專利名稱：具有連續(xù)背電場層的太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池及其制造方法，特別是涉及一種具有連續(xù)背電場層的太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
參閱圖1，已知太陽能電池I在制作時(shí)，會先將基板11濕式蝕刻，使該基板11的入光面111成為粗糙表面，能提升光線入射到電池內(nèi)部的比例，但經(jīng)過濕式蝕刻后，該基板11的一個相反于該入光面111的背面112也會成為粗糙表面。接著進(jìn)行擴(kuò)散制程，使該P(yáng)型的基板11的入光面111形成一個η型的射極層12，但由于擴(kuò)散制程也可能使該基板11的背面112形成一層η型薄膜13，因此必需通過HF與HNO3等溶液蝕刻移除該η型薄膜13，使該背面112露出。
后續(xù)步驟還包括在該射極層12上形成抗反射層14、在該背面112形成介電層15，并于該介電層15形成多個貫穿的開口 151，再于介電層15表面涂布鋁膠16’，并通過高溫?zé)Y(jié)(firing)使鋁膠16’硬化形成背電極16，而且鋁膠16’材料與該基板11反應(yīng)，進(jìn)而在基板11的局部部位形成多個背電場結(jié)構(gòu)(local back surface field,簡稱LBSF) 17,此時(shí)正面電極18也形成，如此就完成電池I的制作。所述介電層15用于降低載流子的表面復(fù)合(recombination)速率,所述背電場結(jié)構(gòu)17的載流子濃度大于該基板11的載流子濃度，可產(chǎn)生電場作用而阻止電子朝該背面112方向移動，以提升載流子收集效率。因此由該介電層15配合背電場結(jié)構(gòu)17有助于提升電池轉(zhuǎn)換效率。然而，由于該基板11的背面112為粗糙表面，使得入射至電池內(nèi)部的長波長入射光的反射率降低，光線向下穿出該背面112的比例提高，從而導(dǎo)致光線利用率下降。換句話說，背面112為粗糙表面時(shí)，無法產(chǎn)生較高的光電流，因此制作出較平坦的基板背面是必需的。另外，若是鍍覆在P型基板11背面112的介電層15為帶有正電荷的材料(例如SiN)，將會引發(fā)寄生分流(parasitic shunting)現(xiàn)象,使光電流及填充因子(fill factor)大幅下降。綜合上述，如何制作出一種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的電池，使該介電層15能保有其功能并能避免寄生分流，而且還能使基板背面的粗糙度降低，這為重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能降低基板背面粗糙度，有效提高長波長入射光的反射率，形成結(jié)合介電層、連續(xù)背電場層及局部電接觸點(diǎn)的太陽能電池及其制造方法，由此從而提升光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，包含一個光電轉(zhuǎn)換單元，該光電轉(zhuǎn)換單元包括一個具有相反的一個入光面與一個背面的第一導(dǎo)電型基板，以及一個位于該入光面的第二導(dǎo)電型射極層，其特征在于，該太陽能電池還包含
一個呈連續(xù)膜狀并位于該第一導(dǎo)電型基板的背面的背電場層、至少一個介電層、一個背電極以及一個正面電極；所述介電層位于該背電場層的表面，并包括一個朝向該背電場層的第一面、一個相反于該第一面的第二面，以及多個貫穿該第一面及第二面的穿槽；該背電極包括一個位于該介電層的第二面上的背電極部，以及多個自該背電極部分別伸入所述穿槽并電連接該背電場層的導(dǎo)電接觸部；該正面電極位于該光電轉(zhuǎn)換單元的一個相反于該背電極的一側(cè)。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，還包含多個分別對應(yīng)該介電層的穿槽位置且位于該第一導(dǎo)電型基板的背面處的背電場結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，該光電轉(zhuǎn)換單元還包括一個位在該第二導(dǎo)電型射極層上的抗反射層。 本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，該第一導(dǎo)電型基板為硅基板，該背電場層的材料為摻雜有價(jià)數(shù)小于硅的金屬材料的硅化合物。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，所述價(jià)數(shù)小于硅的金屬材料為鋁、銀、銅、鋅、鎳，或上述的任一組合。