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TWI676295B - 太陽能電池及其製造方法 - Google Patents

太陽能電池及其製造方法 Download PDF

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TWI676295B
TWI676295B TW104109933A TW104109933A TWI676295B TW I676295 B TWI676295 B TW I676295B TW 104109933 A TW104109933 A TW 104109933A TW 104109933 A TW104109933 A TW 104109933A TW I676295 B TWI676295 B TW I676295B
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metal seed
solar cell
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TW104109933A
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馬修 摩爾斯
Matthieu Moors
湯馬斯 帕斯
Thomas Pass
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美商太陽電子公司
Sunpower Corporation
法商道達爾行銷服務公司
Total Marketing Services
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Abstract

本案係揭露一種利用轉化晶種層作為緩衝材料以形成太陽能電池之方法及其所生產的太陽能電池。在一例子中，製造太陽能電池之方法包含轉化設置於太陽能電池之複數個p-n接面之晶種層之區域，以形成叉指形轉化區域之圖樣。轉化區域係配置以用來與晶種層之非轉化區域相互電性絕緣，且在製造太陽能電池中提供對於直接朝向晶種層之雷射之阻障，使得阻障實質上避免雷射所造成之至少複數個p-n接面之降解。

Description

太陽能電池及其製造方法
本發明之實施例係為可再生能量領域，特別是包含太陽能電池、以及利用轉化晶種層作為緩衝材料來製造太陽能電池之方法。
光伏電池，通常稱為太陽能電池，係習知用以直接將太陽光轉化成電能之裝置。一般而言，太陽能電池係於半導體晶圓或使用半導體製程技術之基板上製造，以形成靠近基板表面之p-n接面。照射至基板表面以及進入進入基板之太陽光係於基板塊材中產生電子及電洞對。電子及電洞對遷移至基板中之p摻雜及n摻雜區域，藉此在摻雜區域之間產生電壓差。摻雜區域係連接太陽能電池之導電區域，以將電流自電池引導至其所耦接之外部電路。
用於增加太陽能電池之製造效率之技術通常是令人嚮往的。本發明之實施例可藉由提供用於製造太陽能電池結構之新穎製程來增加太陽能電池之製造效率。
本發明係揭露一種太陽能電池之製造方法，包含：形成金屬晶種層於包含p-n接面之基板之上；將p-n接面之上的金屬晶種層之區域轉化成金屬氧化物；以及自金屬晶種層之未轉化區域形成太陽能電池之導電接點。
前述之形成金屬晶種層包含形成鋁晶種層，且其中轉化金屬晶種層之區域包含將區域轉化成鋁氧化物。
前述之形成太陽能電池之導電接點更包含：形成第二金屬層於金屬晶種層之上；以及利用雷射將已轉化之金屬氧化物之區域之上的第二金屬層圖樣化，以形成導電接點。
前述之形成第二金屬層包含放置鋁片於基板之上，且將鋁片接合至金屬晶種層。
前述之將鋁片接合至金屬晶種層包含雷射焊接鋁片。
本發明之太陽能電池之製造方法更包含：塗覆可吸收或反射雷射光之塗層至已轉化之金屬氧化物之區域。
前述之將p-n接面之上的金屬晶種層之區域轉化成金屬氧化物包含：在包含氧氣之環境下利用雷射直接寫入區域。
前述之將p-n接面之上的金屬晶種層之區域轉化成金屬氧化物包含：塗覆氧化塗層至金屬晶種層：以及利用雷射直接寫入區域之上的氧化塗層。
前述之將p-n接面之上的金屬晶種層之區域轉化成金屬氧化物包含：形成圖樣化光罩於金屬晶種層之上，其中圖樣化光罩包含氧化材料，且其中圖樣化光罩覆蓋待轉化之金屬晶種層之區域；以及在形成圖樣化光罩於金屬晶種層上之後，加熱金屬晶種層。
