製程必須於高度真空之環境下生長氧化鋁鈍化層，且具有生長速度極慢及高花費成本之缺點，而無論是濕式或乾式製程於後端應用仍有製程繁瑣之缺點，例如：為了製作局部接觸點(local contact)在氧化鋁鈍化層所需做圖形化(開接觸窗(或點))(via)的處理。傳統圖案化(開接觸窗(或點))製程主要是使用微影蝕刻方式所完成的，此傳統製程至少需要五個主要的步驟，包括光阻塗佈、曝光、顯影、蝕刻及剝膜等製程。其後，為簡化製程，利用雷射光進行圖案化。雷射圖形化技術直接對薄膜材料進行剝離，此技術可於基板上製作高解析度之圖形，雖然相較於傳統圖案化製程已可降低設備成本及提高製程效率，但仍需額外製程來完成圖案化處理，且具速度慢的缺點。
因此，目前仍需一種快速、大量、便宜且可直接圖案化(開接觸窗(或洞))的處理方式以製備太陽能電池中之該氧化鋁鈍化層之方法。
本發明提供一種能以更簡易之製程所製造的太陽能電池的鈍化層，可以提升表面鈍化效果，達到提升太陽能電池光電轉換的效果。
有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種用於太陽能電池中設置於基材表面之鈍化層，包含藉由網版印刷法於基材上所形成的第一鈍化層。
本發明之另一目的在於提供一種製備太陽能電池鈍化層之方法，其包括：提供一基材；及於該基材表面以網版印刷法形成第一鈍化層。
網版印刷法(screen printing)已是目前相當成熟且廣泛使用之技術，但根據目前現有技術，本發明所屬相關領域尚無法將網版印刷應用於太陽能電池之鈍化層的製備中。本發明即提供一種可利用網版印刷於基板上製備鈍化層的方法，具體言之，本發明係提供一種可利用網版印刷於半導體基板上製備鈍化層的方法，且於網版印刷過程中，可同時進行圖案化步驟。相較於先前技術所使用之製程，如原子層沉積法(ALD)、化學氣相沉積法(CVD)、濺鍍(sputtering)等方法，本發明網版印刷製程具有成本低廉、生產快速及可圖案化的優點。
以下將具體地描述根據本發明之部分具體實施態樣；惟，在不背離本發明之精神下，本發明尚可以多種不同形式之態樣來實踐，不應將本發明保護範圍解釋為限於說明書所陳述者。此外，在所附圖式中，為明確起見，可能誇示各物件及區域的尺寸，而未按照實際比例繪示。另外，除非文中有另外說明，於本說明書中(尤其是在後述專利申請範圍中)所使用之「一」、「該」及類似用語應理解為包含單數及複數形式。
本發明係提供一種用於太陽能電池中設置於基材表面之鈍化層，其包含藉由網版印刷法於基材表面所形成的第一鈍化層。
視需要，本發明之鈍化層可包含設置於該基材和第一鈍化層之間的第二鈍化層。
上述基材係本發明所屬技術領域中具有通常知識者所習知者，如半導體基材(如單晶矽晶圓、多晶矽晶圓、薄膜矽、非晶矽等)、有機基材、無機化合物半導體基材(如III-V族、II-VI族、或I-III-VI族無機化合物半導體基材)、玻璃基材、金屬基材等。所述半導體基材例如含n型雜質層之p型矽半導體基材、或含p型雜質層之n型矽半導體基材。
根據本發明，第一鈍化層通常具有至少10 nm的厚度，但為避免製造鋁電極的製程中被燒穿，而失去鈍化效果，較佳具有約20 nm~2000 nm，更佳具有約40 nm~500 nm之厚度。
可用於作為本發明的第一鈍化層的材料，為具有負的固定電荷(fixed charge)的金屬氧化物，其例如但不限於氧化鋁、氧化鋅或氧化銦錫。根據本發明之一實施態樣，本發明第一鈍化層係使用網版印刷法所形成的氧化鋁(Al2
O3
)鈍化層。
為與矽表面或缺陷處(如差排、晶界、點缺陷)的懸鍵(dangling bond)形成鍵結，有效降低電子電洞對在矽表面及缺陷處的再結合率(recombination rate)，進而提升少數載子生命期(life time)，並提升太陽能電池效率，本發明之太陽能電池鈍化層，可視需要，於該基材和第一鈍化層之間包含第二鈍化層。通常第二鈍化層可藉由熱氧化製程形成，其厚度約為1 nm~15 nm。根據本發明之一實施態樣，係使用氧化矽(SiO2
)做為第二鈍化層。
