TWI493605B - 背面電極層的製造方法 - Google Patents
背面電極層的製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI493605B TWI493605B TW097121769A TW97121769A TWI493605B TW I493605 B TWI493605 B TW I493605B TW 097121769 A TW097121769 A TW 097121769A TW 97121769 A TW97121769 A TW 97121769A TW I493605 B TWI493605 B TW I493605B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- electrode layer
- back electrode
- substrate
- layer
- solar cell
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 36
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 10
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 claims description 9
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N palmitic acid group Chemical group C(CCCCCCCCCCCCCCC)(=O)O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- -1 silver-aluminum Chemical compound 0.000 claims description 8
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 6
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 5
- WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N (S)-(-)-alpha-terpineol Chemical group CC1=CC[C@@H](C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 claims description 4
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical group CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000021314 Palmitic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N alpha-Terpineol Natural products CC(=C)C1(O)CCC(C)=CC1 OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940088601 alpha-terpineol Drugs 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 4
- WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N n-Pentadecanoic acid Natural products CCCCCCCCCCCCCCC(O)=O WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000929 Ru alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- NLMBNVBBHYNBQY-UHFFFAOYSA-N [C].[Ru] Chemical compound [C].[Ru] NLMBNVBBHYNBQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YAMPQRWRFJYHJN-UHFFFAOYSA-N [Cd].[Bi] Chemical compound [Cd].[Bi] YAMPQRWRFJYHJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017875 a-SiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- DRVLHCMOXCBPHN-UHFFFAOYSA-N aluminum ruthenium Chemical compound [Al].[Ru] DRVLHCMOXCBPHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- HVMJUDPAXRRVQO-UHFFFAOYSA-N copper indium Chemical compound [Cu].[In] HVMJUDPAXRRVQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N digallium;selenium(2-) Chemical compound [Ga+3].[Ga+3].[Se-2].[Se-2].[Se-2] ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
