TWI523254B - 太陽能電池的製造方法及製造其之網版及網版組 - Google Patents

Description

太陽能電池的製造方法及製造其之網版及網版組

本發明是有關於一種太陽能電池的製造方法及製造其之網版及網版組，且特別是有關於一種使用多網版的太陽能電池的製造方法及製造其之網版及網版組。

傳統的太陽能電池包括太陽能電池基板、細線電極及匯流電極(Bus bar)，其中細線電極(Finger)主要用於收集光生載子之電流並將所收集之電流傳遞至匯流電極處。一般而言，為增加電池表面之受光量，增加受光面之面積為直接之作法，故將細線電極的寬度變窄，則可增加整體之受光面積，使接收到的光量增多；同時，在減少細線電極寬度時，需同步增加細線電極的厚度，以確保細線電極之阻抗不致於升高。另外，匯流電極因其功能主要為與焊帶(Ribbon)焊接以導出所收集之電流，故厚度不需太高，且若額外增加厚度會造成材料(銀膠)成本的增加。因此於製作上細線電極與匯流電極的厚度即有不同，故通常使用二次網版印刷以分別印刷出細線電極及匯流電極。

然而，若先印刷細線電極時，細線電極會受到後續網版印刷的干涉而變形，亦即先印刷的細線電極的結構會受到破壞，或是產生用來後印刷的網版其本身的乳劑會有容易剝落以及網版網絲斷裂的問題。

本發明係有關於一種太陽能電池的製造方法及製造其之網版及網版組，可避免先形成的電極受到後續網版的擠壓。

根據本發明之一實施例，提出一種太陽能電池的製造方法。製造方法包括以下步驟。提供一基板；提供一第一網版， 第一網版包括一第一網格層及一第一阻擋層，第一阻擋層形成於第一網格層上且具有一第一落墨孔；使用第一網版，透過第一落墨孔於一基板上形成一第一電極；提供一第二網版，第二網版包括一第二網格層及一第二阻擋層，第二阻擋層形成於第二網格層上且包括一第二落墨孔及一第一凹槽，其中第一凹槽形成於第二阻擋層之一下表面上，且第一凹槽沿下表面延伸而與第二落墨孔相通，其中第一凹槽的延伸方向與第二落墨孔的延伸方向相異；以及，使用第二網版，以第一凹槽容納第一電極且透過第二落墨孔於基板上形成一第二電極，其中第一電極與第二電極相接觸。

根據本發明之另一實施例，提出一種網版。網版包括一網格層及一阻擋層。阻擋層形成於網格層上，阻擋層具有一下表面且包括一落墨孔及一第一凹槽。第一凹槽位於下表面並沿下表面延伸而與落墨孔相通，且第一凹槽的延伸方向與落墨孔的延伸方向相異。

根據本發明之另一實施例，提出一種網版組。網版組包括一第一網版及一第二網版。第一網版包括一第一網格層及一第一阻擋層。第一阻擋層形成於第一網格層上且具有一第一落墨孔。第二網版包括一第二網格層及一第二阻擋層。第二阻擋層形成於第二網格層上並具有一下表面，第二阻擋層包括一第二落墨孔及一第一凹槽，其中第一凹槽位於下表面並沿著下表面延伸而與第二落墨孔相通，且第一凹槽的延伸方向與第二落墨孔的延伸方向相異，其中第一凹槽的位置與第一落墨孔的位置彼此對應。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下 文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧太陽能電池