過去第一鈍化層大多利用原子層沉積法(ALD)、化學氣相沉積法(CVD)、濺鍍(sputtering)等乾式製程，但由於乾式製程必須於高度真空之環境下生長第一鈍化層，所以具有製程速度慢且高成本等缺點。另外，由於網版印刷技術對於塗料組合物(印刷油墨)之黏度及流動性具有較嚴格之要求。本案發明人經廣泛研究發現，當使用具有至少200cps黏度(毫帕‧秒)之塗料組合物，並具有良好的黏度穩定(stability of viscidity)時，則可藉由網版印刷將塗料組合物施用於基材上形成成膜性良好的塗層。本發明使用網版印刷法可直接形成具預定圖案(pattern)(開接觸窗(或點))(如第2圖)之第一鈍化層，只需以熱處理方式(如加熱燒結)該塗層，就可於該基材表面上形成一具該預定圖案之第一鈍化層，而不需要另外使用光阻曝光、顯影、蝕刻或利用雷射光進行圖案化。因此，本發明方法可大幅增進第一鈍化層之生成速度，並可降低製程之生產成本。
本發明另提供一種製備太陽能電池鈍化層之方法，其包含：提供一基材；及於該基材表面以網版印刷法形成第一鈍化層，其中基材和第一鈍化層係如上文所述定義。
上述網版印刷法包含下列步驟：
a)提供一塗料組合物，其中該塗料組合物具有至少200cps(毫帕‧秒)之黏度；
b)藉由網版印刷將該塗料組合物塗佈於基材上，並形成一預定圖案之塗層；及
c)加熱燒結該塗層，以於該基材上形成一具該預定圖案之第一鈍化層。
上述步驟(a)的塗料組合物包含金屬氧化物前驅物、溶劑和增稠劑。所述之金屬氧化物，例如但不限於氧化鋁、氧化鋅或氧化銦錫。
上述步驟(b)所述的基材表面係指基材上表面或下表面或同時包括上及下表面，所述基材為半導體基材。
上述步驟(c)，可使用之燒結溫度係能達到燒結效果且不會損害基材之溫度，一般約300℃至約1000℃。
本發明之塗料組合物所使用之金屬氧化物前驅物，以100重量份之整體塗料組合物計，其含量為約1重量份至約50重量份，較佳為約4重量份至約23重量份。
根據本發明之一較佳實施態樣，金屬氧化物前驅物為氧化鋁前驅物，其經燒結後形成之第一鈍化層為氧化鋁鈍化層。因此，根據本發明之一較佳實施態樣，本發明第一鈍化層係使用網版印刷法所形成的氧化鋁(Al2
O3
)鈍化層。上述網版印刷法包含下列步驟：
Ⅰ) 提供一塗料組合物，其中該塗料組合物具有至少200cps(毫帕‧秒)之黏度；
Ⅱ)藉由網版印刷將該塗料組合物塗佈於基材表面，並形成一預定圖案之塗層；及
Ⅲ)加熱燒結該塗層，以於該基材表面形成一具該預定圖案之第一鈍化層。
上述步驟(Ⅰ)的塗料組合物包含氧化鋁前驅物、溶劑和增稠劑。所述的氧化鋁前驅物，以100重量份之整體塗料組合物計，其含量為約1重量份至約50重量份，較佳為約4重量份至約23重量份。
上述步驟(Ⅱ)所述的基材表面係指基材上表面或下表面或同時包括上及下表面，所述基材為半導體基材。
上述步驟(Ⅲ)，可使用之燒結溫度係能達到燒結效果且不會損害基材之溫度，一般約300℃至約1000℃。
根據本發明，該塗料組合物之製備方法並無特殊限制，可先採用溶膠-凝膠法製備氧化鋁前驅物，待反應完成後，視需要以適當的水及鹼或酸(如硝酸)調整所得溶液至所欲之pH值，再加入溶劑和增稠劑之後，均勻攪拌，即可製得本發明之塗料組合物。
為提供良好背電場效應，本發明方法之第一鈍化層含有非結晶型氧化鋁顆粒，並具有約1奈米至約30奈米之平均粒徑，較佳為約5奈米至約20奈米，且氧化鋁層之厚度一般為約10奈米至約2000奈米。
為使上述氧化鋁前驅物穩定存在於該溶劑中，本發明方法所使用的氧化鋁前驅物係由氧化鋁衍生物及雙牙螯合劑(bidentate chelating agent)所反應形成者，該雙牙螯合劑與該氧化鋁衍生物之莫耳數比率可為約0.3至3，為維持長時間的塗料組合物的黏度穩定性，增加由此氧化鋁前驅物組合物燒結後所得鈍化層的成膜性，該雙牙螯合劑與該氧化鋁衍生物之莫耳數比率較佳為1至3。上述氧化鋁衍生物可以通式Al(OR1
)3
表示，其中R1
可為H或經取代或未經取代之Cl至C13烷基，較佳為H、甲基、乙基、丙基或丁基。上述雙牙螯合劑較佳為
