本實用新型關(guān)于一種太陽能電池，尤其是一種太陽能電池背面指狀電極的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

太陽能電池是當(dāng)前發(fā)展最成熟以及應(yīng)用最廣泛的綠色能源技術(shù)，為了提高太陽能電池的發(fā)電效率以及降低發(fā)電成本，各種太陽能電池結(jié)構(gòu)不斷被開發(fā)出來。太陽能電池大致可分為硅基太陽能電池、化合物半導(dǎo)體太陽能電池及有機(jī)太陽能電池等三種，其中又以硅基太陽能電池的技術(shù)最為成熟也最為普及，尤其硅單晶太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率更是居所有太陽能電池之冠。

目前已發(fā)表的具高轉(zhuǎn)換效率的硅晶太陽能電池有異質(zhì)接面結(jié)合本質(zhì)硅薄膜太陽能電池(HIT,Hetero-junction with Intrinsic Thin Layer)、指叉式背電極太陽能電池(IBC,Interdigitated Back Contact)、雙面發(fā)電太陽能電池(Bifacial)、射極鈍化背面局部擴(kuò)散太陽能電池(PERC,Passivated Emitter Rear Locally Diffused Cell)。

現(xiàn)有在制造射極鈍化背面局部擴(kuò)散太陽能電池的時候，必須先通過激光剝蝕(laser ablation)的方式來蝕穿位于背面的抗反射層和鈍化層，使位于鈍化層下方的半導(dǎo)體層裸露出來。其中激光剝蝕出來的開口通常呈一連續(xù)直線，且彼此沿垂直于其長度方向以相同的間隔整齊排列。接著通過網(wǎng)印的方式將鋁漿刮入激光剝蝕出來的開口中并覆蓋于射極鈍化背面局部擴(kuò)散電池太陽能背面，再施加熱處理使鋁漿燒結(jié)就可以在太陽能電池的背面形成整面的背面電極。

接著進(jìn)行燒結(jié)，填充于激光剝蝕出的開口中的鋁漿的鋁原子會擴(kuò)散入半導(dǎo)體基板中，因而在太陽能電池的背面形成多個背電場區(qū)(back surface field,BSF)，其有助于提高自太陽能電池正面入射的太陽光的光電轉(zhuǎn)換效率。現(xiàn)有射極鈍化背面局部擴(kuò)散電池太陽能背面電極全面覆蓋于太陽能電池背面，成本較高且沒有辦法透光，故現(xiàn)有射極鈍化背面局部擴(kuò)散電池太陽能僅能單面受光，效率仍有其極限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提出一種太陽能電池，包含：半導(dǎo)體基板，其摻雜有一第一型摻質(zhì)，且具有第一表面與相對于第一表面的第二表面；第一鈍化層，覆蓋第一表面，具有多個第一開口區(qū)，每一第一開口區(qū)包含多個第一開口；第一抗反射層，覆蓋第一鈍化層，具有多個第二開口區(qū)，每一第二開口區(qū)對應(yīng)于一第一開口區(qū)，每一第二開口區(qū)包含多個第二開口；多個背電場區(qū)，位于第一表面，每一背電場區(qū)對應(yīng)于一第一開口；多個背面指狀電極，彼此間隔排列地設(shè)置于第一抗反射層上，背面指狀電極經(jīng)由第二開口與第一開口而與背電場區(qū)接觸；其中，各個背面指狀電極所對應(yīng)的第一開口區(qū)的總開口面積彼此相同。

于本實用新型的其中一概念中，上述太陽能電池的各個背面指狀電極所對應(yīng)的第二開口區(qū)的總開口面積彼此相同。

于本實用新型的其中一概念中，上述太陽能電池的背面指狀電極彼此平行，且各個背面指狀電極的寬度彼此相同。

于本實用新型的其中一概念中，上述太陽能電池的各個背面指狀電極的長度彼此相同。

于本實用新型的其中一概念中，上述太陽能電池的任一背面指狀電極沿垂直于半導(dǎo)體基板的方向上覆蓋至少二個相互獨(dú)立的背電場區(qū)。

于本實用新型的其中一概念中，其中該第一開口的形狀呈直線狀、虛線狀、點(diǎn)狀或其組合。

于本實用新型的其中一概念中，其中該第二開口的形狀呈直線狀、虛線狀、點(diǎn)狀或其組合。

于本實用新型的其中一概念中，其中該第二開口的形狀與尺寸與其所對應(yīng)的該第一開口的形狀與尺寸相同。

于本實用新型的其中一概念中，上述太陽能電池的任一該背面指狀電極通過相鄰二該第一開口區(qū)與二該第二開口區(qū)與二相互獨(dú)立的背電場區(qū)接觸。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)太陽能電池的背面指狀電極示意圖。

