TWI523247B - 太陽能電池及其模組 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種太陽能電池及其模組,特別是指一種背接觸太陽能電池及其模組。
參閱圖1,為一種已知的指叉式背接觸(Interdigitated Back Contact,簡稱IBC)太陽能電池,通常包含:一基板91、分別位於該基板91的相反側的一抗反射層92與一鈍化層93、至少一第一電極94,以及至少一第二電極95。
該基板91為n型半導體基板,並包括一供該抗反射層92配置且受光的正面911、一與該正面911相反且供該鈍化層93配置的背面912、一位於該正面911處且摻雜濃度大於該基板91的前表面電場部913,以及位於該背面912處且彼此間隔的至少一射極部914與至少一背表面電場部915。該第一電極94位於該鈍化層93上並可穿過該鈍化層93而連接該射極部914,該第二電極95位於該鈍化層93上並可穿過該鈍化層93而連接該背表面電場部915。
該背接觸太陽能電池的主要特色在於:該第一電極94與該第二電極95都位於該基板91的背面912,而
該正面911處未設置任何電極,所以可增加該正面911可受光的面積而提升入光量。又當光線經該太陽能電池的正面911進入該基板91內時,會在該基板91內產生光生載子(即電子與電洞),其中,若載子生成時的位置越靠近該正面911,即相對地較遠離該背面912時,意味著載子至該背面912的傳輸路徑(Travelling Length)會較長,如此載子在傳導過程中將有較高的可能性被複合(Recombination)或因雜質之關係被捕捉而無法被使用,並導致漏電流(Leakage Current)發生。
因此,若能縮短該正面911與該背面912的距離以縮短載子的傳輸路徑,藉此增加載子進入該射極部914或該背表面電場部915的機會以增進載子收集效率,則將可進一步再提升該背接觸太陽能電池的光電轉換效率。然而,若為縮短該正面911與該背面912的距離而僅一味地減少該基板91之厚度,又可能會導致該基板91的厚度過薄而降低其結構強度,因而增加破片率。
因此,本發明之目的,即在提供一種可增加光利用率與載子收集效率,進而提升光電轉換效率的太陽能電池及其模組。
於是,本發明太陽能電池,包含:一第一導電型的基板、至少一第一導電型摻雜區、至少一第二導電型摻雜區、至少一第一電極,以及至少一第二電極。
該基板包括一受光的正面,以及一相對於該正
面的背面,該正面具有數個朝該背面延伸且縱剖面呈多邊形的第一孔洞,所述多邊形由N個邊所構成且N大於3。該第一導電型摻雜區位於該背面處,該第二導電型摻雜區位於該背面處且位置對應該數個第一孔洞,該第一電極位於該背面上並連接該第一導電型摻雜區,而該第二電極位於該背面上並連接該第二導電型摻雜區。
本發明太陽能電池模組,包含:一第一板材、一第二板材、至少一個如前述且設置於該第一板材與該第二板材間的太陽能電池,以及一位於該第一板材與該第二板材間並接觸該太陽能電池的封裝材。
本發明之功效在於:透過在該正面形成所述第一孔洞之創新結構設計,除了可降低光反射以進一步地提升入光量與光使用率之外,由於所述第一孔洞是朝該背面延伸,可縮短該正面與該背面之間的距離,藉此縮短少數載子的傳輸路徑以增加少數載子進入該第二導電型摻雜區的機會,因而可降低載子複合的機率並增進載子收集效率,故能提升該太陽能電池的光電轉換效率。
11‧‧‧第一板材
12‧‧‧第二板材
13‧‧‧太陽能電池
14‧‧‧封裝材
15‧‧‧焊帶導線
2‧‧‧基板
21‧‧‧前表面電場區
22‧‧‧第一導電型摻雜區
23‧‧‧第二導電型摻雜區
24‧‧‧間隔區
31‧‧‧介電層
32‧‧‧抗反射層
41‧‧‧第一電極
42‧‧‧第二電極
5‧‧‧正面
51‧‧‧第一孔洞
52‧‧‧第一表面
