TWI397190B - 金屬貫穿式太陽電池的製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種太陽電池的製造方法,且特別是有關於一種金屬貫穿式太陽電池(metal wrap through solar cell)的製造方法。
金屬貫穿式太陽電池是利用在矽晶片上貫穿矽晶片正、背面之數個貫穿孔將正面指狀(finger)電極收集之電流導引至背面的匯流電極(Busbar),其不僅可增加正面照光面積,減低串連電阻,亦可簡易封裝製程,為矽晶太陽電池未來發展之趨勢之一。
一般金屬貫穿式太陽電池通常以p型矽基板為主,在正面擴散n型摻質形成pn接面,其技術重點之一為如何防止正面的負電極(n型半導體側電極),在貫穿孔孔壁及背表面與p型半導體基板之短路。而目前所發表之金屬貫穿式太陽電池,其所使用的技術為在孔壁與背面匯流電極的負電極金屬與基板之間,製作n型半導體擴散區域或絕緣層來防止其間的短路。
由於傳統矽晶太陽電池的金屬電極之製作方法為金屬膠料印刷塗佈後,再以高溫燒結固化,而在燒結的過程中,金屬膠料中的鉛玻璃會與矽基板、氮化矽、氧化矽等反應,而會破壞氮化矽、氧化矽薄膜,並嵌入矽基板產生連結。而且,在貫穿孔孔壁的絕緣層或n型半導體層通常較薄,故在上述高溫燒結以形成通孔電極的過程中,金屬膠料常會與矽基板、氮化矽、氧化矽等反應過度,而破壞該氮化矽、氧化矽、或n型半導體層,而與基板產生短路。
對於此種短路的形成,近來提出的解決方式有在正面指狀電極(Finger)與填孔金屬使用不同金屬膠料,利用兩種膠料的不同穿透性,來加以控制,然此種方式需要有特殊的膠料選擇,不僅材料取得不易,且不同膠料共燒結的製程範圍狹窄,生產控制困難。
本發明提供一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,以防止金屬膠料與矽基板反應過度。
本發明另提供一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,能避免n型半導體層與基板產生短路。
本發明再提供一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,能使貫穿孔精準對位並且能避免製作正、背面電極所用的金屬膠料誤填入貫穿孔。
本發明又提供一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,在矽基板背面毋須額外的雷射絕緣步驟。
本發明提出一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,包括先提供一矽基板,其具有一正面及一背面。然後,在矽基板中形成數個貫穿孔,這些貫穿孔貫穿其正面與背面。接著,表面結構化矽基板,再對矽基板進行n型摻質擴散製程,以至少於矽基板的正面與背面形成一n型擴散層。之後,在矽基板的正面形成一抗反射層,再將位於矽基板的背面之n型擴散層移除。然後,在矽基板的背面與正面分別形成第一與第二金屬膠層,再進行一共燒結製程,以使第二金屬膠層穿過抗反射層而與n型擴散層接觸,並使第一與第二金屬膠層成為第一與第二電極。最後,在矽基板中的各貫穿孔內形成一通孔電極,其中形成通孔電極的溫度需低於600℃。
本發明另提出一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,包括先提供一矽基板,其具有一正面及一背面。接著,表面結構化矽基板,再對矽基板進行n型摻質擴散製程,以至少於矽基板的正面與背面形成一n型擴散層。之後,在矽基板的正面形成一抗反射層,再將位於矽基板的背面之n型擴散層移除。然後,在矽基板的背面與正面分別形成第一與第二金屬膠層,再進行一共燒結製程,以使第二金屬膠層穿過抗反射層而與n型擴散層接觸,並使第一與第二金屬膠層成為第一與第二電極。然後,在第一與第二電極以外的區域形成貫穿矽基板的數個貫穿孔。最後,在矽基板中的各貫穿孔內形成一通孔電極,其中形成通孔電極的溫度需低於600℃。
