TWI621276B - 太陽能電池及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種太陽能電池的製作方法包含：提供一基板，包含相對應的一第一矽表面與一第二矽表面；形成一第一鈍化層於該第一矽表面上；形成一第一網印電極於該第一矽表面上；於該第一鈍化層上形成一第一圖案化開槽，以裸露該第一矽表面；以及將該第一網印電極作為電鍍接點，使該第一圖案化開槽於一第一電鍍液中形成一第一電鍍金屬層。

Description

太陽能電池及其製造方法
本發明是有關於一種太陽能電池及其製作方法，且特別是有關於一種太陽能電池及其製作方法，其利用一網印電極作為電鍍接點而形成一電鍍金屬層。
習知電鍍太陽能電池製程之一，先利用背面網印或濺鍍製程而形成金屬電極以製作背面電極，然後再以光誘發電鍍(Light Induce Plating,LIP)製程或正向偏壓電鍍(Forward bias plating,FBP)製程而形成金屬電極以製作正面電極。
然而，使用FBP電鍍製程會被限制只能電鍍在P型矽基板(p-type doped Si)上，且使用LIP電鍍製程會被限制只能電鍍在N型矽基板(n-type doped Si)上。因此，習知電鍍太陽能電池製程會受到較大的限制。
因此，便有需要提供一種太陽能電池及其製造方法，能夠解決前述的問題。
本發明之一目的是提供一種太陽能電池及其製造方法，其利用一網印電極作為電鍍接點而形成一電鍍金屬層。
依據上述之目的，本發明提供一種太陽能電池的製作方法包含：提供一基板，包含相對應的一第一矽表面與一第二矽表面；形成一第一鈍化層於該第一矽表面上；形成一第一網印電極於該第一矽表面上；於該第一鈍化層上形成一第一圖案化開槽，以裸露該第一矽表面；以及將該第一網印電極作為電鍍接點，使該第一圖案化開槽於一第一電鍍液中形成一第一電鍍金屬層。
本發明更提供一種太陽能電池，包含：一第一矽表面及與該第一矽表面相對應的一第二矽表面；一第一電鍍金屬層；以及一第一網印電極；其中該第一網印電極與該第一電鍍金屬層設置在該第一矽表面上，且該第一網印電極具有一第一裸露表面。
本發明之功效為：第一、相較於習知LIP及FBP電鍍製程，本發明之太陽能電池的製作方法利用一網印電極作為電鍍接點而形成一電鍍金屬層，如此在P型矽基板(p-type doped Si)及N型矽基板(n-type doped Si)上都可直接電鍍。第二、可同時電鍍正面電極與背面電極，以減少製程時間。第三、運用現有網印設備，不須再額外添購濺鍍機台。
1‧‧‧太陽能電池
1’‧‧‧太陽能電池
10‧‧‧基板
101a‧‧‧第一矽表面
101b‧‧‧第二矽表面
1011‧‧‧中心點
102a‧‧‧第一摻雜層
102b‧‧‧第二摻雜層
11a‧‧‧第一鈍化層
11b‧‧‧第二鈍化層
111a‧‧‧第一圖案化開槽
111b‧‧‧第二圖案化開槽
12a‧‧‧第一網印電極
12b‧‧‧第二網印電極
121a‧‧‧第一裸露表面
121b‧‧‧第二裸露表面
13a‧‧‧第一電鍍金屬層
13a’‧‧‧匯流電極
13a”‧‧‧指狀電極
13a'''‧‧‧環狀電極
13b‧‧‧第二電鍍金屬層
131a‧‧‧第一種子層
131b‧‧‧第二種子層
132a‧‧‧第一導電層
132b‧‧‧第二導電層
133a‧‧‧第一保護層
133b‧‧‧第二保護層
80a‧‧‧第一電鍍液
80b‧‧‧第二電鍍液
81a‧‧‧遮罩
81b‧‧‧遮罩
82‧‧‧電池
821‧‧‧負極
822‧‧‧正極
S100~S240‧‧‧步驟
圖1為本發明之第一實施例之太陽能電池的製作方法之流程圖。
圖2a至圖2g為本發明之第一實施例之太陽能電池的製作方法之剖面示意圖。
圖3為本發明之第一實施例之太陽能電池之平面示意圖。
圖4a為本發明之另一實施例之太陽能電池之平面示意圖。
圖4b為本發明之另一實施例之太陽能電池之剖面示意圖，其顯示沿圖4a之太陽能電池之剖線4b-4b的剖面。
圖5a及圖5b為本發明之第二實施例之太陽能電池的製作方法之流程圖。
圖6a至圖6g為本發明之第二實施例之太陽能電池的製作方法之剖面示意圖。
為讓本發明之上述目的、特徵和特點能更明顯易懂，茲配合圖式將本發明相關實施例詳細說明如下。
