專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置及其光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明^及一種轉(zhuǎn)換裝置，特別是涉及一種光電轉(zhuǎn)換裝置及其光電轉(zhuǎn) 換元件。
背景技術(shù)：
隨著地球能源資源逐漸地短缺，開(kāi)發(fā)新能源已成為科技業(yè)以及產(chǎn)業(yè)矚 目的焦點(diǎn)之一，替代性能源產(chǎn)品例如太陽(yáng)電池即成為開(kāi)發(fā)的標(biāo)的之一。太陽(yáng)電池是為一種利用光伏特效應(yīng)(photovoltaic effect)將光能轉(zhuǎn)換成電能的光 電轉(zhuǎn)換裝置，即利用p-n接合半導(dǎo)體吸收光能量后產(chǎn)生自由電子與電洞，在 p-n接合半導(dǎo)體接面附近的內(nèi)建電場(chǎng)驅(qū)使下，使自由電子向n型半導(dǎo)體移動(dòng)， 而自由電洞向p型半導(dǎo)體移動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生電流，最后經(jīng)由電極將電流引出 形成可供使用或儲(chǔ)存的電能。請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，現(xiàn)有習(xí)知的一種太陽(yáng)電池:1的基本結(jié)構(gòu)主要是包含 一基板10、 一 p-n接合半導(dǎo)體11、 一抗反射層12以及一金屬電極對(duì)13。 其中，基板10為太陽(yáng)電池1的基底， 一般即以p-n接合半導(dǎo)體11之一 n 型半導(dǎo)體層111或一p型半導(dǎo)體層112直接作為基板10,而;p-n接合半導(dǎo) 體11是為將光能轉(zhuǎn)換為電能的作用區(qū)；抗反射層12是設(shè)置于太陽(yáng)電池1 的入光面，用以降低入射光的反射；金屬電極對(duì)13包含一第一電極131與 一第二電極132分別連接于n型半導(dǎo)體層111與p型半導(dǎo)體層112，并用以 與一外界電路連接，其中為使光能有效入射，設(shè)置于入光面的第一電極131 是呈指插狀(Finger)結(jié)構(gòu)。為提高光電流量與光電轉(zhuǎn)換效率，現(xiàn)有習(xí)知在太陽(yáng)電池1結(jié)構(gòu)的背面 即第二電極132旁利用印刷或蒸空 方式形成一鋁(Al)金屬層14，如 圖2所示，其是為鄰近第二電極132結(jié)構(gòu)的放大圖，金屬層14的鋁離子對(duì) p型半導(dǎo)體層112進(jìn)行內(nèi)部擴(kuò)散，而形成有一 p+型半導(dǎo)體層141,其中p+ 型半導(dǎo)體層141與p型半導(dǎo)體層112接合所產(chǎn)生的內(nèi)建電場(chǎng)即稱為背面電 場(chǎng)(back surface field, BSF )，借由BSF的形成而得以使往第二電極132移 動(dòng)的電子往n型半導(dǎo)體層111移動(dòng)，因此提高了光電流量；此外，對(duì)往第 二電極132移動(dòng)的電洞而言，p+型半導(dǎo)體層141提供了一低電阻的歐姆性接 觸，因此有效助益光電轉(zhuǎn)換效率的提升。現(xiàn)有習(xí)知鋁(Al)金屬層14以及金屬電極對(duì)13的形成皆須經(jīng)過(guò)高溫 燒結(jié)的步驟，由于燒結(jié)過(guò)程發(fā)生收縮，及由于金屬材質(zhì)與硅材料的熱膨脹 系數(shù)之差，因此在燒結(jié)過(guò)程中會(huì)使太陽(yáng)電池1發(fā)生翹曲的現(xiàn)象，且此現(xiàn)象 在現(xiàn)今薄化硅基板的趨勢(shì)下更甚顯著，甚而導(dǎo)致后續(xù)制程發(fā)生破片的可能性。有筌于此，如何提供一種避免發(fā)生翹曲現(xiàn)象進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率的 光電轉(zhuǎn)換裝置及其光電轉(zhuǎn)換元件，實(shí)為現(xiàn)今的重要課題之一。有鑒于上述現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換裝置存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類 產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極 加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換裝置及其光電轉(zhuǎn)換元件， 能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換裝置，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、 設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換裝置存在的缺陷，而提供一 種新型結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換裝置及其光電轉(zhuǎn)換元件，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使 其避免發(fā)生翹曲現(xiàn)象進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率，從而更加適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù) 本發(fā)明提出的光電轉(zhuǎn)換元件，其是與一第一電極與一第二電極電性連接，包含 一第一半導(dǎo)體層； 一第二半導(dǎo)體層，是與該第一半導(dǎo)體層相連接； 以及一金屬層，是設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層的一側(cè)，該金屬層是具有至少一 第一溝槽與至少一第二溝槽，該第一溝槽是將該金屬層區(qū)分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)塊， 該第二電極是設(shè)置于該第二溝槽內(nèi)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的該等區(qū)塊是相互電性連接。 