2018熱門專利組合—高效率矽基太陽能電池

 

刊登日期:2018/1/5
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近年來由於環保意識抬頭及全球暖化的議題不斷地高漲,綠能產業也隨著蓬勃發展。其中矽基太陽能電池之發電成本持續下降已是綠能產業中的主流。高效率、低成本的太陽電池技術為研發的重點,除了太陽能電廠外,亦可被安裝於房屋等建築構件上、汽車等行動裝置上、室內、甚至各種便攜式電子裝置上,用於將太陽光能轉化為電能。

傳統BSF矽基太陽能電池在鈍化膜技術導入後使得轉換效率大幅提高,高效率結構如PERC、交指狀背電極(Back Contact)太陽能電池等都需要高品質氧化鋁鈍化膜之搭配,本專利群組之專利技術提供半導體元件的鈍化層結構,透過膜層中的高固定電荷濃度能有效避免電子電洞對在導出前發生再結合,可大幅提高太陽能電池轉換效率。另一方面,圖形化摻雜技術也同樣能提高太陽能電池之轉換效率,如選擇性射極結構或Back Contact太陽能電池皆使用圖案化摻雜區之結構。然而,形成圖案化摻雜區之製程較複雜,且因需要使用到精準度較高之製程(例如微影),增加太陽能電池之製造成本。本專利群組之專利技術提供一低成本圖形化摻雜技術,透過此技術不需大幅增加成本也能有效提高太陽能電池效率。

專利組合技術特色
1.新穎性:
① 形成圖案化摻雜區的方法,為交指狀背電極(Back Contact)太陽能電池,使用無毒磷酸、硼酸做為n-type與p-type摻雜源,透過噴塗形成圖形化摻雜區域,特點是利用覆蓋層避免磷與硼之間的交互擴散,如此可精準定義出n型摻雜區與p型摻雜區於矽晶片之同一表面。
② 半導體元件的鈍化層結構及其形成方法,透過離子摻雜技術為PERC太陽能電池,控制Al2O3薄膜內部負固定電荷濃度以及矽表面缺陷密度。

2.優勢:
① 僅使用一次熱製程步驟,以較少的黃光微影和高溫製程步驟製作圖案化摻雜區,減低形成包括圖案化摻雜區之太陽能電池的製作成本。
② 在半導體元件中之鹵素摻雜氧化鋁層,結構上易於辨識,並且採用溶液塗佈或噴塗法,大幅縮減製作成本與製程時間,有助於太陽能電池之普及化。

技術目標與規格
透過離子摻雜技術應用於PERC太陽能電池,控制Al2O3薄膜內部負固定電荷濃度以及矽表面缺陷密度。負固定電荷及缺陷密度分別是2~10×1012 cm-2、<1011 cm-2 eV-1。結合離子摻雜前驅溶液合成技術以及非真空熱裂解霧化噴塗鍍膜技術來製作離子摻雜之Al2O3鈍化薄膜。

使用低成本的Al(acac)3,約為真空製程所使用TMA價格的20%以下。此外,利用噴塗鍍膜形成Al2O3,不須昂貴之真空腔體,可連續式噴塗進行量產,每小時3,600片產率的量產設備更是有機會低於100萬美元,亟具競爭優勢。

應用於Back Contact太陽能電池以無毒磷酸、硼酸做為n-type與p-type摻雜源,透過噴塗形成圖形化摻雜區域,特點是利用覆蓋層避免磷與硼之間的交互擴散,精準定義出n型摻雜區與p型摻雜區於矽晶片之同一表面,此製程技術有效減少Back Contact太陽能電池的製程數,降低其生產成本。

應用領域
太陽能發電廠、房屋等建築構件上、汽車等行動裝置上、室內、甚至各種便攜式電子裝置。

專利洽詢
趙弘儒  TEL:03-5913737、Email:kevin_chao@itri.org.tw
劉秀娥  TEL:03-5917588、Email:angelaliu@itri.org.tw


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