上述氧化鋁前驅物之製備方法並無特殊限制，其例如但不限於溶膠-凝膠法。舉例言之，若選用螯合劑1,3-丁二醇製備該氧化鋁前驅物時，其製備方法可包括：將具通式Al(OR1
)3
之氧化鋁衍生物與1,3-丁二醇充分攪拌以生成所欲之該氧化鋁前驅物(莫耳數比為約0.3至3，例如1:1)：
根據本發明之一實施態樣，氧化鋁前驅物係包含一或多種具有以下結構之化合物：
其中G1
、G2
及G3
可相同或不相同，各自獨立為OR1
或雙牙螯合基團，其中R1
係如上文所述定義，雙牙螯合基團較佳為，其中R2
和R3
可相同或不相同，R4
和R5
可相同或不相同，且R2
、R3
、R4
及R5
各自獨立為H或經取代或未經取代之C1至C10烷基或烷氧基，較佳為甲烷基、乙烷基、甲氧基、乙氧基。於本發明之部分實施態樣中，雙牙螯合基團係選自以下所構成群組：
可用於本發明塗料組合物中之溶劑，可為任何可溶解或均勻分散氧化鋁前驅物，且不與氧化鋁前驅物反應之惰性溶劑，可選自水、醇類、醚類、酯類、醚醇類、酮類或其組合，較佳可使用水、醇類、醚類或其組合，最佳為醇類溶劑。
網版印刷技術對於塗料組合物(印刷油墨)之黏度及流動性具有較嚴格之要求，欲達到至少200cps黏度之塗料組合物，根據本發明，可使用增稠劑(thickening agent)調整塗料組合物之黏度至所需的數值範圍，一般而言，可根據網版印刷的網版篩目數，決定所需的黏度數值範圍。根據本發明之一實施態樣，本發明網版印刷所使用的網版，係具有約100至300之篩目，較佳為約200至250篩目的網格大小，且塗料組合物較佳具有1100cps至105600cps之黏度，及最佳具有2500cps至75000cps之黏度。
可用於本發明之增稠劑例如可選自以下所構成群組：纖維素衍生物類、丙烯酸聚合物類、二氧化矽類、聚乙二醇類聚合物及前述之混合物，考量塗料組合物優異的機械性能和貯存穩定性，較佳係使用纖維素衍生物類。於本發明之部分實施態樣中，係使用甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素或羧基甲基纖維素或其混合物。本發明之塗料組合物所使用之增稠劑，以100重量份之整體塗料組合物計，其含量為約1重量份至約20重量份，考量燒結後產生的殘碳，較佳為2重量份至約10重量份。
本發明之製備太陽能電池鈍化層之方法，視需要，於該基材和第一鈍化層之間形成第二鈍化層。該第二鈍化層係如上文所述定義。本發明另提供一種太陽能電池元件，其包含鈍化層，該鈍化層係以網版印刷法所形成。
為進一步說明本發明，茲配合第3圖((a)至(d)步驟)例示說明本發明製造鈍化層之方法之一具體實施態樣，其中該實施態樣僅為例示說明之用，不應用以限制本發明之保護範圍。
如第3圖(a)所示，提供一基材6(例如，一p型矽半導體上含n型雜質層之矽半導體基材)；如(b)所示，藉由網版印刷方式(所用網版7約具有100~300篩目)，將具有至少200 cps之黏度之塗料組成物8藉助刮刀9塗覆於基材6上；如(c)所示，形成一預定圖案之塗層10；再如(d)所示，利用燒結爐，進行燒結塗層10，以於該基材上形成一具該預定圖案之第一鈍化層(膜厚約40~500奈米)。
以下實施例將對本發明作進一步之說明，其中，所採用之量測儀器及方法分別如下，唯非用以限制本發明之範圍，任何熟悉本發明技術領域者，在不違背本發明之精神下所得以達成之修飾及變化，均屬本發明之範圍。
以ASTM D4287-94之標準方法，利用Brookfield HB黏度計搭配CP51轉盤，在25℃下以0.6轉/分鐘(rpm)之轉速測量塗料組成物之黏度。