太阳能电池专利检索-电极电气元件和设备专利检索查询-专利查询网

太阳能 电池

阅读：1060发布：2020-05-12

专利汇可以提供太阳能电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种太阳能电池包括n型硅基板、p型掺杂区、抗反射层、n+型背电场、铝电极、铝掺杂区以及背电极。n型硅基板具有第一表面与相对第一表面的第二表面。p型掺杂区形成于n型硅基板的第一表面。抗反射层形成于p型掺杂区上。铝电极形成于p型掺杂区上，而铝掺杂区形成于铝电极下的p型掺杂区内，其中铝掺杂区与铝电极直接接触。n+型背电场形成于n型硅基板的第二表面，背电极则形成于n型硅基板的第二表面上。本发明利用铝金属同时作为正面电极与选择性射极(铝掺杂区)的掺杂来源，所以可经由简单的制作工艺，达到减少电极与基板的接触损失以及降低成本的功效。，下面是太阳能电池专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
n型硅基板，具有第一表面与相对于所述第一表面的第二表面；
p型掺杂区，形成于所述n型硅基板的所述第一表面；
抗反射层，形成于所述p型掺杂区上；
n+型背电场，形成于所述n型硅基板的所述第二表面；
多个铝电极，形成于所述p型掺杂区上；
多个铝掺杂区，形成于所述多个铝电极下的所述p型掺杂区内，且所述多个铝掺杂区与所述多个铝电极直接接触；以及
背电极，形成于所述n型硅基板的所述第二表面上。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述铝掺杂区延伸至所述n型硅基板内，而使所述铝掺杂区的深度比所述p型掺杂区的深度深。
3.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
n型硅基板，具有第一表面与相对于所述第一表面的第二表面；
p型掺杂区，形成于所述n型硅基板的所述第一表面；
多晶硅层，形成于所述p型掺杂区上；
抗反射层，形成于所述多硅晶层上；
多个铝电极，形成于所述多晶硅层上；
多个铝掺杂区，形成于所述多个铝电极下的所述多晶硅层内，且所述多个铝掺杂区与所述多个铝电极直接接触；
n+型背电场，形成于所述n型硅基板的所述第二表面；以及
背电极，形成于所述n型硅基板的所述第二表面上。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中所述多晶硅层的材料包括多晶硅、多晶氧化硅、多晶碳化硅或其组合。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中所述多晶硅层的厚度介于10nm～500nm。
6.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中所述铝掺杂区延伸至所述p型掺杂区内。
7.根据权利要求1或3所述的太阳能电池，其中所述铝掺杂区的掺杂浓度比所述p型掺杂区的掺杂浓度大两倍以上。
8.根据权利要求1或3所述的太阳能电池，其中所述p型掺杂区的掺质包括硼、铝、镓、铟、铊、锗或前述元素的组合。
9.根据权利要求1或3所述的太阳能电池，其中所述铝掺杂区为连续区域或非连续区域。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中所述连续区域包括线型区域。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中所述非连续区域包括点状区域或虚线型区域。
12.根据权利要求1或3所述的太阳能电池，其中所述抗反射层为单层或多层结构。
13.根据权利要求1或3所述的太阳能电池，其中所述n+型背电场为全面背电场或局部背电场。

说明书全文

太阳能 电池

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能电池。

背景技术

[0002] 由于石化能源短缺，人们对环保重要性的认知提高，因此人们近年来不断地积极研发替代能源与再生能源的相关技术，希望可以减少目前人类对于石化能源的依赖程度以及使用石化能源时对环境带来的影响。在众多的替代能源与再生能源的技术中，以太阳能电池(solar cell)最受瞩目。主要是因为太阳能电池可直接将太阳能转换成电能，且发电过程中不会产生二氧化碳或氮化物等有害物质，因此不会对环境造成污染。

[0003] 然而，太阳能电池的电极(金属)与硅基板之间容易发生载子复合，且金属与基板之间的接触阻抗也是待改善的问题。因此，为了降低金属跟基板的载子复合与降低金属与基板的接触阻抗，目前的高效率太阳能电池会在金属下方制作选择性射极结构(selective emitter)，即金属下方区的射极掺杂较浓。

