具有金屬堆疊電極的太陽能電池及其制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種具有金屬堆疊電極的太陽能電池，包含一太陽能電池基板以及多個金屬堆疊電極。太陽能電池基板具有多個半導(dǎo)體摻雜區(qū)。金屬堆疊電極分別設(shè)置于半導(dǎo)體摻雜區(qū)上，且金屬堆疊電極各包含一接觸金屬層以及一金屬導(dǎo)電漿層，接觸金屬層設(shè)置于半導(dǎo)體摻雜區(qū)上，金屬導(dǎo)電漿層設(shè)置于接觸金屬層上。一種具有金屬堆疊電極的太陽能電池的制造方法，首先是制備太陽能電池基板；然后在半導(dǎo)體摻雜區(qū)上形成接觸金屬層；接著在接觸金屬層上形成金屬導(dǎo)電漿層。
【專利說明】具有金屬堆疊電極的太陽能電池及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于一種太陽能電池及其制造方法，特別是指一種具有金屬堆疊電極的太 陽能電池及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于石油危機(jī)與地球暖化等議題受到全人類的關(guān)注，在現(xiàn)有的能源科技 發(fā)展中，主要都是以節(jié)能減碳與再生能源等技術(shù)作為研究的方向，而在再生能源的方面，最 具有代表性的技術(shù)就是太陽能電池。
[0003] -般來說，太陽能電池的基本構(gòu)造不外乎是在半導(dǎo)體中摻雜不同的元素來形成P 型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體，然后利用光電效應(yīng)來吸收光線并產(chǎn)生電流。其中，為了將太陽能電 池吸收光線所產(chǎn)生的電流導(dǎo)引出，通常會利用兩電極耦接于P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體，以 形成回路而將電流導(dǎo)引出。而為降低電流傳遞過程中發(fā)生的歐姆功率損失（ohmic power l〇SS=I2R)，一般都需要厚度較厚的金屬以降低電極阻抗（R)。
[0004] 請參閱圖1，圖1為現(xiàn)有的太陽能電池示意圖。如圖所示，一太陽能電池 PA100包 含一太陽能電池基板PA1、多個絕緣層PA2以及多個電極PA3。太陽能電池基板PA1具有多 個半導(dǎo)體摻雜區(qū)PA11，而這些半導(dǎo)體摻雜區(qū)PA11是以交錯的方式摻雜有P型摻質(zhì)與N型摻 質(zhì)，以使這些半導(dǎo)體摻雜區(qū)PA11形成交錯排列的P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體。絕緣層PA2彼 此相間地形成于太陽能電池基板PA1上，且上述多個半導(dǎo)體摻雜區(qū)PA11自多個絕緣層PA2 之間露出。而多個電極PA3則是形成于絕緣層PA2所露出的半導(dǎo)體摻雜區(qū)PA11上；其中， 電極PA3-般是由銀漿所構(gòu)成的至少一層的金屬導(dǎo)電漿層，或者是在半導(dǎo)體摻雜區(qū)PA11上 濺鍍或蒸鍍一層薄的純金屬層后（此層亦稱為電鍍種子層），再以電鍍的方式于上述濺鍍 或蒸鍍所形成的純金屬種子層的上形成另一較厚的純金屬層（此法即一般現(xiàn)有seed and growth)〇
[0005] 承上所述，在半導(dǎo)體摻雜區(qū)ΡΑ11上形成金屬導(dǎo)電漿層的制程主要是以印刷等涂 布方式完成，雖然其制程較為簡單且容易制作厚度較厚的金屬，但由于金屬導(dǎo)電漿層主要 是由金屬粉粒與高分子材料所組成，因此，金屬導(dǎo)電漿層與半導(dǎo)體摻雜區(qū)PA11之間的接觸 電阻會很大，導(dǎo)致由金屬導(dǎo)電漿層所構(gòu)成的電極PA3會因接觸電阻過大而影響到電流的導(dǎo) 出；另外，當(dāng)電極PA3是由純金屬材料所構(gòu)成時，雖然純金屬材料與半導(dǎo)體摻雜區(qū)PA11之間 的接觸電阻較小，但采用此法仍需要以電鍍方式制備超過30um的純金屬層，其制程耗時復(fù) 雜且增加生產(chǎn)的成本。