前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的金屬層的材質(zhì)是包含鋁。 前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的金屬層是呈一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或一蜂巢狀 結(jié)構(gòu)。前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的第一溝槽的寬度范圍是約為O.lmm 至10mm。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本 發(fā)明提出的光電轉(zhuǎn)換裝置，包含 一光電轉(zhuǎn)換元件，是具有一第一半導(dǎo)體 層、 一第二半導(dǎo)體層及一金屬層，該第二半導(dǎo)體層是與該第一半導(dǎo)體層相 連接，該金屬層是設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層的一側(cè)，該金屬層是具有至少一 第一溝槽與至少一第二溝槽，該第一溝槽是將該金屬層區(qū)分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)塊； 一第一電極，是與該第一半導(dǎo)體層相連結(jié)；以及一第二電極，是設(shè)置于該 第二溝槽內(nèi)，并與該第二半導(dǎo)體層相連結(jié)。前述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述的該等區(qū)塊是相互電性連接。
前述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述的金屬層的材質(zhì)是包舍紹， 前述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述的金屬層是呈一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或一蜂巢狀結(jié)構(gòu)。前述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述的第一溝槽的寬度范圍是約為0.1mm 至10mm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上可知，為了 達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種光電轉(zhuǎn)換元件，其是與一第一電極與一 第二電極電性連接，光電轉(zhuǎn)換元件包含一第一半導(dǎo)體層、 一第二半導(dǎo)體層 以及一金屬層。其中，第二半導(dǎo)體層是與第一半導(dǎo)體層相連接，金屬層是 設(shè)置于第二半導(dǎo)體層的一側(cè)，金屬層是具有至少一第一溝槽與至少一第二 溝槽，第一溝槽是將金屬層區(qū)分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)塊，第二電極是設(shè)置于第二溝 槽內(nèi)。為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種光電轉(zhuǎn)換裝置包含一光電轉(zhuǎn)換元件、 一第一電極以及一第二電極。其中，光電轉(zhuǎn)換元件是具有一第一半導(dǎo)體層、 一第二半導(dǎo)體層及一金屬層，第二半導(dǎo)體層是與第一半導(dǎo)體層相連接，金 萬(wàn)層是設(shè)置于第二半導(dǎo)體層的一側(cè)，金屬層是具有至少一第一溝槽與至少 一第二溝槽，第一溝槽是將金屬層區(qū)分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)塊；第一電極是與第一 半導(dǎo)體層相連結(jié)；第二電極是設(shè)置于第二溝槽內(nèi)，并與第二半導(dǎo)體相連結(jié)。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明光電轉(zhuǎn)換裝置及其光電轉(zhuǎn)換元件至少具有 下列優(yōu)點(diǎn)承上所述，因依據(jù)本發(fā)明的一種光電轉(zhuǎn)換裝置及其光電轉(zhuǎn)換元件是利 用溝槽(即第一溝槽)將金屬層區(qū)分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)塊，即金屬層可例如為一 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，于此借由溝槽M金屬層于高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中所產(chǎn)生的應(yīng)力，而 有效降低金屬層因高溫所發(fā)生的翹曲現(xiàn)象，因此，包含本發(fā)明的金屬層結(jié) 構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換裝置，除了具有增加光電流以及降低阻抗的效果下，更提高 了光電轉(zhuǎn)換裝置的制作良率。綜上所述，本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用 的效果，且較現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換裝置具有增進(jìn)的突出功效，從而更加適于實(shí) 用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附 圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1為顯示現(xiàn)有習(xí)知的一種本陽(yáng)電池的示意圖。