TWI656659B - 太陽能電池之製造方法 - Google Patents

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TWI656659B TW106135095A TW106135095A TWI656659B TW I656659 B TWI656659 B TW I656659B TW 106135095 A TW106135095 A TW 106135095A TW 106135095 A TW106135095 A TW 106135095A TW I656659 B TWI656659 B TW I656659B
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Abstract

一種太陽能電池之製造方法包括：在一光電轉換基板經一抗反射層開口及一鈍化層開口露出的一受光面及一背面之其中一者形成一第一金屬層，其中該第一金屬層以一第一無鍍製程形成；以及在該抗反射層開口及在該鈍化層開口露出的該受光面及該背面之其中另一者形成一第二金屬層，且在該第一金屬層上形成一第三金屬層，其中該第二金屬層及該第三金屬層以一第二無電鍍製程同步形成，該第二無電鍍製程為一高選擇比無電鍍製程。

Description

太陽能電池之製造方法
本發明是有關於一種太陽能電池之製造方法，且特別是有關於一種太陽能電池的電極之製造方法，其以第一及第二無電鍍製程的簡單製程即完成正面及背面電極之基層。
太陽能電池是一種將光能轉換為電能的光電元件，其由於低污染、低成本加上可利用源源不絕之太陽能作為能量來源，而成為重要的替代能源之一。
請參考圖1，其顯示一種習知背鈍化太陽能電池9包括一矽基板91、一抗反射層93、一鈍化層94、一背面電極96及一正面電極97，該矽基板91具有一射極層92及一背電場層95。該太陽能電池9的正面電極97為圖案化導體層(只形成於電池基板正面的局部)，背面電極96則為整面導體層，亦即該正面電極97只形成在該抗反射層93之開口區931，而該背面電極96形成於該鈍化層94及該鈍化層94之開口區941的兩種區域上。
然而，先前技術須以多個製程才能完成該正面電極97及該背面電極96的基層(例如鎳層)。
因此，便有需要一種太陽能電池之製造方法，能克服上述問題。
本發明之一目的是提供一種太陽能電池之製造方法，其以第一及第二無電鍍製程的簡單製程即完成正面及背面電極之基層。
依據上述之目的，本發明提供一種太陽能電池之製 造方法，包括下列步驟：準備一電池基體，其中該電池基體包括一光電轉換基板、一抗反射層及一鈍化層，該光電轉換基板具有一受光面及一背面，該抗反射層位於該受光面上，該鈍化層位於該背面上，該抗反射層包括一抗反射層開口，且該鈍化層包括一鈍化層開口；在該抗反射層開口露出的該受光面及該鈍化層開口露出的該背面之其中一者形成一第一金屬層，其中該第一金屬層以一第一無電鍍製程形成；以及在該抗反射層開口露出的該受光面及在該鈍化層開口露出的該背面之其中另一者形成一第二金屬層，且在該第一金屬層上形成一第三金屬層，其中該第一金屬層和第三金屬層的材質相同，該第二金屬層及該第三金屬層以一第二無電鍍製程同步形成，該第二無電鍍製程為一高選擇比無電鍍製程。
本發明以第一及第二無電鍍製程的簡單製程即完成該正面電極之基層及該背面電極之基層，如此可縮短該正面及背面電極之基層的製程時間。本發明以該第一無電鍍製程將第一金屬層形成在該抗反射層開口露出的該受光面及該鈍化層開口露出的該背面之其中一者，再以該第二無電鍍製程將第二金屬層形成在該抗反射層開口及在該鈍化層開口露出的該受光面及該背面之其中另一者且加厚該第一金屬層，以達到低選擇比無電鍍製程針對鈍化層表面特性進行優化，或達到高選擇比無電鍍製程針對矽基板表面特性進行優化，進而改善該正面及背面電極之基層與矽基板表面、抗反射層或鈍化層表面之間的附著力，對於無電鍍製程的選擇彈性亦較高。
1A‧‧‧單面受光式太陽能電池
1B‧‧‧雙面受光式太陽能電池
1C‧‧‧雙面受光式太陽能電池
10‧‧‧電池基體
101‧‧‧受光面
101’‧‧‧正面側
102‧‧‧背面
102’‧‧‧背面側
11‧‧‧光電轉換基板
12‧‧‧射極層
13‧‧‧抗反射層
131‧‧‧抗反射層開口
14‧‧‧鈍化層
141‧‧‧鈍化層開口
15‧‧‧背電場層
16‧‧‧背面電極
161‧‧‧第一金屬層
161’‧‧‧第二金屬層
162‧‧‧第三金屬層
163‧‧‧第二導電層
163’‧‧‧第一導電層
17‧‧‧正面電極
171‧‧‧第二金屬層
171’‧‧‧第一金屬層
171”‧‧‧第三金屬層
172‧‧‧第一導電層
172’‧‧‧第二導電層
2‧‧‧處理液槽組
21‧‧‧敏化/活化液槽組
22‧‧‧鍍液槽
3‧‧‧處理液槽組
31‧‧‧敏化/活化液槽組
32‧‧‧鍍液槽
9‧‧‧背鈍化太陽能電池
91‧‧‧矽基板
92‧‧‧射極層
93‧‧‧抗反射層
931‧‧‧開口區
94‧‧‧鈍化層
941‧‧‧開口區
95‧‧‧背電場層
96‧‧‧背面電極
97‧‧‧正面電極