521‧‧‧側面
522‧‧‧底面
523‧‧‧金字塔結構
524‧‧‧金字塔結構
53‧‧‧粗糙面部
531‧‧‧金字塔結構
54‧‧‧第二孔洞
55‧‧‧第二表面
551‧‧‧側面
552‧‧‧底面
56‧‧‧第三孔洞
57‧‧‧第三表面
571‧‧‧側面
572‧‧‧底面
58‧‧‧金字塔結構
59‧‧‧第四孔洞
6‧‧‧背面
d1‧‧‧孔徑
d2‧‧‧深度
d3‧‧‧高度
d4‧‧‧間距
S01~S05‧‧‧步驟
本發明之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中:圖1是一種已知的背接觸太陽能電池的剖視示意圖;圖2是本發明太陽能電池模組之一第一較佳實施例之一局部剖視示意圖;圖3是該第一較佳實施例之一太陽能電池之一俯視示
意圖,圖中省略該太陽能電池之一抗反射層,並顯示該太陽能電池之一基板之數個第一導電型摻雜區之形貌;圖4是該太陽能電池之一側視剖視示意圖,並顯示該太陽能電池沿著圖3的A-A線所示位置之剖視結構,且圖中繪出該太陽能電池之抗反射層;圖5是一類似圖3的示意圖,顯示所述第一導電型摻雜區之另一種實施態樣;圖6是本發明太陽能電池之製造方法之一第一較佳實施例之一步驟流程方塊圖;圖7是該製造方法之第一較佳實施例之一步驟流程示意圖;圖8是一側視剖視示意圖,顯示本發明太陽能電池模組之一第二較佳實施例之一太陽能電池的剖視結構;圖9是本發明太陽能電池之製造方法之一第二較佳實施例之一步驟流程示意圖;圖10是一側視剖視示意圖,顯示本發明太陽能電池模組之一第三較佳實施例之一太陽能電池的剖視結構;圖11是一步驟流程示意圖,顯示本發明太陽能電池之製造方法之一第三較佳實施例的其中幾個步驟流程;圖12是一側視剖視示意圖,顯示本發明太陽能電池模組之一第四較佳實施例之一太陽能電池的剖視結構;圖13是圖12的局部放大圖,顯示該太陽能電池之一正面的細部結構;圖14是一步驟流程示意圖,顯示本發明太陽能電池之
製造方法之一第四較佳實施例的其中幾個步驟流程;圖15是一側視剖視示意圖,顯示本發明太陽能電池模組之一第五較佳實施例之一太陽能電池的剖視結構;及圖16是一步驟流程示意圖,顯示本發明太陽能電池之製造方法之一第五較佳實施例的其中幾個步驟流程。
在本發明被詳細描述之前,應當注意在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖2,本發明太陽能電池模組之一第一較佳實施例包含:上下相對間隔設置的一第一板材11與一第二板材12、數個陣列式地排列於該第一板材11與該第二板材12之間的太陽能電池13,以及一位於該第一板材11與該第二板材12之間且接觸該數個太陽能電池13的封裝材14。當然在實施上,該太陽能電池模組可以僅包含一太陽能電池13。
在本實施例中,該第一板材11與該第二板材12的材料在實施上沒有特殊限制,可使用玻璃或塑膠板材,而且位於該太陽能電池13之受光側的板材必須可透光。該封裝材14的材質例如可透光的乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA),或其他可用於太陽能電池模組封裝的相關材料,並不限於本實施例的舉例。此外,該數個太陽能電池13彼此之間可透過數個焊帶導線(Ribbon)15電連接。此外,由於該數個太陽能電池13的結構都相同,以下僅以其中一個為例進行說明。當然,在一模組中的該數個太陽能電池13
的結構不以相同為絕對之必要。
參閱圖3、4,本實施例的太陽能電池13為背接觸太陽能電池的形式,並包含:一第一導電型的基板2、一前表面電場區21、數個第一導電型摻雜區22、一第二導電型摻雜區23、數個間隔區24、一介電層31、數個第一電極41,以及一第二電極42。本實施例所述之第一導電型與第二導電型分別為n型與p型,但實施時也可以相反。
