太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本发明是提供一种太阳能电池的制作方法，其步骤包含提供一半导体基板，此半导体基板上具有一迎光面及一背光面，而迎光面上具有一抗反射层。接着，网印多个第一电极图案于抗反射层上，并烧结第一电极图案。然后，蚀刻部分第一电极，以减少第一电极的宽度，再电镀与第一电极相同材料于第一电极上，以形成太阳能电池的正面电极。
【专利说明】太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种太阳能电池的制作方法，特别是有关于一种太阳能电池的正面电极的制作方法。
【背景技术】
[0002]太阳能是一种具有永不耗尽且无污染的能源，在解决目前石化能源所面临的污染与短缺的问题时，一直是最受瞩目的焦点。其中，太阳能电池(solar cell)可直接将太阳能转换为电能，是目前相当重要的研究课题。
[0003]典型的太阳能电池最基本的结构可分为由基板与P-N 二极管所组成的半导体基板，且半导体基板具有迎光面及背光面，迎光面具有抗反射层，并且半导体基板的迎光面及背光面分别具有正面电极与背面电极，以供外界连线。太阳能电池的正面电极的设计为提升太阳电池效率的重要技术之一。
[0004]目前业界常用的正面电极制作方法，其一利用太阳能电池半成品，在氮化硅上进行雷射开孔，以直接在硅上电镀。另一种利用太阳能电池成品，在正面电极的银胶上直接进行电镀，请参照图1A至图1C，其是绘示依照已知的太阳能电池的制作流程的剖面结构示意图。如图1A所不,其是绘不一半导体基板110,具有一迎光面112和背光面114,其中迎光面112上具有一抗反射层120 ;接着，如图1B所示，以网印方式将银胶印刷于抗反射层上形成第一电极图案130a，并烧结进行固化；然后，如图1C所示，以电镀补充第一电极图案130a的导电性。然而，这种方法在银胶印刷和烧结的过程中，会有部分银胶132溅到电极的外，如图1B所示，倘若不先清除这些溅出来的银胶132，电镀时会使溅出来的银胶132与第一电极图案130a连接在一起，如图1C所示，而形成很大的扩线(正面电极130b)，使得太阳能电池的收光面积减少，大幅降低其光电转换效能，也违反了原先使用电镀制作细线宽电极的目的。
[0005]有鉴于此，目前极需要一种太阳能电池的制作方法，将上述缺失加以摒除，即为本案所欲解决的技术困难点所在，期能提供一种电镀后保持细线的目的，以减少遮光面积的太阳能电池，符合业界的需求。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的是提供一种太阳能电池的制作方法，其步骤包含提供一半导体基板，此半导体基板上具有一迎光面及一背光面，而迎光面上具有一抗反射层。接着，网印多个第一电极图案于抗反射层上，并烧结第一电极图案。然后，蚀刻至少部分第一电极图案，以减少第一电极图案的宽度，再电镀与第一电极图案相同的材料于此第一电极图案上，以形成太阳能电池的正面电极。
[0007]根据本发明一实施例，形成第一电极图案的步骤还包含形成第二电极图案于半导体基板的背光面上，且第二电极图案经烧结步骤后形成太阳能电池的背面电极。
[0008]根据本发明一实施例，第一电极图案包含多个汇流电极以及多个指状电极，且经蚀刻步骤后，指状电极的宽度变小。
[0009]根据本发明另一实施例，第一电极图案的材料是选自至少一由钛金属、钴金属、钨金属、钼金属、铪金属、钽金属、钥金属、铬金属、IE金属、金金属、银金属及招金属所组成的群组。
[0010]根据本发明又一实施例，蚀刻步骤是以一湿蚀刻方法，包含使用一蚀刻溶液为NH40H/H202、Ce (NO3) 2> HN03、3HC1/H202 或 KI/I2。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下:
[0012]图1A至图1C是绘示依据已知的太阳能电池的制作流程的剖面结构示意图；
[0013]图2是绘示依据本发明一实施方式的太阳能电池的制作方法的流程图；
[0014]图3Α至图3D是绘示依据本发明一实施方式的太阳能电池的制作流程的剖面结构示意图；
[0015]图4Α至图4C是绘示依据本发明一实施方式的太阳能电池的指状电极的电子显微镜图片。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其他具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
