光伏装置的制作方法

文档序号:12788199阅读:298来源:国知局
光伏装置的制作方法

本发明一般关于一种光伏装置,具体而言,本发明关于一种提升转换效率的多接面光伏装置。



背景技术:

光伏电池(photovoltaic cell)系为一种固态装置,并借由光生伏打效应将阳光的能量转换为电能。光伏电池一般是运用P型与N型半导体接合而形成P-N接面。当阳光照射到半导体(例如硅)时,会在P-N接面处产生电子与电洞对,所产生的电子将会受电场作用而移动至N型半导体处,电洞则移动至P型半导体处,因此便能在两侧累积电荷,借以导线连接而产生光电流。

然而,少数载子中,产生于P型中性区的电子或产生于N型中性区的电洞会快速地再结合,使得光伏电池的转换效能偏低,例如小于23%。

因此,如何提升光电流的转换效率为光伏装置的研发重点之一。



技术实现要素:

本发明的一目的在于提供一种光伏装置,其借由增加接面数目来提升光电流的转换效率。

本发明的另一目的在于提供一种光伏装置,其使电子、空穴在表面下移动距离较长形成”埋式通道”,以降低电子、空穴在表面的再结合率,进而提升产生的电压。

于一实施例中,本发明提供一种光伏装置,其包含基板、第一掺杂区、第二掺杂区、第三掺杂区、第一电极及第二电极。基板具有相对的第一侧及第二侧,基板具有第一掺杂型;第一掺杂区位于基板的第一侧,第一掺杂区具有第二掺杂型,第二掺杂型的掺杂类型相反于第一掺杂型;第二掺杂区位于基板的第一侧且与第一掺杂区部分重迭,第二掺杂区具有第一掺杂型,且第二掺杂区的掺杂浓度大于基板的掺杂浓度;第三掺杂区位于基板的第一侧,第三掺杂区部分重迭第一掺杂区及部分重迭第二掺杂区,第三掺杂区具有第二掺杂型,且第三掺杂区的掺杂浓度大于第一掺杂区的掺杂浓度;第一电极设置基板的第一侧上,第一电极电连接第三掺杂区;第二电极设置基板的第一侧上,第二电极电连接第二掺杂区。

于一实施例,光伏装置更包含第四掺杂区,位于基板的第一侧且与第三掺杂区部分重迭,其中第四掺杂区部分重迭第一掺杂区及部分重迭第二掺杂区,第四掺杂区具有第一掺杂型,且第四掺杂区的掺杂浓度大于第二掺杂区的掺杂浓度。

于一实施例,第二掺杂区通过电连接第四掺杂区以电连接第二电极。

于另一实施例中,本发明提供一种光伏装置,其包含基板、多数第一掺杂区、多数第二掺杂区、多数第三掺杂区、第一电极及第二电极。基板具有相对的第一侧及第二侧,基板具有第一掺杂型;多数第一掺杂区沿第一方向间隔设置于基板的第一侧,各第一掺杂区具有第二掺杂型,第二掺杂型的掺杂类型相反于第一掺杂型;多数第二掺杂区沿第一方向间隔设置于基板的第一侧,且各第二掺杂区部分重迭相邻的第一掺杂区,第二掺杂区具有第一掺杂型,且第二掺杂区的掺杂浓度大于基板的掺杂浓度;多数第三掺杂区沿与第一方向相交的第二方向间隔设置于基板的第一侧,各第三掺杂区横越多数第一掺杂区及多数第二掺杂区,第三掺杂区具有第二掺杂型,且第三掺杂区的掺杂浓度大于第一掺杂区的掺杂浓度;第一电极设置于基板的第一侧上,第一电极电连接各第三掺杂区及各第一掺杂区;第二电极设置基板的第一侧上,第二电极电连接各第二掺杂区。

于一实施例,光伏装置更包含多数第四掺杂区,沿第二方向间隔设置于基板的第一侧,各第四掺杂区横越多数第一掺杂区及多数第二掺杂区,且各第四掺杂区部分重迭相邻的第三掺杂区,第四掺杂区具有第一掺杂型,且第四掺杂区的掺杂浓度大于第二掺杂区的掺杂浓度。