S100~S400‧‧‧步驟
圖1為習知背鈍化太陽能電池之剖面示意圖。
圖2a為本發明之第一實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示準備一電池基體。
圖2b為本發明之第一實施例之太陽能電池之製造方法之剖面 示意圖，其顯示形成第一金屬層。
圖2c為本發明之第一實施例之第一流水線式處理液槽組剖面示意圖。
圖2d本發明之第一實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示形成第二及第三金屬層。
圖2e為本發明之第一實施例之第二流水線式處理液槽組剖面示意圖。
圖2f為本發明之第一實施例之另一種態樣之第二流水線式處理液槽組剖面示意圖。
圖2g為本發明之第一實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示形成第一及第二導電層。
圖3a為本發明之第二實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示準備一光電轉換基板。
圖3b為本發明之第二實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示形成第一金屬層。
圖3c為本發明之第二實施例之第一流水線式處理液槽組剖面示意圖。
圖3d本發明之第二實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示形成第二及第三金屬層。
圖3e為本發明之第二實施例之第二流水線式處理液槽組剖面示意圖。
圖3f為本發明之第二實施例之另一種態樣之第二流水線式處理液槽組剖面示意圖。
圖3g為本發明之第二實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示形成第一及第二導電層。
圖4a為本發明之第三實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示準備一光電轉換基板。
圖4b為本發明之第三實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示形成第一金屬層。
圖4c為本發明之第三實施例之第一流水線式處理液槽組剖面示意圖。
圖4d本發明之第三實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示形成第二及第三金屬層。
圖4e為本發明之第三實施例之第二流水線式處理液槽組剖面示意圖。
圖4f為本發明之第三實施例之另一種態樣之第二流水線式處理液槽組剖面示意圖。
圖4g為本發明之第三實施例之太陽能電池之製造方法之剖面示意圖，其顯示形成第一及第二導電層。
圖5為本發明之太陽能電池之製造方法之流程圖。
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。
圖2a至圖2g顯示本發明之第一實施例之太陽能電池之製造方法。請參考圖2a，準備一電池基體10，該電池基體10包括一光電轉換基板11、一抗反射層13及一鈍化層14，其中該光電轉換基板11具有一受光面101(亦可稱之正面)及一背面102，該抗反射層13位於該受光面101上，該鈍化層14位於該背面102上，該抗反射層13包括一抗反射層開口131，且該鈍化層14包括一鈍化層開口141。舉例，該抗反射層開口131及該鈍化層開口141可藉由雷射開槽方式或微影蝕刻方式而形成，並分別露出的該光電轉換基板11之受光面101及該背面102之局部。根據設計需求，該抗反射層開口131及鈍化層開口141之數量可為一個或多個。該抗反射層13可為具有減少入射光之反射率之 層體，可能為單層或多層結構，其亦可兼具有鈍化效果。該鈍化層14亦可為單層或多層結構，並具有鈍化效果。該抗反射層13及該鈍化層14可為氮化矽材質所製。
該光電轉換基板11是指可以光伏(photovoltaic)效應將光能轉換成電能的基板，例如具有PN接面(P/N junction)或PIN接面(PIN junction)的半導體矽基板。在本實施例中，該光電轉換基板11為一矽基板，例如單晶矽或多晶矽基板，該矽基板具有一射極層12及一背電場層15。該矽基板之主要本體部及該背電場層15為第一導電型，該射極層12為第二導電型並位於該矽基板內靠近該受光面101處，且該背電場層15位於該矽基板內靠近該背面102處。
請參考圖2b，在該鈍化層開口141露出的該背面102形成一第一金屬層161，也在該鈍化層14上形成該第一金屬層161，其中該第一金屬層161以一第一無鍍製程形成，該第一無電鍍製程為一低選擇比無電鍍製程。該第一金屬層161可為鎳材質所製。就本發明而言，低選擇比無電鍍製程是指該無電鍍製程在該光電轉換基板11(例如該矽基板)之表面上的鍍率和該無電鍍製程在該抗反射層13或該鈍化層14之表面上的鍍率相當，使得若該光電轉換基板11之受光面101、背面102、抗反射層13及鈍化層14皆和鍍液接觸時，則於該製程期間內，該鍍液可有效地將一鍍層(例如鎳層)形成在該光電轉換基板10所露出之表面、抗反射層13及鈍化層14上。需說明的是，前述「鍍率相當」並非指鍍率相同，即該光電轉換基板11所露出之受光面101、背面102、反射層13及鈍化層14各區之上所形成的鍍層厚度仍可能有差異。