- H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本發明是有關於一種光電元件及其製造方法，且特別是有關於一種背面電極層及其製造方法。
太陽能是一種具有永不耗盡且無污染的能源，在解決目前石化能源所面臨的污染與短缺的問題時，一直是最受矚目的焦點。由於太陽能電池(solar cell)可直接將太陽能轉換為電能，而成為目前相當重要的研究課題。
太陽能電池是一種能量轉換的光電元件(photovoltaic device)。典型的太陽能電池基本的結構可分為基板、P-N二極體、抗反射層、和兩個金屬電極四個主要部分。簡單來說，太陽能電池的工作原理是經由太陽光照射P-N二極體，把光的能量轉換成電能後，再經正、負電極傳送出電能。
一般而言，太陽能電池模組中的電極會分別設置在不照光和照光的表面上，以供外部線路連接。不照光表面一般視為背面，而照光表面則視為正面。背面的電極通常是在表面上形成一層金屬層，此金屬層可以增加載子的收集，還可回收沒有被吸收的光子。正面的電極，除了要能有效地收集載子，而且要儘量減少金屬線遮蔽入射光的比例。因此，正面的電極一般會設計成具有特殊圖案的結構。例如，從長條形金屬電極伸展出一列很細的手指(finger)狀金屬電極。而背面的電極一般則使用全面覆蓋的方式製
造即可。
太陽能電池隨著技術的發展而有薄型化的趨勢。薄型化除了材料成本可望降低外，電池性能也有可能因此提昇。而薄型化的過程中，導電電極的製造常因其對影響效率、成本等問題，而成為一個重要的研究方向。
一般太陽能電池電極層的製造方式主要包括真空濺鍍(sputtering)、蒸鍍(evaporation)金屬薄膜以及網版印刷(screen printing)金屬導電膠。其中，濺鍍、蒸鍍製程之成本較為昂貴。而一般應用傳統網版印刷製程製造電極層時，會使用高溫共燒(cofiring)製程，將金屬導電膠燒製成固化的電極層。然而，在共燒後的冷卻過程中，由於基材與電極層出現熱膨脹的差異，會使電極層發生翹曲(warp)。而發生電極層翹曲的太陽能電池基材容易於後續封裝製程中破裂，影響生產效率。另一方面，製造較薄的電極層以減少熱膨脹差異產生的應力，可以改善翹曲的問題。但是，薄型化電極層在高溫共燒過程中，金屬導電膠所含的金屬顆粒會融合成較大顆粒、聚結成球狀。而此結球現象會使得燒製後的電極層分布不均勻，甚至形成不連續之電極層、造成斷路。
薄金屬層使用在太陽能電池的電極製造上有許多不同的應用。尤其是薄金屬層可與氧化矽(SiO2
)或氮化矽(SiNx
)等絕緣層搭配，成為具有鈍化(passivation)能力的電極系統。美國專利US 6,147,297、US 3,888,698、US 3,982,964、US 4,395,583、US 5,011,565以及US
4,626,613皆提到以薄金屬層搭配氧化矽或氮化矽作為絕緣層，製成能鈍化矽基材的電極系統。絕緣層能消耗矽基材表面之未鍵結鍵(dangling bond)而達到鈍化的效果。此外，絕緣層也能累積電荷並進而產生電場，此電場的淨方向能避免p型矽基材内的少數載子在表面附近累積，以減少電子與電洞在表面復合的機會。
美國專利US 5,661,041、US 4,737,197揭示了關於大陽能電池背面電極的製造方法。此專利提到的商用矽晶太陽能電池背面電極製造方法，是在基材上網印一層約25~30微米的鋁導電膠，其中鋁金屬約佔60~80重量%，玻璃粉約佔2~5重量%。由於鋁-矽共晶溫度(eutectic temperature)只有577℃，III族元素的鋁很容易擴散進入IV族元素的矽。因此，在與正面電極層共燒後能產生一層摻雜濃度大於1018
cm-3
的p+
-矽層，此p+
-矽層可與p型矽基材(摻雜濃度～1016
cm-3
)形成高低差p+
-p接面(junction)。此p+
-p接面會產生背向電場(back surface field，BSF)，可藉此有效避免p型矽基材內的少數載子，也就是電子，在表面附近累積。因而減少了電子與電洞在表面復合的機會，也因此提昇了太陽能電池的性能。這種利用網印鋁導電膠於共燒後產生背向電場來達到鈍化的方法雖然簡單並適合大量生產，但是應用上卻因為厚度不當而容易引起翹曲，增加破片的機會。
綜合以上現有技藝，薄金屬層在太陽能電池電極上已有許多不同的應用。一般以濺鍍、蒸鍍等方式製造薄金屬
層較為費時且較昂貴，而使用網版印刷方式則無法克服結塊、翹曲等品質不良的問題。
本發明提供一種背面電極層及其製造方法，可以降低製造成本。
本發明提供一種背面電極層及其製造方法，可以改善翹曲問題。
本發明提出一種背面電極層，包括第一電極層以及第二電極層。此第一電極層設置於基材上且厚度小於15微米。而第二電極層設置於前述第一電極層上且具有圖案。
在本發明之一實施例中，上述之第一電極層的厚度小於10微米。
在本發明之一實施例中，上述之第二電極層的圖案為格柵狀圖案。
在本發明之一實施例中，上述之背面電極層，更包括匯流線，設置於前述第一電極層上。
在本發明之一實施例中，上述之第一電極層為鋁導電膠燒製而成者。
在本發明之一實施例中，上述之鋁導電膠包括鋁膠、分散劑、黏結劑、調整劑以及溶劑。其中，鋁膠含有25-30重量%、分散劑含有5-15重量%、黏結劑含有5-15重量%、調整劑含有0.005-0.015重量%，而溶劑則含有20-50重量%。
在本發明之一實施例中，上述之分散劑為聚乙烯丁醛
樹脂；黏結劑為乙基纖維素；調整劑為棕櫚酸；溶劑為α-松油醇。
在本發明之一實施例中，上述之第二電極層為銀-鋁膠燒製而成者。
在本發明之一實施例中，上述之基材為矽晶太陽能電池基材。