于一实施例,各第二掺杂区通过电连接对应的第四掺杂区以电连接第二电极。

于一实施例,第一电极包含多数第一接点部、多数第一线路及第一连接部。多数第一接点部分别位于多数第三掺杂区上且对应多数第一掺杂区;多数第一线路沿第一方向间隔设置且沿第二方向延伸,以分别连接同一行的多数第一接点部;第一连接部沿第一方向延伸且连接于多数第一线路部的同一端。

于一实施例,第二电极包含多数第二接点部、多数第二线路部及第二连接部。多数第二接点部分别位于多数第三掺杂区之间且对应多数第二掺杂区;多数第二线路部沿第一方向间隔设置且沿第二方向延伸,以分别连接同一行的多数第二接点部,多数第二线路部系与多数第一线路部交错分离设置;第二连接部沿第一方向延伸且连接于多数第二线路部的同一端,第一连接部及第二连接部系位于基板的相对两侧。

于一实施例,光伏装置更包含第五掺杂区,位于基板的第二侧,其中第五掺杂区具有第一掺杂型,且第五掺杂区的掺杂浓度系大于基板的掺杂浓度。

于一实施例,基板的第二侧具有纹理化结构,且纹理化结构包含多数峰部及多数谷部,各峰部与相邻的谷部之间的距离为4~5微米。

于一实施例,光伏装置更包含介电层,覆盖于基板的第一侧,且第一电极及第二电极系通过介电层分别电连接第三掺杂区及第二掺杂区。

于一实施例,第一掺杂区具有一深度,该深度为2微米。

于一实施例,第二掺杂区具有一深度,该深度为1微米。

于一实施例,第三掺杂区具有一深度,该深度为0.5微米。

于一实施例,第二掺杂区的掺杂浓度系为第一掺杂区的2~5倍。于一实施例,第三掺杂区的掺杂浓度为第二掺杂区的2~5倍。

于一实施例,第一掺杂型为N型及P型其中之一者,且第二掺杂型系为N型及P型其中的另一者。

附图说明

图1为本发明一实施例的光伏装置的平面示意图。

图1A为沿图1的切线AA的剖面示意图。

图2为本发明另一实施例的光伏装置的平面示意图。

图2A~2D为分别沿图2的切线AA、BB、CC及DD的剖面示意图。

图3为本发明另一实施例的光伏装置的平面示意图。

图3A~3B为分别沿图3的切线AA及BB的剖面示意图。

图4-1及图4-2为图3的平面分解图。

图5~图8为图3的光伏装置的制作流程平面示意图,其中图5及图5A为显示多数第一掺杂区形成于基板中的平面示意图及沿图5的切线AA的剖面示意图;图6及图6A为显示多数第二掺杂区形成于基板中的平面示意图及沿图6的切线AA的剖面示意图;图7及图7A~7B为显示多数第三掺杂区形成于基板中的平面示意图及分别沿图7的切线AA、BB的剖面示意图;图8及图8A~8B为显示多数孔洞形成于介电层中的平面示意图及分别沿图8的切线AA的剖面示意图。

图9A及图9B为对应图3A~3B的变化实施例的剖面示意图。

图10~图13为本发明另一实施例的光伏装置的制作流程平面示意图,其中:

图10及图10A~10D为显示多数第四掺杂区形成于基板中的平面示意图及分别沿图10的切线AA、BB、CC及DD的剖面示意图;

图11-1及图11-2为图10的平面分解图;

图12及图12A~12D为显示多数电极形成于基板上的平面示意图及分别沿图12的切线AA、BB、CC及DD的剖面示意图;

图13-1及图13-2为图12的平面分解图。

图14A~14D为对应图12A~12D的变化实施例的剖面示意图。

其中,附图标记:

1、2、3 接面

10、10’、10” 光伏装置

100 基板

101 第一侧

102 第二侧

104 纹理化结构

106 峰部

108 谷部

110 第一掺杂区

120 第二掺杂区

130 第三掺杂区

140 第一电极

142 第一接点部

144 第一线路

146 第一连接部

150 第二电极

152 第二接点部

154 第二线路部

156 第二连接部

160 介电层

162、164 孔洞

170 第四掺杂区

180 第五掺杂区

190 钝化层

P1~P4 节距

具体实施方式

如图1及图1A所示,其中图1A是沿图1的切线AA的剖面示意图,于一实施例,光伏装置10包含基板100、第一掺杂区110、第二掺杂区120、第三掺杂区130、第一电极140及第二电极150。基板100具有相对的第一侧101及第二侧102,且基板100具有第一掺杂型。第一掺杂区110位于基板100的第一侧101,且第一掺杂区110具有第二掺杂型,第二掺杂型的掺杂类型相反于第一掺杂型。第二掺杂区120位于基板100的第一侧101且与第一掺杂区110部分重迭。第二掺杂区120具有第一掺杂型,且第二掺杂区120的掺杂浓度大于基板100的掺杂浓度。第三掺杂区130位于基板100的第一侧101,且第三掺杂区130部分重迭第一掺杂区110及部分重迭第二掺杂区120。第三掺杂区130具有第二掺杂型,且第三掺杂区130的掺杂浓度大于第一掺杂区110的掺杂浓度。第一电极140设置基板100的第一侧101上,且第一电极140电连接第三掺杂区130。第二电极150设置基板100的第一侧101上,且第二电极150电连接第二掺杂区120。光伏装置10更包含介电层160,其覆盖于基板100的第一侧101,且第一电极140及第二电极150是通过介电层160分别电连接第三掺杂区130及第二掺杂区120。本文所述,之上、之下、上、下等描述,仅用于说明位置关系,并不限定元件必须要直接连接。

除此之外,第一掺杂型可为N型及P型其中之一者,而第二掺杂型为N型及P型其中的另一者。举例而言,于一实施例,基板100采用N型掺杂基板时,第一掺杂区110、第二掺杂区120及第三掺杂区130可分别为P型掺杂区、N+型掺杂区及P+型掺杂区。借此,光伏装置10可具有P+/N+/P/N的三个P-N接面1、2、3。于另一实施例,基板100采用P型掺杂基板时,第一掺杂区110、第二掺杂区120及第三掺杂区130可分别为N型掺杂区、P+型掺杂区及N+型掺杂区。借此,光伏装置10可具有N+/P+/N/P的三个P-N接面。

再者,于另一实施例,如图2及图2A~2D所示,其中图2A~2D分别沿图2的切线AA、BB、CC及DD的剖面示意图,光伏装置10’更包含第四掺杂区170,其位于基板100的第一侧101且与第三掺杂区130部分重迭。第四掺杂区170部分重迭第一掺杂区110及部分重迭第二掺杂区120。第四掺杂区170具有第一掺杂型,且第四掺杂区170的掺杂浓度大于第二掺杂区120的掺杂浓度。于本实施例中,第二掺杂区120通过电连接第四掺杂区170以电连接第二电极150。于一实施例,基板100采用N型掺杂基板时,第一掺杂区110、第二掺杂区120、第三掺杂区130及第四掺杂区170可分别为P型掺杂区、N+型掺杂区、P+型掺杂区及N++型掺杂区。借此,光伏装置10可具有N++/P+/N+/P/N的四个P-N接面。于另一实施例,基板100采用P型掺杂基板时,第一掺杂区110、第二掺杂区120、第三掺杂区130及第四掺杂区170可分别为N型掺杂区、P+型掺杂区、N+型掺杂区及P++型掺杂区。借此,光伏装置10可具有P++/N+/P+/N/P的四个P-N接面。

