CN102222722A - 太阳能电池元件的制备方法及利用该方法制备的太阳能电池元件 - Google Patents
太阳能电池元件的制备方法及利用该方法制备的太阳能电池元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102222722A CN102222722A CN2011100958712A CN201110095871A CN102222722A CN 102222722 A CN102222722 A CN 102222722A CN 2011100958712 A CN2011100958712 A CN 2011100958712A CN 201110095871 A CN201110095871 A CN 201110095871A CN 102222722 A CN102222722 A CN 102222722A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- jog
- solar cell
- forms
- layer
- cell device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 130
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 115
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 94
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 94
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 146
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 57
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 54
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 32
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000001802 infusion Methods 0.000 claims description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 229960004592 isopropanol Drugs 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 ITO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
本发明涉及太阳能电池，尤其涉及太阳能电池元件的制备方法以及利用该方法制备的太阳能电池元件。该太阳能电池元件包括：具有第一半导体特性的硅基板，其底面形成一个以上的第一半导体层及一个以上的第二半导体层；分别与第一半导体层和所述第二半导体层电连接形成的第一电极层和第二电极层；防反射膜，形成在硅基板的上表面。该制备方法包括：在所述基板的上表面形成多个第一凹凸部和第二凹凸部的凹凸部形成步骤；凹凸部形成步骤包括：第一凹凸部形成步骤，用酸性水溶液蚀刻基板，在基板的外表面形成多个述第一凹凸部；第二凹凸部形成步骤，在形成了第一凹凸部的基板上表面进行干法蚀刻，形成多个第二凹凸部。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池，尤其涉及由硅基板制备太阳能电池元件的太阳能电池元件的制备方法及利用该方法制备的太阳能电池元件。
背景技术
太阳能电池(So1ar Cell)是应用光电效应之一的光伏效应来产生电动势的电池。
太阳能电池根据基板材质的不同分为硅系太阳能电池、化合物半导体太阳能电池、化合物或积层型太阳能电池。所述硅系太阳能电池又可分为如单晶硅及多晶硅的结晶系硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池。
太阳能电池的效率由基板的反射率等各种变量决定，可通过使在接受光的表面上的光反射，即，使反射率最小化来使效率最大化。
另一方面，为了提高太阳能电池的效率，在制备费用低廉的结晶系硅太阳能电池领域，也在研究使光的反射率最小化等多种方案。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明目的在于提供能使硅基板表面光反射最小化的太阳能电池元件的制备方法以及利用该制备方法制备的太阳能电池元件。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明公开了一种太阳能电池元件的制备方法，所述太阳能电池元件包括：硅基板，其具有第一半导体特性，在其底面形成具有与所述第一半导体特性相同特性的一个以上的第一 半导体层和与所述第一半导体特性不同的具有第二半导体特性的一个以上的第二半导体层；第一电极层和第二电极层，所述第一电级层和第二电极层分别与所述第一半导体层和所述第二半导体层电连接形成；防反射膜，其形成在所述硅基板的上表面。所述太阳能电池元件的制备方法包括：在所述基板的上表面形成多个第一凹凸部和比所述第一凹凸部小的第二凹凸部的凹凸部形成步骤；所述凹凸部形成步骤包括：第一凹凸部形成步骤，用酸性水溶液蚀刻所述基板，在基板的外表面形成多个所述第一凹凸部；第二凹凸部形成步骤，通过所述第一凹凸部形成步骤在形成了所述第一凹凸部的所述基板上表面进行干法蚀刻，从而形成多个所述第二凹凸部。
