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TWI737311B - 利用液相沉積製作太陽能電池的製備方法及其太陽能電池 - Google Patents

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TWI737311B
TWI737311B TW109117360A TW109117360A TWI737311B TW I737311 B TWI737311 B TW I737311B TW 109117360 A TW109117360 A TW 109117360A TW 109117360 A TW109117360 A TW 109117360A TW I737311 B TWI737311 B TW I737311B
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黃俊杰
卓昀劭
鄭鐵扉
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大葉大學
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Abstract

本發明提供一種利用液相沉積製作太陽能電池的製備方法及其太陽能電池，其中，製備方法包含步驟S1以及步驟S2。步驟S1：在一基板的一迎光面形成一射極層；步驟S2：透過液相沉積法在射極層遠離基板的一側表面形成一抗反射層，使本發明太陽能電池包含基板、射極層以及抗反射層，且抗反射層與射極層接觸而形成一交界區；藉此，本發明製程運用液相沉積法能大幅降低設備成本，並提供大面積及批次量產的效用，進而達成優化製程效率的功效。

Description

利用液相沉積製作太陽能電池的製備方法及其太陽能電池
本發明係關於一種太陽能電池技術領域，尤指一種利用液相沉積製作太陽能電池的製備方法及其太陽能電池。
太陽能電池為乾淨無污染的再生能源，而在世界發生石油危機後大幅的發展，然而，因為太陽能電池的發電效率、製造成本、環境條件限制等因素，目前尚無法達到相當的普及化。其中，在發電效率與製造成本上，太陽能電池一直有著不可兼顧的困難，通常來說，發電效率好的太陽能電池，其製備成本較高；相對的，製備成本較低的太陽能電池，其發電效率也會比較差。而大部分的生產技術皆為利用真空製程來進行太陽能電池結構的製作，這樣的製程技術不僅耗時，且機台成本也較高。
除此之外，鈍化射極背面太陽能電池(Passivated Emitter and Rear Cell，PERC)的出現，也為太陽能電池開啟了一節新的篇章，其不僅具有高光電轉換效率，成本也跟一般的太陽能電池差異不大，其係在矽基板之正面形成射極層，並在射極層上利用真空製程技術製成抗反射層，防止光線在進入射極層之前因反射而被減損，進而提高光電轉換之效率，後續再對該矽基板之背面進行鈍化處理而形成鈍化層，且鈍化層上利用真空製程技術製成保護層，以保護鈍化層不受到後續電極網印與燒結而損壞。
然而，PERC太陽能電池也是以真空製程技術進行製作，生產成本無法大幅度的降低，且因製程步驟繁複，生產的速度、效率也無法有效提升。
本案之主要目的，在於解決習知太陽能電池運用真空製程技術無法大量批次鍍膜生產，導致成本無法降低的問題。
為達到上述目的，本發明提供一種利用液相沉積製作太陽能電池的製備方法，其包含步驟S1以及步驟S2。步驟S1：在一基板的一迎光面形成一射極層；步驟S2：透過液相沉積法在射極層遠離基板的一側表面形成一抗反射層。
本發明另一實施例提供一種太陽能電池，其包含一基板、一射極層以及一抗反射層。基板具有相反設置的一迎光面以及一背光面；射極層設置在基板之迎光面；抗反射層藉由液相沉積處理法成型在射極層遠離該基板之一側表面，且抗反射層與射極層接觸而形成一交界區。
藉此，本發明太陽能電池運用液相沉積法在基板的射極層表面上形成抗反射層，並能提高抗反射層成型的均勻性，進而增進抗反射層的抗反射能力，而且，本發明製程能大幅降低設備成本，並提供大面積及批次量產的效用，進而達成優化製程效率的功效。
為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於列舉說明之比例，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。
請參閱圖1及圖2所示，本發明提供一種太陽能電池100，於本實施例中係以鈍化射極背面電池(PERC)作為說明，太陽能電池100包含一基板10、一射極層20以及一抗反射層30。
基板10，本實施例中係以P型半導體舉例說明，基板10具有相反設置的一迎光面11以及一背光面12，如圖1所示，迎光面11與背光面12預先經過清洗及蝕刻處理，在一些實施例中，係至少對基板10之迎光面11進行蝕刻處理，以作為降低迎光面11之反射率的效用。
射極層20，於本實施例中其係為N型半導體，射極層20設置在基板10之迎光面11。
抗反射層30，其藉由液相沉積處理法成型在射極層20遠離基板10之一側表面，且因為採用液相沉積的方式，因此抗反射層30與射極層20接觸之區域形成一交界區31，如圖2所示。其中，抗反射層30之材質可為氧化鈦(TiOx)、氧化矽(SiOx)、氮化矽(SiNx)、氮氧化矽(SiON)、氧化鋁(AlOx)之任一種所構成，於本實施例中，該抗反射層30之材質為二氧化鈦；交界層31之材質包含有抗反射層20與射極層20之材質，而包含有二氧化鈦、二氧化矽及矽原子。
