CN101626045B

CN101626045B - 太阳能电池的制造方法

Info

Publication number: CN101626045B
Application number: CN2008101326949A
Authority: CN
Inventors: 洪儒生; 徐文庆; 何思桦
Original assignee: KUNSHAN ZHONGCHEN SILICON CRYSTAL CO Ltd
Current assignee: KUNSHAN ZHONGCHEN SILICON CRYSTAL CO Ltd; Kunshan Sino Silicon Technology Co Ltd
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: CN101626045A

Abstract

本发明太阳能电池的制造方法，太阳能电池的两电极层设于晶圆的同一侧，使另侧入射的太阳光不会被电极层遮蔽，以提升光电转换效率，且各电极层利用屏蔽层进行气相沉积制程成型，而不需要任何光罩的微影、蚀刻制程，当然也不需要高温制程而破坏了晶圆的品质。

Description

太阳能电池的制造方法

技术领域

本发明有关一种太阳能电池的制造方法，目的在提供一种制造太阳能电池电极的制造方法，其藉由气相沉积制程而不需要任何光罩的微影、蚀刻制程。

背景技术

现今广泛使用中的太阳能电池其设计具有一种p/n接面成形于顶面表面(接收光线的表面)附近，并于太阳能电池吸收光能时产生电子流。普通常见的太阳能电池设计在其晶圆1的顶面11具有第一组电气接点12，如图1所示，而第二组电气接点13则位在该晶圆1的底面14。在一种典型的光电模块里，这些个别的太阳能电池以串联方式互相作电气连接以增加电压。此一连接通常藉锡焊法将一条传导带由某一太阳能电池顶面焊至相邻太阳能电池的底面而成。

而另种背面接点式硅太阳能电池的结构，如图2所示，二组电气接点12、13均设置于晶圆1的底面14；与传统硅太阳能电池相比较，背面接点式硅太阳能电池具有某些优点。第一优点为背面接点式电池具有较高的转换效率，此由于降低或消除了接点遮蔽的损失(由接点格栅反射出的太阳光无法转换成电力)。第二个优点为背面接点式电池要组成电气电路比较容易，也因此比较便宜，这是因为二个极性接点都在相同表面上。范例之一，与当前的光电模块组装方式相比较，以背面接点式电池能将光电模块和太阳能电池电路于单一步骤封装完成，而达成显著的费用节省效果。背面接点式电池最后一优点是能提供较均匀的外表而有较佳的美学效果。美学考虑对某些应用例而言很重要，例如建筑物-整体光电系统和汽车用光电活动车顶盖等。

而一般背面接点式电池的制造方法，于硅晶圆底面利用多次开光罩的微影蚀刻制程，将p⁺型(硼)、n⁺型(磷)区域以及电极网印于背面端，其包括有多次的制作光罩、曝光、显影以及蚀刻等步骤，不仅步骤较为繁杂，且光罩制程的成本较高，而网印后的热扩散处理制程所需温度约为600～800℃，如此的高温制程容易影响硅晶圆的品质。

发明内容

本发明的主要目的即在提供一种太阳能电池的制造方法，目的在提供一种制造太阳能电池接合及电极的制造方法，其藉由气相沉积制程而不需要任何光罩的微影、蚀刻制程。

具体而言，本发明中太阳能电池的两电极层设于晶圆的同一侧，使另侧入射的太阳光不会被电极层遮蔽，以提升光电转换效率，且各电极层利用屏蔽层进行气相沉积制程成形，而不需要任何光罩的微影、蚀刻制程，当然也不需要高温制程而破坏了晶圆的品质。

附图说明

图1为习有太阳能电池的结构示意图；

图2为习有背面接点式太阳能电池的结构示意图；

图3～图9为本发明中太阳能电池的制造方法流程示意图。

【图号说明】

晶圆1 顶面11

第一组电气接点12 第二组电气接点13

底面14 晶圆21

微结构211 第一钝化层22

第二钝化层23 抗反射保护层24

第一电极层25 第一电极接面251

第一金属电极252 第二电极层26

第二电极接面261 第二金属电极262

导线27 绝缘层28

第一屏蔽层31 第一开口311

第二屏蔽层32 第二开口321

第三屏蔽层33 第三开口331

具体实施方式

本发明的特点，可参阅本案图式及实施例的详细说明而获得清楚地了解。

本发明太阳能电池的制造方法，该制造方法至少包含有下列步骤：

步骤A、提供一晶圆21，如图3所示，该晶圆21可以为n型单晶硅晶圆；

步骤C1、设置第一、第二钝化层22、23，于晶圆21底面的微结构及顶面分别设有第一、第二钝化层22、23，如图4A所示，第一、第二钝化层22、23可以为超薄化，其厚度约为

