太陽能電池及其制造方法與太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種太陽能電池及其制造方法與太陽能電池模塊。太陽能電池包含一基板、多個粗糙結構、一第一層、一鈍化層及一電極?；灏ㄒ坏谝幻妗６鄠€粗糙結構配置于第一面上。各粗糙結構具有多個表面，這些表面相互連接并共同具有一頂部，且每一粗糙結構的這些表面彼此之間的多個連接處及頂部為弧形。第一層具有第一導電型，且位于第一面上。第一層沿各粗糙結構的多個表面及頂部延伸配置。第一層在各頂部處的摻雜深度小于或等于在這些表面處的摻雜深度。鈍化層位于第一面上方的第一層上。電極位于第一面上，且穿過鈍化層并與第一層接觸。
【專利說明】太陽能電池及其制造方法與太陽能電池模塊
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明是有關于一種光電轉換裝置，且特別是有關于一種太陽能電池。
【背景技術】
[0002]為了提升太陽能電池的效率，在目前的太陽能電池制作過程中，一種技術是在太陽能電池的受光面上進行粗化處理，借以在受光面上形成許許多多的粗糙結構，來增進太陽能電池的受光面對于入射光的吸收效率。
[0003]此外，為了增進太陽能電池的載子效率，通常會在受光面的粗糙結構形成后，再于受光面上覆蓋或成長氧化物等類型的鈍化層。然而，因為粗糙結構的凹凸不平，會導致鈍化層無法均勻地覆蓋在受光面上，例如在粗糙結構的頂部尖端或兩個表面相接的菱線上，皆會有覆蓋不易的問題，容易造成鈍化效果不佳。再加上，這些粗糙結構的頂部、或相鄰二粗糙結構的接合處會產生局部應力，例如在粗糙結構的頂部會產生反向壓縮應力。如此將使得鈍化層無法有效且全面性地鈍化受光面上的粗糙結構的所有表面，而嚴重影響太陽能電池的載子效率。

【發(fā)明內容】

[0004]因此，本發(fā)明的一方面就是在提供一種太陽能電池及其制造方法與太陽能電池模塊，其可有效且全面性地鈍化太陽能電池的受光面。
[0005]本發(fā)明的另一方面是在提供一種太陽能電池及其制造方法與太陽能電池模塊，其可使載子在摻雜層中的行進更為順暢，而可提高載子的生命周期，進而可提升太陽能電池的開路電壓(Voc)。
[0006]根據本發(fā)明的上述目的，提出一種太陽能電池。此太陽能電池包含一基板、多個粗糙結構、一第一層、一鈍化層以及一電極。基板包括一第一面。多個粗糙結構配置于第一面上，其中各粗糙結構具有多個表面，這些表面相互連接并共同具有一頂部，且每一粗糙結構的這些表面彼此之間的多個連接處及前述頂部為弧形。第一層具有第一導電型，且位于第一面上。此第一層沿各粗糙結構的多個表面及前述頂部延伸配置，且此第一層在各頂部處的摻雜深度小于或等于在這些表面處的摻雜深度。鈍化層位于第一面上方的第一層上。電極位于第一面上，且穿過鈍化層并與第一層接觸。
[0007]依據本發(fā)明的一實施例，上述的多個粗糙結構中的任二相鄰的粗糙結構的相鄰表面之間的另一連接處為弧形。
[0008]依據本發(fā)明的另一實施例，上述的基板為第一導電型或第二導電型的基板。
[0009]依據本發(fā)明的又一實施例，垂直上述基板的第一面的基板材料的晶格方向為100方向，垂直各粗糙結構的多個表面的基板材料的晶格方向為111方向。
[0010]依據本發(fā)明的再一實施例，上述的多個連接處的摻雜深度小于或等于在各粗糙結構的多個表面處的摻雜深度。
[0011]根據本發(fā)明的上述目的，另提出一種太陽能電池模塊。此太陽能電池模塊包含一上板、一下板、一如上述的太陽能電池以及至少一個封裝材料層。前述的太陽能電池設于上板與下板之間。前述的封裝材料層位于上板與下板之間，將太陽能電池與上板和下板結合。
[0012]根據本發(fā)明的上述目的，亦提出一種太陽能電池的制造方法，包含下列步驟。提供一基板，其中此基板包括一第一面。進行一粗化制程，使基板的第一面形成多個粗糙結構，其中各粗糙結構具有多個表面以及一頂部，且這些表面相互連接并共同具有前述頂部。進行一摻雜制程，使第一面上形成具有第一導電型的一第一層，其中此第一層沿各粗糙結構的多個表面及頂部延伸配置。進行一蝕刻制程，使各粗糙結構的多個表面之間的多個連接處及頂部形成弧形，其中通過此蝕刻制程，使第一層在各頂部處的摻雜深度小于或等于在這些表面處的摻雜深度。形成一鈍化層于第一面上方的第一層上。形成一電極于第一面上，其中電極穿過鈍化層與第一層接觸。
[0013]依據本發(fā)明的一實施例，通過上述蝕刻制程使多個粗糙結構中的任二相鄰的粗糙結構的相鄰表面之間的另一連接處形成弧形。