在本發明之第一與第二實施例中,上述移除位於背面之n型擴散層的方法包括研磨上述矽基板的該背面,以形成一平面。
本發明再提出一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,包括先提供一矽基板,其具有一正面及一背面。接著,表面結構化矽基板,再於矽基板的背面形成一阻障層(barrier layer)。然後,對矽基板進行n型摻質擴散製程,以於矽基板的正面形成一n型擴散層。之後,移除上述阻障層,再於矽基板的正面形成一抗反射層。接著,在矽基板的背面與正面分別形成一第一金屬膠層與一第二金屬膠層,再進行一共燒結製程,以使第二金屬膠層穿過抗反射層而與n型擴散層接觸,並使第一與第二金屬膠層成為第一與第二電極。然後,在第一與第二電極以外的區域形成貫穿矽基板的數個貫穿孔,再在矽基板中的各貫穿孔內形成一通孔電極,其中形成通孔電極的溫度需低於600℃。
本發明又提出一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,包括先提供一矽基板,其具有一正面及一背面,再在矽基板中形成數個貫穿孔,這些貫穿孔貫穿其正面與背面。接著,表面結構化矽基板,再於矽基板的背面形成一阻障層。然後,對矽基板進行n型摻質擴散製程,以於矽基板的正面形成一n型擴散層。之後,移除上述阻障層,再於矽基板的正面形成一抗反射層。接著,在矽基板的背面與正面分別形成一第一金屬膠層與一第二金屬膠層,再進行一共燒結製程,以使第二金屬膠層穿過抗反射層而與n型擴散層接觸,並使第一與第二金屬膠層成為第一與第二電極。然後,在矽基板中的各貫穿孔內形成一通孔電極,其中形成通孔電極的溫度需低於600℃。
在本發明之第三與第四實施例中,上述阻障層例如氮化矽層。
在本發明之第三與第四實施例中,移除上述阻障層之方法例如使用氫氟酸去除。
在本發明之各實施例中,形成上述通孔電極之步驟包括先在各貫穿孔內填滿一填孔膠料並將其乾燥,然後進行一燒結製程,以使填孔膠料成為上述通孔電極。
在本發明之各實施例中,上述燒結製程的溫度約在400℃~500℃之間。
在本發明之各實施例中,形成上述通孔電極之步驟包括使用銲槍將焊錫填入各貫穿孔內。
在本發明之各實施例中,上述共燒結製程的溫度大於上述燒結製程的溫度。
在本發明之各實施例中,上述第一金屬膠層包括鋁膠,且上述第二金屬膠層包括銀膠。
基於上述,本發明在製作電極時採用二次燒結的方式,避免因製作通孔電極時的溫度過高而使電極與基板的矽發生反應,而能防止電極與基板之短路。而且,本發明在基板之背面無n型擴散層,所以毋須額外的雷射絕緣步驟。另外,本發明能在完成基板的正面與背面電極之後才形成貫穿孔,所以能精準對位並且還能避免製作正面與背面電極所用的金屬膠誤填入貫穿孔之缺點。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A~圖1J是依照本發明之第一實施例的一種金屬貫穿式太陽電池的製造流程剖面示意圖。
請參照圖1A,提供一矽基板100,其具有一正面100a及一背面100b。
請參照圖1B,在矽基板100中形成貫穿孔102,貫穿孔102貫穿矽基板100之正面100a與背面100b。在圖中雖然只畫出一個貫穿孔,但是實際上可依照需要形成數個貫穿孔。
請參照圖1C,表面結構化矽基板100。此時,矽基板100之正面100a、背面100b和貫穿孔102的表面102a都會變粗糙。
請參照圖1D,對矽基板100進行n型摻質擴散製程,以至少於矽基板100之正面100a與背面100b形成一n型擴散層104。此時,貫穿孔102的表面102a通常也會形成n型擴散層104。
請參照圖1E,在矽基板100的正面100a形成一抗反射層106。此時,抗反射層106也可能因為製程關係而形成在貫穿孔102的表面102a。
請參照圖1F,將位於矽基板100的背面100b之n型擴散層104移除。移除方式例如研磨矽基板100的背面100b,使其成為平面。在本實施例中因為背面100b無n型擴散層,所以毋須額外的雷射絕緣步驟,降低填充因子(F.F.)。
