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TW318286B - - Google Patents

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TW318286B
TW318286B TW085108701A TW85108701A TW318286B TW 318286 B TW318286 B TW 318286B TW 085108701 A TW085108701 A TW 085108701A TW 85108701 A TW85108701 A TW 85108701A TW 318286 B TW318286 B TW 318286B
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Description

A7 318286 B7 五、發明説明（1) 發明領域 本發明係與背面接觸式太陽能.電池之設計及製造方法 的改進有關。 發明背景= 存在多種因素影響光電壓電池的發展，其中皆與新設 計，新材料及新的製造技術有關。迄今人類已耗極大的心 力提升太陽能的轉換效率。也產生了很大的進步。對於 AMI ，照明（通過地球大氣層的陽光），1914年時 太陽能電池的效率爲1%，到1 9 54年的矽單晶太陽能 電池的效率提升到6%，到1 9 8 0年代中期太陽能電池 的效率據報告爲2 2 — 2 5% *應用濃度電池，其中使用 透鏡增加陽光，可使光量比正常強度大，則效率爲 27.5%，與典型石化燃料電廠的38—40%的熱效 率*及輕水式核電廠的3 2 — 3 4%相差不多。 爲了使太陽能電池能更經濟以使用在大型應用上（如 提供電力予住民）*則其他方面的考量更形重要•其中一 項考置因素爲製造成本•大部份家庭在屋頂上均有足夠的 區域提供太陽能電池產生8500KW—h r s的電力， 此電力足以讓一般家庭使用，太陽能電池商業化的瓶頸並 非f於效率，而是如何降低太陽能電池每單位面積的成衣 •解決的方法之一爲使用矽太陽能電池，尤其是以薄（約 1 0 0 em)之矽基體，其中可有效地使用髙品質矽。今 曰在研發上的挑戰係減少這些太陽能電池的單位成本•而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 A7 B7 318236 五、發明説明（2 ) 使其可與傳統的石化燃料電廠相競爭。一種方法是改進製 造技術* (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) 除了製造技術外，某些設計結構提供其他設計上的優 點•其中之一優勢設計爲背面接觸式太陽能電池，尤其是 使用薄的矽基髖。 均勻接點矽太陽能電池含P - j接點，用於從光生空 洞中分開光生霣子。對於將適當作用的太陽能電池，電子 需要朝向用於η型材料的接點，且電洞需要向用於p型材 料的接點漂移•在半導體中的光強度隨深度下降，因此ρ ν - η接點最好靠近照明面，以在使其爲ρ - η接點分開前 降低電子和電洞再結合的機會·在薄矽太陽能電池中，雖 然髦池的厚度小於傳統矽太陽能電池（約3 0 0 #m)， 且轉換成電洞或電荷對的光子較少，光生電洞對的平均壽 命可令光生電子可漂移至對應接點處•即在薄矽太陽能電 池中*與m池的厚度比較，少數載體擴散長度可相當長， 使電池性能不會減損•在本發明中，少數載體擴散長度等_ 於電池的厚度或更大· 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 而且現存（前接點）矽太陽能電池之結構爲在太陽能 電池之照明側的整個基體上形成大的ρ — η接點·此種現 存之設計較簡單，因爲整個前表面覆蓋住，沒有住何圖樣 可用於射極（在ρ — η接點電池上的典型ρ型餍）·但是^ 在這些型對準中，對前表面及射極層加上同時且具競爭性 的要求。另一方面，射極擴散相當淺，且低摻雜濃度（小 於1 X 1 〇10cm _3)以減低再結合（此發生在較高摻雜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公慶） 318286 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 _.__B7_五、發明説明（3 ) 濃度處）·另一方面，此淺且微摻雜的射極具髙薄板電阻 (側向流過傳統電池頂層的電流，.且在任何接觸柵線間， 此薄板電阻與摻雜層厚度成反比），一般大於10 0 0 hm/平方，此必需柵接觸線緊密間隔以避免多餘的故 姆功率耗損。 在傳統前接觸電流機構中緊密間隔的接觸線由於經由 接觸材料而使下餍矽變淺而降低功率•另外，如果摻雜保 護低，接觸摻雜劑層介面將整流（如Schottky二極體）， 而非電阻性，此係應用與二極體的打開電壓有關的功率耗 損。但摻雜保護愈高，則射極層中《子及電洞的結合率更 高，此種結合具破壤性，且基本上愈接近光照射處愈高· 最後，用於增加光陷機構接觸線之前表面紋理必需逋過一 粗糙面，而不會失去連績性，此很難達成。