上述图1及图2的实施例是以单一多接面光伏单元为例,于后参考图3,以多个类似图1或图2的光伏单元,详细说明本发明具有多个多接面光伏单元的光伏装置实施例的具体细节。如图3、图3A~3B及图4-1~图4~2所示,其中图3为本发明另一实施例的光伏装置的平面示意图;图3A~3B分别沿图3的切线AA及BB的剖面示意图,且图4-1及图4-2为图3的平面分解图。亦即,图4-1显示具有第一掺杂区110、第二掺杂区120、第三掺杂区130的基板100,而图4-2显示第一电极140及第二电极150于基板100中的对应位置。于此实施例,光伏装置10”包含基板100、多数第一掺杂区110、多数第二掺杂区120、多数第三掺杂区130、第一电极140及第二电极150。基板100具有相对的第一侧101及第二侧102,且基板100具有第一掺杂型。多数第一掺杂区110沿第一方向X间隔设置于基板100的第一侧101,各第一掺杂区110具有第二掺杂型,且第二掺杂型的掺杂类型相反于第一掺杂型。多数第二掺杂区120沿第一方向X间隔设置于基板100的第一侧101,且各第二掺杂区120部分重迭相邻的第一掺杂区110。第二掺杂区120具有第一掺杂型,且第二掺杂区的掺杂浓度大于基板100的掺杂浓度。多数第三掺杂区130沿与第一方向X相交的第二方向Y间隔设置于基板100的第一侧101,且各第三掺杂区130横越多数第一掺杂区及多数第二掺杂区。第三掺杂区130具有第二掺杂型,且第三掺杂区130的掺杂浓度大于第一掺杂区的掺杂浓度。第一电极140设置于基板100的第一侧101上,第一电极140电连接各第三掺杂区130及各第一掺杂区110。第二电极150设置基板100的第一侧101上,第二电极150电连接各第二掺杂区120。于本实施例中,将以第一掺杂型为N型,且第二掺杂型为P型说明光伏装置10”的具体细节,但不以此为限。于其他实施例,可依据实际应用,以类似方式形成第一掺杂型为P型且第二掺杂型为N型的光伏装置。

于后,参考图3及图3A~3B并配合图5~图8,详细说明图3的光伏装置的制作流程。如图5及图5A所示,其中图5及图5A系显示多数第一掺杂区形成于基板中的平面示意图及沿图5的切线AA的剖面示意图。举例而言,基板100可为具有N型掺杂的任何合宜半导体基板,例如但不限于硅(Si)、锗(Ge)或复合式半导体的多晶体、单晶体或非晶体形式的基板,且可借由离子布植或表面扩散将N型掺杂质植入半导体基板,以形成具有N型掺杂的基板100。典型的N型掺杂质包含第五族离子,例如,砷(As)离子或磷(P)离子。于此实施例,基板100的厚度大约为50微米至300微米,且掺杂浓度为1x1014至1x1016原子/立方公分(atoms/cm3),较佳约1x1015atoms/cm3

多数第一掺杂区110(如粗线所示区域)沿第一方向X间隔设置于基板100的第一侧101,各第一掺杂区110具有掺杂类型相反于第一掺杂型的第二掺杂型。举例而言,于本实施例中,第一掺杂区110为P型掺杂区,且较佳为条带状。于一实施例,可借由光掩膜,在基板100的第一侧101表面进行P型掺杂质的表面扩散或离子布植,以在基板100的第一侧101沿第一方向X形成多数彼此平行的P型掺杂区。典型的P型掺杂质包含第三族离子,例如硼(B)离子。于此实施例,多数P型掺杂区(即多数第一掺杂区110)的节距P1较佳为约2毫米(mm)且两相邻的P型掺杂区的间隙为约0.1mm,但不以此为限。第一掺杂区110的掺杂质浓度较佳大于基板100的掺杂浓度。于此实施例,各P型掺杂区的深度为1.5μm至2.5μm,较佳约2微米(μm),且掺杂浓度为1x1018至3x1018atoms/cm3,较佳约2x1018atoms/cm3,但不以此为限。

