CN105304749B - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

太阳能电池及其制造方法。讨论了一种制造太阳能电池的方法。该方法包括以下步骤：在半导体衬底上形成隧穿层；在该隧穿层上形成半导体层，其中，形成该半导体层的步骤包括沉积半导体材料；以及形成连接到所述半导体层的电极。在高于室温的温度和低于大气压力的压力下形成所述隧穿层。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池及其制造方法，更具体地，涉及具有隧穿结构的太阳能电池及其制造方法。
背景技术
在最近几年，随着诸如石油和煤炭的传统能源枯竭，对用于代替这些能源的替代能源的关注正在增加。当然，太阳能电池作为下一代电池吸引了很多注意，其将太阳能转换为电能。
这种太阳能电池是通过根据设计方案形成各个层和电极制造的。太阳能电池的效率可以根据各个层和电极的设计来确定。应克服低效率，使得太阳能电池投入实际使用。因此，各个层和电极应被设计成使得太阳能电池的效率最大化。并且，用于制造具有各个层和电极的太阳能电池的方法应简化。
发明内容
本发明的实施方式提供具有增强的效率的太阳能电池以及具有简化的制造处理的制造太阳能电池的方法。
一种制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：在半导体衬底上形成隧穿层；在该隧穿层上形成半导体层，其中，形成该半导体层的步骤包括沉积半导体材料；以及形成连接到所述半导体层的电极。在高于室温的温度和低于大气压力的压力下形成所述隧穿层。
一种通过以上方法制造的太阳能电池，该太阳能电池包括具有约2nm或更小的厚度的隧穿层。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池的方法制造的太阳能电池的示例的截面图；
图2是图1例示的太阳能电池的部分后视平面图；
图3a到图3g是例示根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面图；
图4a到图4h是用于例示根据本发明的另一个实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面图；
图5是根据示例1到3和比较示例1制造的太阳能电池的隧穿层的厚度的图；
图6是根据试验示例1到3和比较示例1的太阳能电池的电流(I)-电压(V)图；
图7是根据隧穿层的厚度的填充因数图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施方式，在附图中例示出了其示例。然而，本发明可以许多不同的形式实施，而不应解释为限于本文所阐述的实施方式；
在附图中仅例示了构成本发明的特征的元件，并且为了清楚描述，不构成本发明的特征的其它元件将不在此描述并且在附图中省略。类似的附图标记通篇指代类似的要素。在附图中，为了例示的清楚和方便，组成元件的厚度、面积等可以夸大或缩小。本发明的实施方式不限于所例示的厚度、面积等。
应理解的是在本说明书中，当一个元件被称为“包括”或“包含”另一个元件时，“包括”或“包含”规定另一个元件的存在，但不排除其它附加元件的存在，除非上下文清楚地相反指示。另外，将理解的是，当诸如层、区域或板之类的元件被称为“位于”另一元件“上”时，该一个元件可以直接位于另一元件上，或也可以存在一个或更多个中间元件。相反，当诸如层、区域或板之类的元件被称为“直接在”另一个元件上时，不存在一个或更多个中间元件。
在下文，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池的方法。将描述通过根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池的方法制造的太阳能电池的示例，接着，将描述根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池的方法。
图1是根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池的方法制造的太阳能电池的示例的截面图；并且图2是图1例示的太阳能电池的部分后视平面图。
参照图1和图2，根据本发明的实施方式的太阳能电池100包括：包括基底区域110的半导体衬底10、在半导体衬底10上的隧穿层20、包括导电类型区域32和34的在隧穿层20上的半导体层30、以及连接到导电类型区域32和34的电极42和电极44。在此例子中，半导体层30可以包括第一导电类型区域32、第二导电类型区域34和屏障区域36。第一导电类型区域32具有第一导电类型，并且第二导电类型区域34具有第二导电类型。屏障区域36可以定位在第一导电类型区域32和第二导电类型区域34之间，并且屏障区域36是本征的。电极42和44包括连接到第一导电类型区域32的第一电极42和连接到第二导电类型区域34的第二导电类型区域34。太阳能电池100可以还包括钝化层24、防反射层26、绝缘层40等。这将在下面更详细地描述。
半导体衬底10可以包括基底区域110，其包括处于相对低的掺杂浓度的第二导电类型杂质，以具有第二导电类型。基底区域110可以包括包括第二导电类型杂质的结晶半导体。例如，基底区域110可以包括包括第二导电类型杂质的单晶或多晶半导体(例如，单晶或多晶硅)。具体地，基底区域110可以是包括第二导电类型杂质的单晶硅半导体(例如，单晶晶圆，更具体地，单晶硅晶圆)。当基底区域110包括单晶硅时，太阳能电池100是单晶硅太阳能电池。太阳能电池100是基于基底区域100或包括具有高程度的晶体和低程度的缺陷的单晶硅的半导体区域10，并且因此，太阳能电池100具有增强的电气属性。
第二导电类型杂质可以是n型或p型。例如，当基底区域110是n型时，形成结(例如，pn结，之间设置隧穿层20)(其通过光电转换形成载流子)的p型的第一导电类型区域32具有宽面积并且因而光电转换面积可以增大。另外，在此例子中，具有宽面积的第一导电类型区域32有效地收集具有相对慢的运动速率的空穴并且因此可以进一步贡献于提高光电转换效率。然而，本发明的实施方式不限于以上示例。
另外，半导体衬底10可以包括位于其前表面的前表面场区域130。前表面场区域130可以具有与基底区域110相同的导电类型和比基底区域110高的掺杂浓度。
在本发明的实施方式中，前表面场区域130是通过用第二导电类型杂质在相对高的掺杂浓度对半导体衬底10掺杂而形成的掺杂区域。因此，前表面场区域130构成包括第二导电类型的晶体(单晶或多晶)半导体的半导体衬底10。例如，前表面场区域130可以被形成为第二导电类型的单晶半导体衬底(例如，单晶硅晶圆衬底)的一部分。然而，本发明的实施方式不限于以上示例。因此，前表面场区域130可以通过用第二导电类型杂质掺杂与半导体衬底10分开的半导体层(例如，非晶半导体层、微晶半导体层或多晶半导体层)来形成。在本发明的另一个实施方式中，前表面场区域130可以是类似于通过用杂质对与半导体衬底10相邻地形成的层(例如，钝化层24和/或防反射层26)掺杂而形成的区域起作用的场区域例如，当基底区域110是n型时，钝化层24可以包括具有固定负电荷的氧化物(例如，氧化铝)以在基底区域110的表面处形成反转层。反转层可以用作场区域。在此例子中，半导体衬底10不包括附加掺杂区域并且因此，半导体衬底10的缺陷可以被最小化。具有各种结构的前表面场区域130可以使用各种其它方法形成。
