可优化厚度和转换效率的可弯曲的太阳能芯片制造技术

一种可优化厚度和能量转换效率的可弯曲的太阳能芯片，其具有：一太阳能芯片本体，具有一顶面、一底面、及四个侧边；以及一层纳米结构，其位于所述侧边上，其中该太阳能芯片本体的厚度介于50μm至120μm之间，或介于120μm至140μm之间，或介于140μm至160μm之间，且该层纳米结构具有介于2μm至8μm之间的深度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于太阳能芯片，特别是关于可优化厚度和能量转换效率的可弯曲的太阳能芯片。
技术介绍
由于太阳能芯片一般是由脆性材料制成，太阳能芯片在制造或运输过程中乃易因外力作用而脆裂。为避免太阳能芯片受损，公知已采用一些保护措施-例如保护袋。然而，一传统太阳能芯片仍可能因局部区域受力而受损。在一典型的制造设施中，由脆裂问题所导致的太阳能芯片损失可高达5-10％。此问题在太阳能芯片被要求尽可能薄型化以降低材料成本的情况下会更恶化。为解决此问题，一公知作法是采用薄膜材料来制造太阳能芯片，而其相关技术方案可见于US6,887,650(是有关于薄膜装置的制造方法)、US6,682,990(是有关于薄膜单晶硅太阳能芯片的制造方法)、US 6,452,091(是有关于薄膜单晶装置和太阳能模块的制造方法)、US 5,000,816(是有关于自一基板剥除一薄膜的技术方案)、以及US 4,855,012(是有关于用以自一基板剥除一薄膜的拉升(pull-raising)部件及拉升(pull-raising)单元)。然而，由于由薄膜材料制成的太阳能芯片无法提供高的能量转换效率，其仅适用于某些特定的应用中。另一个作法是使一薄基板被夹在二可挠塑料封装层中以提供弹性，其技术方案如US 8,450,184所揭(是有关于利用由应力引发的剥离效应制造薄膜基板的方法)。然而，由于此方法须用到额外的材料层和多个黏贴步骤，其制造成本将因而增加。另外，请参照图1，其绘示传统太阳能芯片的破裂应力(failure stress)对厚度的一分布曲线图。如图1所示，破裂应力在厚度等于200μm附近有r>
一峰值，且在厚度变小后陡峭下降。又，请参照图2，其绘示传统太阳能芯片的能量转换效率对厚度的一分布曲线图。如图2所示，能量转换效率在厚度低于50μm以后会陡峭下降。由上述可知，若一传统太阳能芯片的厚度降低至50μm附近，其将因破裂应力变得相当小而容易脆裂。因此，依公知的作法将很难获致同时具有高破裂应力和高能量转换效率的薄型太阳能芯片。为解决上述问题，亟需一新颖的太阳能芯片结构。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种可优化厚度和转换效率的可弯曲的太阳能芯片，以改进公知技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供的可优化厚度和能量转换效率的可弯曲的太阳能芯片，其具有：一太阳能芯片本体，其具有一顶面、一底面、及四个侧边；以及一层纳米结构，其位于所述侧边上，其中该太阳能芯片本体具有介于50μm至120μm之间的厚度，且该层纳米结构具有介于2μm至8μm之间的深度。在一实施例中，该太阳能芯片本体采用一非晶相(amorphous)基材。在一实施例中，该太阳能芯片本体采用一单晶相(single-crystal)基材。在一实施例中，该太阳能芯片本体采用一多晶相(polycrystalline)基材。在一实施例中，该太阳能芯片本体采用的材料是由玻璃、硅、锗、碳、铝、氮化镓、砷化镓、磷化镓、氮化铝、蓝宝石、尖晶石、氧化铝、碳化硅、氧化锌、氧化镁、氧化铝锂和氧化镓锂所组成的群组所选择的一种材料。在一实施例中，所述的纳米结构是由一电化学蚀刻工艺形成。在一实施例中，所述的纳米结构是由一沉积工艺形成。本专利技术还提供一种可优化厚度和能量转换效率的可弯曲的太阳能芯片，其具有：一太阳能芯片本体，其具有一顶面、一底面、及四个侧边；以及一层纳米结构，其位于所述侧边上，其中该太阳能芯片本体具有介于