前述之將p-n接面之上的金屬晶種層之區域轉化成金屬氧化物包含：形成圖樣化光罩於金屬晶種層之上，圖樣化光罩未覆蓋待轉化之金屬晶種層之區域；以及將未覆蓋之金屬晶種層之區域暴露於氧化溶液。
本發明之太陽能電池之製造方法更包含：當暴露未覆蓋之金屬晶種層之區域時加熱氧化溶液。
本發明之太陽能電池之製造方法更包含：陽極處理未覆蓋之金屬晶種層之區域。
本發明之太陽能電池之製造方法更包含：利用可吸收或反射雷射之光線之染料染色已轉化之金屬氧化物之區域。
前述之基板包含單晶矽基板，單晶矽基板具有設置於形成p-n接面之單晶矽基板之上的p型及n型摻雜多晶矽區域；以及金屬晶種層係設置於多晶矽區域之上。
前述之基板包含單晶矽基板，單晶矽基板包含形成p-n接面之p型及n型摻雜區域；以及金屬晶種層係設置於單晶矽基板之摻雜區域之上。
本發明更揭露一種太陽能電池，包含：基板，包含p-n接面；金屬晶種層，係設置於基板、包含設置於p-n接面之上的氧化區域之金屬晶種層、延伸穿過金屬晶種層之厚度之氧化區域上；以及導電接點，係設置於金屬晶種層之氧化區域之間的金屬區域之上。
前述之氧化區域之間的金屬區域包含鋁，且其中氧化區域包含鋁氧化物。
本發明更揭露一種製造太陽能電池之方法，包含：轉化設置於太陽能電池之複數個p-n接面之上的晶種層之區域以形成叉指型轉化區域之圖樣，使得已轉化之區域係配置以用來與晶種層之非轉化區域相互電性絕緣，且在製 造太陽能電池中提供對於直接朝向晶種層之雷射之阻障，使得阻障實質上避免雷射所造成之至少複數個p-n接面之降解。
前述之轉化晶種層更包含：氧化晶種層，其中已轉化之區域為氧化區域，且未轉化之區域為非氧化區域。
前述之氧化晶種層更包含：氧化包含金屬晶種層之晶種層。
100A、100B‧‧‧太陽能電池
101‧‧‧光接收表面
102‧‧‧基板
104‧‧‧導電接點
115‧‧‧晶種層
117‧‧‧金屬區域
119‧‧‧氧化區域
120、220‧‧‧n型摻雜擴散區域
121、221‧‧‧p-n接面
122、222‧‧‧p型摻雜擴散區域
200‧‧‧基板
200A、200B、200C‧‧‧方法
201、204、206、207、209、211、213‧‧‧操作
202‧‧‧介電層
401、501‧‧‧雷射光
403、503、603、703、803‧‧‧區域
505‧‧‧氧化塗層
605、705、805‧‧‧圖樣化光罩
707、807‧‧‧氧化溶液
809‧‧‧DC電源供應器
811‧‧‧反電極
913‧‧‧鋁片
915、918‧‧‧雷射
917‧‧‧點
921‧‧‧導電接點
923‧‧‧凹槽
1001‧‧‧金屬
1003‧‧‧導電接點
圖1A及1B係依據本發明之實施例繪示具有包含轉化晶種層作為緩衝材料之導電接點之太陽能電池之一部分之剖面圖。
圖2A、2B及2C係依據本發明之實施例繪示製造太陽能電池之方法之操作之流程圖。
圖3A~3C係依據本發明之實施例繪示對應於圖2A之流程圖之操作之製造太陽能電池之方法之製程操作之剖面圖。
圖4A及4B係依據本發明之實施例繪示對應於圖2A之流程圖之操作204之方法之製程操作之剖面圖。
圖5A~5C係依據本發明之實施例繪示對應於圖2A之流程圖之操作204之方法之製程操作之剖面圖。
圖6A及6B係依據本發明之實施例繪示對應於圖2A之流程圖之操作204之方法之製程操作之剖面圖。
圖7A~7C係依據本發明之實施例繪示對應於圖2A之流程圖之操作204之方法之製程操作之剖面圖。
圖8A~8C係依據本發明之實施例繪示對應於圖2A之流程圖之操作204之方法之製程操作之剖面圖。
圖9A~9C及10係依據本發明之實施例繪示對應於圖2A之流程圖之操作206之方法之製程操作之剖面圖。
下列詳細描述在本質上僅為例示性，且並非意圖限制標的物之實施例或此實施例之應用及使用。在本文中，詞彙「例示的(exemplary)」表示「作為範例(example)、例子(instance)或實例(illustration)」。文中所述之作為例示的任何實施並非必要性地視為較佳或較優於其他實施。此外，在先前技術領域、背景、簡短總結或下列詳細描述中的任何描述或暗示的理論並非意圖束縛。
此說明書包含提及「一個實施例(one embodiment)」或「一實施例(an embodiment)」。片語「在一個實施例中(in one embodiment)」或「在一實施例中(in an embodiment)」的出現並非必要性地指相同的實施例。特別的特徵、結構或特性可以利用與本發明一致的任何適合的方式來結合。
詞彙。下列段落提供本發明(包含後附的申請專利範圍)中的詞彙的定義及/或本文：