110‧‧‧第一網版

111‧‧‧第一網格層

111a、131a‧‧‧網目

111b、131b‧‧‧下網面

112‧‧‧第一阻擋層

112a‧‧‧第一落墨孔

120‧‧‧太陽能電池基板

120u、122u‧‧‧上表面

121‧‧‧第一電極

121’‧‧‧第一電極材料

1211‧‧‧一端

122‧‧‧第二電極

122’‧‧‧第二電極材料

130‧‧‧第二網版

131‧‧‧第二網格層

131u‧‧‧上網面

132‧‧‧第二阻擋層

1321‧‧‧薄阻擋層

1321b、1322b‧‧‧下表面

1322‧‧‧厚阻擋層

132a‧‧‧第二落墨孔

132r‧‧‧凹槽

132r1‧‧‧第一凹槽

132r2‧‧‧第二凹槽

140‧‧‧刮刀

P1、P2、P3‧‧‧突出量

R1‧‧‧深度

T1、T2‧‧‧厚度

W1、W2、W3‧‧‧寬度

第1A圖繪示依照本發明一實施例之第一網版的俯視圖。

第1B圖繪示第1A圖之第一網版沿方向1B-1B’的剖視圖

第2圖繪示第1B圖之第一網版設於太陽能電池基板的剖視圖。

第3A圖繪示第2圖之太陽能電池基板形成有第一電極的俯視圖。

第3B圖繪示第3A圖之太陽能電池基板沿方向3B-3B’的剖 視圖。

第4A圖繪示依照本發明一實施例之第二網版的俯視圖。

第4B圖繪示第4A圖之第二網版沿方向4B-4B’的剖視圖。

第4C圖繪示第4A圖之第二網版沿方向4C-4C’的剖視圖。

第4D圖繪示第4A圖之第二網版沿方向4D-4D’的剖視圖。

第5A圖繪示第4B圖之第二網版的凹槽容納第一電極的剖視圖。

第5B圖繪示第4C圖之第二網版位於太陽能電池基板上時的剖視圖。

第5C圖繪示第4D圖之第二網版位於太陽能電池基板上時的剖視圖。

第6A圖繪示刮刀作用於第5A圖之第二網版的示意圖。

第6B圖繪示刮刀作用於第5B圖之第二網版的示意圖。

第6C圖繪示刮刀作用於第5C圖之第二網版的示意圖。

第7圖繪示移除第6A圖之第二網版後之太陽能電池基板的俯視圖。

第8圖繪示第4C圖之第二網版的另一實施例的剖視圖。

第1至8圖繪示依照本發明一實施例之太陽能電池的製造方法的過程圖。

首先，如第1A及1B圖所示，第1A圖繪示依照本發明一實施例之第一網版的俯視圖，而第1B圖繪示第1A圖之第一網版沿方向1B-1B’的剖視圖。

本步驟中，提供一第一網版110，其中第一網版110包括第一網格層111及第一阻擋層112。第一網格層111係一網狀結構，其具有數個鏤空的網目111a。在後續第一電極的形成步驟中，用於形成第一電極之電極漿料可通過第一網格層111的網目111a而形成於太陽能電池基板120(繪示於第2圖)上，其中此太陽能電池基板120已形成有射極層(圖中未示)於其中。第一阻擋層112於實施上例如是負光阻乳劑，其形成於第一網格層111且包覆第一網格層111的網目111a，其中未受到第一阻擋層112包覆的網目111a形成數個第一落墨孔112a。由於第一落墨孔112a露出第一網格層111的網目111a，使後續第一電極的形成步驟中，第一電極材料能通過第一落墨孔112a而形成於太陽能電池基板120(繪示於第2圖)上，以形成第一電極121(繪示於第2圖)。此 外，第一落墨孔112a的形狀於本實施例中可為長條型但不限於此，其例如是沿X軸方向延伸，且數個第一落墨孔112a沿Y軸方向排列成細線狀。

如第1B圖所示，第一阻擋層112突出超過第一網格層111的下網面111b的突出量P1介於5微米至25微米之間，而後續形成的第一電極121的厚度T1(繪示於第2圖)較佳地會大於或等於突出量P1，例如5微米至30微米，但此非用以限制本發明實施例。此外，第一阻擋層112的第一落墨孔112a的寬度W1介於20微米至60微米之間，而後續形成的第一電極121的寬度W2(繪示於第2圖)，因印刷後電極漿料通常會擴線之緣故，使得第一電極121的寬度W2會大於第一落墨孔112a的寬度W1，但於實施上不以此為限。