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有200篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物5%，乙基纖維素4%，黏度5000 cps)塗佈於厚度180μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有200篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物8%，羥乙基纖維素6%，黏度40000 cps)塗佈於厚度180 μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有200篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物12%，羥丙基纖維素7%，黏度70000 cps)塗佈於厚度180μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有200篩目)，將溶於二級丁醇之之塗料組合物(氧化鋁前驅物15%，甲基纖維素6%，黏度74000 cps)塗佈於厚度180μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有200篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物20%，羥丙基甲基纖維素6%，黏度22000 cps)塗佈於厚度180μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有200篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物23%，羧基甲基纖維素5%，黏度18400 cps)塗佈於厚度180 μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有200篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物28%，羥丙基纖維素4%，黏度3200 cps)塗佈於厚度180μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有200篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物39%，甲基纖維素3%，黏度2700 cps)塗佈於厚度180 μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有250篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物1.2%，羥丙基纖維素12%，黏度15875 cps)塗佈於厚度180μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有250篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物3.5%，乙基纖維素10%，黏度17463 cps)塗佈於厚度180μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有250篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物6%，乙基纖維素7%，黏度11113 cps)塗佈於厚度180μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有250篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物7%，羥丙基纖維素6%，黏度19050 cps)塗佈於厚度180 μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有250篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物11%，羥丙基纖維素10%，黏度17463 cps)塗佈於厚度180μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有200篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物6%，黏度1 cps)塗佈於厚度180μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