本發明另提出一種背面電極層的製造方法，包括先提供基材，並於基材上網印厚度小於15微米的第一電極層。接著，在第一電極層上網印具有圖案的第二電極層，以及共燒製第一電極層與第二電極層。
在本發明之另一實施例中，上述之第一電極層的厚度小於10微米。
在本發明之另一實施例中，上述之第二電極層的圖案為格柵狀圖案。
在本發明之另一實施例中，上述之第一電極層上網印第二電極層的步驟中，更包括同時網印匯流線。
在本發明之另一實施例中，上述之第一電極層上網印第二電極層的步驟後，更包括於第二電極層上網印匯流線。
在本發明之另一實施例中，上述之第一電極層的材質為鋁導電膠。
在本發明之另一實施例中，上述之鋁導電膠包括鋁膠、分散劑、黏結劑、調整劑以及溶劑。其中，鋁膠含有25-30重量%、分散劑含有5-15重量%、黏結劑含有5-15重量%、調整劑含有0.005-0.015重量%，而溶劑則含有
20-50重量%。
在本發明之另一實施例中，上述之分散劑為聚乙烯丁醛樹脂；黏結劑為乙基纖維素；調整劑為棕櫚酸；溶劑為α-松油醇。
在本發明之另一實施例中，上述之第二電極層的材質為銀-鋁膠燒製而成者。
在本發明之另一實施例中，上述之基材為矽晶太陽能電池基材。
本發明的背面電極層及其製造方法，由於使用厚度小於15微米的第一電極層與具有圖案的第二電極層，可以減少電極層材料的用量，降低製造成本。而使用厚度小於15微米的第一電極層也可以在燒製後維持平整，改善電極層翹曲的問題。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在本發明之下述實施例中，是以將本發明之背面電極層以及製造方法應用於太陽能電池為例來進行說明，然而其並不限於此。當然，本發明除了可使用在太陽能電池外，亦可應用於各式元件中，本發明於此不做特別之限定。
圖1所繪示為本發明之較佳實施例之一種太陽能電池的結構剖面圖。圖2所繪示為太陽能電池背面上視圖。圖1為圖2中沿A-A線的剖面圖。
請參照圖1，太陽能電池主要由背面電極層100、太
陽能電池基材120以及正面電極層140所構成。其中，太陽能電池基材120位於背面電極層100與正面電極層140之間。亦即，背面電極層100與正面電極層140分別位在太陽能電池基材120相對的兩個表面上。
背面電極層100包括第一電極層102以及第二電極層104。第一電極層102與太陽能電池基材120相連接。
第一電極層102例如是由鋁導電膠燒製而成。鋁導電膠例如是由鋁膠、黏結劑、分散劑、調整劑以及溶劑等有機物質混合而成的混合物。鋁膠例如是商用鋁膠，其重量百分比約佔20%~30%。黏結劑則例如是乙基纖維素(ethyl cellulose)，其重量百分比約佔5%~15%。分散劑例如聚乙烯丁醛樹脂(polyvinyl butyral resin)，其重量百分比約佔5%~25%。而調整劑則包括棕櫚酸(palmitic acid)，其重量百分比約佔0.005%~0.015%。溶劑則可以為α-松油醇(α-terpineol)，其重量百分比約佔20%~50%。具有上述組成的鋁導電膠，可以製作出厚度薄且分佈均勻的第一電極層102，而可以有效避免結塊、並維持燒製後電極層的平整。在本實施例中，第一電極層102的厚度例如為15微米，較佳為10微米。
第二電極層104設置於第一電極層102上，且第二電極層104具有圖案。第二電極層104的圖案例如是格柵狀圖案、六角格狀圖案、三角格狀圖案或其他非全面覆蓋之圖案。第二電極層104的材料則例如是一般習知的銀-鋁膠。
而如圖2所示，在背面電極層100上更可以設置有匯流線200。此匯流線200的材料例如是上述的鋁導電膠、
鋁膠或銀-鋁膠。此匯流線200的材料可以與第二電極層104的材料相同或不同。
太陽能電池基材120例如由第一抗反射層122、光電轉換層124以及第二抗反射層126構成。光電轉換層124位於第一抗反射層122以及第二抗反射層126之間。太陽能電池基板120中的光電轉換層124的材質例如是矽及其合金、硫化鎘(CdS)、銅銦鎵二硒(CuInGaSe2
，CIGS)、銅銦二硒(CuInSe2
，CIS)、碲化鎘(CdTe)、有機材料或上述材料堆疊之多層結構。上述矽包括單晶矽(single crystal silicon)、多晶矽(poly-crystal silicon)、非晶矽(amorphous silicon)。而上述矽合金是指矽中加入氫原子(H)、氟原子(F)、氯原子(Cl)、鍺原子(Ge)、氧原子(O)、碳原子(C)或氮原子(N)等原子。
在本實施例中，光電轉換層124是由第一導電型半導體層127與第二導電型半導體層129構成。第一導電型半導體層127例如為N型半導體，而第二導電型半導體層129例如為P型半導體。N型半導體層127摻雜有週期表第五族元素，例如磷(P)、砷(As)、銻(Sb)等等。P型半導體層129摻雜有週期表第三族元素，例如硼(B)、鎵(Ga)、銦(In)等等。N型半導體層127與P型半導體層129接觸而形成P-N接面，在受到太陽光照射時，產生電子-電洞對而在迴路中形成電流。
第一抗反射層122與第二抗反射層126分別設置於第一導電型半導體層127與第二導電型半導體層129的表
面。第一抗反射層122與第二抗反射層126的材質例如是氮氧化矽、氮化矽等。在一實施例中，第一抗反射層122與第二抗反射層126是由SiH4
和NH3
所形成的a-SiNx
:H薄膜。
正面電極層140位在太陽能電池基材120正面。正面電極層140的材料例如是由鋁導電膠、鋁膠或銀-鋁膠燒製而成。正面電極層140的材料與背面電極層的材料可為相同或不同。
本實施例之背面電極層結構可應用於多種厚度類型的太陽能電池，包括一般厚度(200微米以上)的傳統商用太陽能電池。由於可以減少翹曲的發生，因此更適合應用於厚度在150微米以下，甚至100微米以下的薄型太陽能電池。上述說明了具有本發明之背面電極層的太陽能電池。接著，同樣以太陽能電池為例，來說明本發明之背面電極層的製造方法。圖3是本發明之一較佳實施例之背面電極層製程流程圖。
