TWI496313B - 藉由穿通方式之背接式太陽電池製造方法 - Google Patents

Description

藉由穿通方式之背接式太陽電池製造方法 【交叉參照之相關申請案】

本申請案主張2011年8月31日於韓國智慧財產局所提出之韓國專利申請案第10-2011-0088032號之優先權，其整體揭露內容在此併入參考。

以下的公開係關於一種太陽電池及其製造方法，特別關於一種背接式太陽電池的製造方法，其能夠降低貴金屬的使用量以及最小化由半導體基板與電極的接觸而造成的表面缺陷，同時顯著地降低電極的電阻。

矽太陽電池已經從1950年起開發，但在1980年，一種能夠顯著地增加電壓與電流，同時藉由使用用於微電子的氧化矽膜的矽表面鈍化技術來減少基板表面缺陷的高效率的太陽電池已在1980年確切地出現。

影響基於半導體的無機太陽電池(為最常見的太陽電池)效率的因素主要分為三個。

作為增加太陽電池效率的第一因素，太陽電池的結構應該被設計為能夠最大化光的吸收。為此，結晶矽太陽電池具有被不均勻紋理化的表面以降低反射率。我們看到的太陽電池的表面顯示成深藍色，其透過覆蓋一抗反射膜以儘可能最大地增加入射到太陽電池的光量。此外，有需要藉由最小化電極的區域以最大化地確保光接收區域。

作為增加太陽電池效率的第二因素，需要儘可能最大化地增加載體的壽命，這是由於即使光的吸收已經被最大化地增加，當在太陽電池中被光激發的電子與電洞進入到基態時，電無法被產生。由於被稱為「載體 」的電子與電洞會因為雜質與基板表面的缺陷而重新結合並消失，需要藉由進行一使用高純度矽或去除雜質的吸氣製程，以及一去除表面缺陷的鈍化製程，來最大化地增加載體的壽命。所以，為了產生電，電子與電洞在重新結合之前需要移動到表面電極。今天，鈍化減少太陽電池表面缺陷的氮化矽層係作為抗反射膜，其對降低成本非常有利。

作為增加太陽電池效率的第三因素，由於太陽電池為一電子元件，需要考慮在載體運動期間與和外部電極接觸時能夠最小化各種電阻耗損的電極配置、材料選擇之類。尤其，魚骨型的表面電極需要增加導電性同時最小化光遮蔽耗損，因此，線寬、電極數量、以及類似者，應該依據裝置的特性而被最佳化。

作為太陽電池市場中的主流產品，用於增加晶體矽太陽電池的效率的最受矚目的技術是背接式太陽電池。射極穿孔捲繞式(emitter wrap through，EWT)太陽電池是背接式太陽電池的一種，其可收集由太陽光在其前面與背面所產生的載體，因此不像使用n型高階基板的指叉式背接式(interdigitated back contact，IBC)太陽電池，是一種如韓國專利公開公報第2006-0035657號所述，能夠使用p型低階基板實現高效率的太陽電池。

至於所有電極都位於背面以最大化光接收面的背接式太陽電池，SUNPOWER公司達到最高的效率為24.2%，且現代重工公司和韓華化學公司目前正在研究。

由於電極並未設在光接收面上，背接式太陽電池具有以整個光接收面吸收太陽光的優點，達到0%的電極遮光耗損。

在這種背接式太陽電池的結構中，所有的射極電極都進行局部的接觸。然而，電極形成在背面的太陽電池需要大尺寸的電極，因此需要使用大量的包括銀在內的高價貴金屬，這成為太陽電池在商業化上的障礙。此外，用於實現局部連接結構的相關技術具有局限性，其需要使用光刻製程以形成電極，且鈍化層被損壞，從而在電極形成過程中，增加了表面缺陷。

[相關技術文獻] [專利文獻]

(專利文獻1)韓國專利公開公報第2006-0035657號

本發明的一實施例提供一種背接式太陽電池的製造方法，其能夠最小化高價貴金屬的使用，在即使不使用光刻製程之下形成電極，最小化由於電極的形成造成的鈍化薄膜的耗損，以及展現卓越的電特性。

以一般的觀點，提供了一種背接式太陽電池的製造方法，此方法包括：(a)使用雷射形成導通孔以貫通一p型半導體基板的兩個相對表面；(b)在n型雜質存在之下在半導體基板上進行熱處理，從而掺雜n型雜質到半導體基板中；(c)在半導體基板的兩個表面的一表面上形成一抗反射膜，以及在半導體基板的該表面的相反表面上形成一鈍化膜；(d)塗佈在熱處理時貫通鈍化膜的一第一電極材料，從而在相反表面側的導通孔的開口部與鈍化膜鄰近導通孔的開口部的部份上形成第一電極以覆蓋導通孔的開口部，以及塗佈在熱處理時不貫通鈍化膜的一第二電極材料，從而形成第二電極以覆蓋第一電極；(e)塗佈在熱處理時貫通鈍化膜的一第三電極材料，從而在鈍化膜上形成第三電極，以及塗佈在熱處理時不貫通鈍化膜的一第四電極材料，從而形成第四電極以覆蓋第三電極；以及(f)在具有第一、第二、第三和第四電極的半導體基板上進行熱處理，從而在第一、第二、第三和第四電極之中只允許第一和第三電極與半導體基板透過穿通現象選擇性地連接。