120μm至140μm之间的厚度，且该层纳米结构具有介于2μm至8μm之间的深度。本专利技术还提供一种可优化厚度和能量转换效率的可弯曲的太阳能芯片，其具有：一太阳能芯片本体，其具有一顶面、一底面、及四个侧边；以及一层纳米结构，其位于所述侧边上，其中该太阳能芯片本体具有介于140μm至160μm之间的厚度，且该层纳米结构具有介于2μm至8μm之间的深度。本专利技术的太阳能芯片，可避免应力集中在一局部区域。本专利技术的太阳能芯片，其具有一薄的厚度并同时具有高弯曲强度和高能量转换效率。本专利技术的太阳能芯片，可提高太阳能芯片的良率。附图说明为能进一步了解本专利技术的结构、特征及其目的，结合附图及较佳具体实施例作详细说明。其中：图1绘示传统太阳能芯片的破裂应力对厚度的一分布曲线图。图2绘示传统太阳能芯片的能量转换效率对厚度的一分布曲线图。图3绘示本专利技术太阳能芯片一实施例的结构图。图4绘示具有纳米结构的太阳能芯片和不具有纳米结构的太阳能芯片的能量转换效率比较图。图5绘示两条I-V曲线，其中一条是得自一具有纳米结构的太阳能芯片，而另一条是得自一不具有纳米结构的太阳能芯片。图6绘示具有不同深度的纳米结构的太阳能芯片的一弯曲强度测试结果。图7绘示本专利技术所提出的一设计窗口(design window)，是由介于约50μm至约120μm的园片厚度和介于约2μm至约8μm的纳米结构深度所界定。图8绘示二种不同尺寸的太阳能芯片在不同纳米结构深度下的弯曲强度测试结果。具体实施方式请参照图3，其绘示本专利技术太阳能芯片一实施例的结构图。如图3所示，该太阳能芯片包括一太阳能芯片本体100及一层纳米结构110。为降低材料成本，太阳能芯片本体100的厚度较佳为介于约50μm至约120μm。在此厚度范围内，太阳能芯片的能量转换效率可仍然维持在一峰值附近(如图2所示，该峰值约为30％)。如图3所示，太阳能芯片本体100具有一顶面101、一底面102、及四个侧边103，其中顶面101是用以接收入射光及提供复数个第一电气接点，而底面102是用以提供复数个第二电气接点。当光线照射在顶面101上，该太阳能芯片即可经由所述第一电气接点和所述第二电气接点提供电力。太阳能芯片本体100可采用一非晶相基材、一单晶相基材、或一多晶相基材。另外，太阳能芯片本体100的基材可为由玻璃(SiO2)、硅(Si)、锗(Ge)、碳(C)、铝(Al)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化铝(AlN)、蓝宝石、尖晶石、氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、氧化铝锂(LiAlO2)、和氧化镓锂(LiGaO2)所组成的群组所选择的一种材料。此外，太阳能芯片本体100可具有一p型半导体层及在该p型半导体层上方的一n型半导体层以提供一p-n接面以将光子转成电力。该层纳米结构110，较佳为具有介于2μm至8μm之间的深度，系形成于所述侧边103上以增强太阳能芯片本体100的破裂应力承受值，从而使太阳能芯片本体100变得可弯曲。其原理在于，当一作用力施加在太阳能芯片本体100上，由于各所述侧边103上的纳米结构110具有吸收该作用力的能力，该作用力乃会被分散到各所述侧边103，从而大幅增强太阳能芯片本体100的弯曲强度(抵抗弯曲应力的能力)。该层纳米结构110可由一电化学蚀刻工艺或一沉积工艺形成，且在该电化学蚀刻工艺的前，可先采用一氮化物去除程序(利用H3PO4在160℃下作用30分钟)、一金字塔结构(pyramid texture)去除程序(利用HNA作用7分钟)、以及一自然氧化(native oxide)沉积程序(利用H2SO4在85℃下作用10分钟)处理太阳能芯片本体100。该层纳米结构110的深度可由改变所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可优化厚度和能量转换效率的可弯曲的太阳能芯片，其具有：一太阳能芯片本体，其具有一顶面、一底面、及四个侧边；以及一层纳米结构，其位于所述侧边上，其中该太阳能芯片本体具有介于50μm至120μm之间的厚度，且该层纳米结构具有介于2μm至8μm之间的深度。

【技术特征摘要】
1.一种可优化厚度和能量转换效率的可弯曲的太阳能芯片，其具有：一太阳能芯片本体，其具有一顶面、一底面、及四个侧边；以及一层纳米结构，其位于所述侧边上，其中该太阳能芯片本体具有介于50μm至120μm之间的厚度，且该层纳米结构具有介于2μm至8μm之间的深度。2.根据权利要求1所述可优化厚度和能量转换效率的可弯曲的太阳能芯片，其中，该太阳能芯片本体采用一非晶相基材。3.根据权利要求1所述可优化厚度和能量转换效率的可弯曲的太阳能芯片，其中，该太阳能芯片本体采用一单晶相基材或一多晶相基材。4.根据权利要求1所述可优化厚度和能量转换效率的可弯曲的太阳能芯片，其中，该太阳能芯片本体采用的材料是由玻璃、硅、锗、碳、铝、氮化镓、砷化镓、磷化镓、氮化铝、蓝宝石、尖晶石、氧化铝、碳化硅、氧化锌、氧化镁、氧化铝锂和氧化镓锂所组成的群组所选择的一种材料。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶哲良，
申请(专利权)人：叶哲良，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71