區塊型摻雜太陽能電池的製作方法
2023-04-28 00:41:56
區塊型摻雜太陽能電池的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種區塊型摻雜太陽能電池，包含：半導體基板、抗反射層、多個正面電極與背面電極層。半導體基板具有第一表面，第一表面下配置多個區塊摻雜層，這些區塊摻雜層彼此間隔。抗反射層設置於區塊摻雜層與半導體基板之上。正面電極穿透抗反射層而配置於區塊摻雜層上。背面電極層設置於半導體基板的第二表面。
【專利說明】區塊型摻雜太陽能電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太陽能電池，特別涉及一種區塊型摻雜太陽能電池、長條型與區塊型太陽能電池。
【背景技術】
[0002]由於石化能源短缺，人們對環保重要性的認知提高，因此人們近年來不斷地積極研發替代能源與再生能源的相關技術，希望可以減少目前人類對於石化能源的依賴程度以及使用石化能源時對環境帶來的影響。在眾多的替代能源與再生能源的技術中，以太陽能電池(solar cell)最受矚目。主要是因為太陽能電池可直接將太陽能轉換成電能，且發電過程中不會產生二氧化碳或氮化物等有害物質，不會對環境造成汙染。
[0003]一般而言，現有矽晶太陽能電池通常是於半導體基板的表面利用擴散(diffus1n)或離子布植(1n implantat1n)方式來摻雜反態雜質(counter-doping)以形成摻雜層並製作電極。當光線由外側照射至矽晶太陽能電池時，矽基板因受光子激發而產生自由電子-空穴對，電子與空穴分別往兩端移動，而產生電能的形態，此時若外加負載電路或電子裝置，便可提供電能而使電路或裝置進行驅動。
[0004]太陽能電池依據材料的不同，而有矽(單晶矽、多晶矽、非晶矽)、II1-V化合物半導體(GaAs、GaP、InP等)，I1-VI化合物半導體(CdS、CdSe, CdTe等)，及有機半導體等太陽能電池。目前，以矽為材料的單晶矽與多晶矽為目前太陽能電池的主流，而非晶矽則可應用於薄膜太陽能電池。運用不同材料來製作太陽能電池，會因為其材料特性而有差異而導致工藝或者與其搭配的運用材料之間的特性、電池結構(分層結構)等不同。
[0005]接著，請參考圖1，其為一般太陽能電池的結構，包含:半導體基板10、抗反射層30、正面電極40、P+摻雜層50與背面電極60。其中，半導體基板10具有一第一表面，第一表面下配置一摻雜層22。抗反射層30設置於摻雜層22之上，抗反射層30用以減少一入射光的反射率。正面電極40設置於抗反射層上。背面電極60設置於半導體基板一第二表面。
[0006]通常太陽能電池在出產時，由於工藝上的關係，使得其尺寸便已固定，通常為156公分*156公分。有些在產品的應用端，並不需要這麼大片的太陽能電池，若需要把太陽能電池切為多小段的太陽能電池。請參考圖2中的PN接合面100，若由圖1的切割線70切割太陽能電池將太陽能電池分為二段，切割完後的太陽能電池在PN接合面100的邊緣端上，由於切割的關係，導致N與P型邊緣的接面會有缺陷而產生漏電流。於是，當太陽能電池照射到光所產生的電子、空穴對經由此漏電流而漏電，使整體的輸出功率因而降低。
[0007]所以，如何能克服N與P型邊緣的接面因缺陷而產生漏電流問題，實為將太陽能電池小型化所必須處理的重要課題。
【發明內容】
[0008]有鑑於現有技術的問題點，本發明的目的在於提供一種區塊型摻雜太陽能電池，以半導體基板圍繞摻雜層，使得切割時，將直接對將半導體基板進行切割，而不存在N+與P型邊緣接面上的問題點，所以將不會因為邊緣接面的問題點而產生漏電流。
[0009]本發明提供的區塊型摻雜太陽能電池，包含:半導體基板、至少一抗反射層、多個正面電極與背面電極層。半導體基板，具有一第一表面，第一表面下配置多個區塊摻雜層，該些區塊摻雜層是包含相同的摻雜元素，且該些區塊摻雜層彼此間隔。抗反射層設置於區塊摻雜層之上。正面電極穿透抗反射層而配置於區塊摻雜層上。背面電極層設置於半導體基板的一第二表面。
[0010]本發明又提供一種長條型太陽能電池，包含:半導體基板、抗反射層、至少一正面電極與背面電極層。半導體基板，具有一第一表面與四側邊，該第一表面下配置一長條型摻雜層，長條型摻雜層的四側邊與半導體基板的四側邊形成一間距。抗反射層設置於長條型摻雜層之上。正面電極穿透抗反射層而配置於長條型摻雜層上。背面電極層設置於半導體基板的一第二表面。
