太陽能電池以及太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能電池，包括半導(dǎo)體基底、第一非晶半導(dǎo)體層、第二非晶半導(dǎo)體層、多個接觸孔、多個第一電極以及多個第二電極。半導(dǎo)體基底具有第一面以及相對的第二面。第一非晶半導(dǎo)體層設(shè)置于半導(dǎo)體基底的第一面上，且第一非晶半導(dǎo)體層具有第一摻雜型式。第二非晶半導(dǎo)體層設(shè)置于半導(dǎo)體基底的第二面上，且第二非晶半導(dǎo)體層具有第二摻雜型式。各接觸孔貫穿半導(dǎo)體基底、第一非晶半導(dǎo)體層以及第二非晶半導(dǎo)體層。第一電極設(shè)置于第一非晶半導(dǎo)體層上，第二電極設(shè)置于第二非晶半導(dǎo)體層上，且各第一電極透過至少一個接觸孔與一個第二電極電性連接。
【專利說明】
太陽能電池以及太陽能電池模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種太陽能電池以及太陽能電池模塊，尤指一種借助貫穿半導(dǎo)體基底的接觸孔電性連接位于不同表面的電極的太陽能電池以及太陽能電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在面臨石油資源逐漸枯竭的今日，其他替代能源的開發(fā)實(shí)乃刻不容緩的事情。其中，利用光電轉(zhuǎn)換元件將太陽光能量轉(zhuǎn)換成電能的太陽能電池可望成為最具發(fā)展?jié)摿Φ奶娲茉?。然而，目前太陽能技術(shù)仍受限于高制作成本、制作工藝復(fù)雜與光電轉(zhuǎn)換效率不佳等問題而仍須進(jìn)一步的研發(fā)與突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種太陽能電池以及太陽能電池模塊，利用貫穿半導(dǎo)體基底的接觸孔電性連接位于不同表面的電極，使得位于同一半導(dǎo)體基底的子電池可彼此形成串聯(lián)，由此達(dá)到提升電壓、降低電流以及進(jìn)而降低太陽能電池內(nèi)奧姆損失(ohmicloss)的目的。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種太陽能電池，包括半導(dǎo)體基底、第一非晶半導(dǎo)體層、第二非晶半導(dǎo)體層、多個接觸孔、多個第一電極以及多個第二電極。半導(dǎo)體基底具有第一面以及相對的第二面。第一非晶半導(dǎo)體層設(shè)置于半導(dǎo)體基底的第一面上，且第一非晶半導(dǎo)體層具有第一摻雜型式。第二非晶半導(dǎo)體層設(shè)置于半導(dǎo)體基底的第二面上，且第二非晶半導(dǎo)體層具有第二摻雜型式。各接觸孔貫穿半導(dǎo)體基底、第一非晶半導(dǎo)體層以及第二非晶半導(dǎo)體層。第一電極設(shè)置于第一非晶半導(dǎo)體層上，第二電極設(shè)置于第二非晶半導(dǎo)體層上，且各第一電極透過至少一個接觸孔與一個第二電極電性連接。
[0005]本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種太陽能電池模塊，包括多個上述的太陽能電池彼此相鄰設(shè)置以及至少一連接導(dǎo)線。連接導(dǎo)線電性連接兩相鄰設(shè)置的太陽能電池。
【附圖說明】
[0006]圖1繪示了本發(fā)明一較佳實(shí)施例的太陽能電池的示意圖。
[0007]圖2至圖4繪示了本發(fā)明一較佳實(shí)施例的太陽能電池的制作方法示意圖。
[0008]圖5繪示了本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的太陽能電池的示意圖。
[0009]圖6繪示了本發(fā)明一實(shí)施例的太陽能電池模塊的示意圖。
[0010]圖7為沿圖6中A-A’剖線所繪示的剖面示意圖。
[0011]【附圖標(biāo)記說明】
[0012]10半導(dǎo)體基底
[0013]1A 第一面
[0014]1B 第二面
[0015]21第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層
[0016]22第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層
[0017]31第一非晶半導(dǎo)體層
[0018]32第二非晶半導(dǎo)體層
[0019]40接觸孔
[0020]41絕緣層
[0021]42導(dǎo)電層
[0022]51第一電極
[0023]52第二電極
[0024]61圖案化導(dǎo)電層
[0025]62輔助導(dǎo)電層
[0026]70連接導(dǎo)線
[0027]90子電池
[0028]101太陽能電池
[0029]102太陽能電池