圖2為傳統(tǒng)太陽能電池的激光刻痕示意圖。

圖3為傳統(tǒng)太陽能電池的剖面示意圖。

圖4為本實用新型第一實施例的太陽能電池的激光刻痕示意圖。

圖5為本實用新型第一實施例的太陽能電池的剖面示意圖。

圖6為本實用新型第二實施例的太陽能電池的激光刻痕示意圖。

圖7為本實用新型第三實施例的太陽能電池的激光刻痕示意圖。

其中，附圖標(biāo)記：

1 太陽能電池

101 半導(dǎo)體基板

1011 第一表面

1012 第二表面

102 第一摻質(zhì)層

103 第一鈍化層

103a 第一開口區(qū)

1031 第一開口

104 第一抗反射層

104a 第二開口區(qū)

1041 第二開口

105 背電場區(qū)

106 背面指狀電極

107 第二摻質(zhì)層

108 第二鈍化層

109 第二抗反射層

110 正面指狀電極

10a 激光刻痕

2 太陽能電池

20a 激光刻痕

3 太陽能電池

30a 激光刻痕

9 太陽能電池

90a 激光刻痕

901 半導(dǎo)體基板

9011 表面

903 鈍化層

903a 開口

904 抗反射層

904a 開口

905 背電場區(qū)

906 背面指狀電極

W1 背面指狀電極的寬度

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本實用新型的限定。

請參照圖1至圖3，分別為傳統(tǒng)太陽能電池的背面指狀電極示意圖、激光刻痕示意圖以及太陽能電池的剖面示意圖，揭露一種二面均可發(fā)電的傳統(tǒng)太陽能電池9，其中圖1繪示了太陽能電池9的背面指狀電極906，圖2繪示了位于太陽能電池9的背面指狀電極906下方的激光刻痕90a。太陽能電池9的背面形成有多個寬度均為W1的背面指狀電極906，每個背面指狀電極906的下方均有一道激光刻痕90a，背面指狀電極906通過激光刻痕90a電性連接于半導(dǎo)體基板901。

背面指狀電極906的形成方式通過網(wǎng)板印刷方式將導(dǎo)電漿形成于太陽能電池9的背面，導(dǎo)電漿優(yōu)選為含鋁成份的漿料，然后再通過熱處理使導(dǎo)電漿燒結(jié)成背面指狀電極906。在燒結(jié)過程中，鋁原子會擴(kuò)散入半導(dǎo)體基板901，而鋁和硼同屬于ⅢA族元素，因此鋁原子擴(kuò)散入半導(dǎo)體基板901的局部區(qū)域(亦即半導(dǎo)體基板901的表面9011與各背面指狀電極906相互接觸的區(qū)域)會形成多個局部P型摻雜濃度較高的一個背電場區(qū)905(Local Back Surface Field)。背電場區(qū)905的存在有助于將太陽能電池9底部所產(chǎn)生的載子局限在p-n接面，進(jìn)而提高光電流。也就是說，太陽能電池9背面的所有背電場區(qū)905的面積總和愈大，則太陽能電池9正面的光電轉(zhuǎn)換效率就會愈高。

圖3揭露的太陽能電池9的每一個背面指狀電極906均只覆蓋一道激光刻痕90a，每道激光刻痕90a通過特定功率的激光燒穿太陽能電池9背面的抗反射層904與鈍化層903所形成。如圖3所示，激光會在抗反射層904形成開口904a，以及在鈍化層903形成開口903a，開口904a與903a構(gòu)成了激光刻痕90a。如欲增加背面指狀電極906與背電場區(qū)905的接觸，則須同時增加激光刻痕90a與其上的背面指狀電極906的數(shù)量。如此一來就必須降低激光刻痕90a與背面指狀電極906的寬度或減少激光刻痕90a與背面指狀電極906的間距，而背面指狀電極906的寬度減少時會遇到形成不易的問題，若僅減少間距，則太陽能電池9背面被背面指狀電極906所覆蓋的比率將會提高，使得太陽能電池9背面的入光量就會減少，進(jìn)而導(dǎo)致太陽能電池9背面的發(fā)電效率下降。