在所述第一凹凸部形成步骤中的所述酸性水溶液可以包含HNO3和HF。
所述酸性水溶液中，水溶液内的HNO3及HF可以以实际质量比为1∶1～5.5∶1的比率混合。
在所述第一凹凸部形成步骤中，可以通过滚轴将基板移送到装有酸性水溶液的容器中，在6～10℃的温度下蚀刻1分钟～10分钟。
在所述第一凹凸部形成步骤中，可以利用浸渍法在装有酸性水溶液的容器中进行浸渍、蚀刻，在6℃～10℃温度下蚀刻20分钟。
在所述第一凹凸部形成步骤之前还可以包括用酸性水溶液或碱性水溶液去除在硅锭处切片的硅基板的损伤的基板损伤处理步骤。
在所述第一凹凸部形成步骤之后还可以包括：第一清洗工序，去除在所述第一凹凸部形成步骤中产生的杂质；次级蚀刻工序，用碱性化合物部分蚀刻残存在所述基板的外表面上的多孔性二氧化硅；第二清洗工序，在所述次级蚀刻工序之后，去除残存在基板外表面上的杂质；干燥工序，在所述第二清洗工序之后对所述基板进行干燥。
所述第二凹凸部的截面可以实际上呈三角形，且其靠近所述第一凹凸部的顶部的边比其相反侧的边短。
所述硅基板可以为单结晶硅基板或多结晶硅基板。
优选地，在所述第一凹凸部形成步骤之后，当把所述硅基板的外表面上要形成防反射膜的表面完全是平面状态时的所述表面的面积设为理想面积时，优选在所述第一凹凸部形成步骤中被蚀刻的所述表面的实际表面积与理想面积的面积比为1.2至3.2。
所述第一半导体特性可以为p型或n型中的任一种，所述第二半导体特性可以为n型及p型中剩余的一种。
太阳能电池元件的制备方法可以包括：防止层形成步骤，所述第一凹凸部形成步骤之前，形成例如SiNX的凹凸部形成防止层以保护所述第一半导体层及所述第二半导体层；防止层去除步骤，在所述第一凹凸部形成步骤之后或所述第二凹凸部形成步骤之后去除所述凹凸部形成防止层。
所述的太阳能电池元件的制备方法可以包括：半导体层形成步骤，在硅基板的底面形成所述第一半导体层及所述第二半导体层；防反射膜形成步骤，在所述硅基板的上表面形成所述防反射膜；电极层形成步骤，形成所述第一电极层及所述第二电极层；所述凹凸部形成步骤可以在所述半导体层形成步骤之前或之后进行。
所述太阳能电池元件的制备方法中，当所述凹凸部形成步骤在所述半导体层形成步骤之后进行时，在所述半导体层形成步骤之后，可以包括：在所述硅基板的底面形成凹凸部形成防止层的防止层形成步骤，以防止在所述基板的底面形成第一凹凸部；并且在所述第一凹凸部形成步骤或所述第二凹凸部形成步骤之后对所述凹凸部形成防止层进行去除的防止层去除步骤。
当所述凹凸部形成步骤在所述半导体层形成步骤之前进行时，在所述第一凹凸部形成步骤之前，可以包括：在所述硅基板的底面形成凹凸部形成防止层的防止层形成步骤，以防止在所述基板的底面形成第一凹凸部；并且在所述第一凹凸部形成步骤或所述第二凹凸部形成 步骤之后，在所述凹凸部形成防止层中，对所述硅基板底面上的要形成具有第二半导体特性的第二半导体层的位置进行蚀刻去除的防止层去除步骤。
所述第一半导体特性及所述第二半导体特性可以分别为p型与n型；首先形成所述第二半导体层，在形成所述第一半导体层时，在所述硅基板的上表面可以同时形成保护层。
本发明还公开了利用与上述方法相同的太阳能电池元件的制备方法制备的太阳能电池元件。
(三)有益效果
本发明提供的太阳能电池元件的制备方法通过使用湿法蚀刻的第一凹凸部形成步骤一次形成凹凸部(第一凹凸部)，并根据干式，即干法蚀刻的第二凹凸部形成步骤二次形成大小比第一凹凸部小的微细凹凸部，因而具有能够显著地降低太阳能电池元件硅基板的反射率的进而提高太阳能电池效率的优点。
特别地，通过不使用在高温下进行时刻的碱性水溶液而使用在低温下进行时刻的酸性水溶液来实施第一凹凸部形成步骤，因而具有提高工序的再现性及可靠性的优点。
并且在所述第一凹凸部形成步骤中，使被蚀刻的硅基板的实际表面积与理想面积的面积比为1.2～3.2，因而通过表面处理可最大限度地减少反射率。
并且本发明提供的太阳能电池元件的制备方法通过使用湿法蚀刻形成凹凸部的第一凹凸部形成步骤，所以具有能够缩短用于形成微细凹凸部的干法蚀刻工序所花费的时间的优点。
再有，本发明提供的太阳能电池元件的制备方法通过包括使用湿法蚀刻形成凹凸部的第一凹凸部形成步骤，在实施干法蚀刻的第二凹凸部形成步骤中对多个基板进行蚀刻的情况下，具有能够改善基板边缘部位的色差(color difference)的优点。
附图说明
图1为展示本发明中的太阳能电池元件的制备方法的工序图；
图2为展示图1中的太阳能电池元件底面的底面图；
图3a至图3c为展示图3中的太阳能电池元件的制备方法对应状态的截面图；
图4a为根据图2所涉及的太阳能电池元件的制备方法中凹凸部形成步骤的第一凹凸部形成步骤而进行一次表面处理后的基板的部分截面图，图4b与图4c分别为进行一次表面处理后的基板，面积比不足1.2及大于3.2的情况的部分截面图；
图5为展示根据图1中的太阳能电池元件的制备方法中凹凸部形成步骤的第一凹凸部形成步骤而形成凹凸部的状态示意图；
图6a与图6b为展示图1中的太阳能电池元件的制备方法的另外一例所对应的状态的截面图。
符号说明
110：硅基板
111：第一半导体层
112：第二半导体层