請同時參照圖1、圖2、圖3，以說明本發明之背面電極層100的製造方法。首先，提供一個太陽能電池基材120(步驟31)。接著，在太陽能電池基材120的背面上，全面網印一層上述的鋁導電膠薄膜，以作為第一電極層102(步驟32)。再於此薄膜上網印一層具有圖案(格柵狀圖案)的電極層材料，例如銀-鋁膠，以作為第二電極層104(步驟33)。最後，經由共燒過程(步驟34)同時完成第
一電極層102以及第二電極層104，共燒製程最高溫度範圍例如在750℃~800℃之間。在一實施例中，在網印格柵狀導電膠以製造第二電極層104時，所使用的網版與製造正面電極層140的網版相同。在另一實施例中，第二電極層104的圖案並不限於格柵狀，例如六角格狀、三角格狀或其他非全面覆蓋之圖案。
如圖2所示，背面電極層100上也可以形成匯流線200。匯流線200的設置是為了連接太陽能電池的電極與外部的電路。在一實施例中，在網印第二電極層104之後，接著網印匯流線200。除了使用的網版不同之外，匯流線200的材料與第二電極層104的材料可以相同也可以不同。而在另一實施例中，匯流線200與第二電極層104同時製造，亦即把匯流線200的設計配置在第二電極層104的印刷網版中，而以相同的材料同時網印在第一電極層102上。因為正面電極層140同樣也有匯流線的設計，且第二電極層104的圖案並不限於固定形狀，故匯流線200以及第二電極層104的共同網印製程可以流用正面電極層140之網版。
上述以較佳實施例的方式說明了背面電極層100的製造方法。其中共用網版以及共燒製程可以簡化製造流程、降低成本。
而在翹曲的改善方面，其測量方式例如以螺旋測微器來量測翹曲程度。先將試片放在螺旋測微器平台上，再量測樣品最高點到平台的高度。將本發明之方法製造的背面
電極應用於厚度在140微米以下的矽晶太陽能電池時，翹曲低於0.5釐米。另一方面，將本發明之方法製造之背面電極應用於厚度在100微米以下的矽晶太陽能電池時，則完全不會產生1釐米以上之翹曲。
此外，關於此背面電極層的電子相關特性，以下特舉出實驗例以進一步說明。
準備兩組太陽能電池，研究背面電極層製造方法對轉換效率的影響。
使用4×4 inch之碳-矽基材製造太陽能電池，基材厚度為250微米。太陽能電池的P-N接面則是在850℃使用氧氯化磷(phosphorus oxychloride，POCl3
)進行擴散(diffusion)而製造成的。然後，在晶圓的正背面分別形成一層抗反射層。此反射層是以SiH4
和NH3
作為前驅物(precursor)，使用電容耦合式射頻電漿反應裝置來製造。在反應溫度為350℃的條件下，形成a-SiNx
:H薄膜。之後，在背面電極層以整面網印之鋁導電膠為第一電極層，網印具有格柵狀圖案的銀-鋁膠為第二電極層。第一電極層厚度為10微米。第二電極層使用與正面電極層相同之網版來製造。兩層以最高溫750℃~800℃共燒後得到薄型化的背面電極層。
使用與實施例1相同方法製造的太陽能電池，不同處在於：使用鋁膠為背面電極層材料，厚度為30微米。
接著，測試實驗例1與比較例1之光電轉換效率的重要參數，I-V量測結果如表一所示。
根據表一的結果顯示，實驗例1與比較例1的測試結果相近，足見使用鋁導電膠所製造的薄型背面電極層可以維持舊有技術的能量轉換效率。此外，因為太陽能電池相關的各項電性參數相近，故並不需要更動其他與太陽能電池連接的裝置規格，例如電流儲存裝置或電能利用裝置。如此一來，只需單獨變動背面電極層製程，就可以得到效能相近的太陽能電池系統。
由此背面電極層試驗可知：薄型鋁導電膠之第一電極層與格柵狀之第二電極層的組合可以達成習知之太陽能電池轉換效率的要求。
綜上所述，本發明使用厚度小於15微米的第一電極層與具有圖案的第二電極層，因此可以減少電極層材料的
用量，降低製造成本。其中，第一電極層厚度由習知的30微米以上減少至15微米以下，甚至10微米以下，可大幅減少材料成本。
而第一電極層因為厚度較薄，在燒製後與基板間的應力較小，而可以維持電極層平整，有效改善電極層翹曲的問題。
而第二電極層網版可整合併入匯流線之配置，更可利用正面電極層既有之網版，以簡化製程並降低製造成本。
此外，所使用的聚乙烯丁醛樹脂可以避免高溫熱處理過程中金屬顆粒結球、融合成較大顆粒，而添加的有機物也有助於維持電極層之連續、避免斷路或電場不均勻。
另外，本發明所揭示之背面電極層製造方法也具有下述諸多優點，例如共燒電極層可簡化製程；設置全面覆蓋之鋁電極層可鈍化基材、產生背面電場，提高太陽能電池效率；網版印刷技術成熟，且成本較低。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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，因此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‧‧‧背面電極層
102‧‧‧第一電極層
104‧‧‧第二電極層
120‧‧‧太陽能電池基材
122‧‧‧第一抗反射層
124‧‧‧光電轉換層
126‧‧‧第二抗反射層
127‧‧‧第一導電型半導體層
129‧‧‧第二導電型半導體層
140‧‧‧正面電極層
200‧‧‧匯流線
31‧‧‧步驟1
32‧‧‧步驟2
33‧‧‧步驟3
34‧‧‧步驟4
圖1是本發明之一較佳實施例之一種大陽能電池的結構剖面圖。
圖2是本發明之一較佳實施例之一種太陽能電池的背
面電極上視圖。
圖3是本發明之一較佳實施例之背面電極層製程流程圖。
31、32、33、34‧‧‧步驟
Claims (10)
