CN102097528A - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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李正贤
李昌洙
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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池及其制造方法。制造太阳能电池的方法包括提供包括p型层和n型层的半导体基底。包含氮氧化铝的介电层设置在半导体基底的一侧上。第一电极与半导体基底的p型层电连通。第二电极与半导体基底的n型层电连通。设置介电层的步骤包括重复地形成氮化铝层并利用氧取代氮化铝层中部分氮。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
本公开涉及一种太阳能电池及其制造方法。
背景技术
太阳能电池是将太阳能转换为电能的光电转换装置。太阳能电池作为无污染且能够作为下一代能源的无限持久装置已引起广泛关注。
太阳能电池包括p型半导体和n型半导体，太阳能电池通过以下方式产生电能：当半导体内部的光敏层中吸收的光能产生电子-空穴对(EHP)时，将电子和空穴分别传输给n型半导体和p型半导体，然后，在每个正极和负极中收集电子和空穴。
电荷可能因产生的电子和空穴的复合而损失。最好防止电荷的损失。为此，期望太阳能电池具有尽可能高的能量转换效率，用于从太阳能产生电能。为了提高太阳能电池的效率，期望提高产生尽可能多的电子-空穴对的效率，并且有效地收回得到的电荷且使损失最小。
发明内容
电荷会因多种不同原因而损失。当电荷传输的路径存在缺陷时，电荷会损失。产生的电子和空穴会在这些缺陷中复合而消失。
本公开的一方面提供了一种制造太阳能电池的方法，该方法通过减小产生的电荷的损失来提高太阳能电池的效率。
本公开的另一方面提供了一种制造太阳能电池的方法。
根据本公开的一方面，制造太阳能电池的方法包括以下步骤：提供包括p型层和n型层的半导体基底；在半导体基底的一侧上形成包含氮氧化铝的介电层；设置第一电极，第一电极与半导体基底的p型层电连通；形成第二电极，第二电极与半导体基底的n型层电连通，其中，设置介电层的步骤包括反复地执行下面的步骤：形成氮化铝层并使用氧取代氮化铝层中的部分氮。
一方面，设置介电层的步骤包括形成介电层的步骤。
可以通过包括将铝前驱体和含氮气体提供到半导体基底上来生成氮化铝的方法来设置氮化铝层。
铝前驱体可以包括含有铝且还具有氢、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C6至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的氨基、取代或未取代的烷氧基或它们的组合中的至少一种的化合物。
铝前驱体可以包括三甲基铝。
含氮气体可以包括氨气(NH3)、氮气(N2)或它们的组合。
可以通过化学气相沉积(CVD)来执行介电层的设置。
一方面，可以在大约100℃至大约500℃的温度下执行化学气相沉积。
另一方面，可以在大约250℃至大约350℃的温度下执行化学气相沉积。
所述制造方法还可以包括：在形成氮化铝层的步骤与利用氧取代氮化铝层中部分氮的步骤之间执行吹扫工艺。
取代氮化铝层中部分氮可以包括将活性氧提供到氮化铝层。
氮氧化铝可以由下面的化学式1表示。
[化学式1]
AlOxNy
在化学式1中，0＜y＜x且y/(x+y)≤0.01。
制造方法还可以包括烧制第一电极和第二电极的步骤，烧制后的介电层为非晶形式。
根据本公开的另一方面，太阳能电池包括：半导体基底，具有p型层和n型层；介电层，形成在半导体基底的一侧上，且包含非晶氮氧化铝；第一电极，与半导体基底的p型层电连通；第二电极，与半导体基底的n型层电连通。
介电层的厚度可以在大约10纳米(nm)至大约700nm的范围内。
介电层的厚度可以在大约20nm至大约400nm的范围内。
介电层的厚度可以在大约30nm至大约100nm的范围内。
介电层可以包含沿由膜的厚度确定的方向均匀分布的氧和氮。
介电层可以包括其中堆叠的多层氮氧化铝层。多层氮氧化铝层通过氧化氮化铝层而得到。
非晶氮氧化铝可以由下面的化学式1表示。
太阳能电池形成在介电层的一侧上，太阳能电池还可以包括保护层，保护层的折射率比介电层的折射率低。
