專利名稱：太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能電池，特別涉及一種具有特殊電極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
硅是各種半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中最為重要而且被廣泛使用的電子材料?，F(xiàn)今，硅晶圓的生 產(chǎn)供應(yīng)已是相當(dāng)成熟的技術(shù)，再加上硅的能隙適合吸收太陽(yáng)光，使得硅晶太陽(yáng)能電池成為 目前使用最廣泛的太陽(yáng)能電池。 一般單晶硅或多晶硅太陽(yáng)電池的構(gòu)造包含下列幾層外部 電極(Conducting grid)、抗反射層(Anti-ref lective layer) 、 N型與P型半導(dǎo)體層及內(nèi) 部電極(Back contact electrode)。 當(dāng)P型及N型半導(dǎo)體層互相接觸時(shí)，N型半導(dǎo)體層內(nèi)的電子會(huì)涌入P型半導(dǎo)體層 中，以填補(bǔ)其內(nèi)的空穴。在P-N接觸面附近，因電子_空穴的結(jié)合形成一個(gè)載子空乏區(qū)，而 P型及N型半導(dǎo)體層中也因分別帶有負(fù)、正電荷而形成一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)。當(dāng)太陽(yáng)光照射到此 P-N結(jié)構(gòu)時(shí)，P型和N型半導(dǎo)體層因吸收太陽(yáng)光而產(chǎn)生電子_空穴對(duì)。由于空乏區(qū)所提供的 內(nèi)建電場(chǎng)，可以讓半導(dǎo)體內(nèi)所產(chǎn)生的電子在電池內(nèi)流動(dòng)，因此若經(jīng)由電極把電子引出，就可 以形成一個(gè)完整的太陽(yáng)能電池。 外部電極的材料一般為鎳、銀、鋁、銅及鈀等金屬的各種搭配組合，而且為了傳導(dǎo) 足夠的電子流量，該電極與基板之間必須要有足夠大的傳導(dǎo)面積，然而，為降低外部電極對(duì) 于太陽(yáng)入射光的遮蔽率，外部電極覆蓋于基板上的表面積又必須盡可能地小。因此，對(duì)于外 部電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而言，其必須能夠兼顧低電阻以及低光遮蔽率的特性。目前的外部電極 結(jié)構(gòu)主要可分為匯流電極(bus bar)及指狀電極(finger)兩大結(jié)構(gòu)，其中，匯流電極的截 面積尺寸大于指狀電極的截面積尺寸，換言之，匯流電極如同樹(shù)木的主干而指狀電極則如 同樹(shù)木的分枝散布到電池表面各處。因此，電子借由指狀電極以匯集到匯流電極，并借由匯 流電極以匯出至外部負(fù)載，換言之，尺寸較大的匯流電極有助于提高電子流量，而尺寸較小 的指狀電極則有助于降低光遮蔽率。 請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，其為已知的太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)1的示意圖。在半導(dǎo)體基板 11上設(shè)置二匯流電極12及復(fù)數(shù)指狀電極13。半導(dǎo)體內(nèi)所產(chǎn)生的電子由該指狀電極13傳 導(dǎo)至匯流電極12，再由匯流電極12把電子引出，以提供電能至負(fù)載或儲(chǔ)存電能。 單晶硅太陽(yáng)電池的效率理論值最高達(dá)27%，研發(fā)階段約為24%，到產(chǎn)品商品化約 只有12 14%。因此，如何提供一種電極結(jié)構(gòu)及太陽(yáng)能電池，以兼顧低的電阻特性及低的 光遮蔽率，借以提高光電轉(zhuǎn)換的效率，實(shí)為當(dāng)前重要的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述課題，本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽(yáng)能電池，其借由改變電極結(jié) 構(gòu)中指狀電極的形狀以實(shí)現(xiàn)低的電阻特性及低的光遮蔽率，借以提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn) 換效率。[0008] 為達(dá)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一種太陽(yáng)能電池，其包含基板與設(shè)置在其表面 上的電極結(jié)構(gòu)，其中電極結(jié)構(gòu)包含復(fù)數(shù)匯流電極及復(fù)數(shù)指狀電極。該匯流電極被間隔設(shè)置 在基板上。該指狀電極被配置在該匯流電極的兩側(cè)，各該指狀電極具有一個(gè)第一端與一個(gè) 第二端，該指狀電極的第一端與匯流電極的中的一個(gè)相連接，且第一端的尺寸大于第二端 的尺寸。 其中，任一指狀電極的型態(tài)是從其第一端收斂至其第二端的結(jié)構(gòu)體。 由于太陽(yáng)能電池的電性表現(xiàn)與光利用率及電子傳輸阻力有著十分相關(guān)的關(guān)系，