該第一無電鍍製程可用批次式(batch)流程進行，例如以治具包覆該電池基體10之表面的非待鍍區域，再浸入無電鍍製程的相關處理液，由於無電鍍製程相關處理液常是酸液或鹼液，因此治具除了可避免非待鍍區域上形成鍍層外，亦可減少非 待鍍區受到處理液損傷的機會，然而其生產速度受到治具拆裝時間的限制，另外，將治具從處理液中取出時，治具本身亦會帶走部分液體而增加損耗，因此本發明亦提出以流水線式(in-line)流程進行，請參考圖2c，該第一無電鍍製程包括使該電池基體10藉由多個滾輪(roller)的推動而通過一第一流水線式(in-line)處理液槽組3。舉例，該第一流水線式(in-line)處理液槽組3通常包括一敏化/活化液槽組31及一鍍液槽32，該電池基體10以正面側101，露出液體而背面側102’浸入液體的方式(可稱之為水上漂方式)分別通過該敏化/活化液槽組31及該鍍液槽32，進行無電鍍製程，本說明書所稱該電池基體10的正面側101’指的是該電池基體10較靠近該受光面101的一側，而該電池基體10的背面側102’是指較靠近該背面102的一側。視配方不同，敏化液及活化液可能以同一液槽或兩獨立液槽完成，圖2c所示為以兩獨立液槽完成。適用於本發明之低選擇比無電鍍製程之相關處理液，例如：敏化液主要成分為SnCl2，活化液主要成分為PdCl2，且無電鍍鎳液主要成分為NiSO4(硫酸鎳)/NaH2PO2(次磷酸鈉)/Na2H4C4O4(丁二酸鈉)/H2O。流水線式流程和以治具包覆基板之批次式流程相比，生產速度較快，處理液的損耗也較少。流水線式流程若以水上漂方式進行，則該電池基體10僅有一側(在本實施例中為背面側)會接觸到液體，不需治具而達到選擇性沈積之效果，且處理液的損耗又少於將基板整片浸入液體之流水線式流程。
請再參考圖2b，上述第一無電鍍製程包括敏化活化步驟，其形成複數個晶種粒子(圖未示)貼附於該鈍化層開口141露出的該背面102及該鈍化層141。上述第一無電鍍製程為自身催化鍍法(Autocatalytic Plating)，先在工作物表面形成具有催化力的表面，或是利用工作物表面本身的催化作用，以化學還原方法，使金屬離子成金屬狀態析出。該第一金屬層161透過該些晶種粒子而貼附在該鈍化層開口141露出的該背面102及該鈍化層141。
請參考圖2d，在該抗反射層開口131露出的該受光 面101形成一第二金屬層171，且在該第一金屬層161上形成一第三金屬層162，其中該第二金屬層及171該第三金屬層162以一第二無電鍍製程同步形成，該第二無電鍍製程為一高選擇比無電鍍製程，前述三種金屬層的材質可相同。就本發明而言，高選擇比無電鍍製程是指該無電鍍製程在該光電轉換基板11(如該矽基板11)之表面上的鍍率遠大於該無電鍍製程在該抗反射層13或該鈍化層14之表面上的鍍率，即使該光電轉換基板11之受光面101、背面102、抗反射層13及鈍化層14可能同時與鍍液接觸，但在該製程期間內，一鍍層(例如鎳層)實質上只形成在該光電轉換基板11所露出的之受光面101及背面102上，而抗反射層13及鈍化層14上的鍍層沈積量為零或為少到不需額外步驟去除。
該第二無電鍍製程可用批次式(batch)流程進行，或是以流水線式(in-line)流程進行，請參考圖2e，在本實施例中，該第二無電鍍製程包括使該電池基體10藉由多個滾輪(roller)的推動而通過一第二流水線式(in-line)處理液槽組2。舉例，該第二流水線式(in-line)處理液槽組2通常包括一敏化/活化液槽組21、及鍍液槽22，該電池基體10以整片浸入液體的方式分別通過該敏化/活化液槽組21及該鍍液槽22，進行無電鍍製程。本實施例中，該電池基體10整片浸入該第二無電鍍製程的敏化/活化液中，在液面高低的控制精準度要求較水上漂方式為低，雖然該電池基體10的背面側102’浸入浸體，但其背面側102’具有該第一金屬層161可保護該鈍化層14不受到該敏化/活化液的影響。適用於本發明之高選擇比無電鍍製程之相關處理液，例如：活化液為日本上村公司(上村工業株式会社-UYEMURA)之產品(ACG-9)，且無電鍍鎳液為日本上村公司(上村工業株式会社-UYEMURA)之產品(KPD-9)。該第二金屬層171會形成在該抗反射層開口131露出的該受光面101，且該第三金屬層162會形成在材質相同的該第一金屬層161上，亦可視為以該第一金屬層161為基礎繼續加厚。本實施例中，該電池基體10的背面側102’向下(即該光電轉換基 板11的背面102向下)，如此的配置方式可適用於例如將圖2c及圖2e所示流水線式處理液槽組前後相連而形成一大流水線式處理液槽組(圖未示)的情形，該電池基體10可維持背面側102’向下的情形通過整個該大流水線式處理液槽組而不需要進行翻轉。