請參照圖1G,在矽基板100的背面100b形成第一金屬膠層108。上述第一金屬膠層108包括鋁膠。
請參照圖1H,在矽基板的正面100a之抗反射層106上形成第二金屬膠層110。上述第二金屬膠層110包括銀膠。
請參照圖1I,進行一共燒結製程,以使第二金屬膠層(圖1H之110)穿過抗反射層106而與n型擴散層104接觸,並使第一金屬膠層(圖1H之108)與第二金屬膠層成為第一電極112與第二電極114。共燒結製程的溫度大於600℃,例如700℃以上。
請參照圖1J,在矽基板100中的貫穿孔102內形成一通孔電極116,其中形成通孔電極116的溫度需低於600℃。例如,形成上述通孔電極116如果是先在貫穿孔102內填滿一填孔膠料並將其乾燥,然後進行一燒結製程,以使填孔膠料成為上述通孔電極116,則上述燒結製程的溫度約在400℃~500℃之間。此外,如果是使用銲槍將焊錫填入貫穿孔102內,來形成通孔電極116,其溫度約在180℃左右。從圖中可知,通孔電極116與第二電極114相連,但不與第一電極112接觸。
第一實施例因為在製作電極時採用二次燒結的方式,所以能避免習知因製作通孔電極時的溫度過高而使通孔電極116與矽基板100的矽發生反應,而能利用金屬與半導體之間存在肖克萊阻障(Shockley barrier)的高電阻特性防止兩者間之短路。
圖2A~圖2I是依照本發明之第二實施例的一種金屬貫穿式太陽電池的製造流程剖面示意圖。
請參照圖2A,提供一矽基板200,其具有一正面200a及一背面200b。
請參照圖2B,表面結構化矽基板200。此時,矽基板200之正面200a和背面200b都會變粗糙。
請參照圖2C,對矽基板200進行n型摻質擴散製程,以於矽基板200之正面200a與背面200b形成一n型擴散層202。
請參照圖2D,在矽基板200的正面200a形成一抗反射層204。
請參照圖2E,將位於矽基板200的背面200b之n型擴散層202移除。移除方式例如研磨矽基板200的背面200b,使其成為平面。本實施例在矽基板200的背面200b無n型擴散層,所以毋須額外的雷射絕緣步驟。
請參照圖2F,在矽基板200的背面200b形成第一金屬膠層206,如鋁膠。在矽基板的正面200a之抗反射層204上形成第二金屬膠層208,如銀膠。
請參照圖2G,進行一共燒結製程,以使第二金屬膠層(圖2F之208)穿過抗反射層204而與n型擴散層202接觸,並使第一金屬膠層(圖2F之206)與第二金屬膠層成為第一電極210與第二電極212。共燒結製程的溫度大於600℃,例如700℃以上
請參照圖2H,在第一電極210與第二電極212以外的區域形成貫穿矽基板200的貫穿孔214。在圖中雖然只畫出一個貫穿孔214,但是實際上可依照需要形成數個貫穿孔。由於本實施例在完成基板200的第一與第二電極210、212之後才形成貫穿孔214,所以能精準對位並且還能避免製作第一與第二電極210、212所用的金屬膠誤填入貫穿孔214之問題。
請參照圖2I,在矽基板200中的貫穿孔214內形成一通孔電極216,其中形成通孔電極216的溫度需低於600℃。例如,形成上述通孔電極216如果是先在貫穿孔214內填滿一填孔膠料並將其乾燥,然後進行一燒結製程,以使填孔膠料成為上述通孔電極216,則上述燒結製程的溫度約在400℃~500℃之間。此外,如果是使用銲槍將焊錫填入貫穿孔214內來形成通孔電極216,其溫度約在180℃左右。從圖中可知,通孔電極216與第二電極212相連,但不與第一電極210接觸。
由於第二實施例在製作通孔電極216時用了比製作第一與第二電極210、212的溫度低的二次燒結方式,所以可避免習知因製作通孔電極時的溫度過高,而使電極與基板的矽發生反應之問題,且能利用金屬與半導體之間存在肖克萊阻障的高電阻特性防止短路發生。
圖3A~圖3H是依照本發明之第三實施例的一種金屬貫穿式太陽電池的製造流程剖面示意圖。