「包含(Comprising)」。此詞彙係開放式的。在後附的申請專利範圍中，此詞彙並非排除額外的結構或步驟。
「配置以(Configured To)」。可描述或請求「配置以(configured to)」執行一個任務或複數個任務之各種單元或構件。在此本文中，藉由指出單元/構件包含在操作期間執行此任務或這些任務的結構，「配置以」係含有結構的意思。如此一來，即使當特定的單元/構件目前未操作(如未開啟/啟動)，單元/構件可被認為是配置以執行任務。舉例來說，單元/電路/構件係配置以執行一個或多 個任務，對於此單元/構件係明確地非意圖引起美國專利法35 U.S.C.§112，第六段。
「第一」、「第二」等。在本文中，這些詞彙係用以作為名詞在順序上的標記，且並非暗示任何形式的順序(如空間、時間、邏輯等)。舉例來說，提及「第一」太陽能電池並非必要性地暗示此太陽能電池在順序上為第一個太陽能電池；反而詞彙「第一」係用以區別此太陽能電池與其他太陽能電池(如「第二」太陽能電池)。
「耦接(Coupled)」。下列描述中提及元件或節點或特徵係耦接在一起。在本文中，除非明確地指明，否則「耦接」意為一個元件/節點/特徵直接或間接地連接(或直接或間接地連結)其他元件/節點/特徵，且非必要性地為機械上。
此外，某些詞彙亦可用於下列描述以僅作為參考之目的，且因此並非意圖限制。舉例來說，詞彙如「上(upper)」、「下(lower)」、「上(above)」及「下(below)」表示圖式中的參考方向。詞彙如「前(front)」、「後(back)」、「後(rear)」、「側(side)」、「外部(outboard)」及「內部(inboard)」係描述在一致但隨機的參考框架中構件的部分的方位及/或位置，其係藉由參考本文及在討論中描述構件的相關圖式而清楚明確。此詞彙可包含上述特別提及的單字、其衍生字及相似含意的單字。
利用轉化晶種層做為緩衝材料以形成太陽能電池之方法及其所生產的太陽能電池係於本文中描述。在下列描述中，列舉各種特定的細節，如特定的製程流程操作，以提供本發明之實施例之全面的理解。對所屬技術領域之通常知識者而言，本發明之實施例可不需這些特定的細節來實現是顯而易見的。在其他例子中，為了不必要性地混淆本發明的實施例，習知製造技術，如 銅電鍍技術，並未詳細的描述。此外，可被理解的是，圖式中所繪示之各種實施例係例示性的表示，且並非必要性地繪示比例。
本文中之描述係太陽能電池之製造方法。在一實施例中，製造太陽能電池之方法包含形成金屬晶種層於包含p-n接面之基板之上。此方法包含將p-n接面之上的金屬晶種層之區域轉化成金屬氧化物，以及自金屬晶種層之未轉化區域形成太陽能電池之導電接點。
在其他實施例中，製造太陽能電池之方法包含轉化設置於太陽能電池之複數個p-n接面之晶種層之區域，以形成叉指形轉化區域之圖樣。轉化區域係配置以用來與晶種層之非轉化區域相互電性絕緣，且在製造太陽能電池中提供對於直接朝向晶種層之雷射之阻障，使得阻障實質上避免雷射所造成之至少複數個p-n接面之降解。
此外，本文中之描述係太陽能電池。在一實施例中，太陽能電池包含具有p-n接面之基板。金屬晶種層係設置於基板之上。金屬晶種層包含設置於延伸穿過金屬晶種層之厚度之p-n接面之上的氧化區域。太陽能電池亦包含設置於金屬晶種層之氧化區域之間的金屬區域之上的導電接點。
在其他實施例中，太陽能電池包含基板，其包含p-n接面。設置於基板之上的第一層包含藉由金屬氧化指電性絕緣之金屬指。太陽能電池亦包含設置於第一層之金屬指之上的導電接點。
因此，本發明之實施例包含具有自金屬晶種層之轉化區域形成之緩衝材料之太陽能電池，以及此太陽能電池之製造方法。
圖1A及1B係依據本發明之實施例繪示太陽能電池之剖面圖。
參照圖1A，太陽能電池100A之一部分包含在基板102中之複數個n型摻雜擴散區域120及複數個p型摻雜擴散區域112，如塊材結晶(如單晶)係基板。N型摻雜擴散區域120及p型摻雜擴散區域122形成p-n接面121。
在一實施例中，擴散區域120及122係分別藉由具有n型摻質及p型摻質之矽基板之摻雜區域而形成。此外，在一個實施例中，複數個n型摻雜擴散區域120及複數個p型摻雜擴散區域122可提供射極區域給太陽能電池100A。因此，在一實施例中，導電接點104係設置於射極區域上。在一實施例中，導電接點104為後接點太陽能電池之後接點，且位於相對於光接收表面之太陽能電池之表面，如相對於紋理化之光接收表面101。