在一較佳實施例中，本發明更包含一鈍化層40以及一保護層50。
鈍化層40，其設置在基板10之背光面12，其材質可為氧化鋁(Al 2O 3)。
保護層50，其可同樣藉由液相沉積處理法成型在鈍化層40遠離基板10之一側表面保護層50可與抗反射層30為相同材質而可為氧化鈦(TiO x)、氧化矽(SiO x)、氮化矽(SiN x)、氮氧化矽(SiON)、氧化鋁(AlO x)之任一種所構成，於本實施例中，保護層50之材質也為二氧化鈦。
請參見圖3至圖5所示，如上述結構實施例之外，本發明之一項實施例提供一種利用液相沉積製作太陽能電池100的製備方法，其包含下列步驟：
步驟S1：在基板10的迎光面11形成射極層20，其中藉由於射極層20與基板10接觸並形成一p-n接合區21，且射極層20表面能生成氧化膜(二氧化矽，SiO 2)。
步驟S2：再透過液相沉積法在射極層20遠離基板10的一側表面形成抗反射層30，值得說明的是，液相沉積法乃利用化學反應將抗反射層30沉積在射極層20表面，本實施例中，係將基板10浸置在一化學溶液，化學溶液包含有六氟鈦酸銨(NH 4) 2TiF 6以及硼酸(H 3BO 3)，使化學溶液能滲透於射極層20表面並沉積形成抗反射層30，本發明化學溶液的反應方程式的表示可如下反應式所示： (NH 4) 2TiF 6+ 2H 2O → TiO 2+ 2NH 4F + 4HF H 3BO 3+ 4HF → BF 4 -+ H 3O ++ 2H 2O TiF 6 2-+ nH 2O → TiF 6-n(OH) n 2-+ nHF
根據上述反應式，六氟鈦酸銨經化學反應形成二氧化鈦，並沉積在射極層20表面而生成抗反射層30，而且，二氧化鈦能與射極層20表面的二氧化矽反應，使抗反射層30與射極層20接觸而形成交界區31，以提高抗反射層30之抗反射效果，可使抗反射層30具有較佳的抗反射能力。
藉此，本發明太陽能電池100運用液相沉積法在基板10的射極層20表面上形成抗反射層30，並能提高抗反射層30成型的均勻性，進而增進抗反射層30的抗反射能力，而且，本發明製程能大幅降低設備成本，並提供大面積及批次量產的效用，進而達成優化製程效率的功效。
此外，本發明進一步測試太陽能電池100與以電漿化學氣相沉積的平板太陽能電池的反射效率，其中，本發明係以太陽能電池100為實驗組，而以電漿化學氣相沉積的平板太陽能電池作為對照組說明，請參見圖6所示，經試驗結果發現，實驗組的反射率平均值為1.63%，而對照組的反射率平均值為1.02%，表示本發明太陽能電池100之反射率與以電漿化學氣相沉積的平板太陽能電池之反射率僅相差0.61%，顯見，本發明製程能提供抗反射層30具有良好的抗反射能力，並能有效降低抗反射層30光反射之效益。
請配合圖3及圖4所示，在一較佳實施例中，本發明在步驟S1與步驟S2間更包含一步驟P1。
步驟P1：在基板10之背光面12形成鈍化層40，使鈍化層40與射極層20分別設置於基板10的兩側，在本實施例中，鈍化層40係為氧化鋁(Al 2O 3)，並運用非真空原子層沉積技術對基板10的背光面12進行表面化學鈍化與場效鈍化處理；接著在本實施例步驟S2中，透過前述液相沉積法同時在鈍化層40遠離基板10的一側表面形成保護層50，也就是說，保護層50與抗反射層30同時沉積在鈍化層40表面及射極層20表面上，進而節省保護層50與抗反射層30各別製程步驟，達到有效優化製程效率的功效。
請配合圖3及圖5所示，在一較佳實施例中，本發明在步驟S2後更包含一步驟P2。
步驟P2：對保護層50以及鈍化層40貫穿有複數個接觸基板10的背光面12之開孔51，有助於背面金屬在網印燒結時形成背面電場，接著在抗反射層30表面與保護層50表面分別形成一第一電極60以及一第二電極61，且第二電極61填入於保護層50之開孔51並接觸基板10之背光面12，在一較佳實施例中，第一電極60為銀電極，第二電極61為鋁電極，且兩者分別透過網板印刷成型在抗反射層30表面以及保護層50表面，之後將太陽能電池100置於200~900℃的環境下進行退火處理。
藉此，本發明具有下列功效：
1.本發明運用液相沉積法能提高抗反射層30成型的均勻性，藉以提供抗反射層30具有良好的抗反射能力，並能有效降低抗反射層30光反射之效益；除此之外，液相沉積法為非真空製程，能有效大幅降低製程環境的需求、製程時間以及機台成本。
2.本發明之製程方法能使保護層50與抗反射層30同時沉積在鈍化層40表面及射極層20表面上，進而減少製程步驟，達成有效優化製程效率的功效。
以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。
100:太陽能電池
50:保護層
10:基板
51:開孔
11:迎光面
60:第一電極
12:背光面
61:第二電極
20:射極層
S1:步驟
21:p-n接合區
S2:步驟
30:抗反射層
P1:步驟
31:交界區
P2:步驟
40:鈍化層
圖1係為本發明實施例之結構示意圖。 圖2係為圖1之局部放大圖。 圖3係為本發明實施例之流程架構圖。 圖4係為本發明實施例之動作示意圖(一)。 圖5係為本發明實施例之動作示意圖(二)。 圖6係為本發明實施例之反射率比對圖。
S1:步驟
S2:步驟
P1:步驟
P2:步驟