然後，請參照第2圖，其繪示第1B圖之第一網版設於太陽能電池基板上的剖視圖。本步驟中，使用第一網版110，以刮刀140將第一電極材料121’擠入第一落墨孔112a內，使第一電極材料121’透過第一落墨孔112a形成於太陽能電池基板120上。之後，可先以熱處理來適度固化第一電極材料121’而形成第一電極121。此外，第一電極材料例如是銀漿或其它導電材料。於實施上，刮刀140印刷的方向可沿X方向或是Y方向進行印刷，而為便於說明，第2圖之刮刀140是以Y方向來印刷。

然後，請參照第3A及3B圖，第3A圖繪示第2圖之太陽能電池基板形成有第一電極的俯視圖，而第3B圖繪示第3A圖之太陽能電池基板沿方向3B-3B’的剖視圖。

本步驟中，移除第2圖的第一網版110，以露出第一電極121。由第3A圖可知，各第一電極121沿X軸方向延伸，且數條第一電極121沿Y軸方向間隔排列成手指細線狀。另一實施例中，第一電極121不限於沿X軸方向延伸，其延伸方向亦可與X軸夾一大於0的任意角度或為波浪狀等形貌。如第3A圖所示，雖然數條第一電極121彼此隔離而無法電性連接，然透過後續步驟形成的第二電極122(第二電極122繪示於第6C圖)，可電性連接此些第一電極121，此容後描述。

然後，請參照第4A至4D圖，第4A圖繪示依照本發明一實施例之第二網版的俯視圖，第4B圖繪示第4A圖之第二網版沿方向 4B-4B’的剖視圖，第4C圖繪示第4A圖之第二網版沿方向4C-4C’的剖視圖，而第4D圖繪示第4A圖之第二網版沿方向4D-4D’的剖視圖。

本步驟中，如第4B及4C圖所示，提供一第二網版130，第二網版130與上述第一網版110構成一網版組。第二網版130包括第二網格層131及第二阻擋層132。第二阻擋層132的材料可相似於第一阻擋層112，容此不再贅述。第二網格層131係一網狀結構，其具有數個鏤空的網目131a。第二阻擋層132形成於第二網格層131且包覆第二網格層131的一些網目131a(如第4B圖所示)，其中未受到第二阻擋層132包覆的網目131a形成至少一第二落墨孔132a(如第4A及4C圖所示)。後續步驟的第二電極122(繪示於第6B及6C圖)可透過第二落墨孔132a形成於太陽能電池基板120上。如第4A圖所示，第二落墨孔132a的形狀係長條狀，其大致上沿Y軸延伸。另一實施例中，第二落墨孔132a不限於沿Y軸方向延伸，其延伸方向亦可與Y軸夾一大於0的任意角度。

如第4A圖所示，第二阻擋層132具有數條第一凹槽132r1與第二凹槽132r2。其中，第一凹槽132r1的區域大致上涵蓋第3A圖之第一電極121的區域，以於後續第二電極122的形成步驟中容納第一電極121(如第5A圖所示)，避免第一電極121受到第二網版130的擠壓。

於本實施中，各第一凹槽132r1沿X軸方向延伸成細線狀且數條第一凹槽132r1彼此之間沿Y軸方向間隔排列，其中第一凹槽132r1的延伸方向與第二凹槽132r2的延伸方向相異，例如是彼此垂直或約略(大致上)垂直。此外，如第4B圖所示，第一凹槽132r1形成於第二阻擋層132之下表面1322b上，且第一凹槽132r1於下表面1322b內凹且沿X軸方向延伸。

