太阳能电池以及太阳能电池模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能电池，包括半导体基底、第一非晶半导体层、第二非晶半导体层、多个接触孔、多个第一电极以及多个第二电极。半导体基底具有第一面以及相对的第二面。第一非晶半导体层设置于半导体基底的第一面上，且第一非晶半导体层具有第一掺杂型式。第二非晶半导体层设置于半导体基底的第二面上，且第二非晶半导体层具有第二掺杂型式。各接触孔贯穿半导体基底、第一非晶半导体层以及第二非晶半导体层。第一电极设置于第一非晶半导体层上，第二电极设置于第二非晶半导体层上，且各第一电极透过至少一个接触孔与一个第二电极电性连接。
【专利说明】
太阳能电池以及太阳能电池模块
技术领域
[0001]本发明有关于一种太阳能电池以及太阳能电池模块，尤指一种借助贯穿半导体基底的接触孔电性连接位于不同表面的电极的太阳能电池以及太阳能电池模块。
【背景技术】
[0002]在面临石油资源逐渐枯竭的今日，其他替代能源的开发实乃刻不容缓的事情。其中，利用光电转换元件将太阳光能量转换成电能的太阳能电池可望成为最具发展潜力的替代能源。然而，目前太阳能技术仍受限于高制作成本、制作工艺复杂与光电转换效率不佳等问题而仍须进一步的研发与突破。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的之一在于提供一种太阳能电池以及太阳能电池模块，利用贯穿半导体基底的接触孔电性连接位于不同表面的电极，使得位于同一半导体基底的子电池可彼此形成串联，由此达到提升电压、降低电流以及进而降低太阳能电池内奥姆损失(ohmicloss)的目的。
[0004]为达到上述目的，本发明的一实施例提供一种太阳能电池，包括半导体基底、第一非晶半导体层、第二非晶半导体层、多个接触孔、多个第一电极以及多个第二电极。半导体基底具有第一面以及相对的第二面。第一非晶半导体层设置于半导体基底的第一面上，且第一非晶半导体层具有第一掺杂型式。第二非晶半导体层设置于半导体基底的第二面上，且第二非晶半导体层具有第二掺杂型式。各接触孔贯穿半导体基底、第一非晶半导体层以及第二非晶半导体层。第一电极设置于第一非晶半导体层上，第二电极设置于第二非晶半导体层上，且各第一电极透过至少一个接触孔与一个第二电极电性连接。
[0005]本发明的一实施例提供一种太阳能电池模块，包括多个上述的太阳能电池彼此相邻设置以及至少一连接导线。连接导线电性连接两相邻设置的太阳能电池。
【附图说明】
[0006]图1绘示了本发明一较佳实施例的太阳能电池的示意图。
[0007]图2至图4绘示了本发明一较佳实施例的太阳能电池的制作方法示意图。
[0008]图5绘示了本发明另一较佳实施例的太阳能电池的示意图。
[0009]图6绘示了本发明一实施例的太阳能电池模块的示意图。
[0010]图7为沿图6中A-A’剖线所绘示的剖面示意图。
[0011]【附图标记说明】
[0012]10半导体基底
[0013]1A 第一面
[0014]1B 第二面
[0015]21第一非晶本质半导体层
[0016]22第二非晶本质半导体层
[0017]31第一非晶半导体层
[0018]32第二非晶半导体层
[0019]40接触孔
[0020]41绝缘层
[0021]42导电层
[0022]51第一电极
[0023]52第二电极
[0024]61图案化导电层
[0025]62辅助导电层
[0026]70连接导线
[0027]90子电池
[0028]101太阳能电池
[0029]102太阳能电池
[0030]200太阳能电池模块
[0031]Z垂直投影方向
【具体实施方式】
[0032]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。