[0030]200太陽能電池模塊
[0031]Z垂直投影方向
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]請參考圖1。圖1繪示了本發(fā)明一較佳實(shí)施例的太陽能電池的示意圖。為了方便說明，本發(fā)明的各圖式僅為示意以更容易了解本發(fā)明，其詳細(xì)的比例可依照設(shè)計(jì)的需求進(jìn)行調(diào)整。如圖1所示，本實(shí)施例提供一種太陽能電池101，包括半導(dǎo)體基底10、第一非晶半導(dǎo)體層31、第二非晶半導(dǎo)體層32、多個接觸孔40、多個第一電極51以及多個第二電極52。半導(dǎo)體基底10具有第一面1A以及相對的第二面10B。第一面1A與第二面1B較佳地分別為粗糙化表面，由此降低反射光比率，但并不以此為限。第一非晶半導(dǎo)體層31設(shè)置于半導(dǎo)體基底10的第一面1A上，且第一非晶半導(dǎo)體層31具有第一摻雜型式。第二非晶半導(dǎo)體層32設(shè)置于半導(dǎo)體基底10的第二面1B上，且第二非晶半導(dǎo)體層32具有第二摻雜型式。舉例來說，本實(shí)施例的第一非晶半導(dǎo)體層31較佳可為P型摻雜非晶硅層，第二非晶半導(dǎo)體層32較佳可為η型摻雜非晶硅層，而半導(dǎo)體基底10較佳可為η型單晶硅基底，但本發(fā)明并不以此為限，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中亦可視需要使用其他類型的第一非晶半導(dǎo)體層
31、第二非晶半導(dǎo)體層32以及半導(dǎo)體基底10進(jìn)行搭配組合來達(dá)到光電轉(zhuǎn)換的效果。
[0034]如圖1所示，各接觸孔40貫穿半導(dǎo)體基底10、第一非晶半導(dǎo)體層31以及第二非晶半導(dǎo)體層32。第一電極51設(shè)置于第一非晶半導(dǎo)體層31上，第二電極52設(shè)置于第二非晶半導(dǎo)體層32上，且各第一電極51透過至少一個接觸孔40與一個第二電極52電性連接。更進(jìn)一步說明，本實(shí)施例的太陽能電池101可選擇性地更包括第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21以及第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22，第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21設(shè)置于半導(dǎo)體基底10與第一非晶半導(dǎo)體層31之間，第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22設(shè)置于半導(dǎo)體基底10與該第二非晶半導(dǎo)體層32之間，且各接觸孔40貫穿第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21以及第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22。在本實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝环蔷О雽?dǎo)體層31為P型摻雜非晶硅層而第二非晶半導(dǎo)體層32為η型摻雜非晶硅層時，第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21以及第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22較佳分別為非晶娃本質(zhì)半導(dǎo)體層，由此形成一異質(zhì)接面(heterojunct1n，HJT)娃晶太陽能電池結(jié)構(gòu)，但并不此為限。此外，太陽能電池101可還包括絕緣層41，設(shè)置于各接觸孔40的內(nèi)壁上，而各接觸孔40中可還設(shè)置導(dǎo)電層42，且各接觸孔40中的導(dǎo)電層42分別與一個第一電極51以及一個第二電極52接觸而使得對應(yīng)的第一電極51以及一個第二電極52形成電性連接。
