TWM517422U

TWM517422U - 具有局部鈍化的異質接面太陽能電池結構

Info

Publication number: TWM517422U
Application number: TW104214529U
Authority: TW
Inventors: 吳立國; 闕煒洛; 余承曄
Original assignee: 元晶太陽能科技股份有限公司
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2016-02-11
Also published as: JP3201880U

Description

具有局部鈍化的異質接面太陽能電池結構

本創作係有關於一種太陽能電池技術領域，特別是有關一種具有背面局部鈍化(local passivation)的異質接面(heterojunction)太陽能電池結構。

已知，太陽能電池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，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。

太陽能電池的製造方法通常先進行晶圓表面清潔與粗糙化處理，然後進行擴散製程，在晶圓表面形成磷玻璃層及摻雜射極(emitter)區域，以蝕刻製程去除磷玻璃層後，再形成抗反射層，然後，利用網印技術於電池正、背面以金屬漿料網印出電極圖案，然後進行高溫燒結，形成電極。最後，進行串焊將電池單元串接成模組。

其中，背面鈍化太陽能電池(PERC)係利用形成在太陽能電池背面的鈍化層(例如薄氧化鋁層)，來降低電子-電洞對的再結合(recombination)，並且可配合抗反射鍍膜(ARC)將光線反射回太陽能電池中，以提升電池效率。

本創作之主要目的在提供一種具有背面局部鈍化的異質接面太陽能電池結構，可以提升電池效率及品質。

根據本創作一實施例，本案提供一種太陽能電池結構，包含有一第一導電型半導體基板，具有一正面及一背面；一本質矽薄膜，設於半導體基板的正面上；一第二導電型矽薄膜，設於本質矽薄膜上；一透明導電氧化物層，設於第二導電型矽薄膜上；一正面電極圖案，設於透明導電氧化物層上；一背面鈍化層，設於半導體基板的背面上；至少一局部開孔區域，設於背面鈍化層中；以及一背面接觸電極，設於背面鈍化層上，填入局部開孔區域，並於局部開孔區域內形成一局部背面電場。

其中所述本質矽薄膜與該半導體基板構成一異質接面結構。所述本質矽薄膜包含本質非晶矽薄膜、本質微晶矽薄膜，或其組合。所述第二導電型矽薄膜上包含導電型非晶矽薄膜、導電型微晶矽薄膜，或其組合。

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。

請參閱第1圖至第6圖，其例示本創作製作一太陽能電池結構的剖面示意圖。如第1圖所示，首先，如第1圖所示，提供一半導體基板11，例如，N型摻雜結晶矽基板或結晶矽晶圓，其厚度例如約180-200微米左右，但不限於此。

再利用化學蝕刻製程，進行半導體基板11的表面清潔處理及表面粗糙化(surface texture)處理，在半導體基板11的正面(受光面)S1形成粗糙化(或金字塔形)結構101，並且在半導體基板11的背面S2形成平坦表面。

如第2圖所示，接著利用化學氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)製程，於半導體基板11的背面S2形成背面鈍化層12以及蓋層13。例如，背面鈍化層12可以是氮氧化矽(SiONx)，而蓋層13可以是氮化矽(SiNx)，但不限於此。

背面鈍化層12與蓋層13均為介電材料，且可以是多層膜結構。例如，背面鈍化層12可以選自以下群組:氧化矽(SiOx)、氮氧化矽(SiONx)、氧化鋁(AlOx)、非晶矽(a-Si)。

在另一實施例中，也可以選擇在背面鈍化層12及蓋層13完成之後，再形成前述粗糙化(或金字塔形)結構101。

如第3圖所示，接著可以利用化學氣相沉積製程，於半導體基板11的正面S1依序形成形成一本質矽薄膜14以及一P型矽薄膜15。本質矽薄膜14是未摻雜的矽薄膜，例如，本質矽薄膜14可以包含本質非晶矽薄膜(intrinsic hydrogenated amorphous silicon)、本質微晶矽薄膜(intrinsic hydrogenated microcrystalline silicon)，或其組合。P型矽薄膜15可以包含P型非晶矽薄膜、P型微晶矽薄膜，或其組合。本質矽薄膜14與N型半導體基板11構成一非晶矽-結晶矽(或微晶矽-結晶矽)異質接面結構100。