請參考圖1，其顯示本發明之第一實施例之太陽能電 池的製作方法之流程。該太陽能電池的製作方法包含：步驟S100：提供一基板，包含相對應的一第一矽表面與一第二矽表面；步驟S110：形成一第一鈍化層於該第一矽表面上；步驟S120：形成一第一網印電極於該第一矽表面上；步驟S130：於該第一鈍化層上形成一第一圖案化開槽，以裸露該第一矽表面；以及步驟S140：將該第一網印電極作為電鍍接點，使該第一圖案化開槽於一第一電鍍液中形成一第一電鍍金屬層。
請參考圖2a，在步驟S100中，提供一基板10，包含相對應的一第一矽表面101a與一第二矽表面101b。在本實施例中，一第一摻雜層102a可先設置於該第一矽表面101a內側。一第二摻雜層102b可先設置於該第二矽表面101b內側，並與該第一摻雜層102a的摻雜類型不同。舉例，該基板10為p型電性，該第一摻雜層102a為n+型電性，且該第二摻雜層102b為p+型電性；或者，該基板10為n型電性，該第一摻雜層102a為p+型電性，且該第二摻雜層102b為n+型電性。在步驟S110中，形成一第一鈍化層11a於該第一矽表面101a上。
請參考圖2b，在步驟S120中，形成一第一網印電極12a於該第一矽表面101a上。舉例，形成一第一網印電極12a於該第一矽表面101a上之步驟包含：網印一第一網印電極塗料(圖未示)在該第一鈍化層11a上；以及，燒結該第一網印電極塗料，以形成該第一網印電極12a，藉此該第一網印電極12a連接於該第一摻雜層102a。該第一網印電極12a可為銀所製。
請參考圖2c，在步驟S130中，於該第一鈍化層11a上形成一第一圖案化開槽111a，以裸露該第一矽表面101a。舉例，藉由一微影蝕刻製程或一雷射開槽製程，於該第一鈍化層11a上形成一第一圖案化開槽111a，以裸露該第一矽表面101a。
請參考圖2d及圖2e，在步驟S140中，將該第一網印電極12a作為電鍍接點，使該第一圖案化開槽111a於一第一電鍍液80a中形成一第一電鍍金屬層13a。舉例，當形成該第一電鍍 金屬層13a時，先藉由一遮罩81a將該第一網印電極12a覆蓋，使該第一網印電極12a與該第一電鍍液80a隔絕，以避免該第一電鍍液80a汙染該第一網印電極12a。將一電池82之負極821電性連接於該第一網印電極12a，並將該電池82之正極822電性連接於該第一電鍍液80a之中。由於該第一網印電極12a經由該第一摻雜層102a而連接至該第一圖案化開槽111a(亦即該第一圖案化開槽111a產生電場分佈)，因此該第一電鍍液80a可於該第一圖案化開槽111a內電鍍形成該第一電鍍金屬層13a。
請參考圖2e至圖2g，形成該第一電鍍電極13a之步驟可包含：形成一第一種子層131a，形成一第一導電層132a，以及形成一第一保護層133a。該第一種子層131a、該第一導電層132a及該第一保護層133a可藉由不同的電鍍液而依序電鍍疊置在該第一摻雜層102a上，如此以完成一正面電極在該第一矽表面101a上。舉例，當形成該第一種子層131a時，若電鍍液含鎳離子，則鎳離子會受到該第一圖案化開槽111a之電場分佈的吸引而還原沉積成鎳金屬；當形成該第一導電層132a時，若電鍍液含銅離子，則銅離子會受到該第一圖案化開槽111a之電場分佈的吸引而還原沉積成銅金屬；以及當形成該第一保護層133a時，若電鍍液含錫或銀離子，則錫或銀離子會受到該第一圖案化開槽111a之電場分佈的吸引而還原沉積成錫或銀金屬。因此，該第一種子層131a可為鎳所製，該第一導電層132a可為銅所製，以及該第一保護層133a可為錫或銀所製。
該太陽能電池的製作方法可更包含：藉由一網印製程將一背面電極(圖未示)形成在該第二矽表面101b上。