[0035]在本實(shí)施例的太陽能電池101中，各第一電極51與在一垂直投影方向Z上對應(yīng)的一第二電極52以及夾設(shè)于此第一電極51以及第二電極52之間的第一非晶半導(dǎo)體層31、第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21、半導(dǎo)體基底10、第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22以及第二非晶半導(dǎo)體層32構(gòu)成一子電池90。換句話說，太陽能電池101可包括多個子電池90，而各子電池90包括一個第一電極51、一個第二電極52以及于垂直投影方向Z上夾設(shè)于此第一電極51與第二電極52之間的第一非晶半導(dǎo)體層31、第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21、半導(dǎo)體基底10、第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22以及第二非晶半導(dǎo)體層32。在太陽能電池101中，設(shè)置于同一個半導(dǎo)體基底10上的各子電池90可透過接觸孔40以及位于其中的導(dǎo)電層42與相鄰設(shè)置的另一子電池90以串聯(lián)方式形成電性連接。舉例來說，本實(shí)施例的各子電池90的第一電極51與第二電極52可視為電池的正極與負(fù)極，一子電池90的第一電極51 (正極)可借由接觸孔40以及位于其中的導(dǎo)電層42與相鄰的另一子電池90的第二電極52 (負(fù)極)電性連接而形成串聯(lián)的型態(tài)。借由本實(shí)施例的太陽能電池101的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，位于同一半導(dǎo)體基底10的各子電池90可彼此形成串聯(lián)，故可因此達(dá)到提升電壓、降低電流以及進(jìn)而降低太陽能電池101內(nèi)奧姆損失(ohmic loss)與提升光電轉(zhuǎn)換效率等效果。
[0036]請參考圖1至圖4。圖2至圖4繪示了本實(shí)施例的太陽能電池的制作方法示意圖。本實(shí)施例的太陽能電池101的制作方法包括下列步驟，首先，如圖2所示，提供半導(dǎo)體基底10，并進(jìn)行一粗糙化(texturing)處理，以使得半導(dǎo)體基底10的第一面1A與第二面1B分別轉(zhuǎn)變成粗糙化表面。此粗糙化處理可包括利用蝕刻液(例如氫氧化鉀)的蝕刻工藝或其他適合的粗糙化工藝。然后，于半導(dǎo)體基底10的第一面1A上形成第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21與第一非晶半導(dǎo)體層31，且于半導(dǎo)體基底10的第二面1B上形成第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22與第二非晶半導(dǎo)體層32。鍍膜順序不以此為限，亦可以先于半導(dǎo)體基底10的第二面1B上形成第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22與第二非晶半導(dǎo)體層32，且于半導(dǎo)體基底10的第一面1A上形成第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21與第一非晶半導(dǎo)體層31。第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21、第一非晶半導(dǎo)體層31、第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22以及第二非晶半導(dǎo)體層32可分別借由化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposit1n，CVD)方式形成，例如電楽輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)，但并不以此為限。
[0037]接著，如圖3所示，形成多個接觸孔40，各接觸孔40貫穿第一非晶半導(dǎo)體層31、第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21、半導(dǎo)體基底10、第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22以及第二非晶半導(dǎo)體層
32。接觸孔40可通過干式蝕刻、濕式蝕刻、雷射消恪(laser ablat1n)或其他適合的方式形成。然后，于各接觸孔40的內(nèi)壁上形成絕緣層41。之后，如圖4所示，于各接觸孔40內(nèi)形成導(dǎo)電層42，導(dǎo)電層42可包括例如銀膠或其他適合的導(dǎo)電材料，且導(dǎo)電層42可使用印刷、鍍膜、電鍍等方式形成，但并不以此為限。然后，如圖1所示，于第一非晶半導(dǎo)體層31上形成第一電極51，并于第二非晶半導(dǎo)體層32上形成第二電極52。