[0014]依據本發(fā)明的另一實施例，上述的基板為第一導電型或第二導電型的基板。
[0015]依據本發(fā)明的又一實施例，通過上述蝕刻制程使多個表面之間的多個連接處的摻雜深度小于或等于在各粗糙結構的多個表面處的摻雜深度。
[0016]依據本發(fā)明的再一實施例，上述的蝕刻制程所使用的一蝕刻液包含硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)、醋酸(CH3COOH)以及水。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，所附附圖的說明如下:
[0018]圖1是繪示依照本發(fā)明的一實施方式的一種太陽能電池模塊的剖面示意圖；
[0019]圖2至圖5是繪示依照本發(fā)明的一實施方式的一種太陽能電池的制程剖面圖；
[0020]圖6是繪示依照本發(fā)明的一實施方式的一種太陽能電池的粗糙結構的立體示意圖；
[0021]圖7A是繪示依照本發(fā)明的一實施方式的一種太陽能電池的粗糙結構的一局部放大圖；
[0022]圖7B是繪示依照本發(fā)明的一實施方式的一種太陽能電池的粗糙結構的另一局部放大圖。
[0023]【主要元件符號說明】
[0024]100:太陽能電池模塊102:太陽能電池
[0025]104:上板106:下板
[0026]108:封裝材料層 110:封裝材料層
[0027]112:基板114:第一面
[0028]116:粗糙結構118:表面
[0029]120:頂部122:連接處
[0030]124:第一層126:局部區(qū)域
[0031]128:局部區(qū)域130:摻雜深度
[0032]132:摻雜深度134:摻雜深度[0033]136:鈍化層138:連接處
[0034]140:電極
【具體實施方式】
[0035]請參照圖1，其是繪示依照本發(fā)明的一實施方式的一種太陽能電池模塊的剖面示意圖。在本實施方式中，太陽能電池模塊100主要包含一上板104、一下板106、一太陽能電池102、以及一個或多個封裝材料層，例如封裝材料層108與110，實施上可采用EVA材質。
[0036]如圖1所示，在太陽能電池模塊100中，太陽能電池102設于下板106上，且設于上板104之下。因此，上板104設于下板106之上，且太陽能電池102設于下板106與上板104之間。另外，二層封裝材料層108與110則分別設置在上板104與太陽能電池102、以及下板106與太陽能電池102之間。通過高溫壓合的程序，封裝材料層108和110于熔融態(tài)時可將太陽能電池102與下板106和上板104結合。
[0037]請參照圖2至圖5，其是繪示依照本發(fā)明的一實施方式的一種太陽能電池的制程剖面圖。在本實施方式中，制作如圖5所示的太陽能電池102時，可先提供基板112?；?12的材料可例如為硅等半導體材料。如圖2所示，基板112包含第一面114，于本實施例中即為基板112的正面?；?12可為第一導電型或第二導電型基板,其中第一導電型可例如為P型，而第二導電型可為η型。接著，可對基板112進行粗化制程，借以在基板112的第一面114上形成多個粗糙結構116。
[0038]請一并參照圖2與圖6，每一粗糙結構116可具有多個表面118。而且，在每一粗糙結構116中，這些表面118彼此互相連接而對應形成多個連接處138，且共同具有一頂部120。在一實施例中，每一粗糙結構116可為金字塔型結構，即四角錐狀結構。因此，這些粗糙結構116均具有四個表面 118。在其他實施例中，太陽能電池的粗糙結構可為其他多邊形錐狀結構。
[0039]此外，任二相鄰的粗糙結構116的相鄰表面118，即一粗糙結構116的一表面118與相鄰的另一粗糙結構116的相鄰表面118互相連接而形成連接處122。在一實施例中，垂直基板112的第一面114的基板112的材料的晶格方向為100方向，而垂直各粗糙結構116的各表面118的基板122的材料的晶格方向為111方向。
[0040]接下來，請再次參照圖2，對基板112進行摻雜制程，借以使基板112的第一面114形成具有第一導電型的第一層124。此第一層124延伸配置于每個粗糙結構116的所有表面118與頂部120。在一實施例中,第一層124所具有的第一導電型可為P型，且摻雜制程所采用的摻質可例如為硼。或是采用磷摻雜而得η型即本發(fā)明所謂的第二導電型。一般而言，因摻雜制程的特性的緣故，第一層124表面的摻質濃度較高。此外，因結構形狀的關系，在粗糙結構116的頂部120、連接處138 (請先參照圖6)以及在二相鄰粗糙結構116的相鄰表面118之間的連接處122的谷底等處可能會有局部應力產生，因此摻雜制程在粗糙結構116的頂部120、連接處138與連接處122所形成的摻雜深度較大，亦即摻雜濃度較大。