[0033]请参考图1。图1绘示了本发明一较佳实施例的太阳能电池的示意图。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。如图1所示，本实施例提供一种太阳能电池101，包括半导体基底10、第一非晶半导体层31、第二非晶半导体层32、多个接触孔40、多个第一电极51以及多个第二电极52。半导体基底10具有第一面1A以及相对的第二面10B。第一面1A与第二面1B较佳地分别为粗糙化表面，由此降低反射光比率，但并不以此为限。第一非晶半导体层31设置于半导体基底10的第一面1A上，且第一非晶半导体层31具有第一掺杂型式。第二非晶半导体层32设置于半导体基底10的第二面1B上，且第二非晶半导体层32具有第二掺杂型式。举例来说，本实施例的第一非晶半导体层31较佳可为P型掺杂非晶硅层，第二非晶半导体层32较佳可为η型掺杂非晶硅层，而半导体基底10较佳可为η型单晶硅基底，但本发明并不以此为限，在本发明的其他实施例中亦可视需要使用其他类型的第一非晶半导体层
31、第二非晶半导体层32以及半导体基底10进行搭配组合来达到光电转换的效果。
[0034]如图1所示，各接触孔40贯穿半导体基底10、第一非晶半导体层31以及第二非晶半导体层32。第一电极51设置于第一非晶半导体层31上，第二电极52设置于第二非晶半导体层32上，且各第一电极51透过至少一个接触孔40与一个第二电极52电性连接。更进一步说明，本实施例的太阳能电池101可选择性地更包括第一非晶本质半导体层21以及第二非晶本质半导体层22，第一非晶本质半导体层21设置于半导体基底10与第一非晶半导体层31之间，第二非晶本质半导体层22设置于半导体基底10与该第二非晶半导体层32之间，且各接触孔40贯穿第一非晶本质半导体层21以及第二非晶本质半导体层22。在本实施例中，当第一非晶半导体层31为P型掺杂非晶硅层而第二非晶半导体层32为η型掺杂非晶硅层时，第一非晶本质半导体层21以及第二非晶本质半导体层22较佳分别为非晶娃本质半导体层，由此形成一异质接面(heterojunct1n，HJT)娃晶太阳能电池结构，但并不此为限。此外，太阳能电池101可还包括绝缘层41，设置于各接触孔40的内壁上，而各接触孔40中可还设置导电层42，且各接触孔40中的导电层42分别与一个第一电极51以及一个第二电极52接触而使得对应的第一电极51以及一个第二电极52形成电性连接。
[0035]在本实施例的太阳能电池101中，各第一电极51与在一垂直投影方向Z上对应的一第二电极52以及夹设于此第一电极51以及第二电极52之间的第一非晶半导体层31、第一非晶本质半导体层21、半导体基底10、第二非晶本质半导体层22以及第二非晶半导体层32构成一子电池90。换句话说，太阳能电池101可包括多个子电池90，而各子电池90包括一个第一电极51、一个第二电极52以及于垂直投影方向Z上夹设于此第一电极51与第二电极52之间的第一非晶半导体层31、第一非晶本质半导体层21、半导体基底10、第二非晶本质半导体层22以及第二非晶半导体层32。在太阳能电池101中，设置于同一个半导体基底10上的各子电池90可透过接触孔40以及位于其中的导电层42与相邻设置的另一子电池90以串联方式形成电性连接。举例来说，本实施例的各子电池90的第一电极51与第二电极52可视为电池的正极与负极，一子电池90的第一电极51 (正极)可借由接触孔40以及位于其中的导电层42与相邻的另一子电池90的第二电极52 (负极)电性连接而形成串联的型态。借由本实施例的太阳能电池101的结构设计，位于同一半导体基底10的各子电池90可彼此形成串联，故可因此达到提升电压、降低电流以及进而降低太阳能电池101内奥姆损失(ohmic loss)与提升光电转换效率等效果。
[0036]请参考图1至图4。图2至图4绘示了本实施例的太阳能电池的制作方法示意图。本实施例的太阳能电池101的制作方法包括下列步骤，首先，如图2所示，提供半导体基底10，并进行一粗糙化(texturing)处理，以使得半导体基底10的第一面1A与第二面1B分别转变成粗糙化表面。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。然后，于半导体基底10的第一面1A上形成第一非晶本质半导体层21与第一非晶半导体层31，且于半导体基底10的第二面1B上形成第二非晶本质半导体层22与第二非晶半导体层32。镀膜顺序不以此为限，亦可以先于半导体基底10的第二面1B上形成第二非晶本质半导体层22与第二非晶半导体层32，且于半导体基底10的第一面1A上形成第一非晶本质半导体层21与第一非晶半导体层31。第一非晶本质半导体层21、第一非晶半导体层31、第二非晶本质半导体层22以及第二非晶半导体层32可分别借由化学气相沉积(chemical vapor deposit1n，CVD)方式形成，例如电楽辅助化学气相沉积(PECVD)，但并不以此为限。
