TWM559513U

TWM559513U - 太陽能電池

Info

Publication number: TWM559513U
Application number: TW106218908U
Authority: TW
Inventors: 林金龍
Original assignee: 長生太陽能股份有限公司
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2018-05-01

Abstract

一種太陽能電池，包含光電轉換層、中間電極、及第一正面電極。光電轉換層包含迎光面，迎光面包含中間區域及第一邊緣區域。第一邊緣區域毗鄰中間區域。中間電極配置於迎光面的中間區域上，且中間電極具有中間電極分佈密度。第一正面電極配置於迎光面的第一邊緣區域上，第一正面電極具有第一電極分佈密度，且中間電極分佈密度大於第一電極分佈密度。

Description

太陽能電池

本揭露內容實施例係有關一種太陽能電池，特別是關於一種正面電極分佈密度隨著區域變化的太陽能電池。

太陽能電池的發展日趨成熟，而廣泛地被應用在住宅的屋頂、大樓的外牆及各式電子產品中。太陽能電池可將光能轉換為電能，其中光能又以太陽光為主要來源。因此太陽能電池極有潛力取代非再生能源，例如石油、天然氣及燃煤。

太陽能電池的低表面濃度擴散製程會造成太陽能電池的迎光面各區域具有不同的片電阻。迎光面中心區域的片電阻與邊緣區域的片電阻差異過大時，會影響太陽能電池的效能。因此，需要新的太陽能電池設計以改善上述問題。

根據本揭露內容之多個實施方式，係提供一種太陽能電池，包含光電轉換層、中間電極、及第一正面電極。光電轉換層包含迎光面，迎光面包含中間區域及第一邊緣區域。第一邊緣區域毗鄰中間區域。中間電極配置於迎光面的中間區域上，且中間電極具有中間電極分佈密度。第一正面電極配置於迎光面的第一邊緣區域上，第一正面電極具有一第一電極分佈密度，且中間電極分佈密度大於第一電極分佈密度。

在某些實施例中，中間電極數量大於第一正面電極數量。

在某些實施例中，各中間電極的寬度大於各第一正面電極的寬度。

在某些實施例中，中間區域中兩條以上的中間電極連接至第一邊緣區域中第一正面電極的其中一條。

在某些實施例中，光電轉換層包含第一型半導體層及第二型半導體層，第二型半導體層配置於第一型半導體層上，且迎光面位於第二型半導體層的表面。

在某些實施例中，太陽能電池更包含抗反射層，覆蓋第二型半導體層的一部分，且抗反射層具有多個開口暴露出中間電極及第一正面電極。

在某些實施例中，太陽能電池更包含至少一匯流電極，所述匯流電極配置於迎光面上，且由中間區域延伸到第一邊緣區域，中間電極及第一正面電極由所述匯流電極延伸出。

在某些實施例中，迎光面更包含第二邊緣區域，且第一邊緣區域及第二邊緣區域位於中間區域的相對兩側。

在某些實施例中，太陽能電池更包含多個第二正面電極，配置於第二邊緣區域，並具有第二電極分佈密度，且第二電極分佈密度等於第一電極分佈密度。

根據本揭露內容之多個實施方式，係提供一種太陽能電池，包含光電轉換層、中間電極、及周邊電極。光電轉換層包含迎光面，迎光面包含中間區域及圍繞中間區域的周邊區域。中間區域具有第一片電阻，周邊區域具有第二片電阻，且第一片電阻大於第二片電阻。中間電極，配置於迎光面的中間區域上。周邊電極配置於迎光面的周邊區域上，中間電極在中間區域上的分佈密度大於周邊電極在周邊區域上的分佈密度。

中間區域具有第一半導體摻雜濃度(atoms/cm³)，周邊區域具有第二半導體摻雜濃度，且第一半導體摻雜濃度大於第二半導體摻雜濃度。

為使本揭露內容之上述及其他目的、特徵和優點更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式詳細說明如下。

