CN101728453B - 具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，包含下列步骤：首先，提供一基材，然后形成一掺杂层于其上。局部或全部移除掺杂层的重掺杂部分。形成一抗反射层，并涂布一图案化的金属胶于此抗反射层上。加热金属胶，以形成太阳能电池的金属电极。

Description

具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池的制造方法，特别是关于一种具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法。

背景技术

由于科技的日益进步，太阳能电池的效率与普及率也日益的提升。现今广泛使用中的太阳能电池其设计是具有一种p/n接面成形于前表面(接收光线的表面)附近，并在电池吸收光能时产生电子流。普通常见的电池设计在其前后二侧分别形成电极。然后，这些太阳能电池再以串联方式互相作电气连接以增加电压。

因此，传统的太阳电池采用p型的基板，然后再利用高温热扩散的处理，使p型的基板上形成一层薄薄的n型半导体。在进行扩散程序前，会将表面制成粗糙化的组织(Texturing)结构，并加入抗反射层，以减少光的反射量。接着，进行网印程序，将制作完成的晶片，涂布上银(Ag)胶及铝(Al)胶，以一网印机将一种预设图形印刷在晶片的两面。然后，进行共同烧结程序，将印刷有银胶及铝胶的晶片，共同通过高温烧结炉，使得银胶及铝胶可分别与晶片的对应面产生共晶结构，而与晶片因此具有一定的欧姆接触(ohmic contact)。如此，便可在晶片的表面接出导电电极，以完成一个简单的太阳电池面板。

然而，在形成导电电极的区域，为了降低接触电阻，一般而言，常需要具有较高的掺杂浓度。然而，在形成射极(emitter)的区域为了提高短波长的频率响应，掺杂的浓度就必须受到限制。如何能有效地平衡或选择两区域的掺杂浓度，将明显影响太阳能电池的转换效率。

发明内容

鉴于上述的发明背景中，由于太阳能电池中形成电极的区域与形成射极的区域所需的掺杂浓度并不相同。如何能有效地控制两区域的掺杂浓度，将可以使太阳能电池的效率，且还可以使太阳能电池的普及率提升。

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，可在电极区域形成较高的掺杂浓度，并在射极区域形成较低的掺杂浓度，使得太阳能电池的效率更为提升。

根据以上所述的目的，本发明提供一种具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，包含下列步骤。首先，提供一基材；然后，形成一掺杂层于其上。此掺杂层包含一重掺杂部分与一轻掺杂部分，而轻掺杂部分位于重掺杂部分的下方，较佳地是单一次掺杂工艺流程所形成。接着，移除掺杂层的重掺杂部分，例如是局部移除或全部移除。然后，再形成一抗反射层，并涂布一图案化的金属胶于抗反射层上。加热此金属胶，以形成一太阳能电池的金属电极。

根据上述的目的，本发明的一实施例是提供一种具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，其包含有下列步骤，首先提供一基材，然后，形成一掺杂层，此掺杂层包含一重掺杂部分与一轻掺杂部分，且轻掺杂部分位于重掺杂部分的下方，较佳地是单一掺杂工艺流程所形成。接着，形成一图案化的蚀刻阻障层，然后以图案化的蚀刻阻障层为掩膜，移除露出的掺杂层的重掺杂部分。移除图案化的蚀刻阻障层，然后形成一抗反射层，接着形成一图案化的金属胶于抗反射层上以及加热金属胶，以形成太阳能电池的金属电极。

其中，上述的形成一图案化的蚀刻阻障层，还可以利用蚀刻胶涂布于蚀刻阻障层上，且进一步加热蚀刻胶，以形成图案化的蚀刻阻障层。值得注意的是，此图案化的金属胶是形成于未被移除的掺杂层的重掺杂部分的上方的抗反射层之上。而蚀刻阻障层是一氮化硅阻障层或一氧化硅阻障层。

根据上述的目的，本发明的另一实施例是提供一种具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，其包含有下列步骤。首先，提供一基材，并形成一掺杂层于其上。此掺杂层包含一重掺杂部分与一轻掺杂部分，轻掺杂部分位于重掺杂部分的下方。去除掺杂层的重掺杂部分，再形成一图案化的扩散阻障层，以图案化的扩散阻障层为掩膜，掺杂露出的掺杂层的轻掺杂部分，以形成一重掺杂区。然后，移除图案化的扩散阻障层，并形成一抗反射层。接着，形成一图案化的金属胶于抗反射层上，并加热金属胶，使形成一太阳能电池的金属电极。