請參照圖3A,提供具有正面300a及背面300b的矽基板300,且矽基板300已經過表面結構化,所以正面300a和背面300b都會變粗糙。
請參照圖3B,於矽基板300的背面300b形成一阻障層(barrier layer)302,阻障層302例如氮化矽層或其他適合的材料。這層阻障層302可在後續進行n型摻質擴散製程時阻隔n型摻質擴散進入矽基板300的背面300b,所以背面300b無n型擴散層,電極完成後不需要額外的雷射絕緣步驟。
請參照圖3C,對矽基板300進行n型摻質擴散製程,以於矽基板300之正面300a形成一n型擴散層304。
請參照圖3D,先將阻障層302移除,移除方法例如使用氫氟酸去除。通常在製作金屬貫穿式太陽電池期間會使用氫氟酸去除玻璃質,所以這道移除阻障層302之步驟並非額外新增的,而是與習知製程相容的步驟。之後,在矽基板300的正面300a形成一抗反射層306。
請參照圖3E,在矽基板300的背面300b形成第一金屬膠層308,如鋁膠。在矽基板的正面300a之抗反射層306上形成第二金屬膠層310,如銀膠。
請參照圖3F,進行一共燒結製程,以使第二金屬膠層(圖3F之310)穿過抗反射層306而與n型擴散層304接觸,並使第一金屬膠層(圖3F之308)與第二金屬膠層成為第一電極312與第二電極314。共燒結製程的溫度大於600℃,例如700℃以上。
請參照圖3G,在第一電極312與第二電極314以外的區域形成貫穿矽基板300的貫穿孔316。在圖中雖然只畫出一個貫穿孔316,但是實際上可依照需要形成數個貫穿孔。本實施例在完成矽基板300的第一電極312與第二電極314後才形成貫穿孔316,所以能精準對位並且還能避免製作第一電極312與第二電極314所用的金屬膠誤填入貫穿孔316。
請參照圖3H,在矽基板300中的貫穿孔316內形成一通孔電極318,其中形成通孔電極318的溫度需低於600℃。例如,形成上述通孔電極318如果是先在貫穿孔316內填滿一填孔膠料並將其乾燥,然後進行一燒結製程,以使填孔膠料成為上述通孔電極318,則上述燒結製程的溫度約在400℃~500℃之間。此外,如果是使用銲槍將焊錫填入貫穿孔316內來形成通孔電極318,其溫度約在180℃左右。在圖3H之通孔電極318與第二電極314相連,但不與第一電極312接觸。
第三實施例因為在製作第一電極312、第二電極314以及通孔電極318時採用二次燒結的方式,所以能避免習知共燒時溫度過高導致通孔電極318與矽基板300間之短路。
圖4A~圖4G是依照本發明之第三實施例的一種金屬貫穿式太陽電池的製造流程剖面示意圖。
請參照圖4A,提供具有正面400a及背面400b的矽基板400,並在矽基板400中形成貫穿孔402,貫穿孔402貫穿矽基板400之正面400a與背面400b。在圖中雖然只畫出一個貫穿孔,但是實際上可依照需要形成數個貫穿孔。
請參照圖4B,表面結構化矽基板400。此時,矽基板400之正面400a、背面400b和貫穿孔402的表面402a都會變粗糙。然後,於矽基板400的背面400b形成一阻障層(barrier layer)404,此時阻障層404可能因為製程關係而形成在貫穿孔402的表面402a。上述阻障層404例如氮化矽層或其他適合的材料。這層阻障層404可在後續進行n型摻質擴散製程時阻隔n型摻質擴散進入矽基板400的背面400b,所以在背面400b沒有n型擴散層的情況下,完成電極後將不再需要額外的雷射絕緣步驟。
請參照圖4C,對矽基板400進行n型摻質擴散製程,以於矽基板400之正面400a形成一n型擴散層406。
請參照圖4D,先將阻障層404移除,移除方法例如使用氫氟酸去除。如上述,這道移除阻障層404之步驟並非額外新增的。之後,在矽基板400的正面400a形成一抗反射層408。此時,抗反射層408可能因為製程關係而形成在貫穿孔402的表面402a。
請參照圖4E,在矽基板400的背面400b形成第一金屬膠層410,如鋁膠。在矽基板的正面400a之抗反射層408上形成第二金屬膠層412,如銀膠。
