TWM497851U - 太陽能電池 - Google Patents

Description

太陽能電池

本創作係關於太陽能電池的領域，特別是關於一種設置有背面匯流電極的太陽能電池。

隨著消耗性能源日益枯竭，太陽能等替代能源的開發早已成為重要之發展方向。太陽能電池(photovoltaic cell)的工作原理係利用太陽光之輻射能源與半導體材料作用來產生電能。

太陽能電池的主要材料包括有半導體材料，如單晶矽、多晶矽、非晶矽之矽基板或III-V族化合物之半導體材料等，以及用來作為電極之導電膠，例如，銀膠或鋁膠等，其中銀膠主要用於形成太陽能電池的正面和背面電極，且背面電極結構通常還有數道鋁膠，設在半導體基板上。

然而，為了進一步增加太陽能電池的光電轉換效率，仍有必要對背面電極結構作進一步的改善。

有鑑於此，本創作係提出一種太陽能電池，以增加太陽能電池的光電轉換效率。

根據本創作之一實施例，係提供一種太陽能電池，包括半導體基板、背面匯流電極、金屬層以及共晶合金層。其中背面匯流電極會設置於半 導體基板的背面上，金屬層係設置於半導體基板以及背面匯流電極之間，共晶合金層係完整分佈在半導體基板之全部背面且直接接觸金屬層。

為讓本創作之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施方式，並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下之較佳實施方式與圖式僅供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

1‧‧‧太陽能電池

101‧‧‧半導體基板

101a‧‧‧受光正面

101b‧‧‧背面

105‧‧‧表面摻雜區

107‧‧‧保護介電層

109、109a、109b‧‧‧正面匯流電極

111‧‧‧背面匯流電極

112‧‧‧共晶合金層

119‧‧‧金屬層

第1圖是本創作實施例之太陽能電池結構。

於下文中，係加以陳述本創作之太陽能電池結構，俾使本技術領域中具有通常技術者可據以實施本創作。該些具體實施方式可參考相對應的圖式，俾使該些圖式構成實施方式之一部分。雖然本創作之實施例揭露如下，然而其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範疇內，當可作些許之更動與潤飾。

第1圖是本創作實施例之太陽能電池結構。根據本創作之一實施例，太陽能電池1包括半導體基板101、背面匯流電極111、金屬層119以及共晶合金層112。其中，背面匯流電極111會設置於半導體基板101的背面101b上，且不會接觸到半導體基板101。金屬層119係設置於半導體基板101以及背面匯流電極111之間，共晶合金層112，例如鋁矽化物，係設置在半導體基板101的背面101b且直接接觸金屬層119。

較佳而言，共晶合金層112係完整地分佈在半導體基板101之背面101b。其中，共晶合金層112可以在相鄰的半導體基板101內產生背面電 場(back surface field,BSF)，此背面電場可排斥半導體基板101內的少數載子，因而降低了少數載子在半導體基板101表面復合的機率。

本創作的一特徵在於，共晶合金層112係完整地分佈在半導體基板101之全部背面101b，因此相對應產生的背面電場亦可以完整地分佈在相鄰的半導體基板101內，致使在半導體基板101內產生的少數載子不易在半導體基板101之背面101b產生復合，因而可以增進太陽能電池1的光電轉換效率，且較佳來說光電轉換效率的增幅可達0.05%至0.2%。

除上述部件之外，太陽能電池1另可包括表面摻雜區105、匯流電極109a、109b、保護介電層107。其中表面摻雜區105係設置於半導體基板101之受光正面101a，匯流電極109係設置於受光正面101a上，保護介電層107係設置在匯流電極109和表面摻雜區105之間。

以下配合圖式詳細說明製作本創作太陽能電池之製作方法。雖然本創作以實施例揭露如下，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此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，且為了不致使本創作之精神晦澀難懂，部分習知製程步驟的細節將不在此揭露。

參照第1圖，在製程初始階段，提供一具有一第一導電型，例如P型，的半導體基板101，且半導體基板101包含有一受光正面101a以及一背面101b，受光正面101a係用以接收輻射來源，例如，太陽光或其他可供半導體層吸收之電磁波段。其中，半導體基板101可為單晶矽晶圓、多晶矽晶圓或其他習知的半導體基材。接著，由於矽晶圓是由矽鑄錠(ingot)經由線鋸切片而成，因此，必須進行一傳統之濕蝕刻製程，以去除位於半導體基板101 表面之線鋸缺陷。接著，對半導體基板101之受光正面101a以及一背面101b進行傳統之表面粗糙化(texture)程序，以降低輻射源在受光正面101a的反射現象。

接著，利用一擴散爐提供三氯氧磷(phosphorus chloride oxide,POCl₃ )氣體，於受光正面101a以及背面101b形成一表面摻雜區105，其具有第二導電型，例如N型。後續利用氫氟酸(hydrofluoric acid,HF)或其他功能相似的濕式蝕刻方法，去除位於半導體基板101表面之磷玻璃(phosphosilicate glass,PSG)(圖未示)，以降低表面載子複合中心濃度。

接著，形成一保護介電層107，例如氧化矽、氮化矽、氧化鋁或二氧化鈦，覆蓋於表面摻雜區105上。形成保護介電層107的製程可包括化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)、低壓化學蒸氣沉積(low pressure CVD,LPCVD)、電漿增強化學氣相沉積(plasma enhanced CVD,PECVD)、噴塗熱解、旋轉塗佈或是其他在此領域中習知的技術。

之後，於半導體基板101背面101b形成金屬層119；於受光正面101a上形成正面匯流電極109。上述形成金屬層119及正面匯流電極109的方式可包括網印、噴墨印刷、印花轉印(decal transfer)、電鍍(plating)、無電鍍(electroless plating)、蒸鍍(evaporation)，但不限於此。金屬層119的組成包括低阻值的金屬，且較佳包括鋁。之後，可施行一熱處理，使金屬層119和半導體基板101內的矽產生一共晶合金層(eutectic alloy)112，並同時於正面匯流電極109與表面摻雜區105之間形成歐姆接觸(Ohmic contact)。

之後，於背面101b上形成背面匯流電極111，其形成方法包括網印或是其它方法，例如噴墨印刷、印花轉印(decal transfer)、電鍍(plating)、 無電鍍(electroless plating)，但不限於此。其中，匯流電極111之成分可包括銀、銅、鎳或其他低阻值之金屬化合物。之後，再選擇性地再進行低溫燒結製程，以將流動性的漿料燒結成固態的匯流電極111。

1‧‧‧太陽能電池

101‧‧‧半導體基板

101a‧‧‧受光正面

101b‧‧‧背面

105‧‧‧表面摻雜區

107‧‧‧保護介電層

109、109a、109b‧‧‧正面匯流電極

111‧‧‧背面匯流電極

112‧‧‧共晶合金層

119‧‧‧金屬層

Claims (6)

1. 一種太陽能電池，包括：一半導體基板，包含有一受光正面以及一背面；一背面匯流電極，設置於該背面上；一金屬層，設置於該半導體基板以及該背面匯流電極之間；以及一共晶合金層，完整地分佈在該半導體基板之該背面，且直接接觸該金屬層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該金屬層會完整覆蓋住該背面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該共晶合金層的成份包括鋁矽化物。
4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該太陽能電池另包括：一表面摻雜區，設置於該半導體基板之該受光正面；以及一正面匯流電極，設置於該受光正面上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，該太陽能電池另包括一保護介電層，覆蓋於該受光正面上。
6. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池，其中該保護介電層包含有氧化矽、氮化矽、氧化鋁或二氧化鈦。