CN104752536A - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池及其制造方法，包含一晶体硅半导体基板、一本质非晶硅半导体层、一非晶硅半导体层以及一透明导电层。所述晶体硅半导体基板具有一第一型掺杂，且所述晶体硅半导体基板上设有至少一沟槽，形成一封闭图形，封闭图形内定义为一第一电极区域，封闭图形外定义为一第二电极区域。其中本质非晶硅半导体层、非晶硅半导体层与透明导电层依序形成于晶体硅半导体基板上以及沟槽内，所述本质非晶硅半导体层、非晶硅半导体层与透明导电层于沟槽处会形成不连续的结构，并于第一与第二电极区域之间产生绝缘效果。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有用于绝缘沟槽结构的太阳能电池及其制造方法，特别是一种异质接面硅晶太阳能元件及其制造方法。
背景技术
由于近年来对于环保的诉求，电力不再仅由火力、核能等主要发电源所提供，各类型的洁净能源亦纷纷受到重视，其中，相较于其他型态的能源而言，太阳能电池由于具有较高的发电效率与广泛的使用性。因此，各类型的太阳能电池技术仍持续不断的发展与突破。
于众多类型的太阳能电池中，串叠结构太阳能电池（Tandem structure solarcell）通过将多种不同能隙（Band gap）的材料相互叠合，使得光电转化效率可以最佳化，因此，其具有较高的光电转换效率。有别于传统的硅基太阳能电池（Silicon based solar cell），硅基异质接面太阳能电池（Heterojunction siliconcrystalline solar cell）是在硅基板两面分别成长很薄的本质非晶硅半导体/P型半导体层(i/p layer)与本质非晶硅半导体/N型半导体层(i/n layer)，其具有结构单纯、高开路电压、适于薄基板以及低工艺温度等优点。
公知异质接面硅晶太阳能电池的制造流程概略如下：以电浆辅助化学气相沉积法（Plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD）在晶体硅半导体基板上成长厚度约小于10纳米的本质非晶硅半导体层（Intrinsic amorphoussilicon semiconductor layer），作为钝化（Passivation）用；接着，再于本质非晶硅半导体层上制作厚度约小于20纳米的非晶硅半导体层，其导电型态与晶体硅半导体基板相异，而可形成PN接面；最后，再以真空溅镀法制作透明导电层（Transparent conductive layer），并且制作正面电极与背面电极，借此可以大致完成异质接面硅晶太阳能电池结构的制作。然而，于真空镀膜过程当中，制作于电池结构的上表面的镀膜会与制作于其下表面的镀膜于半导体基板的侧边处相互接触进而导致短路。因此，需要通过一绝缘工艺以保持正面电极不会与背面电极电连接。于公知技术中，于真空镀层工艺完成之后再以雷射光束于电池结构上形成沟槽，进而使短路的问题可以解决；然而，由于施用雷射时，其瞬间提供的高能量可能造成非晶硅半导体层发生微晶化，可能造成短路。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种太阳能电池，包含一晶体硅半导体基板、一本质非晶硅半导体层、一非晶硅半导体层以及一透明导电层。所述晶体硅半导体基板具有一第一型掺杂，且所述晶体硅半导体基板上设有一沟槽，形成一封闭图形，封闭图形内定义为一第一电极区域，图形外定义为一第二电极区域。本质非晶硅半导体层形成于晶体硅半导体基板上以及沟槽内。非晶硅半导体层具有一第二型掺杂且形成于本质非晶硅半导体层上以及沟槽内。透明导电层形成于该非晶硅半导体层上以及该沟槽内。即本质非晶硅半导体层、非晶硅半导体层与透明导电层依序形成于晶体硅半导体基板上以及沟槽内，而本发明的本质非晶硅半导体层、非晶硅半导体层与透明导电层于沟槽处会形成不连续的结构，并于第一与第二电极区域之间产生绝缘效果，其中该沟槽的深度大于该沟槽内的该本质非晶硅半导体层、该非晶硅半导体层与该透明导电层的厚度总和。
上述的太阳能电池，其中该沟槽的深度介于10至100微米的范围间。
