太阳能电池的制作方法与流程

本发明有关于一种太阳能电池的制作方法，尤指一种增加透明导电层于半导体基底上覆盖范围的太阳能电池的制作方法。

背景技术：

由于地球石油资源有限，因此近年来对于替代能源的需求与日俱增。在各式替代能源中，太阳能由于能够借助自然界的循环而源源不绝，已成为目前最具发展潜力的绿色能源。但受限于高制作成本、制作工艺复杂与光电转换效率不佳等问题，太阳能的发展仍待进一步的突破。

目前主要发展的太阳能电池技术可大致分为硅晶太阳能电池、薄膜太阳能电池、聚光型(HCPV)太阳能电池、染料敏化(Dye Sensitized Soloar Cell，DSSC)太阳能电池等种类。其中硅晶太阳能电池由于具有高效率以及产能大等优势，故目前市场上以硅晶太阳能电池的市占率最高。近几年，高效率异质接面硅晶太阳能电池是大家发展的重点，在一般的异质接面硅晶太阳能电池中，于硅晶基底上下表面的透明电极于镀膜时为了避免互相连结而直接导通，一般需使形成的透明导电层与硅晶基底的边缘相隔一安全间距。在此设计下，会导致硅晶基底以及其上所形成的其他半导体材料无法完全被利用来进行光电传换，进而导致太阳能电池的光电转换效率无法有效地提升。

技术实现要素：

本发明的主要目的之一在于提供一种异质接面太阳能电池的制作方法，利用于半导体基底的侧面上形成离型层，使得透明导电层可全面形成于半导体基底的上下表面以及离型层上，再通过使离型层与半导体基底分离而电性隔离上下表面的透明导电层，故可因此增加透明导电层于半导体基底上的覆盖范围，进而达到提升太阳能电池的光电转换效果的目的。

为达到上述目的，本发明的一实施例提供一种太阳能电池的制作方法，包括下列步骤：首先，提供半导体基底，半导体基底具有侧面以及互相背对的第一面与第二面，且侧面上形成有离型层。接着，于第一面上依序形成第一半导体层以及第一掺杂半导体层，且于第二面上依序形成第二半导体层以及第二掺杂半导体层。然后，于第一掺杂半导体层与第二掺杂半导体层上形成透明导电层，且透明导电层至少部分覆盖离型层。之后，将离型层与半导体基底分离，以移除离型层与覆盖离型层的透明导电层。

为达到上述目的，本发明的另外一实施例提供一种太阳能电池的制作方法，包括下列步骤：首先，提供半导体基底，半导体基底具有侧面以及互相背对的第一面与第二面。接着，于第一面上依序形成第一半导体层以及第一掺杂半导体层，且于第二面上依序形成第二半导体层以及第二掺杂半导体层。然后，于半导体基底的侧面上形成离型层。接着，于第一掺杂半导体层与第二掺杂半导体层上形成透明导电层，透明导电层至少部分覆盖离型层。之后，将离型层与半导体基底分离，以移除离型层与覆盖离型层的透明导电层。

附图说明

图1至图8绘示了本发明第一实施例的太阳能电池的制作方法示意图。

图9与图10绘示了本发明第二实施例的太阳能电池的制作方法示意图。

图11至图14绘示了本发明第三实施例的太阳能电池的制作方法示意图。

图15绘示了本发明第四实施例的太阳能电池的制作方法示意图。

【附图标记说明】

1 硅晶柱

1S 表面

10 半导体基底

10A 第一面

10B 第二面

10S 侧面

11 离型层

21 第一半导体层

22 第一掺杂半导体层

31 第二半导体层

32 第二掺杂半导体层

40 透明导电层

41 第一电极

42 第二电极

51 第一导电图案

52 第二导电图案

101 太阳能电池

102 太阳能电池

H 水平方向

Z 垂直投影方向

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

请参考图1至图8，图1至图8绘示了本发明第一实施例的太阳能电池的制作方法示意图，其中图2可被视为沿图1中A-A’剖线所绘示的剖面示意图。为了方便说明，本发明的各图式仅为示意以更容易了解本发明，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。本实施例提供一种太阳能电池的制作方法，包括下列步骤：首先，如图1与图2所示，提供半导体基底10，半导体基底10具有侧面10S以及互相背对的第一面10A与第二面10B，侧面10S围绕半导体基底10。第一面10A与第二面10B为于一垂直投影方向Z上相对的两表面，而侧面10S可视为面向一水平方向H，水平方向H大体上与垂直投影方向Z正交，但并不以此为限。侧面10S上形成有离型层11，离型层11可包括光阻、胶材或其他适合的离型材料。本实施例的半导体基底10可包括结晶硅半导体基底例如单晶硅或多晶硅半导体基底，但并不以此为限。当半导体基底10为结晶硅半导体基底时，其可通 过对硅晶柱(ingot)进行切割而形成，硅晶柱依据不同需求，截面可以是圆形(circle)、导角方形(pseudo square)、方形(square)和六角形(hexagon)等形状。因此，离型层11可于半导体基底10切割成型之后再形成于半导体基底10的侧面10S。或者，如图3与图2所示，离型层11可先形成于硅晶柱1的表面1S上，再经由切割硅晶柱1以形成于侧面10S上具有离型层11的半导体基底10。

