专利名称：薄膜太阳能电池的制法的制作方法
薄膜太阳能电池的制法技术领域
本发明关于一种薄膜太阳能电池的制法，尤指一种具有反光背电极层的薄膜太阳能电池的制法。
背景技术：
现有的薄膜太阳能电池制程，如图1A至图1G所示，通过在玻璃基板10的背光面 101上以真空溅镀技术镀上一层例如为TCO薄膜的第一电极层11，再利用激光图案化技术于第一电极层11上进行图案化，以使部份背光面101外露于所形成的图案化开孔中。
于第一电极层11进行图案化制程的步骤完成后，通过于第一电极层11及外露于图案化开孔中的部份的背光面101上以真空溅镀技术(或真空溅镀方法)镀上例如为硅膜的光电转换层12，接着，利用·激光图案化技术于光电转换层12上进行图案化，以使部份第一电极层11外露于所形成的图案化开孔中。于光电转换层12进行图案化的步骤完成后， 即可在光电转换层12及外露于图案化开孔中的部份第一电极层11上再次以真空溅镀技术镀上具反光效果的第二电极层13。最后，再次借由激光图案化技术图案化第二电极层13及光电转换层12，以使部份第一电极层11外露于所形成的图案化开孔中露出部份的第一电极层11，而完成薄膜太阳能电池的制造。
然而，真空溅镀技术的实施，需利用非常昂贵的真空溅镀设备方能完成，进而造成厂商的设备成本大幅提升，也导致薄膜太阳能电池整体的成本始终无法有效的降低。另外， 整体而论，薄膜太阳能电池最佳成型温度，理应不超过摄氏150度，以免组件受到高温的破坏，但现有的真空溅镀设备，却多伴随着高达摄氏200°C的操作温度，因此，直接影响了薄膜太阳能电池整体的产品良率。又，由于现行的第二电极层13多具备银电极，但银电极的设置却无法避免影响反光效果的产生表面等离子吸收(Surface Plasmon Absorption)效应, 而在反光效果受到影响的前提下，薄膜太阳能电池整体的发电效率也始终不甚理想。
另外，中国台湾第201119048A1号专利案虽然公开了利用导电油墨填充物当成薄膜太阳能电池的背电极的技术，但因其导电油墨的填充物的尺寸设计为介于O. 5nm至 300nm间，故仍具有散射损失较高及会吸收短波长的表面等离子损失无法避免等严重问题， 从而导致反射率无法提升。发明内容
鉴于现有技术的种种缺失，本发明的主要目的之一在于提供一种薄膜太阳能电池的制法，能减少真空溅镀设备的使用及降低高温造成的破坏。
为了达到上述目的及其它目的，本发明所提供的薄膜太阳能电池的制法，包括以下步骤于一玻璃基板的背光面上形成透光的第一电极层，且于该第一电极层形成多个第一开孔，以由该第一开孔露出部份的该背光面；于该第一电极层及借由该第一开孔露出的部份该背光面上形成光电转换层，并于该光电转换层形成多个第二开孔，以由该第二开孔露出部份的该第一电极层；以及以非真空镀膜技术于该光电转换层及借由该第二开孔露出的部份该第一电极层上，形成用以反光且具有多个第三开孔的第二电极层，其中，该第二电极层包括具有非绕射的填充物的高分子基材所构成的导电胶体。
于一实施例中，以非真空镀膜技术形成该第二电极层的制程步骤，是指透过网印技术、转印技术或喷墨技术形成该第二电极层。而透过网印技术、转印技术或喷墨技术形成该第二电极层的制程步骤，是指于常温或小于120°C的环境温度中，利用网印技术、转印技术或喷墨技术形成该第二电极层。
相较于现有技术，由于本发明能借由网印技术、转印技术或喷墨技术于光电转换层上直接形成已具有多个第三开孔的第二电极层，所以，不但能省略一次真空溅镀设备的使用，更能省略一次激光图案化的程序，进而大幅降低制程成本、提高制程效率，避免因高温造成的破坏，更甚者，由于第二电极层其具有的导电胶体包括非绕射的填充物的高分子基材，所以更能提高整体的反射光，增加光电转换效率。
图1A至图1G为现有的薄膜太阳能电池的制法的流程示意图；以及
图2A至图2E为本发明的薄膜太阳能电池的制法的流程示意图。
其中，附图标记
10玻璃基板
101背光面
11第一电极层
12光电转换层
13第二电极层
20玻璃基板
200背光面
21第一电极层
210 第一开孔
22光电转换层
220 第二开孔
23第二电极层
230第三开孔具体实施方式
以下借由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所公开的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。当然，本发明也可借由其它不同的具体实施例加以施行或应用。
请参阅图2A至图2E所示的流程示意图，以了解本发明提供的薄膜太阳能电池的制法，需先说明的是，本发明提供的薄膜太阳能电池的制法以玻璃基板20为基底，从而依序形成第一电极层21、光电转换层22及第二电极层23。
