TWM467181U - 具抗反射層之太陽能電池 - Google Patents

具抗反射層之太陽能電池 Download PDF

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Mei-Huan Yang
Chiun-Yen Tung
cheng-liang Wu
Ming-Chan Chuang
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Mh Solar Co Ltd
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Description

具抗反射層之太陽能電池
本創作是關於一種太陽能電池，特別是關於一種具抗反射層之太陽能電池。
請參查美國專利第4,516,314、4,409,422、4,332,973號，其揭示一種多接面之太陽能電池，藉此方法可以提高電池輸出電壓。該多接面之太陽能電池技術不同於習用之單接面太陽能電池，該具多接面之太陽能電池技術相對於其他技術提供至少兩個優點：(1)較低製造成本；(2)可以在高聚光強度下運作，但由於該多接面之太陽能電池的光入射表面容易發生載子複合的情形並無法避免太陽光反射的情形發生，而導致光電轉換效率不佳，此外，由於該多接面之太陽能電池之光電轉換效率的衰退非常嚴重，使該多接面之太陽能電池無法廣泛的應用。
本創作的主要目的在於藉由沉積鈍化層矽基垂直多接面電池之光入射面，可有效降低矽基垂直多接面電池之光入射面載子的複合機率，並藉由沉積抗反射層於鈍化層上，可降低太陽光的反射機率，以提升具抗反射層之太陽能電池的光電轉換效率。
本創作之一種具抗反射層之太陽能電池包含一矽基垂直多接面電池、一鈍化層及一抗反射層，該矽基垂直多接面電池具有一光入射面，且該矽基垂直多接面電池係由複數個具有矽基PN接面結構的半導體基板及複數個連接電極層間隔堆疊並垂直串連而成，各該連接電極層位於相鄰的兩個具有矽基PN接面結構的半導體基板之間，且各該連接電極層連接相鄰的兩個具有矽基PN接面結構的半導體基板，各該連接電極層具有一顯露面，且各該具有矽基PN接面結構的半導體基板係具有一光接收表面，其中各該光接收表面為各該具有矽基PN接面結構的半導體基板的PN接面(PN junction)，且該矽基垂直多接面電池之該光入射面是由相鄰的各該光接收表面及各該連接電極層之該顯露面所併列形成，該鈍化層覆蓋於該光入射面，且該鈍化層可降低該矽基垂直多接面電池吸收太陽光所產生之載子的表面複合機率且可透光，該鈍化層是藉由原子層沉積(Atomic layer deposition，ALD)製程而形成，該抗反射層覆蓋於該鈍化層上，該鈍化層位於該抗反射層及該矽基垂直多接面電池之間，該抗反射層可透光且可降低太陽光之反射機率。
本創作藉由沉積該鈍化層於該矽基垂直多接面電池之該光入表面，以降低該光入射面之載子的複合機率，並沉積該抗反射層於該鈍化層上，以減少太陽光的反射機率，可有效提升該具抗反射層之太陽能電池的光電轉換效率並降低該具抗反射層之太陽能電池的光電轉換效率的衰退效應。
請參閱第1a圖，為本創作之一實施例，一種具抗反射層之太陽能電池包含一矽基垂直多接面電池200、一鈍化層230及一抗反射層260，該矽基垂直多接面電池200具有一光入射面210、一第一端面220及一第二端面221，該光入射面210位於該第一端面220及該第二端面221之間，且該光入射面210連接該第一端面220及該第二端面221，該鈍化層230覆蓋於該光入射面210，該抗反射層260覆蓋於該鈍化層230，該鈍化層230位於該抗反射層260及該矽基垂直多接面電池200之間，太陽光經由該抗反射層260、該鈍化層230及該光入射面210進入該矽基垂直多接面電池200，以使該矽基垂直多接面電池200進行光電轉換而產生電能。
