TWI568012B - 雙面太陽能電池製造方法 - Google Patents

雙面太陽能電池製造方法 Download PDF

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Description

雙面太陽能電池製造方法
本發明是有關於一種雙面太陽能電池製造方法，特別是有關於一種以塗佈方式於基板之兩面分別形成硼層及磷層之雙面太陽能電池製造方法。
近來，世界各國逐漸重視替代能源的發展，其中，利用光電轉換技術將太陽能轉換為電能的太陽能電池係為研發重點之一。其中，近年來更逐步發展雙面太陽能電池以求增加其轉換效率。
而，現有的雙面太陽能電池之正面及背面製程皆需仰賴複雜度較高的製程及其對應的設備方能進行製造；其中，以BBr3爐管擴散製程為例，該製程之複雜度高，進而其對應之設備成本也隨之偏高；另，離子佈植製程雖複雜度較BBr3爐管擴散低，卻仍不夠簡化，且其對應設備中之離子佈植機價格十分昂貴，導致設備成本大幅提高。
承上所述，如何於雙面太陽能電池製程中予以改良，以使製程複雜度及設備成本有效降低，實乃業界亟需解決的課題。
有鑑於上述習知之問題，本發明的目的在於提供一種雙面太陽能電池製造方法，用以解決習知技術中所面臨之問題。
基於上述目的，本發明係提供一種雙面太陽能電池製造方法，其包含下列步驟：塗佈硼漿於基板之一面，以形成硼層；藉由擴散製程於硼層上 形成硼矽玻璃及氧化層；去除硼矽玻璃及氧化層；塗佈磷漿於基板之另一面，以形成磷層；藉由擴散製程於磷層上形成磷矽玻璃及氧化層；去除磷矽玻璃及氧化層；分別形成鈍化層於硼層上及磷層上；分別形成抗反射層於各鈍化層上；分別形成銀漿電極層於硼層上及磷層上。
較佳地，塗佈硼漿之前更可包含下列步驟：提供基板，並清潔基板之表面；對基板之表面進行鹼性蝕刻。
較佳地，形成銀漿電極層更可包含下列步驟：分別形成銀漿電極層於各抗反射層上；藉由燒結製程使其中一銀漿電極層穿透其中一抗反射層及其對應之鈍化層而接觸硼層，且另一銀漿電極層穿透另一抗反射層及其對應之鈍化層而接觸磷層。
較佳地，基板可為單晶矽基板、多晶矽基板或非晶矽基板。
較佳地，抗反射層可為二氧化矽/氮化矽/二氧化矽層。
基於上述目的，本發明再提供一種雙面太陽能電池製造方法，其包含下列步驟：塗佈硼漿於基板之一面，以形成硼層；塗佈磷漿於基板之另一面，以形成磷層；藉由共燒製程於硼層形成硼矽玻璃及氧化層，且於磷層上形成磷矽玻璃及氧化層；去除硼矽玻璃及氧化層及磷矽玻璃及氧化層；分別形成鈍化層於硼層上及磷層上；分別形成抗反射層於各鈍化層上；分別形成銀漿電極層於硼層上及磷層上。
承上所述，本發明之雙面太陽能電池製造方法可以分別塗佈硼漿及磷漿於基板之兩面，並藉由高溫擴散而分別於基板之兩面形成硼層及磷層之製造方法，達到有效降低設備成本並使製程簡單化之目的。
10‧‧‧基板
11‧‧‧硼層
12‧‧‧硼矽玻璃及氧化層
13‧‧‧磷層
14‧‧‧磷矽玻璃及氧化層
15‧‧‧鈍化層
16‧‧‧抗反射層
17‧‧‧銀漿電極層
S11至S19、S31至S32、S51至S52、S61至S67‧‧‧步驟
第1圖係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之第一實施例之流程圖。
第2A至2E圖係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之第一實施例之流程示意圖。
第3圖係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之基板表面處理之流程圖。
第4圖係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之基板表面處理之流程示意圖。
第5圖係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之形成銀漿電極層之流程圖。
第6圖係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之第二實施例之流程圖。
為利貴審查員瞭解本發明之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍。