上述的太阳能电池，其中该第一型掺杂为P型掺杂或N型掺杂。
上述的太阳能电池，其中该第二型掺杂为P型掺杂或N型掺杂。
上述的太阳能电池，其中该晶体硅半导体基板的至少一表面具有一粗化结构。
上述的太阳能电池，其中该沟槽的深度不小于该沟槽所在位置的该粗化结构的高度。
上述的太阳能电池，其中该沟槽包括一第一侧壁、一第二侧壁与一底部，该第一侧壁与该第二侧壁彼此相对，该第一侧壁与该底部定义一第一倾斜角，该第二侧壁与该底部定义一第二倾斜角。
上述的太阳能电池，其中该第一倾斜角的角度不大于90度，且该第二倾斜角的角度小于180度。
上述的太阳能电池，其中该第一倾斜角的角度大于90度，且该第二倾斜角的角度不大于90度。
另外，本发明更提供一种太阳能电池的制造方法，所述方法包含：提供一晶体硅半导体基板，其中所述晶体硅半导体基板具有一第一型掺杂；形成一沟槽于晶体硅半导体基板的第一表面上，其中所述沟槽形成一封闭图形，且封闭图形内定义为一第一电极区域，封闭图形外定义为一第二电极区域；形成一本质非晶硅半导体层于晶体硅半导体基板的第一表面上以及沟槽内；形成一非晶硅半导体层于本质非晶硅半导体层上以及沟槽内；以及形成一透明导电层于非晶硅半导体层上以及沟槽内，其中该沟槽的深度大于该沟槽内的该本质非晶硅半导体层、该非晶硅半导体层与该透明导电层的厚度总和。
上述的太阳能电池的制作方法，其中该沟槽的深度介于10至100微米的范围间。
上述的太阳能电池的制作方法，其中该第一型掺杂为P型掺杂或N型掺杂。
上述的太阳能电池的制作方法，其中该第二型掺杂为P型掺杂或N型掺杂。
上述的太阳能电池的制作方法，其中该晶体硅半导体基板的至少一表面进一步具有一粗化结构。
上述的太阳能电池的制作方法，其中该沟槽的深度不小于该沟槽所在位置的该粗化结构的高度。
上述的太阳能电池的制作方法，其中该沟槽包括一第一侧壁、一第二侧壁与一底部，该第一侧壁与该第二侧壁彼此相对，该第一侧壁与该底部定义一第一倾斜角，该第二侧壁与该底部定义一第二倾斜角。
上述的太阳能电池的制作方法，其中该第一倾斜角的角度不大于90度，且该第二倾斜角的角度小于180度。
上述的太阳能电池的制作方法，其中该第一倾斜角的角度大于90度，且该第二倾斜角的角度不大于90度。
又，本发明提供一种太阳能电池，包含一晶体硅半导体基板，具有一第一型掺杂，该晶体硅半导体基板至少一表面设有一沟槽与一隔离结构，该沟槽与该隔离结构定义第一电极区域与第二电极区域，其中该第一电极区域与该第二电极区域至少通过该沟槽绝缘。本质非晶硅半导体层形成于晶体硅半导体基板上以及沟槽内。非晶硅半导体层具有一第二型掺杂且形成于本质非晶硅半导体层上以及沟槽内。透明导电层形成于该非晶硅半导体层上以及该沟槽内。即本质非晶硅半导体层、非晶硅半导体层与透明导电层依序形成于晶体硅半导体基板上以及沟槽内，而本发明的本质非晶硅半导体层、非晶硅半导体层与透明导电层于沟槽处会形成不连续的结构，并于第一与第二电极区域之间产生绝缘效果，其中该沟槽的深度大于该沟槽内的该本质非晶硅半导体层、该非晶硅半导体层与该透明导电层的厚度总和。
上述的太阳能电池，其中该第一电极区域与该第二电极区域之间通过该沟槽与该隔离结构绝缘。
上述的太阳能电池，其中该隔离结构为一开口或一断面。
根据本发明的太阳能电池，通过适当的雷射光束的参数，可以在晶体硅半导体基板上形成具有合适宽深比的沟槽，因而可以使第一电极区域与第二电极区域达成绝缘，避免太阳能元件发生短路的情形；另外，由于雷射光束只作用于晶体硅半导体基板，因此不会有非晶硅半导体层微晶化的情况。
附图说明
图1为本发明第一实施例的太阳能电池的平面示意图；
图2为沿第一图的线段AA的剖面示意图；
图3为本发明第一实施例的太阳能电池的局部放大剖面示意图（一）；
图4为本发明第一实施例的太阳能电池的局部放大剖面示意图（二）；
图5为本发明第一实施例的太阳能电池的局部放大剖面示意图（三）；
图6为本发明第一实施例的太阳能电池的局部放大剖面示意图（四）；
图7为本发明第二实施例的太阳能电池的制造方法流程图；
图8为本发明第三实施例的太阳能电池的表面示意图（一）；
图9为本发明第三实施例的太阳能电池的表面示意图（二）；
图10为本发明第三实施例的太阳能电池的表面示意图（三）。