太陽能電池100A更包含設置於複數個n型及p型摻雜擴散區域120及122之上的晶種層115。依據實施例，晶種層115具有轉化成電性絕緣材料之區域(如「指(fingers)」)。舉例來說，依據一個實施例，金屬晶種層115具有設置於p-n接面121之上的氧化區域119。氧化區域延伸穿過金屬晶種層115之厚度，電性絕緣金屬區域117。導電接點104係設置於晶種層115之金屬區域117之上，且耦接複數個n型摻雜擴散區域120及複數個p型摻雜擴散區域122。在其他例子中，層115可包含藉由金屬氧化指電性絕緣之金屬指。在一個此實施例中，導電接點104係設置於金屬指之上。因此，依據實施例，代替蝕刻金屬晶種層115以電性絕緣導電區域117，實施例包含將區域119轉化成不同材料以電性絕緣導電區域117。
在一個實施例中，晶種層115包含具有轉化成其他材料之區域之鋁層，如鋁氧化物。因此在一個此實施例中，晶種層115包含位於鋁氧化物區域119之間的鋁區域117。在包含叉指(interdigitated fingers)之一實施例中，金屬指為鋁，且電性絕緣指為鋁氧化物。在其他實施例中，晶種層115可包含不同的及/或額外的材料。舉例來說，晶種層115可包含一個或多個鈦、銅、鎳、或其他可被轉化成金屬氧化物之金屬、或其他電性絕緣材料。
除了電性絕緣導電區域117以及導電接點104以外，轉化區域119亦可提供損害緩衝以在製造期間保護下層。舉例來說，如下列圖9A~9C之更詳細的說明，轉化區域119可提供用於包含雷射圖樣化製程之損害緩衝。損害緩衝可保護下層以避免機械及/或光學特性之降解。現有保護基板以避免雷射製程影響之方法典型地包含放置特別的損害阻障。此附加的製程可能增加成本及材料的使用。相較之下，依據實施例，晶種層115之轉化區域119不僅提供導電接點104之電性絕緣更提供損害緩衝。依據實施例，金屬晶種層具有一厚度介於0.3至2μm。晶種層之可接受範圍之厚度可依據例如晶種層提供損害緩衝之能力及/或晶種層之轉化區域提供電性絕緣之能力而決定。
圖1B係依據本發明之實施例繪示具有形成於基板之上的射極區域上之導電接點之太陽能電池之一部分之剖面圖。參照圖1B，太陽能電池100B之一部分包含設置於複數個n型摻雜多晶矽區域220之上以及複數個p型摻雜多晶矽區域222之上的晶種層115。如圖所示，p-n接面221係形成於n型摻雜多晶矽區域220及p型摻雜多晶矽區域222的相接處。在其他實施例中，溝槽係部分地形成於基板200之中，且晶種層115係與溝槽結構共形(conformal)。圖1B之晶種層115可相似於或相同於圖1A所述之晶種層115。雖上述為多晶矽區域220及222，在其他實施例中，區域220及222可由非晶矽層所形成。
在所繪示之實施例中，導電接點104係由晶種層之導電金屬區域117所形成，且耦接複數個n型摻雜多晶矽區域220及複數個p型摻雜多晶矽區域222。在一個實施例中，複數個n型摻雜多晶矽區域220及複數個p型摻雜多晶矽區域222可提供射極區域給太陽能電池100B。因此，在一實施例中，導電接點104係設置於射極區域上。在一實施例中，導電接點104為後接點太陽能電池之後接點，且位於相對於太陽能電池100B之光接收表面101之太陽能電池之表面。此 外，在一個實施例中，射極區域係形成於薄的或穿隧的介電層202上。在射極區域係由非晶矽層所形成之一個實施例中，非晶矽射極係設置於本質非晶矽層上。
雖上述圖1A及1B係特別地描述特定材料，然而有些材料可容易地與維持本發明之實施例之精神與範疇之其他實施例替換。舉例來說，在一實施例中，可使用不同的材料基板，如III-V族材料基板，來替代矽基板。
如上所解釋，圖1A及1B係依據本發明之實施例繪示具有包含轉化晶種層區域作為緩衝材料之導電接點之太陽能電池之一部分。例示的用於形成太陽能電池如圖1A及1B所繪示之太陽能電池之製造過程，係參照下列圖2A~2C來描述。
圖2A、2B及2C係依據本發明之實施例繪示製造太陽能電池之方法之操作流程圖。
圖2A之方法200A、圖2B之方法200B及圖2C之方法200C包含在操作201形成金屬晶種層於包含p-n接面之基板之上。圖3A係繪示形成於基板之上之金屬晶種層115之範例。形成金屬晶種層115可包含例如整片沉積金屬(如鋁)於基板之上。金屬晶種層115之沉積可包含例如化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)、物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)、或任何能夠形成金屬晶種層於基板之上的其他沉積方法。
