專利名稱：具平坦接觸區(qū)的太陽能電池及其制程的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明關(guān)于一種具平坦接觸區(qū)的太陽能電池及其制程，其特別是利用遮幕改善太陽能電池所鋪設的電極與太陽能基板之間的接觸性。
背景技術(shù)：
習知的硅太陽能電池制程中，在電極制作之前，必須經(jīng)過摻雜、蝕刻、熱處理等制程，并利用化學蝕刻在芯片表面進行方向性蝕刻而形成粗糙的微結(jié)構(gòu)，以增加光在太陽能電池中的行進路線，進而降低太陽能電池表面的光反射率。然而，此微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位置若為電極所在位置，則易對太陽能電池的效能產(chǎn)生不良影響。
其中，參考圖1所示，其為一習知未使用本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池及其制程，其為一太陽能基板A1表面經(jīng)由化學蝕刻在表面進行方向性蝕刻后布置上一電極A2，由于該電極A2所在位置的太陽能基板A1表面為光生載子(photo-carrier)的必經(jīng)之路，若因蝕刻產(chǎn)生缺陷A3存在于該太陽能基板A1與電極A2接觸處，影響將會特別顯著。然而據(jù)選擇性的方向性組織蝕刻過程中，必定會造成與該電極A2的接觸表面劣化與基板中的組織缺陷擴大，使得將原本可藉由后處理而修補的該缺陷A3再也無法修補。這樣的結(jié)果下，不但會增加該缺陷A3的表面積，也會增加再回復(recombination)中心與載子在傳遞過程中被捕捉與散射的機率以及減少能收集到的光電流，以至于使得太陽能電池的效率下降。另外，前述狀況如果更嚴重的話，太陽能電池基板A1中產(chǎn)生較深的凹坑(pit)A4，該凹坑A4的形成會使得電極A2在操作時發(fā)生熔穿而產(chǎn)生一通道A5，并由該通道A5造成漏電流大增，以致于太陽能電池效能嚴重降低，甚至是產(chǎn)生不良品。
目前相關(guān)的改良方式有使用微影技術(shù)(lithography)或是雷射制程等，以達成具選擇性的(selective area)方向性組織蝕刻或是移除不佳的電極接觸面，但此類方法均需精準的對準技術(shù)、昂貴設備與較長的制程時間，且與目前主流性太陽能電池制程兼容性較低，因此僅適用于少量特殊規(guī)格的太陽能電池制造。
故本發(fā)明的發(fā)明人有鑒于習知太陽能電池的缺失，乃亟思發(fā)明一種具平坦接觸區(qū)的太陽能電池及其制程。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的為在方向性組織蝕刻后于電極布置區(qū)仍能維持平整，減少后續(xù)電極布置時，太陽能基板與電極接口缺陷的產(chǎn)生，而得以提升太陽能電池效率。
本發(fā)明另一目的為在方向性組織蝕刻后于電極布置區(qū)仍能維持平整，避免因方向性蝕刻導致太陽能基板電極布置區(qū)有凹坑產(chǎn)生，使電極不易搜集光電子。
本發(fā)明再一目的為可利用網(wǎng)印制程進行蝕刻步驟前的遮幕布置以及蝕刻步驟后的電極布置，不但與目前的太陽能電池制程完全兼容，且可以不需要半導體黃光制程，因此具有快速以及低成本的優(yōu)點。
基于前述一種具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程，其是在太陽能基板表面布置遮幕，并定義布置該遮幕的表面局部為接觸區(qū)且定義布置該遮幕的表面局部以外區(qū)域為裸露區(qū)；接著蝕刻該裸露區(qū)而使得該太陽能基板表面的裸露區(qū)粗糙化后，將太陽能基板表面遮幕移除；最后則是在該太陽能基板表面的接觸區(qū)布置上一導電層。因此使得該太陽能基板具有一P型半導體層、一N型半導體層以及一導電層，且其中該N型半導體層形成于該P型半導體層上方，該裸露區(qū)為一粗糙表面，該接觸區(qū)為平坦的表面，以及該導電層布置于該接觸區(qū)。
前述的太陽能基板表面的遮幕布置步驟可以使用網(wǎng)印制程形成該遮幕，且該遮幕可使用電路板制程常用的綠漆。前述的太陽能基板表面導電層布置步驟也可以使用網(wǎng)印制程形成該導電層。另外，該太陽能基板表面遮幕布置或太陽能基板表面導電層布置步驟也可以使用半導體黃光制程布置光阻而形成該遮幕。
前述的太陽能基板表面遮幕布置步驟的太陽能基板具有一P型半導體層且該P型半導體層上具有一N型半導體層，亦即事先提供一已經(jīng)具有P型半導體層和N型半導體層的半導體結(jié)構(gòu)。另外，該太陽能基板表面遮幕布置步驟中，該太陽能基板也可以先提供具有一P型半導體層的半導體結(jié)構(gòu)，且在該太陽能基板表面遮幕移除步驟之后，再藉由參雜具有五個價電子的原子至該太陽能基板的P型半導體層頂端區(qū)域，而形成N型半導體層。