保护层可以包含氮化硅、氧化硅、氧化铝或它们的组合。
介电层和第一电极可以设置在半导体基底的后侧上，第一电极穿透介电层且与半导体基底部分地接触。
附图说明
图1为示例性太阳能电池的剖视图；
图2至图8为顺序地示出制造示例性太阳能电池的方法的剖视图；
图9A至图9F为顺序地示出提供介电层的方法的剖视图；
图10A为示出在大约950℃执行热处理大约3秒钟后未结晶的氮氧化铝的透射电子显微镜(TEM)的显微照片；
图10B为示出在大约950℃执行热处理大约3秒钟后结晶的氧化铝(Al2O3)的透射电子显微镜(TEM)的显微照片；
图10C为示出在大约950℃执行热处理大约3秒钟后结晶的氮化铝(AlN)的透射电子显微镜(TEM)的显微照片。
具体实施方式
现在，将在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出各种实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，且不应解释为局限于这里提出的实施例。另外，提供这些实施例使本公开将是彻底的和完全的，并且将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。相同的标号始终代表相同的元件。
应该理解的是，当元件被称作在另一元件“上”时，该元件可以直接在另一元件上，或者可以在它们之间存在中间元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意组合和所有组合。
应该理解的是，虽然在这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语限制。这些术语只是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
这里使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，而不意图限制。如这里所使用的，除非上下文另外明确地指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还应理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”或“包括”时，说明存在所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
此外，在这里可使用相对术语，如“下”或“底部”以及“上”或“顶部”，用来描述如在图中所示的一个元件与另一个元件的关系。应该理解的是，相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置的不同方位。例如，如果附图之一中的装置被翻转，则描述为在其它元件“下”侧的元件随后将被定位为在该其它元件“上”侧。因此，根据附图中的特定方位，示例性术语“下”可包括“下”和“上”两种方位。类似地，如果附图之一中的装置被翻转，则描述为“在”其它元件“下面”或“之下”的元件随后将被定位为“在”其它元件“之上”。因此，示例性术语“在...下面”或“在...之下”可包括“在...上方”和“在...之上”两种方位。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。还应该理解的是，除非这里明确定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与相关领域及本公开的上下文中它们的意思一致的意思，而不应以理想的或者过于正式的含义来解释它们。
这里参照作为理想实施例的示意图的剖视图来描述示例性实施例。这样，预计会出现例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，这里描述的实施例不应该被解释为局限于在此示出的区域的具体形状，而将包括例如由制造导致的形状偏差。例如，示出或描述为平坦的区域通常具有粗糙和/或非线性特征。此外，示出的锐角可被倒圆。因此，在图中示出的区域本质上是示意性的，它们的形状并不意图示出区域的精确形状，且不意图限制权利要求的范围。
这里公开的所有数字范围包括用于包括该范围的数字。另外，范围或一系列范围内的所有数字是可互换的。
转折语(transition term)“包含”包括转折语“本质上由...组成”或转折语“由...组成”。
