專利名稱：太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種太陽能電池，特別是有關(guān)于一種具有金屬貫穿式背電極的異質(zhì)接面太陽能電池。
背景技術(shù)：
硅晶片的生產(chǎn)供應(yīng)已是相當(dāng)成熟的技術(shù)，廣泛使用于各種半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的電子材料，再加上硅原子能隙適合吸收太陽光，使得硅晶太陽能電池成為目前使用最廣泛的太陽能電池。金屬貫穿式背電極太陽電池(metal wrap-through solar cell)為利用在芯片上貫穿芯片正背面的復(fù)數(shù)個貫穿孔，將正面的匯流電極(bus bar)導(dǎo)引至背面，其不僅可增加正面照光面積，電池效率增加，在電池封裝成模塊的同時，還可以減低串連電阻，縮小電池與電池間的空隙，最終使背電極模塊效率增加，為硅晶太陽電池未來發(fā)展的趨勢之一。異質(zhì)接面(hetero-junction)太陽能電池為在硅芯片上成長非晶硅(a-Si)的鈍化層(passivation layer)與非晶硅射極(emitter)，其具有極低的表面復(fù)合速率 (recombination velocity)，因此，擁有很高的開路電壓(> 0. 7V)，目前此結(jié)構(gòu)為世界上 CZ單晶效率最高的大面積硅晶太陽能電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能電池。本發(fā)明提供一種太陽能電池，包括一基底，包括一第一表面和一第二表面，其中基底為第一型態(tài)；一穿孔，貫穿基底，基底的穿孔中包括一第三表面；一第一薄膜半導(dǎo)體層，設(shè)置于穿孔中的第三表面和并延伸至基底的第二表面上方，其中第一薄膜半導(dǎo)體層為第二型態(tài)；一第二薄膜半導(dǎo)體層，設(shè)置于基底的第一表面上；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于第二薄膜半導(dǎo)體層上；及一穿孔連接層，設(shè)置于穿孔中，并延伸至基底的第一表面和第二表面上方，其中第一薄膜半導(dǎo)體層和基底之間形成一接面，用以避免穿孔連接層金屬和基底間的短路發(fā)生。本發(fā)明還提供一種太陽能電池，包括一基底，包括一第一表面和一第二表面，其中基底為第一型態(tài)；一穿孔，貫穿基底，基底的穿孔中包括一第三表面；一絕緣層，設(shè)置于穿孔中的第三表面和并延伸至基底的第二表面上方；一第一薄膜半導(dǎo)體層，設(shè)置于基底的第一表面上，其中該第一薄膜半導(dǎo)體層為第二型態(tài)；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于第一薄膜半導(dǎo)體層上；及一穿孔連接層，設(shè)置于穿孔中，并延伸至基底的第一表面和第二表面上方。本發(fā)明的優(yōu)點如下1)本發(fā)明利用金屬貫穿的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將正面的金屬貫穿至背面，原本在正面的匯排流電極被制作在背面，因此可以增加正面照光面積，增加電池效率， 這種技術(shù)運(yùn)用在異質(zhì)接面太陽能電池上，可有效提高太陽能電池的效率。2、本發(fā)明的電池結(jié)構(gòu)都可以用簡單的工藝被復(fù)制并應(yīng)用在未來太陽光電產(chǎn)業(yè)上。3)本發(fā)明的太陽能電池先于基底中形成穿孔，再進(jìn)行形成非晶硅層的工藝。因此，本發(fā)明可在形成穿孔后，形成非晶硅層之前，可進(jìn)行化學(xué)處理工藝，減少形成穿孔エ藝所造成的缺陷，以提升電池效率。為讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉ー些較佳實施例，并 配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下


圖IA IH顯示本發(fā)明ー實施例包括金屬貫穿式背電極的單面異質(zhì)接面的太陽能 電池制作方法各階段的剖面圖。圖2A 2J顯示本發(fā)明ー實施例包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽能 電池制作方法各階段的剖面圖。圖3A 3F顯示本發(fā)明ー實施例包括金屬貫穿式背電極的單面異質(zhì)接面的太陽能 電池制作方法各階段的剖面圖。圖4A 4F顯示本發(fā)明ー實施例包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽能 電池制作方法各階段的剖面圖。圖5A 5G描述本發(fā)明另ー實施例包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽 能電池制作方法各階段的剖面圖。圖6顯示本發(fā)明圖2J實施例包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽能電 池的短路電流(Jsc)，與電壓的曲線圖和功率與電壓的曲線圖。圖7顯示本發(fā)明圖4F施例包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽能電池 的短路電流(Jsc)與電壓的曲線圖，和功率與電壓的曲線圖。主要附圖標(biāo)記說明102:基底；104:第一表面；105:第二表面；106:第三表面；108:穿孔；110:摻雜區(qū)；112 第一薄膜半導(dǎo)體層； 114 第一圖案化金屬層；116:第二薄膜半導(dǎo)體層； 118:透明導(dǎo)電層；120 第二圖案化金屬層； 122 第三圖案化金屬層；124:穿孔連接層；202:基底；204 第一表面；205 第二表面；206:第三表面；208:穿孔；210 第一薄膜半導(dǎo)體層； 212 第二薄膜半導(dǎo)體層；214 第一圖案化金屬層； 216 第三薄膜半導(dǎo)體層；218 第二圖案化金屬層； 220 第四薄膜半導(dǎo)體層；222 透明導(dǎo)電層；2 第三圖案化金屬層；226:穿孔連接層；302:基底；304 第一表面；305 第二表面；306:第三表面；308:穿孔；310 摻雜區(qū)；312 絕緣層；314 第一薄膜半導(dǎo)體層； 316:透明導(dǎo)電層；318 穿孔連接層；320 圖案化金屬層；