前述的太陽能基板表面遮幕移除后可進行一抗反射層布置，其是在該太陽能基板的上表面形成一抗反射層，該抗反射層輔助該太陽能基板減少表面的光反射損失。
因此，本發(fā)明的有益效果在于使用具平坦接觸區(qū)的太陽能電池及其制程，與目前的太陽能電池制程百分之百兼容，快速且不需高昂的設備，對產(chǎn)業(yè)極具實用性；另外其是使用一膠體材料并用網(wǎng)印的硬遮幕保護將與電極接觸的芯片表面，在方向性組織蝕刻后仍能維持平整，減少后續(xù)網(wǎng)印電極時缺陷的產(chǎn)生，提升太陽能電池效率；其制程方法是利用與太陽能電池電極制作技術(shù)相同的網(wǎng)印制程，即可達成選區(qū)方向性組織蝕刻與電極接觸面優(yōu)化的效果。
為使熟悉該項技藝人士了解本發(fā)明的目的、特征及功效，茲藉由下述具體實施例，并配合圖式，對本發(fā)明詳加說明如后。
圖1顯示習知未使用本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池及其制程； 圖2a至圖2d顯示本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池一實施例的組件剖面示意圖； 圖3顯示本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程的操作步驟流程圖； 圖4顯示本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池另一實施例的組件剖面示意圖； 圖5a至圖5e顯示本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池再一實施例的組件剖面示意圖；以及 圖6顯示本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程的另一操作步驟流程圖。
主要組件符號說明 太陽能基板1 P型半導體層11 N型半導體層12 接觸區(qū)13 裸露區(qū)14 導電層15 抗反射層16 遮幕2 溶液3 太陽能基板4 P型半導體層41 N型半導體層42 接觸區(qū)43 裸露區(qū)44 導電層45 遮幕5 溶液6 步驟(301)、(302)、(303)、(304) 步驟(601)、(602)、(603)、(604)、(605)
具體實施例方式 參考圖2a至圖2d以及圖3所示，圖2a至圖2d顯示本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池一實施例的組件剖面示意圖，且圖3顯示本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程的操作步驟流程圖。本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程中，其操作步驟包括步驟(301)，其是提供一太陽能基板1，該太陽能基板1具有一P型半導體層11且該P型半導體層11上具有一N型半導體層12，該太陽能基板1的N型半導體層12表面局部定義為接觸區(qū)13以及局部定義為裸露區(qū)14，并于該太陽能基板1表面的接觸區(qū)13布置一遮幕2，使得該遮幕2足以抵抗一溶液3侵蝕該太陽能基板1表面的接觸區(qū)13，如圖2a所示；步驟(302)，其是將表面布置該遮幕2的該太陽能基板1浸泡于該溶液3中，該溶液3不與該遮幕2產(chǎn)生任何化學反應，藉由該溶液3產(chǎn)生化學反應而蝕刻該太陽能基板1表面的裸露區(qū)14，該太陽能基板1上的該裸露區(qū)14與該溶液3會發(fā)生選擇性蝕刻作用，使得該太陽能基板1表面的裸露區(qū)14產(chǎn)生凹凸不平面而達表面粗糙化效果，其中此粗糙化后的表面可減少光線的反射，以及表面有該遮幕2隔絕的接觸區(qū)13在經(jīng)過表面粗糙化過程中仍可保持其表面平整性，如圖2b所示；步驟(303)，其是移除該太陽能基板1表面的遮幕2，如圖2c所示，且當該太陽能基板1表面的遮幕2移除后，該N型半導體層2的接觸區(qū)13仍維持平整；以及步驟(304)，其是在該太陽能基板1表面平整的該接觸區(qū)13布置上一導電層15，使得該導電層15可作為電極使用，并用以接收該太陽能基板1受光后產(chǎn)生的光電子，如圖2d所示。
前述本實施例的遮幕2布置步驟中，可以使用網(wǎng)印制程形成該遮幕2，其中該遮幕2可以是一般印刷電路板制程中常使用的綠漆(green paint)或是其它種光阻。另外，該遮幕2也可以是半導體黃光制程所布置的光阻，并透過曝光顯影技術(shù)而使得該遮幕2在該太陽能基板1上定義出該接觸區(qū)13與該裸露區(qū)14。前述本實施例的移除該太陽能基板1表面的遮幕2步驟中，則是依據(jù)使用印刷電路板制程或半導體制程的方法，移除該太陽能基板1表面的遮幕2。具體來說，該遮幕2通常是一高分子聚合物，并可利用有機溶劑溶解該遮幕2，或是將該遮幕2自該太陽能基板1表面剝離。