本實施例的基板2為n型的單晶矽基板,實施上亦可為多晶矽基板。該基板2包括一受光的正面5,以及一相對於該正面5的背面6,其中,該正面5與該背面6之間並無貫穿。該正面5具有數個直線地朝該背面6延伸且縱剖面呈多邊形的第一孔洞51,以及數個分別圍繞界定出該數個第一孔洞51的第一表面52,所述多邊形由N個邊所構成且N大於3。
該數個第一孔洞51彼此間隔且為二維排列,此外於實施上,亦可以二維陣列式之型態來排列,且該數個第一孔洞51彼此間可為獨立間隔而無連通之形式,或是依設計而使其中幾個的第一孔洞51彼此間相互連通。又在本實施例中,每一第一孔洞51的縱剖面皆呈矩形,且與該正面5成垂直之型態,但於實施上不限於此,只要縱剖面之形狀是由大於3個邊所構成之多邊形即可,該數個第一孔洞51各自的縱剖面亦可不相同來作搭配設計。
對應地,每一第一表面52具有一平行該背面6
的底面522,以及一垂直且圍繞地連接該底面522的側面521。在實施上,該數個第一孔洞51的孔徑d1為5~40μm,深度d2為5~40μm。較佳地,孔徑d1較小且深度d2較大時,抗反射與提供載子傳導之效果將隨之提昇,例如深度d2與孔徑d1之比值大於1.5時會有較佳效果,故於實施上,可至少選擇以深度d2為30μm以及孔徑d1為20μm之形式來實施。在該正面5上每1mm2有500~40000個第一孔洞51,並且相鄰的該兩個第一孔洞51之間距d4至少5μm。
此外,該正面5還可具有數個彼此間隔且位置對應該數個第一導電型摻雜區22與該數個間隔區24的粗糙面部53,每一粗糙面部53具有數個彼此相連的金字塔結構531,藉此可提高入光量。在實施上,每一個金字塔結構531的高度d3不需限制,其一般為1~10μm,較佳為3~5μm。需要說明的是,本實施例所述的金字塔結構531,主要是描述四角錐狀結構,前述四角錐狀結構是由一呈四邊形的基面、一位於該基面上方的頂點,以及四條連接該頂點與該基面的四個角的稜線所構成。當然,該基面可為長方形、正方形、菱形等四邊形,而該四條稜線可為直線或凹弧的曲線,不需限制。
本實施例的前表面電場區21位於該正面5處之內,並沿著該數個第一表面52與該數個粗糙面部53配置。該前表面電場區21為n+型半導體,且其摻雜濃度大於該基板2之摻雜濃度,藉此形成正面電場結構(Front-Side
Field,簡稱FSF)以提升載子收集效率及光電轉換效率。
本實施例的第一導電型摻雜區22位於該背面6處之內,且位置對應該正面5之粗糙面部53,該第一導電型摻雜區22是藉由擴散製程(例如磷擴散)或其他的摻雜方式使該基板2局部形成重摻雜的n++型半導體,且其摻雜濃度大於該基板2的摻雜濃度。
本實施例的第二導電型摻雜區23位於該背面6處之內,且位置對應該數個第一孔洞51,其中該數個第一孔洞51的平均深度大於該數個粗糙面部53的平均深度。該第二導電型摻雜區23是藉由擴散製程(例如硼擴散)或其他的摻雜方式使該基板2局部形成重摻雜的p+型半導體。
進一步說明的是,若該基板2使用p型半導體基板時,該前表面電場區21就會製作成摻雜濃度大於前述基板2的p+型半導體,該數個第一導電型摻雜區22就會製作成摻雜濃度大於前述基板2之p++型半導體,而該第二導電型摻雜區23則製作成n+型半導體。
該數個間隔區24位於該背面6處且分別位於該數個第一導電型摻雜區22與該第二導電型摻雜區23之間,用於隔開該數個第一導電型摻雜區22與該第二導電型摻雜區23,以避免寄生分流(Parasitic Shunting)現象而產生漏電流(Leakage Current)。實際上,利用擴散製程製作該數個第一導電型摻雜區22與該第二導電型摻雜區23時,可透過適當的製程控制,使該數個第一導電型摻雜區22與該第二導電型摻雜區23間隔,則該數個第一導電型