第一電極51與第二電極52的材料可包括透明導(dǎo)電材料例如氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)、氧化銦鶴(indiumtungsten oxide，IWO)、氧化銦韋市(indium cerium oxide，ICO)、氧化銅梓(indium zincoxide，IZO)與氧化招鋅(aluminum zinc oxide，AZO)或其他適合的非透明導(dǎo)電材料例如銀、鋁、銅、鎂、鉬、上述材料的復(fù)合層或上述材料的合金，但并不以此為限。為增加透明導(dǎo)電材料的電氣性與光學(xué)特性，可以在上述材料中加入氫原子。舉例來說，當(dāng)?shù)谝幻?A的一側(cè)為主要受光面時，第一電極51較佳地由透明導(dǎo)電材料所形成，而第二電極52可選擇以透明導(dǎo)電材料或非透明導(dǎo)電材料來形成。此外，第一電極51與第二電極52可分別通過對形成于第一非晶半導(dǎo)體層31上以及第二非晶半導(dǎo)體層32上的導(dǎo)電層以鐳射切割方式或其他適合的圖案化工藝來形成，此圖案化工藝主要是避免子電池90產(chǎn)生短路現(xiàn)象，因此圖案化工藝不限定只移除第一電極51與第二電極52，亦可以一起移除第一非晶半導(dǎo)體層31、第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層21、第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層22、第二非晶半導(dǎo)體層32以及部份半導(dǎo)體基底
10。經(jīng)過上述的制作方法即可完成本實(shí)施例的太陽能電池101。
[0038]請參考圖5。圖5繪示了本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的太陽能電池102的示意圖。與上述實(shí)施例不同的地方在于，本實(shí)施例的太陽能電池102可還包括圖案化導(dǎo)電層61，設(shè)置于第一電極51上，圖案化導(dǎo)電層61的電阻率較佳地小于第一電極51的電阻率，由此達(dá)到降低阻抗的效果。舉例來說，當(dāng)?shù)谝浑姌O51的材料為電阻率相對較高的透明導(dǎo)電材料時，圖案化導(dǎo)電層61可由電阻率相對較低的導(dǎo)電材料例如銀膠所形成，并可通過圖案化導(dǎo)電層61的圖案設(shè)計(jì)變化于電阻抗以及透光度之間獲得所需的搭配組合。此外，當(dāng)?shù)诙姌O52以透明導(dǎo)電材料形成時，太陽能電池102亦可選擇性地還包括輔助導(dǎo)電層62設(shè)置于第二電極52上，輔助導(dǎo)電層62的電阻率較佳地小于第二電極52的電阻率，由此達(dá)到降低阻抗的效果。圖案化導(dǎo)電層61與輔助導(dǎo)電層62可以使用網(wǎng)印工藝或電鍍工藝完成，但并不以此為限。
[0039]請參考圖6與圖7，并請一并參考圖5。圖6繪示了本發(fā)明一實(shí)施例的太陽能電池模塊的示意圖。圖7為沿圖6中A-A’剖線所繪示的剖面示意圖。如圖5至圖7所示，本實(shí)施例提供一種太陽能電池模塊200，包括多個上述的太陽能電池102彼此相鄰設(shè)置以及多個連接導(dǎo)線70。連接導(dǎo)線70電性連接兩相鄰設(shè)置的太陽能電池102。在本實(shí)施例中，連接導(dǎo)線70較佳地設(shè)置于各半導(dǎo)體基底10的第二面10B的一側(cè)，故當(dāng)各半導(dǎo)體基底10的第一面10A為主要受光面時，連接導(dǎo)線70并不會阻擋到光線進(jìn)入各太陽能電池102。此外，各太陽能電池102較佳可通過連接導(dǎo)線70以串聯(lián)方式電性連接，但本發(fā)明并不以此為限，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中亦可視需要以并聯(lián)方式電性連接各太陽能電池102。更進(jìn)一步說明，如圖7所示，連接導(dǎo)線70設(shè)置于各半導(dǎo)體基底10的第二面10B的一側(cè)，且連接導(dǎo)線70分別與兩相鄰設(shè)置的太陽能電池102的第二電極52電性連接。值得說明的是，于圖7左側(cè)的太陽能電池102中，其與連接導(dǎo)線70連接的第二電極52雖設(shè)置于第二非晶半導(dǎo)體層32上，但由于其主要僅用來使對應(yīng)的第一電極51經(jīng)由接觸孔40導(dǎo)通至下方，故此第二電極52仍可視為一正極(與第一電極51相同)而與相鄰的右側(cè)的太陽能電池102中作為負(fù)極的第二電極52電性連接而形成串聯(lián)的狀況。此外，如圖6所示，本實(shí)施例的圖案化導(dǎo)電層61為一放射狀圖案，由此可在較不影響光線進(jìn)入的狀況下達(dá)到降低阻抗的效果，但本發(fā)明并不以此為限。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中亦可視需要使用其他圖形的圖案化導(dǎo)電層61，以達(dá)到所需的電性與透光效果。