[0011]本發明更提供一種區塊型太陽能電池，包含:一半導體基板、一抗反射層、至少一正面電極與一背面電極層。其中，半導體基板具有一第一表面與四側邊，第一表面下配置一區塊摻雜層，區塊摻雜層的四側邊與半導體基板的四側邊形成一間距，第一表面更配置有至少一個連接摻雜區，連接摻雜區連接區塊摻雜層的四側邊其中之一的局部而達半導體基板的側邊，區塊摻雜區與連接摻雜區包含相同的摻雜元素。抗反射層設置於區塊摻雜層之上。正面電極穿透抗反射層而配置於區塊摻雜層上。背面電極層設置於半導體基板的一第二表面。
[0012]所以我們可以得知，若在切割太陽能時，以半導體基板圍繞摻雜層，使得切割時，將直接對將半導體基板進行切割，而不存在N與P型邊緣接面上的問題點，所以將不會因為邊緣接面的問題點而產生漏電流，實為本發明所要解決的功效。
[0013]以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為現有技術的太陽能電池剖視示意圖；
[0015]圖2為現有技術的太陽能電池剖視時產生PN接面產生漏電流示意圖；
[0016]圖3為本發明的區塊型摻雜太陽能電池的第一實施例示意圖；
[0017]圖4為本發明的區塊型摻雜太陽能電池的第一實施例的切割示意圖；
[0018]圖5為本發明的區塊型摻雜太陽能電池的第二實施例示意圖；
[0019]圖6A為本發明的區塊型摻雜太陽能電池的第一正視圖；
[0020]圖6B為本發明的圖6A以切割線進行切割的條型太陽能電池剖視圖；
[0021]圖7A為本發明的區塊型摻雜太陽能電池的第二正視圖；
[0022]圖7B為本發明的圖7A以切割線進行切割的區塊型太陽能電池剖視圖；
[0023]圖8A為本發明的區塊型摻雜太陽能電池的具有總線電極的第三正視圖；
[0024]圖SB為本發明的區塊型摻雜太陽能電池的第三正視圖；
[0025]圖SC為本發明圖SB以切割線進行切割的條型太陽能電池剖視圖；
[0026]圖9A為本發明的區塊型摻雜太陽能電池的具有總線電極的第四正視圖；
[0027]圖9B為本發明的區塊型摻雜太陽能電池的第四正視圖；[0028]圖9C為本發明圖9B以切割線進行切割的區塊型太陽能電池圖；
[0029]圖9D為本發明圖9C區塊型太陽能電池側面圖；及
[0030]圖10為本發明的區塊型摻雜太陽能電池的第五正視圖。
[0031]其中，附圖標記
[0032]10半導體基板
[0033]11區塊型太陽能電池
[0034]22摻雜層
[0035]24區塊摻雜層
[0036]26連接摻雜區
[0037]28半導體基板的側邊
[0038]29底部側邊
[0039]30抗反射層
[0040]40表面電極
[0041]50 P+摻雜層
[0042]60背面電極層
[0043]64焊接電極
[0044]70、71 切割線
[0045]80總線電極
[0046]100 PN 接合面
【具體實施方式】
[0047]下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述:
[0048]本發明的問題點，為若在切割太陽能時，以半導體基板圍繞摻雜層，使得切割時，將直接對將半導體基板進行切割，而不存在N+與P型邊緣接面上的問題點，所以將不會因為邊緣接面的問題點而產生漏電流，實為本發明所要達到的功效。
[0049]接著，請參考本發明圖3的區塊型摻雜太陽能電池的第一實施例示意圖，區塊型摻雜太陽能電池包含:半導體基板10、抗反射層30、多個正面電極40、P+摻雜層50與背面電極層60。半導體基板10具有第一表面，第一表面下配置多個區塊摻雜層24，該些區塊摻雜層24彼此之間具有一間隔而不相互連接。抗反射層30設置於區塊摻雜層24與該半導體基板10上。抗反射層30具有多個膜層，以減少一入射光的反射率。正面電極40穿透抗反射層30而設置於區塊摻雜層24上。背面電極層60,設置於半導體基板10 —第二表面。其中，在本實施例中該半導體基板10的第一表面為粗糙化的表面,而在其他實施例中亦可為未經粗糙化的平面；同樣地，在本實施例中，該背面電極層60是設置於未經粗糙化的半導體基板10的第二表面，而在其他實施例中，該第二表面亦可為粗糙化的表面，因此即使半導體基板10的該第二表面為一粗糙化的表面，該背面電極層60仍可以被設置於該粗糙化表面之上。此為本【技術領域】中具有通常知識者可輕易達成，於此不多加贅述。
[0050]其中，半導體基板10可為光電轉換基板，半導體基板10更可為單晶娃基板、多晶矽基板等。於本實施例中，半導體基板10為P型半導體基板；在另一實施例中，半導體基板10為N型半導體基板。本實施例的半導體基板10具有第一表面(正面)為光入射表面，而第二表面(背面)為背光表面。