摻雜區22與該第二導電型摻雜區23之間未額外進行擴散製程的區域就成為該數個間隔區24。當然,該數個間隔區24亦可透過雷射製程剝蝕而形成明確內凹狀之分隔結構(圖未示),以避免擴散製程中於該數個第一導電型摻雜區22與該第二導電型摻雜區23之交界地帶可能餘留之摻雜雜質,從而防止漏電流之產生。
需要說明的是,在本實施例中,該數個第一導電型摻雜區22是如圖3所示的點狀分佈之方式配置於該基板2之背面6處之內,而該數個間隔區24分別圍繞該數個第一導電型摻雜區22。因為本實施例採用n型基板,其少數載子為電洞,為進一步提昇少數載子之收集效果,從而將該第二導電型摻雜區23以如圖3所示地大面積分佈設置。當然,該太陽能電池13的第一導電型摻雜區22、第二導電型摻雜區23與間隔區24的結構不限於此,也可為如圖5所示的指叉式的結構。
請再參閱圖3、4,本實施例的介電層31位於該背面6,並且覆蓋於該數個第一導電型摻雜區22、該第二導電型摻雜區23與該數個間隔區24上。該介電層31的材料可為氧化物、氮化物或上述材料的組合,並用於鈍化、修補該基板2的表面以減少表面之懸鍵(Dangling Bond)與缺陷,從而可減少載子陷阱(Trap)及降低載子的表面複合速率(Surface Recombination Velocity,簡稱SRV),以提升該太陽能電池13的光電轉換效率。此外,該前表面電場區21上還可設置一抗反射層32,其材料例如氮化矽(SiNx)
等,用於提升光線入射量以及降低載子的表面複合速率。不過在實施上,本發明不以設有該介電層31與該抗反射層32為絕對之必要。
本實施例的第一電極41位於該背面6上並分別穿過該介電層31而連接該數個第一導電型摻雜區22,而本實施例的第二電極42位於該背面6上並穿過該介電層31而連接該第二導電型摻雜區23。
需要說明的是,本實施例雖然以數個第一導電型摻雜區22、一個第二導電型摻雜區23及數個間隔區24為例進行說明,但實際上在一太陽能電池13中,第二導電型摻雜區23的數量可以為更多個,並以p-n-p-n之交錯方式重複排列配置,任一組相鄰的第一導電型摻雜區22與第二導電型摻雜區23之間即形成一個間隔區24。而且相對應地,第一電極41與粗糙面部53對應第一導電型摻雜區22的位置,而第二電極42與第一孔洞51則對應第二導電型摻雜區23的位置。此外,本發明也可以只針對其中一組第一導電型摻雜區22、第二導電型摻雜區23與間隔區24來進行改良。
參閱圖4、6、7,本發明太陽能電池13的製造方法之一第一較佳實施例,包含:
步驟S01:提供該單晶之矽基板2。
步驟S02:先在該基板2的正面5進行粗糙化處理,使該正面5形成凹凸不平的該數個粗糙面部53,在本實施例是使用含有氫氧化鉀(KOH)與異丙醇(IPA)的溶液蝕
刻該正面5。接著於該正面5進一步使用雷射以形成朝該背面6延伸的該數個第一孔洞51,一般而言以雷射加工所製得之孔洞的縱剖面不會呈三角形。除此之外,雷射加工之後,還可視情況使用蝕刻液(例如KOH)蝕刻該基板2形成有該數個第一孔洞51的部位,以去除因雷射所生成的損傷層。
需要說明的是,形成該數個第一孔洞51的手段還可使用溼蝕刻、蝕刻膠或機械式等方式,其中,就使用蝕刻膠之手段而言,可透過噴塗或網印等方式將蝕刻膠披覆於該正面5上,並以網印之方式具較佳之披覆位置精密度,至於機械式之手段例如可使用奈米或微米尺寸的鑽孔機,或者使用聚焦離子束或電子束而在該基板2上形成該數個第一孔洞51。
步驟S03:利用擴散製程分別在該基板2的背面6處之內形成該數個第一導電型摻雜區22與該第二導電型摻雜區23,並且該第二導電型摻雜區23之位置對應該數個第一孔洞51。當然,此步驟必須搭配相關遮罩以形成該數個第一導電型摻雜區22與該第二導電型摻雜區23。
步驟S04:先在該正面5處形成該前表面電場區21,接著在該正面5與該背面6上分別形成該抗反射層32與該介電層31。