在操作204，方法200A、200B及200C包含將p-n接面之上的金屬晶種層115之區域轉化成金屬氧化物。舉例來說，如圖3B所繪示，方法包含將晶種層115之區域119轉化成金屬氧化物。在轉化區域119之間為金屬區域117。在晶種層為鋁之一實施例中，轉化金屬晶種層115之區域119可包含將區域119轉化成鋁氧化物。圖4A、4B、5A~5C、6A、6B、7A~7C、8A~8C係依據本發明之實施例繪示轉化晶種層之區域之方法之範例。其他實施例可包含將金屬晶種層115之 區域119轉化成其他材料，如金屬氮化物、金屬氮氧化物、或能夠提供足夠電性絕緣之其他材料。
在具有導電「指(fingers)」之太陽能電池中，轉化設置於太陽能電池之複數個p-n接面上之晶種層之區域包含形成叉指形轉化區域之圖樣。轉化區域係配置以用來與晶種層之非轉化區域相互電性絕緣。因此，依據實施例，金屬晶種層之厚度係取決於將區域完全轉化成下層之能力，以提供導電接點彼此之電性絕緣。將如下列更詳細的描述，轉化區域亦可在製造太陽能電池中提供對於直接朝向晶種層之雷射之阻障，使得阻障實質上避免雷射所造成之至少複數個p-n接面之降解。因此，在一個此實施例中，金屬晶種層之厚度亦可取決於製造過程中所使用之雷射的特性。舉例來說，製造過程使用大規模及/或高強度的雷射進行圖樣化，金屬晶種層可為厚的，以提供足夠的損害阻障。不夠厚的損害阻障可能導致效率差或有缺陷的太陽能電池。對於包含最少或沒有雷射的製造過程來說，金屬晶種層可例如為薄的，以降低晶種材料之使用數量及/或降低有關於轉化金屬晶種層之區域之時間及成本。
而在轉化晶種層之區域之例示方法方面，圖4A及4B係依據實施例繪示在具有氧氣之環境下以雷射光轉化晶種層之區域之方法。舉例來說，圖4A繪示位於基板之p-n接面221之上的金屬晶種層115之區域403(如虛線所示)，其係轉化成金屬氧化物。在所繪示之實施例中，轉化區域403包含在氧氣環境下以雷射直接寫入區域403。雷射光401在待轉化之區域403中照射晶種層115，導致金屬氧化物區域119之形成。金屬氧化物之形成下降至p-n接面(如穿過整個晶種層115)，以避免周圍金屬區域117之間的電性接觸。因此，可使用包含在包含氧氣環境下以雷射直接寫入之實施例以圖案化(如轉化)晶種層115之區域，而不需使用光罩。舉例來說，實施例可包含在包含氧氣的環境下以UV光、綠光、或紅外光雷射直接寫入，已將晶種層115之區域轉化成金屬氧化物。
圖5A~5C係依據實施例繪示以雷射光及氧化塗層轉化晶種層之區域之方法。相似於圖4A及4B所繪示之方法，圖5A~5C之方法包含以雷射直接寫入待轉化之金屬晶種層115之區域503。然而，不在周圍環境使用氧氣以形成金屬氧化物區域，而是以如圖5A所繪示之膜之氧化塗層505塗覆於金屬晶種層115。氧化塗層505可藉由例如旋轉塗佈、或其他形成氧化塗層或膜之方法來形成。當暴露於雷射光時，氧化塗層係由將下層金屬區域轉化成金屬氧化物之材料所形成。
範例方法接著包含直接寫入塗層至待轉化之區域503中。雷射501待轉化之照射區域503之上的氧化塗層505。氧化塗層505及雷射光造成金屬區域117之間的金屬氧化區域119的形成。由於使用雷射光直接寫入圖樣，圖5A~5C之方法亦不需光罩。然而，相較於在氧氣環境下以雷射直接寫入之方法，此方法包含額外的製程以氧化塗層505塗佈金屬晶種層115。氧化塗層505可接著在形成導電接點之前自金屬區域117移除。
圖6A及6B係依據實施例繪示以形成氧化塗料之光罩轉化晶種層之區域之方法。如圖6A所繪示，圖樣化光罩605可形成於金屬晶種層115之上。圖樣化光罩605覆蓋待轉化之區域603，且留下非待轉化之曝光區域。圖樣化光罩605包含氧化材料，使得隨著時間及/或熱處理造成藉由待轉化(如氧化)之圖樣化光罩所覆蓋之區域。使用氧化塗料之實施例可要求額外的製程操作，以移除在金屬區域117上非意圖形成之氧化層。
圖7A~7C係依據實施例繪示以保護光罩及氧化溶液轉化晶種層之區域之方法。如圖7A所繪示，圖樣化光罩705係形成於金屬晶種層115之上。圖樣化光罩未覆蓋待轉化之金屬晶種層15之區域703。金屬晶種層115之未覆蓋區域係接著暴露於氧化溶液(如藉由浸入圖7B所繪示之溶液707、或藉由暴露於氧 化溶液之其他方法)。當暴露金屬晶種層之未覆蓋區域於溶液時，可加熱(如煮沸)氧化溶液707。氧化溶液707氧化未覆蓋區域以形成轉化區域119。