第一電極可具有一點狀，其直徑為導通孔的開口部的直徑的1到20倍，且第二電極可具有一點狀，其直徑為第一電極的直徑的1.5到30倍。

此時，在第二電極具有一覆蓋第一電極的點狀的情況下，此方法可更包括，在階段d)之後，形成第五電極，其各具有一帶狀且覆蓋複數個在一直線上彼此分開的第二電極。

第一電極可具有一點狀，其直徑為導通孔的開口部的直徑的1到20倍，且第二電極可具有一帶狀，其較短長度為第一電極直徑的1.5到30倍，第二電極連接複數個在一直線上彼此分開的第一電極。

第三電極可具有一點狀，其直徑為10 μm到150 μm，且第四電極可具有一帶狀，其連接複數個在一直線上彼此分開的第三電極。帶狀第四電極的較短長度可較佳地為第三電極直徑的1.5到30倍。

第一電極材料或第三電極材料可包括：一或二或更多選自銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、及其合金的導電材料；以及一玻璃料，其含有含有氧化鉛的鉛玻璃或含有氧化鉍的無鉛玻璃。

覆蓋第一電極的第二電極材料或覆蓋第三電極的第四電極材料包括：一或二或更多選自銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、及其合金的導電材料；以及一二氧化矽基或磷酸鹽基且不含硼、鉍和鉛的玻璃料。

階段f)中的熱處理可在溫度為600℃到1000℃下進行。在熱處理時，第一電極與第二電極中，只有第一電極透過穿通現象選擇性地與半導體基板連接，且第三電極與第四電極中，只有第三電極透過穿通現象選擇性地與半導體基板連接。

1‧‧‧導通孔

2‧‧‧前射極

3‧‧‧導通孔射極

4‧‧‧背射極

100‧‧‧半導體基板

200‧‧‧抗反射膜

300‧‧‧鈍化膜

400‧‧‧n型電極

410‧‧‧第一電極

420‧‧‧第二電極

430‧‧‧第五電極

500‧‧‧p型電極

510‧‧‧第三電極

520‧‧‧第四電極

1a‧‧‧開口部

1b‧‧‧開口部

A‧‧‧n型匯流排電極

B‧‧‧n形指狀電極

圖1為一流程圖，顯示依本發明的太陽電池製造方法。

圖2為一視圖，顯示一基板的前面，以解釋依本發明的n型電極的一個例子。

圖3為一視圖，顯示一基板的背面，以解釋依本發明的n型電極的另一個例子，圖3的(a)顯示基板的背面，其中一依本發明的n型電極具有一帶狀，圖3的(b)顯示基板的背面，其中一依本發明的n型電極具有一點狀；且圖4為一視圖，顯示一基板的背面，以解釋依本發明的n型電極與p型電極的一個例子。

以下參考隨附的圖式，詳細說明依本發明的背接式太陽電池的製造方法。以下舉例說明的圖式係以實施例的方式提供，使本發明的精神可以充份地傳達給本發明所屬領域的技術人員。所以，本發明不限於以下提出的圖式，並可以以不同的形式來實施，且以下提出的圖式可以被誇張 化以便釐清本發明的精神。另外，相同的標號在整個說明書中表示相同的元件。

此時，除非另有說明，在本說明書中使用的術語，包括技術和科學術語，具有與本發明所屬領域的技術人員所通常理解者相同的意義，而且可能模糊本發明主旨的已知功能與成份的詳細說明將被省略。

圖1為一流程圖，顯示依本發明的背接式太陽電池的製造方法。如圖1所示，根據本發明的背接式太陽電池的製造方法可包括：a)使用雷射形成導通孔1以貫通一p型半導體基板100的兩個相對表面；b)在n型雜質存在的情況之下在半導體基板100上進行熱處理，從而掺雜n型雜質到半導體基板100中；c)在半導體基板100的兩個表面的一表面上形成一抗反射膜200，以及在半導體基板100的該表面的相反表面上形成一鈍化膜300；d)塗佈在熱處理時貫通鈍化膜300的一第一電極材料，從而在相反表面側的導通孔1的開口部與鈍化膜300鄰近導通孔1的開口部的部份上形成第一電極410以覆蓋導通孔1的開口部，以及塗佈在熱處理時不貫通鈍化膜300的一第二電極材料，從而形成第二電極420以覆蓋第一電極410；e)塗佈在熱處理時貫通鈍化膜300的一第三電極材料，從而在鈍化膜300上形成第三電極510，以及塗佈在熱處理時不貫通鈍化膜300的一第四電極材料，從而形成第四電極520以覆蓋第三電極510；以及f)在具有第一、第二、第三和第四電極410、420、510、和520的半導體基板100上進行熱處理，從而在第一、第二、第三和第四電極410、420、510、和520之中只允許第一和第三電極410和510與半導體基板100透過穿通現象選擇性地連接。