[0051]區塊摻雜層24藉由半導體基板10的表面摻雜反態雜質所形成，摻雜方式可藉由擴散或離子布植方式進行。當半導體基板10為P型半導體基板時，則反態摻雜為N型摻雜元素，例如但不限於磷、砷、銻、鉍、或其任二者(含)以上的組合。當半導體基板10為N型半導體基板時，則反態摻雜為P型摻雜元素，例如但不限於硼、鋁、鎵、銦、鉈、或其任二者(含)以上的組合。
[0052]半導體基板10的第一表面即為區塊摻雜層24的表面，區塊摻雜層24的底面則構成P-N接面(Junct1n),此P-N接面兩端會形成載子空乏區(deplet1nreg1n)。載子空乏區提供內建電場，將產生的自由電子送往N極，空穴送往P極。因此產生了電流，此時只要外加電路將兩端連接即可利用太陽能電池所產生的電力。
[0053]由圖3可知半導體基板10於第一表面下配置多個區塊摻雜層24，區塊摻雜層24是以區塊方式設置，而區塊摻雜層24之間以未被反態摻雜的半導體基板10彼此間隔而不相互連接。所以在切割本發明的區塊型摻雜太陽能電池時，可以自區塊摻雜層24之間的間隔進行切割，例如沿圖3所示的切割線70切割該半導體基板10，由於被切割部分的半導體基板10是完整的P型或N型半導體基板(圖3的實施例是為P型)，所以在切割面的部分將不存在P與N型接面的會產生漏電流的現象。請參考圖4為圖3切割完的結果。圖4為分別二個正面電極穿透抗反射層30而設置於區塊摻雜層24上。
[0054]圖4為本發明一種長條型太陽能電池，包含:半導體基板10、抗反射層30、至少一正面電極40、P+摻雜層50與背面電極層60。半導體基板10具有一第一表面與四側邊，第一表面下配置區塊摻雜層24，區塊摻雜層24的四側邊與半導體基板10的四側邊形成一間距。抗反射層30設置於區塊摻雜層24與半導體基板10之上，抗反射層30具有至少一膜層，以減少入射光的反射率。正面電極40穿透抗反射層30而設置於區塊摻雜層24上。背面電極層60設置於半導體基板10的第二表面。
[0055]運用本發明的區塊型摻雜太陽能電池，可於切割太陽能電池為長條型或小方塊狀，於表面電極與背面電極加上逆向偏壓時，可測得漏電流降低的功效。所以運用本發明的區塊型摻雜太陽能電池所製作的太陽能電池，將其切割為成長條型或小方塊狀的太陽能電池時，每個小型的太陽能電池將可獲得降低漏電流的功效。
[0056]在電極的配置上,每個摻雜層上方可配置至少一個正面電極。請參考圖5,其為每個區塊摻雜層24上設置一個正面電極40的實施例示意圖。圖4的實施例則為每個區塊摻雜層24上設置二個正面電極40。
[0057]請注意，上述的實施例說明並非用以限制每個摻雜層區塊上的正面電極數目，可將三個、四個或更多的正面電極設置在摻雜層上。
[0058]接著，請參考圖6A、圖7A，其為本發明區塊型摻雜摻雜層的設計的第一正視圖與第二正視圖。其中，圖6A為本發明圖3的正視圖，其說明區塊型摻雜的太陽能電池上，可切割為成長條型。而由圖6A的結構可看出半導體基板10的第一表面下配置多個區塊摻雜層24，這些區塊摻雜層24彼此間隔，且前述區塊摻雜層24成條形。而圖6B則為本發明的圖6A以切割線70進行切割的條型太陽能電池剖視圖，由圖6B可看出，除了在連接摻雜區26夕卜，切割後的條型太陽能電池的側面的NP接面已大幅降低。因此，可大幅改善漏電流的情形。[0059]相同的，圖7A則說明半導體基板10的第一表面下配置多個區塊摻雜層24，這些區塊摻雜層24彼此間隔而不相互連接，且區塊摻雜層24呈方塊形，這些區塊摻雜層24可以切割線70、71進行切割為獨立的區塊型太陽能電池。而圖7B是為圖7A以切割線70進行切割的區塊型太陽能電池剖視圖，且圖7B中切割後的區塊型太陽能電池側面的NP接面已大幅降低。因此，可大幅改善漏電流的情形。
[0060]接著，請參考圖8A，為本發明區塊型摻雜摻雜層的設計的總線電極的第三正視圖，其中，連接摻雜區26是連接於一總線電極80或正面電極40的下方而使相鄰的區塊摻雜層24局部連接。請參考圖SB，由結構可看出半導體基板10的第一表面下配置多個區塊摻雜層24，這些區塊摻雜層24彼此間隔，且具有多個連接摻雜區26連接相鄰的區塊摻雜層24的局部，連接摻雜區26是由與區塊摻雜層24相同的摻雜元素形成。其中，連接摻雜區26是配置於正面電極40的下方而使相鄰的區塊摻雜層26局部連接。這些區塊摻雜層24可以切割線70進行切割為獨立的長條型太陽能電池。圖SC為本發明圖SB以切割線進行切割的長條型太陽能電池剖視圖，且圖8C於切割後的長條型太陽能電池側面的NP接面已大幅降低。因此，可大幅改善漏電流的情形。