实际实施时，首先如图2A、图2B所示，先提供具有背光面200的玻璃基板20，并于背光面200上形成能透光的第一电极层21,且于第一电极层21形成多个第一开孔210 (如图式的横切面)，进而借由第一开孔210露出部份的背光面200。于本实施例中，于第一电极层21形成多个第一开孔210的制程步骤，可借由激光图案化技术令第一电极层21形成多个第一开孔210，而于背光面200形成能透光的第一电极层21的制程步骤，则可利用现有的真空溅镀设备来予以实施，故不再赘述。
接着如图2C、图2D所示，于第一电极层21及从第一开孔210中露出的部份背光面200上形成光电转换层22，并令光电转换层22的横切面具有多个第二开孔220，进而借由第二开孔220露出部份的第一电极层21。于本实施例中，于光电转换层22形成多个第二开孔220的制程步骤，可借由激光图案化技术令光电转换层22形成多个第二开孔220。此外，令光电转换层22的形成多个第二开孔220的制程步骤，是指令光电转换层22形成多个位置不同于第一开孔210的第二开孔220，也就是使第一开孔210中充填有光电转换层22。 当然，形成光电转换层22的制程仍可选择现有的真空溅镀设备来予以完成，也不赘述。
最后则如图2E所示，以非真空镀膜技术于光电转换层22及从第二开孔220中露出的部份第一电极层21上，形成具反光能力且具有多个第三开孔230的第二电极层 23，其中，第二电极层23包括导电胶体，而所述的导电胶体是由具有非绕射的填充物及高分子基材所构成，该材质在申请人中国台湾第201115762A1号专利公开案及中国台湾第 100128413号专利申请案中已有公开，也不再赘述。于本实施例中，以非真空镀膜技术形成第二电极层23的制程步骤，是指透过网印方法、转印方法或喷墨方法等技术一次形成具有第三开孔230的第二电极层23，而透过所述的网印技术、转印技术或喷墨技术形成第二电极层23的制程步骤，可于常温或小于120°C的环境温度中利用网印技术、转印技术或喷墨技术形成第二电极层23，换言之，形成第二电极层23的制程步骤，不需借由现有的真空溅镀设备，从而避免高温可能造成的破坏与降低成本，且由于网印方法 、转印方法或喷墨方法等技术能在形成第二电极层23的同时一并形成第三开孔230，所以也不需再借由激光图案化技术于第二电极层23上进行图案化，从而更进一步加速制程效率与降低制程成本。
于另一实施例中，形成具有多个第三开孔230的第二电极层23的制程步骤，可为形成具有多个间距小于50um的第三开孔230的第二电极层23，此外，形成具有多个第三开孔230的第二电极层23的制程步骤，还可为形成具有多个位置重叠于第二开孔220的第三开孔230的第二电极层23，换言之，第三开孔230与第二开孔220的位置可重叠，而透过第三开孔230也可外露出第一电极层21。
于又一实施例中，形成第二电极层23的制程步骤，可为形成厚度小于20 μ m的第二电极层23，而第二电极层23具备的导电胶体的填充物的重量，可介于第二电极层23具备的导电胶体的重量的30%至70%间，且导电胶体的填充物至少一维度的尺寸，可大于或等于λ/2η，其中，λ为导电胶体的反射波长，且η为填充物的折射率。较佳地，填充物可为管状、线状、棒状或片状的复合物，当然，填充物的材质也可为纳米金、银、铜、铝、或钛。而所述的高分子基材的材质，可为压克力树脂、乙烯-醋酸乙烯酯树脂、环氧树脂、氨酯树脂、或纤维素。
具体实施时，第二电极层23的导电胶体中的填充物，可为片状银及纳米银线，其中，片状银的特征长度大于λ /2η，例如，当光为波长600nm的红光时，纳米材料的特征长度仅需大于300nm，即可提升反射率。本案的反射光波长可介于400至1200nm间，因此片状银的特征长度范围可介于O. 5至16um间。而纳米银线的尺度参数的一者(如AR)可大于IOOnm, AR (ASPECT RATIO) = L/D，且尺度参数的另一者(如D)可接近lOOnm。借此即可让片状银的尺寸大于光线的绕射极限，所以可有效提升光线的反射率，同时，因纳米银线还可连接周围的片状银来增加导电率，从而更能避免现有的导电油墨具有表面等离子损失及散射损失等缺失。需补充的是，前述的结构尺度、材质种类及光线绕射极限的原理与概念，还可一并参照中国台湾第201115762A1号专利公开案及中国台湾第100128413号专利申请案。
相较于现有技术，由于本发明能借由网印技术、转印技术或喷墨技术直接于光电转换层上快速形成反光且已具有多个第三开孔的第二电极层，也就是能于常温的环境中快速形成已图案化的第二电极层，所以不但能省略一次真空溅镀设备的制程程序，更能省略一次激光图案化的制程程序，进而大幅降低制程成本、提高制程效率、避免因高温造成的破坏，更进一步而言，借由第二电极层具有的导电胶体包括非绕射的填充物的高分子基材的物理特性，本发明更能提高薄膜太阳能电池整体的反射光效率，避免表面等离子损失与散射损失等缺失，进一步增加整体的光电转换效率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域的技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所 列。