其中，附图标记：
100   太阳能电池     10    晶体硅半导体基板
11    第一表面       11a   第一电极区域
11b   第二电极区域   12    第二表面
13    沟槽           14    隔离结构
131   第一侧壁          132   第二侧壁
133   底部              20    本质非晶硅半导体层
30    非晶硅半导体层    40    透明导电层
θ1   第一倾斜角        θ2   第二倾斜角
D     沟槽深度          W     沟槽宽度
S01提供一晶体硅半导体基板，其中所述晶体硅半导体基板具有一第一型掺杂
S02形成一沟槽于晶体硅半导体基板的第一表面上，其中所述沟槽形成一封闭图形，封闭图形内定义为一第一电极区域，封闭图形外定义为一第二电极区域
S03形成一本质非晶硅半导体层于晶体硅半导体基板的第一表面上以及沟槽内
S04形成一非晶硅半导体层于本质非晶硅半导体层上以及沟槽内，其中所述非晶硅半导体层具有一第二型掺杂
S05形成一透明导电层于非晶硅半导体层上以及沟槽内
具体实施方式
请参阅图1至图6，为本发明第一实施例的太阳能电池的平面示意图、剖面示意图、局部放大剖面示意图（一）、局部放大剖面示意图（二）、局部放大剖面示意图(三)以及局部放大剖面示意图（四）。其具体揭露了本发明第一实施例的太阳能电池100，其包含了一晶体硅半导体基板10（Crystalline siliconsemiconductor substrate，C-Si substrate）、一本质非晶硅半导体层20（Intrinsicamorphous silicon semiconductor layer，i-a-Si layer）、一非晶硅半导体层30（Amorphous silicon semiconductor layer，a-Si layer）以及一透明导电层40（Transparent conductive oxide layer，TCO layer），其中太阳能电池100包含异质接面。
请参阅图1及图2，所述晶体硅半导体基板10具有一第一型掺杂；换言之，其可以为具有N型掺杂的N型晶体硅半导体基板或者是具有P型掺杂的P型晶体硅半导体基板。N型晶体硅半导体基板由浮区法（Floating zone method，FZmethod）或者柴式提拉法(Czochralski pulling method，CZ method)所制得的硅晶圆作为材料，并且加入N型掺杂质（N-type dopant）所制得；相似地，P型晶体硅半导体基板则以硅晶圆作为材料并加入P型掺杂质（P-type dopant）所制得。于本实施例中，所述晶体硅半导体基板10为N型晶体硅半导体基板。所述晶体硅半导体基板10具有第一表面11与第二表面12；其中，于本实施例中，第一表面11用以形成本质非晶硅半导体层20、非晶硅半导体层30、透明导电层40以及正面电极（图未示出），而第二表面12则是用以设置背面电极（图未示出）。
如图1及图2所示，所述晶体硅半导体基板10的第一表面上形成有一沟槽13，且沟槽13将晶体硅半导体基板10的第一表面11区分为一第一电极区域11a以及一第二电极区域11b。更明确地说，沟槽13于晶体硅半导体基板10的第一表面11上构成一封闭图形（如图1所示，沟槽13所构成的封闭图形为一矩形），而封闭图形内定义为第一电极区域11a，封闭图形外定义为第二电极区域11b。于此，第一电极区域11a对应正面电极，第二电极区域11b对应背面电极。所述沟槽13可以通过雷射切割技术形成，而可以具有较佳的精准度，但本发明并不以此为限，所述沟槽13亦可利用其它刻划方式如机械刻划方式形成；具体而言，通过在晶体硅半导体基板10上使用前述雷射切割技术可以将沟槽13形成于晶体硅半导体基板10上。并且，搭配自动控制/人工的操作手段，可以于晶体硅半导体基板10上刻凿出不同的图形，而可以调整第一电极区域11a与第二电极区域11b的相对大小与形状。沟槽13的深度D可通过雷射功率、频率与扫描速度等因素而决定。于本实施例中，所述沟槽13的深度D为40微米，于其他实施例中，所述沟槽13的深度D介于10至100微米之间。