402 基底；404405 第二表面；406408:穿孔；410412 第一薄膜半導(dǎo)體層； 414416:圖案化金屬層；418420:透明導(dǎo)電層；422502 基底；504505 第二表面；506508:穿孔；510512 第一薄膜半導(dǎo)體層； 514516 第二薄膜半導(dǎo)體層； 518520:穿孔連接層。第一表面； 第三表面； 絕緣層；第二薄膜半導(dǎo)體層 穿孔連接層； 切口 ；第一表面； 第三表面； 絕緣層； 圖案化金屬層； 透明導(dǎo)電層；
具體實施例方式以下提供許多不同實施例或范例，以實行本發(fā)明各種不同實施例的特征。以下將針對特定實施例的制作方法與構(gòu)成作簡要描述，當(dāng)然，以下的描述僅是范例，非用來限定本發(fā)明。以下配合圖IA IH描述本發(fā)明一實施例包括金屬貫穿式背電極的單面異質(zhì)接面的太陽能電池制作方法。首先，請參照圖1A，提供一基底102，包括一第一表面104和一第二表面105。基底102可以是單晶硅、多晶硅或其它適合的半導(dǎo)體材料組成。接著，對基底102進(jìn)行鉆孔步驟，于基底102中形成一穿孔108 (via hole)，以下將穿孔108中的基底 102表面稱為第三表面106。一般施行鉆孔的方式可以為濕式化學(xué)蝕刻方式，例如HF/HN03 酸蝕刻方式、KOH或NaOH等堿蝕刻方式，可以為干式蝕刻方式，例如使用Cl2、CF4、BCl3等氣體蝕刻方式，可以為激光移除方式，例如使用Nd YAG激光、半導(dǎo)體激光、Q-Switch激光、 XeCl3、KrF、ArF等氣體激光，與其它相關(guān)聯(lián)的能量高于lj/cm2激光，在本實施例我們是采用激光作為鉆孔的方式。在本發(fā)明一實施例中，基底102為第一型態(tài)的半導(dǎo)體，例如η型硅。 請參照圖1Β，進(jìn)行一摻雜工藝，于基底102的第二表面105和基底102穿孔108中的第三表面106下形成一摻雜區(qū)110。在本發(fā)明一實施例中，上述摻雜工藝為一熱擴(kuò)散工藝，摻雜區(qū) 110為第一型態(tài)，例如η型，摻雜源例如為三氯氧磷(POCl3)。接著，請參照圖1C，形成一第一薄膜半導(dǎo)體層(thin-film semiconductor layer) 112于基底102的第二表面105上方和基底102穿孔108中的第三表面106上方的摻雜區(qū)110上，一般薄膜半導(dǎo)體層包含非晶硅 (amorphous silicon)、納米晶娃(nanocrystal 1 ine silicon)、微晶娃(microcrystalline silicon)、非晶碳化娃(amorphous silicon carbonate)、納米晶碳化娃(nanocrystal 1 ine silicon carbonate)、微晶碳化娃(microcrystalline silicon carbonate)、非晶娃錯 (amorphous silicon germanium)、納米晶娃錯(nanocrystal 1 ine silicon germanium)、 微晶娃錯(microcrystalline silicon germanium)、非晶錯(amorphous germanium)納米 m^ (nanocrystal 1 ine germanium) ^Wim^ (microcrystalline germanium)等四方
物，在本發(fā)明實施例中，薄膜半導(dǎo)體層是釆用非晶硅(amorphous silicon)。在本發(fā)明一實施例中，第一薄膜半導(dǎo)體層112為第二型的非晶硅，例如ρ型，且第一薄膜半導(dǎo)體層112和摻雜區(qū)110之間可包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層(未繪示)。非晶硅的成長的方式包括等離子輔助化學(xué)沉禾只(plasma enhanced chemical vapor deposition)、減鍵(sputter)等方式。 本實施例提到的P型非晶硅(p-type amorphous silicon)是由導(dǎo)入甲烷(silane)、氫氣、 乙硼烷(B2H6)于真空等離子化學(xué)輔助氣相沉積系統(tǒng)成長。一般而言，其它三族的元素，例如鋁(aluminum)、鎵(gallium)也可以被用來作為ρ型摻雜的元素。η型非晶硅(n-type amorphous silicon)是由導(dǎo)入甲烷(silane)、氫氣、磷化氫(PH3)于真空等離子化學(xué)輔助氣相沉積系統(tǒng)中成長，一般而言，其它五族的元素，例如砷(arsenic)也可以被用來作為 η型摻雜的元素。本實施例提到的本質(zhì)非晶硅(intrinsic amorphous silicon)是由導(dǎo)入甲烷(silane)與氫氣于真空等離子化學(xué)輔助氣相沉積系統(tǒng)中成長。