[發明專利]以活性焊料制作的太陽能電池電極及其方法

有效

• 申請號: 201210241439.4
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102891213A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 曹龍泉
• 申請（專利權）人: 屏東科技大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0224
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;孫佳胤

技術領域

本發明關于一種太陽能電池電極及其制作方法，特別是關于一種以活性焊料制作的太陽能電池電極及其方法。

背景技術

近年來，因為石化燃料逐漸短缺，使得各種再生性替代能源(例如太陽能電池、燃料電池、風力發電)的發展逐漸受到重視，其中尤以太陽能發電最受各界重視。

請參考附圖1所示，其揭示一種現有太陽能電池組件的剖視圖，其中當制作此現有太陽能電池組件時，首先提供一p型硅半導體襯底11，進行表面酸蝕粗化后，接著將磷或類似物質以熱擴散方式于所述p型硅半導體襯底11的受光面側形成反向導電性類型的一n型擴散層12，并形成p-n界面(junction)。隨后，再于所述n型擴散層12上形成一抗反射層13與一正面電極14，其中通過等離子體化學氣相沉積等方法于所述n型擴散層12上形成氮化硅(silicon?nitride)膜作為所述抗反射層13，再于所述抗反射層13上以網印方式涂布含有銀的導電漿料，隨后進行烘烤干燥及高溫燒結的程序，以形成所述正面電極14。在高溫燒結過程中，用以形成所述正面電極14的銀導電漿料可燒結并穿透所述抗反射層13，直到電學接觸所述n型擴散層12上。

另一方面，所述p型硅半導體襯底11的背面側則使用鋁導電漿料以印刷方式形成鋁質的一背面電極層15。隨后，進行干燥烘烤的程序，再于相同上述的高溫燒結下進行燒結。燒結過程中，從干燥狀態轉變成鋁質的背面電極層15；同時，使鋁原子擴散至所述p型硅半導體襯底11中，于是在所述背面電極層15與p型硅半導體襯底11之間形成含有高濃度的鋁摻雜劑的一p⁺層16。所述層通常稱為后表面場(BSF)層，且有助于改良太陽能電池的光轉換效率。由于鋁質的背面電極層15難于進行焊接，因此可通過網印方式于所述背面電極層15上印刷一種銀-鋁導電漿料，經燒結后形成一導線17，以便將多個太陽能電池相互串連形成一模塊。

然而，現有太陽能電池組件在實際制造上仍具有下述問題，例如：所述正面電極14、背面電極層15及導線17是使用銀、鋁或銀-鋁導電膠來制作，但這些導電漿料的材料成本頗高，約占整個模塊成本的10％。再者，導電漿料含有一定比例金屬粉末、玻璃粉末及有機媒劑，如日本Kokai專利公開第2001-127317號及第2004-146521號和臺灣美商杜邦申請的中國臺灣專利公告第I339400號，其中導電漿料含有降低導電性及不利于焊接性的玻璃微粒；以及另含有有機溶劑等成分，因此在燒結后會造成太陽能芯片的污染，故必須特別加以清洗。

另外，使用導電漿料制作電極或導線必需經過450至850℃左右的高溫燒結，但此高溫條件可能造成其它材料層的材料劣化或失效，進而嚴重影響制造電池的良率。同時，在所述正面電極14的燒結期間，必需控制條件使所述正面電極14的導電漿料完全的穿透所述抗反射層13并電學接觸所述n型擴散層12，若所述正面電極14未確實接觸所述n型擴散層12，將大幅降低制造良率。基于上述高溫燒結條件精密控制的需求，也使得進行高溫燒結步驟相對較為費時及復雜，并會影響在單位時間內生產電池的整體生產量。

故，有必要提供一種制作太陽能電池電極的方法，以解決現有技術所存在的問題。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種以活性焊料制作的太陽能電池電極及其方法，使用成本較低的活性焊料來制作正面或背面的電極圖案，且活性焊料僅需使用相對較低熔點溫度即可焊接結合在太陽能電池基板上，來形成電極圖案，因而有利于降低材料成本，并簡化及加速電極制程，并且增強電學效應。

本發明的次要目的在于提供一種以活性焊料制作的太陽能電池電極及其方法，其是在太陽能電池基板的抗反射層上預先形成溝槽，以便填入活性焊料來形成電極圖案，使得電極圖案不需通過高溫燒結來穿透抗反射層，因而有利于確保電極圖案與太陽能電池基板的電學連接可靠度并相對提高電極制造良率，并且有效地光電效應的電能傳導至電極，進而增強太陽能芯片的轉換發光效率。

本發明的另一目的在于提供一種以活性焊料制作的太陽能電池電極及其方法，其在由活性焊料形成的電極圖案上可進一步選擇進行無電鍍或電鍍以形成一保護層，其除了可增加所述電極圖案的厚度外，也可增加電極圖案與外部導線結合的接合性質、導電能力及防止氧化生銹能力。