[0041]接著，對基板112的第一面114的粗糙結構116進行導圓(rounding)處理。在一實施例中，如圖3所示，可利用蝕刻制程來進行粗糙結構116的導圓處理，以使每個粗糙結構116的所有表面118之間所形成的連接處138與頂部120形成弧形。在另一實施例中，蝕刻制程也會在任二相鄰的粗糙結構116的相鄰表面118互相連接所形成的連接處122產生導圓效果，而使連接處112呈弧形。
[0042]在一實施例中，此蝕刻制程所使用的蝕刻液可例如包含硝酸、氫氟酸、醋酸以及水。在此實施例中，硝酸可與粗糙結構116的表面118、連接處138、連接處122以及頂部120等處的硅反應而形成氧化硅，而氫氟酸可將生成在粗糙結構116的表面118上的氧化硅蝕刻掉。在粗糙結構116的表面118上所重復進行的氧化硅生成與氧化硅蝕刻的過程，可使得粗糙結構116的表面118的連接處138、粗糙結構116的頂部120、以及任二相鄰的粗糙結構116的相鄰表面118之間的連接處122形成弧形。
[0043]在一示范例子中，蝕刻液可包含濃度70%的硝酸、濃度49%的氫氟酸、濃度100%的醋酸與濃度100%的水，且硝酸、氫氟酸、醋酸與水的體積比可為3:6:1:40。
[0044]于本實施方式中，在蝕刻過程中，由于粗糙結構116的表面118的連接處138、粗糙結構116的頂部120、以及任二相鄰的粗糙結構116的相鄰表面118之間的連接處122具有局部應力以及摻雜較深，亦即摻雜濃度較表面118為高的緣故，導致連接處138與122和頂部120處表面的硅生成氧化硅的速率較快。而由于所生成的氧化硅會遭蝕刻移除，因此連接處138與122和頂部120處的硅消減的量也較表面118為多。
[0045]故，請一并參照圖3、圖7A與圖7B，其中圖7A與圖7B是分別是繪示依照本發(fā)明的一實施方式的一種太陽能電池的粗糙結構的二局部放大圖。如圖7A的局部區(qū)域126的放大圖所示，經導圓處理后，在每一粗糙結構116中，第一層124在頂部120處的摻雜深度130小于或等于在各表面118處的摻雜深度132。此外，如圖7B的局部區(qū)域128的放大圖所示，任二相鄰的粗糙結構116的相鄰表面118之間的連接處122的摻雜深度134、以及第一層124在粗糙結構116的表面118的連接處138的摻雜深度，小于或等于在各表面118處的摻雜深度132。
[0046]此外，由于粗糙結構116是先經摻雜再經導圓處理，因此導圓處理可將摻雜時在第一層124的表面中所產生的缺陷或所造成的不平整結構磨平，而可有利于后續(xù)的鈍化處理的進行。而且，導圓處理時更可將第一層124表面摻雜濃度較高的部分移除，如此可有效提升載子在第一層124中的行進。
[0047]接著，如圖4所示，于基板112的第一面114上方的第一層124上形成鈍化層136。在一實施例中，鈍化層136的材料可為氧化物、氮化物等材質。鈍化層136可與第一層124表面的懸鍵接合，而可避免這些懸鍵捕抓在第一層124中運行的載子，進而可使載子在第一層124中的行進較為順暢。如此一來，載子在第一層124中的壽命(lifetime)較長，進而可提升太陽能電池102 (請參照圖5)的開路電壓。
[0048]在本實施方式中，由于第一層124的表面已在導圓程序中被磨平，因此鈍化層136可順利蓋在整個第一層124上，同時在粗糙結構116的表面118、頂部120、連接處138等處，也不會因應力問題或尖銳的形狀關系，產生鈍化層136覆蓋性不佳的問題，故可有效避免鈍化層136因覆蓋不完整而產生缺陷。
[0049]如圖5所示，于完成鈍化層136的設置后，可利用例如網印等方式在電極140所欲設置的處印刷上金屬材質的漿料，之后并通過溫度為八?九百度的燒結制程，讓金屬漿料穿透過鈍化層136而與第一層124接觸，借此完成電極140的設置，從而完成太陽能電池102的制作。
[0050]由上述的實施方式可知，本發(fā)明的一優(yōu)點就是因為本發(fā)明是先對基板的粗糙結構進行摻雜，再進行導圓程序，因此導圓處理可將摻雜程序在延伸設置在粗糙結構上的摻雜層的表面中所產生的缺陷或不平整結構磨平，使得摻雜層的表面更為平整。于是，可順利且全面性地鈍化摻雜層的表面，進而可大幅提升載子的效率。