在本发明的实施方式中，半导体衬底10的前表面可以被纹理化以具有不平坦表面(或突出部分和/或凹进部分)以形成棱锥等。通过纹理化处理，在半导体衬底10的前表面处形成不平坦部分，并且因此其表面粗糙度增加，因而入射在半导体衬底10的前表面上的光的反射可以减少。因此，到达由基底区域110和第一导电类型区域32形成的pn结的光的量可以增加，并且因此，光损耗可以最小化。
另外，半导体衬底10的后表面可以具有由镜面抛光等而形成并且具有比半导体衬底10的前表面低的表面粗糙度的相对平滑和平坦的表面。如在本发明的实施方式中，当第一半导电类型区域32和第二导电类型区域34在半导体衬底10的后表面上形成在一起时，根据半导体衬底10的后表面的特性，太阳能电池100的特性可以较大地改变。由于在半导体衬底10的后表面处不通过纹理化形成不平坦部分，所以可以增强钝化特性，因此，可以增强太阳能电池100的特性。然而，本发明的实施方式不限于以上示例。在一些示例中，通过纹理化，可以在半导体衬底10的后表面处形成不平坦部分。另外，可能进行各种修改。
隧穿层20形成在半导体衬底10的后表面上，在半导体衬底10和导电类型区域32和34之间。半导体衬底10的后表面的界面属性可以由隧穿层20增强，并且隧穿层20使得由光电转换形成的载流子通过隧穿效应顺利地传递。隧穿层20可以包括使得载流子隧穿的各种材料，例如氧化物。例如，隧穿层20可以具有包括氧化硅等的热氧化物层。就此而言，隧穿层20可以形成在半导体衬底10的整个后表面上。因此，隧穿层20可以使得半导体衬底10的后表面完全钝化，并且在没有单独构图的情况下容易形成。
隧穿层20可以具有厚度T1，其小于半导体层30和绝缘层40的厚度的每个。在本发明的实施方式中，隧穿层20在高于室温的温度和低于大气压力的压力下形成，并且以此，隧穿层20被均匀地形成以具有小的厚度。例如，隧穿层20的厚度T1可以是约2nm或更小，例如，1.0nm到1.5nm。当隧穿层20的厚度T1具有约2nm或更小的小厚度时，载流子的隧穿概率可以增大并且太阳能电池100的填充因数FF可以增强。具体地，当隧穿层20的厚度T1是1.5nm或更小时，具体地，约1.4nm或更小，并且更具体地，约1.3nm或更小，太阳能电池100的填充因数可以进一步增强。然而，当隧穿层20的厚度T1是小于1.0nm时，会难以均匀地形成隧穿层20。并且，半导体层30的杂质通过穿透隧穿层20会扩散到半导体衬底10，并且会引起复合。此外，隧穿层20的钝化属性会降低，因为隧穿层20受到半导体衬底10的晶体属性影响。因此，暗含的开路电压会降低。
将更详细描述隧穿层20的制造方法和隧穿层20的厚度T1。然而，本发明不限于此，并且因此，隧穿层20可以具有不同于以上的厚度T1。
包括导电类型区域32和34和屏障区域36的半导体层30可以设置在隧穿层20上。半导体层30的导电类型区域32和34可以包括包括第一导电类型杂质或第二导电类型杂质的半导体(例如，硅)。屏障区域36可以包括不包括第一导电类型杂质和第二导电类型杂质的半导体(例如，硅)。
更具体地，导电类型区域32和34可以包括包括第一导电类型杂质的第一导电类型区域32因而具有第一导电类型以及包括第二导电类型杂质的第二导电类型区域34因而具有第二导电类型。屏障区域36是本征的，可以设置在第一导电类型区域32和第二导电类型区域34之间。
作为半导体层30的一部分的第一导电类型区域32与基底区域110形成pn结(或pn隧道结)同时在之间沉积隧穿层20并且因而构成通过光电转换产生载流子的发射极区域。就此而言，与基底区域110相反，第一导电类型区域32可以包括包括第一导电类型杂质的半导体(例如，硅)。第一导电类型杂质可以在形成半导体层30时被包括在半导体层30中，或可以在形成半导体层30之后通过诸如热扩散、粒子植入等掺杂方法而被包括在半导体层30中。
就此而言，第一导电类型杂质可以是具有与基底区域110相反的导电类型的任何杂质。也就是说，当第一导电类型杂质是p型的时，第一导电类型杂质可以是诸如B、Al、GA、In等的III族元素。当第一导电类型杂质是n型的时，第一导电类型杂质可以是诸如P、As、Bi、Sb等的V族元素。
作为半导体层30的一部分的第二导电类型区域34形成后表面场并且因而形成后表面场区域，其防止通过在半导体衬底10的表面(更具体地，后表面)处的复合而损失载流子。
与基底区域110的相同，第二导电类型区域34可以包括包括第二导电类型杂质的半导体(例如，硅)。第二导电类型杂质可以在形成半导体层30时被包括在半导体层30中，或可以在形成半导体层30之后通过诸如热扩散、粒子植入等掺杂方法而被包括在半导体层中。
就此而言，第二导电类型杂质可以是具有与基底区域110相同的导电类型的任何杂质。也就是说，当第二导电类型杂质是n型的时，第二导电类型杂质可以是诸如P、As、Bi、Sb等的V族元素。当第二导电类型杂质是p型的时，第二导电类型杂质可以是诸如B、Al、GA、In等的III族元素。
就此而言，具有与基底区域110相同导电类型的第二导电类型区域34可以具有比具有与基底区域110不同的导电类型的第一导电类型区域32窄的面积。因而，在基底区域110和第一导电类型区域32之间经由隧穿层20形成的pn结可以具有较宽的面积。就此而言，当基底区域110和第二导电类型区域34是n型导电型并且第一导电类型区域32是p型导电型时，具有较宽面积的第一导电类型区域32可以有效地收集具有相对慢的运动速率的空穴。以下将参照图2进一步详细描述第一导电类型区域32和第二导电类型区域34和屏蔽区域36的平面结构。
举例说明了在本发明的实施方式中，屏障区域36完全彼此分开第一导电类型区域32和第二导电类型区域34。然而，本发明的实施方式并不限于此。因而，屏障区域36可以是第一导电类型区域32和第二导电类型区域34之间的边界部分的单独部分。在此例子中，在第一导电类型区域32和第二导电类型区域34之间的边界部分的另一部处，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34可以彼此接触。并且，屏障区域36可以不被包括在内，并且因而，在第一导电类型区域32和第二导电类型区域34之间的边界部分的全部可以彼此接触。各种修改是可能的。
在本发明的实施方式中，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34和屏障区域36可以由设置在半导体衬底10的同一表面(例如，后表面)上的连续单个半导体层30形成。因而，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34和屏障区域36可以设置在相同平面上并且可以具有大致相同的厚度。例如，当包括半导体材料的半导体层30被形成时，该半导体层30的一部分用第一导电类型杂质掺杂以具有第一导电类型区域32并且该半导体层30的另一部分用第二导电类型杂质掺杂以具有第二导电类型区域34。接着，半导体层30的不形成第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的部分构成屏障区域36。因而，能够简化制造第一导电类型区域和第二导电类型区域34和屏障区域36的方法。