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，該介電層的材料為氧化物、氮化物、碳化物、硫化物或氟化物。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，包含下列步驟(A)蝕刻一個第一導(dǎo)電型基板，使其相反的一個入光面與一個背面成為高低起伏狀；(B)對該第一導(dǎo)電型基板進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，使該入光面形成一個第二導(dǎo)電型射極層；其特征在于，該制造方法還包含下列步驟(C)在該第一導(dǎo)電型基板的背面披覆一層金屬膠；(D)進(jìn)行熱處理，使該金屬膠的材料與該第一導(dǎo)電型基板材料產(chǎn)生反應(yīng)，進(jìn)而降低該第一導(dǎo)電型基板背面的表面粗糙度，并在該背面及該金屬膠之間形成一個背電場層；(E)移除該金屬膠；(F)形成一個電連接該第二導(dǎo)電型射極層的正面電極，以及一個電連接該第一導(dǎo)電型基板的背電極。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，還包含一個介于步驟(E)及(F)之間的步驟(G)，在該背電場層的表面形成一個具有多個間隔的穿槽的介電層，步驟(F)是在該介電層的表面披覆一層電極膠，并使該電極膠材料填充于所述穿槽中，再通過熱處理使該電極膠固化成為該背電極，而且還形成多個分別對應(yīng)該介電層的穿槽位置且位于該第一導(dǎo)電型基板的背面處的背電場結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，還包含一個介于步驟(E)及(F)之間的步驟(G)，在該背電場層的表面形成一個具有多個間隔的穿槽的介電層，步驟(F)的背電極利用真空鍍膜或化學(xué)濕式鍍膜方式形成，并使該背電極形成一個位于該介電層表面的背電極部，以及多個自該背電極部分別伸入所述穿槽并電連接該背電場層的導(dǎo)電接觸部。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，步驟(F)是在完成步驟(E)后的樣品表面披覆一層電極膠，再通過熱處理使該電極膠固化成為該正面電極。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，步驟(F)是在該背電場層的表面披覆一層電極膠，再通過熱處理使該電極膠固化成為該背電極。
本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，該第一導(dǎo)電型基板為硅基板，該金屬膠的材料為價(jià)數(shù)小于硅的金屬材料X，所述X為鋁、銀、銅、鋅、鎳，或上述的任一組合，該背電場層的材料為摻雜有X的硅化合物。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，該介電層利用真空鍍膜方式或化學(xué)濕式鍍膜方式形成，該介電層的材料為氧化物、氮化物、碳化物、硫化物或氟化物。本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，步驟(C)的金屬膠是利用絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷或旋轉(zhuǎn)涂布方式而披覆。當(dāng)該第一導(dǎo)電型基板為P型基板時(shí)，該第二導(dǎo)電型射極層為η型射極層，該背電場層及背電場結(jié)構(gòu)皆為載流子濃度大于該P(yáng)型基板的載流子濃度的P型半導(dǎo)體層(又稱為P+層)。當(dāng)該第一導(dǎo)電型基板為η型基板時(shí)，該第二導(dǎo)電型射極層為P型射極層，該背電場層及背電場結(jié)構(gòu)皆為載流子濃度大于該η型基板的載流子濃度的η型半導(dǎo)體層(又稱為η+層)。
較佳地,該第一導(dǎo)電型基板為娃基板，所述用于與基板反應(yīng)以形成背電場層的金屬膠的材料為價(jià)數(shù)小于硅的金屬材料X，所述X為鋁、銀、銅、鋅、鎳，或上述的任一組合，該背電場層的材料為摻雜有X的硅化合物。本發(fā)明背電場結(jié)構(gòu)的形成，是通過披覆電極膠并施以熱處理以固化形成該背電極的同時(shí)，一并形成所述背電場結(jié)構(gòu)，用于提升該第一導(dǎo)電型基板背面處的局部區(qū)域的載流子濃度。所述背電場結(jié)構(gòu)的形態(tài)可以有兩種，一種是突出于該背電場層的一個朝向該基板的表面上(如本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例)，另一種形態(tài)是結(jié)合于該背電場層的內(nèi)部，因此該背電場層表面仍會維持平坦，但實(shí)際上其內(nèi)部有局部區(qū)域具有更高的載流子濃度，就是背電場結(jié)構(gòu)的所在區(qū)域。