[0006] 由此，發(fā)明人認(rèn)為實有必要開發(fā)出一種具有金屬堆疊電極的太陽能電池及其制造 方法，使其可有效的降低制造成本與材料成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所欲解決的技術(shù)問題與目的：
[0008] 綜觀以上所述，由于在現(xiàn)有技術(shù)中，太陽能電池的電極主要是由金屬漿或純金屬 所構(gòu)成，然而，當(dāng)電極是由金屬漿所構(gòu)成時，雖然制程步驟較簡單且容易制作厚度較厚的 金屬，但會因為金屬漿與半導(dǎo)體摻雜區(qū)之間的接觸電阻過大而損耗太陽能電池所產(chǎn)生的電 力，而當(dāng)電極是由純金屬制成時，雖然可以有效的降低電極與半導(dǎo)體摻雜區(qū)之間的接觸電 阻，但由于所使用的電鍍制程繁瑣耗時，因而增加了整個太陽能電池的制造成本。
[0009] 為了解決上述問題，發(fā)明人研發(fā)出一種具有金屬堆疊電極的太陽能電池及其制造 方法，所述方法是在半導(dǎo)體摻雜區(qū)上形成一接觸金屬層，然后再將金屬導(dǎo)電漿層形成于接 觸金屬層上。
[0010] 本發(fā)明解決問題的技術(shù)手段：
[0011] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題所采用的技術(shù)方案是提供一種具有金屬堆疊電極 的太陽能電池的制造方法，應(yīng)用于一太陽能電池基板，而太陽能電池的制造方法首先是制 備太陽能電池基板，所述太陽能電池基板具有多個半導(dǎo)體摻雜區(qū)；然后在半導(dǎo)體摻雜區(qū)上 形成一接觸金屬層；接著在接觸金屬層上形成金屬導(dǎo)電漿層；其特征在于，接觸金屬層與 金屬導(dǎo)電漿層的堆疊形成多個金屬堆疊電極。
[0012] 根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的另一種實施方式是在接觸金屬層上形成金屬導(dǎo)電漿 層之后，還在金屬導(dǎo)電漿層上形成金屬導(dǎo)電漿接著層。在太陽能電池模塊中，太陽能電池透 過匯流帶（Ribbon)以電焊（Solder)的方式形成電池串接，上述的金屬導(dǎo)電楽接著層可以 提高匯流帶與太陽能電池間的連接附著力。
[0013] 根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的另一種實施方式是在將接觸金屬層形成于半導(dǎo)體摻 雜區(qū)上之前，還先在半導(dǎo)體摻雜區(qū)上形成多個絕緣層，而半導(dǎo)體摻雜區(qū)還分別于絕緣層與 絕緣層之間曝露出。
[0014] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題所采用的技術(shù)方案還提供一種具有金屬堆疊電極 的太陽能電池，包含一太陽能電池基板以及多個金屬堆疊電極。太陽能電池基板具有多個 半導(dǎo)體摻雜區(qū)。金屬堆疊電極分別設(shè)置于半導(dǎo)體摻雜區(qū)上，且金屬堆疊電極各包含一接觸 金屬層以及金屬導(dǎo)電漿層，接觸金屬層設(shè)置于半導(dǎo)體摻雜區(qū)上，金屬導(dǎo)電漿層設(shè)置于接觸 金屬層上。
[0015] 根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的另一種實施方式是在半導(dǎo)體摻雜區(qū)上還設(shè)有多個絕 緣層，且半導(dǎo)體摻雜區(qū)分別自絕緣層之間曝露出。
[0016] 根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的另一種實施方式是在太陽能電池還包含金屬導(dǎo)電 漿接著層，其設(shè)置于金屬導(dǎo)電漿層上。較佳者，金屬導(dǎo)電漿接著層至少包含錫粉、溶劑 (solvent)以及樹脂（resin);較佳者,金屬導(dǎo)電楽接著層更進(jìn)一步的包含有銀或秘等金 屬；此外，金屬導(dǎo)電漿接著層的厚度介于2?ΙΟμπι。