在已知的技術(shù)中，是通過(guò)縮小指狀電極的寬幅以降低光的遮蔽率，但是當(dāng)指狀電極的寬幅
縮小至一定的寬度后，則會(huì)因?yàn)殡娮恿鱾鲗?dǎo)通道較小而使得電阻值發(fā)變大，并導(dǎo)致電子在
傳遞的過(guò)程發(fā)生電能的耗損(例如因?yàn)殡娮柚颠^(guò)高而導(dǎo)致電能轉(zhuǎn)換為熱能，并逸散至外
界)。因此，為避免電子在傳遞過(guò)程中因?yàn)楦咦柚刀a(chǎn)生電能的損耗，則必須加寬指狀電極
的寬幅，然而，如此的指狀電極結(jié)構(gòu)勢(shì)必增加光的遮蔽率。有鑒于此，本實(shí)用新型的電極結(jié)
構(gòu)及太陽(yáng)能電池將該指狀電極的第一端的尺寸設(shè)計(jì)為大于該指狀電極的第二端的尺寸，借
以使太陽(yáng)能電池能夠在不加大指狀電極寬幅的前提下，即維持低的光遮蔽率條件下，僅借
由改變指狀電極的形狀，也就是指狀電極的第一端大于第二端的設(shè)計(jì)，而有效地降低電子
流動(dòng)時(shí)所受到的阻力。與已知的技術(shù)相較，本實(shí)用新型可通過(guò)指狀電極的結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)兼
顧低的光遮蔽率以及低的電阻值的特性，從而可有效地提高太陽(yáng)能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。

[0011]圖1為已知的電極結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池的示意圖；及圖3為具有不同變化狀態(tài)的本實(shí)用新型的電極結(jié)構(gòu)的示意圖。元件符號(hào)說(shuō)明1 :電極結(jié)構(gòu)11 :基板12 :匯流電極13 :指狀電極2 :電極結(jié)構(gòu)21 :基板22 :匯流電極23 :指狀電極231 :第一端232 :第二端A:太陽(yáng)能電池dpd2、d3 :尺寸。
具體實(shí)施方式以下將參照相關(guān)附圖，說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池，其中相同的組件將以相同的組件符號(hào)加以說(shuō)明。 請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，其為本實(shí)用新型的一種太陽(yáng)能電池的示意圖，太陽(yáng)能電池A包含 基板21和電極結(jié)構(gòu)2，其中電極結(jié)構(gòu)2設(shè)置在基板21上，更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，電極結(jié)構(gòu)2設(shè)在基板 21的照光表面上并包含復(fù)數(shù)匯流電極22及復(fù)數(shù)指狀電極23。 其中，太陽(yáng)能電池A的基板21為半導(dǎo)體基板或光電轉(zhuǎn)換基板，其中半導(dǎo)體基板可 為單晶硅基板、多晶硅基板、或砷化鎵基板。舉例來(lái)說(shuō)，基板21為半導(dǎo)體基板時(shí)，其包含N 型半導(dǎo)體層(圖未顯示)及P型半導(dǎo)體層(圖未顯示)。 該匯流電極22實(shí)質(zhì)上彼此平行地設(shè)置在基板21上，而且每一匯流電極22與一個(gè) 外部負(fù)載(圖未顯示)相連接。在本實(shí)施例中，是以電極結(jié)構(gòu)2包含二個(gè)匯流電極22為例， 但是可以根據(jù)不同需求，而增減匯流電極22的數(shù)量。 指狀電極23遍布于基板21的N型半導(dǎo)體層的表面上，該指狀電極23分別具有一 個(gè)第一端231與一個(gè)第二端232，其中，第一端231的尺寸大于第二端232的尺寸d2 ;指 狀電極23的第一端231與二個(gè)匯流電極22中的一個(gè)相連接，該指狀電極23與匯流電極22 實(shí)質(zhì)上是相互垂直地配置在基板21上；在本實(shí)施例中，以該指狀電極23的型態(tài)是梯形為 例，然而本實(shí)用新型并不局限于此。 