类似地，沟槽13的宽度W同样可以通过雷射功率与雷射加工时间等因素决定，另外其亦会受到雷射光束宽度的不同而有所影响。通过提供一深度大于该沟槽13内的本质非晶硅半导体层20、非晶硅半导体层30与透明导电层40的厚度总和的沟槽13，使得后续形成本质非晶硅半导体层20、形成非晶硅半导体层30与形成透明导电层40的过程时，由于沟槽13深度大于前述各层总和，前述各层无法于沟槽13的侧壁131、132与底部133形成连续的层状结构，因此本质非晶硅半导体层20、非晶硅半导体层30与透明导电层40中，至少透明导电层40会于沟槽13的侧壁131、132与底部133之间形成断开处。故本质非晶硅半导体层20、非晶硅半导体层30与透明导电层40中，至少透明导电层40会在沟槽13处形成不连续的沉积结构，使得第一电极区域11a不会与第二电极区域11b电连接，因而可以产生绝缘的效果。
参阅图3，所述沟槽13具有一第一侧壁131、一第二侧壁132与一底部133。第一侧壁131与第二侧壁132相对设置，而底部133与第一侧壁131定义出一第一倾斜角θ1，底部133与第二侧壁132定义出一第二倾斜角θ2，需要说明的是，在此所称的角度一律皆为内角，而非外角，且倾斜角由沟槽13的底部133与侧壁131、132所定义出，故倾斜角必大于0度。于本实施例中，第一倾斜角θ1与第二倾斜角θ2皆为90度，于其他实施例中，当该第一倾斜角的角度不大于90度时，该第二倾斜角θ2的角度范围为小于180度；于其他实施例中，当该第一倾斜角的角度大于90度时，该第二倾斜角θ2的角度范围为不大于90度。另外，在此更明确的说明，所述沟槽13的宽度W指的是第一侧壁131与第二侧壁132之间的最小距离，且第一侧壁131不一定平行于第二侧壁132。有关于沟槽13的各式态样于以下段落进行说明。
请继续参阅图3，所述本质非晶硅半导体层20形成于晶体硅半导体基板10上以及沟槽13内，通过提供钝化（passivation）效果以降低表面载子复合速度。在此需要说明的是，虽然附图中绘示本质非晶硅半导体层20形成于沟槽13的底部133，但本发明并不以此为限，本质非晶硅半导体层20亦可以同时形成于沟槽13的第一侧壁131（或第二侧壁132）以及沟槽13的底部133，但并不包含将本质非晶硅半导体层20同时形成于沟槽13的第一侧壁131、第二侧壁132及底部133的态样。本质非晶硅半导体层20可以利用电浆辅助化学气相沉积法（Plasmaenhanced chemical vapor deposition,PECVD）形成于晶体硅半导体基板10上以及沟槽13内，但本发明并不以此为限，亦可以通过溅镀法（Sputter coatingmethod）或是化学气相沉积法（Chemical vapor deposition,CVD）将本质非晶硅半导体层20形成于晶体硅半导体基板10上以及沟槽13内。于本实施例中，所述本质非晶硅半导体层20的厚度小于10纳米。
请再参阅图3，所述非晶硅半导体层30形成于本质非晶硅半导体层20上以及沟槽13内，且其具有一第二型掺杂；换句话说，于本实施例中，非晶硅半导体层30为P型非晶硅半导体层。同样地，在此需要说明的是，虽然附图中绘示非晶硅半导体层30形成于沟槽13的底部133，但本发明并不以此为限，依据沟槽13的形状与深度，所述非晶硅半导体层30亦可以完全覆盖于沟槽13的底部133以及第一侧壁131或第二侧壁132上，即仅底部133与一侧壁有非晶硅半导体层30覆盖；或者所述非晶硅半导体层30仅覆盖部分的底部133、第一侧壁131及第二侧壁132，而部分的底部133、第一侧壁131及第二侧壁132的表面则未被非晶硅半导体层30覆盖。因此，非晶硅半导体层30至少会于沟槽133的底部133、第一侧壁131或第二侧壁132的表面出现不连续的结构，使不连续的非晶硅半导体层30绝缘。类似地，非晶硅半导体层30可以利用电浆辅助化学气相沉积法形成于本质非晶硅半导体层20上以及沟槽13内，但本发明并不以此为限，亦可以通过溅镀法、化学气相沉积法或是其他技术将非晶硅半导体层30形成于本质非晶硅半导体层20上以及沟槽13内。于本实施例中，所述非晶硅半导体层30的厚度小于20纳米。