然而，本发明的实施方式并不限于此。因而，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的仅一个可以在设置在半导体衬底10的后表面上的半导体层30处形成，并且第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的另一个可以在半导体衬底10内以形成半导体衬底10的一部分。将参照图4a到图4h描述本发明的实施方式。并且，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的仅一个可以在设置在半导体衬底10的后表面上的半导体层30处形成，并且第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的另一个可以在设置在半导体衬底10的前表面上的另一个半导体层处形成。在此例子中，另一个隧穿层、另一个半导体层和另一个绝缘层可以形成在半导体衬底10的前表面上。因此，以上对于导电类型区域32和34、电极42和44以及绝缘层40的描述可以应用于第一导电类型区域32、第一电极42和绝缘层40或可以应用于第二导电类型区域34、第二电极44和绝缘层40。可能有其它修改。
可以半导体层40上形成绝缘层40。绝缘层40包括第一开口402以连接第一导电类型区域32和第一电极42以及第二看看404以连接第二导电类型区域34和第二电极44。以此，绝缘层40可以防止必须不能与第一导电类型区域32和第二导电类型区域34连接的电极(即，对于第一导电类型区域32而言第二电极44，对于第二导电类型区域34而言第一电极42)彼此连接。另外，绝缘层40可以使半导体层30钝化。
绝缘层40可以设置在半导体层30的不形成电极42和44的一部分上。绝缘层40具有大于隧穿层20的厚度。这样，能够增强绝缘层40的绝缘属性和钝化属性。
例如，绝缘层40可以包括各种绝缘材料(例如，氧化物、氮化物等)。例如，绝缘层40可以是从由氮化硅膜、含氢氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧硅膜、氧化铝膜、MgF2膜、ZnS膜、TiO2膜和CeO2膜中选择的任一个膜或具有以组合形式包括以上列出的膜中的两个或更多个的多层结构。然而，本发明的实施方式不限于此，并且因此，绝缘层40可以包括各种材料中的一个或更多个。
就此而言，第一电极42穿过绝缘层40的第一开口402并且连接到第一导电类型区域32，并且第二电极44穿过绝缘层40的第二开口404并且连接到第二导电类型区域34。第一电极42和第二电极44可以包括多种金属材料中的一个或更多个。另外，第一电极42和第二电极44可以具有多种平面形状，其不彼此连接并且分别连接到第一导电类型区域32和第二导电类型区域34，以收集所产生的载流子并且将其传输到外部。也就是说，本发明不限于第一电极42和第二电极44的平面形状。
在下文，将参照图1和图2详细描述第一导电类型区域32和第二导电类型区域34、屏障区域36、以及第一电极42和第二电极44的平面形状。
参照图1和图2，在本发明的实施方式中，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34被延伸以具有条带形状并且另选地在与纵向交叉的方向上相对于彼此设置。屏障区域36可以被设置以将第一导电类型区域32与第二导电类型区域34分开。彼此分开的多个第一导电类型区域32可以在其第一侧的边缘彼此连接，并且彼此分开的多个第二导电类型区域34可以在其第二侧的边缘彼此连接。然而，本发明的实施方式不限于以上示例。
就此而言，第一导电类型区域32可以具有比第二导电类型区域34宽的面积。例如，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的面积可以通过调整其宽度来调整。也就是说，第一导电类型区域32的宽度W1可以大于第二导电类型区域34的宽度W2。因此，构成发射极区域的第一导电类型区域32具有宽面积，并且因而光电转换面积可以增大。就此而言，当第一导电类型区域32是p型导电型时，具有较宽面积的第一导电类型区域32可以有效地收集具有相对慢的运动速率的空穴。
另外，第一电极42可以被形成为具有条带形状以对应于第一导电类型区域32，并且第二电极44可以被形成为具有条带形状以对应于第二导电类型区域34，第一开口402和第二开口404可以分别形成以对应于第一电极42和第二电极44的总长度。因而，第一电极42和第一导电类型区域32之间的接触面积以及第二电极44和第二导电类型区域34之间的接触面积被最大化，并且因此，载流子收集效率可以被增强。然而，本发明的实施方式不限于以上示例。另外，第一开口402和第二开口402可以被形成以分别将第一电极42和第二电极44的部分连接到第一导电类型区域32和第二导电类型区域34。例如，第一开口402和第二开口404可以被形成为多个接触孔。第一电极42可以在其第一侧的边缘彼此连接，并且第二电极44可以在其第二侧的边缘彼此连接。然而，本发明的实施方式不限于以上示例。
参照图1，钝化层24和/或防反射层26可以设置在半导体衬底10的前表面(更具体地，形成在半导体衬底10的前表面处的场区域130的前表面)上。根据本发明的实施方式，仅钝化层24可以形成在半导体衬底10上，仅防反射层26可以形成在半导体衬底10上，或半导体层24和防反射层26可以顺序地设置在半导体衬底10上。图1例示了钝化层24和防反射层26顺序地形成在半导体衬底10上并且半导体衬底10接触钝化层24的例子。然而，本发明的实施方式不限于以上示例，并且半导体衬底10可以接触防反射层26。另外，可能进行各种修改。
钝化层24和防反射层26可以顺序地完全形成在半导体衬底10的前表面上。就此而言，措辞“完全形成”如此处所用的包括钝化层24和防反射层26物理地完整形成的例子和钝化层24和防反射层26由于不可避免的原因不完整地形成的例子。
钝化层24与其接触地形成在半导体衬底10的前表面上并且因而将半导体衬底10的前表面或体上存在的缺陷去活。因而，少数载流子的复合场所被去除版权因此，太阳能电池100的开路电压可以增大。并且，通过防反射层26，通过减小入射在半导体衬底10的前表面上的光的反射率，到达形成在基底区域110和第一导电类型区域32之间的接口处的pn结的光的量可以增加。因此，太阳能电池100的短路电流Isc能够增大。因此，通过钝化层24和防反射层26能够增大太阳能电池100的开路电压和短路电流Isc，并且因此太阳能电池100的效率能够增强。
钝化层24和/或防反射层26可以由不同各种制成。例如，钝化层24和/或防反射层26可以是从由氮化硅膜、含氢氮化硅层、氧化硅层、氮氧硅层、氧化铝层、MgF2层、ZnS层、TiO2层和CeO2层中选择的一个层或具有以组合形式包括以上列出的层中的两个或更多个的多层结构。例如，钝化层24可以包括氧化硅，并且防反射层26可以包括氮化硅。
当光入射在根据本发明的实施方式的太阳能电池100时，通过在基底区域110和第一导电类型区域32之间形成的pn结处的光电转换产生电子和空穴，并且所产生的空穴和电子通过隧穿层20隧穿穿过分别移动到第一导电类型区域32和第二导电类型区域34，接着分别迁移到第一电极42和第二电极44。电能因此产生。