另外*某些上 紋方法，如多孔矽方法，不易產生均可接受之均勻性的擴 散層。 因此之故，對於傳統的太陽能電池，必需形成重摻雜 表面以提升歐姆揆點，且減低陰影的需要性和用於降低載 體再結合及有效表面保護層之微摻雜的需要性取得平衡· 上紋理及遮蔽的限制也是問題。另一種方法係將P — η接 點置於電池背面（不受照明側）•在此背面接觸式太陽能 電池中，上紋理及保護前表面的需要與形成Ρ - η接點及^ 與射極及基極接觸的霱要分開。此意謂Ρ — η接點可加深 ，且射極可重摻雜，而不會產生極端的效應•照明表面之 變淺不再發生，因爲與前表面沒有任何接觸，且金屬接觸 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 装 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（210 X 297公釐） A7 ^18286 ___B7 _ 五、發明説明（4 ) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 線之間隔不會造成問題。因爲此型電池一般使用數位間接 觸，幾乎一半背表面區覆蓋接觸金靥，且另一半覆蓋負接 觸金靥·因爲ρ_ η 接點位在接觸的背面，但是在開始 材料（底部）中的少數載體擴散長度必需超過電池厚度， 以得到令人滿意的能量轉換效率。此方法最好的結果爲形 成S t a n d f 〇 r d U n i ν e r s i t y群，據報告在漂移Έ背面接觸 式矽太陽能電池厚1 8 0 面稹3 5 cm2時在一太陽 照射（100mW/cm2 )下的效率可達21 · 3%; 在2 4°C下對一次太陽AM I照射爲2 2% (見R.A. Si-nton等人在 IEEE Electron Device Lett，EDL-7 Νο·7， 第 5 6 7 頁（ 1 9 8 6 年）’Largearea 2 1% Efficiency Si Solar Cells# * Conf. Record 23rd IEEE Ph-otovo1 at i c Specialists Conference · p. 15 7 ( 1 9 9 3 年）· 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 一如Sinton等人提出的背面接觸式太陽能電池之設計 需要相當複雜且昂貴的製造手績，一般與稹體電路的製造 有關·這些處理包含分開的P型及η型擴散（各需加罩） ，相對於正接觸金靥使用光石板印刷對準負接觸金羼，且 由蒸發或濺射沉稹多層接觭式金靥系統·因此，雖然背面 接觸結構優於傳統的前接觸結構，但其配置相當昂貴· 發明概述 本發明經由使用背面接觸式矽太陽能電池而降低矽太 陽能電池的製造成本，而仍能維持相當高的太陽能電池轉 本紙張尺度通用中國國家揉牟（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 7 正 附件—：第85108701號專利申請案 00 中文說明書修正頁 ΜΓ86^-8^# 五、發明説明（5 ) ["… 換效率，該背面接觸式矽太陽能電池使用單一種材料（最 好爲鋁材料）作爲Ρ型形成材料及η型矽（S i )之厚層 中的歐姆接觸材料。另外在本實施例中用於背面接觸式柵 線的著名的製造方法使用相當便宜的幕印刷，自行對準接 觸系統。此接觸系統的顳著特徴爲經由將陽極氧化加在一 組接點上以各組接點間互相絕緣而達成自行對準的功能， 因此消除設定完成柵線圇樣之連績加罩以確定對準的必要 性0 在較佳實施例中，在本發明的矽背面接觸式太陽能電 池加入多種有用的設計，包含（但不受此限制）：表面紋 理（在晶體成長期間形成且應用化學方法），前及背面場 少數載體鏡，使用矽氧化層之表面受到保護，使用逆反射 性覆層，使用歐姆接觸作爲背面光反射器，本質保護，防 止由於相鄰之n +及P +的重摻雜而破壞逆向偏壓，且改 進負及正接觸匯流排桿，此使得當電池串聯時可設計^表 面安裝技術#。 圖式簡述’ 圖1示本發明較佳實施例之樹枝狀結晶網狀矽空位（ b 1 ank )的截面； 圚2示在用於正接觸之鋁沉積階段中網的截面； 圖3示熱處理階段中網之截面； 圖4 A示在形成鋁氧化物之第一金屬絕緣階段期間網 的截面圖： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） —----：---1--袭------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印«. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印«. A7 _B7 五、發明説明（6 ) 圖4B爲圖4A中網之背面部份的部份放大圖； 圖5 A爲從背面除去矽氧化物.