請參照圖1D，以例如網(wǎng) ￡口 (screen-printing) > SIIjS (sputtering)、蒸H (evaporation)或電IS (plating)工藝，于基底102的第二表面105上方和基底102穿孔108中的第三表面106上方的第一薄膜半導(dǎo)體層112上形成第一圖案化金屬層114。在本發(fā)明一實施例中，第一圖案化金屬層 114的組成材料為例如鋁、銀等具高導(dǎo)電系數(shù)的金屬。請參照圖1E，以第一圖案化金屬層 114作為掩膜，進(jìn)行一化學(xué)蝕刻工藝，移除未被第一圖案化金屬層114覆蓋的第一薄膜半導(dǎo)體層112。請參照圖1F，形成一第二薄膜半導(dǎo)體層116于基底102的第一表面104上，作為一射極(emitter)。在本發(fā)明一實施例中，第二薄膜半導(dǎo)體層116為第二型態(tài)的非晶硅層， 例如P型。第二薄膜半導(dǎo)體層116和基底102之間可包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層(未繪示)。 請參照圖1G，形成一透明導(dǎo)電層(transparent conduction Iayer) 118于第二薄膜半導(dǎo)體層116上。在本發(fā)明一實施例中，透明導(dǎo)電層118為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱 ΙΤ0)。一般而言，透明導(dǎo)電材料可以為氧化銦andium Oxide)系列、氧化鋅(Tin Oxide) 系列、氧化錫(Zinc Oxide)系列等摻雜金屬的氧化物。接著，以例如網(wǎng)印技術(shù)，形成第二圖案化金屬層120于透明導(dǎo)電層118上，且形成第三圖案化金屬層122于基底102的第二表面105上。在本發(fā)明一實施例中，第二圖案化金屬層120和第三圖案化金屬層122的組成材料為例如鋁、銀等具高導(dǎo)電系數(shù)的金屬。后續(xù)，請參照圖1H，以例如網(wǎng)印技術(shù)，形成一穿孔連接層124，電性連接基底102第一表面104和第二表面105上方的圖案化金屬層，以將基底102正面的匯流電極(bus bar)導(dǎo)引至背面。根據(jù)上述，本實施例形成一包括金屬貫穿式背電極的單面異質(zhì)接面的太陽能電池結(jié)構(gòu)，其包括一基底102，包括一第一表面104和一第二表面105，其中基底102為第一型態(tài)；一穿孔108，貫穿基底102，基底102的穿孔108中包括一第三表面106 ；—第一薄膜半導(dǎo)體層112，設(shè)置于穿孔108中的第三表面106和并延伸至基底102的第二表面105上方， 其中第一薄膜半導(dǎo)體層112為第二型態(tài)非晶硅；一摻雜區(qū)110，設(shè)置于該基底102的第二表面105和該穿孔108中的第三表面106下，其中該摻雜區(qū)110具有第一型態(tài)；一第二薄膜半導(dǎo)體層116，設(shè)置于基底102的第一表面104上；一透明導(dǎo)電層118，設(shè)置于第二薄膜半導(dǎo)體層116上；一第一圖案化金屬層114，設(shè)置于穿孔108中，一第二圖案化金屬層120，設(shè)置于透明導(dǎo)電層118上，和一第三圖案化金屬層122，設(shè)置于基底102的第二表面105上；一穿孔連接層124，設(shè)置于穿孔108中，并延伸至基底102的第一表面104和第二表面105上方， 其中第一薄膜半導(dǎo)體層112和基底102之間形成一接面，用以避免穿孔連接層IM和基底 102間的短路發(fā)生。以下配合圖2A 2J描述本發(fā)明一實施例包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽能電池制作方法。首先，請參照圖2A，提供一基底202，包括一第一表面204和一第二表面205?；?02可以是單晶硅、多晶硅或其它適合的半導(dǎo)體材料組成。接著，對基底 202進(jìn)行鉆孔步驟，于基底202中形成一穿孔208 (via hole)，以下將穿孔208中的基底202 表面稱為第三表面206。在本發(fā)明一實施例中，基底202為第一型態(tài)的半導(dǎo)體，例如η型硅。 請參照圖2Β，于基底202的第二表面205和基底202穿孔208中的第三表面206形成上依序形成一第一薄膜半導(dǎo)體層(thin-film semiconductor layer) 210和一第二薄膜半導(dǎo)體層212，一般薄膜半導(dǎo)體層包含非晶硅(amorphous silicon)、納米晶硅(nanocrystalline silicon)、微晶娃(microcrystalline silicon)、非晶碳化娃(amorphous silicon carbonate)、納米晶碳化娃(nanocrystalline silicon carbonate)、微晶碳化娃 (microcrystalline silicon carbonate)、非晶娃錯(amorphous silicon germanium)、納米晶 錯(nanocrystalline silicon germanium)、微1 錯(microcrystalline silicon germanium)、非晶錯(amorphous germanium)納米晶錯(nanocrystalline germanium) 晶鍺(microcrystalline germanium)等四族化合物，在本發(fā)明實施例中，薄膜半導(dǎo)體層是采用非晶硅(amorphous silicon)。