权利要求
1.一种薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，包括以下步骤 于一玻璃基板的背光面上形成透光的第一电极层，且于该第一电极层形成多个第一开孔，以由该第一开孔露出部份的该背光面； 于该第一电极层及借由该第一开孔露出的部份该背光面上形成光电转换层，并于该光电转换层形成多个第二开孔，以由该第二开孔露出部份的该第一电极层；以及 以非真空镀膜方法于该光电转换层及借由该第二开孔露出的部份该第一电极层上，形成用以反光且具有多个第三开孔的第二电极层，其中，该第二电极层包括具有非绕射的填充物及高分子基材所构成的导电胶体。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，于该第一电极层形成多个第一开孔的步骤，是指借由激光图案化方法令该第一电极层具有多个第一开孔。
3.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，于该光电转换层形成多个第二开孔的步骤，是指借由激光图案化方法令该光电转换层具有多个第二开孔。
4.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，于该光电转换层形成多个第二开孔的步骤，是指于该光电转换层形成多个位置不同于该第一开孔的第二开孔。
5.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，以非真空镀膜方法形成该第二电极层的步骤，是指透过网印方法、转印方法或喷墨方法形成该第二电极层。
6.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，透过网印方法、转印方法或喷墨方法形成该第二电极层的步骤，是指于常温或小于120°C的环境温度中，利用网印方法、转印方法或喷墨方法形成该第二电极层。
7.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，形成具有多个第三开孔的第二电极层的步骤，是指形成具有多个间距小于50um的第三开孔的第二电极层。
8.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，形成具有多个第三开孔的第二电极层的步骤，是指形成具有多个位置重叠于该第二开孔的第三开孔的第二电极层。
9.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，形成第二电极层的步骤，是指形成厚度小于20 的第二电极层。
10.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，该填充物的重量介于该导电胶体的重量30 %至70 %间。
11.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，该填充物至少一维度的尺寸大于或等于X/2n，而\为该导电胶体的反射波长，且n为该填充物的折射率。
12.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，该填充物为管状、线状、棒状或片状的复合物，且该填充物为纳米金、银、铜、招、或钛。
13.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制法，其特征在于，该片状银的特征长度范围介于0. 5至16um间。
全文摘要
本发明公开了一种薄膜太阳能电池的制法，通过于一玻璃基板的背光面上形成透光的第一电极层，且于第一电极层形成多个第一开孔，以由第一开孔露出部份的背光面；再于该第一电极层及露出的部份背光面上形成光电转换层，并于光电转换层形成多个第二开孔，以由第二开孔露出部份的第一电极层；以及借由非真空镀膜方法于光电转换层及露出的部份第一电极层上，形成用以反光并具有多个第三开孔的第二电极层，该第二电极层包括由具有非绕射的填充物的高分子基材所构成的导电胶体。
文档编号H01L31/18GK103022242SQ201110379070
公开日2013年4月3日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年9月26日
发明者刘俊岑, 陈玉鸿, 吴建良, 陈毓儒, 王裕铭 申请人:财团法人工业技术研究院