請參照圖4F,進行一共燒結製程,以使第二金屬膠層(圖4F之412)穿過抗反射層408而與n型擴散層406接觸,並使第一金屬膠層(圖4F之410)與第二金屬膠層成為第一電極414與第二電極416。共燒結製程的溫度大於600℃,例如700℃以上。
請參照圖4G,在矽基板400中的貫穿孔402內形成一通孔電極418,其中形成通孔電極418的溫度需低於600℃。例如,形成上述通孔電極418如果是先在貫穿孔402內填滿一填孔膠料並將其乾燥,然後進行一燒結製程,以使填孔膠料成為上述通孔電極418,則上述燒結製程的溫度約在400℃~500℃之間。此外,如果是使用銲槍將焊錫填入貫穿孔402內來形成通孔電極418,其溫度約在180℃左右。在圖4G之通孔電極418與第二電極416相連,但不與第一電極414接觸。
第四實施例因為在製作第一電極414與第二電極416以及通孔電極418時採用二次燒結的方式,所以能避免習知共燒溫度過高導致通孔電極418與矽基板400間之短路。
以下列舉幾個實例來證明本發明之效果。
實例一
首先,按照下面步驟製作實例一的金屬貫穿式太陽電池:
步驟1. 以雷射在p型矽基板上進行鑽孔。
步驟2. 以氫氧化鉀(KOH)鹼蝕刻矽基板,在矽基板上進行表面結構化。
步驟3. 在POCl3
氣體環境中將矽基板表面擴散為n型,以製作pn接面。
步驟4. 以緩衝氧化物蝕刻(buffer oxide etch,BOE)溶液將進行擴散時形成之含磷氧化矽(PSG)層去除。
步驟5. 以電漿化學氣相沉積(PECVD)進行p型矽基板正面之抗反射層的鍍膜。
步驟6. 以氫氧化鈉(NaOH)進行p型矽基板背面的平坦化,以便去除n型擴散層。
步驟7. 以網印進行正面銀柵狀電極(銀膠)的印刷,並乾燥。
步驟8. 以網印進行背面鋁平面電極(鋁膠)的印刷,並乾燥。
步驟9.以紅外線爐,約700℃的高溫進行正、背面電極的燒結。
步驟10.以網印從矽基板之正面進行填孔膠料(銀膠)的印刷,並乾燥。
步驟11.以網印從矽基板之背面進行填孔膠料(銀膠),以及背面匯流電極(busbar)的印刷,並乾燥。
步驟12.以紅外線爐,約400℃的較低溫,進行填孔膠料以及背面匯流電極的燒結。
比較例一
除了將步驟9的高溫燒結改到步驟12,進行共燒以外,均按照實例一的流程製作比較例一的金屬貫穿式太陽電池。
以上實例一與比較例一的金屬貫穿式太陽電池之效率如下表一所示。
從表一可知,實例一可得到很高的F.F.及效率(η)。
實例二
按照下面步驟製作實例二的金屬貫穿式太陽電池:
步驟1. 以酸蝕刻在p型矽基板上進行表面結構化。
步驟2. 以PECVD在矽基板背面沉積氮化矽,做為阻障層。
步驟3. 由於背面已有阻障層,在POCl3
氣體環境中,只有矽基板正面會擴散成n型,形成pn接面。
步驟4. 以BOE溶液將擴散時形成之PSG層與阻障層同時去除。
步驟5. 以PECVD進行p型矽基板正面抗反射層的鍍膜。
步驟6. 以網印進行正面銀柵狀電極(銀膠)與背面鋁平面電極(鋁膠)的印刷,並乾燥。
步驟7. 以紅外線爐在最高溫度約760℃的環境下,進行正、背面電極的燒結。
步驟8. 以雷射在矽基板上進行鑽孔,以形成貫穿矽基板正、背面的數個貫穿孔。
步驟9. 以網印從矽基板正面進行貫穿孔之填孔膠料(銀膠)、背面進行背面匯流電極(銀膠)的印刷並乾燥。
步驟10. 以紅外線爐,約400℃的溫度,進行填孔膠料與背面匯流電極的燒結。
實例三
按照實例二的流程製作實例三的金屬貫穿式太陽電池,除了步驟9~10改為使用焊槍將焊錫直接填入貫穿孔。
以上實例二與實例三的金屬貫穿式太陽電池之效率如下表二所示。
從表一可知,實例二與實例三的F.F.接近,且實例三的電阻0.012Ω接近實例二(銀膠)的0.011Ω。
比較例二
除了將步驟7的高溫燒結改到步驟10進行共燒以外,均按照實例二的流程製作比較例二的金屬貫穿式太陽電池。
以上實例二與比較例二的金屬貫穿式太陽電池之效率如下表三所示。
從表三可知,若將正、背面電極的燒結(實例二之步驟7)與填孔膠料與背面匯流電極的燒結(實例二之步驟10)同時進行,則勢必需要高溫燒結。如此一來,貫穿孔孔壁與背面匯流電極處會形成短路,造成F.F.下降。