上述第二無電鍍製程包括敏化及活化步驟，其形成複數個晶種粒子(圖未示)貼附於該抗反射層開口131露出的該受光面101。上述第二無電鍍製程也為自身催化鍍法(Autocatalytic Plating)。該第二金屬層171透過該些晶種粒子而貼附在該抗反射層開口131露出的該受光面101。
請參考圖2f，在本實施例之另一種態樣中，該第二無電鍍製程包括使該電池基體10藉由多個滾輪(roller)的推動而通過一第二流水線式(in-line)處理液槽組。舉例，該第二流水線式(in-line)處理液槽組2包括一敏化/活化液槽組21及一鍍液槽22，該電池基體10以背面側102’露出液體而正面側101’浸入液體的方式(可稱之為水上漂方式)通過該敏化/活化液槽組21，然後以整片浸入液體的方式通過該鍍液槽22。和圖2e所示流程相比，圖2f以水上漂方式通過該敏化/活化液槽組21可減少敏化液及活化液之消耗；而圖2e以整片浸入液體的方式可減少液面控制難度。通過該鍍液槽22時，該第二金屬層171會形成在該抗反射層開口131露出的該受光面101上，該第三金屬層162會形成在材質相同的該第一金屬層161上，該第三金屬層162與該第一金屬層161可為鎳。
此外，若以圖2c及圖2f所示流水線式處理液槽前後相連時，則兩者之間需設置一基板翻面設備(圖未示)對該電池基體10進行翻面。
在本實施例中，該第三金屬層162大致完全覆蓋該背面102，可應用於單面受光式太陽能電池的背面電極。上述「大致完全覆蓋」之意是指，包括：(1)覆蓋整個背面102，或(2)覆蓋背面102的大部分區域，但有小部分未被該第三金屬層162覆蓋 之處，例如靠近該電池基體10之邊緣處，或者因例如對位而留有的標記區。
請參考圖2g，在該第二金屬層171上形成一第一導電層172，且在該第三金屬層162上形成一第二導電層163。該第一導電層172的形成步驟可為電鍍，且以該第二金屬層171為晶種層。該第二導電層163的形成步驟可為電鍍，且以該第一及第三金屬層161、162之疊層為晶種層。在本實施例中，該第一導電層172及該第二導電層163以同一電鍍製程同步形成。在另一實施例中，該第一導電層172及該第二導電層163以不同電鍍製程形成。該第二金屬層171及該第一導電層172組合成為該正面電極17，且該第一及第三金屬層161、162及該第二導電層163組合成一背面電極16。該第一導電層172及該第二導電層163之材質為例如銅。
上述第一及第二導電層172、163之電鍍方式並非用以限定本發明，本發明可用其他方式，例如可以用網印、物理氣相沉積(PVD)等方式形成該第一及第二導電層172、163。但是，目前仍以無電鍍製程金屬層和電鍍金屬層搭配是目前認定較具商用潛力者。
最後，可先對該正面電極17及背面電極16進行退火，然後再分別形成錫層(圖未示)作為該正面電極17之保護層及該背面電極16之保護層，以完成單面(mono-facial)受光式太陽能電池1A。或者，在其他實施例中，可先分別形成銀層(圖未示)作為該正面電極17之保護層及該背面電極16之保護層，然後再對該正面電極17、該背面電極16、及其保護層進行退火，以完成單面(mono-facial)受光式太陽能電池1A。
本發明以第一及第二無電鍍製程的簡單製程即完成該正面電極之基層(例如第二金屬層)及該背面電極之基層(例如第一及第三金屬層之疊層)，如此可縮短該正面及背面電極之基層的製程時間。本發明以低選擇比之無電鍍製程形成該第一金屬層在 該鈍化層開口露出的該背面及該鈍化層，再以高選擇比之無電鍍製程形成該第二金屬層在該抗反射層開口露出的該受光面且加厚該第一金屬層，以達到低選擇比無電鍍製程針對鈍化層表面特性進行優化，且達到高選擇比無電鍍製程針對矽基板表面特性進行優化，進而改善該正面及背面電極之基層與矽基板表面、抗反射層或鈍化層表面之間的附著力。進一步而言，背面電極包含二層，其較下層的第一金屬層可選用附著力較強但鍍率較低的製程進行，增加製程選擇上的彈性。另外，當該第二無電鍍製程採用整片浸入液體的方式時，該第一次無電鍍製程形成的該第一金屬層可保護該光電轉換基板背面不受該第二次無電鍍製程之鍍液的損傷。
圖3a至圖3g顯示本發明之第二實施例之太陽能電池之製造方法。第二實施例之太陽能電池之製造方法大體上類似於第一實施例之太陽能電池之製造方法，類似的元件標示類似的標號。請參考圖3a，準備一電池基體10，該電池基體10包括一光電轉換基板11、一抗反射層13及一鈍化層14，其中該光電轉換基板11具有一受光面101及一背面102，該抗反射層13位於該受光面101上，該鈍化層14位於該背面102上，該抗反射層13包括一抗反射層開口131，且該鈍化層14包括一鈍化層開口141，該鈍化層14應用於雙面受光式太陽能電池時，一般亦需一定的抗反射效果。
在本實施例中，該光電轉換基板11為一矽基板，該矽基板具有一射極層12及一背電場層15。該矽基板之主要本體部及該背電場層15為第一導電型。該射極層12為第二導電型，並位於該矽基板11內靠近該受光面101處，且該背電場層15位於該矽基板11內靠近該背面102處。
請參考圖3b，在該鈍化層開口141露出的該背面102形成一第一金屬層161，其中該第一金屬層161以一第一無電鍍製程形成，該第一無電鍍製程為一高選擇比無電鍍製程。該 第一金屬層161可為鎳材質所製。