[0017] 根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的另一種實施方式是在接觸金屬層的組成成分為純 錯、錯娃合金、錯釹合金、純鈦、鈦鶴合金或鎳鑰;合金。
[0018] 根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的另一種實施方式是在接觸金屬層的厚度介于5? 200nm。
[0019] 根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的另一種實施方式是在金屬導(dǎo)電漿層至少包含導(dǎo)電金 屬粉末（Metal powder)、玻璃介質(zhì)（glass frit)、粘合劑（binder)、溶劑（solvent)以及樹 月旨（resin)。
[0020] 根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的另一種實施方式是在金屬導(dǎo)電漿層的厚度介于 10 ?100 μ m〇
[0021] 本發(fā)明對照現(xiàn)有技術(shù)的效果：
[0022] 從以上述可知，相較于現(xiàn)有技術(shù)所述的太陽能電池，由于在本發(fā)明所提供的一種 具有金屬堆疊電極的太陽能電池及其制造方法中，是利用接觸金屬層形成于半導(dǎo)體摻雜區(qū) 上，然后再將金屬導(dǎo)電漿層形成于接觸金屬層上；通過接觸金屬層與半導(dǎo)體摻雜區(qū)的接觸， 可以有效的降低接觸金屬層與半導(dǎo)體摻雜區(qū)之間的接觸電阻，然后再以較厚的金屬導(dǎo)電漿 層作為主要的電流傳導(dǎo)層。因此，可以有效的降低接觸電阻及傳導(dǎo)電阻所造成的損耗。同 時，由于接觸金屬層所需要的厚度很薄，可以有效的減少材料的使用量；而較厚的金屬導(dǎo)電 漿層則采用低成本的網(wǎng)印方式，因此更能有效的降低太陽能電池的制造成本。
[0023] 本發(fā)明所采用的具體實施例，將通過以下的實施例及附圖作進(jìn)一步的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為現(xiàn)有的太陽能電池示意圖；
[0025] 圖2至圖5顯示在本發(fā)明具有金屬堆疊電極的太陽能電池制造方法中，代表不同 制造步驟的示意圖；以及
[0026] 圖6顯示本發(fā)明另一較佳實施例所提供具有金屬堆疊電極的太陽能電池的示意 圖。
[0027]【主要組件符號說明】
[0028] PA100 太陽能電池
[0029] PA1 太陽能電池基板
[0030] PA11 半導(dǎo)體摻雜區(qū)
[0031] PA2 絕緣層
[0032] PA3 電極
[0033] 100、100'太陽能電池
[0034] 1 太陽能電池基板
[0035] 11 半導(dǎo)體摻雜區(qū)
[0036] 2 絕緣層
[0037] 3、3' 金屬堆疊電極
[0038] 31 接觸金屬層
[0039] 32 金屬導(dǎo)電漿層
[0040] 33 金屬導(dǎo)電漿接著層

【具體實施方式】
[0041] 請參閱圖2至圖5,圖2至圖5顯示在本發(fā)明具有金屬堆疊電極的太陽能電池制 造方法中，代表不同制造步驟的示意圖。如圖所示，首先是制備一太陽能電池基板1，而太 陽能電池基板1具有多個半導(dǎo)體摻雜區(qū)11 ;在實際運用上，半導(dǎo)體摻雜區(qū)11是交錯地?fù)诫s 有P型摻質(zhì)與N型摻質(zhì)，而P型摻質(zhì)例如是IIIA族的元素，N型摻質(zhì)例如是VIA族的元素。 此外，本實施例所提供的太陽能電池基板1是一種背接觸式太陽能電池基板，而半導(dǎo)體摻 雜區(qū)11是位于太陽能電池基板1的背光面，相較于背光面的另一面則是入光面，此為通常 知識，故不再多加贅言。
[0042] 再來，將多個絕緣層2間隔地形成于太陽能電池基板1的半導(dǎo)體摻雜區(qū)11上，并 使半導(dǎo)體摻雜區(qū)11自多個絕緣層2之間露出。在實際運用上，絕緣層2例如是由氧化硅、 氮化硅、聚酰亞胺（Polyimide)或其組合所構(gòu)成，然而并不限于此。