如在本发明的实施方式中，在具有后接触结构的太阳能电池100中，其中第一电极42和第二电极44形成在半导体衬底10的后表面上而不形成在半导体衬底10的前表面上，能够使在半导体衬底10的前表面处的遮蔽损耗最小化。因此，太阳能电池100的效率能够增强。然而，本发明的实施方式不限于以上示例。
在下文，将参照图3a到图3g详细描述具有以上结构的太阳能电池100的制造方法。图3a到图3g是例示根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面图。
首先，如图3a所示，制备包括具有第二导电类型杂质的基底区域110的半导体衬底10。在本发明的实施方式中，半导体衬底10可以是具有n型杂质的硅衬底(例如，硅晶圆)。n型杂质的示例包括但不限于诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)的V族元素。然而，本发明的实施方式不限于此，并且基底区域110可以具有p型杂质。
半导体衬底10的前表面和后表面至少一方被纹理化使得该表面是不平坦表面(或具有突出部分和/或凹进部分)。可以使用湿法或干法纹理化方法作为半导体衬底10的表面的纹理化。湿法纹理化可以通过将半导体衬底10浸没在纹理化溶液中并且具有短处理时间的优点。干法纹理化是使用金刚石钻头、激光灯切割半导体衬底10的表面并且使得能够形成均匀的突出部分和/或凹进部分的处理，但是不利地具有长处理时间并且造成对半导体衬底10的损害。另选地，半导体衬底10可以通过反应离子蚀刻(RIE)等来纹理化。因此，半导体衬底10可以通过各种方法来纹理化。
例如，半导体衬底10的前表面可以被纹理化以具有突出部分和/或凹进部分或不平坦表面。另外，半导体衬底10的后表面可以具有由镜面抛光等而形成并且具有比半导体衬底10的前表面低的表面粗糙度的相对平滑和平坦的表面。然而，本发明的实施方式不限于此，并且因此，可以使用具有各种结构的半导体衬底10。
接着，如图3b所示，在半导体衬底10的后表面上形成隧穿层20。隧穿层20可以完全形成在半导体衬底10的后表面上。
在本发明的实施方式中，隧穿层20可以在高于室温的温度、低于大气压力的压力和包括原料气体的气氛中形成。在本发明的实施方式中，对室温的引用表示在约20℃到约26℃之间的温度，但是可以是其它温度。原料气体可以包括氧气并且隧穿层20可以由氧化物层形成。更具体地，隧穿层20可以由通过半导体衬底10的半导体材料(例如，硅)和氧气在高温的反应形成的热氧化层(例如，热氧化硅层)形成。
因而，在本发明的实施方式中，原料气体不包括组成隧穿层20的全部原料。也就是说，原料气体仅包括构成隧穿层20的的氧化物的氧气并且不包括隧穿层20的原料中的其它。例如，当隧穿层20包括氧化硅时，氧气被包括在原料气体中并且作为另一原料的硅不被包括在原料气体中。因此，隧穿层20通过热氧化处理形成。在热氧化处理中，氧气中的氧扩散到半导体衬底10的内部并且与半导体衬底10的半导体材料反应。不同于热氧化处理，包括硅的硅烷(SiH4)气体与包含氧化物的氧气被作为沉积处理中的原料气体提供。在沉积处理中，从氧气中分离的氧和通过热解处理从硅烷气体中分离的硅彼此化学反应，因而形成氧化硅。
在形成隧穿层20的期间的气氛可以包括除了作为原料气体的氧气外的各种材料。例如，气氛可以还包括氮气和氯气。氯气吸收热氧化处理期间的杂质微粒，并且增大隧穿层20的纯度。氮气与隧穿层20的生长速率有关，并且氮气与隧穿层20相对于漏电流和杂质浓度的均匀性有关。
在此例子中，由于氯气可以增大隧穿层20的生长速率，氯气的量可以小于氧气的量。例如，氧气：氯气的体积比可以是约1：0.05到约1：0.1。当体积比低于约1：0.05时，氯气增大纯度的效果将不充分。当体积比大于约1：0.1时，尽管包括了超过需要量的氯气，不同于预期的是隧穿层20的纯度会降低，并且由于隧穿层20的大的生长速率，隧穿层20的厚度会增大。然而，本发明不限于此，并且因而可以有各种修改。考虑到形成隧穿层20的腔室的大小，可以调整氮气的量。可以调整氧气、氯气和氮气的总量以具有预定压力。
当如上所述在高温通过热氧化处理隧穿层20时，隧穿层20会容易地加厚。因而，在本发明的实施方式中，在低于大气压力的压力下形成隧穿层20。那么，能够防止隧穿层20的厚度的迅速增大(也就是说，隧穿层20的生长速度可以被控制)，并且因而，隧穿层20能够具有完全均匀和小的厚度。
更具体地，隧穿层20的形成处理的温度是约600℃或更高并且隧穿层20的形成处理的压力是约2托或更低。该压力可以是指用于形成隧穿层20的设备内部的包括原料气体和其它气体的总气体的压力。
在本发明的实施方式中，当隧穿层20在约600℃或更高的温度形成时，能够增强隧穿层20的层的密度，并且隧穿层20的界面陷阱密度(Dit)能够降低，因而增强隧穿层20的钝化属性。并且，隧穿层20可以在隧穿层20之后形成的半导体层30的形成处理的温度相类似的温处形成。因而，隧穿层20和半导体层30可以在连续处理中形成，并且这将更详细描述。
在此例子中，当压力被维持为约2托或更小的压力时，通过低压力，能够将隧穿层20的生长速率维持低，虽然隧穿层20是通过热氧化处理在高温形成的。因而，隧穿层20的厚度能够极大地减小。
更具体地，隧穿层的形成处理的温度可以在从约600℃到约800℃的范围并且隧穿层20的形成处理的压力可以在从约0.01托到约2托的范围内。当隧穿层20的形成处理的温度高于约800℃时，控制隧穿层20的厚度会变难并且隧穿层20的厚度的变化将是大的，即使压力低。为了有效地控制隧穿层20的厚度，隧穿层的形成处理的温度可以在从约600℃到约700℃的范围内。当隧穿层20的形成处理的压力低于约0.1托时，会是昂贵的并且会是对制造隧穿层20的设备的负担。然而，本发明的实施方式不限于此，隧穿层20的形成处理的温度和压力可以改变。
隧穿层20的形成处理可以执行达约5分钟到约30分钟。当时间低于约5分钟时，隧穿层20会难以具有希望的厚度，并且隧穿层20的厚度均匀性会低。当时间高于约30分钟时，隧穿层20会具有大于希望厚度的的厚度，并且处理时间会增大。为了均匀地形成具有希望厚度的隧穿层20，处理时间可以在从约10分钟到约20分钟的范围内。然而，本发明的实施方式不限于此，并且因而处理时间可以改变。
例如，在本发明的实施方式中，隧穿层20的厚度可以是约2nm或更小。当隧穿层20如以上那样薄时，载流子的隧穿概率能够增大并且太阳能电池100的填充因数能够增强。更具体地，隧穿层20的厚度可以是约1.5nm或更小，例如，约1.0nm到1.5nm。当隧穿层20的厚度可以是约1.5nm或更小时，能够进一步增强太阳能电池100的填充因数。在此例子中，当隧穿层20的厚度可以是是约1.4nm或更小时(例如，约1.3nm或更小)，能够进一步增强太阳能电池100的填充因数。当隧穿层20的厚度可以是约1.0nm以下时，隧穿层20可能不能均匀形成并且隧穿层20的效果会不充分。然而，本发明的实施方式不限于此，并且隧穿层20的厚度可以改变。
在另一方面，在传统的半导体器件领域等中，在有可能隧穿的位置处，例如太阳能电池100的隧穿层20处，薄的氧化物层不必需。也就是说，在传统的半导体器件领域等重，氧化物层的厚度被控制在使得不产生隧穿的范围内，并且在有可能隧穿的地方不存在形成薄的氧化物层的需要。并且不知道能够通过控制温度和压力这两者来调整隧穿层的厚度。因此，在传统的太阳能电池中，通过传统的半导体器件领域中一般使用的原样使用湿法氧化、在大气压力的炉子中的热氧化物等来形成隧穿层。