如这里所使用的，当未另外提供定义时，术语“取代的”是指用C1至C30烷基、C2至C30炔基、C6至C30芳基、C7至C30芳基烷基、C1至C4烷氧基、C1至C30杂烷基(heteroalkyl group)、C3至C30杂芳基烷基(heteroarylalkylgroup)、C3至C30环烷基、C3至C15环烯基、C6至C30的环炔基(cycloalkynylgroup)、C2至C30的杂环烷基(heterocycloalkyl group)、卤素(F、Cl、Br、I)、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚肼基、羰基、氨基甲酰基、巯基、酯基、羧基或其盐、磺酸根或其盐、磷酸根或其盐或者它们的组合中的取代基取代的化合物。
在附图中，为了清晰起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的标号代表相同的元件。应该理解的是，当诸如层、膜、区域或基底的元件被称作“在”另一个元件“上”时，它可以直接在另一个元件上或也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接在”另一个元件“上”时，不存在中间元件。
图1为示例性太阳能电池的剖视图。
在下文中，半导体基底110的接收太阳能的一侧被称作前侧，与半导体基底110的前侧相对的一侧称作后侧。在下文中，为了更好地理解且易于理解，从半导体基底110的中心开始描述上和下的位置关系，但不限于此。
太阳能电池的半导体基底包括半导体基底110，半导体基底110包括下半导体层110a和上半导体层110b。在一个实施例中，上半导体层110b设置在下半导体层110a上，且与下半导体层110a紧密接触。
半导体基底110可以由晶体硅或化合物半导体形成。可以使用包含晶体硅的硅晶片(silicon wafer)。下半导体层110a或上半导体层110b之一可掺杂有p型杂质，而另一个半导体层可以掺杂有n型杂质。p型杂质可以为诸如硼(B)的第III主族元素，而n型杂质可以为诸如磷(P)的第V主族元素。
半导体基底110可以具有有纹理的(textured)表面。例如，表面有纹理的半导体基底110可以具有诸如棱锥或类似蜂窝的孔的突起和凹陷。表面有纹理的半导体基底110可以具有扩大的表面面积，以提高光吸收量和光吸收率并降低反射率，从而显著地提高太阳能电池的效率。
防反射层112设置在半导体基底110的前侧上。换句话说，防反射层112形成在半导体基底110的入射光(产生用于太阳能电池工作的电子)首先接触太阳能电池的侧面上。防反射层112可以由反射微弱光的绝缘材料形成，所述材料例如可以为氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)或氧化铈(CeO2)等或者包含至少一种前述绝缘材料的组合。防反射层可以为单层厚度或可以包括多层。
防反射层112的厚度可以在大约200埃
Figure BSA00000321211300061
至大约的范围内，具体地在大约
Figure BSA00000321211300063
至大约
Figure BSA00000321211300064
的范围内，更具体地在大约
Figure BSA00000321211300065
至大约
Figure BSA00000321211300066
的范围内。
防反射层112可以减小光的反射率，并可以增加在太阳能电池前侧上对特定波长或波长的特定范围的选择性。可以在半导体基底110的表面中使用有效地改善与硅的接触性能的材料来制造防反射层112，从而提高太阳能电池的效率。
多个前电极120设置在防反射层112上。前电极120布置为彼此平行且与半导体基底110垂直。多个前电极120穿透防反射层112且与第二半导体层110b接触。前电极120可以包含诸如银(Ag)或铝(Al)等的低电阻材料，并且可以被设计为具有栅格图案，以减小屏蔽损耗(shadowing loss)以及薄层电阻(sheet resistance)。
介电层130设置在半导体基底110的后侧上。如上所述，后侧是与前侧相对的侧面。前侧是入射光首先接触的侧面。
在一个实施例中，介电层130包括氮氧化铝。
氮氧化铝可由下面的化学式1表示。
[化学式1]
AlOxNy
在化学式1中，0＜y＜x且y/(x+y)≤0.01。
