专利名称：太阳能电池的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种太阳能电池。
背景技术：
太阳能电池是一种能量转换的光电元件(photovoltaic device)。典型太阳能电池的基本结构包括基板、射极(emitter)层、抗反射层以及两个金属电极等四个主要部分。简言之，太阳能电池的工作原理是经由太阳光照射射极层，射极层把光的能量转换成电能后，再经两个金属电极传送出电能。一般而言，太阳能电池中的两个金属电极会分别设置在受光面和不受光面上，以供外界连线，其中不受光面一般视为背面，而受光面则视为正面。受光面的电极设计为提升太阳能电池效率的重要技术之一。简言之，受光面的电极除了要能有效地收集载子，还要尽量减少电极遮蔽入射光的比例。因此，受光面的电极一般会设计成具有特殊图案的结构，例如是从汇流电极(busbar)延伸出多条很细的指状(finger)电极。然而，受光面的电极所能缩减的面积有限，且过度缩减受光面的电极所占的面积会导致因电阻的提高，而增加受光面的电极的电阻，造成能量的损耗。因此，背电极太阳能电池(Back-contact Solar cell)的结构设计成为近年来太阳能电池的重点技术之一。[0004]背电极太阳能电池(Back-contact Solar cell)为利用汇流电极的背面化,来减少受光面的电极遮蔽入射光的比例，进而提升太阳能电池效率。背电极太阳能电池主要分成三大类，分别为交指式(interdigitated)、射极穿透式(Emitter Wrap Through,EWT)及金属穿透式(Metal Wrap Through, MWT)背电极太阳能电池。以金属穿透式背电极太阳能电池为例，其通过基板中孔洞的设置，并以金属填入此些孔洞，以将受光面所收集的电子导引至太阳能电池的背面。如此，受光面的汇流电极可由现有的线状结构改变成点状结构，进而提供指状电极在分布以及电极图案设计上更多的自由度。然而，现行技术虽有针对点状汇流电极的分布的设计，但指状电极的分布以及结构设计却以外观美化为主，因而无法有效减少载子于传导时的能量耗损。
实用新型内容本实用新型提供一种太阳能电池，其可降低载子在传导时的能量耗损。本实用新型提出一种太阳能电池，具有多个彼此邻接的多边形的受光单元。太阳能电池包括第一型半导体基板、第二型半导体层、第一电极层、抗反射层、第二电极层、多个导电插塞以及第三电极层。第一型半导体基板具有贯穿第一型半导体基板的多个第一贯孔。第二型半导体层位于第一型半导体基板上。第二型半导体层具有贯穿第二型半导体层的多个第二贯孔。各第二贯孔连接其中一个第一贯孔。第二贯孔定义出受光单元的顶点。第二型半导体层位于第一电极层与第一型半导体基板之间。第一电极层包括多个镂空图案。各镂空图案对应其中一个受光单元设置，且镂空图案的中心与受光单元的中心重叠，而镂空图案的顶点与受光单元的顶点连接。第一电极层与抗反射层位于第二型半导体层相同的一侧，且抗反射层位于第一电极层以外的区域。第二电极层对应第一电极层设置，且第一型半导体基板位于第二电极层与第二型半导体层之间。导电插塞位于彼此连接的第一贯孔以及第二贯孔内，以使第二电极层与第一电极层电性连接。第三电极层与第二电极层位于第一型半导体基板相同的一侧，且第三电极层与第二电极层电性绝缘。在本实用新型的一实施例中，前述的各镂空图案所围的面积占对应的受光单元的面积5 %至50 %之间。在本实用新型的一实施例中，前述的各镂空图案是封闭式图案。在本实用新型的一实施例中，前述的第一电极层还包括多个延伸图案。延伸图案分别从镂空图案的顶点延伸而出，并与受光单元的顶点连接。在本实用新型的一实施例中，前述的各镂空图案的形状实质上与各受光单元的形状相同。在本实用新型的一实施例中，前述的各镂空图案由多条弧线所构成，各弧线连接相邻两受光单元的顶点，且弧线所围的面积占受光单元的面积5%至50%之间。在本实用新型的一实施例中，前述的各镂空图案的形状为扇叶形或飞镖形。在本实用新型的一实施例中，前述的各镂空图案具有位于受光单元的不同边上的多个边。在本实用新型的一实施例中，前述的第一型与第二型之一为P型，且第一型与第二型之另一为N型。