120：防反射膜
210：第一电极层
220：第二电极层
10：第一凹凸部
20：第二凹凸部(微细凹凸部)
具体实施方式
下面，结合附图对本发明所涉及的太阳能电池元件的制备方法及利用该制备方法制备的太阳能电池进行详细说明。
为了方便对本发明中的附图进行说明而省略了表示截面的影线，并且尺寸表示与实际尺寸不同。
图1为展示本发明中的太阳能电池元件的制备方的工序图；图2为展示图1中的太阳能电池元件的底面的底面图；图3a至图3c为展示图3中的太阳能电池元件的制备方法的对应状态的截面。
如图1至图3c所示，本发明的太阳能电池元件的制备方法包括半导体层形成步骤S110、凹凸部形成步骤S120、防反射膜形成步骤S140和电极层形成步骤S150。
根据本发明的太阳能电池元件的制备方法所制备的太阳能电池元件，为了扩大受光表面积，其电极不是形成在作为受光面的基板上表面而是在底面形成两个电极，即形成所谓交叉指背接触式(interdigitated back contact)的太阳能电池元件。如图3c所示，该太阳能电池元件包括：硅基板110，其具有第一半导体特性，在其底面形成具有第一半导体特性的一个以上的第一半导体层111和与具有第二半导体特性的一个以上的第二半导体层112；第一电极层210和第二电极层220，所述第一电级层210和第二电极层220分别为与第一半导体层111和第二半导体层112各自电连接形成；防反射膜120，其形成在硅基板110上表面。
在此，硅基板110为单结晶或多结晶的结晶系硅基板，具有掺入杂质的n型半导体特性或p型半导体特性中的任一特性。
所述硅基板110可以利用多种制备方法进行制备，例如从硅锭(ingot)处用如线锯(wire saw)的装置对硅基板110进行切片制备而得。
此时，所述硅基板(110)可以根据设计条件具有多种厚度，厚度可以为100μm～400μm。
下面，针对本发明中的太阳能电池元件的制备方法分步骤进行详细说明。
1.半导体层形成步骤S110
所述半导体层形成步骤S110为在硅基板110的底面上形成第一半导体层111和第二半导体层112，以形成交叉指背接触式太阳能电池元件的步骤。
所述第一半导体层111与第二半导体层112在p型和n型中分别进行选择从而具有互相相反的半导体特性，当第一半导体层111为p型时，第二半导体层112为具有相反半导体特性的n型。
如图3a所示，所述第一半导体层111与第二半导体层112的特征在于，其为通过半导体工序形成，经过多次反复喷镀和蚀刻等半导体工序而形成于硅基板110的底面上。
另外，可以交换所述第一半导体层111和第二半导体层112的形成顺序，用于形成各半导体层111、112的杂质可使用多种材质，并且可使用杂质扩散法及其他多种方法。
还有，所述第一半导体层111和第二半导体层112不相互堆叠而是沿硅基板110的表面方向相互之间有间距地形成，以使得可以通过硅基板110的上表面受光来产生电动势。
再者，所述第一半导体层111优选其杂质浓度比硅基板110高，即优选形成比硅基板110的杂质浓度高的p+或n+型。
另外，在所述半导体层形成步骤S110之前，还可以包括基板损伤处理步骤(未图示)，其用酸性水溶液或碱性水溶液去除掉切片过程所发生的损伤。
在此，所述酸性水溶液可以为HNO3和HF的混合水溶液，可以使用HNO3、HF以及CH3COOH(或去离子水)。此时混合水溶液中的H2O的比例可以由具备常用知识的本领域技术人员根据情况选择确定。
另外，当为碱性水溶液时，所述基板损伤处理步骤在约为80℃～90℃温度时进行15分钟～25分钟。在此所述碱性水溶液使用NaOH或KOH，还可混合异丙醇(IPA，2-isopropyl-alcohol)。
特别地，当硅基板是单结晶时，在所述基板损伤处理步骤中优选使用碱性水溶液；而当硅基板是多结晶时优选使用酸性水溶液。
此外，所述基板损伤处理步骤还可以包含在后述的凹凸部形成步骤中的第一凹凸部形成步骤S210中，从而统合为一个步骤而实施。
2.凹凸部形成步骤S120
所述凹凸部形成步骤S120可以通过在太阳能电池元件表面中的受光的受光面，即在硅基板110的上表面形成多个微细凹凸部，从而降低反射率，提高效率。
所述凹凸部形成步骤S120为在硅基板110上表面形成多个第一凹凸部10和多个比第一凹凸部10小的微细凹凸部，即第二凹凸部20的步骤，其可以采用多种方法进行。而且所述凹凸部形成步骤S120可在半导体层形成步骤S110之前进行，也可如图1，图3b所示，在半导体层形成步骤S110之后进行。
如图1所示，作为所述凹凸部形成步骤S120的一例，可以包括：用酸性水溶液蚀刻硅基板110，在硅基板110的外表面形成多个第一凹凸部10的第一凹凸部形成步骤S210；在通过第一凹凸部形成步骤S210形成多个第一凹凸部10的硅基板10的外表面中，对要形成防反射膜120的硅基板110上表面进行干法蚀刻进而形成微细凹凸部，即形成第二凹凸部的第二凹凸部形成步骤S220。
1)第一凹凸部形成步骤S210
所述第一凹凸部形成步骤S210为用碱性水溶液或酸性水溶液蚀刻硅基板110的外表面从而形成第一凹凸部10的步骤。特别地，第一凹凸部形成步骤S210的目的为在硅基板110外表面形成如图3b和图4a所示的多个第一凹凸部10。
在此，在第一凹凸部形成步骤S210中使用酸性水溶液比使用碱性水溶液时更能确保将要形成防反射膜120的硅基板110上表面的低反射率，来增加受光量，从而提高太阳能电池的效率。