所述背電場結(jié)構(gòu)的成因及可能材料如下其一是由該背電場層材料與該第一導(dǎo)電型基板材料反應(yīng)形成，其二是所述穿槽中的背電極材料可能會通過該背電場層而到達(dá)該背面，因此該背電場結(jié)構(gòu)也有可能是由該背電極材料、該背電場層材料與該第一導(dǎo)電型基板材料共同反應(yīng)形成。因此，所述背電極的材料為Y時(shí)，所述背電場結(jié)構(gòu)的材料為摻雜有X的硅化合物，或摻雜有X及Y的硅化合物。所述Y為價(jià)數(shù)小于硅的金屬材料，其具體例為鋁、銀、銅、鋅、鎳，或上述的任一組合。較佳地，本發(fā)明用于形成該背電場層的金屬膠，或用于形成該正面電極及該背電極的電極膠，都可以利用絲網(wǎng)印刷(screen printing)、噴墨印刷(ink-jet printing)或旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating)等方式披覆于預(yù)定表面上。本發(fā)明的有益效果在于通過在形成該介電層之前先形成該背電場層，此過程能同時(shí)降低該第一導(dǎo)電型基板的背面粗糙度，進(jìn)而有效提高長波長入射光的反射率，而且連續(xù)膜狀的背電場層作為該基板及該介電層之間的緩沖阻隔層，能避免寄生分流現(xiàn)象，提升載流子收集效率及光電流，有助于提升電池轉(zhuǎn)換效率。


圖I是流程示意圖，顯示一種已知太陽能電池的制造流程；圖2是示意圖；顯示本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的第一較佳實(shí)施例；圖3是流程方塊圖，顯示本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法的第一較佳實(shí)施例；
圖4是本發(fā)明制造方法的第一較佳實(shí)施例的制造流程示意圖；圖5是以掃描式電子顯微鏡拍下的圖片，圖(a)是以傳統(tǒng)方式制作出的電池(比較例I)，圖(b)為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的電池；圖6是一個外部量子效率相對于光波長的測試圖，顯示本發(fā)明第一較佳實(shí)施例與比較例I的測試結(jié)果；圖7是本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法的第二較佳實(shí)施例的制造流程示意圖；圖8是本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法的第三較佳實(shí)施例的制造流程示意圖；圖9是以掃描式電子顯微鏡拍下的圖片，圖(a)是以另一種傳統(tǒng)方式制作出的電池(比較例2)，圖(b)為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的電池。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，要注意的是，在以下的說明內(nèi)容中，類似的元件是以相同的編號來表示。參閱圖2，本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的第一較佳實(shí)施例包含光電轉(zhuǎn)換單兀2、背電場層3、至少一個介電層4、多個背電場結(jié)構(gòu)5、背電極6以及一個正面電極7。該光電轉(zhuǎn)換單元2包括一個P型的第一導(dǎo)電型基板21、一個η型的第二導(dǎo)電型射極層22，以及抗反射層23。該第一導(dǎo)電型基板21具有一個表面高低起伏而呈粗糙面的入光面211，以及一個相反于該入光面211的背面212。該第二導(dǎo)電型射極層22位于該入光面211,該抗反射層23位于該第二導(dǎo)電型射極層22的表面,其材料例如氮化娃(SiNx),用于降低太陽光的反射，提升光線入射比例，但本發(fā)明不以設(shè)置該抗反射層23為必要。該背電場層3為連續(xù)薄膜狀，并位于該第一導(dǎo)電型基板21的背面212。本實(shí)施例的背電場層3為鋁硅(Al-Si)化合物，也就是摻雜鋁的硅層，其為載流子濃度大于該第一導(dǎo)電型基板21的載流子濃度的P型半導(dǎo)體層(又稱P+層)，利用其電場作用阻擋電子朝該背面212方向移動，使電子被收集于該第二導(dǎo)電型射極層22，提升載流子收集效率及電池的轉(zhuǎn)換效率。所述介電層4位于該背電場層3的表面,介電層4可以為一層或多層,本實(shí)施例以一層為例。