具體而言，半導體基板100的例子可包括第4族半導體基板，包括矽(Si)、鍺(Ge)或矽鍺(SiGe)；第3~5族半導體基板，包括砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、或磷化鎵(GaP)；第2~6族半導體基板，包括硫化鎘(CdS)，碲化鋅(ZnTe)；以及第4~6族半導體基板，包括硫化鉛(PbS)。

就結晶而言，半導體基板的例子可包括單晶、多晶、或非晶質基板。

在階段a)，使用雷射形成導通孔1，其貫通半導體基板100 兩個相對面，較佳地為一接收太陽光的光接收面，以及與光接收面為相反面的背面。導通孔1的直徑較佳地可為20 μm至120 μm。

在階段a)中，彼此分開的多個導通孔1被可靠地形成於半導體基板100。

具體而言，如圖2所示，彼此分開且二維地安排的導通孔的開口部1a係形成在欲形成n形指狀電極B的區域。較佳地，導通孔的開口部1b係形成於欲形成連接多個n型指狀電極的n型匯流排電極A的區域。

以照射雷射形成導通孔1涉及半導體基板100的熱損壞，所以，進行蝕刻製程以移除損壞區域(損壞去除蝕刻)是較佳的。

然後，具有導通孔1的半導體基板100在n型雜質存在下被施以熱處理，使n型雜質被掺雜在半導體基板100中。

n型雜質的掺雜被進行，以在半導體基板100的兩表面其中形成有導通孔1的開口部的表面上形成一前射極2，在導通孔1上形成一導通孔射極3，以及在半導體基板100的兩表面其中形成有導通孔1的開口部的另一表面上的一部份形成背射極4，該另一表面的該部份與導通孔1的開口部接觸。

在製造具有背接式結構的太陽電池時，形成前射極、導通孔射極、以及背射極的n型雜質的掺雜，可透過經常用於具有背接式結構的太陽電池的掺雜方法來進行。

例如，選自液相POCl₃ 與P₂ O₅ 的至少一種材料的n型雜質係與惰性氣體的載體氣體混合，此混合物被供應，然後半導體基板100在800到900℃的溫度下被施以熱處理10到60分鐘，使n型雜質掺雜至半導體基板100中。此時，載體氣體對n型雜質的混合比例，較佳地為1：1至8：1。此時，當雷射照射到半導體基板的局部區域上時，較高濃度的n型雜質可被局部摻雜在半導體基板中。在熱處理後，可進行一步驟以去除因掺雜後之熱處理而產生的雜質膜，例如磷矽酸鹽玻璃。

在掺雜n型雜質時，形成於光接收面以接收太陽光的前射極2較佳地具有50Ω/單位面積~100Ω/單位面積的薄層電阻；導通孔射極3較佳地具有10Ω/單位面積~50Ω/單位面積的薄層電阻；且形成在背面，其為接收太陽光的光接收面的相反面，的背射極4較佳地具有10Ω/單位面積~ 50Ω/單位面積的薄層電阻。

背射極4較佳地與導通孔1的開口部具有一同心結構，且較佳地具有一多邊形形狀或一圓形形狀，其直徑為導通孔1的開口部的直徑的2到30倍。

在掺雜n型雜質之後，抗反射膜200形成在被導通孔1貫通的兩個面的一面上，且鈍化膜300形成在被導通孔1貫通的兩個面的另一面上。

形成在半導體基板100的一面上，較佳地在半導體基板的光接收面的抗反射膜200，係用於防止太陽電池接收的光從太陽電池逸出，且鈍化在半導體基板100的表面上作為電子陷阱之處的表面缺陷。

在抗反射作用與鈍化作用係由單一材料進行的情況下，抗反射膜200可為一單一層薄膜，在反射作用與鈍化作用係由不同材料進行的情況下，抗反射膜200亦可為一不同材料層堆疊的多層薄膜。

此外，即使在抗反射作用與鈍化作用係由單一材料進行的情況下，為了最大化抗反射作用與有效地鈍化缺陷，抗反射膜200可為不同材料層堆疊的多層薄膜。

較佳地，防反射膜200可包括一單一膜，其選自半導體氧化物、半導體氮化物、含氮半導體氧化物、含氫半導體氮化物，半導體碳化物、氧化鋁、氟化鎂、硫化鋅、二氧化鈦與氧化鈰的至少一者，或一選自上述之至少二者所堆疊的多層薄膜。