介电层130由氮氧化铝形成，氮氧化铝为包含少量氮的氧化铝。由于少量存在的氮抑制其结晶，所以即使在高温热处理后，氮氧化铝仍保持其非晶状态。在示例性实施例中，氮氧化铝为无任何晶界的非晶的。
由于缺乏结晶，所以非晶氮氧化铝不具有晶界，因此，电荷不会在晶界处被捕获，从而防止了电荷在晶界处损失。
然而，当介电层由诸如氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)的可以在高温下结晶的材料形成时，电荷最终可在晶界处被捕获，然后将损失电荷。
因为介电层130具有固定电荷，所以它防止在半导体基底110中产生的电荷传输到半导体基底110的后侧。当介电层130包含多个负电荷时，它抑制电子(存在于下半导体层110a中的少量电荷(minor charge))传输到后侧。因此，将防止电子与空穴复合而消失。因此，减少了电荷的损失，且提高了太阳能电池的效率。
保护层140设置在介电层130之下。保护层140设置在介电层130的与接触下半导体层110a的侧面相对的侧面上。
保护层140选择地形成，并可以由折射率比介电层130的折射率低的材料形成，例如，保护层140可以由氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)或氧化铝(Al2O3)等或者包含至少一种前述化合物的组合物形成。
保护层140将已穿过上半导体层110b和下半导体层110a的光反射回基底110。然后，被反射的光在基底中被吸收，从而使光的损失最小化，且提高了太阳能电池的整体效率。另外，保护层140保护介电层130和半导体基底110在形成后电极150时的高温烧制过程中免受损坏。然而，如果介电层130充分地反射光且厚度足以保护半导体基底110，则可以不使用保护层140。
同时，当以比保护层140的形成速率慢的速率形成介电层130时，介电层130能够具有保护半导体基底110的钝化特性。这还可以增大在形成介电层130之后(在半导体基底110之下)形成具有预定厚度的附加薄膜(未示出)的工艺速度。
后电极150设置在保护层140之下并与其接触。后电极150可以由诸如铝(Al)的不透明金属形成，后电极150的厚度可以为大约2微米(μm)至大约50μm。
后电极150包括多个接触部分150a和整体部分150b。接触部分150a穿透介电层130和保护层140，从而与下半导体层110a接触。整体部分150b覆盖基底的整个表面。
可以在半导体基底110的下半导体层110a与后电极150的接触部分150a彼此接触的位置处产生背表面场(BSF)。背表面场是当电极中的铝用作p型杂质时(硅和铝彼此接触处)，在下半导体层110a与接触部分150a之间产生的内电场。具有背表面场，能够防止电子传输到半导体基底110的后侧。因此，防止电子与空穴在半导体基底110的后侧中复合而消失。这提高了太阳能电池的效率。
后电极150的整体部分150b将已穿过半导体基底110的光反射回半导体基底110，以防止光损失并提高太阳能电池的效率。
在下文中，将参照图2至图9F以及图1来描述制造根据一个实施例的太阳能电池的方法。
图2至图8为顺序地示出制造示例性太阳能电池的方法的剖视图，图9A至图9F为顺序地示出制造介电层的方法的剖视图。
提供包括硅晶片的半导体基底110。半导体基底110可掺杂有p型杂质。
接下来，对半导体基底110进行表面纹理化(surface texturing)。表面纹理化可以使用湿法(wet method)来执行，湿法使用诸如硝酸、氢氟酸的强酸或诸如氢氧化钠的强碱。在一个实施例中，利用使用等离子体的干法来提供表面纹理化。
参照图2，利用n型杂质对半导体基底110进行掺杂。可以通过在高温下使三氯氧磷(POCl3)或磷酸(H3PO4)等扩散来掺杂n型杂质。半导体基底110包括掺杂有不同杂质的下半导体层110a和上半导体层110b。
参照图3，在半导体基底110的后侧之下利用氮氧化铝形成介电层130。可以使用化学气相沉积(CVD)来制造介电层130。制造介电层130的其他方法包括远距离等离子体增强CVD(RPECVD)、原子层CVD(ALCVD)、燃烧化学气相沉积(CCVD)、热丝CVD(hot wire CVD，HWCVD)(也被称作催化CVD(Cat-CVD)或热丝CVD(hot filament CVD，HFCVD))、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、混合物理化学气相沉积(HPCVD)或快热CVD(RTCVD)。稍后将描述形成介电层130的方法。