[0040]綜上所述，在本發(fā)明的太陽能電池以及太陽能電池模塊中，位于同一半導(dǎo)體基底的子電池通過貫穿半導(dǎo)體基底的接觸孔形成串聯(lián)狀況的電性連接，故可因此提升電壓、降低電流，并進(jìn)而達(dá)到降低太陽能電池內(nèi)奧姆損失以及提升光電轉(zhuǎn)換效率等目的。
[0041]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽能電池，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體基底，具有第一面以及相對的第二面； 第一非晶半導(dǎo)體層，設(shè)置于該半導(dǎo)體基底的該第一面上，其中該第一非晶半導(dǎo)體層具有第一摻雜型式； 第二非晶半導(dǎo)體層，設(shè)置于該半導(dǎo)體基底的該第二面上，其中該第二非晶半導(dǎo)體層具有第二摻雜型式； 多個接觸孔，各該接觸孔貫穿該半導(dǎo)體基底、該第一非晶半導(dǎo)體層以及該第二非晶半導(dǎo)體層； 多個第一電極，設(shè)置于該第一非晶半導(dǎo)體層上；以及 多個第二電極，設(shè)置于該第二非晶半導(dǎo)體層上，其中各該第一電極透過至少一個該接觸孔與一個該第二電極電性連接。2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括多個子電池，各該子電池包括一個該第一電極、一個該第二電極以及于一垂直投影方向上夾設(shè)于該第一電極與該第二電極之間的該半導(dǎo)體基底、該第一非晶半導(dǎo)體層以及該第二非晶半導(dǎo)體層，其中該多個子電池透過該多個接觸孔以串聯(lián)方式電性連接。3.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括絕緣層，設(shè)置于各該接觸孔的內(nèi)壁上。4.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括至少一導(dǎo)電層，設(shè)置于各該接觸孔中，其中各該接觸孔中的該導(dǎo)電層分別與一個該第一電極以及一個該第二電極接觸而形成電性連接。5.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層以及第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層，其中該第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層設(shè)置于該半導(dǎo)體基底與該第一非晶半導(dǎo)體層之間，該第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層設(shè)置于該半導(dǎo)體基底與該第二非晶半導(dǎo)體層之間，且各該接觸孔貫穿該第一非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層以及該第二非晶本質(zhì)半導(dǎo)體層。6.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該第一非晶半導(dǎo)體層為P型摻雜非晶硅層，且該第二非晶半導(dǎo)體層為η型摻雜非晶硅層。7.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池，其中該半導(dǎo)體基底為η型單晶硅基底。8.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括圖案化導(dǎo)電層，設(shè)置于該多個第一電極上，其中該圖案化導(dǎo)電層的電阻率小于該第一電極的電阻率。9.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該第一面與該第二面分別包括粗糙化表面。10.一種太陽能電池模塊，其特征在于，包括: 多個如權(quán)利要求1所述的該太陽能電池，其中該多個太陽能電池彼此相鄰設(shè)置；以及 至少一連接導(dǎo)線，電性連接兩相鄰設(shè)置的該多個太陽能電池。11.如權(quán)利要求10所述的太陽能電池模塊，其中連接導(dǎo)線設(shè)置于各該半導(dǎo)體基底的該第二面的一側(cè)。12.如權(quán)利要求10所述的太陽能電池模塊，其中該多個太陽能電池通過該連接導(dǎo)線以串聯(lián)方式電性連接。
【文檔編號】H01L31/05GK106033783SQ201510102784
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月9日
【發(fā)明人】吳建樹
【申請人】英屬開曼群島商精曜有限公司