100、200、300‧‧‧太陽能電池

102、202、302‧‧‧光電轉換層

1021‧‧‧第一型半導體層

1022‧‧‧第二型半導體層

102a、202a、302a‧‧‧迎光面

102b‧‧‧背光面

104、204、304‧‧‧中間電極

106、306‧‧‧中間電極

108、208、308‧‧‧周邊電極

110、210、310‧‧‧匯流電極

120‧‧‧背電極

130‧‧‧鈍化層

140‧‧‧抗反射層

R1‧‧‧中間區域

R1”‧‧‧中間區域

R2‧‧‧邊緣區域

A-A‧‧‧截線

第1A圖為根據某些實施方式之太陽能電池的俯視示意圖。

第1B圖為根據某些實施方式之太陽能電池的下視示意圖。

第2圖及第3圖為根據某些實施方式之太陽能電池的俯視示意圖。

第4圖為根據某些實施方式之太陽能電池的剖面示意圖。

以下將詳細討論本實施例的製造與使用，然而，應瞭解到，本揭露內容提供實務的創新概念，其中可以用廣泛的各種特定內容呈現。下文敘述的實施方式或實施例僅為說明，並不能限制本揭露內容的範圍。

本揭露內容中可使用諸如「下方(beneath)」、「以下(below)」、「下部(lower)」、「上方(above)」、「上部(upper)」等等之空間相對術語在以便於描述，以描述一個元件或特徵與另一或更多個元件或特徵之關係，如圖式中所圖示。空間相對術語意欲包含在使用或操作中之裝置除圖式中繪示之定向以外的不同定向。或者，設備可經轉向(旋轉90度或其他方向)，及本案中使用之空間相對描述詞同樣可相應地進行解釋。

此外，本文所使用的用語僅是為描述特定實施例的目的，且並非想要限制本揭露內容。譬如在說明書中所使用，除非本文另外有明確指示，否則單數形式“一”以及“所述”也包括複數(plurality)的形式。

第1A圖為根據本揭露內容某些實施方式之太陽能電池之俯視示意圖。如第1A圖所示，在某些實施方式中，太陽能電池100包含光電轉換層102、中間電極104、中間電極106、周邊電極108、及匯流電極110。光電轉換層102包含迎光面102a。迎光面102a包含中間區域R1、中間區域R1”、及周邊區域R2。中間區域R1”圍繞中間區域R1。中間區域R1與中間區域R1”並無重疊的部分。周邊區域R2毗鄰中間區域R1”。中間電極104配置於迎光面102a的中間區域R1上，且中間電極104具有中間電極分佈密度D1。中間電極106配置於迎光面102a的中間區域R1”上，且中間電極106具有中間電極分佈密度D2。周邊電極108配置於迎光面102a的周邊區域R2上，周邊電極108具有周邊電極分佈密度D3，且中間電極分佈密度D1及中間電極分佈密度D2皆大於周邊電極分佈密度D3。

匯流電極110配置於迎光面102a上，由中間區域R1延伸到周邊區域R2。中間電極104、中間電極106、及周邊電極108由匯流電極110延伸出且電性連接匯流電極100。在一實施例中，中間電極分佈密度D1可大於或等於中間電極分佈密度D2，且中間電極分佈密度D2大於周邊電極分佈密度D3。在本揭露內容中，電極分佈密度指在相同迎光面面積下，電極所覆蓋的面積。舉例來說，在相同的迎光面面積及電極寬度的情況中，中間區域R1的中間電極104的數量大於中間區域R1”的中間電極106，且中間電極106的數量大於周邊區域R2的周邊電極108的數量。在另一例子中，在相同迎光面面積及電極數量的情況中，各中間電極104的寬度大於或等於各中間電極106的寬度，且各中間電極106的寬度大於各周邊電極108的寬度。中間電極104、中間電極106、及周邊電極108的寬度可介於5至55μm，例如10μm、15μm、20μm、30μm、40μm、或50μm。在又一實施例中，中間區域R1中兩條以上的中間電極104連接至中間區域R1”的一條中間電極106。

在一實施方式中，光電轉換層102的中間區域R1具有片電阻Rs1，光電轉換層102的中間區域R1”具有片電阻Rs2，以及光電轉換層102的周邊區域R2具有片電阻Rs3。在一實施例中，片電阻Rs1大於片電阻Rs2，且片電阻Rs2大於片電阻Rs3。中間電極104配置於迎光面的中間區域R1上，且中間電極104具有中間電極分佈密度D1。中間電極106配置於迎光面的中間區域R1”上，且中間電極106具有中間電極分佈密度D2。周邊電極108配置於迎光面的周邊區域R2上，周邊電極108具有周邊電極分佈密度D3，且中間電極分佈密度D1及中間電極分佈密度D2皆大於電極分佈密度D3。在另一實施例中，光電轉換層102的中間區域R1具有半導體摻雜濃度(atoms/cm³)C1，中間區域 R1”具有半導體摻雜濃度C2，且邊緣區域具有半導體摻雜濃度C3，且半導體摻雜濃度C1大於半導體摻雜濃度C2，半導體摻雜濃度C2大於半導體摻雜濃度C3。在又一實施例中，片電阻越大的區域具有越大的電極分佈密度。換句話說，電極分佈密度可視各區域的半導體摻雜濃度做改變。