綜上所述,本發明因為採用二次燒結的方式製作電極,所以可避免習知因製作通孔電極時的共燒結溫度過高,導致電極與矽基板反應的問題,並因而能防止電極與基板之短路。藉此,本發明不必考慮填膠料的選用,以一般常用膠料即可,使製程具有更大的參數調整空間及製程穩定性。再者,本發明在基板之背面無n型擴散層,所以毋須額外的雷射絕緣步驟,能大幅提升電池的填充因子及效率。另外,本發明可選擇在完成基板的正面與背面電極之後才形成貫穿孔,所以能精準對位並且還能避免製作正面與背面電極所用的金屬膠誤填入貫穿孔的情形發生。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、400...矽基板
100a、200a、300a、400a...正面
100b、200b、300b、400b...背面
102、214、316、402...貫穿孔
102a、402a...表面
104、202、304、406...n型擴散層
106、204、306、408...抗反射層
108、110、206、208、308、310、410、412...金屬膠層
112、114、210、212、312、314、414、416...電極
116、216、318、418...通孔電極
302、404...阻障層
圖1A~圖1J是依照本發明之第一實施例的一種金屬貫穿式太陽電池的製造流程剖面示意圖。
圖2A~圖2I是依照本發明之第二實施例的一種金屬貫穿式太陽電池的製造流程剖面示意圖。
圖3A~圖3H是依照本發明之第三實施例的一種金屬貫穿式太陽電池的製造流程剖面示意圖。
圖4A~圖4G是依照本發明之第三實施例的一種金屬貫穿式太陽電池的製造流程剖面示意圖。
100...矽基板
102...貫穿孔
106...抗反射層
112、114...電極
116...通孔電極
Claims (12)
- 一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,包括:提供一矽基板,具有一正面及一背面;在該矽基板中形成數個貫穿孔,該些貫穿孔貫穿該正面與該背面;表面結構化該矽基板;對該矽基板進行n型摻質擴散製程,以至少於該矽基板的該正面與該背面形成一n型擴散層;於該矽基板的該正面形成一抗反射層;移除位於該矽基板的該背面之該n型擴散層;在該矽基板的該背面與該正面分別形成一第一金屬膠層與一第二金屬膠層;進行一共燒結製程,以使該第二金屬膠層穿過該抗反射層而與該n型擴散層接觸,並使該第一金屬膠層與該第二金屬膠層成為一第一電極與一第二電極;以及在該矽基板中的各該貫穿孔內形成一通孔電極,其中形成該通孔電極的溫度低於600℃。
- 一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,包括:提供一矽基板,具有一正面及一背面;表面結構化該矽基板;對該矽基板進行n型摻質擴散製程,以至少於該矽基板的該正面與該背面形成一n型擴散層;於該矽基板的該正面形成一抗反射層;移除位於該矽基板的該背面之該n型擴散層;在該矽基板的該背面與該正面分別形成一第一金屬膠層與一第二金屬膠層;進行一共燒結製程,以使該第二金屬膠層穿過該抗反射層而與該n型擴散層接觸,並使該第一金屬膠層與該第二金屬膠層成為一第一電極與一第二電極;在該第一電極與該第二電極以外的區域形成貫穿該矽基板的數個貫穿孔;以及在該矽基板中的各該貫穿孔內形成一通孔電極,其中形成該通孔電極的溫度低於600℃。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之金屬貫穿式太陽電池的製造方法,其中移除位於該矽基板的該背面之該n型擴散層的方法包括研磨該矽基板的該背面,以形成一平面。