- 一種背面電極層的製造方法，包括：提供基材；於前述基材上網印第一電極層，前述第一電極層覆蓋前述基材的整個表面，且前述第一電極層的厚度小於15微米；於整個前述第一電極層上網印第二電極層，且前述第二電極層具有圖案而暴露出一部份的前述第一電極層；以及共燒製前述第一電極層與前述第二電極層。
- 如申請專利範圍第1項所述之背面電極層的製造方法，其中前述第一電極層的厚度小於10微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之背面電極層的製造方法，其中前述第二電極層的圖案為格柵狀圖案。
- 如申請專利範圍第1項所述之背面電極層的製造方法，其中於前述第一電極層上網印上述第二電極層的步驟中，更包括同時網印匯流線。
- 如申請專利範圍第1項所述之背面電極層的製造方法，其中於前述第一電極層上網印上述第二電極層的步驟後，更包括於上述第二電極層上網印匯流線。
- 如申請專利範圍第1項所述之背面電極層的製造方法，其中前述第一電極層的材質為鋁導電膠。
- 如申請專利範圍第6項所述之背面電極層的製造方法，其中鋁導電膠包括： 鋁膠，含有25~30重量%；分散劑，含有5~15重量%；黏結劑，含有5~15重量%；調整劑，含有0.005~0.015重量%；以及溶劑，含有20~50重量%。
- 如申請專利範圍第7項所述之背面電極層的製造方法，其中分散劑為聚乙烯丁醛樹脂；黏結劑為乙基纖維素；調整劑為棕櫚酸；溶劑為α-松油醇。
- 如申請專利範圍第1項所述之背面電極層的製造方法，其中前述第二電極層的材質為銀-鋁膠。
- 如申請專利範圍第1項所述之背面電極層的製造方法，其中前述基材為矽晶太陽能電池基材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW097121769A TWI493605B (zh) | 2008-06-11 | 2008-06-11 | 背面電極層的製造方法 |
| US12/191,317 US20090308446A1 (en) | 2008-06-11 | 2008-08-14 | Backside electrode layer and fabricating method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW097121769A TWI493605B (zh) | 2008-06-11 | 2008-06-11 | 背面電極層的製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW200952051A TW200952051A (en) | 2009-12-16 |
| TWI493605B true TWI493605B (zh) | 2015-07-21 |
Family
ID=41413650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW097121769A TWI493605B (zh) | 2008-06-11 | 2008-06-11 | 背面電極層的製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090308446A1 (zh) |
| TW (1) | TWI493605B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI431790B (zh) * | 2011-09-01 | 2014-03-21 | Gintech Energy Corp | 太陽能電池 |
| TWI452701B (zh) * | 2012-01-05 | 2014-09-11 | China Steel Corp | A method for manufacturing an electrode of a boiled solar cell |
| CN102637776B (zh) * | 2012-04-24 | 2015-02-25 | 英利能源（中国）有限公司 | N型太阳能电池片及其制造方法 |
| US9755099B2 (en) | 2013-08-14 | 2017-09-05 | Globalfoundries Inc. | Integrated micro-inverter and thin film solar module and manufacturing process |
| GB2522408A (en) | 2014-01-14 | 2015-07-29 | Ibm | Monolithically integrated thin-film device with a solar cell, an integrated battery and a controller |
| US11619764B2 (en) | 2020-03-27 | 2023-04-04 | Raytheon Company | High-performance optical surface |
| CN112909101B (zh) * | 2021-01-18 | 2021-12-14 | 中山德华芯片技术有限公司 | 一种太阳能电池及其制作方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5034068A (en) * | 1990-02-23 | 1991-07-23 | Spectrolab, Inc. | Photovoltaic cell having structurally supporting open conductive back electrode structure, and method of fabricating the cell |