在本实用新型的一实施例中，前述的太阳能电池还包括绝缘层，位于第一型半导体基板上，且至少位于第一型半导体基板与导电插塞之间以及第一型半导体基板与第二电极层之间。基于上述，本实用新型通过将镂空图案(指状电极的图案)的中心设置于远离导电插塞(点状汇流电极)的位置，以提升远离导电插塞处的载子搜集效率，进而减少载子在传导时的能量耗损，使太阳能电池的光电转换效率得以提升。为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1是本实用新型一实施例的太阳能电池的剖面示意图；图2A为本实用新型一实施例的太阳能电池的第一电极层的局部俯视示意图；图2B为本实用新型另一实施例的太阳能电池的第一电极层的局部俯视示意图；图3A、图3B、图4A、图4B、图5A及图5B为本实用新型其他实施例的太阳能电池的第一电极层的俯视示意图。附图标记说明:100:太阳能电池；110:第一型半导体基板；120:第二型半导体层；130、130A、130B、130C、130D、130E、130F、130G、130H:第一电极层；140:抗反射层；[0028]150:第二电极层；160:导电插塞；170:第三电极层；180:绝缘层；10:主体区域；20A、20B:延伸区域；S1:受光面；S2:不受光面；Vl:第一贯孔；V2:第二贯孔；U1、U2:受光单元；P1A、P1B、PIC、P1D、PIE、P1F、PIG、PlH:镂空图案；P2:延伸图案；CP、CU:中心。
具体实施方式
图1是本实用新型一实施例的太阳能电池的剖面示意图。请参照图1，本实施例的太阳能电池100包括第一型半导体基板110、第二型半导体层120、第一电极层130、抗反射层140、第二电极层150、多个导电插塞160以及第三电极层170。第二型半导体层120位于第一型半导体基板110的受光面SI上。所述受光面SI为太阳能电池100吸收光子的表面。此外，所述第一型与第二型之一为P型，且第一型与第二型之另一为N型。在本实施例中，第一型例如为P型，而第二型例如为N型。进一步而言，第一型半导体基板110例如为P型硅基板，而第二型半导体层120例如为N型半导体层，所述半导体层的材质例如是硅及其合金、硫化镉(CdS)、铜铟镓二硒(CuInGaSe2，CIGS)、铜铟二硒(CuInSe2，CIS)、碲化镉(CdTe)、有机材料或上述材料重叠的多层结构。所述娃包括单晶娃(single crystal silicon)、多晶娃(poly-crystalsilicon)、非晶娃(amorphoussilicon)。而上述娃合金是指娃中加入氢原子(H)、氟原子(F)、氯原子(Cl)、锗原子(Ge)、氧原子(0)、碳原子(C)或氮原子(N)等原子。在一些实施例中，第一型半导体基板110的表面可通过形成锯齿状的织化(textured)表面，以提高太阳光的吸收，此技艺为本领域具有通常知识者所知悉，于此便不再赘述。此外，第一型半导体基板110具有贯穿第一型半导体基板110的多个第一贯孔Vl，而第二型半导体层120具有贯穿第二型半导体层120的多个第二贯孔V2。各第二贯孔V2连接其中一个第一贯孔VI。在本实施例中，第一贯孔Vl的直径以及第二贯孔V2的直径实质上相同。第一电极层130位于第二型半导体层120上，且第二型半导体层120位于第一电极层130与第一型半导体基板110之间。换言之，第一电极层130通过第二型半导体层120而与第一型半导体基板110电性连接。第一电极层130的材质例如是铝导电胶、铝胶或银-铝胶。抗反射层140位于第二型半导体层120上，且抗反射层140与第一电极层130位于第二型半导体层120相同的一侧，并位于第一电极层130以外的区域。抗反射层140的材质例如是氮氧化硅、氮化硅或其他合适的材质。第二电极层150对应第一电极层130设置,且第二电极层150与第一电极层130分别位于第一型半导体基板110的受光面SI与不受光面S2上，其中受光面SI与不受光面S2为第一型半导体基板110相对的两表面。进一步而言，第一型半导体基板110位于第二电极层150与第二型半导体层120之间。