在本發(fā)明一實施例中，第一薄膜半導(dǎo)體層210是本質(zhì)非晶硅，第二薄膜半導(dǎo)體層212是第二型態(tài)的非晶硅，例如ρ型的非晶硅。請參照圖2C，以例如網(wǎng)印、濺鍍、蒸鍍或電鍍工藝，于基底202的第二表面205上方和基底202穿孔208中的第三表面206上方的第二薄膜半導(dǎo)體層212上形成第一圖案化金屬層214。在本發(fā)明一實施例中，第一圖案化金屬層214為金屬電極(electrode)，例如鋁、銀等具高導(dǎo)電系數(shù)的金屬。請參照圖2D，以第一圖案化金屬層214作為掩膜，進(jìn)行一化學(xué)蝕刻工藝，移除未被第一圖案化金屬層214覆蓋的第一薄膜半導(dǎo)體層210和第二薄膜半導(dǎo)體層212。請參照圖2E， 形成一第三薄膜半導(dǎo)體層216于基底202的第二表面205上和基底202穿孔208中的第三表面206上方。在本發(fā)明一實施例中，第三薄膜半導(dǎo)體層層216是第一型態(tài)非晶硅，例如η 型，第三薄膜半導(dǎo)體層層216和基底202之間可包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層(未繪示)。后續(xù)，以例如網(wǎng)印工藝，形成第二圖案化金屬層218于第三薄膜半導(dǎo)體層216上。在本發(fā)明一實施例中，第二圖案化金屬層218為金屬電極(electrode)，例如鋁、銀等具高導(dǎo)電系數(shù)的金屬。第三薄膜半導(dǎo)體層216和圖案化金屬層218之間可包括一透明導(dǎo)電層(未繪示)，請參照圖2G，以第二圖案化金屬層218為掩膜，進(jìn)行一化學(xué)蝕刻工藝，移除未被第二圖案化金屬層218覆蓋的第三薄膜半導(dǎo)體層216。請參照圖2H，形成一第四薄膜半導(dǎo)體層220于基底202的第一表面204上，作為一射極(emitter)。在本發(fā)明一實施例中，第四薄膜半導(dǎo)體層220為第二型態(tài)的非晶硅，例如ρ型。第四薄膜半導(dǎo)體層220和基底202之間可包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層(未繪示)。請參照圖21，形成一透明導(dǎo)電層222于第四薄膜半導(dǎo)體層220 上。在本發(fā)明一實施例中，透明導(dǎo)電層222為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱IT0)。 接著，以例如網(wǎng)印技術(shù)，形成第三圖案化金屬層2Μ于透明導(dǎo)電層222上。在本發(fā)明一實施例中，第三圖案化金屬層224的組成材料為例如鋁、銀等具高導(dǎo)電系數(shù)的金屬。后續(xù)，請參照圖2J，以例如網(wǎng)印技術(shù)，形成一穿孔連接層226，電性連接基底第一表面204和第二表面 205上方的圖案化金屬層，以將基底202正面的匯流電極(bus bar)導(dǎo)引至背面。
根據(jù)上述，本實施例形成一種包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面太陽能電池，包括一基底202，包括一第一表面204和一第二表面205，其中該基底202為第一型態(tài)； 一穿孔208，貫穿該基底202，該基底202的穿孔208中包括一第三表面206 ；—第一薄膜半
8導(dǎo)體層210，設(shè)置于該穿孔208中的第三表面206和并延伸至該基底202的第二表面205上方，其中該第一薄膜半導(dǎo)體層210為本質(zhì)非晶硅；一第二薄膜半導(dǎo)體層212，設(shè)置于該第一薄膜半導(dǎo)體層210上，其中該第二薄膜半導(dǎo)體層212為第二型態(tài)的非晶硅；一第三薄膜半導(dǎo)體層216，設(shè)置于該基底202的第二表面205上；一第二圖案化金屬層218，設(shè)置于該第三薄膜半導(dǎo)體層216上；一第四薄膜半導(dǎo)體層220，設(shè)置于該基底220的第一表面204上；一透明導(dǎo)電層222，設(shè)置于該第四薄膜半導(dǎo)體層220上；一第三圖案化金屬層224，設(shè)置于該透明導(dǎo)電層222上；一穿孔連接層226，設(shè)置于該穿孔208中，并延伸至該基底202的第一表面 204和第二表面205上方，其中該第二薄膜半導(dǎo)體層212和該基底202之間形成一接面，用以避免穿孔連接層金屬和基底間的短路發(fā)生。以下配合圖3A 3F描述本發(fā)明一實施例包括金屬貫穿式背電極的單面異質(zhì)接面的太陽能電池制作方法。首先，請參照圖3A，提供一基底302，包括一第一表面304和一第二表面305。基底302可以是單晶硅、多晶硅或其它適合的半導(dǎo)體材料組成。接著，對基底302進(jìn)行鉆孔步驟，于基底302中形成一穿孔308 (via hole)，以下將穿孔308中的基底302表面稱為第三表面306。在本發(fā)明一實施例中，基底302為第一型態(tài)的半導(dǎo)體， 例如η型硅。請參照圖3Β，進(jìn)行一摻雜工藝，于基底302的第二表面305和基底302穿孔 308中的第三表面306形成一摻雜區(qū)310。在本發(fā)明一實施例中，上述摻雜工藝為一熱擴(kuò)散工藝，摻雜區(qū)310為第一型態(tài)，例如η型，摻雜源例如為三氯氧磷(POCl3)。接著，形成一絕緣層312于基底302的第二表面305上方和基底302穿孔308中的第三表面306上方的摻雜區(qū)310上。