其中，上述形成一图案化的扩散阻障层，较佳地亦是利用涂布蚀刻胶于扩散阻障层之上，以及加热此蚀刻胶以形成图案化的扩散阻障层。此外，上述的金属胶是形成于重掺杂区的上方。

其中，上述重掺杂区与重掺杂部分的片电阻较佳地约为10-50Ohm/sq.，而轻掺杂部分的片电阻较佳地约大于50Ohm/sq.。而，上述的基材是一p型基材，且掺杂层是一n型离子掺杂层，例如是一磷离子掺杂层。

因此，本发明的具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，仅需单一次的蚀刻胶图案化阻障层，即可在太阳能电池基材上形成所需的轻掺杂区域与重掺杂区域。所以，本发明可以在太阳能电池所需的电极下方，形成高浓度的掺杂层，有效地降低接触电阻。还可以在太阳能电池的射极区域，形成低浓度的掺杂层，有效地改善太阳能电池对短波长的频率响应。其中，重掺杂区可以单一次或二次的掺杂工艺流程来形成，其均不脱离本发明的精神与范围。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下：

图1A-1H是本发明的具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法的一较佳实施例的工艺流程示意图；

图2A-2H是本发明的具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法的另一较佳实施例的工艺流程示意图。

【主要组件符号说明】

110：基材                     161：金属电极

111：轻掺杂部分               210：基材

112：重掺杂部分               211：轻掺杂部分

120：蚀刻阻障层               212：重掺杂部分

121：图案化的蚀刻阻障层       221：图案化的扩散阻障层

130：蚀刻胶                   222：开口

140：开口                     230：重掺杂区

141：开口                     240：金属导电胶

150：抗反射层                 250：抗反射层

160：金属导电胶               260：金属电极

具体实施方式

本发明的具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，不仅可以在太阳能电池的电极区域形成较高的掺杂浓度，并可在射极区域形成较低的掺杂浓度，使得太阳能电池的效率更为提升。以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，如所属技术领域中具有通常知识的人员，在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。

图1A-1H是本发明的具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法的一较佳实施例的工艺流程示意图。首先参阅图1A，如图所示，本发明的具有差异性掺杂的太阳能电池是在一基材110进行掺杂，例如进行磷离子(phosphorus ion)的掺杂，由于掺杂是由基材110的表面进行，故在基材110的表面将形成掺杂浓度较高的重掺杂部分112，而其下方则形成轻掺杂部分111。其中，基材110较佳地是p型基材，并利用高温热扩散处理，或离子植入等方法，在基材110的表面形成n型半导体层。此外，轻掺杂部分111的掺杂浓度相对于重掺杂部分112的掺杂浓度为低。一般而言，重掺杂部分112较佳地可测量而得其片电阻约为10-50Ohm/sq.。而轻掺杂部分111较佳地则具有片电阻约大于50Ohm/sq.，然并不限定于此。当本案的轻掺杂部分111的掺杂浓度相对于重掺杂部分112的掺杂浓度为低时，即可在后续形成太阳能电池后产生较佳的转换效率与较低的接触电阻。然后，形成一蚀刻阻障层120于重掺杂部分112上。蚀刻阻障层120可以利用如氮化硅(silicon nitride)或氧化硅(silicon oxide)等材料来形成。

接着参阅图1B，利用印刷工艺将蚀刻胶130转印至蚀刻阻障层120之上。然后加热蚀刻胶130，使蚀刻阻障层120形成所需的开口140，进而形成图案化的蚀刻阻障层121，参阅图1C。此外，蚀刻阻障层120亦可以利用一般的光刻工艺进行所需的图案化。

然后，参阅图1D，以图案化的蚀刻阻障层121为掩膜，进一步蚀刻基材110上的重掺杂部分112，例如是以湿法蚀刻或干法蚀刻将载子浓度较高的重掺杂部分112去除，以在重掺杂部分112上形成开口141，进而使其下方的浓度较低的轻掺杂部分111外露。

接着参阅图1E-1F，将图案化的蚀刻阻障层121去除，然后形成一抗反射层150于基材110上，即是在残余的重掺杂部分112与外露的轻掺杂部分111之上。

参阅图1G-1H，利用印刷法将金属导电胶160，例如是银胶或者是铝胶，涂布在抗反射层150之上，并利用高温烧结工艺使其穿过抗反射层150与下方的重掺杂部分112形成共晶结构，进而形成太阳能电池所需的金属电极161。