该第一钝化层22可以为非晶硅材质或添加掺质如碳、氮、氧的硅材质沉积于晶圆21底面，而该第二钝化层23可以为氧化硅或掺杂的非晶硅材质沉积于晶圆21顶面；当然，亦可于步骤A与步骤C1之间进行步骤C2，该步骤C2于晶圆21顶面形成凹凸状的微结构211，如图4B所示，而该微结构211可藉由湿式蚀刻或干式蚀刻制程成型，再进行步骤C1设置第一、第二钝化层22、23，而以下步骤以图4B为例。

步骤D、于该第二钝化层23表面沉积有抗反射保护层24，如图5所示，当然，该第二钝化层23以及抗反射保护层24亦同样形成凹凸状，该抗反射保护层24可以为氮化硅材质。

步骤B、该晶圆一侧进行气相沉积制程，该步骤B至少包含有：

步骤B1、利用第一屏蔽层31进行第一次气相沉积，如图6A所示，该第一屏蔽层31具有复数第一开口311，藉由电浆辅助化学气相沉积法并以硼掺杂的浓度在10¹⁹-10²¹/cm³，使该晶圆21底面沉积有第一电极接面251(p⁺型接面)，而该第一电极接面251的厚度可在

之间；

步骤B2、利用第二屏蔽层32进行第二次气相沉积，如图6B所示，该第二屏蔽层32具有复数第二开口321，藉由电浆辅助化学气相沉积法并以磷掺杂的浓度在10¹⁹-10²¹/cm³，使该第一电极接面251旁沉积有第二电极接面261(n⁺型接面)，而该第二电极接面261的厚度在

之间；其中，该第一、第二屏蔽层31、32的开口率决定第一、第二电极接面251、261的间距大小，请同时参阅图6A、B所示，该第一开口311的开口率为A，亦即沉积后各第一电极接面251长度为A，而第二开口321的开口率为B，亦即沉积后各第二电极接面261长度为B，此时两个第一电极接面251间的距离扣除其间的第二电极接面261的长度B，即为第一、第二电极接面251、261的间距C的两倍长，故长度或开口率B越大则间距C越小，反之，长度或开口率B越小则间距C越大；

步骤B3、利用第三屏蔽层33于该第一、第二电极接面251、261上方分别形成有第一、第二金属电极252、262，如图7所示，该第三屏蔽层33具有相对于各第一、第二电极接面251、261的第三开口331，其可藉由气相沉积、网印方式，或以不需屏蔽层的喷墨印刷方式，将银、铝或铜的金属材质分别设置于第一、第二电极接面251、261上方，使该第一电极接面251上方形成有第一金属电极252，构成第一电极层25，而该第二电极接面261上方形成有第二金属电极262，并构成第二电极层26。

步骤E1、先将第一、第二电极层25、26分别接上导线27，再于该晶圆21底面上设置绝缘层28，如图8所示，该绝缘层28可以为氧化硅或氮化硅材质以气相沉积制程形成于晶圆21上，以将第一、第二电极层25、26覆盖而使该导线27露出，以完成完整太阳能电池结构；当然，亦可于步骤B3后进行步骤E2，该步骤E2先于晶圆21上设置绝缘层28，如图9所示，以将第一、第二电极层25、26部分覆盖，而该第一、第二电极层25、26露出部分则再进一步分别接上导线27，同样可形成完整太阳能电池结构。

值得一提的是本发明应用气相沉积制程(例如电浆辅助化学气相沉积法)并包含有至少两次气相沉积，以于该晶圆底面沉积有第一、第二电极层(可为接面部分的n⁺型及p⁺型接面及其上部的金属电极)，其中本发明相较于习有具有下列优点：

1、各电极层均设于晶圆底面，使晶圆顶面入射的太阳光不会被电极层遮避，以提升光电转换效率。

2、本发明的制造方法不需要任何光罩的微影、蚀刻制程，仅需要藉由屏蔽层(可以为金属或高分子材质)以气相沉积制程完成，可省去习有多次开光罩的成本，亦可省去曝光、显影、蚀刻等步骤，当然亦不需要光阻、去光阻剂、显影剂等对环境有害的化学药剂的使用。