Claims (8)

  1. 一種利用液相沉積製作太陽能電池的製備方法，其包含下列步驟：步驟S1：在一基板的一迎光面形成一射極層；步驟P1：在該基板之一背光面形成一鈍化層，使該鈍化層與該射極層呈相反設置，該鈍化層為氧化鋁；以及步驟S2：透過液相沉積法同時分別在該射極層遠離該基板的一側表面形成一抗反射層，在該鈍化層遠離該基板的一側表面形成一保護層，該抗反射層與該保護層材質為相同材質，兩者皆為二氧化鈦。
  2. 如請求項1所述之利用液相沉積製作太陽能電池的製備方法，其中，在該步驟S2中，係將該基板浸置在一化學溶液，使該化學溶液能滲透於該射極層表面並沉積形成該抗反射層，且該抗反射層與該射極層接觸而形成一交界區。
  3. 如請求項2所述之利用液相沉積製作太陽能電池的製備方法，其中，該交界區為二氧化鈦、二氧化矽及矽原子所組成。
  4. 如請求項1所述之利用液相沉積製作太陽能電池的製備方法，其中，在該步驟S2後更包含一步驟P2：該步驟P2：對該保護層以及該鈍化層貫穿有複數個接觸該背光面之開孔，並在該抗反射層表面與該保護層表面分別形成一第一電極以及一第二電極，而該第二電極填入於該等開孔並接觸該基板之背光面。
  5. 一種太陽能電池，其包含：一基板，其具有相反設置的一迎光面以及一背光面； 一射極層，其設置在該基板之迎光面；一鈍化層，其設置在該基板之背光面，該鈍化層為氧化鋁；一抗反射層，其藉由液相沉積處理法成型在該射極層遠離該基板之一側表面，且該抗反射層與該射極層接觸而形成一交界區；以及一保護層，其藉由液相沉積處理法成型在該鈍化層遠離該基板之一側表面，且該抗反射層與該保護層同時設置在該射極層表面以及該鈍化層表面。
  6. 如請求項5所述之太陽能電池，其中，該基板係浸置在一化學溶液，該化學溶液能滲透於該射極層表面並沉積形成該抗反射層，且該抗反射層與該射極層間形成該交界區。
  7. 如請求項6所述之太陽能電池，其中，該抗反射層與該保護層為相同材質，兩者為二氧化鈦。
  8. 如請求項7所述之太陽能電池，其中，該交界區為二氧化鈦、二氧化矽及矽原子所組成。
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