在另一方面，在本发明的实施方式中，通过使用如上的高温进行的热氧化处理来形成隧穿层20。与现有技术相反，在本发明的实施方式中，热氧化的速率通过低于大气压力的压力来控制。因而，隧穿层20可以被形成得薄并且均匀，使得能够顺利引起隧穿。根据本发明的实施方式，温度和压力这两者应被控制以形成隧穿层20。因而，隧穿层20不能够通过使用不能够控制压力的传统的炉子来形成。在本发明的实施方式中，通过使用能够控制压力和温度这两者的设备来形成隧穿层20。因此，在本发明的实施方式中，隧穿层20可以在沉积设备中通过热氧化处理形成。由于需要低压力，隧穿层20可以在低压化学气相沉积设备形成。
要形成在隧穿层上的半导体层30(在图3c中)在沉积设备形成。因而，当隧穿层20在沉积设备形成时，隧穿层20和半导体层30可以在同一设备中(更具体地，低压化学气相沉积设备)通过原位(in-situ)处理连续地(或顺序地)形成。当隧穿层20和半导体层30通过原位处理形成时，制造处理可以极大地简化并且制造成本和制造时间可以极大地减少。
通过加热或冷却达长时间来调整在沉积设备内部的温度，并且因此，需要很多时间来稳定温度。在另一方面，根据气体的种类和量，能够调整气氛和压力。因此，与温度比较，能够容易地控制气氛和压力。
考虑到这些，在本发明的实施方式中，形成隧穿层20的温度和形成半导体层30的温度之间的温度差可以在约200℃或更小(也就是说，约0℃到约200℃)。更具体地，在本发明的实施方式中，形成隧穿层20的温度和形成半导体层30的温度之间的温度差可以在约100℃或更小(也就是说，约0℃到约100℃)。这是因为由于形成隧穿层20的低压力引起形成隧穿层20的温度能够相对地增大，形成隧穿层20的温度和形成半导体层30的温度之间的温度差可以减小。在本发明的实施方式中，不能够容易地调整的温度可以在没有大变化的情况下维持，并且因此，用于连续形成隧穿层20和半导体层30的原位处理的效率能够进一步增强。在另一方面，半导体层30的沉积处理的气氛可以不同于隧穿层20的沉积处理的气氛，并且半导体层30的沉积处理的压力可以与隧穿层20的沉积处理的压力相同或不同。这将在描述半导体层30的沉积处理时更详细描述。
接着，如图3c和图3d所示，在隧穿层20上形成半导体层30。这将在下面更详细地描述。
如图3c所示，通过用于沉积半导体材料的沉积处理，为本征并且不具有杂质的半导体层30形成在隧穿层20上。
在本发明的实施方式中，为本征的半导体层30可以通过化学气相沉积来形成。更具体地，半导体层30可以通过低压化学气相沉积形成。因此，如上所述，隧穿层20和为本征的半导体层30可以通过原位处理来形成。然而，本发明的实施方式不限于此，并且原位处理不被应用来形成隧穿层20和半导体层30。
用于半导体层30的沉积处理的气体可以包括具有构成半导体层30的半导体材料的气体。例如，该气体可以是硅烷气体。在本发明的实施方式中，沉积了为本征的半导体层30，并且因而，气氛可以包括仅具有半导体材料的气体。接着，能够简化所提供的气体，能够增强并且半导体层30的纯度。然而，本发明的实施方式并不限于此。因而，可以附加地使用用于加速半导体层30的沉积处理或用于增强半导体层30的属性的附加气体。并且，当第一导电类型杂质和/或第二导电类型杂质的掺杂在半导体层30的沉积处理期间进行时，包括第一导电类型杂质或第二导电类型杂质(例如，B2H6、PH3等)的气体可以被进一步包括在内。这将在以下参照图4a到图4h更详细描述。
并且，在半导体层30的沉积处理中，一氧化二氮(N2O)气体和/或氧气(O2)气体可以与具有半导体材料的气体一起输送以控制颗粒大小、结晶度等。
半导体层30的沉积温度可以与用于形成隧穿层20的温度相同或比其低。具体地，当用于形成半导体层30的温度小于用于形成隧穿层20的温度时，直接与光电转换有关的半导体层30的属性可以是均匀的。选择性地，半导体层30的沉积温度可以在从约500℃到约700℃的范围内。该温度范围可以适合于沉积具有与半导体衬底10不同晶体结构的半导体层30。具体地，当半导体层30不如本发明的实施方式用杂质掺杂时，与掺杂的半导体层相比反应速率低。因而，半导体层30的沉积温度可以在从约600℃到约700℃的范围内。这样，半导体层30的沉积温度和隧穿层20的形成温度之间的温度差可以进一步减少。
如上所述，用于形成隧穿层20的温度与用于形成半导体层30的温度相同或类似，并且因而，用于控制温度的时间和用于稳定温度的时间可以不需要或可以减少。因此，该处理可以简化。
并且，半导体层30的沉积压力可以在从约0.01托到约0.5托的范围内。当沉积压力被维持低于约0.01托时，会存在处理限制并且半导体层30的处理时间会增加，并且因而，这种沉积压力将难以应用于实际大规模生产处理。当沉积压力在约0.5托以上时，半导体层30的均匀性会下降。选择性地，半导体层30的沉积压力可以与用于隧穿层20的相同或更小。具体地，当半导体层30的沉积压力小于隧穿层20的时，直接与光电转换有关的半导体层30的属性可以是均匀的。
这将在下面更详细地描述。包括半导体材料(例如，硅)的气体被热解，并且该半导体材料被沉积在隧穿层20上，因而形成半导体层30。如果温度和/或压力增大以增大生长速率，则半导体层30的结晶属性的变化增大。载流子的迁移速率与半导体层30的结晶属性有关。当半导体层30的结晶属性的变化增大时，半导体层30的属性会不均匀。在另一方面，隧穿层20非常薄，并且隧穿层20的结晶属性不大影响隧穿层20的属性。考虑到这些，半导体层的沉积温度和/或沉积压力可以低于用于形成隧穿层20的温度和/或压力，以增强半导体层30的属性，尽管半导体层30比隧穿层20厚。
然而，本发明的实施方式并不限于此。半导体层30的沉积处理的气氛、温度和压力可以改变。
半导体层30可以通过在形成隧穿层20之后改变气体的种类和控制气体的量来形成。例如，在形成了隧穿层20之后，用于形成隧穿层20的气体(例如，氧气、氮气、氯气等)通过泵和排放而被去除，接着，用于形成半导体层的气体(例如，包括半导体材料的气体)被输送以形成半导体层30。
因此，隧穿层20和半导体层30的形成处理可以被简化。在传统方法中，具有隧穿层的半导体衬底在形成隧穿层之后被到设备外面。接着，隧穿层会被不纯物污染并且由于附加的氧化，隧穿层会较厚。在另一方面，在本发明的实施方式中，半导体层30在形成隧穿层20的设备连续形成并且在形成半导体层30之前隧穿层20不露在外面。因此，能够防止或减少当在形成半导体层30之前隧穿层20露在外面时会产生的问题。
接着，如图3d所示，通过向为本征的半导体层30掺杂第一导电类型杂质和第二导电类型杂质形成包括第一导电类型区域32、第二导电类型区域34和屏障区域36的半导体层30。例如，用第一导电类型杂质对半导体层30的区域掺杂以通过诸如离子植入法、热扩散法或激光掺杂法的各种方法形成第一导电类型区域32；并且，用第二导电类型杂质对半导体层30的另一区域掺杂以通过诸如离子植入法、热扩散法或激光掺杂法的各种方法形成第二导电类型区域34。接着，可以在第一导电类型区域32和第二导电类型区域34之间的半导体层30的区域中形成屏障区域36。
然而，本发明的实施方式并不限于此。各个方法可以用于形成导电类型区域32和34和屏障区域36。并且，可以不形成屏障区域36。也就是说，可能进行各个修改。