3、本发明的气相沉积制程的制程温度小于400℃(约为200℃)，故不需要高温制程而破坏了晶圆的品质。

4、晶圆顶面及底面沉积有钝化层，以降低结晶硅(晶圆)及非晶硅(电极层)界面之间的缺陷，以提升太阳能电池的转换效率。

5、该第一、第二电极层之间隔着一层钝化层，使第一、第二电极层之间形成PIN结构，而产生内建电场，有助于晶圆吸收太阳光后产生的电子、电洞对分离移动到第一、第二电极层(n⁺型及p⁺型接面)上。

6、该晶圆顶面所形成的凹凸状微结构，可增加光线的入射率，且其表面所设置的抗反射保护层亦可降低反射率，以提升光电转换效率。

本发明的技术内容及技术特点巳揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明的揭示而作各种不背离本案发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为以下的申请专利范围所涵盖。

Claims

1.一种太阳能电池的制造方法，该太阳能电池至少包含有一晶圆以及极性相异的第一、第二电极层，其中，两电极层的接面部分利用气相沉积制程形成于该晶圆的同一侧，且两电极层间具有间距；

其中于进行气相沉积制程之前，依序于晶圆顶面形成凹凸状的微结构，再于晶圆底面及晶圆顶面的微结构分别设置第一、第二钝化层，其中该第一钝化层为非晶硅材质或添加掺质碳、氮、氧的硅材质，且该第二钝化层为氧化硅或掺杂的非晶硅材质；以及

其中于进行气相沉积制程之后以气相沉积工序于该晶圆底面侧设置一绝缘层；

其中该气相沉积制程中包含有第一屏蔽层，该第一屏蔽层具有复数第一开口，将该第一屏蔽层放置于该晶圆一侧进行气相沉积，使该晶圆相对于第一屏蔽层的各第一开口沉积有第一电极接面；

其中该晶圆形成第一电极接面的同侧，再利用具有复数第二开口的第二屏蔽层于第一电极接面旁沉积有第二电极接面。

2.如权利要求1所述太阳能电池的制造方法，其中各电极层设于该晶圆的底面。

3.如权利要求2所述太阳能电池的制造方法，其中该第二钝化层表面进一步设有一抗反射保护层。

4.如权利要求1所述太阳能电池的制造方法，其中该第一、第二电极层分别包含有复数第一、第二电极接面以及第一、第二金属电极，各金属电极设置于各电极接面上方。

5.如权利要求4所述太阳能电池的制造方法，其中该第一电极接面以及第二电极接面间隔排列。

6.一种太阳能电池的制造方法，该太阳能电池至少包含有一晶圆，于该晶圆一侧进行至少两次气相沉积，以于晶圆同一侧形成极性相异的第一、第二电极层，而各气相沉积使用具有复数开口的屏蔽层进行沉积，各屏蔽层的开口率决定第一、第二电极层的间距大小；

其中于进行气相沉积制程之后以气相沉积工序于该晶圆底面侧设置一绝缘层。

7.如权利要求6所述太阳能电池的制造方法，其中该第一、第二电极层分别包含有复数第一、第二电极接面以及第一、第二金属电极，各金属电极设置于各电极接面上方，该第一电极接面以及第二电极接面间隔排列。

8.一种太阳能电池的制造方法，至少包含有下列步骤：

A、提供一晶圆；

B、该晶圆一侧进行气相沉积制程，该气相沉积制程至少包含有两次气相沉积，以于该晶圆同一侧沉积有第一、第二电极层，且两电极层间具有间距；

其中该步骤A与步骤B之间进一步依序包含有一步骤C2、C1，该步骤C2于晶圆顶面形成凹凸状的微结构，该步骤C1为于晶圆底面及晶圆顶面的微结构分别设置第一、第二钝化层，其中该第一钝化层为非晶硅材质或添加掺质碳、氮、氧的硅材质，且该第二钝化层为氧化硅或掺杂的非晶硅材质；以及

其中在步骤B之后进一步包含有步骤E，该步骤E为以气相沉积工序于该晶圆底面侧设置一绝缘层；

其中该第一、第二电极层分别包含有复数第一、第二电极接面以及第一、第二金属电极，而步骤B至少包含有下列步骤：

B1、利用第一屏蔽层进行第一次气相沉积，使该晶圆底面沉积有第一电极接面；

B2、利用第二屏蔽层进行第二次气相沉积，使该第一电极接面旁沉积有第二电极接面；

B3、于该第一、第二电极接面上方分别形成有第一、第二金属电极；

其中该步骤B3利用喷墨印刷方式或利用第三屏蔽层以气相沉积、网印方式形成第一、第二金属电极。

9.如权利要求8所述太阳能电池的制造方法，其中该步骤C1与步骤B之间进一步包含有一步骤D，该步骤D于该第二钝化层表面沉积有抗反射保护层。