- 一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,包括:提供一矽基板,具有一正面及一背面;表面結構化該矽基板;於該矽基板的該背面形成一阻障層(barrier layer);對該矽基板進行n型摻質擴散製程,以於該矽基板的該正面形成一n型擴散層;移除該阻障層;於該矽基板的該正面形成一抗反射層;在該矽基板的該背面與該正面分別形成一第一金屬膠層與一第二金屬膠層;進行一共燒結製程,以使該第二金屬膠層穿過該抗反射層而與該n型擴散層接觸,並使該第一金屬膠層與該第二金屬膠層成為一第一電極與一第二電極;在該第一電極與該第二電極以外的區域形成貫穿該矽基板的數個貫穿孔;以及在該矽基板中的各該貫穿孔內形成一通孔電極,其中形成該通孔電極的溫度低於600℃。
- 一種金屬貫穿式太陽電池的製造方法,包括:提供一矽基板,具有一正面及一背面;在該矽基板中形成數個貫穿孔,該些貫穿孔貫穿該正面與該背面;表面結構化該矽基板;於該矽基板的該背面形成一阻障層;對該矽基板進行n型摻質擴散製程,以於該矽基板的該正面形成一n型擴散層;移除該阻障層;於該矽基板的該正面形成一抗反射層;在該矽基板的該背面與該正面分別形成一第一金屬膠層與一第二金屬膠層;進行一共燒結製程,以使該第二金屬膠層穿過該抗反射層而與該n型擴散層接觸,並使該第一金屬膠層與該第二金屬膠層成為一第一電極與一第二電極;以及在該矽基板中的各該貫穿孔內形成一通孔電極,其中形成該通孔電極的溫度低於600℃。
- 如申請專利範圍第4項或第5項所述之金屬貫穿式太陽電池的製造方法,其中該阻障層包括氮化矽層。
- 如申請專利範圍第6項所述之金屬貫穿式太陽電池的製造方法,其中移除該阻障層之方法包括使用氫氟酸去除。
- 如申請專利範圍第1、2、4、5項中任一項所述之金屬貫穿式太陽電池的製造方法,其中形成該通孔電極之步驟包括:在各該貫穿孔內填滿一填孔膠料;乾燥該填孔膠料;以及進行一燒結製程,以使該填孔膠料成為該通孔電極。
- 如申請專利範圍第8項所述之金屬貫穿式太陽電池的製造方法,其中該燒結製程的溫度在400℃~500℃之間。
- 如申請專利範圍第1、2、4、5項中任一項所述之金屬貫穿式太陽電池的製造方法,其中形成該通孔電極之步驟包括使用銲槍將焊錫填入各該貫穿孔內。
- 如申請專利範圍第1、2、4、5項中任一項所述之金屬貫穿式太陽電池的製造方法,其中該共燒結製程的溫度大於該燒結製程的溫度。
- 如申請專利範圍第1、2、4、5項中任一項所述之金屬貫穿式太陽電池的製造方法,其中該第一金屬膠層包括鋁膠,且該第二金屬膠層包括銀膠。
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7402448B2 (en) * | 2003-01-31 | 2008-07-22 | Bp Corporation North America Inc. | Photovoltaic cell and production thereof |
| TW200919745A (en) * | 2007-10-17 | 2009-05-01 | Univ Southern Taiwan | High-efficiency solar cell with SiC substrate |
| EP2214214A1 (en) * | 2007-11-12 | 2010-08-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element and method for manufacturing the same |
| TW200933918A (en) * | 2007-11-19 | 2009-08-01 | Stichting Energie | Method of fabrication of a back-contacted photovoltaic cell, and back-contacted photovoltaic cell made by such a method |
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