期間網的截面圊； 圖5B示圚5A中網之背面的放大圖； 圖6A爲用於負接點之金屬沉積期間網之截面圓； 圖6B示圖6A中背面之放大圖； 圖7爲完成之電池的底部背面視圖； 圖8爲具8個電池之基體的背側面的平面圓； 圖9爲圓8之基體上，電池之一的後表面之放大圖； 圖1 0爲沿9之線1 0 - 1 0所視之剖面圖； 圖1 1爲一對正電極之一部份及其間區域的放大詳細 視圖；以及 圖1 2爲圖9之電池頂部之角落部位的放大詳細視圃 較佳實施例之詳細說明： 現請參考附圖，其中說明本發明之較佳製造技術及設 計· 圖1 一 7示樹枝狀結晶網狀矽，其實本發明可使用任 何型式的砂，包含漂浮IS ( float zone)型砂，Czochar-alski砂*磁Czocharalski较，鑄模砍*及板砂•在操作 晶胞狀況超過晶胞厚度時，該類矽可提供少數載體擴散艮 度· 用於本發明之背面接觸式矽（S i )太陽能電池的開 始材料可爲任意型式的η型矽開始材料，如層1 0所示者 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装. 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 ____B7_ 五、發明説明（7 ) 。Si之共同η型摻雜包含周期表上第五群原子，且包 含如L· i ，Sb，Ρ及As之元素。但是，須知所提出之 電池結構亦可作爲P型甚或未摻雜矽材料，因爲層1 0之 功能主要作爲。 在圖中所示的較佳實施例中，開始材料（圖1之厚層 1 0 )爲摻雜含銻之η型樹枝狀結晶網狀矽。使用製造 Czocharalski ( C Ζ )矽相似的方式成長樹枝狀結晶網狀 矽細長片。但是除了樹枝狀結晶網狀矽外，可用其他方法 成長矽，如漂浮區矽，CZ矽，鋳造矽，及板矽。基本上 成長厚約1 0 0 0微米的樹枝狀結晶網狀矽，也可成長其 他厚度。在此厚度下少數載體擴散長度通常多於晶胞的厚 度，通常爲2或3倍。一淺n +層放在Sb摻雜S i細長 片的上下表面，擴散進兩表面，而網仍在成長爐中•如果 在網成長中，沒有導入n +表面層2 0，可在處理開始時 ，可沉稹任何習知方法加以處理，包含使用快速熱處理， 從液體摻雜源同時進行前及背面擴散· n +層產生'表面 場，，此驅使空洞離開表面，而減低表面再結合，且將在 表面層產生的空洞加速至p_n接點處，且其他優點爲增 加短路電流且開路電壓以增加太陽能轉換效率•而且背面 n +層提升歐姆接觸至負接觸金靥，此將於下文說明· 另外，提供上及下表面的表面紋理。如圖所示呈鋸齒^ 型圖樣3 0的表面紋理可由導入陽極蝕刻而產生多孔S i 層成長（見參閲 Y. S. Tsuo 等所 Conf. Record 23rd IEEE Photovoltaic Specialists Conf. (Louisille KY)所發 本紙張尺度遑用中國固家樣隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 -10 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 318286 A7 B7 五、發明説明（8 ) 表的、Potential Applications of Porous Silicon in Photovoltaics# ) ( 1 9 9 3 )，或應用機械切割，或 光雷射蝕刻。雖然在較佳實施例中，顯示紋理及摻雜表面 ，在一般例子中其使用爲適當者•爲清楚起見在圖2 — 6 中並沒有顯示電池底表面之紋理· 圖1 一 6示太陽能電池製造之重要步驟，包含以鋁作 爲摻雜劑及歐姆接觸材料，且使用自行對準陽極氧化技術 加罩。本文中的鋁或鋁材料定義爲多孔A 1或A 1 -S i .合金，其中矽濃度小於共融組成（88. 3%A1， 11.3%矽，重量百分比）•此矽在條狀體之整個背面 之半處，該條狀體端對端間間隔約100#m (微米）， 且各爲lOOjam寬，如圖2所示之間隔40。在條狀體 5 0間的間隔4 0應小於微（空洞）擴散長'度，以有效地 捜集載體。最好線寬及間隔可降至1 0 0 以下•線寬 值之上限約爲2 0 0 ，端對端間隔之範圍介於約5 0 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
Mm至約3 0 0 Mm之間•因此鋁的平行條狀體各形成用 於ρ — η接觸太噚能電池之摻雜來源材料的分隔區，且如 將於下文說明者，其底部連結而形成正接觸匯流排桿的匯 流排桿區· 在沉積鋁之較佳實施例中，由幕印刷沉積鋁’其爲鋁 資物中的一種熟知之技術。圖2中示鋁之條狀體，如條狀^ 體5 0，其中鋁沉稹入紙張平面中·除幕印刷以外的其他 方法仍在本發明的觀黏之內，如電子束蒸發或濺射’但是 這些方法往往需成本更高的打樣方法，光石板印刷等’ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4洗格（210X297公釐） -11 - A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 五'發明説明（9 ) 因此較少使用· —般而言，P型材料的鋁層與.η型材料之厚層比較起 來，顯得相當薄，對約2 0 0 厚的厚層而言，鋁層厚 約2至2 0以m。 在本發明的實施例中選用鋁層之間的有三：作爲P型 摻雜源，作爲正接觸金屬，在其所覆層的背面區作爲部份 背面光反射劑，約佔5 0%的背面區域。 