該第一無電鍍製程可用批次式流程進行，亦可以流水線式流程進行，請參考圖3c，該第一無電鍍製程包括使該電池基體10藉由多個滾輪(roller)的推動而通過一第一流水線式(in-line)處理液槽組2。舉例，該第一流水線式(in-line)處理液槽組2通常包括一敏化/活化液槽組21及一鍍液槽22，該電池基體10以正面側101’露出液體而背面側102’浸入液體的方式分別通過該敏化/活化液槽組21及該鍍液槽22，進行無電鍍製程。適用於本發明之高選擇比無電鍍製程之相關處理液，例如：活化液為日本上村公司(上村工業株式会社-UYEMURA)之產品(ACG-9)，且無電鍍鎳液為日本上村公司(上村工業株式会社-UYEMURA)之產品(KPD-9)。
請再參考圖3b，上述第一無電鍍製程包括活化步驟，其形成複數個晶種粒子(圖未示)貼附於該鈍化層開口141露出的該背面102。上述第一無電鍍製程為自身催化鍍法(Autocatalytic Plating)，先在工作物表面形成具有催化力的表面，或是利用工作物表面本身的催化作用，以化學還原方法，使金屬離子成金屬狀態析出。該第一金屬層161透過該些晶種粒子而貼附在該鈍化層開口141露出的該背面102。
請參考圖3d，在該抗反射層開口131露出的該受光面101形成一第二金屬層171，且在該第一金屬層161上形成一第三金屬層162，其中該第二金屬層171及該第三金屬層162以一第二無電鍍製程同步形成，該第二無電鍍製程仍為一高選擇比無電鍍製程，前述三種金屬層的材質可相同，例如鎳。
該第二無電鍍製程可用批次式流程進行，或是以流水線式流程進行，請參考圖3e，在本實施例中，該第二無電鍍製程包括使該電池基體10藉由多個滾輪(roller)的推動而通過一第二流水線式(in-line)處理液槽組2。舉例，該第二流水線式(in-line)處理液槽組2通常包括一敏化/活化液槽組21、及鍍液槽22，該 光電轉換基板10以整片浸入液體的方式分別通過該敏化/活化液槽組21及該鍍液槽22，進行無電鍍製程。該第二金屬層171會形成在該抗反射層開口131露出的該受光面101，且該第三金屬層162會同步形成在相同材質的該第一金屬層161上。同樣的，亦可使該電池基體10以背面側102’向下的方式通過圖3e所示該第二流水線式處理液槽組2以避免基板翻面的需求。
上述第二無電鍍製程包括敏化及活化步驟，其形成複數個晶種粒子(圖未示)貼附於該抗反射層開口131露出的該受光面101。上述第二無電鍍製程也為自身催化鍍法(Autocatalytic Plating)。該第二金屬層171透過該些晶種粒子而貼附在該抗反射層開口131露出的該受光面101。
請參考圖3f，在本實施例之另一種態樣中，該第二無電鍍製程包括使該電池基體10藉由多個滾輪(roller)的推動而通過一第二流水線式(in-line)處理液槽組。舉例，該第二流水線式處理液槽組包括一敏化/活化液槽組21及一鍍液槽22，該電池基體10以背面側102’露出液體而正面側101’浸入液體的方式(可稱之為水上漂方式)通過該敏化/活化液槽組21，然後以整片浸入液體的方式通過該鍍液槽22。圖3e和圖3f所示流程相比，圖3f以水上漂方式可減少敏化液及活化液之消耗；而圖3e以整片浸入液體的方式可減少液面控制難度。通過該鍍液槽22時，該第二金屬層171會形成在該抗反射層開口131露出的該受光面101上，該第三金屬層162會形成在材質相同的該第一金屬層161上，該第三金屬層162與該第一金屬層161的材質可為鎳。
此外，若以圖3c及圖3f所示流水線式處理液槽前後相連時，則兩者之間需設置一基板翻面設備(圖未示)對該電池基體10進行翻面。
請參考圖3g，在該第二金屬層171上形成一第一導電層172，且在該第三金屬層162上形成一第二導電層163。該第一導電層172的形成步驟可為電鍍，且以該第二金屬層171為 晶種層。該第二導電層163的形成步驟可為電鍍，且以該第一及第三金屬層161、162之疊層為晶種層。在本實施例中，該第一導電層172及該第二導電層163以同一電鍍製程同步形成。在另一實施例中，該第一導電層172及該第二導電層163以不同電鍍製程形成。該第二金屬層171及該第一導電層172組合成為該正面電極17，且該第一及第三金屬層161、162及該第二導電層163組合成一背面電極16。該第一導電層172及該第二導電層163之材質為例如銅。
最後，可先對該正面電極17及背面電極16進行退火，然後再分別形成錫層(圖未示)作為該正面電極17之保護層及該背面電極16之保護層，以完成雙面受光式太陽能電池1B。或者，在其他實施例中，可先分別形成銀層(圖未示)作為該正面電極17之保護層及該背面電極16之保護層，然後再對該正面電極17、該背面電極16、及其保護層進行退火，以完成雙面受光式太陽能電池1B。