如第4A圖所示，第二凹槽132r2環繞於落墨孔132a的周圍，並與第一凹槽132r1連通，使第二凹槽132r2的區域涵蓋整個第二落墨孔132a的區域。當然，於實施上第二凹槽132r2亦可僅形成於落墨孔132a相對的兩側並與第一凹槽132r1連通。此外，第二凹槽132r2的延伸方向大致上與第二落墨孔132a的延伸方向平行。另一實施例中，第二凹槽132r2不限於沿Y軸方向延伸，其延伸方向亦可與Y軸夾一大於0的任意角度。其中第二 凹槽132r2可呈直線或波浪狀延伸。此外，如第4A及4D圖所示，第二凹槽132r2與第一凹槽132r1連通，使第二凹槽132r2與第一凹槽132r1構成一連續的凹槽132r。

如第4C圖所示，第二凹槽132r2形成於第二阻擋層132的下表面1322b，即第二凹槽132r2自下表面1322b往上內凹且沿Y方向延伸，但其內凹並不貫穿第二阻擋層132。

如第4C圖所示，第二阻擋層132包括薄阻擋層1321及厚阻擋層1322，其中薄阻擋層1321的厚度薄於厚阻擋層1322。此外，部份的薄阻擋層1321圍繞於第二落墨孔132a的周圍，而厚阻擋層1322圍繞薄阻擋層1321。上述凹槽132r從厚阻擋層1322的下表面1322b延伸至薄阻擋層1321的下表面1321b，進而與第二落墨孔132a相通。由於薄阻擋層1321的厚度與厚阻擋層1322的厚度相異，使第二凹槽132r2與第二落墨孔132a共同形成一階梯狀凹槽與開口。

就厚度尺寸而言，薄阻擋層1321突出第二網格層131下表面的突出量P2介於0至15微米之間，其為0時如第8圖所示，而厚阻擋層1322突出第二網格層131下表面的突出量P3介於5微米至40微米之間。在一實施例中，如第5B、6C圖所示，由於厚阻擋層1322的突出量P3大於或等於第一電極121的厚度T1，故厚阻擋層1322可抵靠於太陽能電池基板120的上表面120u上，並透過第一凹槽132r1容納第一電極121，以減少甚或避免第二阻擋層132與第一電極121接觸而衍生之損傷的問題，即，可增加第二網版130的使用壽命。

如第4C圖所示，透過使第二落墨孔132a周圍形成薄阻擋層1321之較薄厚度的設計，可限制印刷時第二電極材料的出墨量，如第6B圖所示，進而使後續形成之第二電極122的厚度不致過厚；也就是說，透過薄阻擋層1321的厚度較薄之設計，可減少第二落墨孔132a於印刷時之出墨空間與出墨量，從而可控制第二電極122的形成厚度。

然後，請參照第5A至5C圖，其中第5A圖繪示第4B圖之第二網版的凹槽容納第一電極的剖視圖，第5B圖繪示第4C圖之第二網版位於太陽能電池基板上時的剖視圖，而第5C圖繪示第4D圖之第二網版位於太陽能電池基板上時的剖視圖。

本步驟中，如第5A圖所示，當第二網版130位於太陽能電池基板120上時，第一電極121容納於第一凹槽132r1內；如此，可避免第一電極121與第二網版130的實體部分之間的干涉。本實施例中，第一凹槽132r1具有深度R1及寬度W3，其中第一凹槽132r1的深度R1大於或等於第一電極121的厚度T1，而第一凹槽132r1的寬度W3大於或等於第一電極121的寬度W2，使在後續形成第二電極122的印刷製程中，避免第二網版130下壓之情形擠壓到第一電極121(第6A圖)，進而避免第一電極121的破壞及第二阻擋層132的損傷，故可確保第二網版130的使用壽命與第一電極121的完整。

一實施例中，第一電極121的厚度T1介於約5微米至30微米之間，而第一電極121的寬度W2介於約30微米至80微米之間；對應地，第一凹槽132r1的寬度W3可介於約100微米至400微米之間，第一凹槽132r1的深度R1可介於約5微米至40微米之間，如此的尺寸關係，使於印刷過程中，第二網版130與第一電極121的干涉量降到最低或甚至不會干涉。