該介電層4包括朝向該背電場層3的第一面41、相反于該第一面41的第二面42，以及多個貫穿該第一面41及第二面42的穿槽43。該介電層4的材料可以為氧化物、氮化物、碳化物、硫化物或氟化物，具體例為氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧化鋁(Al2O3)、碳化硅(SiC)、硫化鋅(ZnS)、氟化鎂(MgF2)等。該介電層4用于填補(bǔ)、降低表面或基板內(nèi)部缺陷，進(jìn)而降低載流子的表面復(fù)合(recombination)速率，提升電池的轉(zhuǎn)換效率。所述背電場結(jié)構(gòu)5突出于該背電場層3的一個朝向該第一導(dǎo)電型基板21的表面上，并位于該第一導(dǎo)電型基板21的背面212處，且分別對應(yīng)該介電層4的穿槽43位置；當(dāng)然，于實(shí)施上，前述背電場結(jié)構(gòu)5也有可能因制程設(shè)計(jì)或原料成份等等的關(guān)系而不呈現(xiàn)突出的樣貌。本實(shí)施例的背電場結(jié)構(gòu)5為鋁硅化合物，也就是摻雜鋁的硅層，并且使該第一導(dǎo)電型基板21的背面212處的局部形成高載流子濃度的區(qū)域，背電場結(jié)構(gòu)5的功能與該背電場層3相似，同樣形成p+的效果，因此也能利用其電場作用阻擋電子朝該背面212方向移動，提升載流子收集效率及轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)施例的背電極6材料為鋁，并包括一個位于該介電層4的第二面42上且呈連續(xù)層狀的背電極部61，以及多個自該背電極部61分別伸入所述穿槽43并電連接該背電場層3的導(dǎo)電接觸部62，所述導(dǎo)電接觸部62通過所述背電場層3、背電場結(jié)構(gòu)5而電連接該第一導(dǎo)電型基板21。所述正面電極7位于該光電轉(zhuǎn)換單兀2的一個相反于該背電極6的一側(cè)，具體而言，是位于該第二導(dǎo)電型射極層22的表面上而電連接。該正面電極7包括二個左右設(shè)置的正面電極部71，但實(shí)施上不須限定其數(shù)量與結(jié)構(gòu)，只要能與該背電極6配合將該光電轉(zhuǎn)換單元2產(chǎn)生的電能傳送到電池外部就可以。參閱圖2、3、4，本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法的第一較佳實(shí)施例包含 (I)進(jìn)行步驟81 :將該第一導(dǎo)電型基板21置入濕式蝕刻槽內(nèi)，以酸性或堿性蝕刻液蝕刻，使該入光面211及該背面212成為高低起伏的粗糙表面。(2)進(jìn)行步驟82 :對該第一導(dǎo)電型基板21進(jìn)行熱擴(kuò)散(thermal diffusion)處理，在該入光面211摻雜價(jià)數(shù)大于硅的材料，例如磷(P)，使該入光面211形成該η型的第二導(dǎo)電型射極層22。當(dāng)然，于此段制程后，通常會以HF等溶液進(jìn)行清潔的隔離絕緣(isolation)動作。(3)進(jìn)行步驟83 :在該第一導(dǎo)電型基板21的背面212絲網(wǎng)印刷披覆金屬膠3’，本實(shí)施例使用鋁膠。(4)進(jìn)行步驟84 :進(jìn)行熱處理，其具體方式為高溫?zé)Y(jié)(firing)，使該金屬膠3’的材料(鋁)與該第一導(dǎo)電型基板21的材料(硅)產(chǎn)生反應(yīng)，在高溫反應(yīng)的過程中，界面處的鋁、硅熔融成液態(tài)(liquid)并形成鋁硅合金的化合物狀態(tài)，因此能在該第一導(dǎo)電型基板21的背面212流動，進(jìn)而填補(bǔ)該背面212較凹陷的部位，同時(shí)借此過程，使上述制程所產(chǎn)生的粗糙表面熔融而成為較平坦的形態(tài)，從而可降低該背面212的表面粗糙度。熱處理完成后，所述鋁硅化合物固化而形成位于該背面212及該金屬膠3’之間的背電場層3。需要說明的是，經(jīng)過此步驟后，該背面212的粗糙度已大幅降低，雖然并非完全平坦的表面，但圖中以平坦表面繪出是為了方便示意。另外，于前述熱擴(kuò)散制程后，若未施以HF等溶液的隔離絕緣制程時(shí)，也可由于鋁硅反應(yīng)區(qū)的深度遠(yuǎn)大于背面212處的η型半導(dǎo)體層(因熱擴(kuò)散制程產(chǎn)生的，圖未示)的關(guān)系，故在燒結(jié)后，背面212的η型半導(dǎo)體層將消失，只留下該背電場層3。(5)進(jìn)行步驟85 以鹽酸(HCl)或氫氧化鉀(KOH)移除該金屬膠3’，使該背電場