| US20060273287A1 (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-07 | Young Richard J S | Aluminum thick film composition(s), electrode(s), semiconductor device(s) and methods of making thereof |
| TW200717824A (en) * | 2005-07-28 | 2007-05-01 | Gen Electric | Compositionally-graded photovoltaic device and fabrication method, and related articles |
| TW200727504A (en) * | 2005-05-31 | 2007-07-16 | Naoetsu Electronics Co Ltd | Solar cell element and method for fabricating same |
| TW200810134A (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-16 | Neo Solar Power Corp | Photovoltaic device and photovoltaic element thereof |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3888698A (en) * | 1972-11-09 | 1975-06-10 | Communications Satellite Corp | Infrared-transparent solar cell |
| US3982964A (en) * | 1975-01-17 | 1976-09-28 | Communications Satellite Corporation (Comsat) | Dotted contact fine geometry solar cell |
| US4395583A (en) * | 1980-04-30 | 1983-07-26 | Communications Satellite Corporation | Optimized back contact for solar cells |
| DE3328869A1 (de) * | 1983-08-10 | 1985-02-28 | Nukem Gmbh, 6450 Hanau | Photovoltaische zelle und verfahren zum herstellen dieser |
| US4626613A (en) * | 1983-12-23 | 1986-12-02 | Unisearch Limited | Laser grooved solar cell |
| JPS6249676A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-03-04 | Sharp Corp | 太陽電池 |
| US5011565A (en) * | 1989-12-06 | 1991-04-30 | Mobil Solar Energy Corporation | Dotted contact solar cell and method of making same |
| US5178685A (en) * | 1991-06-11 | 1993-01-12 | Mobil Solar Energy Corporation | Method for forming solar cell contacts and interconnecting solar cells |
| JP3015621B2 (ja) * | 1993-05-10 | 2000-03-06 | 松下電器産業株式会社 | 導体ペ−スト組成物 |
| JP3050064B2 (ja) * | 1994-11-24 | 2000-06-05 | 株式会社村田製作所 | 導電性ペースト、この導電性ペーストからなるグリッド電極が形成された太陽電池及びその製造方法 |
| DE19522539C2 (de) * | 1995-06-21 | 1997-06-12 | Fraunhofer Ges Forschung | Solarzelle mit einem, eine Oberflächentextur aufweisenden Emitter sowie Verfahren zur Herstellung derselben |
| JP2000068537A (ja) * | 1998-06-12 | 2000-03-03 | Canon Inc | 太陽電池モジュ―ル、ストリングおよびシステムならびに管理方法 |
| JP3497996B2 (ja) * | 1998-10-27 | 2004-02-16 | シャープ株式会社 | 光電変換装置およびその製造方法 |
| US7462304B2 (en) * | 2005-04-14 | 2008-12-09 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Conductive compositions used in the manufacture of semiconductor device |
