CN102231412A - 太阳能电池的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能电池的制作方法包括以下步骤。首先，提供第一型半导体基板，其具有相对的第一表面以及第二表面。然后，形成第一金属层，覆盖第二表面。接着，对第一表面进行制绒，以形成制绒表面。之后，在该制绒表面形成第二型半导体层，以于第一型半导体基板与第二型半导体层之间形成电性异质接面。随后，在第二型半导体层上形成前电极，电性连接至第二型半导体层。此太阳能电池的制作方法有利于简化工艺，提高生产效率。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种太阳能电池，且特别涉及一种太阳能电池的制作方法。
背景技术
太阳能电池，特别是硅太阳能电池，作为一种可再生环保能源越来越受到人们的重视。目前，为了提高电池效率，硅太阳能电池通常是对硅芯片表面进行制绒，以形成绒面结构来减少入射光在硅芯片表面的反射，进而增加光利用率。工业生产中，对硅芯片表面进行制绒主要是采用化学腐蚀法，由于硅芯片的各向异性，化学蚀刻溶液对硅芯片在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率，因此可在硅芯片表面腐蚀出金字塔形状的表面形貌。当硅芯片的上下表面同时制作绒面结构时，即是硅芯片的双面制绒。当仅在硅芯片的一个表面制作绒面结构时，即是硅芯片的单面制绒。虽然单面制绒仅需要在硅芯片的一个表面制作绒面结构，但是目前单面制绒的工序相当繁杂，导致采用单面制绒的硅太阳能电池生产效率较低，制作成本增加。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种太阳能电池的制作方法，以简化制作工艺，提高生产效率。
本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
本发明提出一种太阳能电池的制作方法包括以下步骤。首先，提供第一型半导体基板，其具有相对的第一表面以及第二表面。然后，形成第一金属层，覆盖第二表面。接着，对第一表面进行制绒，以形成制绒表面。之后，在制绒表面形成第二型半导体层，以于第一型半导体基板与第二型半导体层之间形成电性异质接面。随后，在第二型半导体层上形成前电极，电性连接至第二型半导体层。
在本发明的较佳实施例中，对上述第一表面进行制绒采用湿式蚀刻法。
在本发明的较佳实施例中，上述湿式蚀刻法的蚀刻溶液为酸性蚀刻液或碱性蚀刻液。
在本发明的较佳实施例中，上述第一金属层的材质包括镍(Ni)，金( Au)，银(Ag), 钛(Ti)， 钯(Pd)，铝钛银(Al-Ti-Ag)合金，银铝(Ag-Al)合金，钛镍铜(Ti-Ni-Cu)合金或钛钯银(Ti-Pd-Ag)合金，或上述各材质的迭层结构。
在本发明的较佳实施例中，上述太阳能电池制作方法更包括在对第一表面进行制绒后移除第一金属层，以及形成第二金属层覆盖第二表面。
在本发明的较佳实施例中，移除上述第一金属层的方法包括等离子蚀刻法(plasma etching)、化学腐蚀法或机械研磨法(mechanical polishing)。
在本发明的较佳实施例中，形成上述第一金属层，前电极以及第二金属层的方法包括网板印刷法(screen printing)，溅镀法(sputtering)，或等离子体化学气相沉积法(plasma chemical vapor deposition，PCVD)。
在本发明的较佳实施例中，形成上述第一金属层的方法包括网板印刷法(screen printing)，溅镀法(sputtering)，或等离子体化学气相沉积法(plasma chemical vapor deposition，PCVD)。
在本发明的较佳实施例中，上述第二金属层的材质包括镍(Ni)，金( Au)，银(Ag), 钛(Ti)， 钯(Pd)，铝钛银(Al-Ti-Ag)合金，银铝(Ag-Al)合金，钛镍铜(Ti-Ni-Cu)合金或钛钯银(Ti-Pd-Ag)合金，或上述各材质的迭层结构。
在本发明的较佳实施例中，上述第一型半导体基板为P型硅晶圆，而在制绒表面形成第二型半导体层包括以下步骤。首先由制绒表面进行磷扩散（diffusion）进入该P型硅晶圆，以于P型硅晶圆上形成N型硅层以及位于N型硅层上的磷硅玻璃层（phosphosilicate glass，PSG），其中，N型硅层为第二型半导体层。然后，去除磷硅玻璃层。
在本发明的较佳实施例中，上述太阳能电池制作方法更包括在对第一表面进行制绒后移除第一金属层，以及形成第二金属层覆盖第二表面的步骤。
在本发明的较佳实施例中，上述去除磷硅玻璃层的步骤与移除第一金属层的步骤同时进行。
在本发明的较佳实施例中，上述太阳能电池制作方法更包括形成抗反射层的步骤，抗反射层覆盖第二型半导体层，且暴露出前电极。
本发明的有益效果是，本发明的太阳能电池的制作方法中，在对第一型半导体基板的第一表面进行制绒以形成制绒表面之前，先在第一型半导体基板的第二表面形成第一金属层，覆盖第二表面。第一金属层可在后续第一型半导体基板的第一表面的制绒过程中起到保护第一型半导体基板的第二表面的作用，有利于完成第一型半导体基板的单面制绒。同时，第一金属层还可直接用作太阳能电池的背电极使用。也就是说，可作为背电极的第一金属层在第一型半导体基板的第一表面进行制绒之前形成以兼具保护第一型半导体基板的第二表面的功能，无需额外的保护层工序，有利于简化太阳能电池的制作工艺，进而提高太阳能电池的生产效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1A至图1E是本发明一实施例的太阳能电池的制作方法的流程示意图。