此外，第二电极层150可采用与第一电极层130相似的材质。简言之，第二电极层150的材质例如是铝导电胶、铝胶或银-铝胶。导电插塞160位于彼此连接的第一贯孔Vl以及第二贯孔V2内，以使第二电极层150与第一电极层130电性连接。第三电极层170位于第一型半导体基板110上，且与第二电极层150位于第一型半导体基板110相同的一侧。此外，第三电极层170与第二电极层150电性绝缘。另外，本实施例的太阳能电池100可进一步包括绝缘层180位于第一型半导体基板110上，且至少位于第一型半导体基板110与导电插塞160之间以及第一型半导体基板110与第二电极层150之间。进一步而言，通过绝缘层180的设置，可避免导电插塞160以及第二电极层150与第一型半导体基板110直接接触所造成的短路问题。需说明的是，上述实施方式仅用以举例说明，而本实用新型并不限于此。具体而言，本实用新型不限定第二电极层150与第三电极层170的相对配置位置、第二电极层150或第三电极层170的电极图案、导电插塞160的形状或直径、第一型半导体基板110的表面是否为织化表面等。举例而言，在其他实施例中，第三电极层170可为整面的电极，并全面性覆盖于第一型半导体基板110的不受光面S2上，且第三电极层170可具有第三贯孔，其中导电插塞160通过第三贯孔而电性连接第二电极层150与第一电极层130。以下将针对图1的第一电极层130的电极图案设计及其分布进行更详细的说明。图2A为本实用新型一实施例的太阳能电池的第一电极层的局部俯视示意图。请参照图2A，本实施例的太阳能电池具有多个彼此邻接的多边形的受光单元U1，其中第二贯孔V2(即导电插塞160所在位置)定义出此些受光单元Ul的顶点。详言之，第一电极层130A包括多个镂空图案P1A，其中各镂空图案PlA例如是封闭式图案，意即各镂空图案PlA为连续而无断开的图案，但本实用新型不限于此。本领域具有通常知识者可视实际需求而对镂空图案PlA进行改良。此外，各镂空图案PlA对应其中一个受光单元Ul设置，其中各镂空图案PlA所围的面积占对应的受光单元Ul的面积5%至50%之间。具体而言，镂空图案PlA的中心Cp与受光单元Ul的中心Cu重叠。此处所述中心是指图案中与各个顶点等距的位置。另外，镂空图案PlA的顶点与受光单元Ul的顶点连接。在本实施例中，第一电极层130A还包括多个延伸图案P2，且镂空图案PlA的顶点例如是通过各个延伸图案P2而与受光单元Ul的顶点连接。具体而言，延伸图案P2分别从镂空图案PlA的顶点延伸而出，并与受光单元Ul的顶点连接。进一步而言，本实施例的受光单元Ul的形状例如是三角形，其中，一个导电插塞160与相邻的六个镂空图案PlA连接。此外，各镂空图案PlA的形状实质上与各受光单元Ul的形状相同。换言之，本实施例的各镂空图案PlA的形状也为三角形。另外，镂空图案PlA的三个边分别平行于受光单元Ul的三个边，而各对平行的边邻近彼此设置。[0058]本实施例将多边形的镂空图案PlA的中心设置于远离导电插塞160的位置。如此，在太阳能电池接收光子后，远离导电插塞160处的第一型半导体基板110 (如图1所示)所产生的载子往第一电极层130A移动所需的距离可被有效地缩减，且整体的载子收集面积也可被提升。因此，本实施例可有效地提升远离导电插塞160处的载子的搜集效率，并减少载子于传导时的能量耗损，使太阳能电池的光电转换效率得以提升。需说明的是，图2A实施例虽以三角形的受光单元Ul以及三角形的镂空图案PlA作为举例说明，但本实用新型不限于此。在其他实施例中，受光单元的形状可与镂空图案的形状不相同，又或者受光单元与镂空图案的形状可以相同，但不为三角形。图2B为本实用新型另一实施例的太阳能电池的第一电极层的局部俯视示意图。请参照图2B，本实施例的第一电极层130B与图2A的第一电极层130A具有相似的结构。两者主要差异在于，第一电极层130B的电极图案设计及其分布。具体而言，本实施例的受光单元U2与镂空图案PlB的形状为四边形，且一个导电插塞160与相邻的四个镂空图案PlB连接。