CN102479878A - 太阳能电池制造方法及根据该制造方法制造的太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，包括：多个基板装载于载体，以形成有多个通孔的覆盖板覆盖装载于所述载体的基板之后，所述载体搭载于载体支撑部，实施干蚀刻，在所述基板的受光面形成多个微突起。

Description

太阳能电池制造方法及根据该制造方法制造的太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池，尤其涉及制造太阳能电池的太阳能电池制造方法及根据该制造方法制造的太阳能电池。
背景技术
太阳能电池为一种将太阳光转换成电能的装置，使用2个种类的半导体发电，即P型半导体和N型半导体。
光照到太阳能电池，则在内部产生电子和空穴，产生的电荷移动至P型半导体、N型半导体。并且根据此现象，在P型半导体和N型半导体之间产生电位差(光电动势)，此时将负载连接至太阳能电池，则会出现电流流动。
根据使用的材质，太阳能电池大致分为使用硅材质的太阳能电池和使用化合物材质的太阳能电池。进一步地，硅材质的太阳能电池分为单晶及多晶的结晶系硅和非结晶系硅。
目前，大多数太阳能发电系统一般使用硅材质的太阳能电池。
尤其，结晶系硅材质的单晶及多晶太阳能电池具有转换率高、稳定性高，因此广泛使用。
其中，单晶硅材质的太阳能电池虽然具有效率高的优点，但是具有制造费用高的缺点。
相对于此，与单晶硅基板相比，多晶硅材质的太阳能电池虽然具有效率低的缺点，但是具有制造费用低廉并易于大量化生产的优点。
如上所述的结晶系硅材质的太阳能电池，特别是多晶硅材质的太阳能电池由于具有制造费用低廉并易于大量化生产的优点，因此其需求增大。但是为了弥补其效率低的缺点，需要研发出多种解决方案。
发明内容
本发明目的在于提供太阳能电池制造方法及根据该制造方法制造的太阳能电池，通过在基板表面形成多个微突起以显著地降低反射率，从而提高太阳能电池的效率。
为了实现本发明的上述目的，本发明公开了一种使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，将多个基板装载于载体，以形成有多个通孔的覆盖板覆盖装载于所述载体的基板之后，将所述载体搭载于载体支撑部，实施干蚀刻以在所述基板的受光面形成多个微突起。
其中，在所述真空腔室外部或内部，可以以所述覆盖板进行覆盖。
其中，形成于所述覆盖板的通孔可以为狭缝。
其中，所述覆盖板可以包括：板状部件，形成有多个所述通孔；以及保持间隔部件，设置在所述板状部件的边缘，用于保持所述板状部件和基板之间的间隔。
其中，所述保持间隔部件可以为绝缘材质，具体地可以为透明的石英材质。
其中，所述板状部件的底面至所述基板的表面之间的距离优选为5.0mm～30.0mm。
并且，其中所述多个通孔的开口总和优选为所述板状部件表面积的5％～40％。
其中，所述干蚀刻可以为反应离子蚀刻。
其中，在所述基板的受光面形成微突起之后，可以去除附着于基板的表面的化合物。
本发明还公开了根据上述的太阳能电池制造方法制造的太阳能电池。
本发明的太阳能电池制造方法，在以形成有多个通孔的覆盖板覆盖基板的状态下，实施干蚀刻，从而能够在基板的受光面形成多个均匀的微突起。
尤其，本发明的基板通过在受光面均匀地形成微突起，能够显著地降低基板的反射率，进而使太阳能电池的效率极大提高。
附图说明
图1为本发明实施例的太阳能电池的概念示意图；
图2为本发明实施例的太阳能电池制造方法所使用的蚀刻装置截面图；
图3为图2的蚀刻装置所使用的覆盖板立体图。
具体实施方式
以下，参考附图，对本发明的太阳能电池制造方法及根据该制造方法制造的太阳能电池进行详细说明。
本发明的太阳能电池制造方法，为通过干蚀刻在硅基板110的受光面形成多个微突起220以降低反射率的太阳能电池制造方法，其特征在于，如图3所示，以覆盖板240覆盖基板110后，实施干蚀刻，从而在基板110的受光面形成多个微突起220。
首先，对适用本发明的太阳能电池进行说明。
适用本发明的太阳能电池100的一实施例，如图1所示，包括：硅基板110、形成于硅基板110的受光面的半导体层120、形成于半导体层120上的防反射膜130、形成于防反射膜130上的第一电极140、以及形成于硅基板110底面的第二电极150。
硅基板110可以为单晶或多晶硅，优选为多晶硅，其具有P型或N型半导体特性。此时，半导体层120的半导体特性，与硅基板110的半导体特性相反。