更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，從電子流動(dòng)的角度來(lái)看，首先，當(dāng)基板21接收太陽(yáng)能光線后，將入射 至基板21的光線經(jīng)過(guò)光、電轉(zhuǎn)換的反應(yīng)，進(jìn)而在基板21內(nèi)轉(zhuǎn)換出大量的電子，當(dāng)這些電子 到達(dá)基板21的表面上時(shí)，通過(guò)遍布于基板21表面上的指狀電極23來(lái)收集電子。由于指狀 電極23的第一端231的尺寸大于第二端232的尺寸d2，而且對(duì)于單一指狀電極23而言， 其是一種從第一端231平順且連續(xù)地收斂至第二端232的結(jié)構(gòu)體，所以對(duì)于進(jìn)入到指狀電 極23的電子而言，其可在阻力較小的情況下從第二端232流動(dòng)到第一端231 ;其次，由于指 狀電極23通過(guò)指狀電極23的第一端231與匯流電極22的連接，所以當(dāng)進(jìn)入到指狀電極23 的電子從第二端232流動(dòng)到第一端231后，這些電子通過(guò)第一端231匯集到匯流電極22 ;最 后，通過(guò)匯流電極22與外部負(fù)載的連接，將經(jīng)過(guò)光、電轉(zhuǎn)換反應(yīng)所產(chǎn)生的電子傳遞至外界。 值得注意的是，由于指狀電極23遍布于基板21的表面，為降低光的遮蔽率，指狀 電極23的尺寸不宜過(guò)寬，且在實(shí)際的電極結(jié)構(gòu)2設(shè)計(jì)上，匯流電極22的尺寸明顯大于指 狀電極23的尺寸。舉例來(lái)說(shuō)，在此所公開(kāi)的匯流電極22的寬幅(13為2毫米(mm)，而與其 對(duì)應(yīng)的指狀電極23的第一端231的尺寸為60微米(i! m)到110微米，第二端232的尺 寸d2則為40微米至100微米。因此，匯流電極22的電阻值明顯低于指狀電極23的電阻 值。另外，電子從指狀電極23流動(dòng)到匯流電極22，更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，電子從指狀電極23的第二 端232向第一端231的方向流動(dòng)，并由第一端231進(jìn)入至匯流電極22。雖然上述指狀電極 23的第一端231與第二端232分別公開(kāi)一個(gè)范圍，不過(guò)為降低電子在指狀電極23內(nèi)所受到 的阻力，指狀電極23的第一端231與第二端232的尺寸差必須介于5微米至70微米之間， 使電子的流動(dòng)速度得以借由第一端231與第二端232的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而加快。在其它的實(shí)施狀 態(tài)中，電極結(jié)構(gòu)可根據(jù)不同的需求來(lái)改變匯流電極的數(shù)量。舉例來(lái)說(shuō)，電極結(jié)構(gòu)可包含單一 匯流電極、三條匯流電極、或更多的匯流電極，而對(duì)于具有相同尺寸的基板而言，當(dāng)匯流電 極的數(shù)目大于2時(shí)，其寬幅可能小于2毫米(例如可能的寬幅為1. 5毫米或更小)；當(dāng)然， 當(dāng)匯流電極的數(shù)目小于2時(shí)，其寬幅可能較大于2毫米(例如可能的寬幅為2.5毫米或更 大)。綜上所述，電極結(jié)構(gòu)中匯流電極的數(shù)量及寬幅可因需求不同，而設(shè)計(jì)成所需的數(shù)量及
5寬度。 參照?qǐng)D3所示，其主要針對(duì)指狀電極23的變化形狀來(lái)說(shuō)明。指狀電極23可為內(nèi) 凹弧線al、外凸弧線a2、直線或斜線中任兩條線所組成的形狀，如由兩條內(nèi)凹弧線、兩條 外凸弧線、一條直線加一條斜線a3、一條直線加一條內(nèi)凹弧線a4、或一條直線加一條外凸 弧線a5所組成。 由于太陽(yáng)能電池的電性表現(xiàn)與光利用率及電子傳輸阻力有著十分相關(guān)的關(guān)系， 在已知的技術(shù)中，通過(guò)縮小指狀電極的寬幅來(lái)降低光的遮蔽率，但是當(dāng)指狀電極的寬幅縮 小至一定的寬度后，則會(huì)因?yàn)殡娮恿鹘?jīng)的傳導(dǎo)通道較小而使得電阻值變大，并導(dǎo)致電子在 傳遞的過(guò)程發(fā)生電能的耗損(例如因?yàn)殡娮柚颠^(guò)高而導(dǎo)致電能轉(zhuǎn)換為熱能，并逸散至外 界)。因此，為避免電子在傳遞過(guò)程中因?yàn)楦咦柚刀a(chǎn)生電能的損耗，則必須加寬指狀電極 的寬幅，然而，如此的指狀電極結(jié)構(gòu)勢(shì)必增加光的遮蔽率。