現請參考圖3，其中說明熱處理方式，顯示在8 5 0 °<：的富氧環境中沉稹鋁層的熱處理效應•在此步驟中，由 幕印刷沉積鋁及矽而形成Ρ_ η接點。而且相信，將溫度 維持在8 5 0 °C經如3 0分鐘或更久，則可形成令人滿意 的合金。此溫度可從鋁矽共融溫度5 7 7 °C至矽之融點 1 4 2 0 °C ·可由快速熱處理單元加熱，或使用帶爐，管 鑪等。周圍空氣可爲如氬或氖之惰性氣體，或如氧或氫之 化學活性物質。周圍氣體之混合亦可。上升溫度的時間可 從3 0秒至數小時。在較佳實施例中，已預期使用含氧之 環境以成長任何唪露S i ，將使表面銳化，且減少具破壞 性的再結合效應》 然後，在矽鋁合金中降低溫度，由液相外延層再成長 矽，直到達到共融溫度（577 °C)爲止•結果，再成長 之Si現爲含A1之摻雜p型（約l〇18cm_3)，如I 3之p +層組合。當A1濃度超過開始S i中的施體（a-cceptor )則形成所瘠的p — n接點，且共融合金（約 88·7%A1 ，11.3%Si ，重量百分比）留在表 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ 訂
H 本紙張尺度適用中國國家標芈（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12 - 318286 A7 __B7____ 五、發明説明（1Q) 面上作爲與P型矽之接點。須知因爲接點在電晶的背面， 接點可很深（距表面1至2 0微米.），此處可吸收之光很 少，與傳統前接觸太陽能電池比較，接點深度只是第二考 量。由使用A 1 — Si混合物（如沉稹的幕印刷材料） 而非純A 1控制合金接點的深度•此係因S i的濃度向共 融合成物渐增，印刷金靥之S i的量可溶解更少。可增加 接點深度，但如需要，可依據鋁矽相圖增加沉積鋁之厚度 ，且增加合金溫度。 而且，由於樹枝狀結晶網狀矽的性質，少數載體的赛 命在大約8 5 0 °C時可能增加而產生淬火效應，如S i空 泡，自行製縫，韌化。在每分10 °C之控制率下冷卻將允_ 許淬火S i產生缺陷而韌化，在降低破壤再結合位址。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 可使用帶爐（belt furnace)而實現上述熱處理，其 中樣本負載在帶子上，且帶過慢慢地拉過爐中的熱區域· 在另外的情況中，在此爐中加熱S i /A 1混合物在 8 5 0 °C下經3 0分鐘，可使用多種技術共融S i / A 1 共融合金，此使用快速熱處理單元，其使用如水晶燈將 S i加熱到1 〇〇〇 eC，而在將溫度下維持30秒，此將 增加商業設定下的產童，或應用傳統的水晶爐管。 使用此與n+區相鄰的p+ (圖3之區60) ( η + 區在背面層20上，見圖1)，如此產生不可預期的優齓 即將太陽能電池反向偏壓時，可肪止其過熱。所謂模組 〃爲一群互連電池，其由玻璃或其他覆層材料保護，且產 生大量功率，基本上爲10至10 0瓦（當受照射時）· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -13 - 318286 A7 B7 五、發明説明（11) 此p + n +的設計可保護反向偏壓，不必保護二極體，一 般稱爲$旁通二極體^以保護逆向.偏壓。p+n+接點 作用如一齊納二極體，在適當的逆向偏壓下應用小電壓即 可使該二極崩潰，結果電池釋出一量功率，因此達到保護 電池的目的。 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 現請注意圖4 A及4 B·，其說明本發明較佳實施例之 另一步驟•此步驟對於負接觸（至η型區）相對於正接觸 (至Ρ型區）的對準提供唯一的 ''自對準#特性。爲了與 使Ρ型層接點（+接點）與η型層接點（一接點）相絕緣 ，本發明不需使用過去使用的複雜加罩技術，而是共融氧 化層以對第一（+ )組A 1接點覆層且電Υ此A 1袭點組 與第二（―）組接點而達成絕緣之目的。如圖4A，4B 所示，可將在網空白區10外的 Al-Sip+層合成 物與曝露的A 1條狀體7 0絕緣而達成，其中並應用氧化 層80 (絕緣物質），此氧化層自然在曝露的S i ，S i - A 1及A 1材料上共融，在氧存在下，其形式爲 A 1203，S i 〇2或其變動。可成長氧化層以覆餍A 1 條狀體70，至其厚度約爲0 . 1/im至Ιμιη。如圖 4A，4B所示，在此階段氧化層80亦在Ai條狀體 7 0間覆層η厝表面區9 0。如下文將詳述者，在表面區 9 0上的氧化層隨後即移除（參考下文圖5 Β所述之步Jgt )以達成與太陽能電池二極體之陰極（η型S i )的歐姆 接觸。 在圖4 A，4B中共融氧化層的較佳方法爲應用陽極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14 - A7 B7 五、發明説明（12) 氧化，中開發電池的層表面浸在微弱電解液內（如硼酸鹽 ，磷酸，碳酸）且承受加壓。由於.電壓加在惰性電極及接 觸金靥（A 1 _S i共融合金）因此產生電流。