如图6及图6A所示,其中图6及图6A系显示多数第二掺杂区形成于基板中的平面示意图及沿图6的切线AA的剖面示意图。多数第二掺杂区120(如粗线所示区域)沿第一方向X间隔设置于基板100的第一侧101,且各第二掺杂区120部分重迭相邻的第一掺杂区110,第二掺杂区120具有第一掺杂型,且第二掺杂区120的掺杂浓度大于基板100的掺杂浓度。举例而言,于本实施例中,第二掺杂区120为N+型掺杂区,且较佳为条带状。于一实施例,可借由光掩膜,在基板100的第一侧101表面进行N型掺杂质的表面扩散或离子布植,以在基板100的第一侧101沿第一方向X形成多数彼此平行的N+型掺杂区。举例而言,可借由将形成第一掺杂区110的光掩膜偏移约1/2节距,使得N型掺杂质的表面扩散或离子布植系在第一侧101的部分P型掺杂区(即第一掺杂区110)以及与P型掺杂区相邻的基板未掺杂部分进行。借此,使得形成的多数N+型掺杂区各与相邻的P型掺杂区(即第一掺杂区110)部分重迭,亦即N+型掺杂区的至少部分系位在相邻的P型掺杂区中。亦即,多数第二掺杂区120及多数第一掺杂区110较佳系沿第一方向X交错重迭设置,并沿第二方向Y延伸。于此实施例,多数N+型掺杂区(即第二掺杂区120)的节距P2较佳为约2mm且两相邻的N+型掺杂区的间隙为约0.1mm,但不以此为限。于此实施例,第二掺杂区120的深度较佳小于第一掺杂区110的深度,且第二掺杂区120的掺杂质浓度大于第一掺杂区110的掺杂浓度。第二掺杂区120的掺杂浓度较佳为第一掺杂区110的2~5倍。于一实施例,各N+型掺杂区的深度为0.8μm至1.2μm,较佳约1μm,且掺杂浓度为4x1018至6x1018atoms/cm3,较佳约5x1018atoms/cm3

如图7及图7A~7B所示,其中图7及图7A~7B系显示多数第三掺杂区形成于基板中的平面示意图及分别沿图7的切线AA、BB的剖面示意图。多数第三掺杂区130(如粗线所示区域)沿与第一方向X相交的第二方向Y间隔设置于基板100的第一侧101,且各第三掺杂区130横越多数第一掺杂区110及多数第二掺杂区120。第三掺杂区130具有第二掺杂型,且第三掺杂区130的掺杂浓度大于第一掺杂区110的掺杂浓度。举例而言,于本实施例中,第三掺杂区130为P+型掺杂区,且较佳为条带状。于一实施例,可借由光掩膜,在基板100的第一侧101表面进行P型掺杂质的表面扩散或离子布植,以在基板100的第一侧101沿第二方向Y形成多数彼此平行的P+型掺杂区。于此实施例,第二方向Y与第一方向X较佳为垂直,但不以此为限。于其他实施例,第二方向Y可与第一方向X夹有大于或小于90度的角度(例如30、45、或60度等)。于此实施例,可借由将形成第一掺杂区110的光掩膜旋转90度,使得P型掺杂质的表面扩散或离子布植系在第一侧101的部分P型掺杂区(即第一掺杂区110)及部分N+型掺杂区(即第二掺杂区120)进行。借此,使得形成的多数P+型掺杂区各沿第一方向X延伸,以横越交错排列的P型掺杂区(即第一掺杂区110)及N+型掺杂区(即第二掺杂区120),使得各P+型掺杂区部分位于P型掺杂区中且部分位于N+型掺杂区中。于此实施例,多数P+型掺杂区(即第三掺杂区130)的节距P3较佳为约2mm且两相邻的P+型掺杂区的间隙为约0.1mm,但不以此为限。于此实施例,第三掺杂区130的深度较佳小于第二掺杂区120的深度,且第三掺杂区130的掺杂质浓度大于第二掺杂区120的掺杂浓度。第三掺杂区130的掺杂浓度较佳为第二掺杂区120的2~5倍。于一实施例,各P+型掺杂区的深度为0.4μm至0.6μm,较佳约0.5μm,且掺杂浓度为7x1018至9x1018atoms/cm3,较佳约8x1018atoms/cm3