[0004] 传统以银金属下方做选择性电极结构步骤需先上牺牲层(sacrificial layer)，接着图案化(patterning)牺牲层，再上遮蔽(mask)胶使牺牲层部分露出后再去掉遮蔽胶，经第二次硼扩散(Boron-diffused)，之后蚀刻掉(etching)牺牲层等六个步骤后再形成抗反射层后续制作工艺。所以这种结构的制造方式相当的困难及繁琐。

发明内容

[0005] 本发明提供一种太阳能电池，可降低制作成本并提升结构的性能。

[0006] 本发明还提供一种太阳能电池，可避免基板损伤并降低少数载子复合的机率，以提升组件性能。

[0007] 本发明的太阳能电池包括n型硅基板、p型掺杂区、抗反射层、n+型背电场、铝电极、铝掺杂区以及背电极。n型硅基板具有第一表面与相对第一表面的第二表面。p型掺杂区形成于n型硅基板的第一表面。抗反射层形成于p型掺杂区上。铝电极形成于p型掺杂区上，而铝掺杂区形成于铝电极下的p型掺杂区内，其中铝掺杂区与铝电极直接接触。n+型背电场形成于n型硅基板的第二表面，背电极则形成于n型硅基板的第二表面上。

[0008] 本发明的另一太阳能电池包括n型硅基板、p型掺杂区、多晶硅层、抗反射层、n+型背电场、铝电极、铝掺杂区以及背电极。n型硅基板具有第一表面与相对第一表面的第二表面。p型掺杂区形成于n型硅基板的第一表面。多晶硅层形成于p型掺杂区上。抗反射层形成于多晶硅层上。铝电极形成于多晶硅层上，而铝掺杂区形成于铝电极下的多晶硅层内，其中铝掺杂区与铝电极直接接触。n+型背电场形成于n型硅基板的第二表面，背电极则形成于n型硅基板的第二表面上。

[0009] 基于上述，本发明利用铝金属同时作为正面电极与选择性射极(p++掺杂区)的掺杂来源，所以可经由简单的制作工艺，达到减少电极与基板的接触损失以及降低成本的功效。此外，本发明还可利用多晶硅层隔开硅基板与铝金属，以避免制作铝电极时使用激光开槽对基板的损伤，而且多晶硅层对基板的其他区域有表面钝化的效果，因此能进一步降低少数载子复合。

[0010] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特别列举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

[0011] 图1是本发明的第一实施例的一种太阳能电池的结构剖面示意图；

[0012] 图2是本发明的第二实施例的一种太阳能电池的结构剖面示意图。

[0013] 【附图标记说明】

[0014] 10、20：太阳能电池

[0015] 100：n型硅基板

[0016] 100a：第一表面

[0017] 100b：第二表面

[0018] 102：p型掺杂区

[0019] 104：抗反射层

[0020] 106：铝电极

[0021] 108、202：铝掺杂区

[0022] 108a：延伸区

[0023] 110：n+型背电场

[0024] 112：背电极

[0025] 114：开口

[0026] 116：透明导电层

[0027] 118：金属层

[0028] 200：多晶硅层

具体实施方式

[0029] 以下将参考附图来全面地描述本发明的示例性实施例，但本发明还可按照多种不同形式来实施，且不应解释为限于本文所述的实施例。在附图中，为了清楚起见，各区域、部位及层的大小与厚度可不按实际比例绘制。为了方便理解，下述说明中相同的组件将以相同的附图标记来说明。

[0030] 图1是本发明的第一实施例的一种太阳能电池的结构剖面示意图。

[0031] 请参照图1，第一实施例的太阳能电池10至少包括n型硅基板100、p型掺杂区102、+抗反射层104、铝电极106、铝掺杂区108、n型背电场110以及背电极112。n型硅基板100具有第一表面100a与相对第一表面100a的第二表面100b。p型掺杂区102则形成于n型硅基板100的第一表面100a，其中p型掺杂区102的掺质例如硼、铝、镓、铟、铊、锗或前述元素的组合。抗反射层104与铝电极106均形成于p型掺杂区102上；也就是说，抗反射层104是设置在铝电极
106以外的n型硅基板100上，以降低入射光从n型硅基板100反射出去的机率。从制作工艺来看，可先在p型掺杂区102上形成一整面的抗反射层104，再利用如激光开槽等方式在抗反射层104中形成开口114并露出第一表面100a，之后在开口114中形成铝电极106。在一实施例中，所述抗反射层104为单层结构，材料包括氧化铝、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或其组合；在另一实施例中，所述抗反射层104可为多层结构，材料包括氧化铝/氮化硅、氧化铝/氧化硅或氧化铝/氮氧化硅(“/”代表“与”)。