本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本發明或可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。
請參閱第1圖，其係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之第一實施例之流程圖。如圖所示，於第一實施例中，本發明之雙面太陽能電池製造方法包含下列步驟：
在步驟S11中：塗佈硼漿於基板之一面，以形成硼層(Boron layer)。其中，該基板可為單晶矽基板、多晶矽基板或非晶矽基板；而，硼漿係包含預定比例之硼離子，該預定比例可視需求情況調整，在此並不予以限定。
在步驟S12中：藉由擴散製程於硼層上形成硼矽玻璃及氧化層(BSG & Oxide layer)。其中，該擴散製程係以高溫擴散方式使硼層進行擴散。而，硼矽玻璃及氧化層係形成於硼層相對基板之一面上。
在步驟S13中：去除硼矽玻璃及氧化層。
在步驟S14中：塗佈磷漿於基板之另一面，以形成磷層(Phosphorus layer)。磷漿係包含預定比例之磷離子，該預定比例可視需求情況調整，在此並不予以限定。
在步驟S15中：藉由擴散製程於磷層上形成磷矽玻璃及氧化層(PSG & Oxide layer)。其中，擴散製程係以高溫擴散方式使磷層進行擴散。而，磷矽玻璃及氧化層係形成於磷層相對基板之一面上。
在步驟S16中：去除磷矽玻璃及氧化層。
在步驟S17中：分別形成鈍化層(Passivation layer)於硼層上及磷層上。該鈍化層可藉由電漿化學氣相沈積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)形成。而，本發明之雙面太陽能電池製造方法所製造之雙面太陽能電池具有二鈍化層，其中一鈍化層係形成於硼層相對於基板之一面上，另一鈍化層則形成於磷層相對於基板之一面上。
在步驟S18中：分別形成抗反射層於各鈍化層上。該抗反射層同樣可藉由電漿化學氣相沈積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)形成；其中，該抗反射層可為二氧化矽/氮化矽/二氧化矽層(SiO2/SiN/SiO2layer,ONO layer)。而，本發明之雙面太陽能電池製造方法所 製造之雙面太陽能電池具有二抗反射層，其中一抗反射層係形成於設置在硼層上的鈍化層上，另一反射層則形成於設置在磷層上的鈍化層上。
在步驟S19中：分別形成銀漿電極層於硼層上及磷層上。其中，銀漿電極層之原料為銀漿，銀漿係具有預定比例之銀離子，該預定比例可視需求情況調整，在此並不予以限定。
請輔以參閱第2A至2E圖，其係分別為本發明之雙面太陽能電池製造方法之第一實施例之流程示意圖。首先，如第2A圖所示，於基板10之一面塗佈硼漿，待乾燥之後形成硼層11；接著，經由擴散製程之高溫擴散，使硼層11上形成硼矽玻璃及氧化層12；而後，將硼矽玻璃及氧化層12去掉。其中，前述所提到之基板10較佳可為N型基板，但並不以此為限，亦可為P型基板。
續言之，如第2B圖所示，待去掉硼矽玻璃及氧化層12之後，便可將基板10翻面，並於基板10之另一面塗佈磷漿，並待磷漿乾燥之後形成磷層13；接著，同樣經由擴散製程之高溫擴散，使磷層13上形成磷矽玻璃及氧化層14；而後，再將磷矽玻璃及氧化層14去掉。
接著，分別於硼層11及磷層13上形成鈍化層15(如第2C圖所示)；再於硼層11上的鈍化層15上形成抗反射層16，以及於磷層13上的鈍化層15上形成抗反射層16(如第2D圖所示)；最後，分別於硼層11及磷層13上形成銀漿電極層17(如第2E圖所示)，各銀漿電極層17係分別穿透對應之鈍化層15及抗反射層16而分別與硼層11及磷層13歐姆接觸(Ohm contact)。
請參閱第3圖，其係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之基板表面處理之流程圖。如圖所示，於塗佈硼漿之前，本發明之雙面太陽能電池製造方法更可包含下列步驟：
在步驟S31中：提供基板，並清潔基板之表面。
在步驟S32中：對基板之表面進行鹼性蝕刻。其中，藉由鹼性溶液對基板之表面進行蝕刻，以使得基板表面形成金字塔孔隙。