| US8309844B2 (en) * | 2007-08-29 | 2012-11-13 | Ferro Corporation | Thick film pastes for fire through applications in solar cells |
-
2008
- 2008-06-11 TW TW097121769A patent/TWI493605B/zh active
- 2008-08-14 US US12/191,317 patent/US20090308446A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5034068A (en) * | 1990-02-23 | 1991-07-23 | Spectrolab, Inc. | Photovoltaic cell having structurally supporting open conductive back electrode structure, and method of fabricating the cell |
| TW200727504A (en) * | 2005-05-31 | 2007-07-16 | Naoetsu Electronics Co Ltd | Solar cell element and method for fabricating same |
| US20060273287A1 (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-07 | Young Richard J S | Aluminum thick film composition(s), electrode(s), semiconductor device(s) and methods of making thereof |
| TW200717824A (en) * | 2005-07-28 | 2007-05-01 | Gen Electric | Compositionally-graded photovoltaic device and fabrication method, and related articles |
| TW200810134A (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-16 | Neo Solar Power Corp | Photovoltaic device and photovoltaic element thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW200952051A (en) | 2009-12-16 |
| US20090308446A1 (en) | 2009-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101000064B1 (ko) | 이종접합 태양전지 및 그 제조방법 | |
| JP5409007B2 (ja) | 高効率の太陽電池及びその調製方法 | |
| CN101611497B (zh) | 太阳电池 | |
| US20130206219A1 (en) | Cooperative photovoltaic networks and photovoltaic cell adaptations for use therein | |
| TWI493605B (zh) | 背面電極層的製造方法 | |
| JP2009164544A (ja) | 太陽電池のパッシベーション層構造およびその製造方法 | |
| CN101226968A (zh) | 降低聚光太阳能电池串联电阻阻值的方法及由该方法获得的聚光太阳能电池 | |
| JP2011165668A (ja) | 導電性アルミニウムペースト及びその製造方法、太陽電池及びそのモジュール | |
| CN112820793A (zh) | 太阳能电池及其制备方法 | |
| CN217306521U (zh) | 一种太阳能电池及一种光伏组件 | |
| CN101621084B (zh) | 基于n型硅片的黄铜矿类半导体薄膜异质结太阳电池 | |
| CN101471389B (zh) | 太阳能电池 | |
| CN104868011A (zh) | N型全铝背发射极太阳能电池的制作方法和该方法制备的太阳能电池 | |
| CN212874518U (zh) | 太阳能电池 | |
| TWI740684B (zh) | 玻璃料及包括其的太陽能電池電極用漿料組合物 | |
| CN101621085B (zh) | 基于p型硅片的黄铜矿类半导体薄膜异质结太阳电池 | |
| KR101587267B1 (ko) | 알루미늄 전극 페이스트 및 이를 이용한 태양전지소자 | |
| CN117410361A (zh) | 一种太阳能电池组件及其双面制绒的TOPCon结构电池 | |
| CN102314956A (zh) | 导电铝胶及其制造方法、太阳能电池及其模块 | |
| TWI408822B (zh) | Thin silicon solar cell and its manufacturing method | |
| WO2022134994A1 (zh) | 太阳电池及生产方法、光伏组件 | |
| CN220233205U (zh) | 一种无主栅异质结太阳能电池及其组件 | |
| CN104835864B (zh) | 一种太阳能电池 | |
| CN212161835U (zh) | 一种高效低光衰掺镓双面perc电池 | |
| JP2011018748A (ja) | 太陽電池セルの製造方法 |