TWI508319B - The formation of solar cells on the back of the passive structure of the method - Google Patents

Description

形成太陽能電池背面鈍化結構的方法

本發明係有關一種太陽能電池的製作方法，尤指一種形成太陽能電池背面鈍化結構的方法。

為了解決近年來日益短缺的能源問題，並且減少能源製造對地球產生的污染問題，綠色能源被積極的開發使用中，而太陽能電池由於其設置地點較無限制，且能量取得來源容易，因而被積極的發展中。但目前的太陽能電池中，由於製程設備、製程技術難度、材料取得成本、轉換效率等之影響下，仍無法大量推廣使用。因此，如何有效的提高光電轉換效率以及降低製作成本，才能取得市場的領先地位。

其中由於半導體材料特性的表現為先天性的因素，除了不斷的開發研究未知材料以取得較好的光電轉換特性之外，另一方面，如何降低半導體產生電子電洞對後再結合的機率，以降低光電耗損的情形，亦為重要的研究課題。其中如中華民國專利公告第I376813號之「具背面鈍化的太陽能電池」中所揭露，為了避免電子電洞對在矽晶體表面因晶格缺陷而發生再結合的狀況，可形成一鈍化層於該矽晶體的背光面，鈍化其電活性，而降低電子電洞對再結合的機率，藉此減少電力耗損。

其中，於設置該鈍化層後，必須對該鈍化層進行蝕刻形成貫穿孔，以讓金屬層透過該貫穿孔接觸該太陽能電池的背光面，藉此將光電流導出。然而，利用氣相沉積、光阻顯影蝕刻的方式必須提高製作成本，且亦必須拉長生產時間，並不符合研發訴求。

本發明之主要目的，在於解決習知技術必須利用蝕刻顯影製程製作貫穿孔而無法有效降低成本的問題。

本發明之另一目的，在於解決習知技術因利用蝕刻顯影製程而有低生產效率的問題。

為達上述目的，本發明提供一種形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，包含有以下步驟：

S1：於一太陽能電池的背光面形成一複合層，該複合層包含有複數形成於該背光面表面的高分子球以及一環繞於該些高分子球周圍的鈍化層，該鈍化層包含有一遠離該高分子球的外接觸壁；

S2：加熱使該些高分子球發生物理變化而使該鈍化層形成複數連通該外接觸壁及該背光面的穿孔；及

S3：使一導電物質形成於該鈍化層具有該外接觸壁的一側，並使該導電物質填入該穿孔內而接觸該背光面，而形成一導電層。

由上述說明可知，本發明具有下列特點：

一、利用該些高分子球的物理特性而形成該些穿孔，可有效降低製作太陽能電池之背面鈍化結構的成本。

二、由於加熱使高分子球產生物理變化的時間較快，可有效縮短製作太陽能電池之背面鈍化結構的時間，進而提高整體生產速度。

10．．．太陽能電池

11．．．背光面

12．．．P型半導體層

13．．．N型半導體層

14．．．照光面

15．．．抗反射層

16．．．金屬電極

20．．．複合層

21．．．高分子球

22．．．鈍化層

221．．．外接觸壁

23．．．穿孔

30．．．導電層

40．．．擴散劑

圖1，為本發明之步驟流程示意圖。

圖2A～2D，為本發明一較佳實施例之製程示意圖。

圖3A～3B，為本發明另一實施例之製程示意圖。

圖4，為本發明另一較佳實施例之步驟流程示意圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖示說明如下：

請參閱「圖1」及「圖2A」至「圖2D」所示，本發明係為一種形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，包含有以下步驟：

S1：於一太陽能電池10的背光面11形成一複合層20，該複合層20包含有複數形成於該背光面11表面的高分子球21以及一環繞於該些高分子球21周圍的鈍化層22，該鈍化層22包含有一遠離該高分子球21的外接觸壁221。其中，該太陽能電池10包含有一P型半導體層12以及一N型半導體層13，若為了加強光電轉換效率，更可設置一本質半導體層(未圖示)於該P型半導體層12與該N型半導體層13之間。該太陽能電池10的照光面14則可設置抗反射層15以及金屬電極16以完成正面的結構，由於本案係著重於太陽能電池10背面鈍化結構的形成，因而針對太陽能電池10本身之光轉換結構便不再多加以說明。而於本發明中，該背光面11係指遠離該太陽能電池10照光的一側，該些高分子球21的材質係可為聚苯乙烯（PS）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚石風（PES）、聚對萘二甲酸乙酯（PEN）、聚醚醚酮（PEEK）或相關的組合等，該鈍化層22之材質係可為氧化矽、氮化矽或氧化鋁等。於本實施例中，請配合參閱「圖2B」所示，係利用混合該些高分子球21於該鈍化層22中，而一併形成於該背光面11上，且該些高分子球21係凸出於該鈍化層22遠離該背光面11一側的表面，亦即，該些高分子球21的直徑大於該鈍化層22的厚度。當然地，端看高分子球21的特性不同，該些高分子球21的直徑不必然必須大於該鈍化層22的厚度。於本實施例中，該鈍化層22的厚度介於10微米至20微米之間，而可有效的達到鈍化效果。