图2B的实施例也可通过将多边形的镂空图案PlB的中心设置于远离导电插塞160的位置，使太阳能电池接收光子后，远离导电插塞160处的第一型半导体基板110(如图1所示)所产生的载子往第一电极层130B移动所需的距离被有效地缩减，且整体的载子收集面积也被提升。如此，本实施例可有效地提升远离导电插塞160处的载子的搜集效率，并减少载子于传导时的能量耗损，使太阳能电池的光电转换效率得以提升。图2A及图2B实施例中的镂空图案P1A、PlB的顶点是通过各个延伸图案P2而与受光单元U1、U2的顶点连接。但本实用新型不限于此。以下将以图3A、图3B、图4A、图4B、图5A及图5B说明第一电极层的其他实施态样。图3A、图3B、图4A、图4B、图5A及图5B为本实用新型其他实施例的太阳能电池的第一电极层的俯视示意图。请参照图3A及图3B，第一电极层130C、130D与第一电极层130A、130B具有相似的结构。主要差异在于，第一电极层130C、130D的各镂空图案P1C、P1D由多条弧线所构成，各弧线直接连接相邻两受光单元Ul、U2的顶点，且弧线所围的面积占受光单元的面积5%至50%之间。进一步而言，位于各受光单元Ul、U2内的弧线向受光单元Ul、U2内凹陷。请参照图4A及图4B，第一电极层130E、130F与第一电极层130A、130B具有相似的结构。主要差异在于，第一电极层130EU30F的各镂空图案P1E、P1F的形状为扇叶形。进一步而言，各镂空图案P1E、P1F的形状可划分成一主体区域10以及多个延伸区域20A，其中各镂空图案PIE、PlF环绕主体区域10以及延伸区域20A的外轮廓分布。在图4A及图4B的实施例中，延伸区域20A的数量与受光单元Ul、U2的边的数量相同，但本实用新型不以此为限。此外，延伸区域20A由主体区域10延伸至受光单元Ul、U2的边界，而使得各镂空图案PIE、PlF具有位于受光单元Ul、U2的不同边上的多个边。在图4A及图4B的实施例中，主体区域10的形状例如是与受光单元Ul、U2的形状实质上相同，且主体区域10的多个边分别平行于受光单元Ul、U2的多个边，而各对平行的边邻近彼此设置。另一方面，图4A及图4B实施例的各延伸区域20A的形状例如是平行四边形，其中各延伸区域20A的平行的一对短边一边位于主体区域10的部分边上，而另一边位于受光单元Ul、U2的部分边上，并与导电插塞160连接。[0066]当然，本实用新型并限于上述。请参照图5A及图5B，第一电极层130GU30H与第一电极层130E、130F具有相似的结构。主要差异在于，第一电极层130G、130H的各镂空图案P1G、P1H的形状为飞镖形。具体而言,各延伸区域20B的形状例如是箭头形。进一步而言，各延伸区域20B具有一凸出的垂直边角以及一凹陷的垂直边角，其中凹陷的垂直边角位于主体区域10的邻接的两边上，而凸出的垂直边角位于受光单元Ul、U2的邻接的两边上，并与导电插塞160连接。需说明的是，前述图3A、图3B、图4A、图4B、图5A及图5B仅用以说明本实用新型的第一电极层130C、130D、130E、130F、130G、130H的实施态样，而不用以限定本实用新型。虽然前述实施例仅以三角形及四边形的受光单元U1、U2举例说明，然而，在其他实施例中，受光单元也可为其他的多边形，在此便不再赘述。图3A、图3B、图4A、图4B、图5A及图5B的实施例也可通过将多边形的镂空图案P1C、P1D、P1E、P1F、P1G、P1H的中心设置于远离导电插塞160的位置。如此，在太阳能电池接收光子后，远离导电插塞160处的第一型半导体基板110 (如图1所示)所产生的载子往第一电极层130C、130D、130E、130F、130G、130H所需移动的距离可被有效地缩减，且整体的载子收集面积也可被提升。因此，上述的实施例可有效地提升远离导电插塞160处的载子的搜集效率，并减少载子于传导时的能量耗损，使太阳能电池的光电转换效率得以提升。综上所述，本实用新型可通过将多边形的镂空图案的中心设置于远离导电插塞的位置，以缩减远离导电插塞处的载子所需移动的距离，并提升载子的收集面积。