参照图4，在半导体基底110的上侧上和下侧下分别形成防反射层112和保护层140。可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)使用诸如氮化硅的材料来形成防反射层112和保护层140。制造防反射层112和保护层140的其他方法包括远距离等离子体增强CVD(RPECVD)、原子层CVD(ALCVD)、燃烧化学气相沉积(CCVD)、热丝CVD(hot wire CVD，HWCVD)(也被称作催化CVD(Cat-CVD)或热丝CVD(hot filament CVD，HFCVD))、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、混合物理化学气相沉积(HPCVD)或快热CVD(RTCVD)。
本实施例不局限于此，可以通过其他方法使用其他材料来形成防反射层112和保护层140。
参照图5，去除介电层130的部分和保护层140的部分，以形成多个接触孔135并将下半导体层110a的部分暴露给后端。可以通过使用激光或通过使用光敏层执行光刻工艺来去除介电层130的部分和保护层140的部分。
参照图6，在防反射层112上涂覆导电膏120a以形成前电极120。
用于前电极120的导电膏120a可以包括诸如银(Ag)的金属粉末，可以通过丝网印刷法来形成前电极，丝网印刷法包括将导电膏120a涂覆到将要形成前电极的区域。在其涂覆之后，干燥涂覆的导电膏120a。
顺序地参照图7和图8，使用用于后电极的导电膏150aa填充接触孔135，如图8中所示，涂覆导电膏150ba(也用于后电极)来覆盖半导体基底的整个后侧。
用于后电极的导电膏150aa和150ba可以包括诸如铝(Al)的金属粉末，并可以通过丝网印刷工艺来形成后电极。丝网印刷工艺包括以下步骤：将用于后电极的导电膏150aa和150ba涂覆到将要形成后电极的区域；干燥涂覆的导电膏150aa和150ba来制造后电极。
然而，本公开不局限于丝网印刷方法，可以使用不同的方法，诸如喷墨印刷和压印(imprinting)。
然后，在高温炉内烧制涂覆有导电膏120a、150aa及150ba的半导体基底110。可以在比金属粉末熔点高的温度下执行烧制工艺，例如，在大约600℃至大约1000℃的温度下执行烧制工艺。
参照图1，作为烧制工艺的结果，导电膏120a穿透防反射层112而与上半导体层110b接触，导电膏150aa通过形成在介电层130和保护层140中的接触孔135与下半导体层110a接触。
下面，将参照图9A和图9B描述形成介电层130的方法。
参照图9A，将半导体基底110放置在用于化学气相沉积(CVD)的室(未示出)内，并将铝前驱体和含氮气体提供给半导体基底110的表面来沉积氮化铝层130a1。
铝前驱体不受限制，可以使用可通过等离子体沉积为薄膜的任何铝前驱体。例如，铝前驱体可以包括具有与氢、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C6至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的氨基或取代或未取代的烷氧基或它们的组合中的至少一种共价结合的铝原子的化合物。在一个实施例中，铝前驱体可以包括三甲基铝。
含氮气体不受限制，可以使用含有可与铝结合的氮的任何气体。例如，可以使用氨气(NH3)、氮气(N2)或它们的组合。
可以在大约100℃至大约500℃的温度下来沉积氮化铝层130a1，尤其在大约250℃至大约350℃的温度下来沉积氮化铝层130a1。由于在上述温度范围内执行沉积，所以能够防止暴露在半导体基底的表面中的硅不被完全氧化，同时有效地分解铝前驱体和含氮气体。因此，能够防止未被完全氧化的氧化硅(SiOx(0＜x＜2))形成在半导体基底的表面上。
然后对室进行吹扫，以将铝前驱体和含氮气体从室中去除。可以提供诸如氩(Ar)的惰性气体用于吹扫工艺。
在吹扫之后，将活性的含氧气体提供到氮化铝层130a1的上部。通过在氮化铝层130a1上提供活性的含氧气体使氮化铝层130a1的至少一部分氮被氧取代。存在于氮氧化铝层中的氮有利于防止晶粒的形成，从而有利于防止晶粒边界的形成。