步驟S05:分別在該基板2的背面6處形成該數個第一電極41與該第二電極42,使該數個第一電極41分別穿過該介電層31而連接該數個第一導電型摻雜區22,
而該第二電極42穿過該介電層31而連接該第二導電型摻雜區23。於實施上,可透過網版印刷電極漿料或透過電漿輔助化學氣相沉積法(PECVD)等方式形成該數個第一電極41與該第二電極42。
參閱圖2、3、4,在使用上,當光線照射在該太陽能電池13的正面5時,除了透過該抗反射層32與該正面5之粗糙面部53降低光反射以提升入光量之外,本實施例透過在該正面5形成該數個第一孔洞51,以及分別圍繞界定出該數個第一孔洞51的該數個第一表面52,前述結構也可降低光反射,因而更進一步地提升入光量與光使用率,這是因為該數個第一孔洞51的孔徑d1小於入射光之光波,因此入射光會受該數個第一孔洞51限制而難以反射逃逸。於實施時,原則上以孔徑d1較小且孔洞深度d2較深時效果為佳,例如可選擇以深度d2與孔徑d1之比值大於1.5以達較佳效果,故於實施上,可至少選擇以深度d2為30μm以及孔徑d1為20μm之形式來實施。在該正面5上每1mm2有500~40000個第一孔洞51,並且相鄰的該兩個第一孔洞51之間距d4至少5μm。
除此之外,由於在該基板2內越靠近該正面5的部分所生成的載子數量越高,又因為本實施例的基板2為n型半導體基板,其主要載子為電子,少數載子為電洞,所以本實施例將該數個第一孔洞51設置於該第二導電型摻雜區23的上方,同時配合該數個第一孔洞51是朝該背面6延伸,使每一第一表面52的底面522也相對鄰近該
基板2的背面6,可縮短該數個第一表面52的底面522與該背面6之間的距離,以縮短少數載子傳輸到該第二導電型摻雜區23的傳輸路徑(Travelling Length),藉此可降低載子複合的機率,從而增加少數載子進入該第二導電型摻雜區23的機會而增進載子收集效率,並提升該太陽能電池13的光電轉換效率。
值得一提的是,由於本實施例還設有該前表面電場區21,該前表面電場區21除了可作為該正面5的鈍化層之外,由於該前表面電場區21的摻雜濃度大於該基板2的摻雜濃度,故該前表面電場區21的導電性優於該基板2,且該前表面電場區21之串聯電阻亦較低而可作為載子移動的通道。進一步地,因為該前表面電場區21沿著該正面5的第一表面52與粗糙面部53配置,不僅可增加該前表面電場區21的接觸面積而增進捕捉載子的機會,該前表面電場區21對應該數個第一表面52的部位也對應地朝該背面6突出。因此,少數載子可進入電阻較低的該前表面電場區21中傳導,並來到該第二導電型摻雜區23上方時,以較短的傳輸路徑進入該第二導電型摻雜區23而被收集。
需要說明的是,為了達成前述效果,在該正面5上每1mm2有500~40000個第一孔洞51。該數個第一孔洞51的孔徑d1為5~40μm,深度d2為5~40μm,較佳地,孔徑d1較小且深度d2較大時,抗反射與提供載子傳導之效果將隨之提昇。
當該正面5每1mm2之第一孔洞51的數量小於500時,該正面5的局部區域過於平坦而無法達到降低光反射率之需求;又當該正面5每1mm2之第一孔洞51的數量大於40000時,打孔製程時間過久且缺陷面積較大導致結構強度較弱。
當該數個第一孔洞51的孔徑d1小於5μm時,將使得該數個第一孔洞51之底面552的面積變小,而讓載子例如電洞被推送到位於該背面6的該第二導電型摻雜區23(即例如P型摻雜之發射極)的能力變弱;又當該數個第一孔洞51的孔徑d1大於40μm時,會使該正面5的局部區域過於平坦而無法達到降低光反射率之需求。