本發明以第一及第二無電鍍製程的簡單製程即完成該正面電極之基層(例如第二金屬層)及該背面電極之基層(例如第一及第三金屬層之疊層)，如此可縮短該正面及背面電極之基層的製程時間。本發明以高選擇比之無電鍍製程將該第一金屬層形成在該鈍化層開口露的該背面，再以高選擇比之無電鍍製程將該第二金屬層形成在該抗反射層開口露出的該受光面且加厚該第一金屬層，該背面電極包括二層，其較下層的第一金屬層可選用附著力較強但鍍率較低的製程進行，再於形成該正面電極的同時形成正面電極基層的上層，增加製程選擇上的彈性。
圖4a至圖4g顯示本發明之第三實施例之太陽能電池之製造方法。第三實施例之太陽能電池之製造方法大體上類似於第二實施例之太陽能電池之製造方法，類似的元件標示類似的標號。請參考圖4a，準備一電池基體10，該電池基體10包括一光電轉換基板11、一抗反射層13及一鈍化層14，其中該光電轉 換基板11具有一受光面101及一背面102，該抗反射層13位於該受光面101上，該鈍化層14位於該背面102上，該抗反射層13包括一抗反射層開口131，且該鈍化層14包括一鈍化層開口141，該鈍化層14應用於雙面受光式太陽能電池時，一般亦需一定的抗反射效果。
在本實施例中，該光電轉換基板11為一矽基板，該矽基板具有一射極層12及一背電場層15。該矽基板之主要本體部及該背電場層15為第一導電型。該射極層12為第二導電型，並位於該矽基板11內靠近該受光面101處，且該背電場層15位於該矽基板11內靠近該背面102處。
請參考圖4b，在該抗反射層開口131露出的該受光面101形成一第一金屬層171’，其中該第一金屬層171’以一第一無電鍍製程形成，該第一無電鍍製程為一高選擇比無電鍍製程。該第一金屬層171’可為鎳材質所製。
該第一無電鍍製程可用批次式流程進行，亦可以流水線式流程進行，請參考圖4c，該第一無電鍍製程包括使該電池基體10藉由多個滾輪(roller)的推動而通過一第一流水線式(in-line)處理液槽組2。舉例，該第一流水線式(in-line)處理液槽組2通常包括一敏化/活化液槽組21及一鍍液槽22，該電池基體10以背面側102’露出液體而正面側101’浸入液體的方式分別通過該敏化/活化液槽組21及該鍍液槽22，進行無電鍍製程。適用於本發明之高選擇比無電鍍製程之相關處理液，例如：活化液為日本上村公司(上村工業株式会社-UYEMURA)之產品(ACG-9)，且無電鍍鎳液為日本上村公司(上村工業株式会社-UYEMURA)之產品(KPD-9)。
請再參考圖4b，上述第一無電鍍製程包括活化步驟，其形成複數個晶種粒子(圖未示)貼附於該抗反射層開口131露出的該受光面101。上述第一無電鍍製程為自身催化鍍法(Autocatalytic Plating)，先在工作物表面形成具有催化力的表面， 或是利用工作物表面本身的催化作用，以化學還原方法，使金屬離子成金屬狀態析出。該第一金屬層171’透過該些晶種粒子而貼附在該抗反射層開口131露出的該受光面101。
請參考圖4d，該鈍化層開口141露出的該背面102形成一第二金屬層161’，且在該第一金屬層171’上形成一第三金屬層171”，其中該第二金屬層及161’及該第三金屬層171”以一第二無電鍍製程同步形成，該第二無電鍍製程仍為一高選擇比無電鍍製程，前述三種金屬層的材質相同，例如鎳。
該第二無電鍍製程可用批次式流程進行，或是以流水線式流程進行，請參考圖4e，在本實施例中，該第二無電鍍製程包括使該電池基體10藉由多個滾輪(roller)的推動而通過一第二流水線式(in-line)處理液槽組2。舉例，該第二流水線式(in-line)處理液槽組2通常包括一敏化/活化液槽組21、及鍍液槽22，該光電轉換基板10以整片浸入液體的方式分別通過該敏化/活化液槽組21及該鍍液槽22，進行無電鍍製程。該第二金屬層161’會形成在該鈍化層開口141露出的該背面102，且該第三金屬層171”會同步形成在相同材質的該第一金屬層171’上。同樣的，亦可使該電池基體10以正面側101’向下的方式通過圖4e所示該第二流水線式(in-line)處理液槽組2以避免基板翻面的需求。
上述第二無電鍍製程包括敏化及活化步驟，其形成複數個晶種粒子(圖未示)貼附於該鈍化層開口141露出的該背面102。上述第二無電鍍製程也為自身催化鍍法(Autocatalytic Plating)。該第二金屬層161’透過該些晶種粒子而貼附在該鈍化層開口141露出的該背面102。
請參考圖4f，在本實施例之另一種態樣中，該第二無電鍍製程包括使該電池基體10藉由多個滾輪(roller)的推動而通過一第二流水線式(in-line)處理液槽組。舉例，該第二流水線式處理液槽組包括一敏化/活化液槽組21及一鍍液槽22，該電池基體10以正面側101’露出液體而背面側102’浸入液體的方式(可稱 之為水上漂方式)通過該敏化/活化液槽組21，然後以整片浸入液體的方式通過該鍍液槽22。圖4e和圖4f所示流程相比，圖4f以水上漂方式可減少敏化液及活化液之消耗；而圖4e以整片浸入液體的方式可減少液面控制難度。通過該鍍液槽22時，該第二金屬層161’會形成在該鈍化層開口141露出的該背面102上，該第三金屬層171”會形成在材質相同的該第一金屬層171’上，該第三金屬層171”與該第一金屬層171’的材質可為鎳。