在本發(fā)明一實施例中，絕緣層312為一般可作為絕緣的材料，例如氧化硅(silicon oxide)、氧化鋁(aluminum oxide)、高分子(polymer)、以及其它不導(dǎo)電的物質(zhì)。請參照圖3D，形成一第一薄膜半導(dǎo)體層(thin-film semiconductor layer) 314 于基底302的第一表面304上，作為一射極(emitter)。一般薄膜半導(dǎo)體層包含非晶硅 (amorphous silicon)、納米晶娃(nanocrystal 1 ine silicon)、微晶娃(microcrystalline silicon)、非晶碳化娃(amorphoussi 1 icon carbonate)、納米晶碳化娃(nanocrystalline silicon carbonate)、微晶碳化娃(microcrystalline silicon carbonate)、非晶娃錯 (amorphous silicon germanium)、納米晶娃錯(nanocrystal line silicon germanium)、 微晶娃錯(microcrystalline silicon germanium)、非晶錯(amorphous germanium)納米 m^ (nanocrystal 1 ine germanium) ^Xm^ (microcrystalline germanium)等四方m^f 物。在本發(fā)明實施例中，薄膜半導(dǎo)體層是采用非晶硅(amorphous silicon)。在本發(fā)明一實施例中，第一薄膜半導(dǎo)體層314為第二型態(tài)非晶硅，例如ρ型。第一薄膜半導(dǎo)體層314和基底302之間可包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層(未繪示)。請參照圖3E，形成一透明導(dǎo)電層316 于第一薄膜半導(dǎo)體層314上。在本發(fā)明一實施例中，透明導(dǎo)電層316為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱ΙΤ0)。接著，以例如網(wǎng)印技術(shù)，形成圖案化金屬層320于基底302的第二表面305上。在本發(fā)明一實施例中，圖案化金屬層320的組成材料為例如鋁、銀等具高導(dǎo)電系數(shù)的金屬。后續(xù)，以例如網(wǎng)印技術(shù)，形成一穿孔連接層318，電性連接基底302第一表面304 和第二表面305上方的圖案化金屬層320，以將基底302正面的匯流電極(bus bar)導(dǎo)引至背面。后續(xù)，請參照圖3F，使用激光于基底302的第二表面305形成切口，以提供隔離，減少漏電流。根據(jù)上述，本實施例形成一種包括金屬貫穿式背電極的單面異質(zhì)接面太陽能電池，包括一基底302，包括一第一表面304和一第二表面305，其中基底302為第一型態(tài)；一穿孔308，貫穿基底302，基底302的穿孔308中包括一第三表面306 ；—摻雜區(qū)310，設(shè)置于基底302的第二表面305和穿孔308中的第三表面306下，其中摻雜區(qū)310具有第一型態(tài)； 一絕緣層312，設(shè)置于穿孔308中的第三表面306和并延伸至基底302的第二表面305上方；一第一薄膜半導(dǎo)體層314，設(shè)置于基底302的第一表面304上；一透明導(dǎo)電層316，設(shè)置于第一薄膜半導(dǎo)體層314上；一圖案化金屬層320，設(shè)置于基底302的第二表面305上；一穿孔連接層318，設(shè)置于穿孔308中，并延伸至基底302的第一表面304和第二表面305上方。以下配合圖4A 4F描述本發(fā)明一實施例包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽能電池制作方法。首先，請參照圖4A，提供一基底402，包括一第一表面404和一第二表面405。基底402可以是單晶硅、多晶硅或其它適合的半導(dǎo)體材料組成。接著， 對基底402進(jìn)行鉆孔步驟，于基底402中形成一穿孔408 (via hole)，以下將穿孔408中的基底402表面稱為第三表面406。在本發(fā)明一實施例中，基底402為第一型態(tài)的半導(dǎo)體，例如η型硅。請參照圖4Β，形成一絕緣層410于基底402的第二表面405上和基底 402穿孔408中的第三表面406上。在本發(fā)明一實施例中，絕緣層410為氮化硅。請參照圖4C，形成一第一薄膜半導(dǎo)體層(thin-film semiconductor layer)412于基底402 的第一表面404上，作為一射極(emitter)。一般薄膜半導(dǎo)體層包含非晶硅(amorphous silicon)、納米晶娃(nanocrystal 1 ine silicon)、微晶娃(microcrystalline silicon)、 非晶碳化娃(amorphous silicon carbonate)、納米晶碳化娃(nanocrystalline silicon carbonate)(microcrystalline silicon carbonate)(amorphous silicon germanium)、納米晶娃錯(nanocrystalline silicon germanium)、微晶娃錯 (microcrystalline silicon germanium)、非晶錯(amorphous germanium)納米晶錯 (nanocrystal 1 ine germanium) ^Xm^ (microcrystalline germanium)等四方m^f·。 