由上述的说明可知，本实施例仅需单一次的掺杂工艺流程，并利用蚀刻工艺，即可在太阳能电池所需的电极下方形成高浓度的掺杂层，有效地降低接触电阻，且同时在射极区域形成低浓度的掺杂层，有效地改善太阳能电池对短波长的频率响应。

再参阅图2A-2H，其是本发明的具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法的另一较佳实施例的工艺流程示意图。如图所示，首先参阅图2A，如图中所示，本发明的具有差异性掺杂的太阳能电池是在一基材210进行掺杂，例如进行磷离子(phosphorus ion)的掺杂，由于掺杂是由基材210的表面进行，故在基材210的表面将形成掺杂浓度较高的重掺杂部分212，而其下方则形成轻掺杂部分211。相同地，基材210较佳地是p型基材，并利用高温热扩散处理，或离子植入等方法，在基材210的表面形成n型半导体层。此外，轻掺杂部分211的掺杂浓度相对于重掺杂部分212的掺杂浓度为低。一般而言，重掺杂部分212较佳地可测量而得其片电阻约为10-50Ohm/sq.，而轻掺杂部分211较佳地则具有片电阻约大于50Ohm/sq.，然并不限定于此。当本案的轻掺杂部分211的掺杂浓度相对于重掺杂部分212的掺杂浓度为低时，即可在后续形成太阳能电池后产生较佳的转换效率与较低的接触电阻。然后，移除掺杂浓度较高的重掺杂部分212，例如是利用回蚀(etching back)或其它的移除工艺，仅保留下方掺杂浓度较低的轻掺杂部分211。

接着，参阅图2C，如图所示，形成一图案化的扩散阻障层(diffusion barrier)221。此图案化的扩散阻障层221较佳地亦可利用图1B中所揭露的蚀刻胶，将氮化硅或氧化硅所构成的扩散阻障层图案化。此外，图案化的扩散阻障层(diffusion barrier)221亦可以是利用光刻工艺来形成。

参阅图2D，进行第二次的掺杂，使得图案化的扩散阻障层221中开口222下方的基材210与轻掺杂部分211形成一重掺杂区230。再参阅图2E，接着将图案化的扩散阻障层221移除。然后，在其上形成抗反射层250，参阅图2F。

然后，参阅图2G，利用印刷法将金属导电胶240，例如是银胶或者是铝胶，形成在抗反射层250之上，并位于重掺杂区230的上方。接着，参阅图2H，利用高温烧结工艺使金属导电胶240穿过抗反射层250与下方的重掺杂区230形成共晶结构，进而形成太阳能电池所需的金属电极260。

由上述的说明可知，本实施例虽然需要两次的掺杂工艺流程，以在太阳能电池所需的电极下方形成高浓度的掺杂层，有效地降低接触电阻，且在射极区域形成低浓度的掺杂层，有效地改善太阳能电池对短波长的频率响应。然而，此两次的掺杂工艺流程仅需使用单一次蚀刻胶或光刻工艺流程，即可形成太阳能电池所需的电极图案，有效地减少二次掺杂所需的蚀刻胶或光刻工艺流程的需求，且还提高太阳能电池的转换效率。

如所属技术领域中具有通常知识的人员所了解的，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围。凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.一种具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，其特征在于，至少包含：

提供一基材；

形成一掺杂层，该掺杂层包含一重掺杂部分与一轻掺杂部分，该轻掺杂部分位于该重掺杂部分的下方；

去除该掺杂层的该重掺杂部分；

形成一图案化的扩散阻障层；

以该图案化的扩散阻障层为掩膜，再掺杂露出的该掺杂层的该轻掺杂部分，以形成一重掺杂区；

移除该图案化的扩散阻障层；

形成一抗反射层；

形成一图案化的金属胶于该抗反射层上；以及

加热该金属胶，使形成一太阳能电池的金属电极。

2.根据权利要求1所述的具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述的形成一图案化的扩散阻障层，还包含：

涂布一蚀刻胶于该扩散阻障层；以及

加热该蚀刻胶，以形成该图案化的扩散阻障层。

3.根据权利要求1所述的具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述的形成一图案化的金属胶于该抗反射层上，是将该金属胶形成于该重掺杂区的上方。

4.根据权利要求1所述的具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述的重掺杂部分的片电阻为10-50Ohm/sq.且轻掺杂部分的片电阻大于50Ohm/sq.。

5.根据权利要求1所述的具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述的基材是一p型基材，且该掺杂层是一n型离子掺杂层。

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