续请参阅图3，所述透明导电层40形成于非晶硅半导体层30上以及沟槽13内。举例而言，透明导电层40可以为铟锡氧化物层（Indium tin oxide layer,ITOlayer）、掺氟氧化锡层（Fluorine-doped tin oxide layer,FTO layer）等，其具有可以导电以及使光线能够穿透的功效。需要再次说明的是，虽然附图中仅绘示透明导电层40形成于沟槽13的底部133，但本发明并不以此为限，所述透明导电层40亦可以同时形成于沟槽13的第一侧壁131（或第二侧壁132）以及沟槽13的底部133，但并不包含将透明导电层40同时形成于沟槽13的第一侧壁131、第二侧壁132及底部133的态样。
于图2及图3中，所述沟槽13的第一侧壁131与第二侧壁132相互平行，且第一侧壁131与底部133之间所夹持的第一倾斜角θ1实质上为90度。也就是说，底部133及晶体硅半导体基板10的第一表面11分别垂直于第一侧壁131及第二侧壁132，而使沟槽13的剖面呈现长方形容槽的态样，而沟槽13的开口的宽度等于沟槽13的底部133的宽度。对应而言，通过将雷射以垂直晶体硅半导体基板10的第一表面11的方向切割晶体硅半导体基板10，可以形成如前述剖面为长方形沟槽的态样。对于此一态样的沟槽13而言，由于第一侧壁131与第二侧壁132分别与晶体硅半导体基板10的第一表面11垂直，使得后续形成半导体层及导电层时，第一侧壁131与第二侧壁132上不易发生沉积或发生沉积不完全的情况，形成不连续的本质非晶硅半导体层20、非晶硅半导体层30及透明导电层40，进而可以达成良好的绝缘效果。
于图4中，沟槽13的第一侧壁131与第二侧壁132相互平行，所述第一倾斜角θ1为45度，并且第一倾斜角θ1与第二倾斜角θ2（即第二侧壁132与底部133的夹角）互为补角；也就是说，沟槽13的剖面结构呈现平行四边形容槽的态样。虽然于本实施例中，第一倾斜角θ1为45度，但本发明并不以此为限。通过将雷射光束斜方向地作用于晶体硅半导体基板10上，可以制成剖面结构为平行四边形容槽态样的沟槽13。以图3为例，对于此一态样的沟槽13而言，虽然在后续工艺中，半导体层及导电层会较容易地沉积于第二侧壁132与底部133；然而此些材料则因为受到空间障蔽而不易沉积于第一侧壁131，借此可以达成良好的绝缘效果。
于图5中，所述第一倾斜角θ1（即第一侧壁131与底部133的夹角）为135度（即第二倾斜角θ2为45度），且沟槽13的第一侧壁131与第二侧壁132相互平行；换句话说，图3的沟槽13的剖面结构与图4的沟槽13的剖面结构呈现镜像对称。以图4为例，对于此一态样的沟槽13而言，虽然在后续工艺中，半导体层及导电层会较容易地沉积于第一侧壁131与底部133；然而此些材料则因为受到空间障蔽而不易沉积于第二侧壁132，因此可以达成良好的绝缘效果。于其他实施例中，第一倾斜角θ1与第二倾斜角θ2亦可非互为补角。
于图6中，所述第一倾斜角θ1与第二倾斜角θ2皆为45度；换句话说，第一倾斜角θ1与第二倾斜角θ2具有相同角度但非为90度，使得沟槽13的剖面形状呈现等腰梯形容槽的态样。且梯型的上底（即沟槽13开口处）的宽度小于梯形的下底（即沟槽13的底部133）的宽度。也就是说，沟槽13的开口的宽度小于沟槽13的底部133的宽度。虽然于本实施例中，第一倾斜角θ1与第二倾斜角θ2皆为45度，但本发明并不以此为限。通过对称地将雷射光束于晶体硅半导体基板10的第一表面11上斜方向地作用二次，可以制成剖面结构为等腰梯形容槽态样的沟槽13。对于此一态样的沟槽13而言，因为受到空间障蔽，半导体层及导电层不易沉积于第一侧壁131与第二侧壁132，因此可以达成良好的绝缘效果。需要说明的是，除了上述所揭露的态样以外，沟槽13的剖面形状亦可以为直角梯形或是不规则四边形，且可通过单次或多次的雷射切割操作而达成；举例而言，一次斜方向雷射搭配一次垂直方向雷射可以得到剖面形状为直角梯形的沟槽13。