[0037]接着，如图3所示，形成多个接触孔40，各接触孔40贯穿第一非晶半导体层31、第一非晶本质半导体层21、半导体基底10、第二非晶本质半导体层22以及第二非晶半导体层
32。接触孔40可通过干式蚀刻、湿式蚀刻、雷射消恪(laser ablat1n)或其他适合的方式形成。然后，于各接触孔40的内壁上形成绝缘层41。之后，如图4所示，于各接触孔40内形成导电层42，导电层42可包括例如银胶或其他适合的导电材料，且导电层42可使用印刷、镀膜、电镀等方式形成，但并不以此为限。然后，如图1所示，于第一非晶半导体层31上形成第一电极51，并于第二非晶半导体层32上形成第二电极52。第一电极51与第二电极52的材料可包括透明导电材料例如氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)、氧化铟鹤(indiumtungsten oxide，IWO)、氧化铟韦市(indium cerium oxide，ICO)、氧化铜梓(indium zincoxide，IZO)与氧化招锌(aluminum zinc oxide，AZO)或其他适合的非透明导电材料例如银、铝、铜、镁、钼、上述材料的复合层或上述材料的合金，但并不以此为限。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。举例来说，当第一面1A的一侧为主要受光面时，第一电极51较佳地由透明导电材料所形成，而第二电极52可选择以透明导电材料或非透明导电材料来形成。此外，第一电极51与第二电极52可分别通过对形成于第一非晶半导体层31上以及第二非晶半导体层32上的导电层以镭射切割方式或其他适合的图案化工艺来形成，此图案化工艺主要是避免子电池90产生短路现象，因此图案化工艺不限定只移除第一电极51与第二电极52，亦可以一起移除第一非晶半导体层31、第一非晶本质半导体层21、第二非晶本质半导体层22、第二非晶半导体层32以及部份半导体基底
10。经过上述的制作方法即可完成本实施例的太阳能电池101。
[0038]请参考图5。图5绘示了本发明另一较佳实施例的太阳能电池102的示意图。与上述实施例不同的地方在于，本实施例的太阳能电池102可还包括图案化导电层61，设置于第一电极51上，图案化导电层61的电阻率较佳地小于第一电极51的电阻率，由此达到降低阻抗的效果。举例来说，当第一电极51的材料为电阻率相对较高的透明导电材料时，图案化导电层61可由电阻率相对较低的导电材料例如银胶所形成，并可通过图案化导电层61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。此外，当第二电极52以透明导电材料形成时，太阳能电池102亦可选择性地还包括辅助导电层62设置于第二电极52上，辅助导电层62的电阻率较佳地小于第二电极52的电阻率，由此达到降低阻抗的效果。图案化导电层61与辅助导电层62可以使用网印工艺或电镀工艺完成，但并不以此为限。
[0039]请参考图6与图7，并请一并参考图5。图6绘示了本发明一实施例的太阳能电池模块的示意图。图7为沿图6中A-A’剖线所绘示的剖面示意图。如图5至图7所示，本实施例提供一种太阳能电池模块200，包括多个上述的太阳能电池102彼此相邻设置以及多个连接导线70。连接导线70电性连接两相邻设置的太阳能电池102。在本实施例中，连接导线70较佳地设置于各半导体基底10的第二面10B的一侧，故当各半导体基底10的第一面10A为主要受光面时，连接导线70并不会阻挡到光线进入各太阳能电池102。