作為矽太陽電池的一個例子，單膜型的抗反射膜200可為一氮化矽膜、含氫氮化矽膜，或氮氧化矽膜，且一多層薄膜型的抗反射膜200可包括一堆疊薄膜，其中堆疊有至少兩層選自氧化矽、氮化矽、碳化矽、氧化鋁、氟化鎂、硫化鋅、二氧化鈦、二氧化鈰的膜。

在另一表面，即，半導體基板100背面上形成的鈍化膜300係用以鈍化在半導體基板100的表面上作為電子陷阱之處的表面缺陷的膜。

較佳地，鈍化膜300可包括半導體氧化物、半導體氮化物、含氮半導體氧化物、含氫半導體氮化物、半導體碳化物、或二氧化鈦膜，或其堆疊的薄膜。

作為一個矽太陽能電池的例子，鈍化膜300可為氮化矽膜、含氫氮化矽膜、氧化矽膜、碳化矽膜、或氮氧化矽膜，且多層薄膜型鈍化膜 可包括一堆疊薄膜，其中堆疊有兩層選自氮化矽膜、含氫氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜、碳化矽膜、和二氧化鈦膜。

抗反射膜200與鈍化膜300可藉由使用傳統上在半導體鈍化製程中採用的薄膜形成方法來形成，且可用選自物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)、電漿增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)、和熱蒸鍍的至少一種來形成。

之後，n型電極和p型電極形成在鈍化膜300上。

n型電極400(n型指狀電極)可包括第一電極410和第二電極420。n型電極的形成可藉由在導通孔1的開口部與鈍化膜300鄰近導通孔1的開口部的部份形成第一電極410來進行，從而覆蓋位於半導體基板100背面，其為光接收面的相反面，的導通孔1的開口部，且形成覆蓋第一電極的第二電極。

第一電極410由於在熱處理時的穿通現象而貫通鈍化膜300，從而與半導體基板100連接，且第二電極410在熱處理時不貫通鈍化膜300。

如上所述，由於在第一電極410與第二電極420之間，只有第一電極410選擇性地貫通鈍化膜300，n型電極400與半導體基板100連接。此時，第一電極410形成在鈍化膜300上以覆蓋導通孔1的開口部，且因此第一電極410與半導體基板100的背射極4透過穿通現象而連接。

第一電極410與半導體基板100透過穿通的連接，意謂第一電極的材料由於與鈍化膜300的介面反應而貫通鈍化膜300，且因此第一電極的材料係與背射極4物理接觸且電連接。關於穿通現象的具體機制，請見J.Hoomstra，等人，31st IEEE PVSC Florida 2005。

具體地，第一電極410的形成是藉由採用由於在熱處理時的穿通現象而貫通鈍化膜300的第一電極材料，且第二電極420的形成是藉由採用在熱處理時不會貫通鈍化膜300的第二電極材料。

第一電極410較佳地係藉由印刷含有第一電極材料的墨水來形成，且第二電極420較佳地係藉由印刷含有第二電極材料的墨水來形成。

此時，用於形成第一電極410或第二電極420的印刷，較佳地以至少一選自網版印刷、凹版印刷、膠版印刷、輥對輥印刷、噴墨印刷來 進行，並使用一供給器，且考慮生產成本與量產能力，網版印刷是較佳的。

第一電極材料含有蝕刻鈍化膜300的導電金屬材料和玻璃料。含在第一電極材料中的導電金屬材料可為選自下列之一或兩或多者：銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)，及其合金。由於低熔點和優異的導電性，銀、銅、鎳、鋁、或其合金是較佳的，更佳的是銀。

第一電極材料中所含的玻璃料，為蝕刻鈍化膜300的玻璃料，且包括含氧化鉛的鉛玻璃、含氧化鉍和氧化硼的無鉛玻璃、或其混合物。

基於鉛玻璃的玻璃料的例子可包括氧化鉛-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁玻璃料、氧化鉛-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁-氧化鋯玻璃料、氧化鉛-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁-氧化鋅玻璃料、或氧化鉛-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁-氧化鋅-氧化鈦玻璃料。基於無鉛玻璃的玻璃料的例子可包括氧化鉍-氧化鋅-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁玻璃料、氧化鉍-氧化鍶-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁玻璃料、氧化鉍-氧化鋅-二氧化矽-氧化硼-氧化鑭-氧化鋁玻璃料、氧化鉍-氧化鋅-二氧化矽-氧化硼-氧化鈦玻璃料、氧化鉍-二氧化矽-氧化硼-氧化鍶玻璃料、或氧化鉍-二氧化矽-氧化硼-氧化鋅-氧化鍶玻璃料。此時，鉛玻璃或無鉛玻璃可更包括由一或兩種或多種選自氧化組、氧化銻、氧化鉛、氧化銦、氧化鎵、氧化釔、與氧化鐿的添加劑。由塗佈第一電極材料形成的第一電極410較佳地包括重量百分比3%至5%的鉛玻璃或無鉛玻璃。