在本发明的实施方式中，通过用于沉积半导体材料的沉积处理在隧穿层20上形成为本征并且不包括杂质的半导体层30，接着，通过向半导体层30掺杂第一导电类型杂质和第二导电类型杂质包括第一导电类型区域32和第二导电类型区域34以及选择性地包括屏障区域36的半导体层30。然而，本发明的实施方式并不限于此。因而，第一导电类型杂质和/或第二导电类型杂质可以在用于沉积半导体材料的沉积处理中掺杂。这将在以下参照图4a到图4h更详细描述。
接着，如图3e所示，通过向半导体衬底10的前表面沉积第二导电类型杂质可以形成前表面场区域130。前表面场区域130可以通过各种方法形成，诸如离子植入法、热扩散法或激光掺杂法。并且，前表面场区域130可以不被附加地包括。
接着，如图3f所示，在半导体衬底10的前表面上顺序地形成钝化层24和防反射层26，并且在半导体衬底10的后表面上形成绝缘层40。也就是说，钝化层24和防反射层26形成在半导体衬底10的前表面的整个部上，并且绝缘层40形成在半导体衬底10的后表面的整个部上。钝化层24、防反射层26和绝缘层40可以通过各种方法形成，诸如真空沉积、化学气相沉积、旋涂、丝网印刷或喷涂。钝化层24和防反射层26和绝缘层40的形成顺序可以改变。
接着，如图3g所示，形成分别与第一导电类型区域32和第二导电类型区域34电连接的第一电极42和第二电极44。
在本发明的实施方式中，第一开口402和第二开口404形成在绝缘层40中，并且第一电极42和第二电极44可以通过诸如镀覆、沉积等的各种方法形成在第一开口402和第二开口404中。在本发明的另一个实施方式中，具有上述形状的第一电极42和第二电极44可以通过丝网印刷等在绝缘层40上分别涂敷用于形成第一电极42和第二电极44的膏体并且对其进行烧穿、激光烧蚀接触等来形成。在此例子中，当第一电极42和第二电极44被形成时，第一开口402和第二开口404被形成，并且因而，单独的形成第一开口402和第二开口404的处理不需要进行，
根据本发明的实施方式中，隧穿层20在高于室温的温度和低于大气压力的压力下形成，并且以此，能够均匀且薄地形成隧穿层20。因此，可增大隧穿层20的隧穿概率，并且因此，能够增强太阳能电池100的属性。隧穿层20可以形成在化学气相沉积设备，并且因此，隧穿层20和半导体层30可以通过在化学气相沉积设备通过原位处理形成。因而，能够简化太阳能电池100的制造处理，并且制造成本和制造时间可以极大地减少。
在本发明的实施方式中，举例说明了形成了隧穿层、导电类型区域32和34、以及屏障区域36，形成了前表面场区域130，形成了钝化层24、防反射层26和绝缘层40，并且形成了第一电极42和第二电极44。然而，本发明的实施方式并不限于此。因此，隧穿层20、导电类型区域32和34、屏障区域36、钝化层24、防反射层26和绝缘层40的形成顺序可以改变。并且，其中一些可以不被包括。也就是说，可以进行各种修改。
并且，举例说明了隧穿层20、半导体层30在附图中等仅在半导体衬底10的后表面上形成。然而，本发明的实施方式并不限于此。隧穿层20和半导体层30可以形成在半导体衬底10的侧表面和/或前表面，以及半导体衬底10的后表面。形成在半导体衬底10的侧表面和/或前表面上的隧穿层和半导体层在制造太阳能电池的方法的处理期间可以被去除，或者保留以构成太阳能电池100的一部分。例如，在形成在半导体衬底10的前表面上的隧穿层和半导体层可以保留，并且第一导电类型区域32和第二导电类型区域34中的一方可以定位在半导体衬底10的后表面上的半导体层30处，并且第一导电类型区域32和第二导电类型区域34中的另一方可以定位在半导体衬底10的前表面上的半导体层处。。各种修改是可能的。
在下文，将参照图4a到图4h详细描述用于制造根据本发明的另一个实施方式的太阳能电池的方法以及通过该方法制造的太阳能电池。与以上描述相同或类似元件的详细描述将在此省略并且在此将仅给出不同元件的详细描述。上述实施方式及其修改实施方式和以下实施方式及其修改实施方式落入本发明的实施方式的精神和范围内。
图4a到图4h是用于例示根据本发明的另一个实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面图。
首先，如图4a所示，在半导体衬底10上形成隧穿层20。
接着，如图4b到图4d所示，在隧穿层20上形成半导体层30。在本发明的实施方式中，半导体层30由用第一导电类型杂质掺杂的第一导电类型区域32形成。也就是说，第一导电类型区域32可以直接形成在隧穿层20上。
在本发明的实施方式中，半导体层30可以通过化学气相沉积形成，更具体地，通过低压化学气相沉积形成。因而，隧穿层20和半导体层30可以通过原位处理形成。然而，本发明的实施方式并不限于此。原位处理可以不应用于隧穿层20和半导体层30。
用于半导体层30的沉积处理的气体包括包括构成半导体层30的半导体材料的气体(例如，硅烷)和包括第一导电类型杂质的气体(例如，B2H6、PH3等)。在此例子中，包括半导体材料的气体：包括第一导电类型杂质的气体的体积比可以在从约1：0.05到约1：0.2的范围内。在此范围内，包括第一导电类型杂质的半导体层30能够稳定地生长。然而，本发明的实施方式并不限于此。包括半导体材料的气体：包括第一导电类型杂质的气体的体积比可以改变。
并且，在半导体层30的沉积处理中，一氧化二氮(N2O)气体和/或氧气(O2)气体可以与具有半导体材料的气体一起输送以控制颗粒大小、结晶度等。
半导体层30的沉积温度可以与隧穿层20的沉积温度相同或比其低。选择性地，半导体层30的沉积温度可以在从约500℃到约700℃的范围内。该温度范围可以适合于沉积具有与半导体衬底10不同晶体结构的半导体层30。具体地，当如在本发明的实施方式中半导体层30由掺杂了杂质的第一导电类型区域32形成时，反应速率大。因而，半导体层30的沉积温度可以在从约500℃到约600℃的范围内。半导体层30的沉积压力可以在从约0.01托到约0.5托的范围内。
然而，本发明的实施方式并不限于此。半导体层30期间的沉积处理的气氛、温度和压力可以改变。
在本发明的实施方式中，第一导电类型杂质在用于沉积半导体层30的处理掺杂到半导体层30，因而，能够消除用于掺杂第一导电类型杂质的附加掺杂处理。在本发明的实施方式中，完全形成具有相对宽的面积的第一导电类型区域32，因而能够增强处理效率。然而，本发明的实施方式并不限于此。因此，第二导电类型杂质在用于沉积半导体层30的沉积处理中掺杂到半导体层30。并且，第一导电类型杂质和第二导电类型杂质两者在用于沉积半导体层30的沉积处理中掺杂到半导体层30。
接着，如图4c所示，在半导体层30上形成覆盖层300，并且在活化热处理温度处进行热处理以使第一导电类型杂质活化。
覆盖层300完全形成在包括第一导电类型区域32的半导体层30上并且防止第一导电类型区域32的第一导电类型杂质在活化热处理期间扩散到外部。覆盖层300可以由各种方法中的一种形成，并且可以包括各种材料中的一个或更多个。
例如，覆盖层300可以是通过沉积处理或热氧化处理形成的层。在此例子中，覆盖层300可以包括与隧穿层20相同或类似的材料。作为示例，覆盖层300可以包括氧化硅。例如，覆盖层300可以是通过在与隧穿层20的处理条件相同或类似的处理条件下进行的热氧化处理现场的氧化硅。覆盖层300可以具有约50nm到约100nm的厚度。当覆盖层300的厚度小于约50nm时，覆盖层300的效果会不充分。当覆盖层300的厚度大于约100nm时，形成覆盖层300的时间和成本会增加。然而，本发明的实施方式并不限于此。覆盖层300的材料和厚度可以改变。