因此，圖7A~7C所繪示之方法為化學氧化製程之範例。圖8A~8C所繪示之方法為電化學製程之範例。特別地，圖8A~8C係依據實施例繪示以局部陽極氧化方法轉化晶種層之區域之方法。相似於圖7A~7C，圖8A~8C所繪示之方法包含形成圖樣化光罩805於金屬晶種層115之上。圖樣化光罩805未覆蓋待轉化之金屬晶種層115之區域803。圖8A~8C所繪示之陽極氧化方法更包含將已遮蓋之金屬晶種層連接DC電源供應器809。DC電源供應器809施加電壓至已遮蓋之金屬晶種層115(如相對於反電極811之10至20V之電壓)。在已遮蓋之金屬晶種層115提升至10至20V之電位之範例中，在已遮蓋之金屬晶種層115之電流密度達到約1至4A/dm2。同樣相似於圖7A~7C，陽極氧化方法包含暴露金屬晶種層115之未覆蓋區域於氧化溶液807，如藉由將金屬晶種層115浸泡或浸入氧化溶液807。氧化溶液807可包含例如H2SO4、H2O2、磷酸及草酸之一或多者。反電極811可例如為面對已遮蓋之金屬晶種層115之鋁板，且亦浸入氧化溶液807中。當陽極處理金屬晶種層115時，金屬氧化物係形成於暴露於氧化溶液807之區域中。藉由陽極氧化製程所形成之金屬氧化物可表示為「陽極鋁氧化物(anodic aluminum oxide，AAO)」，且典型地具有多孔結構。如下列詳細描述，可將多孔金屬氧化物染色已改變金屬氧化物區域之特性。舉例來說，可將多孔金屬氧化物區域染色成增加雷射光之吸收或反射之顏色。
因此，圖4A、4B、5A~5C、6A、6B、7A~7C及8A~8C係依據實施例繪示轉化晶種層之區域之例示方法。有些上述轉化金屬晶種層之方法可被結合。舉例來說，在一實施例中，氧化塗料如圖6A及6B所述之塗料可與雷射結合。其他實施例可使用轉化金屬晶種層之區域之其他方法。
回到圖2A及對應之圖3C，在操作206，此方法亦包含自金屬晶種層之未轉化區域形成太陽能電池之導電接點。可藉由任何方法形成導電接點，如鍍膜(如電鍍)，或藉由放置、焊接及圖樣化金屬片。圖2B及2C繪示製造太陽能電池之方法，包含用於形成導電接點之兩個不同的例示方法。
回到圖2B及對應之圖9A~9C，將金屬晶種層轉化成金屬氧化物之後，方法200B接續操作207以形成第二金屬層於金屬晶種層之上，如藉由放置鋁片903於晶種層115之上。在包含放置鋁片913於基板之上的實施例中，如圖9B所繪示，此方法更包含在操作209將鋁片接合於金屬晶種層。在所繪示之實施例中，鋁片之接合係藉由雷射915焊接來達成。雷射焊接為典型地非連續焊接，然而卻包含在一連串的點917之焊接金屬層。在一個此實施例中，此一連串的點917係位於未轉化之金屬區域117。其他實施例可包含形成第二金屬層於晶種層115之上的其他方法。
如圖9C所繪示，方法200B接著包含圖樣化鋁片913以在操作211絕緣個別的導電接點921。可包含圖樣化鋁片913，例如以雷射918或其他圖樣化金屬層之手段進行圖樣化。在一個此實施例中，以雷射圖樣化鋁片來形成凹槽923，其係電性絕緣形成於凹槽923之間的導電接點921。
因此，如上所述，有些製造太陽能電池之方法包含雷射製程之使用。在此實施例中，晶種層之轉化區域可作為損害阻障以預防雷射所造成之下層之損害。因此，依據實施例，晶種層具有足夠之厚度範圍來保護太陽能電池以避免由於雷射製程所造成之重大損害，但也夠薄以令其能夠轉化整個厚度以提供周圍金屬區域之電性絕緣。在一個此實施例中，金屬晶種層之厚度係介於0.3至2μm。轉化區域更可修改以增強其作為損害緩衝之功能。舉例來說，在一個此實施例中，轉化區域可以染料染色或以塗層塗佈可吸收或反射雷射光之一塗層。在被染色之轉化區域之實施例中，轉化區域具有多孔結構以令其能夠吸 收染料。此多孔轉化區域可藉由例如上述圖8A~8C之陽極氧化方法、或任何能夠形成多孔金屬氧化物之其他製程來形成。
其他實施例可未包含轉化區域之雷射製程。舉例來說，圖2C及對應之圖10繪示包含電鍍以形成導電接點之製造太陽能電池之方法。
在圖10所繪示之實施例中，在操作213，金屬(如銅)1001係電鍍於金屬晶種層115之未轉化區域117上。在包含電鍍之實施例中，可不使用雷射製程以形成導電接點1003。如圖2C之方法200C，在沒有雷射製程之方法中雖轉化區域119可不作為損害緩衝，轉化區域119仍可提供導電接點1003之電性絕緣。
因此，已揭露具有轉化晶種層以作為緩衝材料之太陽能電池。實施例提供太陽能電池製造過程，其可同時提供導電接點之電性絕緣及區域化之損害緩衝。
雖上述已揭露特定的實施例，且即使僅以特定的特徵描述單一個實施例，然而這些實施例並非意圖限制本發明之範疇。除非另有描述，本發明所提供之特徵之範例係意圖例示而非限制。上述係意圖涵蓋對本發明之所屬技術領域之通常知識者顯而易見的替代方案、修改及等效方案。