層3露出。(6)進(jìn)行步驟86 :利用真空鍍膜方式，例如電漿輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)或?yàn)R鍍(Sputtering)方式,在該第二導(dǎo)電型射極層22的表面形成該抗反射層23。當(dāng)然,此步驟也可以在步驟82與83之間進(jìn)行。(7)進(jìn)行步驟87 :利用真空鍍膜或例如濕式氧化的化學(xué)濕式鍍膜方式，在該背電場層3的表面披覆該介電層4，該介電層4初始為連續(xù)薄膜狀，接著通過激光燒蝕(laserablation)或以蝕刻膠(etching paste)蝕刻的方式,將該連續(xù)薄膜狀的介電層4的局部部位蝕刻移除而形成所述穿槽43。(8)進(jìn)行步驟88 :形成所述正面電極7及背電極6，此步驟是在該介電層4及該抗反射層23的表面分別絲網(wǎng)印刷披覆電極膠6’、7’，所述電極膠6’與電極膠7’的材料可以相同，也可以不同。其中，該介電層4上的電極膠6’材料會填充于所述穿槽43中，再通過高溫?zé)Y(jié)的熱處理使電極膠6’、7’固化，就可形成所述背電極6與正面電極7，并且在該第一導(dǎo)電型基板21的背面212處分別對應(yīng)該介電層4的穿槽43位置形成所述背電場結(jié)構(gòu)5。需要說明的是，在燒結(jié)過程中，該電極膠7’材料會燒穿該抗反射層23，使最后形成的正面電極7位于該第二導(dǎo)電型射極層22表面。本發(fā)明通過在形成該介電層4之前先形成該連續(xù)薄膜狀的背電場層3，此過程能同時(shí)降低該第一導(dǎo)電型基板21的背面212粗糙度，有效提高長波長入射光的反射率，提升長波長光線被該背面212反射回到電池內(nèi)部使用的比例。而且連續(xù)膜狀的背電場層3作為該基板21及該介電層4之間的緩沖阻隔層，能避免寄生分流，進(jìn)而提升載流子收集效率及光電流，并提升開路電壓、短路電流、轉(zhuǎn)換效率以及填充因子等特性。此外，也因?yàn)橄刃纬稍?背電場層3，再形成所述背電場結(jié)構(gòu)5，使本發(fā)明進(jìn)行兩次的燒結(jié)步驟，有助于材料間的反應(yīng)而使該背電場層3較為均勻。以下通過實(shí)驗(yàn)說明本申請的功效。參閱圖5，圖(a)是以傳統(tǒng)方式制作出的電池(下稱比較例1)，該電池沒有如本發(fā)明一般有連續(xù)的背電場層，而是只有局部的背電場結(jié)構(gòu)91。圖(b)為本發(fā)明的電池，顯示本發(fā)明相對于比較例I而言，本發(fā)明的第一導(dǎo)電型基板21的背面212較為平整，粗糙度明顯降低，這是因?yàn)樾纬稍摫畴妶鰧?的步驟有助于該背面212的平整化。參閱表1，為本發(fā)明與比較例I的電性測試結(jié)果，表中的Js。代表短路電流，％。代表開路電壓，F(xiàn). F值代表填充因子(fill factor), Eff.為轉(zhuǎn)換效率。由表I結(jié)果可看出，本發(fā)明太陽能電池的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相對于比較例I而言具有較佳的電特性，本發(fā)明的短路電流、開路電壓、F. F值與轉(zhuǎn)換效率都明顯提升。表I
Jsc(mA/cm2)Voc(V)F. F.值Eff. (% )
本發(fā)明34700.601O. 734114.99
~比較例 I 32^7O. 591O. 717113.85參閱圖6,為本發(fā)明與該比較例I的外部量子效率(External QuantumEfficiency，簡稱EQE)對應(yīng)于波長的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，顯示本發(fā)明相對于比較例I而言，具有良好的外部量子效率，尤其在850納米(nm) IlOOnm左右的長波長波段,外部量子效率提升許多。綜上所述，通過該連續(xù)膜狀的背電場層3阻隔在該介電層4及該基板21之間，避免寄生分流，進(jìn)而提升電池轉(zhuǎn)換效率，而且形成該背電場層3的同時(shí)，就能降低該第一導(dǎo)電型基板21的背面212粗糙度，因此不須額外通過研磨步驟來磨平該基板21的背面212，所以本發(fā)明是以最簡化的步驟制作出結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、效能佳的太陽能電池。參閱圖7，本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的第二較佳實(shí)施例，與該第一較佳實(shí)施例的不同地方在于本實(shí)施例的電池(圖7的最后一圖)沒有形成圖2的背電場結(jié)構(gòu)5,而且本實(shí)施例的背電極6是以不同方式制成，以下針對本實(shí)施例與該第一較佳實(shí)施例不同的制程步驟作說明本實(shí)施例的背電極6是利用真空鍍膜或化學(xué)濕式鍍膜方式,在該介電層4表面披覆薄膜而形成，進(jìn)而使該背電極6形成該位于介電層4表面的背電極部61，以及所述伸入穿槽43中的導(dǎo)電接觸部62。