然后，如图4所示，可选择性地对半导体基底10进行粗糙化(texturing)处理，使半导体基底10的第一面10A与第二面10B转变成粗糙化表面，由此降低反射光比率，但并不以此为限。此粗糙化处理可包括利用蚀刻液(例如氢氧化钾)的蚀刻工艺或其他适合的粗糙化工艺。

接着，如图5所示，于半导体基底10的第一面10A上依序形成第一半导体层21以及第一掺杂半导体层22，且如图6所示于第二面10B上依序形成第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32。在本实施例中，第一掺杂半导体层22与第二掺杂半导体层32较佳具有不同的掺杂型态，举例来说，第一掺杂半导体层22可为n型掺杂非晶硅层，第二掺杂半导体层32可为p型掺杂非晶硅层，而第一半导体层21与第二半导体层31可分别为非晶硅本质半导体层，但并不此为限。此外，在上述的状况下，半导体基底10较佳可为n型单晶硅基底，由此搭配形成异质接面(heterojunction，HJT)硅晶太阳能电池结构，但并不此为限。上述的第一半导体层21、第一掺杂半导体层22、第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32可分别通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)方式形成，例如电浆辅助化学气相沉积(PECVD)，但并不以此为限。换句话说，上述的粗糙化处理于第一半导体层21、第一掺杂半导体层22、第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32形成之前进行。

此外，值得说明的是，为了使第一半导体层21与第一掺杂半导体层22覆盖于半导体基底10的第一面10A上的面积尽量增加，第一半导体层21与第一掺杂半导体层22可全面覆盖半导体基底10的第一面10A且可延伸以部分覆盖离型层11。相同地，为了使第二半导体层31与第二掺杂半导体层32覆盖于半导体基底10的第二面10B上的面积尽量增加，第二半导体层31与第二掺杂半导体层32可全面覆盖半导体基底10的第二面 10B且亦可延伸以部分覆盖离型层11。因此，第一半导体层21以及第一掺杂半导体层22可于离型层11上与第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32部分重迭，但并不以此为限。

然后，如图7所示，于第一掺杂半导体层22与第二掺杂半导体层32上形成透明导电层40，且透明导电层40至少部分覆盖离型层11。透明导电层40可包括氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)、氧化铟钨(indium tungsten oxide，IWO)、氧化铟铈(indium cerium oxide，ICO)、氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)与氧化铝锌(aluminum zinc oxide，AZO)或其他适合的透明导电材料。为增加透明导电材料的电气性与光学特性，可以在上述材料中加入氢原子。透明导电层40可通过镀膜方式例如溅镀(sputter)或反应式离子镀膜(reactive plasma deposition，RPD)等方式形成，但并不以此为限。值得说明的是，在本发明的其他实施例中，形成于第一掺杂半导体层22与第二掺杂半导体层32上的透明导电层亦可视需要分别使用不同的材料而并不限于须使用同一种透明导电材料。此外，为了使透明导电层40覆盖于第一掺杂半导体层22与第二掺杂半导体层32上的面积尽量增加，透明导电层40至少部分覆盖离型层11，或甚至可使透明导电层40于垂直投影方向Z上以及水平方向H上完全覆盖离型层11，由此确保透明导电层40的覆盖状况，但并不以此为限。

之后，如图8所示，将离型层11与半导体基底10分离，以移除离型层11与覆盖离型层11的透明导电层40，由此使得第一掺杂半导体层22上的透明导电层40与第二掺杂半导体层32上的透明导电层40电性分离，并于第一掺杂半导体层22与第二掺杂半导体层32上分别形成第一电极41与第二电极42。换句话说，第一电极41与第二电极42由透明导电层40所形成，而通过本实施例的制作方法，可使第一电极41与第二电极42分别覆盖至半导体基底10的最边缘，由此提升太阳能电池的有效应用面积并可因此提升太阳能电池的光电转换效果。此外，若第一半导体层21、第一掺杂半导体层22、第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32亦部分覆盖离型层11，离型层11与半导体基底10分离时可同时移除覆盖离型层11的第一半导体层21、第一掺杂半导体层22、第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32，由此亦可确保第一半导体层21、第一掺杂半导体层22、 第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32覆盖至半导体基底10的最边缘。本实施例的移除离型层11以及覆盖于其上的其他材料层的方式可依据不同种类的离型层11而有所不同，例如可利用直接施加外力的物理方式、加热方式或化学方式，但并不以此为限。

如图8所示，本实施例的制作方法可还包括于第一面10A的透明导电层40上形成第一导电图案51，并于第二面10B的透明导电层40上形成第二导电图案52。第一导电图案51与第二导电图案52可由电阻率相对较低的导电材料所形成，例如网印银胶或电镀铜线，由此达到降低阻抗的效果。此外，亦可通过第一导电图案51与第二导电图案52的图案设计变化于电阻抗以及透光度之间获得所需的搭配组合。值得说明的是，本实施例的离型层11可于第一导电图案51与第二导电图案52形成之后再与半导体基底10分离，但并不以此为限。