当如上所述覆盖层300由与隧穿层20相同或类似的材料时，隧穿层20、半导体层30和覆盖层300通过原位处理形成。由于不同于隧穿层20，覆盖层300不需要是均匀的，并且与隧穿层20相比覆盖层300的厚度很大，覆盖层300的处理条件可以不同于隧穿层20的处理条件。
例如，形成覆盖层300的气氛与形成隧穿层20的气氛相同或类似。因而，形成覆盖层300的气氛可以包括氧气、氯气和氮气。然而，可以以与氧气的量相同或更大的量包括氯气使得覆盖层300能够迅速生长以具有大于隧穿层20的厚度。例如，氧气：氯气的体积比可以在约1：1到约1：100的范围(更具体地，约1：25到约1：100)。据此，通过氯气能够增大生长速率并且覆盖层300可以迅速生长，因而减少处理时间。然而，本发明的实施方式不限于此，并且气氛可以改变。
用于形成覆盖层300的热氧化处理的压力、温度和处理时间可以分别大于用于形成隧穿层20的热氧化处理的压力、温度和处理时间。例如，用于形成覆盖层300的热氧化处理的压力可以在从约1.5托到约2.0托的范围内，用于形成覆盖层300的热氧化处理的温度可以在从约700℃到约900℃的范围内，并且用于形成覆盖层300的热氧化处理的处理时间可以在从约10分钟到约60分钟的范围内。这些压力、温度和处理时间限制于适合于形成覆盖层300，但是本发明的实施方式不限于此。
形成覆盖层300的处理可以不是必需的，并且形成覆盖层300的处理可以根据本发明的实施方式而省略。
另外，当在沉积了第一导电类型杂质之后进行用于使第一导电类型杂质活化的活化热处理时，能够增强第一导电类型区域32的属性。具体地，当第一导电类型杂质和第二导电类型杂质通过离子植入法掺杂时，通过活化热处理，能够增强第一导电类型区域32的属性。更具体地，在掺杂第一导电类型杂质之后第一导电类型杂质可以定位在不同于晶格的位置处，定位在不同于晶格的位置处的第一导电类型杂质可以不用作杂质。也就是说，在掺杂之后第一导电类型杂质通过活化热处理被传递到晶格，因而，第一导电类型杂质能够有效地用作杂质。然而，活化热处理不是必需的。因而，活化热处理可以省略或者可以在其它处理处进行，而不立即在掺杂之后。
例如，活化热处理可以在与形成覆盖层300相同或类似的温度、压力和气氛下进行。在此例子中，活化热处理可以在形成覆盖层300之后进行。选择性地，活化热处理可以在形成覆盖层300的处理处进行，或活化热处理可以包括形成覆盖层300的处理。
选择性地，活化热处理可以通过区分半导体层30和覆盖层300的形成处理的温度、压力和气氛来进行。在此例子中，活化热处理可以在形成覆盖层300之后形成。例如，活化热处理的温度可以高于半导体层30的温度和覆盖层300的温度。以此，能够使活化热处理的效果最大化。
在本发明的实施方式中，活化热处理可以在约1.0托到约2.0托的压力、约800℃到约900℃的温度和氮气气氛的气氛中执行达约10分钟到约60分钟。接着，通过适用于活化热处理的温度、压力和气氛，能够使活化热处理的效果最大化。
隧穿层20、半导体层30、覆盖层300和活化热处理可以通过原位处理形成。在此例子中，在低压化学气相沉积设备的低压力与隧穿层20、半导体层30和覆盖层300一起进行活化热处理，因此，温度的变化能够减小。以此，半导体衬底10和半导体层30可以通过活化热处理均匀活化。
在本发明的实施方式中举例说明了覆盖层300形成在具有第一导电类型杂质的第一导电类型区域32上并且第一导电类型杂质通过活化热处理来活化，但是本发明的实施方式不限于此。因此，覆盖层300可以形成在为本征的半导体层30上(参加图3c)。在此例子中，在为本征的半导体层30的退火热处理中(例如，用于对为本征并且非晶的半导体层退火成本征并且具有多晶的半导体层30的热处理)，能够防止半导体层30被外部污染源污染并且能够增强退火热处理的效果，因而增强半导体层30的结晶属性。覆盖层30可以应用于各个处理以实现各个效果。
接着，如图4d所示，覆盖层300被去除。覆盖层300可以通过各种方法去除，例如，通过稀释的HF。然而，本发明的实施方式并不限于此。
接着，如图4e所示，半导体层30和隧穿层20的对应于第二导电类型区域34(在图4f中)的部分被去除各个方法可以应用于去除隧穿层20和半导体层30的部分。例如，可以应用蚀刻。然而，本发明的实施方式并不限于此。
接着，如图4f所示，通过掺杂第二导电类型杂质，在半导体衬底10与掩模302的开口302a相对应的部分处形成第二导电类型区域34。在此例子中，诸如离子注入法货热氧化的各个方法可以应用于掺杂方法。
接着，如图4g所示，前表面场区域130、钝化层24和防反射层26顺序地下城在半导体衬底10的前表面上，并且用于覆盖半导体衬底10和包括第一导电类型区域32的半导体层30的绝缘层40形成在半导体衬底10的后表面上。在此例子中，绝缘层40可以形成在包括第一导电类型区域32的半导体层30的后表面和侧表面，并且半导体衬底10的后表面在不形成半导体层30的部分处露出。
接着，如图4h所示，形成分别与第一导电类型区域32和第二导电类型区域34电连接的第一电极42和第二电极44。
在根据本发明的实施方式的太阳能充电100a种，具有相对小面积的第二导电类型区域34形成在半导体衬底10上，并且具有相对大面积的第一导电类型区域32形成在定位在半导体衬底10上的隧穿层20上。据此，能够有效地防止在用于向半导体衬底10掺杂杂质的掺杂处理期间可能引起的半导体衬底10的属性劣化和损害。并且，第一导电类型区域32后的第二导电类型区域34分别形成在分开的空间处，并且因此能够防止当第一导电类型区域32和第二导电类型区域34彼此接触时引起的分流(shunt)。因此，太阳能电池100的开路电压和填充因数能够增强，因而增强太阳能电池100a的效率。
在此例子中，第一导电类型杂质在半导体层30的形成处理期间掺杂到半导体层30，并且因而能够简化处理。并且，隧穿层20、半导体层30、覆盖层300和活化热处理的至少两个处理可以在同一设备(例如，低压化学气相沉积设备)中连续进行。因此，能够使处理最小化。
在下文，将参照以下示例更完整地描述本发明的一个或更多个实施方式。然而，这些示例是仅为了例示而提供的，并且不旨在限制本发明的实施方式的范围。
实验示例1
由硅晶圆形成的半导体衬底的热氧化处理在低压化学气相沉积设备进行达10分钟以形成隧穿层。在该低压化学气相沉积设备，压力是0.9托，温度是700℃，并且气氛包括氧气、氯气和氮气。
在隧穿层上形成第一导电类型区域和第二导电类型区域以及之间夹着的屏障区域，绝缘层、钝化层和防反射层被形成，并且连接到第一导电类型区域和第二导电类型区域的第一电极和第二电极被形成。因此，制造了太阳能电池。
实验示例2
按照与实验示例1相同方式形成太阳能电池，除了形成隧穿层的压力是1.1托。
实验示例3
按照与实验示例1相同方式形成太阳能电池，除了形成隧穿层的压力是1.3托。
比较示例1
按照与实验示例1相同方式形成太阳能电池，除了形成隧穿层的压力是3.0托。
根据实验示例1到3和比较示例1制造的太阳能电池的隧穿层的厚度在图5中示出。作为参考，在实验示例1到3和比较示例1的每个制造了多个太阳能电池，并且多个太阳能电池的隧穿层的厚度平均在图5中示出。
