[发明专利]具有改良背面结构的太阳能电池、太阳能电池模块与系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具结晶硅太阳能电池以及制作方式，尤指一种具有全面背面电场的太阳能电池。本发明亦披露了以该太阳能电池所制作的模块与系统。

背景技术

近年来世界能源的短缺所导致的油价飙升，加上二氧化碳浓度遽增，导致温室效应的严重后果，使得全球各个国家无不积极地投入节能减碳产品的开发，例如太阳能电池即是这个趋势下的产物。根据统计全球太阳能系统的安装量，在2008年为5,948百万瓦，而在1985年时仅有21百万瓦。全球太阳能电池产业的产值，在近几年来呈现倍数的成长，成为一种在半导体产业后的新兴事业。太阳能电池是一种能将太阳能直接转换为电能的装置，以材料来区分，可分为硅太阳能电池以及化合物太阳能两大类。后者包括三五族等种类，但市场以及生产成本高昂，使用上多限于太空或是特殊用途，而前者为目前市场的大宗，包含结晶硅以及非晶硅两种。

目前最具量产规模的太阳能电池是结晶硅太阳能电池，主要结构是硅晶原料的基板。太阳能电池转换机制为：太阳能辐射照射于太阳能电池表面后，使得电子与空穴分别移动至正面n型掺杂区(n-type Doped Region)以及背面p型掺杂区(p Doped Region)，造成两区域间的电压差以及电流再由正负电极分别收集电子与空穴并输出。因此电极与掺杂区若能有好的欧姆接触(OhmicContact)，则可以让电子与空穴的收集更加容易，同时减少电子与空穴的欧姆损失(Ohmic Loss)进而增加太阳能电池的转换效率。

因此在太阳能电池的正面电极的设计上，由于电池的正面都具有整面的n型掺杂区(n-type Doped Region)，因此正面电极都可以与正面n型掺杂区有良好的电性接触。

但于背面电极的设计上，因为铝是一个便宜且导电性高的p型材料，因此p型掺杂区(p-type Doped Region)多是以网印涂布铝于整个电池背面的方式经烧结后产生，同时p型掺杂区也会形成背面电场(Back surface field)。但烧结后的铝会于接触空气的表面产生一层氧化层，氧化层不但会增加电阻，且会造成背面电极不易串焊的问题。

有许多已知技术的改良都是为了因为克服上述的问题。目前最常用的也是市面上多数结晶硅太阳能电池所使用的方法即是利用涂布不连续的铝，产生非整面的p型掺杂区，其中这些不连续的位置，会将硅表面暴露出来，并可涂布合适的导电胶(如银胶)到这些位置，再经烧结后，则可产生合适的串接区(Interconnection pad)。但是以这种方式制作的太阳能电池因为不连续的p型掺杂区导致背面电场是不连续的，且不连续的区域也是背面电极的串焊区，除了会增加载流子复合的机率外，降低短路电流(Isc)以及降低填满比例(Fill Factor)导致整体光转换效率的下降。

本发明披露了一种可焊接的全面背电场结构的太阳能电池，同时因为可焊接的原因，本发明同时披露包含此结构的太阳能电池的太阳能模块，与太阳能发电系统。

发明内容

本发明所披露的结构是一个具有全面p型掺杂区的太阳能电池，并且在这个结构下，解决氧化层无法串焊的问题。同时可提升短路电流(Isc)以及填充因子(Fill Factor)，因此可以增加整体的光电转换效率。

本发明另一个目的同时也披露了利用上述电池串接而成的太阳能模块，以及系统。

为了达成上述目的，本发明披露的技术特征为先将含有IIIA族金属的凝胶(paste)以整面涂布的方式涂布于太阳能电池基板的背面。经高温烧结后，金属会合金化到太阳能基板的背面产生致密金属层即金属-硅合金层，并于基板背面产生p型掺杂区，而靠近空气的该金属凝胶表面会产生松散的氧化层结构即松散金属层。随后除去部分位置的松散金属层形成电极开口。

本发明的太阳能电池将可焊接材料导入于该背面电极开口中，并使上述焊接材料能与该致密金属层有良好的接触。

为了达成上述目的，本发明披露的结构特征为一个太阳能电池的背面结构，其中包含一个松散金属层，一个致密金属层，以及p型掺杂区；一个以上的电极开口，该电极开口是除去松散金属层后产生，并可于上述开口处填入可焊接的材料。