如第4圖所示，然後利用物理氣相沉積(physical vapor deposition, PVD)製程，於半導體基板11的正面S1形成一透明導電氧化物(transparent conductive oxide, TCO)層16，例如，氧化銦錫(ITO)，但不限於此。

如第5圖所示，再利用雷射製程，於半導體基板11的背面S2的背面鈍化層12以及蓋層13中，形成局部開孔區域103，並形成局部鈍化層20。

如第6圖所示，接著利用金屬漿料於半導體基板11的正面S1網印出正面電極圖案17，並於半導體基板11的背面S2形成背面接觸電極18，使背面接觸電極18填滿局部開孔區域103。上述金屬漿料可以是銀漿或鋁漿，但不限於此。

最後，利用高溫快速燒結爐，進行正面電極圖案17及背面接觸電極18的燒結，並於局部開孔區域103形成局部背面電場(local backside field, local BSF)104。

以上各製程步驟、順序僅為例示說明，其所用技術手段、方法僅為舉例，且各膜層材料不侷限於上述說明。

例如，在另一實施例中，也可以先形成半導體基板11正面S1的本質矽薄膜14、P型矽薄膜15以及透明導電氧化物層16，再形成半導體基板11背面S2的背面鈍化層12以及蓋層13。

本創作的結構特徵在於太陽能電池同時具備有異質接面結構100，位於半導體基板11的正面S1，以及背面鈍化太陽能電池(PERC)的局部鈍化結構300，位於半導體基板11的背面S2，因此能夠提升電池效率極品質。

以上所述僅為本創作之較佳實施例，凡依本創作申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本創作之涵蓋範圍。

11‧‧‧半導體基板
12‧‧‧背面鈍化層
13‧‧‧蓋層
14‧‧‧本質矽薄膜
15‧‧‧P型矽薄膜
16‧‧‧透明導電氧化物層
17‧‧‧正面電極圖案
18‧‧‧背面接觸電極
20‧‧‧局部鈍化層
100‧‧‧異質接面結構
103‧‧‧局部開孔區域
104‧‧‧局部背面電場
300‧‧‧局部鈍化結構
S1‧‧‧正面(受光面)
S2‧‧‧背面

第1圖至第6圖，其例示本創作太陽能電池結構的製作步驟示意圖，其中第6圖顯示出本創作具有背面局部鈍化的異質接面太陽能電池結構剖面圖。

11‧‧‧半導體基板

12‧‧‧背面鈍化層

13‧‧‧蓋層

14‧‧‧本質矽薄膜

15‧‧‧P型矽薄膜

16‧‧‧透明導電氧化物層

17‧‧‧正面電極圖案

18‧‧‧背面接觸電極

20‧‧‧局部鈍化層

100‧‧‧異質接面結構

104‧‧‧局部背面電場

300‧‧‧局部鈍化結構

S1‧‧‧正面(受光面)

S2‧‧‧背面

Claims

一種具有局部鈍化的異質接面太陽能電池結構，包含有：一第一導電型半導體基板，具有一正面及一背面；一本質矽薄膜，設於該半導體基板的該正面上；一第二導電型矽薄膜，設於該本質矽薄膜上；一透明導電氧化物層，設於該第二導電型矽薄膜上；一正面電極圖案，設於該透明導電氧化物層上；一背面鈍化層，設於該半導體基板的該背面上；至少一局部開孔區域，設於該背面鈍化層中；以及一背面接觸電極，設於該背面鈍化層上，填入該局部開孔區域，並於該局部開孔區域內形成一局部背面電場。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該正面具有一粗糙化結構。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該第一導電型為N型，該第二導電型為P型。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中另包含有一蓋層，設於該背面鈍化層上。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該背面鈍化層選自以下群組:氧化矽(SiOx)、氮氧化矽(SiONx)、氧化鋁(AlOx)、非晶矽(a-Si)。
如申請專利範圍第4項所述的太陽能電池結構，其中該蓋層包含氮化矽。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該第一導電型半導體基板係為一N型摻雜結晶矽基板。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該本質矽薄膜與該半導體基板構成一異質接面結構。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該本質矽薄膜包含本質非晶矽薄膜、本質微晶矽薄膜，或其組合。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該第二導電型矽薄膜包含導電型非晶矽薄膜、導電型微晶矽薄膜，或其組合。