再請參閱第4圖，其係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之基板表面處理之流程示意圖。首先，如第4A圖所示，提供一基板10，並對其表面進行清潔；接著，如第4B圖所示，利用鹼性蝕刻方式，對基板10表面進行蝕刻；其中，蝕刻程度可視需求情況予以調整，在此並不予以限定。
請參閱第5圖，其係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之形成銀漿電極層之流程圖。如圖所示，於形成銀漿電極層時，本發明之雙面太陽能電池製造方法更可包含下列步驟：
在步驟S51中：分別形成銀漿電極層於各抗反射層上。其中，將銀漿分別印刷或塗佈於各抗反射層相對基板之一面上，以形成銀漿電極層；而，銀漿係包含預定比例之銀離子，該預定比例可視需求情況調整，在此並不予以限定。
在步驟S52中：藉由燒結製程使其中一銀漿電極層穿透其中一抗反射層及其對應之鈍化層而接觸硼層，且另一銀漿電極層穿透另一抗反射層及其對應之鈍化層而接觸磷層。
續言之，更詳細地說，各銀漿電極層(銀漿中含有玻璃粉)於燒結過程中可依序穿透(燒穿)抗反射層及鈍化層，而分別與硼層及磷層相接觸；亦即藉由燒結過程中之穿透，而使得各銀漿電極層分別與硼層及磷層產生歐姆接觸(Ohm contact)。
請參閱第6圖，其係為本發明之雙面太陽能電池製造方法之第二實施例之流程圖。如圖所示，於第二實施例中，本發明之雙面太陽能電池製造方法包含下列步驟：
在步驟S61中：塗佈硼漿於基板之一面，以形成硼層(Boron layer)。其中，該基板可為單晶矽基板、多晶矽基板或非晶矽基板；而，硼漿係包含預定比例之硼離子，該預定比例可視需求情況調整，在此並不予以限定。
在步驟S62中：塗佈磷漿於基板之另一面，以形成磷層(Phosphorus layer)。磷漿係包含預定比例之磷離子，該預定比例可視需求情況調整，在此並不予以限定。
在步驟S63中：藉由共燒製程於硼層形成硼矽玻璃及氧化層，且於磷層上形成磷矽玻璃及氧化層。其中，硼矽玻璃及氧化層係形成於硼層相對基板之一面上，而磷矽玻璃及氧化層則形成於磷層相對基板之一面上。
在步驟S64中：去除硼矽玻璃及氧化層與磷矽玻璃及氧化層。
在步驟S65中：分別形成鈍化層(Passivation layer)於硼層上及磷層上。該鈍化層可藉由電漿化學氣相沈積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)形成。而，雙面太陽能電池具有二鈍化層，其中一鈍化層係形成於硼層相對於基板之一面上，另一鈍化層則形成於磷層相對於基板之一面上。
在步驟S66中：分別形成抗反射層於各鈍化層上。該抗反射層同樣可藉由電漿化學氣相沈積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)形成；其中，該抗反射層可為二氧化矽/氮化矽/二氧化矽層(SiO2/SiN/SiO2layer,ONO layer)。而，雙面太陽能電池具有二抗反射層，其中一反射層係形成於設置在硼層上的鈍化層上，另一反射層則形成於設置在磷層上的鈍化層上。
在步驟S67中：分別形成銀漿電極層於硼層上及磷層上。其中，銀漿電極層之原料為銀漿，銀漿係具有預定比例之銀離子，該預定比例可視需 求情況調整，在此並不予以限定。更進一步地，銀漿電極層之形成方式可如第5圖所示之步驟行程；然，其僅為舉例，不應以此為限。
續言之，於第二實施例中，本發明之雙面太陽能電池製造方法所製造之雙面太陽能電池的結構部分相似於前述中的第一實施例中所述；惟，如第6圖所示，本實施例不同於第一實施例中所提的先於基板之一面形成硼層，並對硼層進行擴散製程且去除所形成之硼矽玻璃及氧化層後，再對基板另一面進行形成磷層之相關步驟；本實施例是先經由塗佈製程分別於基板兩面形成硼層及磷層後，再藉由共燒製程同時對硼層及磷層進行共燒擴散，進而分別於硼層及磷層上形成硼矽玻璃及氧化層與磷矽玻璃及氧化層，最後再一同去除硼矽玻璃及氧化層與磷矽玻璃及氧化層。
接著，請參閱表1，其係為使用五種不同比例之磷漿、五種不同比例之硼漿及習知材質(POCL3，三氯氧磷)之雙面太陽能電池經擴散後，分別量測所得少數載子存活期(life time velocity,LT)的比較。