此外，若以圖4c及圖4f所示流水線式處理液槽前後相連時，則兩者之間需設置一基板翻面設備(圖未示)對該電池基體10進行翻面。
請參考圖4g，在該第二金屬層161’上形成一第一導電層163’，且在該第三金屬層171”上形成一第二導電層172’。該第一導電層163’的形成步驟可為電鍍，且以該第二金屬層161’為晶種層。該第二導電層172’的形成步驟可為電鍍，且以該第一及第三金屬層171’、171”之疊層為晶種層。該第二金屬層161’及該第一導電層163’組合成為該背面電極16，且該第一及第三金屬層171’、171”及該第二導電層172’組合成一正面電極17。
最後，可先對該正面電極17及背面電極16進行退火，然後再分別形成錫層(圖未示)作為該正面電極17之保護層及該背面電極16之保護層，以完成雙面受光式太陽能電池1C。或者，在其他實施例中，可先分別形成銀層(圖未示)作為該正面電極17之保護層及該背面電極16之保護層，然後再對該正面電極17、該背面電極16、及其保護層進行退火，以完成雙面受光式太陽能電池1C。
本發明以第一及第二無電鍍製程的簡單製程即完成該正面電極之基層(例如第一及第三金屬層之疊層)及該背面電極之基層(例如第二金屬層)，如此可縮短該正面及背面電極之基層的製程時間。本發明以高選擇比之無電鍍製程將該第一金屬層形成該抗反射層開口露出的該受光面，再以高選擇比之無電鍍製程將 該第二金屬層形成在該鈍化層開口露的該背面且加厚該第一金屬層，該正面電極基層包括二層，其下層的第一金屬層可選擇附著力較強但鍍率較低的製程進行，再於形成該背面電極的同時形成該背面電極基層的上層，增加製程選擇彈性。
請參考圖5，綜合上述第一至第三實施例之太陽能電池之製造方法，可獲得本發明之太陽能電池之製造方法之流程圖。本發明之太陽能電池之製造方法包括下列步驟：在步驟S100中，準備一電池基體，該電池基體包括一光電轉換基板、一抗反射層及一鈍化層，其中該光電轉換基板具有一受光面及一背面，該抗反射層位於該受光面上，該鈍化層位於該背面上，該抗反射層包括一抗反射層開口，且該鈍化層包括一鈍化層開口。在步驟S200中，在該抗反射層開口露出的該受光面及在該鈍化層開口露出的該背面之其中一者形成一第一金屬層，其中該第一金屬層以一第一無鍍製程形成。在步驟S300中，在該抗反射層開口露出的該受光面及在該鈍化層開口露出的該背面之其中另一者形成一第二金屬層，且在該第一金屬層上形成一第三金屬層，其中該第一金屬層和第三金屬層的材質相同，該第二金屬層及該第三金屬層以一第二無電鍍製程同步形成，該第二無電鍍製程為一高選擇比無電鍍製程。在步驟S400中，在該第二金屬層上形成一第一導電層，且在該第三金屬層上形成一第二導電層，其中該第一導電層及該第二導電層以同一電鍍製程同步形成。
就本案各流水線式實施例而言，可使該抗反射層13及該鈍化層14之其中之一或兩者共同將該光電轉換基板11之側壁蓋滿(圖未示)，再進行相關電極形成步驟，以避免背面電極與正面電極電性接觸。若該光電轉換基板11的側壁未被該抗反射層13或該鈍化層14之任一蓋滿時，可在電極形成後以額外步驟使背電場層(和背面電極電性相連)和射極層(和正面電極電性相連)兩者之電性隔離，例如，對正面電極或背面電極之適當位置進行切割或是切除電池基體之部分。而各槽體間可能視實際需要而另設有 例如清洗槽、水刀、風刀等設備。另外，本說明書中雖以射極層在受光面側而電場層在背面側為例，但本發明亦可應用於射極層在背面側，而電場層在受光面側的情形況下(此時稱前電場層)。
本發明以第一及第二無電鍍製程的簡單製程即完成該正面電極之基層及該背面電極之基層，如此可縮短該正面及背面電極之基層的製程時間。本發明以該第一無電鍍製程將第一金屬層形成在該抗反射層開口露出的該受光面及該鈍化層開口露出的該背面之其中一者，再以該第二無電鍍製程將第二金屬層形成在該抗反射層開口及在該鈍化層開口露出的該受光面及該背面之其中另一者且加厚該第一金屬層，以達到低選擇比無電鍍製程針對鈍化層表面特性進行優化，或達到高選擇比無電鍍製程針對矽基板表面特性進行優化，進而改善該正面及背面電極之基層與矽基板表面、抗反射層或鈍化層表面之間的附著力，對於無電鍍製程的選擇彈性亦較高。
綜上所述，乃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 (21)

  1. 一種太陽能電池之製造方法，包括下列步驟：準備一電池基體，其中該電池基體包括一光電轉換基板、一抗反射層及一鈍化層，該光電轉換基板具有一受光面及一背面，該抗反射層位於該受光面上，該鈍化層位於該背面上，該抗反射層包括一抗反射層開口，且該鈍化層包括一鈍化層開口；在該抗反射層開口露出的該受光面及該鈍化層開口露出的該背面之其中一者形成一第一金屬層，其中該第一金屬層以一第一無電鍍製程形成；以及在該抗反射層開口露出的該受光面及在該鈍化層開口露出的該背面之其中另一者形成一第二金屬層，且在該第一金屬層上形成一第三金屬層，其中，該第一金屬層和第三金屬層的材質相同，該第二金屬層及該第三金屬層以一第二無電鍍製程同步形成，該第二無電鍍製程為一高選擇比無電鍍製程。