S2：形成穿孔23，請配合參閱「圖2C」所示，加熱使該些高分子球21發生物理變化而使該鈍化層22形成複數連通該外接觸壁221及該背光面11的穿孔23，更進一步的說明，加熱的溫度係可控制於200～400℃之間，而使該些高分子球21發生揮發、熔化、汽化或膨脹爆裂等狀況，讓該些高分子球21脫離原本的位置，甚或因汽化或揮發而消失，藉此讓該鈍化層22上形成該些穿孔23。

S3：形成導電結構，請配合「圖2D」所示，使一導電物質形成於該鈍化層22具有該外接觸壁221的一側，並使該導電物質填入該穿孔23內而接觸該背光面11，而形成一導電層30，該太陽能電池10光電轉換後的電能便可藉由該導電層30進行輸出。

另外，請配合參閱「圖3A」、「圖3B」及「圖4」所示，本發明亦揭露另外一實施例以形成該複合層20，而於步驟S1中，係包含有以下步驟：

S1A：形成高分子塗佈結構，如「圖3A」所示，將該些高分子球21混合一擴散劑40而塗佈於該背光面11，藉由該擴散劑40的使用，而可均勻的將該些高分子球21分散於該背光面11，避免相互疊置或連結的狀況發生，而於本實施例中，係利用旋轉塗佈（Spin On Dielectric, SOD）的方式，使該些高分子球21以及該擴散劑40的混合形成於該背光面11的表面，其中該擴散劑40亦可為揮發性的材料，而在形成於該背光面11後揮發，僅留下該高分子球21。

S1B：形成該鈍化層22，如「圖3B」所示，形成該鈍化層22於該背光面11以及該些高分子球21的表面，而完成該複合層20的製作。

而於接下來的步驟S2中，利用揮發或汽化的方式，可使該些高分子球21消失而留下該些穿孔23，並且，於本實施例中，該鈍化層22的厚度大於該些高分子球21，該高分子球21揮發或汽化時亦會從該鈍化層22的空隙穿出，而形成該些穿孔23，亦可利用膨脹爆破的方式來使該鈍化層22形成該些穿孔23，以繼續進行後續的流程，另需說明的是，該些高分子球21亦可具有導電性，因而可在膨脹爆破後與該導電層30進行電性連接，以將光電轉換後的電力輸出。

綜上所述，本發明具有下列特點：

一、利用該些高分子球的物理特性而形成該些穿孔，可有效降低製作太陽能電池之背面鈍化結構的成本。

二、由於加熱使高分子球產生物理變化的時間較快，可有效縮短製作太陽能電池之背面鈍化結構的時間，進而提高整體生產速度。

因此本發明極具進步性及符合申請發明專利之要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

S1~S3．．．步驟

Claims (10)

1. 一種形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，包含有以下步驟：
   S1：於一太陽能電池的背光面形成一複合層，該複合層包含有複數形成於該背光面表面的高分子球以及一環繞於該些高分子球周圍的鈍化層，該鈍化層包含有一遠離該高分子球的外接觸壁；
   S2：加熱使該些高分子球發生物理變化而使該鈍化層形成複數連通該外接觸壁及該背光面的穿孔；及
   S3：使一導電物質形成於該鈍化層具有該外接觸壁的一側，並使該導電物質填入該穿孔內而接觸該背光面，而形成一導電層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，其中該些高分子球的材質為選自於由聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚石風、聚對萘二甲酸乙酯、聚醚醚酮及其組合所組成之群組。
3. 如申請專利範圍第1項所述之形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，其中該鈍化層之材質係選自於由氧化矽、氮化矽、氧化鋁及其組合所組成之群組。
4. 如申請專利範圍第1項所述之形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，其中於步驟S1中，係混合該些高分子球於該鈍化層中，而一併形成於該背光面上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，其中該些高分子球係凸出於該鈍化層遠離該背光面一側的表面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，其中於步驟S1中，係包含有以下步驟：
   S1A：將該些高分子球混合一擴散劑而塗佈於該背光面；及
   S1B：形成該鈍化層於該背光面以及該些高分子球的表面。
7. 如申請專利範圍第6項所述之形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，其中於步驟S1A中，係利用旋轉塗佈的方式，使該些高分子球以及該擴散劑的混合形成於該背光面的表面。
8. 如申請專利範圍第1項所述之形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，其中於步驟S2中，加熱溫度為介於200～400℃之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，其中該些高分子球發生物理變化的方式係可選自於揮發、熔化、汽化及膨脹爆裂所組成之群組，而使該鈍化層形成該些穿孔。
10. 如申請專利範圍第1項所述之形成太陽能電池背面鈍化結構的方法，其中該鈍化層的厚度介於10微米至20微米之間。