由表中內容可知，本發明之雙面太陽能電池製造方法所製成之雙面太陽能電池的存活期比習知使用三氯氧磷的雙面太陽能電池高出5至15倍；也就是說本發明之雙面太陽能電池之製造方法所製成之雙面太陽能電池相較於習知太陽能電池可具有更高的光電效益。
承上所述，本發明之雙面太陽能電池製造方法係以分別塗佈硼漿及磷漿於基板之兩面，並藉由高溫擴散製程而分別於基板之兩面形成硼層及磷層之製造方法，達到有效降低設備成本並使製程簡單化之目的。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
S11至S19‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種雙面太陽能電池製造方法，其包含下列步驟：塗佈一硼漿(boron paste)於一基板之一面，以形成一硼層；藉由擴散製程於該硼層上形成一硼矽玻璃及氧化層；去除該硼矽玻璃及氧化層；塗佈一磷漿(phosphorous paste)於該基板之另一面，以形成一磷層；藉由擴散製程於該磷層上形成一磷矽玻璃及氧化層；去除該磷矽玻璃及氧化層；分別形成一鈍化層於該硼層上及該磷層上；分別形成一抗反射層於各該鈍化層上；以及分別形成一銀漿(silver paste)電極層於該硼層上及該磷層上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雙面太陽能電池製造方法，其中塗佈該硼漿之前更包含下列步驟：提供該基板，並清潔該基板之表面；以及對該基板之表面進行鹼性蝕刻。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之雙面太陽能電池製造方法，其中形成該銀漿電極層更包含下列步驟：分別形成該銀漿電極層於各該抗反射層上；以及藉由燒結製程使其中一該銀漿電極層穿透其中一該抗反射層及其對應之該鈍化層而接觸該硼層，且另一該銀漿電極層穿透另一該抗反射層及其對應之該鈍化層而接觸該磷層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之雙面太陽能電池製造方法，其中 該基板係為單晶矽基板、多晶矽基板或非晶矽基板。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之雙面太陽能電池製造方法，其中該抗反射層係為二氧化矽/氮化矽/二氧化矽層。
  6. 一種雙面太陽能電池製造方法，其包含下列步驟：塗佈一硼漿(boron paste)於一基板之一面，以形成一硼層；塗佈一磷漿(phosphorous paste)於該基板之另一面，以形成一磷層；藉由共燒製程於該硼層形成一硼矽玻璃及氧化層，且於該磷層上形成一磷矽玻璃及氧化層；去除該硼矽玻璃及氧化層及該磷矽玻璃及氧化層；分別形成一鈍化層於該硼層上及該磷層上；分別形成一抗反射層於各該鈍化層上；以及分別形成一銀漿(silver paste)電極層於該硼層上及該磷層上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之雙面太陽能電池製造方法，其中塗佈該硼漿之前更包含下列步驟：提供該基板，並清潔該基板之表面；以及對該基板之表面進行鹼性蝕刻。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之雙面太陽能電池製造方法，其中形成該銀漿電極層更包含下列步驟：分別形成該銀漿電極層於各該抗反射層上；以及藉由燒結製程使其中一該銀漿電極層穿透其中一該抗反射層及其對應之該鈍化層而接觸該硼層，且另一該銀漿電極層穿透另一該抗反射層及其對應之該鈍化層而接觸該磷層。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之雙面太陽能電池製造方法，其中該基板係為單晶矽基板、多晶矽基板或非晶矽基板。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之雙面太陽能電池製造方法，其中該抗反射層係為二氧化矽/氮化矽/二氧化矽層。
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