當該數個第一孔洞51的深度d2小於5μm時,每一第一表面52的底面522與該基板2的背面6之距離不夠短,因此鄰近該正面5處所生成的載子之傳輸路徑仍過長,故無法有效降低載子複合的機率;又當該數個第一孔洞51的深度d2大於40μm時,雖然可以縮短載子的傳輸路徑以有效降低載子複合的機率,但因為該數個第一孔洞51過深而降低該基板2整體之結構強度,導致該基板2局部區域的厚度過薄而容易發生應力集中,因而增加該基板2之破片率。
參閱圖8,本發明太陽能電池模組之一第二較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同,兩者之間的差別在於:該基板2之正面5的結構。
本實施例的基板2的正面5還具有朝該背面6
延伸且縱剖面呈多邊形的數個第二孔洞54與數個第三孔洞56、數個分別圍繞界定出該數個第二孔洞54的第二表面55,以及數個分別圍繞界定出該數個第三孔洞56的第三表面57。所述多邊形由N個邊所構成且N大於3。
該數個第二孔洞54彼此間隔且為二維排列,其位置對應該數個間隔區24,而每一第二表面55具有一平行該背面6的底面552,以及一垂直且圍繞地連接該底面552的側面551。該數個第三孔洞56彼此間隔且為二維排列,其位置對應該數個第一導電型摻雜區22,而每一第三表面57具有一平行該背面6的底面572,以及一垂直且圍繞地連接該底面572的側面571。
於實施上,該數個第二孔洞54及/或該數個第三孔洞56亦可以二維陣列式排列,且彼此間可獨立間隔而無連通。又在本實施例中,每一第二孔洞54與每一第三孔洞56的縱剖面皆呈矩形,並且與該正面5成垂直之型態,但實施上不限於此,只要縱剖面之形狀是由大於3個邊所構成之多邊形即可,該數個第二孔洞54與該數個第三孔洞56各自的縱剖面亦可不相同來作搭配設計。
該數個第二孔洞54及該數個第三孔洞56之結構皆與該數個第一孔洞51相同,具體而言,該數個第二孔洞54與該數個第三孔洞56的孔徑d1皆為5~40μm,深度d2皆為5~40μm。在該正面5上每1mm2有500~40000個數個第二孔洞54;在該正面5上每1mm2有500~40000個數個第三孔洞56。由於孔徑d1與深度d2之大小,以及該正
面5上每1mm2之孔洞數量的限定意義,與該第一較佳實施例之第一孔洞51的分佈意義相同,不再詳述。
需要說明的是,本實施例透過該數個第二孔洞54與該數個第三孔洞56的設置,因而可更進一步地降低該正面5整體的光反射效果、提升入光量,並縮短該正面5與該背面6之距離以降低載子複合的機率。當然在實施上,該正面5可僅具有該數個第一孔洞51與該數個第二孔洞54,此外,該正面5也可僅具有該數個第一孔洞51與該數個第三孔洞56,因此該正面5不以同時具有該數個第一孔洞51、該數個第二孔洞54與該數個第三孔洞56三者為必要。
參閱圖8、9,本發明太陽能電池13的製造方法之一第二較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同,兩者之間的差別在於:在該基板2的正面5使用雷射形成該數個第一孔洞51的過程中,同時也使用雷射在該正面5分別形成朝該背面6延伸且縱剖面呈多邊形的該數個第二孔洞54與該數個第三孔洞56。
接著利用擴散製程分別在該基板2的背面6處之內形成該數個第一導電型摻雜區22與該第二導電型摻雜區23,以及將該數個第一導電型摻雜區22與該第二導電型摻雜區23間隔開來的該數個間隔區24,前述過程中使該第二導電型摻雜區23位置對應該數個第一孔洞51,該數個第一導電型摻雜區22位置對應該數個第三孔洞56,而該數個間隔區24位置對應該數個第二孔洞54。之後便
與該第一較佳實施例之製造方法相同,以形成該太陽能電池13其他的結構。
參閱圖10,本發明太陽能電池模組之一第三較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同,兩者之間的差別在於:該基板2之正面5的結構。