另外，在第一凹凸部形成步骤S210中使用碱性水溶液时对硅基板110的材质的依赖性较大，而使用酸性水溶液时可以减少对硅基板110材质的依赖性。
在所述第一凹凸部形成步骤S210中使用的酸性水溶液可以使用包含HNO3和HF的水溶液，溶液的质量比、浓度等需考虑蚀刻温度、蚀刻深度等来决定。
在所述第一凹凸部形成步骤S210中所使用的酸性水溶液中，水溶液内的HNO3和HF的实际质量比优选为1∶1～5.5∶1的比例。在此所述酸性水溶液还可包含表面活性剂和催化剂。考虑到需使用酸性水溶液，此时的所述基板110优选多结晶硅基板。
另外，所述酸性水溶液可以使用包含HNO3、HF和CH3COOH(或去离子水)的水溶液。
此时根据所述第一凹凸部形成步骤S210蚀刻的蚀刻深度优选1μm～10μm。
如上所述的第一凹凸部形成步骤S210，可以通过直接插入方式或浸渍法(dipping)来进行。所述直接插入方式为：通过滚轴将硅基板110移送到装有碱性水溶液或酸性水溶液、优选装有酸性水溶液的贮藏槽(wet station)，从而进行蚀刻。所述浸渍法(dipping)为浸渍到装有碱性水溶液或酸性水溶液，优选装有酸性水溶液的贮藏槽(wet station)中进行蚀刻的方法。
此时，所述第一凹凸部形成步骤S210实施直接插入方式时，可以在6～10℃温度下进行1分钟～10分钟的蚀刻。
当所述第一凹凸部形成步骤S210采用浸渍法进行时，可以在6℃～10℃温度下蚀刻15分钟～25分钟。
另外，由于所述第一凹凸部形成步骤S210通过酸性水溶液进行湿法蚀刻，因此蚀刻结束后还可以包括使硅基板110表面干燥等后续工序。
即，在所述第一凹凸部形成步骤S210之后还可以包括如下工序：第一清洗工序，去除在第一凹凸部形成步骤S210中产生的杂质；次级蚀刻工序，使用碱性化合物(NaOH或KOH)对残存在硅基板110外表面上的多孔性二氧化硅(SiO2)进行部分蚀刻；第二清洗工序，在次级蚀刻工序之后去除残存在硅基板110外表面上的杂质；干燥工序，在第二清洗工序之后干燥硅基板110。
所述第一清洗工序和第二清洗工序分别为去除存在于硅基板110表面上的杂质的步骤，根据杂质的种类及特点可以由一个步骤或分成多个步骤进行。
图4a为根据图2所涉及的太阳能电池元件的制备方法中的凹凸部形成步骤的第一凹凸部形成步骤而进行了一次表面处理后的基板的部分截面图。图4b与图4c分别为进行第一凹凸部形成步骤之后，面积比不足1.2及大于3.2的情况的部分截面图。图5为展示根据图1的太阳能电池元件的制备方法中凹凸部形成步骤的第一凹凸部形成步骤而形成凹凸部的状态示意图。图4a至图5是为了便于说明所进行的简单图示，所以在实际蚀刻深度及最上端的高度、大小等存在偏差。当然可知其截面形状和实际形状是不规则而多样的。
另外在所述第一凹凸部形成步骤S210中，通过蚀刻在外表面上形成多个第一凹凸部10的硅基板110外表面中，将要形成防反射膜120的上表面的实际表面积设为实际表面积(Sr)，将所述表面为完全平面状态的表面的面积作为理想面积(Si)时，在第一凹凸部形成步骤S210之后，如图4a和图5所示，硅基板110的实际表面积(Sr)比理想面积(Si)的面积比优选为1.2至3.2。
如图4b所示，所述面积比小于1.2的情况下，由于生成凹凸部10的程度小，存在因第一凹凸部形成步骤S210而引起的反射率的减小不大的问题。
如图4c所示，当所述面积比大于3.2时，由于在后续步骤的第二凹凸部形成步骤S220中，因等离子体造成的反应不强烈，因此存在降低表面处理效果的问题。进一步地，当所述面积比大于3.2时，在太阳能电池制备方法的后续工序中的电极层形成步骤S150中，由于妨碍了为形成电极而进行的金属物质的扩散、形成空隙等，对后续工序造成不利影响。
2)第二凹凸部形成步骤S220
所述第二凹凸部形成步骤S220是对在第一凹凸部形成步骤S210中经过表面处理后的硅基板110外表面中要形成防反射膜120的上表面进行干法蚀刻，从而形成微细凹凸部的第二凹凸部20的步骤。
尤其是，如图3b所示，所述第二凹凸部形成步骤S220的目的为在硅基板110的上面形成多个第二凹凸部20。在此，所述第二凹凸部20为大小比第一凹凸部10小的微细凹凸部。
另外，所述第一凹凸部10可由蚀刻深度为1μm～10μm，直径约为2μm～20μm的半球状(认为是理想状态)槽形成；第二凹凸20大致为金字塔形状，大小约为100nm～800nm。
在所述第二凹凸部形成步骤S220中进行的干法蚀刻(DryEtching)可以利用工艺组件进行反应离子蚀刻(RIE，Reactive IonEtching)，或通过电感耦合等离子体(ICP，Inductively coupled plasma)来实施。
另外，干法蚀刻所使用的蚀刻气体可为C12/CF4/O2、SF6/O2、CHF3/SF6/O2、NF3、F2及其混合物。此时的蚀刻时间可为数秒至数分程度。
另外，根据RIE进行所述干法蚀刻时，RIE方式的干法蚀刻可通过在硅基板110的上侧设置形成有多个开口的开口部件来实施，从而促进形成微细凹凸部，即第二凹凸部20。
此时，干法蚀刻可以通过装载有多个硅基板110的载体进行移送，可以装载于工艺组件内的基板支持台上从而进行移送。
另外，根据所述的第二凹凸部形成步骤S220进行表面处理后的硅基板110的上表面如图3b所示。
在硅基板110的上表面形成比通过所述第一凹凸部形成步骤S210形成的第一凹凸部10更微细的多个第二凹凸部20。
另外，如图3b所示，所述第二凹凸部20的截面大致呈三角形(从立体的角度来讲大致为金字塔型)，靠近第一凹凸部10的顶部的边比其对侧的边短。