[0061]接著，請參考圖9A為本發明區塊型摻雜摻雜層的設計的且有總線電極第四正視圖，其中，連接摻雜區26是連接於一總線電極80或正面電極40的下方而使相鄰的區塊摻雜層24局部連接。請參考圖9B，由結構可看出半導體基板10的第一表面下配置多個區塊摻雜層24，這些區塊摻雜層24彼此間隔，且具有多個連接摻雜區26連接相鄰的區塊摻雜層24的局部，連接摻雜區26是由與區塊摻雜層24相同的摻雜元素形成。其中，連接摻雜區26是配置於正面電極40的下方而使相鄰的區塊摻雜層26局部連接。這些區塊摻雜層24可以切割線70、71進行切割為獨立的區塊型太陽能電池。設置連接摻雜區26可防止正面電極40短路。
[0062]圖9C為本發明圖9B以切割線70切割後的區塊型太陽能電池圖。由圖9C中可知，被切割後的區塊型太陽能電池11形成了四個側邊，其中右方側邊28包含了連接摻雜區26及正面電極40，而底部側邊29包含了連接摻雜區26。換句話說，在此被切割後的區塊型太陽能電池11中，連接摻雜區26連接區塊摻雜層24的四側邊其中之一的局部與半導體基板的側邊28。圖9D為本發明圖9C區塊型太陽能電池側面圖。
[0063]接著，請參考圖10，為本發明區塊型摻雜摻雜層的設計的第五正視圖。結構上可看出半導體基板10的第一表面下配置多個長條型的區塊摻雜層24，這些長條型的區塊摻雜層24彼此間隔。每個條形的區塊摻雜層24的上方設置一個正面電極40，而每個正面電極40上又設置二個島狀的焊接電極64。在另一實施例中，每個正面電極40可設置至少一個島狀焊接電極64。將圖10的區塊型摻雜太陽能電池沿該些區塊摻雜層24之間的切割線70加以切割，即可構成長條型太陽能電池，而可供特殊大小需求的太陽能電池用，且該長條型的區塊摻雜層24的四側邊與該半導體基板的四側邊形成一間距，即該半導體基板10圍繞該長條型的區塊摻雜層24，在切割面的部分將不存在P與N型接面，從而可避免漏電流現象的產生。在此實施例中，由於焊接電極64是為島狀的設計，與圖SB、圖9B的總線式的焊接電極設計不同，因此，不需要連接摻雜區26的配置。
[0064]就本發明的另一實施例而言，本發明的區塊摻雜層的設計，亦可運用於選擇性射極的太陽能電池架構上。[0065]因此，在切割太陽能時，以半導體基板的非摻雜區域圍繞區塊摻雜層，可使得切割時直接切割至半導體基板的部位(亦即，各圖中的切割線70的部位)，而不會發生N+與P型邊緣接面上的問題點。因此，運用本發明，可達不會產生邊緣接面的問題點而產生漏電流的具體功效。
[0066]當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，包含: 一半導體基板，具有一第一表面，該第一表面下配置多個區塊摻雜層，該些區塊摻雜層包含相同的摻雜元素，且該些區塊摻雜層彼此間隔； 至少一抗反射層，設置於該些區塊摻雜層之上； 多個正面電極，穿透該抗反射層而配置於該些區塊摻雜層上；及 一背面電極層，設置於該半導體基板的一第二表面。
2.根據權利要求1所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，每個該正面電極下方的該摻雜層更摻雜有一重摻雜層。
3.根據權利要求1所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該半導體基板為P型半導體基板或N型半導體基板。
4.根據權利要求3所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，當該半導體基板為P型半導體基板時，該摻雜層的摻雜元素為N型。
5.根據權利要求4所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該N型摻雜元素為磷、砷、銻、鉍、或其組合。
6.根據權利要求3所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，當該半導體基板為N型半導體基板時，該摻雜層的摻雜兀素為P型。
7.根據權利要求6所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該P型摻雜元素為硼、招、鎵、銦、銘、或其組合。