有別于傳統(tǒng)太陽能電池9，本實用新型各實施例的太陽能電池的其中一個特點(diǎn)在于每一背面指狀電極覆蓋至少二個開口，換言之，每一背面指狀電極覆蓋至少二個背電場區(qū)，茲詳細(xì)說明如下。

請參照圖4與圖5，分別為本實用新型第一實施例的太陽能電池的激光刻痕示意圖以及剖面示意圖，圖4揭露太陽能電池1的激光刻痕10a的俯視圖。圖5揭露一太陽能電池1，其包含半導(dǎo)體基板101、第一摻質(zhì)層102、第一鈍化層103、第一抗反射層104、多個背電場區(qū)105、多個背面指狀電極106、第二摻質(zhì)層107、第二鈍化層108、第二抗反射層109及多個正面指狀電極110。半導(dǎo)體基板101本身摻雜有第一型摻質(zhì)，在本實施例中，第一型摻質(zhì)為P型摻質(zhì)(例如ⅢA族元素的硼)。

本實施例的太陽能電池1的背面的結(jié)構(gòu)特征如下所述。半導(dǎo)體基板101具有一第一表面1011與相對于第一表面1011的一第二表面1012。半導(dǎo)體基板101的第一表面1011形成有一第一摻質(zhì)層102，第一摻質(zhì)層102中摻雜有P型摻質(zhì)，第一摻質(zhì)層102的P型摻質(zhì)的濃度大于半導(dǎo)體基板101的P型摻質(zhì)的濃度。第一鈍化層103位于第一摻質(zhì)層102上且覆蓋整個第一表面1011，具有多個第一開口區(qū)103a，每一第一開口區(qū)103a具有多個第一開口1031，如圖5所示，第一開口區(qū)103a包含有二個第一開口1031。第一抗反射層104位于第一鈍化層103上，具有個別對應(yīng)于多個第一開口區(qū)103a的多個第二開口區(qū)104a，每一第二開口區(qū)104a具有多個第二開口1041，每一個第二開口1041的尺寸與其所對應(yīng)的第一開口1031的尺寸相同，且第一開口1031與第二開口1041構(gòu)成前述的激光刻痕10a。多個背電場區(qū)105位于第一摻質(zhì)層102，每一個背電場區(qū)105對應(yīng)于一第一開口1031，背電場區(qū)105的P型摻質(zhì)的濃度大于第一摻質(zhì)層102的P型摻質(zhì)的濃度。多個背面指狀電極106彼此間隔排列，個別經(jīng)由多個第二開口區(qū)104a與多個第一開口區(qū)103a而與背電場區(qū)105電接觸。每一個第一開口區(qū)103a與第二開口區(qū)104a均不大于其所對應(yīng)的背面指狀電極106的面積，且每一個背面指狀電極106所對應(yīng)的多個第一開口區(qū)103a的總開口面積小于所對應(yīng)的背面指狀電極106的面積，同理，每一個背面指狀電極106所對應(yīng)的多個第二開口區(qū)104a的總開口面積小于所對應(yīng)的背面指狀電極106的面積。

半導(dǎo)體基板101的第二表面1012形成有一第二摻質(zhì)層107，第二摻質(zhì)層107中摻雜有一第二型摻質(zhì)，本實施例的第二型摻質(zhì)為N型摻質(zhì)(例如ⅤA族元素的磷)。第二鈍化層108位于第二摻質(zhì)層107上，第二抗反射層109位于第二鈍化層108上，多個正面指狀電極110穿過第二抗反射層109與第二鈍化層108而與第二摻質(zhì)層107電接觸。

在本實施例中，任一背面指狀電極106沿垂直于半導(dǎo)體基板101的方向上覆蓋有二道激光刻痕10a(本實施例的每一道激光刻痕10a是由一個第一開口1031與一個第二開口1041所構(gòu)成)，因此會形成二個背電場區(qū)105。每一背面指狀電極106下方的所有激光刻痕10a的總開口面積均相同。更進(jìn)一步來說，位于任一背面指狀電極106沿垂直于半導(dǎo)體基板101的方向所對應(yīng)的背電場區(qū)105的總投影面積均相同。