如果驅動 陽極電流的厚度達到700V (14埃/V或1 . 4nm /V)則陽極氧化物的厚度可達1微米。此氧化物可更精 緻且避免針器。因此當太陽能電池完成時，需製造歐姆接 觸予正接觸匯流排桿（圖7之區1 1 0 )所以與曝露的 A 1太陽能電池7 0相接觸，在匯流排桿區中必需禁止陽 極氧化物的成長（且在整個處理中，必需遮蔽此匯流排桿 區）。處理此事項之一種方法爲用可壓縮之導體介質與爲 匯流排桿所佔據之區域相接觸，如使用富含碳之密封電池 .海棉，此係因此種材料不會吸收電解液。 除了陽極氧化物外，本發明亦可使用其他絕緣鋁或鋁 矽共融合金靥的方法，如在含氧電漿中的歐姆鋁· 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在由陽極氧化或任何適當的方法加入氧化層8 0後， 由空隙表面區9 0中氧化層所覆層的η型S i表面必需加 以曝露，以使得A 1的負接觸金屬厝可在其上沉稹•因此 ’參考圖5A，5B，其說明如何從背面上移除S i層， 而非覆蓋A 1條狀體7〇的氧化物。在執行盤工作的較 佳方法中，使用氫氟酸以視需要蝕刻且移除空隙S i 02 (二氧化矽）2 0，此係因氫氟酸不會與a 1 20 3反應基 將其移除。結果，當A1 2〇3絕緣餍仍覆蓋條狀體接點 70(見圖5B)時，移除空隙si02 。可使用其他具 相似效應的化學物質，或可使用其他氧化物移除技術，如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公羞) 318286 A7 B7___ 五、發明説明（13) 二氧化矽層之光噴沙，此破壞曝露之矽表面仍可提供有效 之效應，而提昇與η型基底的歐姆.接觸》使用光噴沙，即 不需要使用在電池背面上的 η+製造層•可亦使用反應 性離子蝕刻（R I Ε)以除去S i 02而留下未受干擾的 S i 0 2 。亦可使用離子研磨以微破壞表面，而與噴沙相 似的方式提升歐姆接點· 圖6 A，6B示本發明中製造太陽能電池的下一步驟 ，換言之，應用第二金靥層以共融自對準負歐姆接觸金雇 (已η型 S i層接觸）·此第二金靥可爲任何適用的接 觸金靥，包含A 1或Ag。且幕印刷爲沉積此第二金靥之 較佳方法，任亦可使用其他的方法，如電子束蒸發或濺射 。此第二金屬層1 0 0幾乎覆蓋電池的整個背面。由陽極 氧化物8 0將此層與第一金屬接觸條狀體7 0絕緣，而對 n +區9 0執行歐姆接觸，該n +區介於從第一鋁層沉稹 所形成之金羼條狀體7 0之間*第二金屬層亦有助於形成 背面光反射器，以在第一次回至矽材料中反射不爲矽材料 所吸收之光。 圖7示完整太陽能電池之背面，其中太陽能電池覆蓋 第二金饜（鋁或其他歐姆金羼）或A 1 — S i共融合金· 本發明的太陽能電池具有一未形成障礙的前表面，對傳統 的太陽能電池而言，此設計深具優點•在該背面，除了私 姆接點外兩金靥接點（歐姆金屬接點7 0，1 0 0 )作爲 部份光反射器。而且匯流排桿的設計允許更進一步簡化本 發明的太陽能電池之互連結，本設計可不必製造惱人的外 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） l·---------「装-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 订 經濟部中央標準局员工消費合作社印袋 -16 " A7 B7 ^12286 五、發明説明（14) 部前後電池互連接點，而是使用”表面安裝”技術，此技 術可製造此種接點。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖7中示一匯流排桿區1 1 0，其爲一未氧化區，其 中在第一正接觸金靥條狀體7 0前的匯流排桿接點被定位 。如上文中所說明者。如所視之匯流排桿區1 1 0小於爲 負接觸金羼*層1 0 0所覆蓋之區域，但正及負金靥接點 使其本身成爲良好的模組化表面安裝設計。A 1 - S i共 融指部70從圖7之匯流排桿110垂直向上發出，但由 於與第二金靥層1 0 0重疊，以致圖中無法看到。 如需要，A 1 ，Ag外的他種歐姆接觸金屬可沉稹以 形成正及負歐姆接點，例如可使用鈦/鈀/銅夾餍或幕印 刷銀作爲接點。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 現討論逆反射（AR)覆層，一般在最外部之前照射 面上顯示覆層，爲清楚起見，此從圖1 - 7中省略。在本 發明中AR覆層可能是一種最適當的選擇，因爲如上所 述紋理可能與逋過氧化物結合，而可允分地排除A R覆層 的需要性。但是，如矽之氮化物的AR覆層（由電漿增強 化學蒸汽沉積加入）或鈦雙氧化物（由大氣壓力化學蒸氣 沉稹加入）可加加使用。在AR覆層沉積前可導入氫離子 植入法（以改進少數載體擴散長度），假設此時表面氧化 物不存在或很薄而難以應用。 \ 參考圖8，使用Czochralski二極體作爲開始物質製 造完全的鋁合金接點數位間背面接點（I B C )太陽能電 池·這些太陽能電池使用證明在背面接點對準中鋁合金接 «•張尺度適用中國囷家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~~— -17 - ^18286 A7 B7 五、發明説明（15) 點的使用。