图2A至图2F是本发明另一实施例的太阳能电池的制作方法的流程示意图。
100：第一型半导体基板 101：第一表面
102：第二表面 103：制绒表面
120：第一金属层 130：第一型半导体层
135：电性异性接面 140：前电极
150：抗反射层 160：第二金属层。
具体实施方式
图1A至图1E是本发明第一实施例的太阳能电池的制作方法的流程示意图。请参照图1A，首先，提供第一型半导体基板100。第一型半导体基板100具有相对的第一表面101以及第二表面102。本实施例中，第一型半导体基板100例如是P型硅晶圆(silicon wafer)。当然，第一型半导体基板100也可为N型硅晶圆。
请参照图1B，然后，在第一型半导体基板100的第二表面102形成第一金属层120，覆盖第二表面102。形成第一金属层120的方法例如是网板印刷法(screen printing)，溅镀法(sputtering)，或等离子体化学气相沉积法(plasma chemical vapor deposition，PCVD) ，或其它合适的方法。第一金属层120材质例如是镍(Ni)，金( Au)，银(Ag), 钛(Ti)， 钯(Pd)，铝钛银(Al-Ti-Ag)合金，银铝(Ag-Al)合金，钛镍铜(Ti-Ni-Cu)合金或钛钯银(Ti-Pd-Ag)合金，或上述各材质的迭层结构，或其它合适的材质。需要注意的是，第一金属层120在材质的选择上需要考虑到第一金属层120在后续的步骤中不会被破坏，以有效的起到保护第二表面102的作用，同时用作太阳能电池的背电极。
请参照图1C，接着，对第一型半导体基板100的第一表面101进行制绒，以形成制绒表面103。本实施例中，对第一型半导体基板100的第一表面101进行制绒是采用例如湿式蚀刻法。湿式蚀刻法的蚀刻溶液可为酸性蚀刻液或碱性蚀刻液。酸性蚀刻液例如是包括硝酸(HNO3)与氢氟酸(HF)，碱性蚀刻液例如是包括氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)。
请参照图1D，之后，在制绒表面103上形成第二型半导体层130。本实施例中，第二型半导体层130例如为N型硅层。当然，可以理解当第一型半导体基板100为N型硅晶圆，第二型半导体层130应为P型硅层。换句话说，第一型半导体基板100与第二型半导体层130具有相反的电性，以使得在制绒表面103上形成第二型半导体层130后，在第一型半导体基板100与第二型半导体层130之间形成电性异质接面135例如P-N接面。本实施例中，在制绒表面形成第二型半导体层130（N型硅层）包括以下步骤。首先，由制绒表面103进行N型掺杂例如磷扩散（diffusion），以使N型掺杂例如磷进入第一型半导体基板100，并于第一型半导体基板100的制绒表面103上形成第二型半导体层130。在形成第二型半导体层130同时还会形成副产物，即位于第二型半导体层130上的磷硅玻璃层（phosphosilicate glass，PSG）（图未示）。因此，需要执行去除磷硅玻璃层的步骤。磷硅玻璃层的去除例如可采用等离子蚀刻法(plasma etching)去除或化学腐蚀法去除 ，当然也可采用其它合适的方法。化学腐蚀法例如是采用氢氟酸(HF)。
请参照图1E，随后，在第二型半导体层130上形成前电极140，电性连接至第二型半导体层130。前电极140的形成方法例如是包括网板印刷法(screen printing)，溅镀法(sputtering)，或等离子体化学气相沉积法(plasma chemical vapor deposition，PCVD) ，或其它合适的方法。本实施例中，在形成前电极140之间选择性的形成抗反射层150。抗反射层150位于第二型半导体层130上方，并露出部分第二型半导体层130的表面，以使得前电极140可电性连接至第二型半导体层130。换句话说，电性连接至第二型半导体层130的前电极140由抗反射层150暴露出来。抗反射层150可采用微影蚀刻等方法形成，在此不予详述。
图2A至图2F是本发明第二实施例的太阳能电池的制作方法的流程示意图。请参照图2A至图2C，第二实施例的太阳能电池的制作方法从开始到制绒步骤，与第一实施例的太阳能电池的制作方法相同，请参照第一实施例，在此不予详述。第二实施例的太阳能电池的制作方法与第一实施例的太阳能电池的制作方法不同在于制绒步骤之后，以下将详细说明。
请参照图2D，对第一型半导体基板100的第一表面101进行制绒之后，移除第一金属层120，以暴露出第一型半导体基板100的第二表面102。 移除第一金属层120的方法例如为等离子蚀刻法(plasma etching)、化学腐蚀法或机械研磨法(mechanical polishing) ，或其它合适的方法。化学腐蚀法例如是采用氢氟酸(HF)。