圖2為顯示現(xiàn)有習(xí)知的一種大陽(yáng)電池的局部放大示意圖。圖3為一顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種光電轉(zhuǎn)換裝置的示意圖。 圖4為一顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種光電轉(zhuǎn)換裝置的仰視圖；以及圖5為一顯示依據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的一種光電轉(zhuǎn)換裝置的示意圖。1:太陽(yáng)電池10:基板11: p-n接合半導(dǎo)體lll:n型半導(dǎo)體層112:p型半導(dǎo)體層12:抗反射層13:金屬電極對(duì)131:第一電極132:第二電極14:金屬層141:p+型半導(dǎo)體層2:光電轉(zhuǎn)換裝置21:光電轉(zhuǎn)換元件211:第一半導(dǎo)體層212:第二半導(dǎo)體層213:金屬層2131:區(qū)塊214:第一溝槽215:第二溝槽216:導(dǎo)電元件22:第一電極23:第二電極24:抗反射層25:抗反射結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的光電轉(zhuǎn)換裝置及其光 電轉(zhuǎn)換元件其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種光電轉(zhuǎn)換裝置2是包 含一光電轉(zhuǎn)換元件21、 一第一電極22以及一第二電極23。本實(shí)施例中， 光電轉(zhuǎn)換裝置2是為 一 太陽(yáng)電池。光電轉(zhuǎn)換元件21是具有一第一半導(dǎo)體層211、 一第二半導(dǎo)體層212及 一金屬層213。第一半導(dǎo)體層211與第二半導(dǎo)體層212是相互連接以形成一接面，以 作為光能產(chǎn)生電子/電洞對(duì)的分離作用區(qū)。如圖3所示，在本實(shí)施例中，第 一半導(dǎo)體層211是為一 n型半導(dǎo)體，第二半導(dǎo)體層212是為一 p型半導(dǎo)體， 并作為太陽(yáng)電池的基板。當(dāng)然，第一半導(dǎo)體層211亦可為一 p型半導(dǎo)體， 而第二半導(dǎo)體層212為一n型半導(dǎo)體。其中，p型半導(dǎo)體是以例如硼(boron) 與鎵(gallium)等的摻質(zhì)，摻雜于硅基板中而形成，而n型半導(dǎo)體是以例如磷 (phosphorus)與砷(arsenic)等的摻質(zhì)，摻雜于p型半導(dǎo)體內(nèi)而形成，摻雜的方 式例如可以為擴(kuò)-敎法或離子植入法..金屬層213是以印刷或蒸空鍍膜方式形成于第二半導(dǎo)體層212的一側(cè)， 在本實(shí)施例中，金屬層213的材質(zhì)是包舍鋁，如圖4所示，其是顯示本實(shí) 施例的光電轉(zhuǎn)換裝置2的仰視圖，金屬層213是具有至少一第一溝槽214 與至少一第二溝槽215,第一溝槽214是將金屬層213區(qū)分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)塊 2131，該等區(qū)塊2131是相互電性連接，借由復(fù)數(shù)第一溝槽214的圖案化而 使金屬層213形成復(fù)數(shù)區(qū)塊2131,且第一溝槽214或第二溝槽215是可穿 設(shè)或不穿設(shè)金屬層213,即分別形成彼此分離的該等區(qū)塊2131或借由第一 溝槽214的底部相連接的該等區(qū)塊2131 ，其中彼此分離的該等區(qū)塊2131則 可借由一導(dǎo)電元件216相互連接俾使該等區(qū)塊2131電性連接，本實(shí)施例的 導(dǎo)電元件216是可由區(qū)塊2131的一側(cè)延設(shè)形成。在本實(shí)施例中，第一溝槽 214的寬度范圍是約為O.lmm至10mm，較佳地，第一溝槽214的寬度是約 為3mm,區(qū)塊2131的面積是20mmx22.5mm。如圖4所示，在本實(shí)施例中，該等區(qū)塊2131的形狀是不限定，區(qū)塊2131 可呈圓形、橢圓形或多邊形，而使金屬層213呈一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或一蜂巢狀結(jié) 構(gòu)，以緩沖金屬層213于高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中收縮的應(yīng)力作用，避免發(fā)生翹曲 的現(xiàn)象。如圖3所示，第一電極22是為一表面電極，即設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換裝置2 的入光面，且第一電極22是與第一半導(dǎo)體層211相連結(jié)，而為增加入射光 的入射面積，第一電極22是呈條狀、指狀或網(wǎng)狀；第二電極23則是為一 背面電極，設(shè)置于第二溝槽215中而與第二半導(dǎo)體層212相連結(jié)，借由第 一電極22與第二電極23而得以輸出作用區(qū)所產(chǎn)生的電流。其中，第一電 極22或第二電極23以包含銀、鋁、鈦或鉑的導(dǎo)電膠利用例如網(wǎng)印法形成。另外，如圖3所示，本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置2更可包含一抗反射層 24設(shè)置于第一半導(dǎo)體層211的一側(cè)，即入光面的一側(cè)，本實(shí)施例中，抗反 射層24的材質(zhì)是包含氮化硅、氧化鈦、氧化鉭或氧化鈦；另外，如圖5所 示，本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置2亦可更包含一抗反射結(jié)構(gòu)25設(shè)置于第一半 導(dǎo)體層211的一側(cè)，抗反射結(jié)構(gòu)25是具有復(fù)數(shù)凸塊，且該等凸塊的其中之 一是呈金字塔型、倒金字塔型或可降低反射的不規(guī)則型凸塊，借由抗反射 層24及/或抗反射結(jié)構(gòu)25設(shè)置于入光面，降低入射光反射的機(jī)會(huì)，進(jìn)而提 高光電轉(zhuǎn)換裝置2的光電轉(zhuǎn)換效率。