在本實施例中，每一個第一開口區(qū)103a的總開口面積彼此相同，每一個第二開口區(qū)104a的總開口面積也彼此相同。

在本實施例的其中一個實施態(tài)樣中，任一背面指狀電極106沿垂直于半導(dǎo)體基板101的方向所覆蓋的二個背電場區(qū)105彼此平行，且各背面指狀電極106的寬度彼此相同。此外，各背電場區(qū)105的長度彼此相同。

在本實施例的其中一個實施態(tài)樣中，任一背面指狀電極106沿垂直于半導(dǎo)體基板101的方向所覆蓋的二個背電場區(qū)105彼此獨(dú)立而沒有相互直接連接。

在本實施例的其中任一背面指狀電極106的所覆蓋的背電場區(qū)105的面積取決于各個背電場區(qū)105的尺寸與數(shù)量，而各個背電場區(qū)105的尺寸與數(shù)量又取決于激光刻痕10a的尺寸與數(shù)量。倘若激光刻痕10a的尺寸與數(shù)量太大或太多，則在進(jìn)行導(dǎo)電漿網(wǎng)印時，只要網(wǎng)印過程中有任何偏差，將會導(dǎo)致背面指狀電極106無法完整覆蓋激光刻痕10a，而使得發(fā)電效率發(fā)生顯著下降。此外，倘若激光刻痕10a的開口面積過大，則太陽能電池1背面受到激光太多的破壞，反而會讓太陽能電池1的背面的發(fā)電效率發(fā)生顯著下降，導(dǎo)致整體的總發(fā)電效率無法獲得提升。倘若激光刻痕10a的開口面積增加的不夠，則太陽能電池1的正面的發(fā)電效率的改善程度不夠顯著，反而徒增太陽能電池1的生產(chǎn)時間與制造成本。

本實施例的太陽能電池1的其中一設(shè)計概念便是在不放大背面指狀電極106的尺寸以及不改變背面指狀電極106覆蓋太陽能電池1背面的比率的前提下，讓每一個背面指狀電極106覆蓋二道以上的激光刻痕10a，進(jìn)而增加每一背面指狀電極106所覆蓋的背電場區(qū)的總面積。使太陽能電池1正面的發(fā)電效率獲得顯著地提升，同時太陽能電池1背面的發(fā)電效率也不致發(fā)生顯著地下降。

請參照圖6，為本實用新型第二實施例的太陽能電池的激光刻痕示意圖，繪示一太陽能電池2。本實施例相較于第一實施例的主要差異在于在第一鈍化層103形成虛線狀第一開口區(qū)103a及在第一抗反射層104形成虛線狀第二開口區(qū)104a，且第一開口區(qū)103a與第二開口區(qū)104a的開口面積相同而形成虛線狀的激光刻痕20a，然后于相鄰的二激光刻痕20a上形成背面指狀電極106，即每一個背面指狀電極106覆蓋二道激光刻痕20a，且每一個背面指狀電極106對應(yīng)的第一開口區(qū)103a的總開口面積彼此相同。

請參照圖7，為本實用新型第三實施例的太陽能電池的激光刻痕示意圖，本實施例相較于第二實施例的主要差異在于，太陽能電池3的激光刻痕30a的圖案成點(diǎn)狀。在其他實施例中，第一開口區(qū)103a與第二開口區(qū)104a的形狀還可以是直線狀、虛線狀、點(diǎn)狀的組合，即激光刻痕30a可以是直線狀、虛線狀、點(diǎn)狀的組合。

另外本實用新型背面電極除前述多個背面指狀電極外，還具有與多個背面指狀電極相交的匯流電極，以使太陽能電池所產(chǎn)生的電能被導(dǎo)引出而利用。由于匯流電極與背面指狀電極相交，且背面指狀電極與開口區(qū)及激光刻痕的布設(shè)方向相同，故匯流電極與開口區(qū)及激光刻痕的布設(shè)方向亦相交。因此太陽能電池照光后產(chǎn)生的電子，可通過位于第一開口區(qū)及/或第二開口區(qū)的開口內(nèi)的背面指狀電極的接觸部進(jìn)入背面指狀電極，然后再進(jìn)入與指狀電極相交的匯流電極而被輸出。

本實用新型的技術(shù)內(nèi)容已以數(shù)個實施例揭示如上，然其并非用以限定本實用新型，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本實用新型的精神所做些許的更動與潤飾，皆應(yīng)涵蓋于本實用新型的范疇內(nèi)，因此本實用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。