请参照图2E，在制绒表面103上形成第二型半导体层130。本实施例中，第二型半导体层130例如为N型硅层，以在第一型半导体基板100与第二型半导体层130之间形成电性异质接面135例如P-N接面。本实施例中，在制绒表面形成第二型半导体层130（N型硅层）包括以下步骤。首先，由制绒表面103进行N型掺杂例如磷扩散（diffusion），以使N型掺杂例如磷进入第一型半导体基板100，并于第一型半导体基板100的制绒表面103上形成第二型半导体层130。在形成第二型半导体层130同时还会形成副产物，即位于第二型半导体层130上的磷硅玻璃层（phosphosilicate glass，PSG）（图未示）。因此，需要执行去除磷硅玻璃层的步骤。去除磷硅玻璃层方法例如为等离子蚀刻法(plasma etching)或化学腐蚀法，或其它合适的方法。值得一提的是，前述移除第一金属层120的步骤也可在形成第二型半导体层130之后与去除磷硅玻璃层的步骤同时进行，以进一步简化工艺。例如，可采用化学腐蚀法，利用氢氟酸(HF)蚀刻同时将第一金属层120与磷硅玻璃层去除。
请参照图2F，在第一型半导体基板100的第二表面制作第二金属层160用作背电极，在第二型半导体层130上形成电性连接至第二型半导体层130的前电极140。前电极140以及第二金属层160的形成方法例如是包括网板印刷法(screen printing)，溅镀法(sputtering)，或等离子体化学气相沉积法(plasma chemical vapor deposition，PCVD) ，或其它合适的方法。第二金属层160材质例如是镍(Ni)，金( Au)，银(Ag), 钛(Ti)， 钯(Pd)，铝钛银(Al-Ti-Ag)合金，银铝(Ag-Al)合金，钛镍铜(Ti-Ni-Cu)合金或钛钯银(Ti-Pd-Ag)合金，或上述各材质的迭层结构，或其它合适的材质。此外，本实施例中，在形成前电极140之前仍可选择性的形成抗反射层150。
综上所述，本发明的太阳能电池的制作方法中，在对第一型半导体基板的第一表面进行制绒以形成制绒表面之前，先在第一型半导体基板的第二表面形成第一金属层，覆盖第二表面。第一金属层可在后续第一型半导体基板的第一表面的制绒过程中起到保护第一型半导体基板的第二表面的作用，有利于完成第一型半导体基板的单面制绒。同时，第一金属层还可直接用作太阳能电池的背电极使用。也就是说，可作为背电极的第一金属层在第一型半导体基板的第一表面进行制绒之前形成以兼具保护第一型半导体基板的第二表面的功能，无需额外的保护层工序，有利于简化太阳能电池的制作工艺，进而提高太阳能电池的生产效率。
Claims (13)
1.一种太阳能电池的制作方法，其特征是，其包括：
提供第一型半导体基板，其具有相对的第一表面以及第二表面；
形成第一金属层，覆盖该第二表面；
对该第一表面进行制绒，以形成制绒表面；
在该制绒表面形成第二型半导体层，以于该第一型半导体基板与该第二型半导体层之间形成电性异质接面；以及
在该第二型半导体层上形成前电极，电性连接至该第二型半导体层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，对该第一表面进行制绒采用湿式蚀刻法。
3. 根据权利要求2所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，该湿式蚀刻法的蚀刻溶液为酸性蚀刻液或碱性蚀刻液。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，该第一金属层的材质包括镍，金，银, 钛，钯，铝钛银合金，银铝合金，钛镍铜合金或钛钯银合金，或上述各材质的迭层结构。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，更包括在对该第一表面进行制绒后移除该第一金属层，以及形成第二金属层覆盖该第二表面。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，移除该第一金属层的方法包括等离子蚀刻法、化学腐蚀法或机械研磨法。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，形成该第一金属层，该前电极以及该第二金属层的方法包括网板印刷法，溅镀法，或等离子体化学气相沉积法。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，形成该第一金属层的方法包括网板印刷法，溅镀法，或等离子体化学气相沉积法。
9.根据权利要求5所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，该第二金属层的材质包括镍，金，银, 钛， 钯，铝钛银合金，银铝合金，钛镍铜合金或钛钯银合金，或上述各材质的迭层结构。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，该第一型半导体基板为P型硅晶圆，在该制绒表面形成该第二型半导体层包括：
由该制绒表面进行磷扩散进入该P型硅晶圆，以于该P型硅晶圆上形成N型硅层以及位于该N型硅层上的磷硅玻璃层，该N型硅层为该第二型半导体层；以及
去除该磷硅玻璃层。
11. 根据权利要求10所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，更包括在对该第一表面进行制绒后移除该第一金属层，以及形成第二金属层覆盖该第二表面。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，去除该磷硅玻璃层的步骤与移除该第一金属层的步骤同时进行。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征是，更包括形成抗反射层，覆盖该第二型半导体层，且暴露出该前电极。
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