请参阅图7，为本发明第二实施例的太阳能电池的制造方法流程图。其具体揭露本发明的太阳能电池的制造方法包含：步骤S01：提供一晶体硅半导体基板，其中所述晶体硅半导体基板具有一第一型掺杂；步骤S02：形成一沟槽于晶体硅半导体基板的第一表面上，其中所述沟槽形成一封闭图形，且将晶体硅半导体基板的第一表面区分为第一电极区域与第二电极区域；步骤S03：形成一本质非晶硅半导体层于晶体硅半导体基板的第一表面上以及沟槽内；步骤S04：形成一非晶硅半导体层于本质非晶硅半导体层上以及沟槽内；步骤S05：形成一透明导电层于非晶硅半导体层上以及沟槽内。
请同步参阅图2及图7，步骤S01为提供一晶体硅半导体基板10，其中所述晶体硅半导体基板10具有一第一型掺杂。如同先前段落所述，其可以为P型晶体硅半导体基板或是N型晶体硅半导体基板，有关于P型/N型晶体硅半导体基板的制备，已于前面段落说明，因此此处不再加以赘述。在本实施例中，所述晶体硅半导体基板10为N型晶体硅半导体基板，且具有第一表面11与第二表面12；其中，第一表面11用以形成本质非晶硅半导体层20、非晶硅半导体层30、透明导电层40以及正面电极（图未示出），而第二表面12则是用以设置背面电极（图未示出）。
请同步参阅图2及图7，步骤S02为：形成一沟槽13于晶体硅半导体基板10的第一表面11上，其中所述沟槽13形成一封闭图形，且将晶体硅半导体10的第一表面11区分为一第一电极区域11a与一第二电极区域11b；也就是说，所述封闭图形内定义为第一电极区域11a，封闭图形外定义为第二电极区域11b。于此，第一电极区域11a对应正面电极，第二电极区域11b则对应背面电极。通常地，沟槽13可以通过雷射切割技术达成；有关于雷射参数与沟槽13的深度D、宽度W的关系以于先前段落述及，故在此不再重复。相同地，如先前段落所述，通过调整雷射光束与晶体硅半导体基板10的相对关系可以不同形态的沟槽13，例如矩形、平行四边形、梯形或是不规则四边形。
步骤S03为：形成一本质非晶硅半导体层20于晶体硅半导体基板10的第一表面11上以及沟槽13内，本质非晶硅半导体层20可以提供钝化效果、达成降低表面载子复合速度的目的。在形成所述本质非晶硅半导体层20时，由于沟槽13的缘故，可以避免第一电极区域11a与第二电极区域11b产生电性连结因而造成短路；换句话说，本质非晶硅半导体层20仅会形成于沟槽13的某些区域（举例而言，沟槽13的底部133，如图3所示），使得晶体硅半导体基板10的第一表面11的第一电极区域11a与第二电极区域11b可以绝缘。需要说明的是，有关本质非晶硅半导体层20的形成方式与厚度条件已于先前段落揭示，在此不再重复说明。
步骤S04为：形成一非晶硅半导体层30于本质非晶硅半导体层20上以及沟槽13内，其中所述非晶硅半导体层30具有一第二型掺杂。换句话说，于本实施例中，非晶硅半导体层30为P型非晶硅半导体层。同样地，在形成所述非晶硅半导体层30时，由于沟槽13的缘故，可以避免第一电极区域11a与第二电极区域11b产生电性连结因而造成短路；换句话说，非晶硅半导体层30仅会形成于沟槽13的某些区域（举例而言，沟槽13的底部133，如图3所示），使得晶体硅半导体基板10的第一表面11的第一电极区域11a与第二电极区域11b可以绝缘。有关非晶硅半导体层30的形成方式与厚度条件已于先前段落揭示，在此不再重复说明。
请同步参阅图2及图7，步骤S05为形成一透明导电层40于非晶硅半导体层30上以及沟槽13内。所述透明导电层40可以导电以及能够让光线穿透。有关于透明导电层40的材料选用已于先前段落中叙述，在此不再重复。相同地，在形成透明导电层40时，由于沟槽13的缘故，可以避免第一电极区域11a与第二电极区域11b产生电性连结因而造成短路；换句话说，透明导电层40仅会形成于沟槽13的某些区域（举例而言，沟槽13的底部133，如图3所示），使得晶体硅半导体基板10的第一表面11的第一电极区域11a与第二电极区域11b可以绝缘。