[0043] 然后，以一濺鍍或蒸鍍制程在多個絕緣層2所露出的半導(dǎo)體摻雜區(qū)11上形成一接 觸金屬層31，且接觸金屬層31還覆蓋部份的絕緣層2 ;其中，接觸金屬層31的組成成分為 純鋁、鋁硅合金、鋁釹合金、純鈦、鈦鎢或鎳釩合金，但不限于此，且接觸金屬層31的厚度介 于 5 ?200nm。
[0044] 接著，以一印刷制程在接觸金屬層31上形成一金屬導(dǎo)電漿層32，藉以使接觸金屬 層31與金屬導(dǎo)電漿層32的堆疊形成一金屬堆疊電極3，并進(jìn)而使太陽能電池基板1轉(zhuǎn)變?yōu)?一具有金屬堆疊電極3的太陽能電池 100。
[0045] 在實際運用上，構(gòu)成金屬導(dǎo)電漿層32的材料至少包含導(dǎo)電金屬粉末（Metal powder)、玻璃介質(zhì)（glass frit)、粘合劑（binder)、溶劑（solvent)以及樹脂（resin),前 述材料可形成一復(fù)合材料，但不限于此，且導(dǎo)電金屬粉末的組成成分例如是60?80%的鋁、 銀、錫、銅或其組合，而樹脂包含了天然樹脂與合成樹脂（亦稱為聚合物）。;此外，金屬導(dǎo)電 漿層32的厚度介于10?100 μ m。
[0046] 請參閱圖5與圖6，圖6顯示本發(fā)明另一較佳實施例所提供具有金屬堆疊電極的太 陽能電池的示意圖。如圖所示，一具有金屬堆疊電極的太陽能電池 100'是以上述的太陽能 電池 100為基礎(chǔ)，更以一印刷制程將一金屬導(dǎo)電漿接著層33形成于金屬導(dǎo)電漿層32上，使 接觸金屬層31、金屬導(dǎo)電漿層32以及金屬導(dǎo)電漿接著層33形成一金屬堆疊電極3'。
[0047] 在實際運用上，如本實施例，構(gòu)成金屬導(dǎo)電漿接著層33的材料至少包含錫粉或添 加銀、秘等金屬的錫粉、溶劑（solvent)以及樹脂（resin),前述材料可形成一復(fù)合材料，但 不限于此；此外，金屬導(dǎo)電漿接著層33的厚度介于2?10 μ m。
[0048] 在實際運用上，金屬導(dǎo)電漿層32是作為電子與電洞主要的傳輸路徑，而金屬導(dǎo)電 漿接著層33主要是作為連結(jié)金屬導(dǎo)電漿層32與匯流帶（圖未示）的媒介。
[0049] 綜上所述，本發(fā)明所提供的具有金屬堆疊電極的太陽能電池及其制造方法，是利 用濺鍍或蒸鍍的方式將一層較薄的接觸金屬層鍍在半導(dǎo)體摻雜區(qū)上，以降低接觸金屬層與 半導(dǎo)體摻雜區(qū)之間的接觸電阻（約至μ Ω-cm2等級），然后再以印刷的方式將較厚的金屬 導(dǎo)電漿層印刷在接觸金屬層上，以作為主要的電流傳輸路徑。通過此結(jié)構(gòu)，可以有效的改善 在現(xiàn)有技術(shù)中，以單一層金屬導(dǎo)電漿層作為電極時，因為金屬導(dǎo)電漿層所含有的高分子材 料而導(dǎo)致金屬導(dǎo)電漿層與半導(dǎo)體摻雜區(qū)之間的接觸電阻過大（約至πιΩ-cm2等級）的問題； 另一方面，通過此結(jié)構(gòu)，也可以解決在另一個現(xiàn)有技術(shù)中，以電鍍方式制備較厚的純金屬電 極時，其制程復(fù)雜耗時所導(dǎo)致的成本過高的問題。此外，本發(fā)明還揭示可在金屬導(dǎo)電漿層上 形成一金屬導(dǎo)電漿接著層，以利用金屬導(dǎo)電漿接著層來提高太陽能電池與匯流帶之間的附 著力，改善太陽能電池模塊生產(chǎn)的良率。而實際運用上，本發(fā)明并不限于應(yīng)用在背接觸式太 陽能電池，亦可應(yīng)用于其他以半導(dǎo)體為主的太陽能電池。
[0050] 承上所述，金屬導(dǎo)電漿層與金屬導(dǎo)電漿接著層的形成方式主要是利用印刷的方式 形成，而印刷的方式則包含了噴墨印刷、鋼板印刷及網(wǎng)布印刷等方式。