再者，前述本實施例在該太陽能基板1該接觸區(qū)13布置該導電層15的步驟中，可以使用網(wǎng)印制程形成該導電層15。另外，也可以使用印刷電路板制程中的電鍍技術(shù)或是任何金屬導線布置技術(shù)，藉以形成該導電層15，或是使用半導體制程中的鍍膜技術(shù)并經(jīng)由蝕刻制程或是舉離法(lift-off method)等任何金屬導線布置技術(shù)，藉以形成該導電層15。
基于前述本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池及其制程，使得具有該P型半導體層11以及該N型半導體層12的太陽能基板1上，形成平坦的該接觸區(qū)13與粗糙的該裸露區(qū)14。其中不但可以在該太陽能基板1具有粗糙的裸露區(qū)14可減少表面光反射損失，且該太陽能基板1具有較平坦的接觸區(qū)13，使得布置于該接觸區(qū)13上的該導電層15可減少缺陷的產(chǎn)生，并使得該太陽能基板1中產(chǎn)生的載子在傳遞至該導電層15的過程中，減少因缺陷而產(chǎn)生的捕捉與散射等效應，以增加最終可收集的光電流而提升太陽能電池效率。
參考圖4所示，其顯示本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池另一實施例的組件剖面示意圖。在前述實施例中，本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程中，可進一步在該太陽能基板1的裸露區(qū)14處形成一抗反射層16，藉以輔助該裸露區(qū)14減少表面的光反射損失。其中該抗反射層16可在前述實施例的方向性組織蝕刻后以及移除該遮幕2后，接著布置該抗反射層16于該太陽能基板1上。
參考圖5a至圖5e以及圖6所示，圖5a至圖5e顯示本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池再一實施例的組件剖面示意圖，且圖6顯示本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程的另一操作步驟流程圖。本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程的操作步驟包括步驟(601)，其是提供一太陽能基板4，該太陽能基板4具有一P型半導體層41，該太陽能基板4的表面局部定義為接觸區(qū)43以及局部定義為裸露區(qū)44，并于該太陽能基板4表面的接觸區(qū)43布置一遮幕5，使得該遮幕5足以抵抗一溶液6侵蝕該太陽能基板4表面的接觸區(qū)43，如圖5a所示；步驟(602)，其是將表面布置該遮幕5的該太陽能基板4浸泡于該溶液6中，該溶液6不與該遮幕5產(chǎn)生任何化學反應，藉由該溶液6產(chǎn)生化學反應而蝕刻該太陽能基板4表面的裸露區(qū)44，該太陽能基板4上的該裸露區(qū)44與該溶液6會發(fā)生選擇性蝕刻作用，使得該太陽能基板4表面的裸露區(qū)44產(chǎn)生凹凸不平面而達表面粗糙化效果，其中此粗糙化后的表面可減少光線的反射，以及表面有該遮幕5隔絕的接觸區(qū)43在經(jīng)過表面粗糙化過程中仍可保持其表面平整性，如圖5b所示；步驟(603)，其是移除該太陽能基板4表面的遮幕5，如圖5c所示，且當該太陽能基板4表面的遮幕5移除后，該接觸區(qū)13仍維持平整；步驟(604)，其是藉由參雜五個價電子的原子，以使得該太陽能基板4的P型半導體層41頂端區(qū)域形成一N型半導體層42，如圖5d所示；步驟(605)，其是在該太陽能基板4表面平整的該接觸區(qū)43布置上一導電層45，使得該導電層45可作為電極使用，并用以接收該太陽能基板4受光后產(chǎn)生的光電子，如圖5e所示。
基于前述本發(fā)明具平坦接觸區(qū)的太陽能電池及其制程，使得具有該P型半導體層41以及該N型半導體層42的太陽能基板4上，形成平坦的該接觸區(qū)43與粗糙的該裸露區(qū)44。其中不但可以在該太陽能基板4具有粗糙的裸露區(qū)44可減少表面光反射損失，且該太陽能基板4具有較平坦的接觸區(qū)43，使得布置于該接觸區(qū)43上的該導電層45可減少缺陷的產(chǎn)生，并使得該太陽能基板4中產(chǎn)生的載子在傳遞至該導電層45的過程中，減少因缺陷而產(chǎn)生的捕捉與散射等效應，以增加最終可收集的光電流而提升太陽能電池效率。
在本實施例中，該太陽能基板4的上表面同樣可以形成一抗反射層，藉以輔助該太陽能基板4減少表面的光反射損失。
前述的各個實施例中，該太陽能基板中，該N型半導體層形成于該P型半導體層上方，且一般為了提升捕捉光生電子的機率，該N型半導體層會較薄。實際上，該太陽能基板中，該P型半導體層也可以形成于該N型半導體層上方。本發(fā)明主要是針對該太陽能基板表面的接觸區(qū)以及裸露區(qū)的形成，該太陽能基板只要是具有P-N接口即可以成為太陽能電池的太陽能基板，并未限制該P型半導體層與N型半導體層所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