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之製造方法，其中該第一無電鍍製程為一低選擇比無電鍍製程，該第一金屬層形成在該鈍化層開口露出的該背面上以及該鈍化層上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池之製造方法，其中該第一無電鍍製程包括使該電池基體以正面側露出液體而背面側浸入液體的方式，通過一第一流水線式處理液槽組。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池之製造方法，其中該第二無電鍍製程包括使該電池基體通過一第二流水線式處理液槽組。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池之製造方法，其中該電池基體以整片浸入的方式通過該第二流水線式處理液槽組。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池之製造方法，其中該 電池基體以背面側向下的方式通過該第二流水線式處理液槽組。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池之製造方法，其中該第二流水線式處理液槽組包括包括一敏化/活化液槽組及一鍍液槽，該電池基體以背面側露出液體而正面側浸入液體的方式通過該敏化/活化液槽組，然後以整片浸入液體的方式通過該鍍液槽。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之製造方法，其中該第一無電鍍製程為一高選擇比無電鍍製程。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之太陽能電池之製造方法，其中該第一金屬層形成在該鈍化層開口露出的該背面上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池之製造方法，其中該第一無電鍍製程包括使該電池基體以正面側露出液體而背面側浸入液體的方式，通過一第一流水線式處理液槽組。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池之製造方法，該第二無電鍍製程包括使該電池基體通過一第二流水線式處理液槽組。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之太陽能電池之製造方法，該電池基體以整片浸入的方式通過該第二流水線式處理液槽組。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之太陽能電池之製造方法，該電池基體以背面側向下的方式通過該第二流水線式處理液槽組。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之太陽能電池之製造方法，該第二流水線式處理液槽組包括包括一敏化/活化液槽組及一鍍液槽，該電池基體以背面側露出液體而正面側浸入液體的方式通過該敏化/活化液槽組，然後以整片浸入液體的方式通過該鍍液槽。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之太陽能電池之製造方法，其中該第一金屬層形成在該抗反射層開口露出的該受光面上。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能電池之製造方法，其中 該第一無電鍍製程包括使該電池基體以背面側露出液體而正面側浸入液體的方式，通過一第一流水線式處理液槽組。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能電池之製造方法，該第二無電鍍製程包括使該電池基體通過一第二流水線式處理液槽組。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之太陽能電池之製造方法，該電池基體以整片浸入的方式通過該第二流水線式處理液槽組。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之太陽能電池之製造方法，該電池基體以正面側向下的方式通過該第二流水線式處理液槽組。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之太陽能電池之製造方法，該第二流水線式處理液槽組包括包括一敏化/活化液槽組及一鍍液槽，該電池基體以正面側露出液體而背面側浸入液體的方式通過該敏化/活化液槽組，然後以整片浸入液體的方式通過該鍍液槽。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之製造方法，更包括：在該第二金屬層上形成一第一導電層，且在該第三金屬層上形成一第二導電層，其中該第一導電層及該第二導電層以同一電鍍製程同步形成。
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