此外，各太阳能电池102较佳可通过连接导线70以串联方式电性连接，但本发明并不以此为限，在本发明的其他实施例中亦可视需要以并联方式电性连接各太阳能电池102。更进一步说明，如图7所示，连接导线70设置于各半导体基底10的第二面10B的一侧，且连接导线70分别与两相邻设置的太阳能电池102的第二电极52电性连接。值得说明的是，于图7左侧的太阳能电池102中，其与连接导线70连接的第二电极52虽设置于第二非晶半导体层32上，但由于其主要仅用来使对应的第一电极51经由接触孔40导通至下方，故此第二电极52仍可视为一正极(与第一电极51相同)而与相邻的右侧的太阳能电池102中作为负极的第二电极52电性连接而形成串联的状况。此外，如图6所示，本实施例的图案化导电层61为一放射状图案，由此可在较不影响光线进入的状况下达到降低阻抗的效果，但本发明并不以此为限。在本发明的其他实施例中亦可视需要使用其他图形的图案化导电层61，以达到所需的电性与透光效果。
[0040]综上所述，在本发明的太阳能电池以及太阳能电池模块中，位于同一半导体基底的子电池通过贯穿半导体基底的接触孔形成串联状况的电性连接，故可因此提升电压、降低电流，并进而达到降低太阳能电池内奥姆损失以及提升光电转换效率等目的。
[0041]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。
【主权项】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括: 半导体基底，具有第一面以及相对的第二面； 第一非晶半导体层，设置于该半导体基底的该第一面上，其中该第一非晶半导体层具有第一掺杂型式； 第二非晶半导体层，设置于该半导体基底的该第二面上，其中该第二非晶半导体层具有第二掺杂型式； 多个接触孔，各该接触孔贯穿该半导体基底、该第一非晶半导体层以及该第二非晶半导体层； 多个第一电极，设置于该第一非晶半导体层上；以及 多个第二电极，设置于该第二非晶半导体层上，其中各该第一电极透过至少一个该接触孔与一个该第二电极电性连接。2.如权利要求1所述的太阳能电池，还包括多个子电池，各该子电池包括一个该第一电极、一个该第二电极以及于一垂直投影方向上夹设于该第一电极与该第二电极之间的该半导体基底、该第一非晶半导体层以及该第二非晶半导体层，其中该多个子电池透过该多个接触孔以串联方式电性连接。3.如权利要求1所述的太阳能电池，还包括绝缘层，设置于各该接触孔的内壁上。4.如权利要求1所述的太阳能电池，还包括至少一导电层，设置于各该接触孔中，其中各该接触孔中的该导电层分别与一个该第一电极以及一个该第二电极接触而形成电性连接。5.如权利要求1所述的太阳能电池，还包括第一非晶本质半导体层以及第二非晶本质半导体层，其中该第一非晶本质半导体层设置于该半导体基底与该第一非晶半导体层之间，该第二非晶本质半导体层设置于该半导体基底与该第二非晶半导体层之间，且各该接触孔贯穿该第一非晶本质半导体层以及该第二非晶本质半导体层。6.如权利要求1所述的太阳能电池，其中该第一非晶半导体层为P型掺杂非晶硅层，且该第二非晶半导体层为η型掺杂非晶硅层。7.如权利要求6所述的太阳能电池，其中该半导体基底为η型单晶硅基底。8.如权利要求1所述的太阳能电池，还包括图案化导电层，设置于该多个第一电极上，其中该图案化导电层的电阻率小于该第一电极的电阻率。9.如权利要求1所述的太阳能电池，其中该第一面与该第二面分别包括粗糙化表面。10.一种太阳能电池模块，其特征在于，包括: 多个如权利要求1所述的该太阳能电池，其中该多个太阳能电池彼此相邻设置；以及 至少一连接导线，电性连接两相邻设置的该多个太阳能电池。11.如权利要求10所述的太阳能电池模块，其中连接导线设置于各该半导体基底的该第二面的一侧。12.如权利要求10所述的太阳能电池模块，其中该多个太阳能电池通过该连接导线以串联方式电性连接。
【文档编号】H01L31/05GK106033783SQ201510102784
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月9日
【发明人】吴建树
【申请人】英属开曼群岛商精曜有限公司