請參閱第1a、1b及2圖，其為本創作之具抗反射層之太陽能電池100，該矽基垂直多接面電池200係由複數個具有矽基PN接面結構的半導體基板200a及複數個連接電極層240間隔堆疊並垂直串連而成，各該連接電極層240位於相鄰的兩個具有矽基PN接面結構的半導體基板200a之間，且各該連接電極層240連接相鄰的兩個具有矽基PN接面結構的半導體基板200a，該些連接電極層240提供低電阻的歐姆接面、高強度的黏合及良好的熱傳導，使得相鄰的兩個具有矽基PN接面結構的半導體基板200a可具有優良的接合強度、導電及散熱路徑，該連接電極層240之材料係為電阻值低之導電材料，可選自於矽(Si)、鈦金屬(Ti)、鈷金屬(Co)、鎢金屬(W)、鉿金屬(Hf)、鉭金屬(Ta)、鉬金屬(Mo)、鉻金屬(Cr)、銀金屬(Ag)、銅金屬(Cu)、鋁金屬(Al)或上述之材料的合金之一，較佳地，該連接電極層240為鈦金屬(Ti)及鋁金屬(Al)及鈦鎢合金所組成，請參閱第1a圖，各該連接電極層240具有一顯露面241，且各該具有矽基PN接面結構的半導體基板200a係具有一光接收表面210a，各該光接收表面210a為各該具有矽基PN接面結構的半導體基板200a的PN接面(PN junction)，且該矽基垂直多接面電池200之該光入射面210是由相鄰的各該光接收表面210a及各該連接電極層240之該顯露面241所併列形成。
請參閱第2圖，在本實施例中，各該具有矽基PN接面結構的半導體基板200a具有六個面，分別為一第一面201a、一第二面(未顯示，位於該第一面之對面)、一第三面202a、一第四面(未顯示，位於該第三面之對面)、一第五面203a與一第六面(未顯示，位於該第五面之對面)，其中該第五面203a為各該具有矽基PN接面結構的半導體基板200a之N型矽基板面，該第六面(未顯示，位於該第五面203a之對面)為各該具有矽基PN接面結構的半導體基板200a之P型矽基板面，該第一面201a、該第二面(位於該第一面201a之對面)、該第三面202a、該第四面(未顯示，位於該第三面202a之對面)皆為該具有矽基PN接面結構的半導體基板200a之PN接面(PN junction)，因此，該具有矽基PN接面結構的半導體基板200a之該光接收表面210a是可選自於該第一面201a、該第二面、該第三面202a或該第四面，在本實施例中，該具有矽基PN接面結構的半導體基板200a之該光接收表面210a為該第一面201a。
請參閱第1b圖，在本實施例中，各該具有矽基PN接面結構的半導體基板200a之該光接收表面210a及各該連接電極層240之該顯露面241皆為不平整之表面，因此，由相鄰的各該光接收表面210a及各該連接電極層240之該顯露面241所併列形成的該矽基垂直多接面電池200之該光入射面210亦為不平整之表面，且各該連接電極層240及各該具有矽基PN接面結構的半導體基板200a之間具有一間距D而形成有一凹槽S，其中不平整之該光入射面210為該些凹槽S、該些光接收表面210a及各該連接電極層240之該顯露面241所形成。
請參閱第1a及1b圖，該鈍化層230覆蓋於該光入射面210，該鈍化層230可透光且可降低該矽基垂直多接面電池200吸收太陽光所產生之載子的複合機率，且由該鈍化層230是藉由原子層沉積(Atomic layer deposition，ALD)製程而形成，因此該鈍化層230可延著該光入射面210沉積而緊密的覆蓋於該光入射面210，且該鈍化層230填充該些凹槽S，以修正該些具有矽基PN接面結構的半導體基板200a表面之瑕疵與懸鍵，以增加該矽基垂直多接面電池200的光電轉換效率並降低該垂直多接面電池200之光電轉換效率的衰退效應，由於該鈍化層230具有優良的包覆性，該鈍化層230填充該些凹槽S，因此使得該鈍化層230的一上表面231對應於該些凹槽S亦呈現複數個第一凹陷232，而使該鈍化層230的該上表面231亦為不平整表面，較佳的，該鈍化層230是以電漿原子層沉積(plasma atomic layer deposition，PALD)製成，且該鈍化層230之材料係為Al2 O3 ，該鈍化層230之厚度係介於10奈米至90奈米之間。此外，由於本創作之該矽基垂直多接面電池200的厚度較薄，太陽光可穿透該矽基垂直多接面太陽能電池200，因此，該矽基垂直多接面太陽能電池200之各個PN接面皆可能發生載子複合的情形，較佳的，該鈍化層230覆蓋於該矽基垂直多接面太陽能電池200的所有PN接面，可再減低該矽基垂直多接面太陽能電池200之載子複合的情形，而增加該矽基垂直多接面太陽能電池200的光電轉換效應。