不論是否其緩和任何或所有文中所提出之問題，本發明之範疇包含於本文所揭露之任何特徵或特徵之結合(明確地或暗示地)，或其任何歸納。因此，對於任何此特徵結合的新的申請專利範圍可在本申請案(或其聲明之優先權申請案)之審查期間制定。特別是，參照後附的申請專利範圍，附屬請求項之特徵可與獨立請求項結合，且各個獨立請求項之特徵可以任何適當的方式結合而不僅限於後附申請專利範圍之特定的結合。
在一實施例中，製造太陽能電池之方法包含形成金屬晶種層於包含p-n接面之基板之上。此方法亦包含將p-n接面之上的金屬晶種層轉化成金屬氧化物。此方法亦包含自金屬晶種層之未轉化區域形成太陽能電池之導電接點。
在一個實施例中，形成金屬晶種層包含形成鋁晶種層，以及將包含轉化區域之金屬晶種層之區域轉化成鋁氧化物。
在一個實施例中，形成太陽能電池之導電接點更包含形成第二金屬層於金屬晶種層之上，且以雷射圖案化已轉化之金屬氧化物區域之上的第二金屬層以形成導電接點。
在一個實施例中，形成第二金屬層包含放置鋁片於基板之上，並且將鋁片接合至金屬晶種層。
在一個實施例中，將鋁片接合至金屬晶種層包含雷射焊接鋁片。
在一個實施例中，此方法更包含塗覆可吸收或反射雷射光之塗層至已轉化之金屬氧化物區域。在一個實施例中，將p-n接面之上的金屬晶種層之區域轉化成金屬氧化物包含在包含氧氣的環境下以雷射直接寫入區域。
在一個實施例中，將p-n接面之上的金屬晶種層之區域轉化成金屬氧化物包含塗覆氧化塗層於金屬晶種層，並且以雷射直接寫入區域之上的氧化塗層。
在一個實施例中，將p-n接面之上的金屬晶種層之區域轉化成金屬氧化物包含在金屬晶種層之上形成圖樣化光罩，其中圖樣化光罩包含氧化材料，且其中圖樣化光罩覆蓋待轉化之金屬晶種層之區域，且包含在形成圖樣化光罩於金屬晶種層上之後加熱金屬晶種層。在一個實施例中，將p-n接面之上的金屬晶種層之區域轉化成金屬氧化物包含形成圖樣化光罩於金屬晶種層之上，此圖樣化光罩未覆蓋待轉化之金屬晶種層之區域，且包含將金屬晶種層之未覆蓋區域暴露於氧化溶液。
在一個實施例中，此方法更包含當暴露金屬晶種層之未覆蓋區域時加熱氧化溶液。
在一個實施例中，此方法更包含陽極處理金屬晶種層之未覆蓋區域。
在一個實施例中，此方法更包含以可吸收或反射雷射光之染料染色已轉化之金屬氧化物區域。
在一個實施例中，基板包含單晶矽基板，其具有設置於形成p-n接面之單晶矽基板之上的p型及n型摻雜多晶矽區域，且金屬晶種層係設置於多晶矽區域之上。
在一個實施例中，基板包含單晶矽基板，單晶矽基板包含形成p-n接面之p型及n型摻雜區域，且金屬晶種層係設置於單晶矽基板之摻雜區域之上。
在一實施例中，太陽能電池包含基板，基板包含p-n接面。金屬晶種層係設置於基板、包含設置於p-n接面之上的氧化區域之金屬晶種層、延伸穿過金屬晶種層之厚度之氧化區域之上，以及設置於金屬晶種層之氧化區域之間的金屬區域之上的導電接點。
在一個實施例中，氧化區域之間的金屬區域包含鋁，且氧化區域包含鋁氧化物。
在一實施例中，製造太陽能電池之方法包含轉化設置於太陽能電池之複數個p-n接面之上的晶種層之區域以形成叉指型轉化區域之圖樣，使得轉化區域係配置以用來與晶種層之非轉化區域相互電性絕緣，且在製造太陽能電池中提供對於直接朝向晶種層之雷射之阻障，使得阻障實質上避免雷射所造成之至少複數個p-n接面之降解。
在一個實施例中，轉化晶種層更包含氧化晶種層，其中已轉化之區域為氧化區域，且未轉化之區域為非氧化區域
在一個實施例中，氧化晶種層更包含氧化包含金屬晶種層之晶種層。

Claims (20)

  1. 一種太陽能電池之製造方法，該方法包含：形成一金屬晶種層於包含p-n接面之一基板之上；將該p-n接面之上的該金屬晶種層之區域轉化成一金屬氧化物；以及自該金屬晶種層之未轉化區域形成太陽能電池之一導電接點；其中，該導電接點直接連接至該金屬晶種層的未轉化區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成該金屬晶種層包含形成一鋁晶種層，且其中轉化該金屬晶種層之區域包含將該區域轉化成鋁氧化物。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成該太陽能電池之該導電接點更包含：形成一第二金屬層於該金屬晶種層之上；以及利用雷射將已轉化之該金屬氧化物之該區域之上的該第二金屬層圖樣化，以形成該導電接點。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中形成該第二金屬層包含放置一鋁片於該基板之上，且將該鋁片接合至該金屬晶種層。