3)凹凸部形成防止层的形成及去除
另外，在第一凹凸部形成步骤S210中，硅基板110利用酸性水溶液，即通过湿式蚀刻进行处理，在形成防反射膜120的上表面及其相反面即底面、包括侧面，在所有的外表面上均可形成第一凹凸部10。
因此在所述凹凸部形成步骤S120中，有必要防止在硅基板110的底面形成第一凹凸部10。
即，所述凹凸部形成步骤S120可以包括：在进行第一凹凸部形成步骤时，在进行第一凹凸部形成步骤S210之前形成用于保护第一半导体层111及第二半导体层112的凹凸部形成防止层314的防止层形成步骤；在第一凹凸部形成步骤S210之后或在第二凹凸部形成步骤S220之后，对防止层形成步骤中形成的凹凸部形成防止层314进行去除的防止层去除步骤。
只要不被在第一凹凸部形成步骤S210中使用的酸性水溶液蚀刻，所述凹凸部形成防止层314可以为任何物质，可以为SiNX等。
4)与半导体层形成步骤S110相关的凹凸部形成步骤S120的实施顺序
另外，如之前所作的说明，所述凹凸部形成步骤S120可在半导体层形成步骤S110之前进行或在半导体层形成步骤S110之后进行。
i.在半导体层形成步骤S110之后进行凹凸部形成步骤S120
首先，当所述凹凸部形成步骤S120在半导体层形成步骤S110之后进行时，如图3a所示，在防止层形成步骤S201中形成凹凸部形成防止层314从而保护第一半导体层111和第二半导体层112。
然后，如图3b所示，在形成所述凹凸部形成防止层314之后，通过凹凸部形成步骤S120在硅基板110的上面形成第一凹凸部10和第二凹凸部20。
ii.在半导体层形成步骤S110之前进行凹凸部形成步骤S120
另外，如图3a至图3c所述，在半导体层形成步骤S110之前进行所述凹凸部形成步骤S120时，电极层形成步骤S110和防反射膜形成步骤S140的工序中的一部分发生改变。
图6a和图6b为展示图1中的太阳能电池元件的制造方法的另外一例的对应状态的截面图。
首先，如图6a所示，为防止硅基板110的底面形成第一凹凸部10，在所述第一凹凸部形成步骤S210之前还可以包括在硅基板110的底面形成掩模层315的掩模层形成步骤。
然后，在进行所述掩膜形成步骤之后，依次实施凹凸部形成步骤S120、即第一凹凸部形成步骤S210和第二凹凸部形成步骤S220，以形成第一凹凸部10和第二凹凸部20。当然，也可以不形成所述掩膜315而直接实施第一凹凸部形成步骤S210和第二凹凸部形成步骤S220，这种情况下可以另外通过蚀刻等平坦化过程除去在硅基板110底面形成的第一凹凸部10。
此外，对应与前面所述的掩模层，在凹凸部形成步骤S120之后，在硅基板110的底面形成具有第二半导体层特性的第二半导体层112的位置上进行使掩模层315蚀刻而被去除的掩模层去除步骤。
在此，部分去除所述掩膜315的步骤可在凹凸部形成步骤S 120进行中的第一凹凸部形成步骤S210之后或第二凹凸部形成步骤S220之后实施。
如图6b所示，部分去除所述掩膜315之后，形成第一半导体层111和第二半导体层112。
由于在形成第一半导体层111时，在硅基板110的上表面会一同形成保护层150，因此在形成所述第一半导体层111及第二半导体层112之后可以不进行前面所述的保护层形成步骤130，而直接实施防反射膜形成步骤S140。
另外，本发明中的太阳能电池基板的制造方法中，实施凹凸部形成步骤，即第一凹凸部形成步骤和第二凹凸部形成步骤之后，测定基板110的反射率可以确认：同仅进行基板损伤处理情况时的反射率(％，350nm～1050nm)28.96相比显著降低，仅为7.79。
进一步地，本发明的太阳能电池元件的制备方法中，在实施凹凸部形成步骤，即第一凹凸部形成步骤和第二凹凸部形成步骤之后，通过PECVD形成防反射膜120之后的反射率为1.40。
3.防反射膜形成步骤S140
如图3c所示，所述防反射膜形成步骤S 140为：在硅基板110上表面形成防反射膜120，使光反射最小化，从而保护硅基板110的上表面。
可以采用多种方法实施所述防反射膜形成步骤S140，防反射膜120是通过堆叠等在基板110上面由SiNX、TiO2、SiO2、MgO、ITO、SnO2、ZnO等形成的薄层。
另外，在所述防反射膜形成步骤S140之前可以进行形成保护层140的保护层形成步骤S130。
4.电极层形成步骤S150
如图3c所示，所述电极层形成步骤150为形成第一电极层210和第二电极层220的步骤，因此只要能够形成电极可以使用任何方法。
所述第一电极层210和第二电极层220分别与第一半导体层111和第二半导体层112电连接，通过硅基板110上表面在受光时可以将电动势传导到外部。
另外，在硅基板110底面观看时，所述第一电极层210和第二电极层220可以为一体式连接等多种形状。如图2所示，可以配置形成为多枝形，各分支相互交叉。
另外，在硅基板110底面观看时，所述第一电极层210和第二电极层220形成多个指状，第一半导体层111和第二半导体层112，第一电极层210和第二电极层220分别交错设置。
在此，第一半导体层111和第二半导体层112与第一电极层210和第二电极层220相对应，从硅基板110底面观看时，第一电极层210和第二电极层220具有相似的形状。
以上对通过本发明可实现的优选实施例的一部分进行了说明，众所周知，本发明的保护范围不被上述实施例所限定并解释，并且将以上说明的本发明的技术思想和其根本作为其技术思想的所有技术思想都将包含于本发明的保护范围内。