第1B圖為根據本揭露內容某些實施方式之太陽能電池之背光面的平面示意圖。下電極120設置於鈍化層130上。

因低表面濃度擴散製程(擴散製程可例如為磷擴散製程)容易造成迎光面102中各區域的擴散濃度不均勻，進而造成各區域片電阻值的差異。一般來說，中間區域的半導體摻雜濃度會小於邊緣區域的半導體摻雜濃度，因此中間區域的片電阻會較高。藉由在高片電阻區域設置較高密度的電極能降低此區域的整體的電阻(例如電極電阻、電極與迎光面的接觸電阻、及迎光面電阻的總合)。本揭露內容提供的某些實施方式可解決中間區域與邊緣區域的片電阻差異過大的問題，進而提升太陽能電池的電性參數。

應當理解的是，並非所有的優點都要在本文中討論，所有實施方式或實施例不需要特定的優點，且其他實施方式或實施例可提供不同的優點。

第2圖為根據本揭露內容某些實施方式之太陽能電池之俯視示意圖。如第2圖所示，太陽能電池200包含光電轉換層202、中間電極204、周邊電極208、匯流電極210。光電轉換層202包含迎光面202a。迎光面202a包含中間區域R1及周邊區域R2。周邊區域R2毗鄰中間區域R1。中間電極204配置於迎光面的中間區域R1上，且中間電極204具有中間電極分佈密度D1。周邊電極208配置於迎光面的周邊區域R2上，周邊電極208具有周邊電極分佈密度D3，且中間電極分佈密度D1大於周邊電極分佈密度D3。第2圖所繪示的實施方式與第1A圖差別在於，周邊區域R2分別位於中間區域R1的相對兩側。在一實施例中，中間區域R1中兩相鄰之匯流電極210之間的中間電極204的數量介於80至800條，例如95條、150條、200條、300條、400條、400條、600條、或700條。各周邊區域R2中周邊電極208的數量介於60至700條，例如70條、80條、95條、150條、200條、300條、400條、400條、或600條。

第3圖為根據本揭露內容某些實施方式之太陽能電池之俯視示意圖。如第3圖所示，太陽能電池300包含光電轉換層302、中間電極304、中間電極306、周邊電極308、及匯流電極310。光電轉換層302包含迎光面302a。迎光面302a包含中間區域R1、中間區域R1”、及周邊區域R2。中間電極304配置於迎光面302a的中間區域R1上，且中間電極304具有中間電極分佈密度D1。周邊電極308配置於迎光面302a的周邊區域R2上，周邊電極308具有周邊電極分佈密度D3，且中間電極分佈密度D1大於周邊電極分佈密度D3。第3圖所繪示的實施方式與第1A圖差別在於，中間區域R1”分別位於中間區域R1的相對兩側，周邊區域R2分別位於中間區域R1”的相對兩側。

第4圖為根據本揭露內容某些實施方式之第1A圖中沿A-A截線的剖面示意圖。如第4圖所示，太陽能電池100包含光電轉換層102、匯流電極110、下電極120、鈍化層130、及可選擇性使用的抗反射層140。光電轉換層102包含第一型半導體層1021、第二型半導體層1022、及迎光面102a。第二型半導體層1122配置於第一型半導體層1121上。迎光面102a位於第二型半導體層1122的表面。在某些實施例中，第一型半導體層1121可為具有第一導電型的半導體基板，第二型半導體層1122可為具有第二導電型的半導體層。舉例來說，當第一型半導體層1121為P型時，第二型半導體層1122為N型。當第一型半導體層1121為N型時，第二型半導體層1122為P型。第一型半導體層1121與第二型半導體層1122的交界存在PN接面(p-n junction)，以接收外界光線並轉換成電能。在另一實施例中，形成光電轉換層102的步驟包含使用磷擴散製程及邊緣蝕刻處理，使P型矽基板的一部分形成N型摻雜層。在又一實施例中，可選擇性地粗糙化迎光面102a，以增加光線的吸收率，進而提升太陽能電池100的效能。