[0051] 通過上述的本發(fā)明實施例可知，本發(fā)明確具產(chǎn)業(yè)上的利用價值。但以上的實施例 說明，僅為本發(fā)明的較佳實施例說明，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員當(dāng)可依據(jù)本發(fā)明的上述 實施例說明而作其它種種的改良及變化。然而這些依據(jù)本發(fā)明實施例所作的種種改良及變 化，當(dāng)仍屬于本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思及界定的專利范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有金屬堆疊電極的太陽能電池的制造方法，應(yīng)用于一太陽能電池基板，所述 制造方法包含以下步驟： (a) 制備一太陽能電池基板，所述太陽能電池基板具有多個半導(dǎo)體摻雜區(qū)； (b) 于所述半導(dǎo)體摻雜區(qū)上形成一接觸金屬層；以及 (c) 于所述接觸金屬層上形成一金屬導(dǎo)電漿層； 其特征在于，所述接觸金屬層與所述金屬導(dǎo)電漿層的堆疊形成多個金屬堆疊電極。
2. 如權(quán)利要求1所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，在所述步驟（c)之后包含 一步驟（d)，其于所述金屬導(dǎo)電漿層上形成金屬導(dǎo)電漿接著層。
3. 如權(quán)利要求1所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，步驟（b)在將所述接觸金 屬層形成于所述半導(dǎo)體摻雜區(qū)上之前，還先在所述半導(dǎo)體摻雜區(qū)上形成多個絕緣層，而所 述半導(dǎo)體摻雜區(qū)還分別于所述絕緣層之間曝露出。
4. 一種具有金屬堆疊電極的太陽能電池，包含： 一太陽能電池基板，具有多個半導(dǎo)體摻雜區(qū)；以及 多個金屬堆疊電極，所述金屬堆疊電極分別設(shè)置于所述半導(dǎo)體摻雜區(qū)上，且所述金屬 堆疊電極各包含： 一接觸金屬層，設(shè)置于所述半導(dǎo)體摻雜區(qū)上；及 一金屬導(dǎo)電漿層，設(shè)置于所述接觸金屬層上。
5. 如權(quán)利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，所述半導(dǎo)體摻雜區(qū)上還設(shè)有多個絕 緣層，且所述半導(dǎo)體摻雜區(qū)分別自所述絕緣層之間曝露出。
6. 如權(quán)利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬堆疊電極還包含一金屬導(dǎo) 電漿接著層，設(shè)置于所述金屬導(dǎo)電漿層上。
7. 如權(quán)利要求6所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電漿接著層的厚度介于 2 ?10 μ m〇
8. 如權(quán)利要求6所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電漿接著層至少包含錫 粉、溶劑以及樹脂。
9. 如權(quán)利要求8所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電漿接著層進(jìn)一步包含 銀或秘。
10. 如權(quán)利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，所述接觸金屬層的組成成分為純 錯、錯娃合金、錯釹合金、純鈦、鈦鶴合金或鎳鑰;合金。
11. 如權(quán)利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，所述接觸金屬層的厚度介于5? 200nm〇
12. 如權(quán)利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電漿層至少包含導(dǎo)電金 屬粉末、玻璃介質(zhì)、粘合劑、溶劑以及樹脂。
13. 如權(quán)利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電漿層的厚度介于10? 100 μ m〇
【文檔編號】H01L31/18GK104051568SQ201410032754
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】林昆志 申請人:新日光能源科技股份有限公司