在本發(fā)明實施例中，薄膜半導(dǎo)體層是采用非晶硅(amorphous silicon)。在本發(fā)明一實施例中，第一薄膜半導(dǎo)體層412為第二型態(tài)非晶硅，例如ρ型。第一薄膜半導(dǎo)體層412和基底 402之間可包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層(未繪示)。接著，請參照圖4D，形成一第二薄膜半導(dǎo)體層414于基底402的第二表面405上，并延伸至穿孔408中的絕緣層410上。在本發(fā)明一實施例中，第二薄膜半導(dǎo)體層414為第一型態(tài)非晶硅，例如η型。第二薄膜半導(dǎo)體層414和基底402之間可包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層(未繪示)，請參照圖4Ε，形成一透明導(dǎo)電層420 于第一薄膜半導(dǎo)體層412上。在本發(fā)明一實施例中，透明導(dǎo)電層420為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱ΙΤ0)。接著，以例如網(wǎng)印技術(shù)，形成圖案化金屬層416于基底402的第二表面405上。在本發(fā)明一實施例中，圖案化金屬層416的組成材料為例如鋁、銀等具高導(dǎo)電系數(shù)的金屬。第二薄膜半導(dǎo)體層414和圖案化金屬層416之間可包括一透明導(dǎo)電層(未繪示)，后續(xù)，以例如網(wǎng)印技術(shù)，形成一穿孔連接層418，電性連接基底402第一表面404和第二表面405上方的圖案化金屬層416，以將基底402正面的匯流電極(bus bar)導(dǎo)引至背面。后續(xù)，請參照圖4F，使用激光于基底402的第二表面405形成切口 422，以提供隔離，減少漏電流。根據(jù)上述，本實施例形成一種包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面太陽能電池，包括一基底402，包括一第一表面404和一第二表面405，其中基底402為第一型態(tài)；一
10穿孔408，貫穿基底402，基底402的穿孔408中包括一第三表面406 ；—絕緣層410，設(shè)置于穿孔408中的第三表面406和并延伸至基底402的第二表面405上方；一第一薄膜半導(dǎo)體層412，設(shè)置于基底402的第一表面404上；一透明導(dǎo)電層420，設(shè)置于第一薄膜半導(dǎo)體層 412上；一第二薄膜半導(dǎo)體層414，設(shè)置于基底402的第二表面405上，且延伸入穿孔408中的絕緣層410上；一圖案化金屬層416，設(shè)置于基底402的第二表面405上；一穿孔連接層 418，設(shè)置于穿孔408中，并延伸至基底402的第一表面404和第二表面405上方。以下配合圖5A 5G描述本發(fā)明另一實施例包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽能電池制作方法。首先，請參照圖5A，提供一基底502，包括一第一表面504和一第二表面505?；?02可以是單晶硅、多晶硅或其它適合的半導(dǎo)體材料組成。接著， 對基底502進(jìn)行鉆孔步驟，于基底502中形成一穿孔508 (via hole)，以下將穿孔508中的基底502表面稱為第三表面506。在本發(fā)明一實施例中，基底502為第一型態(tài)的半導(dǎo)體，例如η型硅。請參照圖5Β，形成一絕緣層510于基底502的第二表面505上和基底502穿孔508中的第三表面506上。在本發(fā)明一實施例中，絕緣層510為氮化硅。請參照圖5C 圖，形成一第一薄膜半導(dǎo)體層(thin-film semiconductor layer)于基底502的第二表面 505上，并延伸至穿孔508中的絕緣層510上。一般薄膜半導(dǎo)體層包含非晶硅(amorphous silicon)、納米晶娃(nanocrystal 1 ine silicon)、微晶娃(microcrystalline silicon)、 非晶碳化娃(amorphous silicon carbonate)、納米晶碳化娃(nanocrystalline silicon carbonate)(microcrystalline silicon carbonate)(amorphous silicon germanium)、納米晶娃錯(nanocrystalline silicon germanium)、微晶娃錯 (microcrystalline silicon germanium)、非晶錯(amorphous germanium)納米晶錯 (nanocrystal 1 ine germanium) ^Xm^ (microcrystalline germanium)等四方m^f·。 在本發(fā)明實施例中，薄膜半導(dǎo)體層是采用非晶硅(amorphous silicon)。在本發(fā)明一實施例中，第一薄膜半導(dǎo)體層512為第一型態(tài)非晶硅，例如η型。第一薄膜半導(dǎo)體層512和基底 502之間可包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層(未繪示)。接著，請參照圖5D，以例如網(wǎng)印技術(shù)，形成圖案化金屬層514于基底502的第二表面505上方的第一薄膜半導(dǎo)體層512上。在本發(fā)明一實施例中，圖案化金屬層514的組成材料為例如鋁、銀等具高導(dǎo)電系數(shù)的金屬。請參照圖 5Ε，以圖案化金屬層514為掩膜，進(jìn)行一化學(xué)蝕刻工藝，移除未被圖案化金屬層514覆蓋的第一薄膜半導(dǎo)體層512。