利用網印機ASYS EKRAII(網版具有200篩目)，將溶於二級丁醇之塗料組合物(氧化鋁前驅物8%，黏度35 cps)塗佈於厚度180 μm之p型矽晶圓，形成欲得之圖樣(pattern)。再分別以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結以在p型矽晶圓表面形成氧化鋁鈍化層，經氮氫混合氣體環境下退火後，完成複合材料之製作，並量測複合材料之氧化鋁鈍化層之成膜性及可圖案化效果，將結果記錄於表1。
成膜性判斷標準如后：以百格刮刀刮於所形成之氧化鋁層表面，隨後以膠帶黏緊氧化鋁層表面，並以垂直於氧化鋁層之角度撕起，觀察氧化鋁層剝落之格數，若殘留格數大於90格，表示成膜性良好，標記為「○」，若殘留格數為70格至90格，表示成膜性尚可，標記為「△」，若殘留格數小於70格，表示成膜性差，標記為「X」。
可圖案化判斷標準如后：例如以第2圖網版為例，但不限於此網版圖案，其線寬為0.2 mm，線距為1.8 mm進行網印，製程如實施例所述，並利用晶相顯微鏡(型號：Nikon MM400-Lu)，於線上之上、中、下各取一個位置檢測，取其平均值。若所測線寬誤差少於平均值的5%，標記為「○」，若所測線寬誤差超過平均值的5%，標記為「X」
利用Sinton公司之儀器WCT-120(通用模式)量測含有實施利1-19之鈍化層材料之多晶矽晶圓(multi blue wafer)的少數載子生命期，並將結果記錄於表2。
空白實驗：將未塗佈塗料組合物之p型多晶矽晶圓(multi blue wafer)於以紅外線熱風乾燥爐以150℃至200℃之間之溫度範圍乾燥，並以300℃至1000℃之間之溫度範圍進行燒結，經氮氫混合氣體環境下退火後，製得測試晶圓，並量測少數載子生命期，將結果記錄於表2。
1．．．p型矽半導體基材
2．．．n型摻雜層
3．．．抗反射層
4．．．電極
5．．．背電極
6．．．基材
7．．．網版
8．．．塗料組成物
9．．．刮刀
10．．．預定圖案之塗層
第1圖為習知太陽能電池之典型結構圖。
第2圖為圖案化圖形
第3圖為根據本發明方法製備鈍化層之示意圖。
6．．．基材
7．．．網版
8．．．塗料組成物
9．．．刮刀
10．．．預定圖案之塗層
Claims (10)
- 一種用於太陽能電池中設置於基材表面之鈍化層，包含藉由網版印刷法於基材上所形成的第一鈍化層，該第一鈍化層為具有負的固定電荷的金屬氧化物。
- 如請求項1之太陽能電池鈍化層，其中該基材為單晶矽晶圓或多晶矽晶圓。
- 如請求項1之太陽能電池鈍化層，其中該第一鈍化層為氧化鋁、氧化鋅或氧化銦錫。
- 一種製備太陽能電池鈍化層之方法，其包含：提供一基材；及於該基材表面以網版印刷法形成第一鈍化層，該第一鈍化層為具有負的固定電荷的金屬氧化物。
- 如請求項4之方法，其中該基材為單晶矽晶圓或多晶矽晶圓。
- 如請求項4之方法，其中該網版印刷法包含下列步驟：a)提供一塗料組合物，其中該塗料組合物具有至少200cps之黏度；b)藉由網版印刷將該塗料組合物塗佈於基材上，並形成一預定圖案之塗層；及c)加熱燒結該塗層，以於該基材上形成一具該預定圖案之第一鈍化層。
- 如請求項6之方法，其中該塗料組合物包含金屬氧化物前驅物、溶劑和增稠劑。
- 如請求項7之方法，其中該塗料組合物包含氧化鋁前驅物、溶劑和增稠劑。
- 如請求項7之方法，其中該增稠劑選自以下群組：纖維素衍生物類、丙烯酸聚合物類、二氧化矽類、聚乙二醇類聚合物及前述之混合物。
- 如請求項4之方法，其中該網版印刷所使用之網版具有約100至300篩目之網格大小。
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