于其他实施例中，太阳能电池100的晶体硅半导体基板10表面进一步具有一粗化结构(Texture)，所述粗化结构通过公知的粗化工艺(Texturing)处理晶体硅半导体基板10表面形成一具有多个凸起部分或凹陷部分的粗糙面，且沟槽13与粗化结构可分别设置于晶体硅半导体基板10的相同或不同表面，且亦可于晶体硅半导体基板10的两面（即，第一表面11与第二表面12）同时设置沟槽13与粗化结构。当沟槽13与粗化结构位于晶体硅半导体基板13的相同表面时，沟槽深度D在10至100微米的范围，沟槽深度D至少大于本质非晶硅半导体层20的厚度、非晶硅半导体层30的厚度与透明导电层40的厚度等的总和，确保非晶硅半导体层20、非晶硅半导体层30与透明导电层40无法于沟槽13的侧壁131、132与底部133形成连续的层状结构而具有绝缘效果。在其他实施例中，沟槽深度D不小于其所在位置的粗化结构的高度且沟槽深度D大于本质非晶硅半导体层20的厚度、非晶硅半导体层30的厚度与透明导电层40的厚度等的总和时，绝缘效果更佳。因此，当具有异质接面的硅晶太阳能电池的晶体硅半导体基板10为N型时，沟槽13与粗化结构可分别或同时设置于具有P型非晶硅半导体层的一面，亦可分别或同时设置于具有N型非晶硅半导体层的一面；当具有异质接面的硅晶太阳能电池的晶体硅半导体基板10为P型时，沟槽13与粗化结构可分别或同时设置于具有N型非晶硅半导体层的一面，亦可分别或同时设置于具有P型非晶硅半导体层的一面。
综上所述，于本发明的太阳能电池当中，通过适当的雷射光束的参数，进而可以在晶体硅半导体基板10上形成具有合适高深宽比(high aspect ratio)的沟槽13，因而可以使第一电极区域11a与第二电极区域11b达成绝缘，避免太阳能元件发生短路的情形；另外，由于雷射光束只作用于晶体硅半导体基板10，因此不会如先前技术中非晶硅半导体层30微晶化的情况。
请参阅图8至图10，为本发明第三实施例的太阳能电池的表面示意图（一）、（二）、（三）。于此实施例中，本发明的太阳能电池100包含一晶体硅半导体基板10，具有一第一型掺杂，该晶体硅半导体基板10至少一表面设有一沟槽13与一隔离结构14，该隔离结构14为一开口(Opening)或断面(Section)，该沟槽13与该隔离结构14定义出第一电极区域11a与第二电极区域11b，其中该第一电极区域11a与该第二电极区域11b至少通过该沟槽13绝缘。该第一电极区域11a与该第二电极区域11b至少通过该沟槽13绝缘与该隔离结构14绝缘，如图8至图10所示，该沟槽13绝缘与该隔离结构14可以通过多种方式配置以使第一电极区域11a与第二电极区域11b绝缘。该隔离结构14可通过雷射(Laser)或光罩(Mask)使该晶体硅半导体基板10表面形成开口或断面，以使本质非晶硅半导体层20、非晶硅半导体层30与透明导电层40的侧面暴露出而形成不连续结构。
虽然本发明的技术内容较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所作的改进，皆应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (21)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括
一晶体硅半导体基板，具有一第一型掺杂，该晶体硅半导体基板至少一表面设有一沟槽，该沟槽形成一封闭图形，该封闭图形内定义为一第一电极区域，该封闭图形外定义为一第二电极区域；
一本质非晶硅半导体层，形成于该晶体硅半导体基板上以及该沟槽内；
一非晶硅半导体层，具有一第二型掺杂，该非晶硅半导体层形成于该本质非晶硅半导体层上；以及
一透明导电层，形成于该非晶硅半导体层上；
其中，该沟槽的深度大于该沟槽内的该本质非晶硅半导体层、该非晶硅半导体层与该透明导电层的厚度总和。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该沟槽的深度介于10至100微米的范围间。
3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该第一型掺杂为P型掺杂或N型掺杂。
4.如权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，该第二型掺杂为P型掺杂或N型掺杂。
5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该晶体硅半导体基板的至少一表面具有一粗化结构。
6.如权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，该沟槽的深度不小于该沟槽所在位置的该粗化结构的高度。