参照图5，可见实验示例1到3的厚度平均是分别1.31nm、1.41nm和1.81nm，是在2nm以下。具体地，当压力是1.3托或1.1托即1.5托或更小时，可以看到隧穿层的厚度平均是1.31nm或1.41nm，即1.5nm或更小。在另一方面，可以看到根据比较示例1的隧穿层的厚度平均是2.25nm，即大于2nm。
具有实验示例1到实验示例3和比较示例1中的平均厚度的隧穿层的太阳能电池电流(I)-电压(V)被测量，并且电流-电压图在图6中示出。并且，根据全部太阳能电池的电流-电压图并且根据具有具有各个厚度的隧穿层的太阳能电池的电流-电压图计算出填充因数，并且根据隧穿层的厚度的填充因数图在图7中示出。
参照图6，可见对应于电流-电压图的曲线下方的区域的填充因数随着隧穿层的厚度增大而减小。参照图7，可见当隧穿层的厚度是大于2nm时，填充因数很低。具体地，可见当隧穿层的厚度是1.5nm或更小时(具体地，当隧穿层是1.4nm或更小时，并且更具体地，当隧穿层是1.3nm或更小时)填充因数具有非常优异的值。
也就是说，根据分发明的实施方式，能够形成具有小厚度(例如，2nm或更小，更具体地，1.5nm或更小)的隧穿层，并且因此，能够极大地增强太阳能电池100的填充因数。
结合本发明的实施方式描述的具体特征、结构或效果被包括在本发明的实施方式的至少一个实施方式中，并且不必须在本发明的全部实施方式中。此外，本发明的实施方式的任何特定实施方式的具体特征、结构或效果可以以任意适当方式与本发明的一个或更多个其它实施方式组合或者可以由本发明的实施方式所属的本领域技术人员改变。因此，应理解的是与这些组合或改变关联的内容落入本发明的实施方式的精神和范围内。
尽管已经参考本发明的多个示例性实施方式对本发明的实施方式进行了描述，应当理解的是，本领域的技术人员可以想出落入本发明的实施方式的本质方面内的多个其他修改例和应用。更具体地，在实施方式的实际组成要素中，各个变化和修改是可能的。另外，应理解的是与变化和修改有关的差异落入由所附的权利要求限定的本发明的实施方式的精神和范围内。
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年6月10日在韩国专利局提交的韩国专利申请No.10-2014-0070322的优先权，通过引用将其公开结合于此以用于所有目的。

Claims (16)

1.一种制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：
在半导体衬底上形成隧穿层；
在该隧穿层上形成具有多晶半导体的半导体层，其中，形成该半导体层的步骤包括沉积半导体材料；以及
形成连接到所述半导体层的电极，
其中，在高于室温的温度和低于大气压力的压力下形成所述隧穿层，
其中，在形成所述隧穿层的步骤中，所述温度在从600℃到800℃的范围内，并且所述压力在从0.01托到2托的范围内，
其中，在形成具有所述多晶半导体的所述半导体层的步骤中，所述温度在从600℃到700℃的范围内，并且所述压力在从0.01托到0.5托的范围内，
形成所述隧穿层的步骤和形成所述半导体层的步骤通过在同一设备中连续进行的原位处理来进行，
其中，所述方法还包括以下步骤：在形成所述半导体层的步骤和形成所述电极的步骤之间形成覆盖层，
其中，所述覆盖层包括与所述隧穿层相同的材料，
其中，形成所述隧穿层和所述覆盖层的步骤在包括氧气的气氛下进行，所述隧穿层和所述覆盖层包括氧化物，
其中，所述半导体层包括第一导电类型区域、第二导电类型区域和屏障区域，所述第一导电类型区域包括具有第一导电类型的第一导电类型杂质，所述第二导电类型区域包括具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的第二导电类型杂质，所述屏障区域设置在所述第一导电类型区域和所述第二导电类型区域之间，
其中，所述屏障区域是本征的，
其中，形成所述半导体层的步骤包括以下步骤：
通过用所述第一导电类型杂质对所述半导体层的区域进行掺杂来形成所述第一导电类型区域，以及
通过用所述第二导电类型杂质对所述半导体层的另一区域进行掺杂来形成所述第二导电类型区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一导电类型区域、所述第二导电类型区域和所述屏障区域在所述隧穿层上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在形成所述半导体层之前，所述隧穿层不露出于外部。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述隧穿层的步骤执行达5分钟到30分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述隧穿层包括通过热氧化处理形成的热氧化层。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述隧穿层的步骤的气氛包括氮气和氯气。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述隧穿层具有1.0nm到1.5nm的厚度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述隧穿层的步骤和形成所述半导体层的步骤在低压化学气相沉积设备进行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述隧穿层的步骤和形成所述半导体层的步骤在不同的气氛中进行。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，形成所述半导体层的步骤在包括包含硅的气体的气氛中进行。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述半导体层的压力小于形成所述隧穿层的压力。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体层比所述隧穿层厚。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述半导体层的步骤包括用杂质对所述半导体层掺杂，以及
其中，形成所述隧穿层的步骤、形成所述半导体层的步骤以及形成所述覆盖层的步骤通过在同一设备中连续进行的原位处理来进行。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
在形成所述覆盖层的步骤和形成所述电极的步骤之间对所述半导体层进行热处理以便活化，以及
其中，形成所述隧穿层的步骤、形成所述半导体层的步骤、形成所述覆盖层的步骤以及所述热处理的步骤通过在同一设备中连续进行的原位处理来进行。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述覆盖层具有50nm至100nm的厚度。
16.一种通过根据权利要求1所述的方法制造的太阳能电池，其中，所述太阳能电池的隧穿层具有2nm或更小的厚度。
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