如图8及图8A~8B所示,其中图8及图8A~8B系显示多数孔洞形成于介电层中的平面示意图及分别沿图8的切线AA、BB的剖面示意图。亦即,图8系对应图4-1所示基板100具有第一掺杂区110、第二掺杂区120、第三掺杂区130的结构。光伏装置更包含介电层160,其覆盖于基板100的第一侧101表面,使得第一电极140及第二电极150系通过介电层160分别电连接第三掺杂区130及第二掺杂区120。介电层160可为单层或多层结构,且其材料可包含无机材料(例如:二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、其他适当材料或其组合物)、有机材料(例如:聚亚酰胺(polyimide)、聚酯材料(poly ester)、甲基丙烯酸酯(Methyl Methacrylate)、类钻碳(diamond-like carbon,DLC)、氟化类钻碳(fluorinated DLC)、氟化聚亚酰胺(fluorinated polyimides)、聚二对甲苯-N(parylene-N)、聚二对甲苯-F(parylene-F)、苯环丁烯(benzocyclobutanes)、伸芳基醚(arylene ethers)、聚四氟乙烯衍生物(polytetrafluoroethylene derivatives)、石油环烷(naphthalenes)、降莰烯(norbornenes)、聚亚酰胺泡沫(foam of polyimides)、有机凝胶(organic xerogels)、多孔状聚四氟乙烯(porous PTFE)、其他适当材料、或其上述组合物)、其他适当材料、或其上述组合物。于一实施例,介电层160可借由硅基板在加热炉中的氧化作用或氮化作用而形成,或薄膜沉积技术例如化学气相沉积(CVD)以及原子层沉积(ALD)等所形成。于一实施例,介电层160为厚度50nm至90nm,较佳约72纳米(nm)的氮化硅层,且其覆盖第一掺杂区110、第二掺杂区120及第三掺杂区130,或整个基板100的第一侧101表面。

具体而言,可借由微影、蚀刻等技术在介电层160对应第一电极140及第二电极150的接点部(例如第一接点部142及第二接点部152)的位置开设多数孔洞162、164(如粗线所示区域),以露出孔洞162下方的第三掺杂区130及孔洞164下方第二掺杂区120,借此使得后续形成的第一电极140电连接各第三掺杂区130及各第一掺杂区110,而第二电极150电连接各第二掺杂区120第二电极150,以完成如图3及图3A~3B所示的光伏装置10”。

再者,参考图3、图4-1及图4-2,并配合图3A~3B的剖面示意图,第一电极140及第二电极150较佳具有对应的梳齿结构(或称指状结构)。举例而言,第一电极140包含多数第一接点部142、多数第一线路144及第一连接部146。多数第一接点部142分别位于多数第三掺杂区130上且对应多数第一掺杂区110。多数第一线路144沿第一方向X间隔设置且沿第二方向Y延伸,以分别连接同一行的多数第一接点部142。第一连接部146沿第一方向X延伸且连接于多数第一线路部144的同一端。第二电极150包含多数第二接点部152、多数第二线路部154及第二连接部156。多数第二接点部152分别位于多数第三掺杂区130之间且对应多数第二掺杂区120。多数第二线路部154沿第一方向X间隔设置且沿第二方向Y延伸,以分别连接同一行的多数第二接点部152。多数第二线路部154较佳与多数第一线路部144沿第一方向X交错分离设置。第二连接部156沿第一方向X延伸且连接于多数第二线路部154的同一端,且第一连接部146及第二连接部156较佳位于基板100的相对两侧。