請參閱第1a及1b圖，該抗反射層260覆蓋於該鈍化層230之該上表面231，該抗反射層260可透光且可降低太陽光之反射機率，在本實施例中，該抗反射層260是由電漿輔助化學氣相沉積 (plasma enhancedchemical vapor deposition，PECVD)沉積於該鈍化層230之該上表面231，該抗反射層260為介電質材料，在本實施例中，該抗反射層260之材料選自於氮化矽或二氧化矽，該抗反射層260之厚度介於10奈米至80奈米，較佳的，由於該抗反射層260填充該些第一凹陷232，因此使得該抗反射層260的一抗反射表面261對應於該些第一凹陷232亦呈現複數個第二凹陷262，而使該抗反射層260之一抗反射表面261亦為不平整表面，具有不平整之該抗反側表面261之該抗反射層260可減少太陽光的反射，且太陽光透過該抗反射層260照射至該鈍化層230時，該鈍化層230可使太陽光更均勻的分佈於該矽基垂直多接面電池200，可提升該矽基垂基多接面電池200的光電轉換效應。
請參閱第1a及1b圖，該矽基垂直多接面電池200另具複數個導電電極250，各該導電電極250分別設置於該第一端面220及該第二端面221，用以將該具抗反射層之太陽能電池100藉由光電轉換所產生之電能導出，各該導電電極250具有一表面251，在本實施例中，由於各該導電電極250的寬度小於該矽基垂直多接面電池200的寬度，因此，各該導電電極250之該表面251、該第一端面220及該光入射面210形成有一階梯狀之側面，該鈍化層230覆蓋該階梯狀之側面而形成有一階梯狀之包覆面，用以降低該矽基垂直多接面電池200之顯露的第一端面220及第二端面221之載子的複合機率，以提升該具抗反射層之太陽能電池100的光電轉換效率。
本創作藉由沉積該鈍化層230於該矽基垂直多接面電池200之該光入面210，以降低該光入射面210之載子的複合機率，並沉積該抗反射層260於該鈍化層230上，以減少太陽光的反射機率，可有效提升該具抗反射層之太陽能電池100的光電轉換效率並降低該具抗反射層之太陽能電池100的光電轉換效率的衰退效應。
本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本創作之保護範圍。
100‧‧‧具抗反射層之太陽能電池
200‧‧‧矽基垂直多接面電池
210‧‧‧光入射面
220‧‧‧第一端面
221‧‧‧第二端面
230‧‧‧鈍化層
231‧‧‧上表面
232‧‧‧第一凹陷
240‧‧‧連接電極層
241‧‧‧顯露面
250‧‧‧導電電極
251‧‧‧表面
260‧‧‧抗反射層
261‧‧‧抗反射表面
262‧‧‧第二凹陷
200a‧‧‧具有矽基PN接面結構的半導體基板
201a‧‧‧第一面
202a‧‧‧第三面
203a‧‧‧第五面
210a‧‧‧光接收表面
S‧‧‧凹槽
D‧‧‧間距
300‧‧‧具抗反射層之太陽能電池之製程方法
310‧‧‧形成矽基垂直多接面電池
320‧‧‧沉積鈍化層
第1a圖：依據本創作之一實施例，一種具抗反射層之太陽能電池的側視圖。第1b圖：第1a圖之局部放大圖。第2圖：依據本創作之一實施例，一矽基垂直多接面電池的立體圖。
100‧‧‧具抗反射層之太陽能電池
200‧‧‧矽基垂直多接面電池
210‧‧‧光入射面
220‧‧‧第一端面
221‧‧‧第二端面
230‧‧‧鈍化層
240‧‧‧連接電極層
241‧‧‧顯露面
250‧‧‧導電電極
251‧‧‧表面
260‧‧‧抗反射層
200a‧‧‧具有矽基PN接面結構的半導體基板
210a‧‧‧光接收表面
S‧‧‧凹槽
D‧‧‧間距

Claims (10)