[0017]在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为简化附图，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。
[0018]本发明的太阳能电池的制作方法，请参照图2，其是绘示依据本发明一实施方式的太阳能电池的制作方法的流程图，用以进一步阐明本案的技术特征；并可同时参照图3Α至图3D，其是绘示依据上述实施方式的太阳能电池制作流程的剖面结构示意图。
[0019]步骤210为提供一半导体基板，如图3Α所不,此半导体基板310上具有一用以面对外来光线的迎光面312，及一背对迎光面的背光面314，其中半导体基板310可包括一 P型掺杂层及一 N型掺杂层，P型掺杂层与N型掺杂层相堆叠，且本发明的半导体基板并不限于单晶娃晶圆(monocrystalline)或多晶娃晶圆(multicrystalline)。
[0020]此外，如图3A所示，迎光面上具有一抗反射层320，可通过等离子辅助化学气象沉积法(Plasma Enhenced Chemical Vapor Deposit1n ；PECVD)形成；抗反射层的材料可氮化物(nitride)或氧化物(oxide),例如为氮化娃。
[0021]步骤220为网印多个第一电极图案330a于抗反射层320上，如图3B所示，此步骤是利用网印方式，依据一预定图形印刷第一电极图案至抗反射层上。上述的第一电极图案包含多个指状电极(finger electrode)及多个汇流电极(bus bar electrode),且多条平行排列的指状电极与汇流电极交错。其中汇流电极的粗细程度大于指状电极，指状电极用以将光能转换出的电流导出，汇流电极则进一步收集由指状电极导出的电流并汇出至外部负载(未绘不)。
[0022]在步骤220中，第一电极图案的材料是选自至少一由钛金属、钴金属、钨金属、钼金属、铪金属、钽金属、钥金属、铬金属、IE金属、金金属、银金属及招金属所组成的群组，然而，本发明并不限于上述的金属种类。在一实施方式中，其是使用银胶作为第一电极图案的材料，下述步骤是以银胶为例说明本发明的技术特征。
[0023]步骤230为烧结第一电极图案330a，此步骤是将上述未完成的太阳能电池面板通过一烧结炉进行一适当温度的烧结程序，烧结温度为约400度至1000度，使得银胶穿透抗反射层与半导体基板的迎光面产生共晶结构，形成硅化银的合金。
[0024]在另一实施方式中，步骤220还包含形成一第二电极图案于半导体基板的背光面上，此第二电极图案经步骤230的烧结步骤后形成太阳能电池的背面电极。上述的第二电极图案的材料可为铝、钛或铜等金属。然而，有关于第二电极图案的形成的相关技术，在此并不受限。
[0025]步骤240为蚀刻部分第一电极图案330a，以减少第一电极图案的宽度，如图3C所示的第一电极图案330b。此步骤是由于银胶印刷和烧结的过程中，会有部分银胶332(第一电极图案的材料)溅到第一电极图案330a的周围部分，如图3B所示，倘若不清除这些溅出来的银胶332，会造成后续电镀步骤后形成很大的扩线。因此，在进行电镀步骤之前，先对抗反射层上的银胶进行蚀刻，用以去除溅出来的银胶，同时可以缩减指状电极的宽度，使得太阳能电池的受光面积增加。
[0026]在步骤240中，其中蚀刻步骤是以一湿蚀刻方法，其包含使用一蚀刻溶液为NH4OH/H2O2Xe (N03)2、HN03、3HC1/H202或KI/I2。然而，蚀刻溶液的种类并不限于此，其是因第一电极图案的材料选择适当的蚀刻溶液。在一实施方式中，第一电极图案的材料为银胶，蚀刻步骤是使用HNO3作为蚀刻溶液。在另一实施方式中，蚀刻步骤是使用浓度为10%至30%的HNO3作为蚀刻溶液，蚀刻时间为30秒至5分钟。
[0027]步骤250为电镀与第一电极图案330b相同的材料于第一电极图案330b上，以形成太阳能电池的正面电极330c，如图3D所示。相较于图1C，由图3D可明显看出太阳能电池的第一电极图案经过蚀刻，可得到较细的正面电极330c，以及更大的受光面积。根据本发明的一实施例，此由第一电极图案330b形成的正面电极330c是由银金属构成。
[0028]以下列举数个实施例以更详尽阐述本发明的方法，然其仅为例示说明的用，并非用以限定本发明，本发明的保护范围当以后附的申请专利范围所界定者为准。