如上所述，在第一電極410和第二電極420之間，第二電極420不貫通鈍化膜300，僅第一電極410選擇性地貫通鈍化膜300與基板連接。第二電極420不貫通鈍化膜300的意思，是第二電極材料不會與鈍化膜300發生介面反應，且即使在施加熱能時，第二電極材料穿通鈍化膜300也不會發生。

第二電極材料含有不與鈍化膜300反應的導電性金屬材料和玻璃料。含在第二電極材料中的導電金屬材料，可為選自下列之一或二或更多者：銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)，及其合金。含在第二電極材料中的玻璃料為不蝕刻鈍化膜300的玻璃料，且較 佳地為一般二氧化矽基或磷酸鹽基且不含硼、鉍和鉛的玻璃。

更佳地，含在第二電極材料中的玻璃料，較佳地為二氧化矽基或磷酸鹽基且不含硼、鉍和鉛，且其玻璃化轉變溫度(Tg)為第一電極材料所含的玻璃料的1.2到2倍。

二氧化矽基玻璃料較佳地含有一或二或多種選自氧化鋰、氧化鈉、氧化鉀、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、氧化鍶、氧化鋅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鉭、氧化銻、氧化鉛、氧化銦、氧化鎵、氧化釔、與氧化鐿的材料，且使用二氧化矽作為網路形成成份。磷酸鹽基玻璃料是釩磷酸鹽基玻璃，氧化磷-氧化釩，或鋅-銻-磷酸鹽基玻璃，氧化磷-氧化鋅-氧化銻。磷酸鹽基玻璃料較佳地含有一或二或更多選自氧化鉀、氧化鐵、氧化銻、氧化鋅、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鎢的材料。此時，塗佈第二電極材料形成的第二電極420較佳地含有重量百分比3至5%的二氧化矽基或磷酸鹽基玻璃。

如圖3的(a)和(b)所示，第一電極的特徵在於成一點狀，且第二電極420的特徵在於成一帶狀(圖3的(a))或一點狀(圖3的(b))。

為了最小化由於鈍化膜300被第一電極410穿通的損傷而造成的表面缺陷的增加，以及降低接觸電阻，與n型掺雜區域由於熱處理時的穿通而連接的第一電極410的直徑，較佳地為位於半導體基板相反面的導通孔1開口部的1到20倍。此時，第一電極410的厚度較佳地為0.5μm至30μm。

在覆蓋第一電極410的第二電極420具有一點狀的情況下，第二電極420的直徑較佳地為第一電極410直徑的1.5到30倍，且第一電極410與第二電極420具有同心結構。

由於第一電極410覆蓋導通孔1的開口部1a，且第二電極420覆蓋第一電極，第一電極410與第二電極420被安排成一圖案，其與多個形成在半導體基板100中的導通孔1所定義的圖案，即，形成在半導體基板100的背面的導通孔1的開口部1a所定義的圖案相同。

至於導通孔1的開口部1a的圖案，其由安排形成於n型指狀電極區域中的多數個導通孔1所定義，當由多個在一直線上彼此分開的開口部1a所構成的結構被指定為一個單位時，兩或多個單位更佳地係彼此分 開且平行，如圖2所示。

因此，亦作為第一電極410和第二電極420的圖案，當由多個在一直線上彼此分開的點形電極所構成的結構被指定為一個單元時，二或多個單元彼此分開，且較佳地彼此分開且平行。

如圖3的(a)所示，在第二電極420具有帶狀的情況下，第二電極420具有一覆蓋多個第一電極410的帶狀，且多個第一電極410藉由第二電極420彼此電連接。

具體地，第二電極420具有一覆蓋在一直線上彼此分開的第一電極410的帶狀，且多個依據位於一直線上的第一電極的第二電極可彼此分開且平行。

較佳地，帶狀的第二電極具有一50μm至1,000μm的寬度(較小的長度)。

如圖3(b)所示，在第二電極420具有點狀的情況下，在第二電極420上形成一具有一帶狀的第五電極430是較佳地，其覆蓋多個在一直線上彼此分開的第二電極420。此時，依據位於一直線上的第二電極的第五電極430可彼此分開且彼此平行。

多數個第一電極410與第二電極420係藉由第五電極430彼此電連接。具有帶狀的第五電極430較佳地具有50μm至1,000μm的寬度(較小的長度)。

第五電極可透過塗佈導電金屬材料來形成，其含有一或二或更多選自銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、及其合金的材料，且較佳地用以印刷來塗佈。

由點狀的第一電極410、點狀的第二電極420、以及帶狀的第五電極430所構成的n型電極將鈍化膜300的損害降到最小，其非常低的電阻也將電阻損耗降到最小。

n型電極包括第一電極410、點狀的第二電極420、以及第五電極430，或是第一電極410與帶狀的第二電極420，從而將鈍化膜300的損耗降到最小，且允許製造出具有10^-6 Ωcm² 級接觸電阻的電極。