因此本實(shí)施例由鍍膜方式形成的背電極6，與該第一較佳實(shí)施例由鋁膠燒結(jié)形成的背電極有所不同。本發(fā)明的制程步驟順序不須嚴(yán)格限制，只要能制作出本發(fā)明的電池結(jié)構(gòu)即可，例如本實(shí)施例可以先涂布電極膠7’并且燒結(jié)形成該正面電極7，后續(xù)再鍍著該背電極6;但是也可以先形成該背電極6后再制作該正面電極7。又或者，在制作該抗反射層23之后，可以先形成該正面電極7，也可以先形成該介電層4。另外，該正面電極7也可以用其它方式形成，例如以化學(xué)濕式鍍膜方式形成。參閱圖8，本發(fā)明具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的第三較佳實(shí)施例，與該第一較 佳實(shí)施例的不同地方在于本實(shí)施例的電池(圖8的最后一圖)沒有形成圖2的背電場結(jié)構(gòu)5與介電層4，因此本實(shí)施例的背電場層3的表面只單純具有背電極6，當(dāng)然，制作時(shí)是直接在該背電場層3上形成該背電極6，其形成方式同樣是在該背電場層3的表面披覆所述電極膠6’，再通過高溫?zé)Y(jié)的熱處理使該電極膠固化成為該背電極6。配合參閱圖9，圖(a)為傳統(tǒng)方法制作出的電池(下稱比較例2)，圖(b)為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的方式制作出的電池。比較例2的制作方式與本發(fā)明主要的不同地方在于，比較例2沒有如本發(fā)明制作該背電場層3的過程，而是直接在其基板背面披覆電極膠并燒結(jié)而形成背電極，雖然比較例2制作出的電池結(jié)構(gòu)類似本發(fā)明第三較佳實(shí)施例，但因?yàn)楸容^例2只有進(jìn)行一次燒結(jié)步驟而在其基板背面形成高載流子濃度的背電場層92，因此其背電場層92的厚度較薄，并且容易產(chǎn)生局部不均勻或材料未反應(yīng)完全的問題(如圖9中的圖(a)箭頭標(biāo)示部位)，進(jìn)而影響其電場效能。而本發(fā)明是先制作該連續(xù)膜狀的背電場層3，接著再形成該背電極6，制作該背電場層3及該背電極6時(shí)分別進(jìn)行一次燒結(jié)，因此本發(fā)明共有兩次燒結(jié)步驟使該背電場層3厚度增加且變得更均勻，該背電場層3形成連續(xù)膜層，品質(zhì)良好而不會有均勻性不佳的孔洞問題產(chǎn)生，從而可避免其所衍生的問題，確保效能的穩(wěn)定。參閱表2，為本發(fā)明與比較例2的電性測試結(jié)果，可看出本發(fā)明的電特性優(yōu)于比較例2，這是因?yàn)楸景l(fā)明采用創(chuàng)新方法制造出的背電場層3的膜層品質(zhì)良好，能充分發(fā)揮其功倉泛。表2
權(quán)利要求
1.一種具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，包含光電轉(zhuǎn)換單元，該光電轉(zhuǎn)換單元包括具有相反的一個入光面與一個背面的第一導(dǎo)電型基板，以及位于該入光面的第二導(dǎo)電型射極層，其特征在于，該具有連續(xù)背電場層的太陽能電池還包含 呈連續(xù)膜狀并位于該第一導(dǎo)電型基板的背面的背電場層、至少一個介電層、背電極以及正面電極；所述介電層位于該背電場層的表面，并包括一個朝向該背電場層的第一面、一個相反于該第一面的第二面，以及多個貫穿該第一面及第二面的穿槽；該背電極包括位于該介電層的第二面上的背電極部，以及多個自該背電極部分別伸入所述穿槽并電連接該背電場層的導(dǎo)電接觸部；該正面電極位于該光電轉(zhuǎn)換單兀的相反于該背電極的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，其特征在于，還包含多個分別對應(yīng)該介電層的穿槽位置且位于該第一導(dǎo)電型基板的背面處的背電場結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，其特征在于，該光電轉(zhuǎn)換單元還包括位于該第二導(dǎo)電型射極層上的抗反射層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，其特征在于，該第一導(dǎo)電型基板為硅基板，該背電場層的材料為摻雜有價(jià)數(shù)小于硅的金屬材料的硅化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，其特征在于，所述價(jià)數(shù)小于硅的金屬材料為鋁、銀、銅、鋅、鎳，或上述的任一組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池，其特征在于，該介電層的材料為氧化物、氮化物、碳化物、硫化物或氟化物。