[0029]比较例I
[0030]首先，提供一半导体基板，其迎光面上具有一抗反射层，其材料为氮化硅。接着，网印银胶于抗反射层，用以作为正面电极，其包含多个汇流电极以及多个指状电极，并形成背面电极于背光面上，其中背面电极的材料为铝胶和银铝胶。然后烧结电极，烧结步骤是一分阶段升温的过程，在此比较例中，烧结温度是由475°C、580°C、585°C、590°C、595°C、675°C至970°C的阶段升温。烧结电极后进行一前值测试，结果如下列表一。接着，电镀银于正面电极。比较例I的不经蚀刻步骤的太阳能电池的基本参数测试结果请参考下列表一。
[0031]实施例1
[0032]首先，提供一半导体基板，其迎光面上具有一抗反射层，其材料为氮化硅。接着，网印银胶于抗反射层，用以作为正面电极，其包含多个汇流电极以及多个指状电极，并形成背面电极于背光面上，其中背面电极的材料为铝胶和银铝胶。然后烧结电极，烧结步骤是一分阶段升温的过程，在此实施例中，烧结温度是由475°C、580°C、585°C、590°C、595°C、675°C至970°C的阶段升温。烧结电极后进行一前值测试，前值是表示进行蚀刻前的基本参数测试，前值测试结果如下列表一。烧结步骤后，以浓度为25%的硝酸溶液(HN03)蚀刻银胶，将溅在电极周围的银胶去除，再以银电镀正面电极。实施例1的经蚀刻后的太阳能电池的基本参数测试结果请参考下列表一。
[0033]表一
[0034]
【权利要求】
1.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包含: (a)提供一半导体基板，其中该半导体基板上具有一迎光面及一背光面，且该迎光面上具有一抗反射层； (b)网印多个第一电极图案于该抗反射层上； (c)烧结该些第一电极图案； (d)蚀刻至少部分该些第一电极图案，以减少该些第一电极图案的宽度；以及 (e)电镀与该些第一电极图案相同的材料于该些第一电极图案上，以形成该太阳能电池的正面电极。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤(b)还包含形成一第二电极图案于该半导体基板的背光面上，且该第二电极图案经步骤(c)的烧结步骤后形成该太阳能电池的背面电极。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该第一电极图案包含多个汇流电极以及多个指状电极，且经步骤(d)的蚀刻步骤后，该些指状电极的宽度变小。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该第一电极图案的材料是选自至少一由钛金属、钴金属、鹤金属、钼金属、铪金属、钽金属、钥金属、铬金属、IE金属、金金属、银金属及铝金属所组成的群组。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该第一电极图案的材料为银胶。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该抗反射层的材料为氮化硅。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该蚀刻步骤是以一湿蚀刻方法。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该蚀刻步骤包含使用一蚀刻溶液为 NH40H/H202、Ce (NO3) 2> HN03、3HC1/H202 或 KI/I2。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该第一电极图案的材料为银胶，是使用HNO3作为蚀刻溶液。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该蚀刻步骤是使用浓度10%至30%的HNO3作为蚀刻溶液，且蚀刻时间为30秒至5分钟。
【文档编号】H01L31/18GK104167461SQ201310183555
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2013年5月17日
【发明者】陈易聪, 颜贤成, 吴家宏, 洪光辉, 柯震宇, 陈玄芳, 欧乃天, 黄桂武, 童智圣 申请人:昱晶能源科技股份有限公司