如第5B圖所示，當第二網版130位於太陽能電池基板120上時，由於第二落墨孔132a周圍是較薄的薄阻擋層1321的設計，可使後續形成的第二電極122(第二電極122繪示於第6B圖)的厚度有效地被限制。

如第5C圖所示，由於第一電極121的一端1211與第二落墨孔132a相對應，使於後續第二電極122(第二電極122繪示於第6C圖)的形成步驟中，第二電極材料122’(繪示於第6C圖)可透過從第二落墨孔132a露出的網目131a進入到第二凹槽132r2內並落於基板120上，而與第一電極121的一端1211連接。

然後，請參照第6A至6C圖，其中第6A圖繪示刮刀作用於第5A圖之第二網版的示意圖，第6B圖繪示刮刀作用於第5B圖之第二網版的示意圖，而第6C圖繪示刮刀作用於第5C圖之第二網版的示意圖。

如第6A圖所示，由於第一電極121與第一凹槽132r1之間具有間隔，使當第二網版130受到刮刀140的擠壓後，第二網版130不易與第一電極121干涉，因而避免第一電極121受到破壞。

如第6B圖所示，在印刷過程中，當第二網版130在受到刮刀140的擠壓後，薄阻擋層1321的下表面1321b可能會接觸到太陽能電 池基板120的上表面120u。由於薄阻擋層1321之較薄厚度之設計，可使第二電極122的厚度T2受到薄阻擋層1321的限制而不致過厚；如此一來，可節省第二電極122的材料耗用量。本實施例中，第二電極122的厚度T2薄於第一電極121的厚度T1，即小於5微米至30微米。具體而言，第二電極122的厚度T2可介於2微米至15微米之間，此處所指的厚度T2係第二電極122的任一剖面的厚度，如中間剖面或二側剖面。此外，厚度T2指的是自太陽能電池基板120的上表面120u起算的高度。第二電極材料122’可相似於第一電極材料，容此不再贅述。此外，在印刷後，第二電極122的上表面122u可介於第二網格層131的上網面131u與第二網格層1321的下網面131b之間，然亦可低於或大致上齊平於第二網格層1321的下網面131b。

如第6C圖所示，第一電極121容納於第一凹槽132r1內且第一電極121的一部分延伸至從第二落墨孔132a露出。由於第一電極121的一端1211與第二落墨孔132a的區域相對應(亦即於投影方向上相互重疊)，使形成的第二電極122與第一電極121的一端1211相互接觸，進而使第二電極122接觸所有的第一電極121，以電性連接此些第一電極121。至此，形成包含第一電極121及第二電極122的太陽能電池100。

由於第二電極122的厚度T2(厚度T2繪示於第6B圖)較薄，使第二電極122與第一電極121的重疊處的厚度較現有的設計來得較薄；如此一來，當數個太陽能電池100堆疊時，第二電極122與第一電極121的重疊處不易被壓損。此外，在實施上，本發明中之太陽能電池於印刷電極漿料之後亦會有電極燒結之製程，以使電極漿料穿過基板表面上的抗反射層而與基板產生歐姆接觸。

然後，請參照第7圖，其繪示移除第6A圖之第二網版後之太陽能電池基板的俯視圖。本步驟中，移除第二網版130後，露出太陽能電池100的第一電極121及第二電極122。

然後，可以焊帶(未繪示)串接數個太陽能電池100，其中焊帶焊接於其中一太陽能電池100的第二電極122與另一太陽能電池100的背面電極(未繪示)。由於採用本發明實施例之製造方法所形成的第二電極122的厚度T2係薄的，因此可節省第二電極122的電極材料使用量以降低成本。