对于含氧气体，可以使用可提供与铝结合的氧原子的任何气体，诸如氧气(O2)、臭氧(O3)或它们的组合。图9A示例性地示出使用氧气(O2)的等离子体，但本公开不限于此。
另外，可以使用在氧气氛中执行退火的热氧化方法。
因此，如图9B中所示，形成氮氧化铝层130b1。
氮氧化铝层130b1的厚度可以在大约0.5nm至大约3nm的范围内，具体地可以在大约1nm至大约2nm的范围内。可以根据工艺条件及使用的设备来调整厚度范围。在该厚度范围内，可以均匀地形成密实的薄膜，同时可以使工艺时间合理。由于在氮化铝中氧被均匀地取代，所以可以形成具有均匀的氧分布的薄膜。
然后对室进行吹扫，以将含氧气体从室中去除。对于吹扫工艺，可以使用诸如氩(Ar)的惰性气体。重复形成氮氧化铝的工艺，以形成多层氮氧化铝层。这些工艺将在下面进行详细地描述，且这些工艺与上面列举的步骤相似。
参照图9C，再次将铝前驱体和含氮气体提供到氮氧化铝层130b1上，从而沉积氮化铝层130a2。也可以在大约100℃至大约500℃的温度下，具体地在大约250℃至大约350℃的温度下，执行氮化铝层130a2的沉积。
然后执行吹扫工艺以将铝前驱体和含氮气体从室中去除。
参照图9D，通过O2等离子体将含氧气体提供到氮化铝层130a2上。
因此，如图9E中所示，结果为形成氮氧化铝层130b2。
接下来，对室进行吹扫以将含氧气体从室中除去。
参照图9F，反复地执行下面的步骤n次：首先通过提供铝前驱体和含氮气体来形成氮化铝，然后提供含氧气体，从而形成氮氧化铝的介电层130。因此，介电层130包含沿厚度方向均匀分布的氧和氮。
由氮氧化铝形成的介电层130的厚度可以为大约10nm至大约700nm，具体地可以为大约20nm至大约400nm，更具体地可以为大约30nm至大约100nm。
虽然通过化学气相沉积(CVD)法形成含氮氧化铝的介电层130，但还可以通过其他方法来形成含氮氧化铝的介电层130。当通过化学气相沉积(CVD)法形成介电层时，特别是当与使用溅射或原子气相沉积的方法比较时，通过化学气相沉积法形成的介电层能够防止电荷损失或能够防止工艺劣化。
根据一个实施例，当通过溅射法形成介电层时，特别是当在高真空室内使用溅射时，等离子体会严重影响半导体基底110的表面。该影响是有害的且损坏了半导体基底110的表面。这样的损坏使半导体基底110的表面中的漏电流增大，并且半导体基底110与介电层130之间界面劣化，从而使电荷损失。如果通过原子气相沉积法来形成介电层，则沉积速度过慢而需要长时间来形成期望厚度的介电层。由于这样低的工艺效率增加了工艺成本，所以这种工艺是不期望的。
如上所述，通过将铝前驱体和含氮气体提供给基底110的表面以首先形成氮化铝，然后将氮化铝氧化以形成氮氧化铝来形成介电层130。与通过同时提供铝前驱体、含氮气体和含氧气体形成的氮氧化铝相比，通过该方法形成的介电层130密实。通过制造密实的介电层130，可以防止电荷的损失，并能够提高太阳能电池的效率。
可以通过在薄的氮氧化铝层上重复多次地形成薄的氮氧化铝层，使氧和氮均匀地分布在整个介电层上，从而来制造介电层130。因此，在整个介电层130上可以保持固定电荷的量，从而提高太阳能电池的效率。
即使在诸如电极烧制的高温热处理之后，通过该方法制造的氮氧化铝仍可以保持非晶态而不会被晶化。
下面的将参照图10A至图10C进行描述。
图10A为示出在大约950℃对氮氧化铝执行热处理大约3分钟后获得的未结晶(非晶)形式的氮氧化铝的透射电子显微镜(TEM)照片，图10B为示出在以大约950℃对氧化铝(Al2O3)执行热处理大约3分钟后获得的结晶形式的氧化铝(Al2O3)的TEM照片。图10C为示出以大约950℃对氮化铝(AlN)执行热处理大约3分钟后获得的结晶形式的氮化铝(AlN)的TEM照片。
参照图10A，根据一个实施例形成的氮氧化铝即使在热处理之后仍未结晶，并继续保持非晶态。相反，通过热处理，氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)结晶从而形成结晶区域，结晶区域是在图10B和图10C中用圆圈标记出的区域。
当在诸如氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)的介电层中存在结晶区域时，电荷在晶界处可以被捕获而损失，从而降低太阳能电池的效率。然而，当利用氮氧化铝来制造介电层时，即使在高温热处理后，介电层也不会结晶且不会形成晶界。晶界的缺失防止了电荷的损失。