鋁沉積方法爲電子蒸發，而非幕印刷》在製造 積體電路時並沒有使用陽極氧化或.其他技術使負電極自行 對準，而是在接觸對準器的輔助下，手動對準對應的鋁矽 共融正電極。 矽基體晶體係單側抛光，3吋直徑，13 - 17密耳 厚，磷摻雜至3 — 20Ω - CLm，且含一（1 1 1)表面 •兩晶固（CZ — 7及CZ — 8)應用測試結構及在拋光 側的太陽能電池加以處理。圖8示此晶圓之背面·膝部位 (圖8中無示）具磷擴散及逆反射（AR)覆層9 5 (見 圖1 0及1 2) 。8個太陽能電池各爲1 . 00 cm見方 ，不含2mm寬用於負電極之匯流排桿。其在下文表2， 3中由共融負接點（4，8，16，25)之n +指部數 及其位置（內部（I )或周圍（P))以爲參考·其他四 個內部電池只有共融合金接觸P +區，而含第二金靥的周 圍電池亦在共融合金上沉積。對晶圖C Z - 8可得到較好 的結果，所以下文中只說明此晶圓之處理及測試結果· 經濟部中央橾準局員工消费合作杜印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 製造用於晶画CZ — 8之I BC電池的處理列於下表 *此處理之顯著特徵爲在跨前表面及鋁電極的曝霣背面形 成背面鋁合金接點及磷摻雜n +層，且在單一髙溫度步驟 中產生。使用光石版印刷對蒸發鋁打樣，且形成第二金靥 作爲負電極。圖9中示鋁合金接點I BC太陽能電池之背^ ( 面，而圖10-12示其截面。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（16 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 表1 晶圚CZ-8之處理 步驟 說明 材料 厚度 處理 1 沉積鋁（拋光側） A1 3 jU m 蒸發 2 成圖樣 AZ1350J 1.5 仁 m 噴灑，帶烤 3 除去鋁 A1 1.5um 銘 4 前後面加磷液摻雜 P-507 0. 3 μ m Paint液摻雜劑 (在鋁上面） 5 在背面產生P+區（合金） A1 3βπι RTP(1000°C 在正面及背面產生n+區 P-507 0. 3// m ，30sec) 6 形成圖樣（罩3) AZ1350J 1.5Um 旋轉熱板烘烤 7 沉積金靥（拋光側） Ti/Al 500 埃（0.5em) 蒸發 8 形成接點 n/a n/a 舉離 9 避免擴散 蠘 未定義 使用熱板融化 10 在電極間蝕刻矽 n+ 1. 5 U at 50 · 1MN03 : HF 2min 11 加逆反射覆層 ，-·*ν Ti〇2 750埃 旋轉（2500rpm ’ 36秒） 12 加熱逆反射覆層 Ti〇z 750埃 450°C，空氣 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 私紙浪尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -19 - ^18286 A7 __B7 __________ 五、發明説明（17 ) CZ—8處理注意事項： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 合金/ n+處理擴散包含在快.速熱處理（RTP)單 元逐漸慢冷卻步驟（50°C/mi η ’從10〇〇°C降至 8 2 5 °C )。 在1 0 0 0°CRTP處理前對鋁下的畫液（paintinS 1_ iquid)磷摻雜劑並沒有產生明顯的破壤’且同時形成P + 及η +區； 在1000eC，30sec RTP處理中，由掃描 式電子顯微鏡可得知P +區的深度爲5 : 在1000eC，30秒RTP擴散後量得25Ω/0 之n +表面薄板電阻； 因爲罩使用只用於某些測試圖樣，而非用於I去C電 池，因此跳過罩使用步驟； 與η +表面接觸的T i / A 1在舉離（lift-off)處 理中僅限於0 . 5 5 厚度； 不在正電極（共融合金）及負電極（T i/A 1 )中 蝕刻n+矽，p_n接點很嚴厲地加以併接。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210Χ297公釐） 20 A7 ____B7_五、發明説明（18) 表2 在AR覆層之前受光（AM1.5 100 mW/cm2，前照射）之I-V數 據 經濟部中央標準局員工消費合作杜印袈 晶圓 電池 jsc(MA/cm2) Voc(V) 充填因素 效率（％ ) CZ-8 41 22.4 0.516 0. 611 7.07 CZ-8 81 19.9 0.522 0. 621 6.45 CZ-8 161 19. 6 0. 518 0.581 5. 90 CZ-8 251 20.6 0.510 0.580 6.08 表3 在AR覆層之前受光（AM1. 5 100 raW/cm! s，前照射）之I-V數 據 晶圓 電池 jsc.(MA/cm2) Voc(V) 充填因素 效率（％ ) CZ-8 41 27. 6 0.515 0.635 9. 01 CZ-8 81 24. 2 0.515 0.691 8. 61 CZ-8 161 23.6 0.510 0.695 8. 35 CZ-8 251 25.3 0.505 0. 716 8.50、 注意得到功能背面接觸式太陽能電池，因此證明本胃 明的可用性。已量得光電能轉換可至9.0%·基體材料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) " -1 ! .!