如圖4所示，p型電極500(p型指狀電極)可包括第三電極 510與第四電極520。p型電極500可藉由在鈍化膜300上形成第三電極510，以及形成覆蓋第三電極510的第四電極520來形成。

第三電極510由於熱處理時的穿通現象而貫通鈍化膜300，從而與半導體基板100連接，且第四電極520不貫通鈍化膜300。

如上所述，p型電極500的第三電極510與第四電極520中，只有第三電極510選擇性地貫通鈍化膜300而與基板100連接。此時，第三電極510與n型電極分開，並藉著穿通現象而與p型半導體基板100，即，半導體基板100的背面未掺雜n型雜質的一部份連接。

第三電極510與半導體基板100藉由穿通的連接，意謂第三電極材料由於與鈍化膜300的介面反應而貫通鈍化膜300，且因此第三電極材料與半導體基板100的背面物理接觸並電連接。

具體而言，第三電極510係藉由塗佈第三電極材料而形成，第三電極材料在熱處理時因穿通現象而貫通鈍化膜300，且第四電極520係藉由塗佈第四電極材料而形成，第四電極材料在熱處理時不會貫通鈍化膜300。

第三電極510較佳地係由印刷含有第三電極材料的墨水而形成，且第四電極520較佳地係由印刷含有第四電極材料的墨水而形成。

此時，用於形成第三電極510或第四電極520的印刷，較佳地以至少一選自網版印刷、凹版印刷、膠版印刷、輥對輥印刷、噴墨印刷來進行，並使用供給器，且考量生產成本與量產能力，網版印刷是較佳的。

第三電極材料含有導電金屬材料與蝕刻鈍化膜300的玻璃料。第三電極材料所含的導電金屬材料可為一或二或更多選自銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、及其合金的材料。

第三電極材料所含的玻璃料為蝕刻鈍化膜300的玻璃料，且包括含有氧化鉛的鉛玻璃、含有氧化鉍和氧化硼的無鉛玻璃、或其混合物。

鉛玻璃基玻璃料的例子可包括氧化鉛-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁玻璃料、氧化鉛-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁-氧化鋯玻璃料、氧化鉛-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁-氧化鋅玻璃料、或氧化鉛-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁-氧化鋅-氧化鈦玻璃料。無鉛玻璃基玻璃料的例子可包括氧化鉍-氧化鋅-二氧化矽- 氧化硼-氧化鋁玻璃料、氧化鉍-氧化鍶-二氧化矽-氧化硼-氧化鋁玻璃料、氧化鉍-氧化鋅-二氧化矽-氧化硼-氧化鑭-氧化鋁玻璃料、氧化鉍-氧化鋅-二氧化矽-氧化硼-氧化鈦玻璃料、氧化鉍-二氧化矽-氧化硼-氧化鍶玻璃料、或氧化鉍-二氧化矽-氧化硼-氧化鋅-氧化鍶玻璃料。此時，鉛玻璃或無鉛玻璃可包括由一或二或更多選自氧化組、氧化銻、氧化鉛、氧化銦、氧化鎵、氧化釔、與氧化鐿的添加劑。由塗佈第三電極材料所形成的第三電極510較佳地包括重量百分比3%至5%的鉛玻璃或無鉛玻璃。

如上所述，關於第三電極510和第四電極520，第四電極520不貫通鈍化膜300，只有第三電極510選擇性地貫通鈍化膜300與基板連接。第四電極520不貫通鈍化膜300意謂第四電極材料不會與鈍化膜300進行介面反應，且即使在施加熱能的情況下，第四電極材料穿通鈍化膜300也不會發生。

第四電極材料含有不會與鈍化膜300反應的導電金屬材料和玻璃料。第四電極材料所含的導電金屬材料可為一或二或更多個選自銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)v鈀(Pd)、及其合金的材料。第四電極材料所含的玻璃料為不會蝕刻鈍化膜300的玻璃料，較佳地為不含硼、鉍和鉛的一般二氧化矽基或磷酸鹽基玻璃。

更佳地，包括在第四電極材料裡的玻璃料之玻璃化轉變溫度(Tg)為第三電極材料所包括的玻璃料的1.2到2倍，且較佳地為不含硼、鉍和鉛的二氧化矽基或磷酸基的玻璃。

二氧化矽基玻璃料較佳地含有一或二或多種選自氧化鋰、氧化鈉、氧化鉀、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、氧化鍶、氧化鋅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化組、氧化銻、氧化鉛、氧化銦、氧化鎵、氧化釔、與氧化鐿的材料，且使用二氧化矽做為網路形成成份。磷酸鹽基玻璃料是釩磷酸鹽基玻璃，氧化磷-氧化釩，或鋅-銻-磷酸鹽基玻璃，氧化磷-氧化鋅-氧化銻。磷酸鹽基玻璃料較佳地含有一或二或多種選自氧化鉀、三氧化二鐵、氧化銻、氧化鋅、二氧化鈦、氧化鋁、與氧化鎢的材料。此時，由塗佈第四電極材料形成的第四電極520較佳地包括3至5%(重量百分比)的二氧化矽基或磷酸鹽基玻璃。