[0051]由上述的實施方式可知，本發(fā)明的另一優(yōu)點就是因為本發(fā)明在導圓程序時可將摻雜層表面摻雜濃度相對較高的部分移除的更多，亦即對于粗糙結構上較為尖銳之處可有效導圓，增加鈍化層的覆蓋效果，因此可使載子在摻雜層中的行進更為順暢，進而可提高載子的生命周期，達到提升太陽能電池的開路電壓功效。
[0052]雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何在此【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附的權利要求書所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種太陽能電池，其特征在于，包含: 一基板，包括一第一面； 多個粗糙結構，配置于該第一面上，其中各該粗糙結構具有多個表面，該多個表面相互連接并共同具有一頂部，且每一該粗糙結構的該多個表面彼此之間的多個連接處及該頂部為弧形； 一第一層，具有第一導電型，且位于該第一面上，其中該第一層沿各該粗糙結構的該多個表面及該頂部延伸配置，且該第一層在各該頂部處的摻雜深度小于或等于在該多個表面處的摻雜深度； 一鈍化層，位于該第一面上方的該第一層上；以及 一電極，位于該第一面上，且穿過該鈍化層并與該第一層接觸。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，該多個粗糙結構中的任二相鄰的粗糙結構的相鄰表面之間的另一連接處為弧形。
3.根據權利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，該基板為第一導電型或第二導電型的基板。
4.根據權利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，垂直該基板的該第一面的該基板的材料的晶格方向為100方向，垂直各該粗糙結構的該多個表面的該基板的材料的晶格方向為111方向。
5.根據權利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，該多個連接處的摻雜深度小于或等于在該多個表面處的摻雜深度。
6.一種太陽能電池模塊，其特征在于，包含: 一上板； 一下板； 一如權利要求1的太陽能電池，設于該上板與該下板之間；以及 至少一封裝材料層，位于該上板與該下板之間，將該太陽能電池與該上板和該下板結合。
7.一種太陽能電池的制造方法，其特征在于，包含: 提供一基板，其中該基板包括一第一面； 進行一粗化制程，使該基板的該第一面形成多個粗糙結構，其中各該粗糙結構具有多個表面以及一頂 部，且該多個表面相互連接并共同具有該頂部； 進行一摻雜制程，使該第一面上形成具有第一導電型的一第一層，其中該第一層沿各該粗糙結構的該多個表面及該頂部延伸配置； 進行一蝕刻制程，使各該粗糙結構的該多個表面彼此之間的多個連接處及該頂部形成弧形，其中透過該蝕刻制程，使該第一層在各該頂部處的摻雜深度小于或等于在該多個表面處的摻雜深度； 形成一鈍化層于該第一面上方的該第一層上；以及 形成一電極于該第一面上，其中該電極穿過該鈍化層與該第一層接觸。
8.根據權利要求7所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，通過該蝕刻制程使該多個粗糙結構中的任二相鄰的粗糙結構的相鄰表面之間的另一連接處形成弧形。
9.根據權利要求7所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，該基板為第一導電型或第二導電型的基板。
10.根據權利要求7所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，通過該蝕刻制程使該多個表面之間的該多個連接處的摻雜深度小于或等于在該多個表面處的摻雜深度。
11.根據權利要求7所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，該蝕刻制程所使用的一蝕刻液包含硝酸、氫氟酸、醋酸以`及水。
【文檔編號】H01L31/068GK103887354SQ201310017728
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年1月17日 優(yōu)先權日:2012年12月19日
【發(fā)明者】陳亮斌 申請人:茂迪股份有限公司