Claims (18)
1.一种太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，所述太阳能电池元件包括：硅基板，其具有第一半导体特性，在其底面形成具有与所述第一半导体特性相同特性的一个以上的第一半导体层和与所述第一半导体特性不同的具有第二半导体特性的一个以上的第二半导体层；第一电极层和第二电极层，所述第一电级层和第二电极层分别与所述第一半导体层和所述第二半导体层电连接形成；防反射膜，其形成在所述硅基板的上表面；
所述太阳能电池元件的制备方法包括：在所述基板的上表面形成多个第一凹凸部和比所述第一凹凸部小的第二凹凸部的凹凸部形成步骤；
所述凹凸部形成步骤包括：
第一凹凸部形成步骤，用酸性水溶液蚀刻所述基板，在基板的外表面形成多个所述第一凹凸部；
第二凹凸部形成步骤，通过所述第一凹凸部形成步骤在形成了所述第一凹凸部的所述基板的上表面进行干法蚀刻，从而形成多个所述第二凹凸部。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，在所述第一凹凸部形成步骤中的所述酸性水溶液包含HNO3和HF。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，所述酸性水溶液中，水溶液内的HNO3与HF以实际质量比为1∶1～5.5∶1的比率混合。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，在所述第一凹凸部形成步骤中，通过滚轴将基板移送到装有酸性水溶液的容器中，在6～10℃的温度下蚀刻1分钟～10分钟。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，在所述第一凹凸部形成步骤中，利用浸渍法在装有酸性水溶液的容器中进行浸渍、蚀刻，在6℃～10℃温度下蚀刻20分钟。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，在所述第一凹凸部形成步骤之前还包括用酸性水溶液或碱性水溶液去除在硅锭处切片的硅基板的损伤的基板损伤处理步骤。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，在所述第一凹凸部形成步骤之后还包括：
第一清洗工序，去除在所述第一凹凸部形成步骤中产生的杂质；
次级蚀刻工序，用碱性化合物部分蚀刻残存在所述基板的外表面上的多孔性二氧化硅；
第二清洗工序，在所述次级蚀刻工序之后，去除残存在基板外表面上的杂质；
干燥工序，在所述第二清洗工序之后对所述基板进行干燥。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，所述第二凹凸部的截面实际上呈三角形，且其靠近所述第一凹凸部的顶部的边比其相反侧的边短。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，所述硅基板为单结晶硅基板或多结晶硅基板。
10.根据权利要求1至9任一项所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，在所述第一凹凸部形成步骤之后，当把所述硅基板的外表面上要形成防反射膜的表面完全是平面状态时的所述表面的面积设为理想面积时，在所述第一凹凸部形成步骤中被蚀刻的所述表面的实际表面积与理想面积的面积比为1.2至3.2。
11.根据权利要求1至9任一项所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，所述第一半导体特性为p型或n型中的任一种，所述第二半导体特性为n型及p型中剩余的一种。
12.根据权利要求1至9任一项所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，包括：在进行第一凹凸部形成步骤之前形成用于保护第一半导体层及第二半导体层的凹凸部形成防止层的防止层形成步骤；在第一凹凸部形成步骤之后或在第二凹凸部形成步骤之后，去除所述凹凸部形成防止层的防止层去除步骤。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，所述凹凸部形成防止层为SiNx。
14.根据权利要求1至9任一项所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，包括：
半导体层形成步骤，在所述硅基板的底面形成所述第一半导体层及所述第二半导体层；
防反射膜形成步骤，在所述硅基板的上表面形成所述防反射膜；
电极层形成步骤，形成所述第一电极层及所述第二电极层；
所述凹凸部形成步骤是在所述半导体层形成步骤之前或之后进行。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，当所述凹凸部形成步骤在所述半导体层形成步骤之后进行时，在所述半导体层形成步骤之后，包括：在所述硅基板的底面形成凹凸部形成防止层的防止层形成步骤，以防止在所述基板的底面形成第一凹凸部；并且在所述第一凹凸部形成步骤或所述第二凹凸部形成步骤之后对所述凹凸部形成防止层进行去除的防止层去除步骤。