請參考圖3及圖2g，其顯示本發明之第一實施例之太陽能電池1。該太陽能電池1包含：一第一矽表面101a及與該第一矽表面101a相對應的一第二矽表面101b、一第一電鍍金屬層13a及一第一網印電極12a。該第一網印電極12a與該第一電鍍金屬層13a皆設置在該第一矽表面101a上。請再參考圖2d及圖2g， 由於該第一電鍍液80a隔絕該第一網印電極12a，該第一電鍍金屬層13a不會電鍍形成於該第一網印電極12a上，因此該第一網印電極12a具有一第一裸露表面121a，亦即該第一電鍍金屬層13a不會電鍍形成於該第一網印電極12a之第一裸露表面121a上。該第一網印電極12a之分布以該第一矽表面101a的中心點1011為準，呈中心對稱。該第一電鍍金屬層13a為該太陽能電池1的一匯流電極13a’、一指狀電極13a”與一環狀電極13a'''組合中至少一種電極。當該第一電鍍金屬層13a為匯流電極13a’時，該匯流電極13a’與該第一網印電極12a不直接接觸(亦即該第一網印電極12a具有一些斷點)，如此可節省該第一網印電極12a之銀製塗料。另外，請再參考圖2c及圖3，該第一圖案化開槽111a為形成該太陽能電池1的一匯流電極13a’、一指狀電極13a”與一環狀電極13a'''組合中至少一種電極的對應圖案。
請參考圖4a及圖4b，其顯示本發明之另一實施例之太陽能電池1。當該第一電鍍金屬層13a為匯流電極13a’時，該匯流電極13a’與該第一網印電極12a直接接觸，如此可增加電鍍時該第一圖案化開槽111a之電場分佈的均勻性。
請參考圖5，其顯示本發明之第二實施例之太陽能電池的製作方法之流程。該太陽能電池的製作方法包含：步驟S100：提供一基板，包含相對應的一第一矽表面與一第二矽表面；步驟S110：形成一第一鈍化層於該第一矽表面上；步驟S120：形成一第一網印電極於該第一矽表面上；步驟S130：於該第一鈍化層上形成一第一圖案化開槽，以裸露該第一矽表面；步驟S140：將該第一網印電極作為電鍍接點，使該第一圖案化開槽於一第一電鍍液中形成一第一電鍍金屬層；步驟S210：形成一第二鈍化層於該第二矽表面上；步驟S220：形成一第二網印電極於該第二矽表面上；步驟S230：於該第二鈍化層上形成一第二圖案化開槽，以裸露該第二矽表面；以及，步驟S240：將該第二網印電極作為電鍍接點，使該第二圖案化開槽於一第二電鍍液中形成一第二電鍍金 屬層。
第二實施例之太陽能電池的製作方法大體上類似第一實施例之太陽能電池的製作方法，相同的元件標示相同的標號。第一及第二實施例之差異在於，第二實施例之太陽能電池的製作方法更包含下列步驟：請參考圖6a，在步驟S210中，形成一第二鈍化層11b於該第二矽表面101b上。
請參考圖6b，在步驟S220中，形成一第二網印電極12b於該第二矽表面101b上。舉例，形成一第二網印電極12b於該第二矽表面101b上之步驟包含：網印一第二網印電極塗料(圖未示)在該第二鈍化層11b上；以及，燒結該第二網印電極塗料，以形成該第二網印電極12b，藉此該第二網印電極12b連接於該第二摻雜層102b。該第二網印電極12b可為銀所製。
請參考圖6c，在步驟S230中，於該第二鈍化層11b上形成一第二圖案化開槽111b，以裸露該第二矽表面101b。舉例，藉由一蝕刻製程或一雷射開槽製程，於該第二鈍化層11b上形成一第二圖案化開槽111b，以裸露該第二矽表面101b。
請參考圖6d及圖6e，在步驟S240中，將該第二網印電極12b作為電鍍接點，使該第二圖案化開槽111b於一第二電鍍液80b中形成一第二電鍍金屬層13b。舉例，當形成該第二電鍍金屬層13b時，先藉由一遮罩81b將該第二網印電極12b覆蓋，使該第二網印電極12b與該第二電鍍液80b隔絕，以避免該第二電鍍液80b汙染該第二網印電極12b。將一電池82之負極821電性連接於該第二網印電極12b，並將該電池82之正極822電性連接於該第二電鍍液80b之中。由於該第二網印電極12b經由該第二摻雜層102b而連接至該第二圖案化開槽111b(亦即該第二圖案化開槽111b產生電場分佈)，因此該第二電鍍液80b可於該第二圖案化開槽111b內電鍍形成該第二電鍍金屬層13b。
請參考圖6e至圖6g，形成該第二電鍍電極13b之步 驟可包含：形成一第二種子層131b，形成一第二導電層132b，以及形成一第二保護層133b。該第二種子層131b、該第二導電層132b及該第二保護層133b可藉由不同的電鍍液而依序電鍍疊置在該第二摻雜層102b上，如此以完成一背面電極在該第二矽表面101b上。該第二種子層131b可為鎳所製，該第二導電層132b可為銅所製，以及該第二保護層133b可為錫或銀所製。