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中將該鋁片接合至該金屬晶種層包含雷射焊接該鋁片。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之方法，更包含：塗覆可吸收或反射雷射光之一塗層至已轉化之該金屬氧化物之該區域。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中將該p-n接面之上的該金屬晶種層之該區域轉化成該金屬氧化物包含：在包含氧氣之一環境下利用雷射直接寫入該區域。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中將該p-n接面之上的該金屬晶種層之該區域轉化成該金屬氧化物包含：塗覆一氧化塗層至該金屬晶種層：以及利用雷射直接寫入該區域之上的該氧化塗層。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中將該p-n接面之上的該金屬晶種層之該區域轉化成該金屬氧化物包含：形成一圖樣化光罩於該金屬晶種層之上，其中該圖樣化光罩包含一氧化材料，且其中該圖樣化光罩覆蓋待轉化之該金屬晶種層之該區域；以及在形成該圖樣化光罩於該金屬晶種層上之後，加熱該金屬晶種層。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中將該p-n接面之上的該金屬晶種層之該區域轉化成該金屬氧化物包含：形成一圖樣化光罩於該金屬晶種層之上，該圖樣化光罩未覆蓋待轉化之該金屬晶種層之該區域；以及將未覆蓋之該金屬晶種層之該區域暴露於一氧化溶液。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，更包含：當暴露未覆蓋之該金屬晶種層之該區域時加熱該氧化溶液。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，更包含：陽極處理未覆蓋之該金屬晶種層之該區域。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，更包含：利用可吸收或反射雷射之光線之一染料染色已轉化之該金屬氧化物之該區域。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中：該基板包含一單晶矽基板，該單晶矽基板具有設置於形成該p-n接面之該單晶矽基板之上的p型及n型摻雜多晶矽區域；以及該金屬晶種層係設置於該多晶矽區域之上。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中：該基板包含一單晶矽基板，該單晶矽基板包含形成該p-n接面之p型及n型摻雜區域；以及該金屬晶種層係設置於該單晶矽基板之該摻雜區域之上。
  16. 一種太陽能電池，包含：一基板，包含p-n接面；一金屬晶種層，係設置於該基板、包含設置於該p-n接面之上的氧化區域之該金屬晶種層、延伸穿過該金屬晶種層之厚度之該氧化區域上；以及一導電接點，係設置於該金屬晶種層之該氧化區域之間的金屬區域之上；其中，該導電接點直接連接至該金屬晶種層的未轉化區域。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能電池，其中該氧化區域之間的該金屬區域包含鋁，且其中該氧化區域包含鋁氧化物。
  18. 一種製造太陽能電池之方法，該方法包含：轉化設置於該太陽能電池之複數個p-n接面之上的一晶種層之區域以形成叉指型轉化區域之一圖樣，使得已轉化之該區域係配置以用來與該晶種層之一未轉化區域相互電性絕緣，且在製造該太陽能電池中提供對於直接朝向該晶種層之雷射之一阻障，使得該阻障實質上避免雷射所造成之至少該複數個p-n接面之降解；自該晶種層之該未轉化區域形成太陽能電池之一導電接點；其中，該導電接點直接連接至該晶種層的未轉化區域。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中轉化該晶種層更包含：氧化該晶種層，其中已轉化之該區域為氧化區域，且該未轉化區域為非氧化區域。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中氧化該晶種層更包含：氧化包含一金屬晶種層之該晶種層。
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