硅基板110为单晶时，由引上法所形成；为多晶时，切割由铸造法形成的硅锭而制造。
而且，硅基板110通过降低受光面的反射率来提高效率的方法，为对硅基板110的受光面进行粗糙化。即，优选地，在受光面形成多个微突起220。
在硅基板110表面形成微突起220的方法包括：使用碱性水溶液或酸性水溶液的湿蚀刻方法、以及使用像反应离子蚀刻(Reactive Ion Etching)那样的干蚀刻方法。其中，湿蚀刻方法依赖于硅的结晶结构，在具有不规则结晶结构的多结晶硅胶基板上形成均匀的微突起220有一定难度。与此相比，干蚀刻方法与硅基板的结晶结构无关，可以适用于所有情况，具有可以均匀地形成微突起220的优点。优选地，通过干蚀刻在基板110的受光面形成微突起220。
在如上所述的用于太阳能电池制造方法的干蚀刻，根据基板110的材质、太阳能电池结构等，在基板110的受光面形成多个微突起220的工序条件会有所不同。
以下，对在基板110的受光面形成多个微突起220的工序条件进行说明。
后述的注入于蚀刻装置300的气体为包括F和Cl的气体。例如：其可以为包括CHF3、Cl2、O2、SF6等的气体。可以使用18～25sccm的CHF3、48～52sccm的Cl2、9～11sccm的O2、75～82sccm的SF6。其中，还可以包括H2O。
反应压力约为7Pa～8Pa左右，施加的电源约为500W左右，工序时间约为3分钟～10分钟左右。
干蚀刻通过使用蚀刻装置实施，以下对本发明的太阳能电池制造方法所使用的蚀刻装置进行详细说明。
如图2所示，蚀刻装置300具有通过干蚀刻在基板110的受光面形成微突起220的结构，如图2所示包括：形成有腔门320的真空腔室310；载体支撑部330，设置于真空腔室310以直接或者通过载体230支撑基板110；气体喷射部340，设置于载体支撑部330的上侧，喷射气体；电源施加部，施加电源使真空腔室310内形成等离子。
真空腔室310为实施干蚀刻，而可分离地结合形成真空的空间，其可以具有多种结构。
载体支撑部330被设置为直接地或者通过载体230支撑基板110，硅基板110装载于载体230上时，载体230装载于载体支撑部330上。其中，载体230被设置为用于装载多个基板110从而移送基板110，其可以具有多种结构。
气体喷射部340被设置为向真空腔室310内喷射气体以便实施干蚀刻，其可以具有多种结构。
电源施加部被设置为用于实施干蚀刻。根据工序，其可以具有多种结构。作为一个实施例，可构成为使真空腔室310和气体喷射部340接地，对载体支撑部330施加RF电源360。
如上所述，在形成有多个通孔241的覆盖板240覆盖基板110的状态下，实施干蚀刻以在基板110的受光面均匀地形成多个微突起220。
覆盖板240将气体、等离子化的气体以及与基板110等反应而生成的化合物等封锁在覆盖板240和载体230之间的空间内，以便在基板110的受光面均匀地形成多个微突起220。
尤其，在覆盖板240和载体230之间封锁的物质中，与基板110反应而生成的一部分化合物附着于基板110的受光面，附着的化合物起到掩膜(mask)的作用，从而在基板110的受光面形成多个微突起220。
为了形成封锁气体、等离子化的气体以及与基板110等反应而生成的化合物等的空间，覆盖板240在载体230上与基板间隔设置，其可具有多种结构。
即，如图2和图3所示，覆盖板240可以包括：形成有多个通孔241的板状部件242；以及设置在板状部件242的边缘用于保持板状部件242和基板110之间间隔的保持间隔部件243。
如果板状部件242被设置为形成有多个通孔241，则可以使用平板(plate)、网状(mesh)结构等多种部件，并且可以使用对等离子具有较强耐性的材质，如：铝、铝合金等金属材质，陶瓷材质，玻璃材质等。
然后，形成于板状部件242的通孔241可以根据设计选择，例如可以具有狭缝形状。
然后，优选地，板状部件242的底面至基板110的表面之间的距离为5.0mm～30.0mm。
如果板状部件242的底面至基板110的表面之间的距离过大，将会抵消设置覆盖板240的效果；如果过小，则通孔241的图案将转印到基板110从而会产生斑纹。
然后，优选地，形成于板状部件242的多个通孔241的开口总和为板状部件242的表面积的5％～40％。
如果形成于板状部件242的多个通孔241的开口总和即开口率过大，则会失去封锁气体、等离子化的气体、以及与基板110等反应而生成的化合物等的效果；如果开口率过小，则会导致气体和等离子化的气体的供给不足。