8.根據權利要求1所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該半導體基板為單晶娃基板或多晶娃基板。
9.根據權利要求1所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該些區塊摻雜層為長條型。
10.根據權利要求1所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該些區塊摻雜層的彼此不相連接。
11.根據權利要求1所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，更包含: 多個連接摻雜區，連接相鄰的該些區塊摻雜層的局部，且該些連接摻雜區與該區塊型摻雜層包含相同的摻雜元素。
12.根據權利要求11所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該些連接摻雜區配置於一總線電極的下方而使相鄰的該些區塊摻雜層局部連接。
13.根據權利要求11所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該些連接摻雜區配置於該正面電極的下方而使相鄰的該些區塊摻雜層局部連接。
14.一種長條型太陽能電池，其特徵在於，包含: 一半導體基板，具有一第一表面與四側邊，該第一表面下配置一長條型摻雜層，該長條型摻雜層的四側邊與該半導體基板的四側邊形成一間距； 至少一抗反射層，設置於該長條型摻雜層之上； 至少一正面電極，穿透該抗反射層而配置於該長條型該摻雜層上；及 一背面電極層，設置於該半導體基板的一第二表面。
15.根據權利要求14所述的長條型太陽能電池，其特徵在於，每個該正面電極下方的該長條型摻雜層更摻雜有一長條型重摻雜層。
16.根據權利要求14所述的長條型太陽能電池，其特徵在於，該半導體基板為P型半導體基板或N型半導體基板。
17.根據權利要求14所述的長條型太陽能電池，其特徵在於，當該半導體基板為P型半導體基板時，該長條型摻雜層的摻雜元素為N型。
18.根據權利要求17所述的長條型太陽能電池，其特徵在於，該N型摻雜元素為磷、砷、銻、鉍、或其組合。
19.根據權利要求14所述的長條型太陽能電池，其特徵在於，當該半導體基板為N型半導體基板時，該長條型摻雜層的摻雜元素為P型。
20.根據權利要求19所述的長條型太陽能電池，其特徵在於，該P型摻雜元素為硼、鋁、鎵、銦、鉈、或其組合。
21.根據權利要求14所述的長條型太陽能電池，其特徵在於，該半導體基板為單晶矽基板或多晶矽基板。
22.根據權利要求14所述的長條型摻雜太陽能電池，其特徵在於，更包含: 多個連接摻雜區，連接該長條型摻雜層的四側邊其中之一的局部與該半導體基板的側邊，且該些連接摻雜區與該長條型摻雜層包含相同的摻雜元素。
23.根據權利要 求22所述的長條型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該些連接摻雜區配置於一總線電極的下方。
24.根據權利要求22所述的長條型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該些連接摻雜區配置於該正面電極的下方。
25.—種區塊型太陽能電池，其特徵在於，包含: 一半導體基板，具有一第一表面與四側邊，該第一表面下配置一區塊摻雜層，該區塊摻雜層的四側邊與該半導體基板的四側邊形成一間距，該第一表面更配置有至少一個連接摻雜區，該連接摻雜區連接該區塊摻雜層的四側邊其中之一的局部與該半導體基板的側邊，該區塊摻雜區與該些連接摻雜區包含相同的摻雜元素； 至少一抗反射層，設置於該區塊摻雜層之上； 至少一正面電極，穿透該抗反射層而配置於該區塊摻雜層上；及 一背面電極層，設置於該半導體基板的一第二表面。
26.根據權利要求25所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該些連接摻雜區配置於一總線電極的下方。
27.根據權利要求25所述的區塊型摻雜太陽能電池，其特徵在於，該些連接摻雜區配置於該正面電極的下方。
【文檔編號】H01L31/068GK104037249SQ201410059739
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月21日 優先權日:2013年3月6日
【發明者】劉承維, 陳偉銘, 王瑞麟 申請人:新日光能源科技股份有限公司