于一实施例,第一电极140及第二电极150较佳同时形成,但不以此为限,于其他实施例,第一电极140及第二电极150可分开形成。具体而言,可借由微影、蚀刻等技术在介电层160对应第一接点部142及第二接点部152的位置开设多数孔洞162、164,以露出孔洞162下方的第三掺杂区130及孔洞164下方第二掺杂区120(参见图8及图8A~8B)。接着可借由沉积、电镀、网印及图案化(例如微影、蚀刻)等技术,形成图案化导电层于介电层160上并填充多数孔洞162、164以电连接由孔洞162、164露出的第三掺杂区130及第二掺杂区120,借此形成第一电极140的第一接点部142、第一线路部144、第一连接部146及第二电极150的第二接点部152、第二线路部154及第二连接部156。第一电极140及第二电极150可为单层或多层结构,且其材料可包含透光性材料(例如:氧化铟锡(indium tin oxide)、氧化铝锌(aluminum zinc oxide)、氧化铟锌(indium zinc oxide)、铪氧化物(hafnium oxide)、氧化镉钛(cadmium tin oxide)、氧化锗锌(germanium zinc oxide)、其他适当材料、或其上述任何组合物)、非透光性材料(例如:金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、铁(Fe)、钼(Mo)、镍(Ni)、钽(Ta)、锡(Sn)、铅(Pb)、钒(V)、合金、上述氮化物、上述氧化物、上述氮氧化物、其他适当材料、或其上述任何组合物)、其他适当材料、或其上述任何组合物。于一实施例,可借由电镀金属或金属组合(例如Ni、Al、Ni/Cu/Sn或Ni/Cu/Ag形成第一电极140及第二电极150,并借由热处理(例如回火(annealing))形成金属硅化物(例如硅化镍、硅化铝等)。于另一实施例,可借由网印银胶形成第一电极140及第二电极150。

再者,如图9A及图9B所示,其中图9A及图9B系对应图3A~3B的变化实施例的剖面示意图。于另一实施例,基板100的第二侧102具有纹理化结构104,且纹理化结构包含多数峰部106及多数谷部108,各峰部106与相邻的谷部108之间的距离较佳为4~5微米,但不以此为限。具体而言,可借由蚀刻技术在基板100的第二侧102表面形成凹凸的粗糙化纹理结构,以增加入光面的表面积,亦即光线较佳由基板100的第二侧102进入。举例而言,借由氢氧化钾(KOH)蚀刻液湿蚀刻基板100的第二侧102表面,以形成纹理化结构104。

再者,光伏装置更包含第五掺杂区180,其位于基板100的第二侧102。第五掺杂区180具有第一掺杂型,且第五掺杂区180的掺杂浓度系大于基板100的掺杂浓度。具体而言,于本实施例中,第五掺杂区180为N++型掺杂区,且较佳为实质遍及第二侧102表面。于一实施例,可在基板100的第二侧102表面进行N型掺杂质的表面扩散或离子布植,以在基板100的第二侧102形成N++型掺杂区。于此实施例,N++型掺杂区的深度为0.3μm至0.7μm,较佳约0.5μm,且掺杂浓度为1x1018至1x1020atoms/cm3,较佳约1x1019atoms/cm3

此外,光伏装置更包含钝化层(passivation layer)190,其实质完全覆盖于基板100之第二侧102表面,以作为保护层。钝化层190较佳系由介电材料所形成,因此上述介电层160的材料、制法亦适用于形成钝化层190。于此实施例,钝化层190为厚度50nm至90nm(较佳约72nm)的氮化硅层,但不以为限。

上述实施例中虽以三个P-N接面的光伏装置说明,但接面的数目并不以三个为限。于其他实施例,可依据实际需求调整各掺杂区的掺杂浓度、掺杂深度及掺杂位置,使得光伏装置可具有三个以上的P-N接面。如图10、图10A~10D及图11-1~图11-2所示,其中图10及图10A~10D系显示多数第四掺杂区形成于基板中的平面示意图及分别沿图10的切线AA、BB、CC及DD的剖面示意图,而图11-1及图11-2为图10的平面分解图以显示各掺杂区的相对位置。亦即,图11-1系显示第一掺杂区110及第二掺杂区120于基板100中的对应位置,而图11-2系显示第三掺杂区130及第四掺杂区170于基板100中的对应位置。于此实施例,光伏装置更包含多数第四掺杂区170,其沿第二方向Y间隔设置于基板100的第一侧101。各第四掺杂区170横越多数第一掺杂区110及多数第二掺杂区120,且各第四掺杂区170部分重迭相邻的第三掺杂区130。第四掺杂区170具有第一掺杂型,且第四掺杂区170的掺杂浓度大于第二掺杂区120的掺杂浓度。