如圖4所示，第三電極510的特徵為一點狀，且第四電極的特徵為一覆蓋多個第三電極510的帶狀。

具體地，在第三電極510具有點狀的情況下，當由多個在一直線上彼此分開的點所構成的結構被指定為一個單位時，二或多個單元較佳地係彼此以一預定距離分開，且較佳地彼此分開且平行。

第四電極520具有多數個彼此分開的帶狀，且各帶狀的第四電極520的特徵為電連接點狀的第三電極510。

第三電極510有10μm至300μm的點直徑，且較佳地為10μm到150μm。點直徑的尺寸使第三電極510與半導體基板100連接且最小化鈍化膜的損傷。

形成在第三電極510上且覆蓋的點狀的第三電極510的帶狀第四電極520較佳地具有50μm至1,000μm的寬度(較小的長度)。這個寬度的尺寸降低了因第三電極510與半導體基板局部微接觸而增加的電阻，且具體地，此由第三電極510與第四電極520所構成的p型電極具有3~6×10^-6 Ωcm的電阻。

如圖3與4所示，n型電極400包括點狀的第一電極410以及連接位於一直線上的第一電極410的帶狀的第二電極420，或是點狀的第一電極410、點狀的第二電極420、以及帶狀的第五電極430。多個n型電極400的末端係由一n型共同電極10(n型匯流排電極)彼此連接。

p型電極500包括的點狀的第三電極510以及連接位於一直線上的多個第三電極510的帶狀的第四電極520，且p型電極500係位於兩個彼此相鄰的n型電極400之間。較佳地，複數個p型電極500的末端透過p型共同電極20(p型匯流排電極)彼此連接。

如同n型電極400，n型共同電極10可較佳地包括點狀第一共同電極11，以及一覆蓋多個第一共同電極11且連接多個n型電極400末端的帶狀第二共同電極12，如圖3(a)所示。

此外，如同p型電極500，p型共同電極20較佳地包括點狀第三共同電極21，以及一覆蓋多個第三共同電極21且連接多個p型電極500末端的帶狀第四共同電極22，如圖4所示。

與n型電極的第一電極410與第二電極420類似地，n型共同 電極10的特徵，為在第一共同電極11與第二共同電極12中，只有第一共同電極11透過穿通現象與半導體基板的射極層選擇性地連接，如圖3的(a)和(b)所示。第一共同電極11可藉由塗佈與第一電極材料相似的材料形成，第二共同電極12可藉由塗佈與第二電極材料相似的材料形成。

與p型電極500的第三電極510與第四電極520類似地，p型共同電極20的特徵，為在第三共同電極21與第四共同電極22中，只有第三共同電極21透過穿通現象選擇性地與半導體基板的p型區域連接。第三共同電極21可藉由塗佈與第三電極材料相似的材料形成，第四共同電極22可藉由塗佈與第四電極材料相似的材料形成。

n型共同電極10可在形成n型電極400的階段，透過使用與形成n型電極400的方法類似的方法來形成，且p型共同電極20可在形成p型電極500的階段，透過使用與形成p型電極500的方法類似的方法來形成。

較佳地，用於透過穿通選擇性地連接的熱處理，在以印刷形成n型電極400、p型電極500、n型共同電極10、以及p型共同電極20之後進行是較佳的。

所以，p型電極500或n型電極400係形成為梳齒狀，其一端係透過共同電極彼此連接。p型電極500與n型電極400較佳地以一指叉結構或一魚骨結構形成在半導體基板100的背面其中p型電極500與n型電極400彼此指叉。

具體地，上述的n型電極和p型電極，較佳地n型電極400、p型電極500、n型共同電極10、p型共同電極20係形成在鈍化膜300上，然後進行熱處理，使得在構成n型電極的第一電極410與第二電極420中，只有第一電極410選擇性地連接到半導體基板100的背射極，且在構成p型電極的第三電極510與第四電極520中，只有第三電極510選擇性地與半導體基板100的p型掺雜區域連接。

此時，在進行p型電極500的印刷與n型電極400的印刷之後，半導體基板與n型及p型電極由於穿通的連接較佳地透過熱處理來進行。用於形成p型電極500和n型電極400的熱處理較佳地以600℃到1000℃進行。

依本發明的太陽電池製造方法，在掺雜n型雜質之前，可更進行一蝕刻半導體基板100以在表面形成微細凹凸的表面紋理化階段。此蝕刻包括乾或濕蝕刻，且紋理化表面包括一表面，其中布置了複數個倒金字塔形的微細的凹凸圖案。