匯流電極110配置於迎光面102a上並電性接觸第二型半導體層1122。抗反射層140覆蓋第二型半導體層1022的一部分，且抗反射層140具有多個開口暴露出匯流電極110及其他配置於迎光面102a上的電極(例如第1A圖的中間電極104、中間電極106及周邊電極108)。抗反射層140可減少入射光線被迎光面110a反射，提升太陽能電池的光吸收效率。在一實施例中，匯流電極110及其他配置於迎光面102a上的電極的材料包含高導電率材料，例如銀(Ag)，但本揭露內容不以此為限。在另一實施例中，抗反射層140包含氧化矽(SiO)層、氮化矽(SiN)層、其他適當的材料層、或其組合。

背電極120配置於光電轉換層102的背光面102b上。鈍化層130覆蓋背光面102b的一部分，且鈍化層130具有多個開口暴露出背電極120。在一實施例中，鈍化層130包含氧化矽層(SiO_x)或氮化矽(SiN_y)層。

綜上所述，本揭露內容提供的某些實施方式可解決中間區域與邊緣區域的片電阻差異過大的問題，進而提升太陽能電池的電性參數。

上文概述若干實施例之特徵結構，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭露內容之態樣。熟習此項技術者應瞭解，可輕易使用本揭露內容作為設計或修改其他製程及結構的基礎，以便實施本文所介紹之實施例的相同目的及/或實現相同優勢。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本揭露內容之精神及範疇，且可在不脫離本揭露內容之精神及範疇的情況下做出對本揭露內容的各種變化、替代及更改。

Claims

一種太陽能電池，包含：一光電轉換層，包含一迎光面，該迎光面包含一中間區域及一第一邊緣區域，該第一邊緣區域毗鄰該中間區域；多個中間電極，配置於該迎光面的該中間區域上，且該些中間電極具有一中間電極分佈密度；以及多個第一正面電極，配置於該迎光面的該第一邊緣區域上，該第一正面電極具有一第一電極分佈密度，且該中間電極分佈密度大於該第一電極分佈密度。
如請求項1所述之太陽能電池，其中該些中間電極數量大於該些第一正面電極數量。
如請求項1所述之太陽能電池，其中各該中間電極的寬度大於各該第一正面電極的寬度。
如請求項1所述之太陽能電池，其中該中間區域中兩條以上的該些中間電極連接至該第一邊緣區域中該些第一正面電極的其中一條。
如請求項1所述之太陽能電池，其中該光電轉換層包含一第一型半導體層及一第二型半導體層，該第二型半導體層配置於該第一型半導體層上，且該迎光面位於該第二型半導體層的表面。
如請求項1所述之太陽能電池，更包含至少一匯流電極，該些匯流電極配置於該迎光面上，且由該中間區域延伸到該第一邊緣區域，該些中間電極及該些第一正面電極由該匯流電極延伸出。
如請求項1所述之太陽能電池，其中該迎光面更包含一第二邊緣區域，且第一邊緣區域及該第二邊緣區域位於該中間區域的相對兩側。
如請求項1所述之太陽能電池，更包含多個第二正面電極，配置於該第二邊緣區域，並具有一第二電極分佈密度，且該第二電極分佈密度等於該第一電極分佈密度。
一種太陽能電池，包含：一光電轉換層，包含一迎光面，該迎光面包含一中間區域及圍繞該中間區域的一周邊區域，該中間區域具有一第一片電阻，該周邊區域具有一第二片電阻，且該第一片電阻大於該第二片電阻；多個中間電極，配置於該迎光面的該中間區域上；以及多個周邊電極，配置於該迎光面的該周邊區域上，該些中間電極在該中間區域上的一分佈密度大於該些周邊電極在該周邊區域上的一分佈密度。
如請求項9所述之太陽能電池，其中該中間區域具有一第一半導體摻雜濃度(atoms/cm³)，該周邊區域具有一第二半導體摻雜濃度，且該第一半導體摻雜濃度大於該第二半導體摻雜濃度。