举例而言,于本实施例中,第四掺杂区130为N++型掺杂区,且较佳为条带状。于一实施例,可借由光掩膜,在基板100的第一侧101表面进行N型掺杂质的表面扩散或离子布植,以在基板100的第一侧101沿第二方向Y形成多数彼此平行的N++型掺杂区。举例而言,可在完成图7的第三掺杂区130后,借由将形成第三掺杂区130的光掩膜偏移1/2节距,使得N型掺杂质的表面扩散或离子布植系在第一侧101的部分P型掺杂区(即第一掺杂区110)、部分N+型掺杂区(即第二掺杂区120)以及部分P+型掺杂区(即第三掺杂区130)进行。借此,使得形成的多数N++型掺杂区各沿第一方向X延伸,以横越交错排列的P型掺杂区(即第一掺杂区110)及N+型掺杂区(即第二掺杂区120),且部分重迭P+型掺杂区(即第三掺杂区130),使得各N++型掺杂区部分位于P型掺杂区中、部分位于N+型掺杂区中且部分位于P+型掺杂区中。亦即,多数第四掺杂区170及多数第三掺杂区130较佳系沿第二方向Y交错重迭设置,并沿第一方向X延伸。于此实施例,多数N++型掺杂区(即第四掺杂区170)的节距P4较佳为约2mm且两相邻的N++型掺杂区的间隙为约0.1mm,但不以此为限。于此实施例,第四掺杂区170的深度较佳小于第三掺杂区130的深度,且第四掺杂区170的掺杂质浓度大于第三掺杂区130的掺杂浓度。第四掺杂区170的掺杂浓度较佳为第三掺杂区130的2~5倍。于一实施例,各N++型掺杂区的深度为0.15μm至0.25μm,较佳约0.2μm,且掺杂浓度为9x1018至2x1019atoms/cm3,较佳约1x1019atoms/cm3

如图12、图12A~12D及图13-1~图13-2所示,其中图12及图12A~12D系显示多数电极形成于基板上的平面示意图及分别沿图12的切线AA、BB、CC及DD的剖面示意图,而图13-1及图13-2为图12的平面分解图以显示各掺杂区的相对位置。亦即,图13-1显示第一掺杂区110、第二掺杂区120、第三掺杂区130、第四掺杂区170、孔洞162、164于基板100中的对应位置,而图13-2显示第一电极140及第二电极150于基板100中的对应位置。于一实施例,介电层160、第一电极140及第二电极150亦可以类似上述的制程形成于第四掺杂区170上。于本实施例中,各第二掺杂区120通过电连接对应的第四掺杂区170以电连接二电极150。具体而言,第一电极140的多数第一接点部142、多数第一线路144及第一连接部146与第二电极150的多数第二接点部152、多数第二线路部154及第二连接部156的位置可与图3的实施例相同,然而第二电极150的多数第二接点部152系穿过介电层160电连接下方的第四掺杂区170并对应第二掺杂区120。

此外,类似于图9A~9B,于另一实施例,图14A~14D系对应图12A~12D的变化实施例的剖面示意图。如图14A~14D所示,基板100的第二侧102具有纹理化结构104、第五掺杂区180及钝化层190。在此需注意,纹理化结构104、第五掺杂区180及钝化层190的具体细节可参考图9A~9B的说明,并可依据实际应用调整各峰部106与相邻的谷部108之间的距离,第五掺杂区180的掺杂类型、掺杂浓度及掺杂深度,于此不再赘述。

相较于习知光伏装置,本发明的光伏装置具有三个以上的P-N接面,可具有较高的转换效率。以图3的三个P-N接面的光伏装置为例,其转换效率约为23.22%。再者,本发明的光伏装置具有三个以上的P-N接面,可使电子、空穴在表面下移动距离较长,以降低电子、空穴在表面的再结合率,进而提升产生的电压。以图3的三个P-N接面的光伏装置为例,其产生的电压约为0.69V。

当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

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