16.根据权利要求14所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，当所述凹凸部形成步骤在所述半导体层形成步骤之前进行时，在所述第一凹凸部形成步骤之前，包括：在所述硅基板的底面形成凹凸部形成防止层的防止层形成步骤，以防止在所述基板的底面形成第一凹凸部；并且在所述第一凹凸部形成步骤或所述第二凹凸部形成步骤之后，在所述凹凸部形成防止层中，对所述硅基板底面上的要 形成具有第二半导体特性的第二半导体层的位置进行蚀刻去除的防止层去除步骤。
17.根据权利要求14所述的太阳能电池元件的制备方法，其特征在于，所述第一半导体特性及所述第二半导体特性分别为p型与n型；
首先形成所述第二半导体层，在形成所述第一半导体层时，在所述硅基板的上表面同时形成保护层。
18.根据如权利要求1至9任一项所述的太阳能电池元件的制备方法制备的太阳能电池元件。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2010-0034501 | 2010-04-14 | ||
| KR20100034501 | 2010-04-14 | ||
| KR1020100130429A KR101630802B1 (ko) | 2010-04-14 | 2010-12-20 | 태양전지소자의 제조방법 및 그 방법에 의하여 제조된 태양전지소자 |
| KR10-2010-0130429 | 2010-12-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102222722A true CN102222722A (zh) | 2011-10-19 |
| CN102222722B CN102222722B (zh) | 2014-06-18 |
Family
ID=44779220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110095871.2A Expired - Fee Related CN102222722B (zh) | 2010-04-14 | 2011-04-14 | 太阳能电池元件的制备方法及利用该方法制备的太阳能电池元件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102222722B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050086223A (ko) * | 2004-02-25 | 2005-08-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지용 실리콘 기판 및 실리콘 기판 텍스처링 방법과그 장치 |
| US20080314443A1 (en) * | 2007-06-23 | 2008-12-25 | Christopher Michael Bonner | Back-contact solar cell for high power-over-weight applications |
| CN101573801A (zh) * | 2007-10-24 | 2009-11-04 | 三菱电机株式会社 | 太阳能电池的制造方法 |
| US20100024871A1 (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Min-Seok Oh | Photovoltaic device and method of manufacturing the same |
-
2011
- 2011-04-14 CN CN201110095871.2A patent/CN102222722B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050086223A (ko) * | 2004-02-25 | 2005-08-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지용 실리콘 기판 및 실리콘 기판 텍스처링 방법과그 장치 |
| US20080314443A1 (en) * | 2007-06-23 | 2008-12-25 | Christopher Michael Bonner | Back-contact solar cell for high power-over-weight applications |
| CN101573801A (zh) * | 2007-10-24 | 2009-11-04 | 三菱电机株式会社 | 太阳能电池的制造方法 |
| US20100024871A1 (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Min-Seok Oh | Photovoltaic device and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102222722B (zh) | 2014-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102222723B (zh) | 太阳能电池制造方法及采用该方法制造的太阳能电池 | |
| EP2510551B1 (en) | Method for manufacturing back contact back junction solar cells | |