此外，在形成導通孔之前，可更進行一形成背面場(back surface field，BSF)表面層的步驟，以透過在與光接收面相反的背面上塗佈含有p型雜質的掺雜液，以及接著在塗佈了含有p型雜質的掺雜液的半導體基板上進行熱處理，在半導體基板100的背面上產生一背電場。此時，由於只有第三電極選擇性地穿通，在p型電極的第三電極和第四電極中，第三電極可與形成在半導體基板背面的背面場區域電性與物理性連接。此外，當射極層透過塗佈n型雜質而形成時，射極層可以可靠地在n型共同電極下方形成。

如上所述，依本發明的太陽電池製造方法，可以最大限度地減少使用高價的貴金屬，包括銀，從而減少了處理成本；即使不使用高價的裝置與多階段製程，包括光刻製程的情況下，形成了電極，從而迅速和簡單地以低成本製造太陽電池；且防止由於基板因形成電極而造成的基板劣化而導致的效率下降；最小化由於鈍化層因微接觸或局部接觸的損傷而造成的缺陷，從而最小化載體的消失；以及達到與半導體基板連接的p型與n型電極的低串聯電阻。

如上所述，雖然本發明透過例如具體的元件等具體事項、例示性的實施例、和附圖來描述，它們僅提供用於協助本發明的完整理解。因此，本發明並不限於例示性的實施例。本發明所屬領域的技術人員可從這些描述而進行各種修改和變化。

因此，本發明的精神，不應該被限定於上述的例示性實施例中，且後續的申請專利範圍以及與申請專利範圍相同或均等的修改均落入本發明的精神和範圍內。

1‧‧‧導通孔

2‧‧‧前射極

3‧‧‧導通孔射極

4‧‧‧背射極

100‧‧‧半導體基板

200‧‧‧抗反射膜

300‧‧‧鈍化膜

410‧‧‧第一電極

420‧‧‧第二電極

510‧‧‧第三電極

520‧‧‧第四電極

Claims (8)

1. 一種背接式太陽電池的製造方法，該方法包含：(a)使用雷射形成導通孔以貫通-p型半導體基板的兩個相對表面；(b)在n型雜質存在之下在該半導體基板上進行熱處理，從而掺雜該n型雜質到該半導體基板中；(c)在該半導體基板的該兩個表面的一表面上形成-抗反射膜，以及在該半導體基板的該表面的相反表面上形成-鈍化膜；(d)塗佈在熱處理時貫通該鈍化膜的一第一電極材料，從而在該相反表面側的該導通孔的開口部與該鈍化膜鄰近該導通孔的開口部的部份上形成第一電極以覆蓋該導通孔的該開口部，以及塗佈在熱處理時不貫通該鈍化膜的一第二電極材料，從而形成第二電極以覆蓋該第一電極；(e)塗佈在熱處理時貫通該鈍化膜的一第三電極材料，從而在該鈍化膜上形成第三電極，以及塗佈在熱處理時不貫通該鈍化膜的一第四電極材料，從而形成第四電極以覆蓋該第三電極；以及(f)在具有該第一、第二、第三和第四電極的該半導體基板上進行熱處理，從而在該第一、第二、第三和第四電極之中只允許該第一和第三電極與該半導體基板透過穿通現象選擇性地連接。
2. 如申請專利範圍第1項的背接式太陽電池的製造方法，其中該第一電極具有一點狀，其直徑為該導通孔的該開口部的直徑的1到20倍，且該第二電極具有一點狀，其直徑為該第一電極的直徑的1.5到30倍。
3. 如申請專利範圍第1項的背接式太陽電池的製造方法，更包含，在申請專利範圍第1項所載之階段d)之後，形成第五電極，其各具有一帶狀且覆蓋複數個在一直線上彼此分開的該第二電極。
4. 如申請專利範圍第1項的背接式太陽電池的製造方法，其中該第一電極具有一點狀，其直徑為該導通孔的該開口部的直徑的1到20倍，且該第二電極具有一帶狀，其連接複數個在一直線上彼此分開的該第一電極。
5. 如申請專利範圍第1項的背接式太陽電池的製造方法，其中該第三電極具有一點狀，其直徑為10μm到150μm，且該第四電極具有一帶狀，其連接複數個在一直線上彼此分開的該第三電極。
6. 如申請專利範圍第1項的背接式太陽電池的製造方法，其中該第一電極材料或該第三電極材料包括：一或二或更多選自銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、及其合金的導電材料；以及一玻璃料，其含有包含氧化鉛的鉛玻璃或包含氧化鉍的無鉛玻璃。
7. 如申請專利範圍第1項的背接式太陽電池的製造方法，其中該第二電極材料或該第四電極材料包括：一或二或更多選自銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、及其合金的導電材料；以及一二氧化矽基或磷酸鹽基且不含硼、鉍和鉛的玻璃料。
8. 如申請專利範圍第1項的背接式太陽電池的製造方法，其中申請專利範圍第1項所載之階段f)中的熱處理係在溫度為600℃到1000℃下進行。