因此，当与包含结晶介电材料的其他对比的太阳能电池相比时，包括以上述方式制备的介电层的太阳能电池电荷损失减少。非晶介电层的存在减小了漏电流的量，并增大了开路电压(Voc)。使用该方法能够保护半导体基底和介电层免于缺陷，且有利于半导体基底与介电层之间界面特性的改进。这样提高了太阳能电池的效率。
虽然已结合当前被认为是实际的示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不应局限于公开的实施例，而是相反，意图覆盖包括在权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (22)

1.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括以下步骤：
提供包括p型层和n型层的半导体基底，p型层设置在n型层上；
在半导体基底的一侧上设置包含氮氧化铝的介电层；、
设置第一电极，第一电极与半导体基底的p型层电连通；
设置第二电极，第二电极与半导体基底的n型层电连通，
其中，形成介电层的步骤包括反复地执行下面的步骤：形成氮化铝层并使用氧取代氮化铝层中的部分氮。
2.如权利要求1所述的方法，其中，形成氮化铝层的步骤包括将铝前驱体和含氮气体提供到半导体基底的表面。
3.如权利要求2所述的方法，其中，铝前驱体包括含有与氢、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C6至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的氨基、取代或未取代的烷氧基或它们的组合中的至少一种结合的铝的化合物。
4.如权利要求3所述的方法，其中，铝前驱体包括三甲基铝。
5.如权利要求2所述的方法，其中，含氮气体包括氨气、氮气或它们的组合。
6.如权利要求2所述的方法，其中，通过化学气相沉积来执行介电层的形成。
7.如权利要求6所述的方法，其中，在100℃至500℃的温度下执行化学气相沉积。
8.如权利要求7所述的方法，其中，在250℃至350℃的温度下执行化学气相沉积。
9.如权利要求6所述的方法，其中，还包括：
在形成氮化铝层的步骤与利用氧取代氮化铝层中的部分氮的步骤之间执行吹扫工艺。
10.如权利要求1所述的方法，其中，取代氮化铝层中的部分氮包括将活性氧提供到氮化铝层。
11.如权利要求1所述的方法，其中，氮氧化铝包含由下面的化学式1表示的化合物：
化学式1
AlOxNy
其中，在化学式1中，0＜y＜x且y/(x+y)≤0.01。
12.如权利要求1所述的方法，还包括烧制第一电极和第二电极的步骤，其中，烧制后的介电层为非晶形式。
13.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：
半导体基底，包括p型层和n型层；
介电层，包含非晶氮氧化铝，其中，介电层设置在半导体基底上；
第一电极，与半导体基底的p型层电连通；
第二电极，与半导体基底的n型层电连通。
14.如权利要求13所述的太阳能电池，其中，介电层的厚度在10nm至700nm的范围内。
15.如权利要求13所述的太阳能电池，其中，介电层的厚度在20nm至400nm的范围内。
16.如权利要求13所述的太阳能电池，其中，介电层的厚度在30nm至100nm的范围内。
17.如权利要求13所述的太阳能电池，其中，介电层包括通过氧化氮化铝形成的多层氮氧化铝层。
18.如权利要求17所述的太阳能电池，其中，介电层包含沿厚度方向均匀分布的氧和氮。
19.如权利要求13所述的太阳能电池，其中，非晶氮氧化铝由下面的化学式1表示：
化学式1
AlOxNy
其中，在化学式1中，0＜y＜x且y/(x+y)≤0.01。
20.如权利要求13所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括在介电层的一侧上形成的保护层，保护层的折射率比介电层的折射率低。
21.如权利要求20所述的太阳能电池，其中，保护层包含氮化硅、氧化硅、氧化铝或它们的组合。
22.如权利要求13所述的太阳能电池，其中，介电层和第一电极设置在半导体基底的后侧上，第一电极穿透介电层且与半导体基底部分地接触。
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