7.如权利要求1或5所述的太阳能电池，其特征在于，该沟槽包括一第一侧壁、一第二侧壁与一底部，该第一侧壁与该第二侧壁彼此相对，该第一侧壁与该底部定义一第一倾斜角，该第二侧壁与该底部定义一第二倾斜角。
8.如权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，该第一倾斜角的角度不大于90度，且该第二倾斜角的角度小于180度。
9.如权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，该第一倾斜角的角度大于90度，且该第二倾斜角的角度不大于90度。
10.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供一晶体硅半导体基板，其中该晶体硅半导体基板具有一第一型掺杂；
形成一沟槽于该晶体硅半导体基板的一面上，该沟槽形成一封闭图形，该封闭图形内定义为一第一电极区域，该封闭图形外定义为一第二电极区域；
形成一本质非晶硅半导体层于该晶体硅半导体基板上以及该沟槽内；
形成一非晶硅半导体层于该本质非晶硅半导体层上，其中该非晶硅半导体层具有一第二型掺杂；以及
形成一透明导电层于该非晶硅半导体层上，
其中，该沟槽的深度大于该沟槽内的该本质非晶硅半导体层、该非晶硅半导体层与该透明导电层的厚度总和。
11.如权利要求10所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该沟槽的深度介于10至100微米的范围间。
12.如权利要求10所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该第一型掺杂为P型掺杂或N型掺杂。
13.如权利要求10所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该第二型掺杂为P型掺杂或N型掺杂。
14.如权利要求10所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该晶体硅半导体基板的至少一表面进一步具有一粗化结构。
15.如权利要求14所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该沟槽的深度不小于该沟槽所在位置的该粗化结构的高度。
16.如权利要求10或14所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该沟槽包括一第一侧壁、一第二侧壁与一底部，该第一侧壁与该第二侧壁彼此相对，该第一侧壁与该底部定义一第一倾斜角，该第二侧壁与该底部定义一第二倾斜角。
17.如权利要求16所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该第一倾斜角的角度不大于90度，且该第二倾斜角的角度小于180度。
18.如权利要求16所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该第一倾斜角的角度大于90度，且该第二倾斜角的角度不大于90度。
19.一种太阳能电池，其特征在于，包括
一晶体硅半导体基板，具有一第一型掺杂，该晶体硅半导体基板至少一表面设有一沟槽与一隔离结构，该沟槽与该隔离结构定义第一电极区域与第二电极区域，其中该第一电极区域与该第二电极区域之间至少通过该沟槽绝缘；
一本质非晶硅半导体层，形成于该晶体硅半导体基板上以及该沟槽内；
一非晶硅半导体层，具有一第二型掺杂，该非晶硅半导体层形成于该本质非晶硅半导体层上；以及
一透明导电层，形成于该非晶硅半导体层上；
其中，该沟槽的深度大于该沟槽内的该本质非晶硅半导体层、该非晶硅半导体层与该透明导电层的厚度总和。
20.如权利要求19所述的太阳能电池，其特征在于，该第一电极区域与该第二电极区域之间通过该沟槽与该隔离结构绝缘。
21.如权利要求19所述的太阳能电池，其特征在于，该隔离结构为一开口或一断面。
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