| EP2182556B1 (en) | Process for manufacturing solar cell | |
| CN102403397B (zh) | 太阳能电池硅基片表面处理方法和太阳能电池的制造方法 | |
| EP2650926B1 (en) | Solar cell and method of making a solar cell | |
| EP2466650A2 (en) | Method for fabricating silicon wafer solar cell | |
| CN113416547B (zh) | 一种清洗绕镀多晶硅的碱腐蚀辅助剂及其应用 | |
| CN102447003B (zh) | 制造太阳能电池的方法以及用该方法制造的太阳能电池 | |
| CN103201847B (zh) | 太阳能电池及其制造方法 | |
| JP5830143B1 (ja) | 太陽電池セルの製造方法 | |
| CN105122461A (zh) | 太阳能电池的制造方法 | |
| CN102487106A (zh) | 晶体硅太阳能电池及其制造方法 | |
| CN106133922B (zh) | 太阳能电池的制造方法以及太阳能电池 | |
| KR101110304B1 (ko) | 반응성 이온식각을 이용한 태양전지의 제조방법 | |
| JP2016139762A (ja) | 太陽電池素子の製造方法 | |
| CN102222722B (zh) | 太阳能电池元件的制备方法及利用该方法制备的太阳能电池元件 | |
| JP2006128156A (ja) | 埋め込み電極型太陽電池およびその製造方法 | |
| CN110112255A (zh) | 一种基于光刻掩膜法制备n型ffe结构的ibc太阳能电池的方法 | |
| CN100490186C (zh) | 改进的光生伏打电池及其生产 | |
| KR101624979B1 (ko) | 태양전지소자의 제조방법 및 그 방법에 의하여 제조된 태양전지소자 | |
| JP2014072292A (ja) | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 | |
| KR101915161B1 (ko) | 태양전지의 제조방법 | |
| KR20050098473A (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| TWI713230B (zh) | 太陽電池及其製造方法 | |
| TWI470817B (zh) | A manufacturing method of an electromotive force electric power device and a manufacturing apparatus for a photovoltaic electromechanical device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: YUANYI IPS CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: JIN BINGJUN Effective date: 20120905 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20120905 Address after: Gyeonggi Do, South Korea Applicant after: WONIK IPS Co.,Ltd. Address before: Chungnam, South Korea Applicant before: Jin Bingjun |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Gyeonggi Do Korea Pyeongtaek paint 78-40 (jije Dong strange street) Patentee after: Lap Yi Cmi Holdings Ltd. Address before: Gyeonggi Do, South Korea Patentee before: WONIK IPS Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160727 Address after: South Korea Gyeonggi Do Ping Ze Zhenwei Zhenwei group produced 75 road surface Patentee after: WONIK IPS Co.,Ltd. Address before: Gyeonggi Do Korea Pyeongtaek paint 78-40 (jije Dong strange street) Patentee before: Lap Yi Cmi Holdings Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140618 Termination date: 20210414 |