In m --I 訂—-11-泉 -21 - A7 B7 五、發明説明（19) 及處理技術的改進預期可使效率提昇至現今之效率的兩倍 9 上文已對本發明之較佳實施例提出完全的說明，可對 該實施例加以更改*變動。例如，在實施例中以鋁形成P 型擴散及歐姆接點，但亦可使用其他第三金羼群材料*如 鍺或銦。適當之第三群材料爲可溶解矽，且當矽固化時， 可留下一定置作爲摻雜劑者。另外，以濃度型厚矽層1 0 說明較佳實施例，亦可使用p型厚矽製造背面接觸式太陽 能電池。當使用P型厚矽餍時，在預表面上形成薄P +層 作爲層20，但在厚層10之底部形成n +層•熟習本技 術者應知在P型實施例時，少數載體爲電子•因此上述說 明及舉例並非用於限制本發明之觀點，本發明的觀點係定 義在下文的申請專利範圍中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局員工消费合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） -22 -

Claims (1)

  1. 318286 AS B8 C8 D8 JL年圹月丨, 仏修正 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 六、申請專利範圍 附件二： 第85108701號專利申請案 中文申請專利範園修正本 民國 1 . 一種接觸式太陽能電池包含： 第一導電型式之半導體厚餍，其含前表面及 在近該背面之該厚層中形成具反向導電型式 間隔摻雜半導體區，且形成多個半導體接點 第一組間隔歐姆接點，其與多個間隔的 相連接，且沿該背面放置： 第二組歐姆接點，與位在第一組歐姆接 的該厚層之背面連接：以及 絕綠機構，電隔離該第一組間隔歐姆接 隔歐姆接點。 2 .如申請專利範圍第1項之太陽能電 一組歐姆接點之形式爲大致上互相平行的導 3 ·如申請專利範圍第2項之太陽能電 電條狀體之一端連接以形成一匯流排桿接點 4 .如申請專利範圍第1項之太陽能電 導體厚層的厚度不大於該第一導電型式之少 長度。 5 .如申請專利範圍第1項之太陽能電 層由η 型矽形成。 6 .如申請專利範圍第1項之太陽能電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 86年$月修正 背表面： 的多個相 摻雜半導體區 點間之間隔中 點與第二組間 池，其中該第 電條狀體。 池，其中該導 Ο 池，其中該半 數載體的擴散 池，其中該厚 池，其中該η II —— I裝 ！ I訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 型矽爲樹枝狀結晶網狀矽。 7.如申請專利範圍第1項之太陽能電池，其中該第 一組間隔歐姆接點包含該厚層半導體材料之合金，且第三 群金靥（Group III metal)包含用於該多個間隔形成半導 體區的受體摻雜劑。 8 .如申請專利範圜第7項之太陽能電池，其中該第 三群金屬從鋁、鎵、銦中選出。 9 .如申請專利範圍第1項之太陽能電池，其中該絕 緣機構包含覆羞該第一組歐姆接點的絕緣屉。 10 .如申請專利範圍第1項之太陽能電池，更包含 —在該前表面上的逆反射（anti-reflective)覆層· 11.如申請專利範圍第1項之太陽能電池，其中該 厚層由η型矽形成，且該開始時對該前及背表面摻雜。 12 .如申請專利範圍第1項之太陽能電池，其中該 第二組歐姆接點守從銀，鋁，銅，鈦及鈀中選出的歐姆金 靥。 13 .如申請專利範圍第1項之太陽能電池，其中該 前及背表面中至少有一表面加上紋理，以增加在厚層中的 光吸收能力。 14 .一種製造含自行對準之歐姆接點的背面接觸式 太陽能電池的方法，該方法包含下列步驟： — (a )提供第一導電型之半導體厚層，該厚層具一前 及背表面： (b)在靠近該背面的厚層中形成反向導電型之多個 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） ----------^------、Tr------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局β：工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 半導體擴散區： (C )使用歐姆接點金屬材料在該背表面上形成第一 組用於該擴散區的間隔歐姆接點： (d) 從第一組歐姆接點間的空間電絕緣該第一組歐 姆接點：以及 (e) 使用歐姆接觸式金屬材料在該間隔中的該背表 面上形成第二組歐姆接點。 