另外，請再參考圖6e及圖2e，步驟S240可與步驟S140可同時進行。換言之，當該第一圖案化開槽111a於該第一電鍍液80a中形成該第一電鍍金屬層13a時，該第二圖案化開槽111b也可同時於該第二電鍍液80b中形成該第二電鍍金屬層13b，藉此可同時電鍍形成該正面電極與背面電極，以減少製程時間。此時，該第一電鍍液80a可相同於該第二電鍍液80b，或電鍍時可共用單一電池82。
請再參考圖6g，其顯示本發明之第二實施例之太陽能電池1’。第二實施例之太陽能電池1’大體上類似第一實施例之太陽能電池1，相同的元件標示相同的標號。第一及第二實施例之差異在於，第二實施例之太陽能電池1’更包含：一第二電鍍金屬層13b及一第二網印電極12b。該第二網印電極12b與該第二電鍍金屬層13b設置在該第二矽表面101b上。請再參考圖6d及圖6g，由於該第二電鍍液80b隔絕該第二網印電極12b，該第二電鍍金屬層13b不會電鍍形成於該第二網印電極12b上，因此該第二網印電極12b具有一第二裸露表面121b，亦即該第二電鍍金屬層13b不會電鍍形成於該第二網印電極12b之第二裸露表面121b上。
本發明之功效為：第一、相較於習知LIP及FBP電鍍製程，本發明之太陽能電池的製作方法利用一網印電極作為電鍍接點而形成一電鍍金屬層，如此在P型矽基板(p-type doped Si)及N型矽基板(n-type doped Si)上都可直接電鍍。第二、可同時電鍍正面電極與背面電極，以減少製程時間。第三、運用現有網印設備，不須再額外添購濺鍍機台。
綜上所述，僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

Claims (10)

  1. 一種太陽能電池的製作方法，包含：提供一基板，包含相對應的一第一矽表面與一第二矽表面；形成一第一鈍化層於該第一矽表面上；形成一第一網印電極於該第一矽表面上；於該第一鈍化層上形成一第一圖案化開槽，以裸露該第一矽表面；以及將該第一網印電極作為電鍍接點，使該第一圖案化開槽於一第一電鍍液中形成一第一電鍍金屬層，其中當形成該第一電鍍金屬層時，該第一網印電極與該第一電鍍液隔絕，使該第一網印電極具有一第一裸露表面，且該第一電鍍金屬層不會電鍍形成於該第一網印電極之該第一裸露表面上。
  2. 如請求項1之太陽能電池的製作方法，其中該第一網印電極之分布以該第一矽表面的中心點為準，呈中心對稱。
  3. 如請求項1之太陽能電池的製作方法，其中該第一圖案化開槽為形成該太陽能電池的一匯流電極、一指狀電極與一環狀電極組合中至少一種電極的對應圖案。
  4. 如請求項1之太陽能電池的製作方法，更包含：形成一第二鈍化層於該第二矽表面上；形成一第二網印電極於該第二矽表面上；於該第二鈍化層上形成一第二圖案化開槽，以裸露該第二矽表面；以及將該第二網印電極作為電鍍接點，使該第二圖案化開槽於一第二電鍍液中形成一第二電鍍金屬層，其中當形成該第二電鍍金屬 層時，該第二網印電極與該第二電鍍液隔絕，使該第二網印電極具有一第二裸露表面，且該第二電鍍金屬層不會電鍍形成於該第二網印電極之該第二裸露表面上。
  5. 如請求項4之太陽能電池的製作方法，其中當該第一圖案化開槽於該第一電鍍液中形成該第一電鍍金屬層時，該第二圖案化開槽也同時於該第二電鍍液中形成該第二電鍍金屬層。
  6. 一種太陽能電池，包含：一第一矽表面及與該第一矽表面相對應的一第二矽表面；一第一電鍍金屬層；以及一第一網印電極；其中該第一網印電極與該第一電鍍金屬層設置在該第一矽表面上，且該第一網印電極具有一第一裸露表面，使該第一電鍍金屬層不會形成於該第一網印電極之該第一裸露表面上。
  7. 如請求項6之太陽能電池，其中該第一電鍍金屬層為該太陽能電池的一匯流電極、一指狀電極與一環狀電極組合中至少一種電極。
  8. 如請求項7之太陽能電池，其中當該第一電鍍金屬層為該匯流電極時，該匯流電極與該第一網印電極直接接觸。
  9. 如請求項7之太陽能電池，其中當該第一電鍍金屬層為該匯流電極時，該匯流電極與該第一網印電極不直接接觸。
  10. 如請求項6~9中任一項之太陽能電池，更包含： 一第二電鍍金屬層；以及一第二網印電極；其中該第二網印電極與該第二電鍍金屬層設置在該第二矽表面上，且該第二網印電極具有一第二裸露表面，使該第二電鍍金屬層不會形成於該第二網印電極之該第二裸露表面上。
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