本實施例的基板2的正面5具有一朝該背面6延伸且縱剖面呈多邊形的第一孔洞51、一圍繞界定出該第一孔洞51的第一表面52,以及數個分別連接該第一表面52的粗糙面部53。該第一孔洞51位置對應該第二導電型摻雜區23,而該第一表面52具有一與該數個粗糙面部53間隔且鄰近該背面6的底面522,以及一圍繞地連接該底面522的側面521。該底面522具有數個金字塔結構523,該側面521具有數個金字塔結構524,該數個粗糙面部53也具有數個金字塔結構531。
於本實施例中,雖僅於圖10示意出該第二導電型摻雜區23上方僅有單一個的第一孔洞51,但於實施上亦可為複數個第一孔洞51且每一孔洞51皆具有該數個金字塔結構523與該數個金字塔結構524。除此之外,在實施上,該第一表面52亦不以在該側面521形成該數個金字塔結構524為必要。
參閱圖10、11,本發明太陽能電池13的製造方法之一第三較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同,兩者之間的差別在於:本實施例先在該正面5使用雷射以形成朝該背面6延伸的該第一孔洞51,此時該第一孔洞51
的縱剖面呈矩形。接著對該正面5全部進行粗糙化處理,使該正面5形成連接該第一表面52的該數個粗糙面部53,同時也使該第一表面52的底面522與側面521粗糙化而分別形成該數個金字塔結構523與該數個金字塔結構524。之後便與該第一較佳實施例之製造方法相同,以形成該太陽能電池13其他的結構。
參閱圖12、13,本發明太陽能電池模組之一第四較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同,兩者之間的差別在於:該基板2之正面5的結構。
本實施例的基板2的正面5呈凹凸不平,並還具有數個金字塔結構58。而該數個第一孔洞51分別是由該正面5的金字塔結構58朝該背面6延伸,且該數個第一孔洞51位置對應該第二導電型摻雜區23。在本實施例中,該數個第一孔洞51分別可由該數個金字塔結構58的頂點、稜線,或者相鄰的金字塔結構58的連接處朝該背面6延伸,當然在實施上,該數個第一孔洞51也可僅由該數個金字塔結構58的頂點朝該背面6延伸,或僅由該數個金字塔結構58的稜線朝該背面6延伸,或僅由任兩相鄰的金字塔結構58的連接處朝該背面6延伸,不需特別限制。
值得一提的是,在實施上,該正面5當然也還可具有由該正面5的金字塔結構58朝該背面6延伸且縱剖面呈多邊形的數個第二孔洞(圖未示)及/或數個第三孔洞(圖未示)。該數個第二孔洞彼此間隔且位置對應該數個間隔區24,而該數個第三孔洞彼此間隔且位置對應該數個第
一導電型摻雜區22。
參閱圖12、13、14,本發明太陽能電池13的製造方法之一第四較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同,兩者之間的差別在於:本實施例先在該基板2的正面5全部位置進行粗糙化處理,而使該正面5整面皆形成該數個金字塔結構58,接著於該正面5其中幾個的金字塔結構58上,使用雷射以形成朝該背面6延伸且縱剖面呈多邊形的該數個第一孔洞51。之後便與該第一較佳實施例之製造方法相同,以形成該太陽能電池13其他的結構。
參閱圖15,本發明太陽能電池模組之一第五較佳實施例與該第三較佳實施例大致相同,該基板2的正面5同樣具有一個朝該背面6延伸且縱剖面呈多邊形的第一孔洞51、一個圍繞界定出該第一孔洞51的第一表面52,以及數個分別連接該第一表面52的粗糙面部53。該第一表面52具有一平行該背面6的底面522,以及一垂直且圍繞地連接該底面522的側面521。
兩者之間的差別在於:本實施例的正面5還具有數個由該第一表面52之底面522朝該背面6延伸且縱剖面呈多邊形的第四孔洞59。在本實施例中,該第一孔洞51與該數個第四孔洞59的縱剖面皆呈矩形。