有鑒于此，本實(shí)用新型的電極結(jié) 構(gòu)及太陽(yáng)能電池將該指狀電極的第一端的尺寸設(shè)計(jì)成大于該指狀電極的第二端的尺寸，以 使太陽(yáng)能電池能夠在不加大指狀電極寬幅的前提下，即維持低的光遮蔽率條件下，僅通過(guò) 改變指狀電極的形狀，也就是指狀電極的第一端大于第二端的設(shè)計(jì)，有效地降低電子流動(dòng) 時(shí)所受到的阻力。與已知的技術(shù)相比，本實(shí)用新型可通過(guò)指狀電極的結(jié)構(gòu)變化，來(lái)同時(shí)兼顧 低的光遮蔽率以及低的電阻值的特性，從而有效地提高太陽(yáng)能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。 以上所述僅為示例性，而非限制性。任何未脫離本實(shí)用新型精神與范圍的等效修 改或更改，均包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求一種太陽(yáng)能電池，其特征在于包含一個(gè)基板；及一個(gè)電極結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述基板上，所述電極結(jié)構(gòu)包含復(fù)數(shù)匯流電極，其間隔設(shè)置在所述基板上；及復(fù)數(shù)指狀電極，其配置在所述匯流電極的兩側(cè)，各所述指狀電極具有一個(gè)第一端與一個(gè)第二端，所述指狀電極的所述第一端與所述匯流電極中的一個(gè)相連接，且所述第一端的尺寸大于所述第二端的尺寸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述基板為半導(dǎo)體基板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述半導(dǎo)體基板為單晶硅基板、多晶硅基板或砷化鎵基板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述基板包含至少一個(gè)N型半導(dǎo)體層及至少一個(gè)P型半導(dǎo)體層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述電極結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述基板的照光表面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述匯流電極實(shí)質(zhì)上彼此平行地設(shè)置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于各所述指狀電極是從所述第一端收斂至所述第二端的結(jié)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述指狀電極是梯形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述指狀電極的寬幅小于任一所述匯流電極的寬幅。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述匯流電極與所述指狀電極實(shí)質(zhì)上是相互垂直地配置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于位于所述匯流電極之間的所述指狀電極的所述第二端相互連接。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述第一端的尺寸為60ym至IIO踐。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述第二端的尺寸為40 ii m至100iim。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于所述第一端的尺寸與所述第二端的尺寸的差值介于5iim至70iim之間。
專利摘要一種太陽(yáng)能電池，包含一個(gè)基板與設(shè)置在其表面上的一個(gè)電極結(jié)構(gòu)，其中電極結(jié)構(gòu)包含復(fù)數(shù)匯流電極及復(fù)數(shù)指狀電極。該匯流電極被間隔設(shè)置在基板上。該指狀電極被配置在該匯流電極的兩側(cè)，各該指狀電極具有一個(gè)第一端與一個(gè)第二端，該指狀電極的第一端與該匯流電極中的一個(gè)相連接，且第一端的尺寸大于第二端的尺寸。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK201444480SQ200920005458
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者吳孟修, 戴煜暐, 許國(guó)強(qiáng), 陳永芳 申請(qǐng)人:新日光能源科技股份有限公