請參照圖5F，形成一第二薄膜半導(dǎo)體層516于基底502的第一表面504上，作為一射極(emitter)。在本發(fā)明一實施例中，第二薄膜半導(dǎo)體層516為第二型態(tài)非晶硅，例如P型。第二薄膜半導(dǎo)體層516和基底502之間可包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層 (未繪示)。請參照圖5G，形成一透明導(dǎo)電層518于第二薄膜半導(dǎo)體層516上。在本發(fā)明一實施例中，透明導(dǎo)電層518為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱IT0)。接著，以例如網(wǎng)印技術(shù)，以例如網(wǎng)印技術(shù)，形成一穿孔連接層520，電性連接基底502第一表面504和第二表面505上方的圖案化金屬層514，以將基底502正面的匯流電極(bus bar)導(dǎo)引至背面。 第一薄膜半導(dǎo)體層512和圖案化金屬層514之間可包括一透明導(dǎo)電層(未繪示)，值得注意的是，由于本實施例已將基底502第二表面505上暴露的例如η型的第一薄膜半導(dǎo)體層 512移除，不需進(jìn)行激光切割形成切口的工藝。根據(jù)上述，本實施例形成包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面一種太陽能電池，包括一基底502，包括一第一表面504和一第二表面505，其中基底502為第一型態(tài)；一穿孔508，貫穿基底502，基底502的穿孔508中包括一第三表面506 ；—絕緣層510，設(shè)置于穿孔508中的第三表面506和并延伸至基底502的第二表面505上方；一第二薄膜半導(dǎo)體層516，設(shè)置于該基底502的第二表面505上；一圖案化金屬層514，設(shè)置于該第二薄膜半導(dǎo)體層516上，其中該基底502第二表面505上方的圖案化金屬層514以外的區(qū)域不包括第二薄膜半導(dǎo)體層516 ；—第二薄膜半導(dǎo)體層516，設(shè)置于基底502的第一表面504上；一透明導(dǎo)電層518，設(shè)置于第二薄膜半導(dǎo)體層516上；一穿孔連接層520，設(shè)置于穿孔508中，并延伸至基底502的第一表面504和第二表面505上方。圖6顯示本發(fā)明圖2J實施例包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽能電池(以下稱第一范例)的短路電流(Jsc)與電壓的曲線圖和功率與電壓的曲線圖。請參照圖6和以下表1，第一范例的太陽能電池的短路電流為(Jsc)為32. 98，由此可得知第一范例的太陽能電池于穿孔中形成的與基底具有相反型態(tài)的非晶硅層可提供組件良好絕緣，沒有短路的發(fā)生。此外，如以下表1所示，第一范例的太陽能電池相較于一般的異質(zhì)接面太陽能電池效率約可提升0.6%。圖7顯示本發(fā)明圖4F實施例包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽能電池(以下稱第二范例)的短路電流(Jsc)與電壓的曲線圖、和功率與電壓的曲線圖。請參照圖7和以下表1，第二范例的太陽能電池的短路電流為(Jsc)為32. 97，由此可得知第二范例的太陽能電池穿孔中形成的絕緣層可提供組件良好絕緣，沒有短路的發(fā)生。此外，如以下表1所示，第二范例的太陽能電池相較于一般的異質(zhì)接面太陽能電池效率約可提升0. 5%0表 1
開路電壓(Voc)短路電流(Jsc)效率Eff.一般異質(zhì)接面太陽能電池0. 72032. 0719. 25第一范例的太陽能電池0. 72132. 9819. 84第二范例的太陽能電池0. 72032. 9719. 78本發(fā)明上述實施例的包括金屬貫穿式背電極的雙面異質(zhì)接面的太陽能電池及其制作方法具有以下優(yōu)點1)本發(fā)明利用金屬貫穿的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將正面的金屬貫穿至背面， 原本在正面匯排流電極被制作在背面，因此可以增加正面照光面積，增加電池效率，我們將這種技術(shù)運(yùn)用在異質(zhì)接面太陽能電池上，此可有效提高太陽能電池的效率。2、上述實施例的電池結(jié)構(gòu)都可以用簡單的工藝被復(fù)制并應(yīng)用在未來太陽光電產(chǎn)業(yè)上。3)本發(fā)明實施例的太陽能電池先于基底中形成穿孔，再進(jìn)行形成非晶硅層的工藝。因此，本發(fā)明可在形成穿孔后，形成非晶硅層之前，可進(jìn)行化學(xué)處理工藝，減少形成穿孔工藝所造成的缺陷，以提升電池效率。雖然本發(fā)明已揭露較佳實施例如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動與潤飾。另外，本發(fā)明不特別限定于特定說明書中描述的實施例的工藝、裝置、制造方法、組成和步驟。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明說明書的揭示，進(jìn)一步發(fā)展出與本發(fā)明大體上具有相同功能或大體上可達(dá)成相同結(jié)果的裝置和結(jié)構(gòu)。