通过上述方式即可完成如图8所示的太阳能电池101。在太阳能电池101中，由于第一电极41、第二电极42、第一半导体层21、第一掺杂半导体层22、第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32均延伸覆盖至半导体基底10的最边缘，故可使太阳能电池101上进行光电转换的有效面积增加，由此达到提升光电转换效率的目的。

下文将针对本发明的不同实施例进行说明，且为简化说明，以下说明主要针对各实施例不同之处进行详述，而不再对相同之处作重复赘述。此外，本发明的各实施例中相同的组件以相同的标号进行标示，用以方便在各实施例间互相对照。

请参考图9与图10。图9与图10绘示了本发明第二实施例的太阳能电池的制作方法示意图。与上述第一实施例不同的地方在于，如图9与图10所示，本实施例的制作方法于第一导电图案51与第二导电图案52形成之前先将离型层11与半导体基底10分离，以移除离型层11与覆盖离型层11的透明导电层40、第一半导体层21、第一掺杂半导体层22、第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32，并由此形成第一电极41与第二电极42。换句话说，第一导电图案51与第二导电图案52于离型层11与半导体基底10分离之后形成，且第一导电图案51与第二导电图案52分别形成于第一电极41与第二电极42上。

请参考图11至图14。图11至图14绘示了本发明第三实施例的太阳能电池的制作方法示意图。本实施例提供一种太阳能电池的制作方法，包括下列步骤：首先，如图11所示，提供半导体基底10，半导体基底10具有侧面10S以及互相背对的第一面10A与第二面10B。接着，于第一面10A上依序形成第一半导体层21以及第一掺杂半导体层22，且于第二面10B上依序形成第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32。为了使第一半导体层21与第一掺杂半导体层22覆盖于半导体基底10的第一面10A上的面积尽量增加，第一半导体层21与第一掺杂半导体层22可全面覆盖半导体基底10的第一面10A且可部分延伸覆盖至半导体基底10的侧面10S。相同地，为了使第二半导体层31与第二掺杂半导体层32覆盖于半导体基底10的第二面10B上的面积尽量增加，第二半导体层31与第二掺杂半导体层32可全面覆盖半导体基底10的第二面10B且亦可部分延伸覆盖至半导体基底10的侧面10S。因此，第一半导体层21以及第一掺杂半导体层22可于侧面10S上与第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32部分重迭，但并不以此为限。

然后，如图12所示，于半导体基底10的侧面10S上形成离型层11。由于第一半导体层21与第一掺杂半导体层22部分覆盖半导体基底10的侧面10S，且第二半导体层31与第二掺杂半导体层32部分覆盖半导体基底10的侧面10S，故离型层11形成于侧面10S上的第一掺杂半导体层22或/及第二掺杂半导体层32之上。接着，于第一掺杂半导体层22与第二掺杂半导体层32上形成透明导电层40，透明导电层40至少部分覆盖离型层11。与上述第一实施例相似，为了使透明导电层40覆盖于第一掺杂半导体层22与第二掺杂半导体层32上的面积尽量增加，透明导电层40较佳可于垂直投影方向Z上以及水平方向H上完全覆盖离型层11，由此确保透明导电层40的覆盖状况，但并不以此为限。

之后，如图13所示，将离型层11与半导体基底10分离，以移除离型层11与覆盖离型层11的透明导电层40，由此使得第一掺杂半导体层22上的透明导电层40与第二掺杂半导体层32上的透明导电层40电性分离，并于第一掺杂半导体层22与第二掺杂半导体层32上分别形成第一电极41与第二电极42。接着，如图14所示，于第一面10A的透明导电层 40(也就是第一电极41)上形成第一导电图案51，并于第二面10B的透明导电层40(也就是第二电极42)上形成第二导电图案52，以形成如图14所示的太阳能电池102。在本实施例中，第一导电图案51与第二导电图案52于离型层与半导体基底10分离之后形成，但并不以此为限。值得说明的是，由于本实施例的离型层于第一半导体层21、第一掺杂半导体层22、第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32之后形成，故当移除离型层时并不会影响到第一半导体层21、第一掺杂半导体层22、第二半导体层31以及第二掺杂半导体层32的覆盖状况，由此可避免移除离型层的制作工艺状况不佳时所造成的负面影响。

请参考图15。图15绘示了本发明第四实施例的太阳能电池的制作方法示意图。如图15所示，与上述第三实施例不同的地方在于，本实施例的离型层11于第一导电图案51与第二导电图案52形成之后再与半导体基底10分离。

综上所述，本发明的太阳能电池的制作方法是利用于半导体基底的侧面上形成离型层，使透明导电层可全面形成于半导体基底的上下表面以及离型层上，再通过使离型层与半导体基底分离而电性隔离上下表面的透明导电层。通过本发明的制作方法，可使半导体基底上的材料层例如第一电极、第二电极、第一半导体层、第一掺杂半导体层、第二半导体层以及第二掺杂半导体层均延伸覆盖至半导体基底的最边缘，进而使太阳能电池上进行光电转换的有效面积增加，由此达到提升光电转换效率的目的。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。