[0032] 请继续参照图1，铝掺杂区108是形成于铝电极106下的p型掺杂区102内，且形成铝掺杂区108的方式例如是以铝电极106作为掺质来源，并通过高温制作工艺使铝电极106内的铝离子扩散掺杂到p型掺杂区102内，所以铝掺杂区108会与铝电极106直接接触，并因此简化制作工艺。此外，铝掺杂区108还可进一步延伸至n型硅基板100内，而使铝掺杂区108的深度(即延伸区108a)比p型掺杂区102的深度深。在本实施例中，铝掺杂区108的掺杂浓度可比p型掺杂区102的掺杂浓度大两倍以上，以作为p++选择射极(selective emitter)，并借此降低铝电极106与n型硅基板100之间的接触电阻，其中铝掺杂浓度可在1×1019cm-3至1×1021cm-3。另外，铝掺杂区108可为连续区域或非连续区域；举例来说，连续区域可为线型区+
域、非连续区域可为点状(dot)区域或虚线型(dashed)区域。至于n型背电场110是形成于n型硅基板100的第二表面100b，且背电极112是形成于n型硅基板100的第二表面100b上。在图1中的n+型背电场110是全面背电场，且背电极112包含透明导电层116(TCO可举例为ITO、ZnO、TiO2、IWO或In2O3∶Zr)与金属层118(如铝层、银层等)，但本发明并不限于此，凡是n型太+
阳能电池的背电极设计均可用于本实施例。举例来说，上述n 型背电场110可为局部背电场，并在n型硅基板100的第二表面100b加设具有开口的钝化层(未绘示)，使n型硅基板100的第二表面100b上的背电极112通过钝化层的开口与局部的n+型背电场相接触。

[0033] 图2是本发明的第二实施例的一种太阳能电池的结构剖面示意图，其中使用与图1相同的附图标记来代表相同或相似的构件，且所省略的部分技术说明，如各层或区域的尺寸、材料、掺杂浓度、功能等均可参照图1的内容，因此在下文不再赘述。

[0034] 请参照图2，第二实施例的太阳能电池20与第一实施例的主要差异在于，p型掺杂区102和抗反射层104之间还有一层多晶硅层200，使铝掺杂区202形成于铝电极106下的多晶硅层200内。由于铝电极106的形成可能如第一实施例所述，采用激光开槽等方式在抗反射层104中所要形成铝电极106的位置划线，所以在n型硅基板100的第一表面100a上若先形成一层多晶硅层200，则可有效降低p型掺杂区102因激光开孔所造成的损伤，同时又具备良好的表面钝化效果，能将铝电极106与p型掺杂区102隔开形成钝化接触，因此能降低载子复合。在本实施例中，多晶硅层200的材料例如多晶硅、多晶氧化硅、多晶碳化硅、其它多晶硅化物或其组合。而且，多晶硅层200的厚度例如10nm～500nm之间，以确保钝化效果并且不影响光进入太阳能电池20。此外，图2的多晶硅层200为一整面的膜层，但本发明并不限于此；在另一实施例中，多晶硅层200也可局部形成于n型硅基板100的第一表面100a上，而位于铝电极106和p型掺杂区102之间。至于铝掺杂区202的形成方式、掺杂浓度、所占区域等均可参照第一实施例。此外，铝掺杂区202还可延伸至p型掺杂区102内或者进一步延伸至n型硅基板100内，以进一步降低载子复合机率，进而提升太阳能电池20的开路电压。

[0035] 以下列举多个实验用以验证本发明的功效，但本发明的保护范围并不局限于以下实验例。

[0036] 实验例1

[0037] 为了制作一个如图1所示的太阳能电池，先在硅晶(C-Si)芯片正面形成硼掺杂的p型掺杂区作为射极，然后芯片背面抛光，进行n+型背电场制作，再在芯片正面形成抗反射层(含Al2O3层与SiN层)，并测量其少数载子生命周期(Life time)与隐性开路电压(implied open circuit voltage，iVOC)，结果记载于下表1。