以上已將本發(fā)明作一詳細說明，但以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當不能限定本發(fā)明實施的范圍。即凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發(fā)明的專利涵蓋范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程，其步驟包括
太陽能基板表面遮幕布置，其是在一太陽能基板表面區(qū)部布置一遮幕，且定義布置該遮幕的表面局部為接觸區(qū)，定義布置該遮幕的表面局部以外區(qū)域為裸露區(qū)，其中該遮幕足以抵抗一溶液侵蝕該太陽能基板表面的接觸區(qū)；
裸露區(qū)蝕刻，其是將表面布置該遮幕的該太陽能基板浸泡于前述步驟的溶液中，該溶液以具選擇性的方向性蝕刻作用蝕刻該太陽能基板表面的裸露區(qū)，使得該太陽能基板表面的裸露區(qū)粗糙化；
太陽能基板表面遮幕移除，其是移除該太陽能基板表面的遮幕；以及
太陽能基板表面導電層布置，其是在該太陽能基板表面的接觸區(qū)布置上一導電層。
2、如權(quán)利要求1所述的具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程，其特征在于該太陽能基板表面遮幕布置步驟是使用網(wǎng)印制程形成該遮幕。
3、如權(quán)利要求2所述的具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程，其特征在于該遮幕為綠漆。
4、如權(quán)利要求1所述的具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程，其特征在于該太陽能基板表面遮幕布置步驟是使用半導體黃光制程布置光阻而形成該遮幕。
5、如權(quán)利要求1所述的具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程，其特征在于該太陽能基板表面遮幕布置步驟的太陽能基板具有一P型半導體層且該P型半導體層上具有一N型半導體層。
6、如權(quán)利要求1所述的具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程，其特征在于該太陽能基板表面遮幕布置步驟的太陽能基板具有一P型半導體層，且該太陽能基板表面遮幕移除步驟之后，進一步包括
藉由參雜具有五個價電子的原子至該太陽能基板的P型半導體層頂端區(qū)域，并形成一N型半導體層。
7、如權(quán)利要求1所述的具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程，其特征在于該太陽能基板表面導電層布置步驟是使用網(wǎng)印制程形成該導電層。
8、如權(quán)利要求1所述的具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程，其特征在于該太陽能基板表面遮幕移除步驟之后，進一步包括
抗反射層布置，其是在該太陽能基板的上表面形成一抗反射層，該抗反射層輔助該太陽能基板減少表面的光反射損失。
9、一種具平坦接觸區(qū)的太陽能電池，其包括
一太陽能基板，且該太陽能基板進一步包括
一P型半導體層；
一N型半導體層；以及
一導電層；
其中該太陽能基板的上表面局部形成一裸露區(qū)且其它區(qū)域形成一接觸區(qū)，該裸露區(qū)為以具選擇性的方向性蝕刻作用的粗糙表面，該接觸區(qū)為平坦的表面；以及該導電層布置于該接觸區(qū)。
10、如權(quán)利要求9所述的具平坦接觸區(qū)的太陽能電池，其特征在于該N型半導體層形成于該P型半導體層上方。
11、如權(quán)利要求9所述的具平坦接觸區(qū)的太陽能電池，其特征在于該太陽能基板的上表面形成一抗反射層。
全文摘要
一種具平坦接觸區(qū)的太陽能電池制程，其是在太陽能基板表面布置遮幕，并定義布置該遮幕的表面局部為接觸區(qū)且定義布置該遮幕的表面局部以外區(qū)域為裸露區(qū)；接著蝕刻該裸露區(qū)而使得該太陽能基板表面的裸露區(qū)粗糙化后，將太陽能基板表面遮幕移除；最后則是在該太陽能基板表面的接觸區(qū)布置上一導電層。因此使得該太陽能基板具有一P型半導體層、一N型半導體層以及一導電層，且其中該N型半導體層形成于該P型半導體層上方，該裸露區(qū)為一粗糙表面，該接觸區(qū)為平坦的表面，以及該導電層布置于該接觸區(qū)。
文檔編號H01L31/0236GK101304057SQ20071010681
公開日2008年11月12日 申請日期2007年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月10日
發(fā)明者向國成, 陳彥彰, 賴一凡, 王君芳 申請人:科冠能源科技股份有限公司