如此，可有效提升远离导电插塞处的载子的搜集效率，并减少载子于传导时的能量耗损，使太阳能电池的光电转换效率得以提升。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种太阳能电池，其特征在于，具有多个彼此邻接的多边形的受光单元，该太阳能电池包括: 一第一型半导体基板，具有多个第一贯孔，贯穿该第一型半导体基板； 一第二型半导体层，位于该第一型半导体基板上，该第二型半导体层具有多个第二贯孔，贯穿该第二型半导体层，且各该第二贯孔连接其中一个第一贯孔，该些第二贯孔定义出该些受光单元的顶点； 一第一电极层，其中该第二型半导体层位于该第一电极层与该第一型半导体基板之间，第一电极层包括多个镂空图案，各该镂空图案对应其中一个受光单元设置，且该镂空图案的中心与该受光单元的中心重叠，而该镂空图案的顶点与该受光单元的顶点连接； 一抗反射层，与该第一电极层位于该第二型半导体层相同的一侧，且该抗反射层位于该第一电极层以外的区域； 一第二电极层，对应该第一电极层设置，其中该第一型半导体基板位于该第二电极层与该第二型半导体层之间； 多个导电插塞，位于该些彼此连接的第一贯孔以及第二贯孔内，以使该第二电极层与该第一电极层电性连接；以及 一第三电极层，与该第二电极层位于该第一型半导体基板相同的一侧，且该第三电极层与该第二电极层电性绝缘。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，各该镂空图案所围的面积占该对应的受光单元的面积5%至50%之间。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，各该镂空图案是封闭式图案。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该第一电极层还包括多个延伸图案，该些延伸图案分别从该些镂空图案的顶点延伸而出，并与该些受光单元的顶点连接。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，各该镂空图案的形状实质上与各该受光单元的形状相同。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，各该镂空图案由多条弧线所构成，各该弧线连接相邻两受光单元的顶点，且该些弧线所围的面积占该受光单元的面积5%至50%之间。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，各该镂空图案的形状为扇叶形或飞镖形。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，各该镂空图案具有位于该受光单元的不同边上的多个边。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该第一型与该第二型之一为P型，且该第一型与该第二型之另一为N型。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，还包括: 一绝缘层，位于该第一型半导体基板上，且至少位于该第一型半导体基板与该导电插塞之间以及该第一型半导体基板与该第二电极层之间。
专利摘要本实用新型提供一种太阳能电池，具有多个彼此邻接的多边形的受光单元。太阳能电池包括第一型半导体基板、第二型半导体层、第一电极层、抗反射层、第二电极层、多个导电插塞以及第三电极层。第一型半导体基板具有贯穿第一型半导体基板的多个第一贯孔。第二型半导体层具有贯穿第二型半导体层的多个第二贯孔。各第二贯孔连接其中一个第一贯孔。第二贯孔定义出受光单元的顶点。第一电极层包括多个镂空图案。各镂空图案对应其中一个受光单元设置，镂空图案的中心与受光单元的中心重叠，且镂空图案的顶点与受光单元的顶点连接。
文档编号H01L31/0224GK203071092SQ20122068921
公开日2013年7月17日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年8月28日
发明者李朝湖, 卢韦至 申请人:联景光电股份有限公司