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，包括一基底，包括一第一表面和一第二表面，其中該基底為第一型態(tài)；一穿孔，貫穿該基底，該基底的穿孔中包括一第三表面；一第一薄膜半導(dǎo)體層，設(shè)置于該穿孔中的第三表面和并延伸至該基底的第二表面上方，其中該第一薄膜半導(dǎo)體層為第二型態(tài)；一第二薄膜半導(dǎo)體層，設(shè)置于該基底的第一表面上；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于該第二薄膜半導(dǎo)體層上；及一穿孔連接層，設(shè)置于該穿孔中，并延伸至該基底的第一表面和第二表面上方，其中該第一薄膜半導(dǎo)體層和該基底之間形成一接面，用以避免穿孔連接層和基底間的短路發(fā)生。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括一摻雜區(qū)，設(shè)置于該基底的第二表面和該穿孔中的第三表面下，其中該摻雜區(qū)具有第一型態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括一第一圖案化金屬層，設(shè)置于該透明導(dǎo)電層上，和一第二圖案化金屬層，設(shè)置于該基底的第二表面上。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層，位于該第一薄膜半導(dǎo)體層和該基底之間。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括一第三薄膜半導(dǎo)體層具有第一型態(tài)，位于該基底的第二表面上。
6.如權(quán)利要求5所述的太陽能電池，其中在該第三薄膜半導(dǎo)體層與該基底的第二表面之間，還包含一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括一第一圖案化金屬層，設(shè)置于該透明導(dǎo)電層上；和一第二圖案化金屬層，設(shè)置于該第三薄膜半導(dǎo)體層上，其中還包括一透明導(dǎo)電層， 位于該第三薄膜半導(dǎo)體層和一第二圖案化金屬層之間。
8.一種太陽能電池，包括一基底，包括一第一表面和一第二表面，其中該基底為第一型態(tài)；一穿孔，貫穿該基底，該基底的穿孔中包括一第三表面；一絕緣層，設(shè)置于該穿孔中的第三表面和并延伸至該基底的第二表面上方；一第一薄膜半導(dǎo)體層，設(shè)置于該基底的第一表面上，其中該第一薄膜半導(dǎo)體層為第二型態(tài)；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于該第一薄膜半導(dǎo)體層上；及一穿孔連接層，設(shè)置于該穿孔中，并延伸至該基底的第一表面和第二表面上方。
9.如權(quán)利要求8所述的太陽能電池，還包括一摻雜區(qū)，設(shè)置于該基底的第二表面和該穿孔中的第三表面下，其中該摻雜區(qū)具有第一型態(tài)。
10.如權(quán)利要求8所述的太陽能電池，還包括一第一圖案化金屬層，設(shè)置于該透明導(dǎo)電層上；和一第二圖案化金屬層，設(shè)置于該基底的第二表面上。
11.如權(quán)利要求8所述的太陽能電池，還包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層，位于該第一薄膜半導(dǎo)體層和該基底之間。
12.如權(quán)利要求8所述的太陽能電池，還包括一第二薄膜半導(dǎo)體層，設(shè)置于該基底的第二表面上，且延伸入該穿孔中，其中該第二薄膜半導(dǎo)體層為第一型態(tài)，其中還包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層，位于該第二薄膜半導(dǎo)體層和該基底第二表面之間。
13.如權(quán)利要求8所述的太陽能電池，還包括一圖案化金屬層，設(shè)置于該第二薄膜半導(dǎo)體層上，其中還包括一透明導(dǎo)電層，位于該第二薄膜半導(dǎo)體層和一圖案化金屬層之間。
14.如權(quán)利要求8所述的太陽能電池，還包括一第二薄膜半導(dǎo)體層，設(shè)置于該基底的第二表面上，其中該第二薄膜半導(dǎo)體層為第一型態(tài)，且還包括一本質(zhì)薄膜半導(dǎo)體層，位于該第二薄膜半導(dǎo)體層和該基底第二表面之間，還包括一第二圖案化金屬層，設(shè)置于該第二薄膜半導(dǎo)體層上，其中還包括一透明導(dǎo)電層，位于該第二薄膜半導(dǎo)體層和一圖案化金屬層之間， 其中該基底第二表面上方的圖案化金屬層以外的區(qū)域不包括該第二薄膜半導(dǎo)體層。
全文摘要
一種太陽能電池，包括一基底，包括一第一表面和一第二表面，其中基底為第一型態(tài)；一穿孔，貫穿基底，基底的穿孔中包括一第三表面；一第一薄膜半導(dǎo)體層，設(shè)置于穿孔中的第三表面和并延伸至基底的第二表面上方，其中第一薄膜半導(dǎo)體層為第二型態(tài)；一第二薄膜半導(dǎo)體層，設(shè)置于基底的第一表面上；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于第二薄膜半導(dǎo)體層上；及一穿孔連接層，設(shè)置于穿孔中，并延伸至基底的第一表面和第二表面上方，其中第一薄膜半導(dǎo)體層和基底之間形成一接面，用以避免穿孔連接層金屬和基底間的短路發(fā)生。
文檔編號H01L31/0352GK102487090SQ20101060923
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者吳德清, 徐偉智, 蕭睿中, 陳建勛 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院