參閱圖15、16,本發明太陽能電池13的製造方法之一第五較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同,兩者之間的差別在於:本實施例先在該基板2的正面5進行粗糙化處理而使該正面5形成該數個粗糙面部53。接著
於該正面5未形成有該數個粗糙面部53的位置,使用雷射以形成朝該背面6延伸且縱剖面呈多邊形的該第一孔洞51,以及圍繞界定出該第一孔洞51的該第一表面52。最後於該第一表面52之底面522使用雷射以形成朝該背面6延伸且縱剖面呈多邊形的該數個第四孔洞59。之後便與該第一較佳實施例之製造方法相同,以形成該太陽能電池13其他的結構。
綜上所述,本發明透過在該正面形成朝該背面延伸的第一孔洞,以及分別圍繞界定出所述第一孔洞的所述第一表面,前述創新的結構設計,除了可降低光反射以進一步地提升入光量與光使用率之外,由於所述第一孔洞是朝該背面延伸,可縮短該正面之第一表面與該背面之間的距離,從而縮短少數載子的傳輸路徑並降低載子複合的機率,因而增加少數載子進入該第二導電型摻雜區的機會而增進載子收集效率,並提升該太陽能電池的光電轉換效率,故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
13‧‧‧太陽能電池
2‧‧‧基板
21‧‧‧前表面電場區
22‧‧‧第一導電型摻雜區
23‧‧‧第二導電型摻雜區
24‧‧‧間隔區
31‧‧‧介電層
32‧‧‧抗反射層
41‧‧‧第一電極
42‧‧‧第二電極
5‧‧‧正面
51‧‧‧第一孔洞
52‧‧‧第一表面
521‧‧‧側面
522‧‧‧底面
53‧‧‧粗糙面部
531‧‧‧金字塔結構
6‧‧‧背面
d1‧‧‧孔徑
d2‧‧‧深度
d3‧‧‧高度
d4‧‧‧間距
Claims (11)
- 一種太陽能電池,包含:一第一導電型的基板,包括一受光的正面,以及一相對於該正面的背面,其中該正面具有數個粗糙面部,且該正面具有數個朝該背面延伸且縱剖面呈多邊形的第一孔洞;一第一導電型摻雜區,位於該背面處;一第二導電型摻雜區,位於該背面處且位置對應該數個第一孔洞,其中該數個第一孔洞的平均深度大於該數個粗糙面部的平均深度;一第一電極,位於該背面上並連接該第一導電型摻雜區;及一第二電極,位於該背面上並連接該第二導電型摻雜區。
- 如請求項1所述的太陽能電池,其中,該數個第一孔洞的孔徑為5~40μm,深度為5~40μm。
- 如請求項2所述的太陽能電池,其中,所述深度與所述孔徑之比值大於1.5。
- 如請求項1所述的太陽能電池,還包含一位於該基板的正面處的前表面電場區。
- 如請求項4所述的太陽能電池,其中,該前表面電場區沿著每一第一孔洞之一第一表面配置。
- 如請求項1所述的太陽能電池,其中,每一第一孔洞為與該正面成垂直之型態。
- 如請求項1所述的太陽能電池,其中,該基板的正面還具有數個朝該背面延伸且縱剖面呈多邊形的第二孔洞,所述多邊形由N個邊所構成且N大於3,該數個第二孔洞對應該第一導電型摻雜區與該第二導電型摻雜區之間的一間隔區。
- 如請求項1所述的太陽能電池,其中,該基板的正面還具有數個朝該背面延伸且縱剖面呈多邊形的第三孔洞,所述多邊形由N個邊所構成且N大於3,該第一導電型摻雜區對應該數個第三孔洞。
- 如請求項1所述的太陽能電池,其中,該數個第一孔洞彼此間隔且為二維排列。
- 如請求項1所述的太陽能電池,其中,在該正面上每1mm2有500~40000個第一孔洞。
- 一種太陽能電池模組,包含:一第一板材;一第二板材;至少一個如請求項1至10中任一項所述的太陽能電池,設置於該第一板材與該第二板材間;及一封裝材,位於該第一板材與該第二板材間,並接觸該太陽能電池。
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