15.如申請專利範圍第14項之製造背面接觸式太 陽能《池的方法，其中應用η型矽執行所提供的步驟（a )° 16 .如申請專利範圍第14項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中應用在前表面上具η +表面擴散層 的 η型矽執行所提供的步驟（a)。 17 .如申請專利範圍第14項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中應用在前及背表面上具η +表面擴 散層的η型矽執行所提供的步驟（a )。 18 .如申請專利範圍第14項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中同時執行步驟（b)和（c)。 19 .如申請專利範圍第14項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中同時執行步驟（b) ，( c )，其 方式爲：將一含第ΙΠ群金屬的上圖樣層加到該厚度層的背 面，至少加熱該厚層的背面及相鄰的內部區域，使得在該 內部區域中的厚層材料及該上圖樣層形成合金，且使得合 金可冷卻，因此使用第三群金屬作爲受體形成該擴散區， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0><297公釐） ------1:--^------tr------i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 3-S286 b8 C8 _ D8 _ 六、申請專利範圍 且從遺留在背面上的冷卻合金形成第一組接點。 2 0 .如申請專利範圍第、1 4項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中該上圖漾層包含第三群金屬及厚層 材料的混合物。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中該混合物包含鋁及矽。 2 2 .如申請專利範圍第1 9項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中上圖樣層包含層多個個別條狀髖。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中該間隔大致上互相平行。 2 4 .如申請專利範圍第1 9項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中由幕印刷技術加上該打圖樣層。 2 5 .如申請專利範圍第1 9項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中電絕緣之步驟（d )的執行方式爲 :在該第一組歐姆接點及其間的間隔形成一絕綠層，且視 需要除去從該厚層之背面與該間隔相重*的絕緣層部份， 因此該絕緣層實質上只覆蓋該第一組歐姆接點，且該間隔 曝露出來4 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中視需要移除的步驟包含蝕刻與該間 隔重疊之該絕緣層部位的步驟。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中應用化學方法進行該蝕刻步驟。 2 8 .如申請專利範圍第2 6項之製造背面接觸式太 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -------.--^------，1T------線、 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 六、申請專利範圍 陽能電池的方法，其中應用反應性離子蝕刻進行該蝕刻步 驟。 2 9 .如申請專利範圍第2 5項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中該視需要移除的步驟包含對與該間 隔重叠之該絕緣層部位進行噴沙的步蹑。 3 0 .如申請專利範圍第2 5項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，其中該視需要移除的步驟包含對與該間 隔重叠之該絕緣層部位進行硏磨的歩驟。 3 1 .如申請專利範圍第2 4項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，更包含對該厚層之前及背表面中至少一 表面加上紋理的步驟。 3 2 .如申請專利範圍第1 4項之製造背面接觸式太 陽能電池的方法，Η包含在該前表面上加上逆反射覆層的 步驟。 — II 裝 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局負工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210X297公釐）
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