7.一種具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，包含下列步驟步驟A :蝕刻第一導(dǎo)電型基板，使其相反的一個入光面與一個背面成為高低起伏狀；步驟B :對該第一導(dǎo)電型基板進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，使該入光面形成第二導(dǎo)電型射極層；其特征在于，該具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法還包含下列步驟 步驟C :在該第一導(dǎo)電型基板的背面披覆一層金屬膠； 步驟D :進(jìn)行熱處理，使該金屬膠的材料與該第一導(dǎo)電型基板材料產(chǎn)生反應(yīng)，進(jìn)而降低該第一導(dǎo)電型基板背面的表面粗糙度，并在該背面及該金屬膠之間形成背電場層； 步驟E :移除該金屬膠； 步驟F :形成一個電連接該第二導(dǎo)電型射極層的正面電極，以及一個電連接該第一導(dǎo)電型基板的背電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，其特征在于，還包含一個介于步驟E及F之間的步驟G :在該背電場層的表面形成具有多個間隔的穿槽的介電層，步驟F是在該介電層的表面披覆一層電極膠，并使該電極膠材料填充于所述穿槽中，再通過熱處理使該電極膠固化成為該背電極，而且還形成多個分別對應(yīng)該介電層的穿槽位置且位于該第一導(dǎo)電型基板的背面處的背電場結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，其特征在于，還包含一個介于步驟E及F之間的步驟G :在該背電場層的表面形成具有多個間隔的穿槽的介電層，步驟F的背電極利用真空鍍膜或化學(xué)濕式鍍膜方式形成，并使該背電極形成位于該介電層表面的背電極部，以及多個自該背電極部分別伸入所述穿槽并電連接該背電場層的導(dǎo)電接觸部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，其特征在于，步驟F是在完成步驟E后的樣品表面披覆一層電極膠，再通過熱處理使該電極膠固化成為該正面電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，其特征在于，步驟F是在該背電場層的表面披覆一層電極膠，再通過熱處理使該電極膠固化成為該背電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，其特征在于，該第一導(dǎo)電型基板為硅基板，該金屬膠的材料為價(jià)數(shù)小于硅的金屬材料X，所述X為鋁、銀、銅、鋅、鎳，或上述的任一組合，該背電場層的材料為摻雜有X的硅化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，其特征在于，該介電層利用真空鍍膜方式或化學(xué)濕式鍍膜方式形成，該介電層的材料為氧化物、氮化物、碳化物、硫化物或氟化物。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有連續(xù)背電場層的太陽能電池的制造方法，其特征在于，步驟C的金屬膠是利用絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷或旋轉(zhuǎn)涂布方式而披覆。
全文摘要
一種具有連續(xù)背電場層的太陽能電池及其制造方法，所述電池包含具有第一導(dǎo)電型基板的光電轉(zhuǎn)換單元、一個位于該基板背面并呈連續(xù)膜狀的背電場層、至少一個位于該背電場層的表面的介電層、背電極以及正面電極。本發(fā)明制造方法的改良主要在于在形成該介電層之前，先形成該背電場層，其形成過程是在該第一導(dǎo)電型基板的背面披覆金屬膠并進(jìn)行熱處理，使該金屬膠的材料與該基板材料產(chǎn)生反應(yīng)而形成該背電場層，在此同時(shí)還能降低該基板背面的表面粗糙度，而且該背電場層有助于提升載流子收集效率，從而提升電池整體效能。
文檔編號H01L31/0224GK102891189SQ20111020937
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者方婷 申請人:茂迪股份有限公司