雖然上述實施例係以先形成第一電極121再形成第二電極 122為例說明，然本發明實施例不限於此。另一實施例中，也可先形成第二電極122，再形成第一電極121。

第8圖繪示第4C圖之第二網版的另一實施例的剖視圖。本實施例中之第二網版230包括薄阻擋層1321及厚阻擋層1322，其中薄阻擋層1321圍繞第二落墨孔132a，而厚阻擋層1322圍繞薄阻擋層1321。與上述實施例不同的是，本實施例之薄阻擋層1321未突出第二網格層131的下網面131b。雖然本發明實施例的薄阻擋層1321未突出第二網格層131的下網面131b，然相較於省略整個薄阻擋層1321而言，使用本實施例中之第二網版230所形成的第二電極122(未繪示)的厚度仍較薄。

本實施例中，薄阻擋層1321的下表面1321b大致上對齊於第二網格層131的下網面131b，然此非用以限制本發明實施例。另一實施例中，薄阻擋層1321的下表面1321b可位於第二網格層131的上網面131u與第二網格層1321的下網面131b之間。

於實施上，本發明實施例之第一網格層或/及第二網格層可採用網布或/及金屬薄板(薄片)來實施，其中網布可為金屬網布或塑膠網布。

綜上所述，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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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。

110‧‧‧第一網版

111‧‧‧第一網格層

111a‧‧‧網目

111b‧‧‧下網面

112‧‧‧第一阻擋層

112a‧‧‧第一落墨孔

P1‧‧‧突出量

W1‧‧‧寬度

Claims (10)

1. 一種太陽能電池的製造方法，包括：提供一基板；提供一第一網版，該第一網版包括一第一網格層及一第一阻擋層，該第一阻擋層形成於該第一網格層上且具有一第一落墨孔；使用該第一網版，透過該第一落墨孔於該基板上形成一第一電極；提供一第二網版，該第二網版包括一第二網格層及一第二阻擋層，該第二阻擋層形成於該第二網格層上且包括一第二落墨孔及一第一凹槽，其中該第一凹槽形成於該第二阻擋層之一下表面上，且該第一凹槽沿該下表面延伸而與該第二落墨孔相通，其中該第一凹槽的延伸方向與該第二落墨孔的延伸方向相異；使用該第二網版，以該第一凹槽容納該第一電極且透過該第二落墨孔於該基板上形成一第二電極，其中該第一電極與該第二電極相互接觸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第二阻擋層還包括一第二凹槽，該第二凹槽形成於該下表面並環繞於該第二落墨孔的周圍。
3. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一凹槽的寬度大於或等於該第一電極的寬度，該第一凹槽的深度大於或等於該第一電極的厚度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一網格層或/及該第二網格層為網布或/及金屬薄板。
5. 一種網版，包括：一網格層；一阻擋層，形成於該網格層上，該阻擋層具有一下表面且包括：一落墨孔；及 一第一凹槽，該第一凹槽位於該下表面並沿該下表面延伸而與該落墨孔相通，且該第一凹槽的延伸方向與該落墨孔的延伸方向不平行。
6. 如申請專利範圍第5項所述之網版，其中該阻擋層還包括一第二凹槽，該第二凹槽形成於該下表面並環繞於該落墨孔的周圍。
7. 如申請專利範圍第5項所述之網版，其中該網格層為網布或金屬薄板。
8. 一種網版組，包括：一第一網版，包括：一第一網格層；及一第一阻擋層，形成於該第一網格層上並具有一第一落墨孔；以及一第二網版，包括：一第二網格層；及一第二阻擋層，形成於該第二網格層上並具有一下表面，該第二阻擋層包括一第二落墨孔及一第一凹槽，其中該第一凹槽位於該下表面並沿著該下表面延伸而與該第二落墨孔相通，且該第一凹槽的延伸方向與該第二落墨孔的延伸方向相異，其中該第一凹槽的位置與該第一落墨孔的位置彼此對應。
9. 如申請專利範圍第8項所述之網版組，其中該第二阻擋層還包括一第二凹槽，該第二凹槽形成於該下表面並環繞於該第二落墨孔的周圍。
10. 如申請專利範圍第8項所述之網版組，其中該第一網格層或/及該第二網格層為網布或/及金屬薄板。