保持间隔部件243被设置使得在板状部件242和载体230之间形成空间，从而使板状部件242与载体230，即与基板110的表面保持一定间隔，其可以具有多种结构。
板状部件242可以使用金属材质，但为了防止板状部件242导电，优选地可以使用绝缘材质。
为了可以观察到由板状部件242和载体230所形成的空间，保持间隔部件243可以使用石英材质等透明的材质。
并且，虽然以上对保持间隔部件243与板状部件242结合的结构进行了描述，但是其还可以具有多种结构。例如：不与板状部件242结合，而是可分离地设置在载体230上。
在真空腔室310的内部或者外部，覆盖板240可以覆盖基板110。
然而，在基板110搭载于载体支撑部330之后覆盖板240覆盖基板110时，需要在真空腔室310内部设置覆盖或去除覆盖板240的结构，这将会导致真空腔室310的结构复杂。
因此，优选地，在真空腔室310的外部以覆盖板240覆盖基板110之后，再将载体230引入至真空腔室310内部搭载于载体支撑部330。
其中，基板110在被覆盖板240覆盖之前装载于载体230上。
如上所述，通过干蚀刻在基板110的受光面形成微突起220之后，为了进行如半导体层形成等后续工序，需要去除附着于基板110的化合物。
去除附着于基板110的化合物的方法包括：将基板110浸泡于装有如水等去除液的容器内施加超声波以去除附着的化合物；或者将基板110浸泡于装有HF水溶液的容器内来去除附着的化合物。
在基板110的表面形成多个微突起之后，基板110依次经过半导体层形成步骤、防反射膜形成步骤以及电极形成步骤，制造成太阳能电池。
以上，以在结晶系硅基板的受光面形成多个微突起的实施例对本发明的太阳能电池制造方法进行了说明，但是本发明也适用于对除结晶系硅基板之外的如非结晶系硅基板、玻璃基板、金属、塑料等基板材质进行粗糙化。
以上仅对能够实现本发明的部分优选实施例进行了说明，本发明的保护范围并不限定于上述的实施例，然而应当包括上述的本发明的技术思想以及涵盖其宗旨的技术思想。

Claims (11)

1.一种使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，
多个基板装载于载体，
以形成有多个通孔的覆盖板覆盖装载于所述载体的基板，
将所述载体搭载于载体支撑部，
实施干蚀刻以在所述基板的受光面形成多个微突起。
2.根据权利要求1所述的使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，在所述真空腔室外部或内部，以所述覆盖板进行覆盖。
3.根据权利要求1所述的使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，形成于所述覆盖板的通孔为狭缝。
4.根据权利要求1所述的使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述覆盖板包括：
板状部件，形成有多个所述通孔；以及
保持间隔部件，设置在所述板状部件的边缘，用于保持所述板状部件和基板之间的间隔。
5.根据权利要求4所述的使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述保持间隔部件为绝缘材质。
6.根据权利要求4所述的使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述保持间隔部件为透明的石英材质。
7.根据权利要求4所述的使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述板状部件的底面至所述基板的表面之间的距离为5.0mm～30.0mm。
8.根据权利要求4所述的使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述多个通孔的开口总和为所述板状部件表面积的5％～40％。
9.根据权利要求1所述的使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述干蚀刻为反应离子蚀刻。
10.根据权利要求1所述的使结晶系硅基板的受光面粗糙化的太阳能电池制造方法，其特征在于，在所述基板的受光面形成微突起之后，去除附着于基板表面的化合物。
11.一种根据权利要求1～10任意一项所述的太阳能电池制造方法制造的太阳能电池。
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