[0038] 之后，利用激光开槽在抗反射层中形成开口(宽度约10μm～15μm)，并测量激光开槽后的少数载子生命周期与隐性开路电压，结果记载于下表2。

[0039] 然后，利用网印方式将铝胶形成在上述开口的部位，再进行烧结(烧结炉最高温度约700℃，烧结时间为1至3分钟)，使铝胶成为铝电极并使铝电极内的铝离子扩散掺杂到p型掺杂区内，而完成铝掺杂区(Al-p++)，并测量少数载子生命周期与隐性开路电压，结果记载于下表3。

[0040] 最后，在芯片背面完成背电极(含TCO与金属)制作以完成太阳能电池，再测量其开路电压(VOC)并记载于下表4。

[0041] 实验例2

[0042] 为了制作一个如图2所示的太阳能电池，基本上采用与实验例1相同的制作工艺，但是在形成抗反射层之前，先在芯片正面形成多晶硅(I-poly)层。多晶硅层的制作工艺参数为：使用低压化学气相沉积(LPCVD)、温度580℃、压力150mtorr、沉积来源为SiH4。

[0043] 同样地，在激光开槽前、激光开槽后、完成铝掺杂区以及完成太阳能电池，均进行测量并记载于下表1～4。

[0044] 实验例3

[0045] 基本上采用与实验例2相同的制作工艺，但是多晶硅层改为多晶氧化硅(I-oxide poly)层。多晶氧化硅层的制作工艺参数为：使用低压化学气相沉积、温度580℃、压力150mtorr、沉积来源为SiH4/N2O＝1∶1。

[0046] 同样地，在激光开槽前、激光开槽后、完成铝掺杂区以及完成太阳能电池，均进行测量并记载于下表1～4。

[0047] 对照例

[0048] 在硅晶(C-Si)芯片正面形成硼掺杂的p型掺杂区作为射极，然后芯片背面抛光，进行n+型背电场制作，再在芯片正面形成抗反射层(含Al2O3层与SiN层)，并测量其少数载子生命周期与隐性开路电压，结果记载于下表1。

[0049] 之后，利用网印方式将银胶形成在抗反射层上，再进行烧结(烧结炉温度约760℃，烧结时间为1至3分钟)，使银胶成为银电极并烧穿抗反射层，并测量少数载子生命周期与隐性开路电压，结果记载于下表3。

[0050] 最后，在芯片背面完成背电极(含TCO与金属)制作以完成太阳能电池，再测量其开路电压并记载于下表4。

[0051] 表1

[0052] 对照例实验例1 实验例2 实验例3
少数载子生命周期 560μs 560μs 626μs 803μs
iVOC 690mV 690mV 687mV 694mV

[0053] 表2

[0054] 对照例实验例1 实验例2 实验例3
少数载子生命周期 560μs 154μs 540μs 550μs
iVOC 690mV 660mV 680mV 685mV

[0055] 对照例无激光开槽，所以与表1的数据相同。

[0056] 表3

[0057] 对照例实验例1 实验例2 实验例3
少数载子生命周期 308μs 409μs 448μs 505μs
iVOC 666mV 676mV 683mV 686mV

[0058] 表4

[0059] 对照例实验例1 实验例2 实验例3
VOC 661mV 671mV 675mV 678mV

[0060] 从表1至表4可知，实验例1～3虽然在激光开槽后的数据低于对照例(表2)，但是在完成太阳能电池之后的开路电压明显高于对照例。

[0061] 综上所述，本发明直接利用铝电极的高温制作工艺使铝离子扩散掺杂到p型掺杂区形成铝掺杂区(A1-p++)，取代传统在金属电极下方另外掺杂p++区作为选择性射极结构，具有成本低与制作工艺简单的效果，以达到提升电池寿命以及提升电池开路电压的结果。另外，本发明还增加一层多晶硅层，可降低激光开槽对基板的损伤，且可提升电池寿命以及提升电池开路电压。

[0062] 以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种显示屏及终端设备	2020-05-08	997
运行控制方法、装置、烹饪器具和计算机可读存储介质	2020-05-11	90
微型扬声器	2020-05-11	17
一种显示基板、制备方法及其相关转移方法	2020-05-08	718
蓄电器件用电极和蓄电器件	2020-05-08	875
天线模块	2020-05-08	330
一种触摸控制方法及穿戴设备	2020-05-11	644
电容器、包含电容器的集成组合件和形成集成组合件的方法	2020-05-08	101
固态电解质电池和用于制造固态电解质电池的方法	2020-05-08	484
电路布置的测试和校准	2020-05-08	609

太阳能电池