  1. 一種具抗反射層之太陽能電池，其包含：　　一矽基垂直多接面電池，其具有一光入射面，且該矽基垂直多接面電池係由複數個具有矽基PN接面結構的半導體基板及複數個連接電極層間隔堆疊並垂直串連而成，各該連接電極層位於相鄰的兩個具有矽基PN接面結構的半導體基板之間，且各該連接電極層連接相鄰的兩個具有矽基PN接面結構的半導體基板，各該連接電極層具有一顯露面，且各該具有矽基PN接面結構的半導體基板係具有一光接收表面，其中各該光接收表面為各該具有矽基PN接面結構的半導體基板的PN接面(PN junction)，且該矽基垂直多接面電池之該光入射面是由相鄰的各該光接收表面及各該連接電極層之該顯露面所併列形成；　　一鈍化層，其覆蓋於該光入射面，該鈍化層可透光且可降低該矽基垂直多接面電池吸收太陽光所產生之載子的複合機率，該鈍化層是藉由原子層沉積(Atomic layer deposition，ALD)製程而形成；以及　　一抗反射層，其覆蓋於該鈍化層，該鈍化層位於該抗反射層及該矽基垂直多接面電池之間，該抗反射層可透光且可降低太陽光之反射機率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具抗反射層之太陽能電池，其中該矽基垂直多接面電池之該光入射面為不平整之表面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具抗反射層之太陽能電池，其中各該具有矽基PN接面結構的半導體基板之該光接收表面為不平整之表面。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之具抗反射層之太陽能電池，其中各該連接電極層之該顯露面為不平整之表面。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之具抗反射層之太陽能電池，其中各該連接電極層之該顯露面及各該具有矽基PN接面結構的半導體基板之該光接收表面之間具有一間距而形成有一凹槽，其中不平整之該光入射面為該些凹槽與該些光接收表面所形成，且該鈍化層填充該些凹槽。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具抗反射層之太陽能電池，其中該鈍化層具有一上表面，該抗反射層覆蓋於該上表面，由於該鈍化層填充該些凹槽，因此使得該鈍化層的該上表面對應於該些凹槽亦呈現複數個第一凹陷，而使該鈍化層的該上表面亦為不平整表面，該抗反射層具有一抗反射表面，由於該抗反射層填充該些第一凹陷，因此使得該抗反射層的該抗反射表面對應於該些第一凹陷亦呈現複數個第二凹陷，而使該抗反射表面亦為不平整表面以降低太陽光之反射機率。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具抗反射層之太陽能電池，其中該矽基垂直多接面電池另具有一第一端面、一第二端面及複數個導電電極，該光入射面位於該第一端面及該第二端面之間，且該光入射面連接該第一端面及該第二端面，各該導電電極分別設置於該第一端面及該第二端面，該鈍化層覆蓋各該導電電極。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具抗反射層之太陽能電池，其中各該導電電極具有一表面，且各該導電電極之該表面、該第一端面及該光入射面形成有一階梯狀之側面，該鈍化層覆蓋該階梯狀之側面而形成有一階梯狀之包覆面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之具抗反射層之太陽能電池，其中該鈍化層為Al2 O3 。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之具抗反射層之太陽能電池，其中該抗反射層可選自於氮化矽或二氧化矽。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104867990A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 美环能股份有限公司 具钝化层的太阳能电池及其制程方法
TWI513018B (zh) * 2013-06-28 2015-12-11 Mh Gopower Company Ltd 具抗反射層之太陽能電池及其製程方法

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