因依據(jù)本發(fā)明的一種光電轉(zhuǎn)換裝置及其光電轉(zhuǎn)換元件是利用溝槽(即 第一溝槽)將金屬層區(qū)分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)塊，即金屬層可例如為一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 在此借由溝槽分散金屬層于高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中所產(chǎn)生的應(yīng)力，而有效降低金 屬層因高溫所發(fā)生的翹曲現(xiàn)象，因此，包含本發(fā)明的金屬層結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn) 換裝置，除了具有增加光電流以及降低阻抗的效果下，更提高了光電轉(zhuǎn)換
裝f的釗作良率..以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)衣發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技朱方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所 作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種光電轉(zhuǎn)換元件，其是與一第一電極與一第二電極電性連接，其特征在于包含一第一半導(dǎo)體層；一第二半導(dǎo)體層，是與該第一半導(dǎo)體層相連接；以及一金屬層，是設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層的一側(cè)，該金屬層是具有至少一第一溝槽與至少一第二溝槽，該第一溝槽是將該金屬層區(qū)分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)塊，該第二電極是設(shè)置于該第二溝槽內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的該等 區(qū)塊是相互電性連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的金屬 層的材質(zhì)是包含鋁。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的金屬 層是呈一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或一蜂巢狀結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的第一 溝槽的寬度范圍是為O.lmm至10mm。
6、 一種光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于包含一光電轉(zhuǎn)換元件，是具有一第一半導(dǎo)體層、—'第二半導(dǎo)體層及一金屬 層，該第二半導(dǎo)體層是與該第一半導(dǎo)體層相連接，該金屬層是設(shè)置于該第 二半導(dǎo)體層的一側(cè)，該金屬層是具有至少一第一溝槽與至少一第二溝槽， 該第 一 溝槽是將該金屬層區(qū)分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)塊；一第一電極，是與該第一半導(dǎo)體層相連結(jié)；以及一第二電極，是設(shè)置于該第二溝槽內(nèi)，并與該第二半導(dǎo)體層相連結(jié)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于其中所述的該等 區(qū)塊是相互電性連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于其中所述的金屬 層的材質(zhì)是包含鋁。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于其中所述的金屬 層是呈一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或一蜂巢狀結(jié)構(gòu)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于其中所述的第 一溝槽的寬度范圍是為O.lmm至10mm。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種光電轉(zhuǎn)換裝置及其光電轉(zhuǎn)換元件。一種光電轉(zhuǎn)換元件是與一第一電極與一第二電極電性連接，該光電轉(zhuǎn)換元件是包含一第一半導(dǎo)體層、一第二半導(dǎo)體層以及一金屬層。其中，第二半導(dǎo)體層是與第一半導(dǎo)體層相連接，金屬層是設(shè)置于第二半導(dǎo)體層的一側(cè)，金屬層是具有至少一第一溝槽與至少一第二溝槽，第一溝槽是將金屬層區(qū)分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)塊，第二電極是設(shè)置于第二溝槽內(nèi)。
文檔編號(hào)H01L31/042GK101165924SQ20061014996
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者李慧平, 洪傳獻(xiàn), 溫志中, 許國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:新日光能源科技股份有限公司