CN112447867A - 太阳能电池结构及其制作方法 - Google Patents
太阳能电池结构及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112447867A CN112447867A CN201910821903.9A CN201910821903A CN112447867A CN 112447867 A CN112447867 A CN 112447867A CN 201910821903 A CN201910821903 A CN 201910821903A CN 112447867 A CN112447867 A CN 112447867A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crystalline silicon
- doped crystalline
- silicon layer
- layer
- semiconductor substrate
- 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.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 136
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 56
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims abstract description 49
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 45
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 12
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 8
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 7
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 3
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
- H01L31/0288—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System characterised by the doping material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0368—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
- H01L31/03682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
- H01L31/182—Special manufacturing methods for polycrystalline Si, e.g. Si ribbon, poly Si ingots, thin films of polycrystalline Si
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
-
- 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
本发明公开了一种太阳能电池结构及其制作方法，太阳能电池结构包含半导体基板、钝化层、穿隧层和掺杂结晶硅层。半导体基板具有相对的第一侧和第二侧。钝化层位于半导体基板的第一侧。穿隧层位于半导体基板的第二侧。掺杂结晶硅层位于穿隧层的远离该半导体基板的侧边，其包含多晶硅晶体，且其结晶度约为50％～90％。本发明的太阳能电池结构具有较高的暗喻开路电压和载子生命周期，使得整体效能因而提升。
Description
技术领域
本发明是有关于一种太阳能电池结构及其制作方法，且特别是一种具有多晶硅晶体的太阳能电池结构及其制作方法。
背景技术
在半导体相关产业中，钝化结构与工艺是不可或缺的重要结构与工艺。以太阳能电池产业为例，传统背电场(back surface field；BSF)太阳能电池，射极与背电极钝化(Passivated emitter and rear cell；PERC)太阳能电池、异质接面薄本质层(heterojunction with intrinsic thin layer；HIT)太阳能电池、或是穿隧氧化物钝化接触(tunnel oxide passivated contact；TOPcon)太阳能电池等均具有钝化层。举例而言，高效硅基太阳能电池结构所采用的掺杂结晶硅层是通过高温工艺来制作，导致影响穿隧层品质而降低产品效能及合格率。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种太阳能电池结构，其相较于公知太阳能电池结构具有较高的暗喻开路电压(implied open-circuit voltage)和载子生命周期，使得整体效能因而提升。本发明的另一目的在于提供一种此太阳能电池结构的制作方法。
根据上述目的，本发明提出一种太阳能电池结构，其包含半导体基板、钝化层、穿隧层和掺杂结晶硅层。半导体基板具有相对的第一侧和第二侧。钝化层位于半导体基板的第一侧。穿隧层位于半导体基板的第二侧。掺杂结晶硅层位于穿隧层的远离该半导体基板的侧边，其包含多晶硅晶体，且其结晶度为50％～90％。
依据本发明的一实施例，上述掺杂结晶硅层包含互相堆叠的第一次掺杂结晶硅层和第二次掺杂结晶硅层，第一次掺杂结晶硅层位于上述穿隧层与第二次掺杂结晶硅层之间，且第二次掺杂结晶硅层的掺杂浓度大于第一次掺杂结晶硅层的掺杂浓度。
依据本发明的又一实施例，上述第一次掺杂结晶硅层的掺杂浓度约为1013个/立方厘米至1017个/立方厘米，且上述第二次掺杂结晶硅层的掺杂浓度约为1017个/立方厘米至1021个/立方厘米。
依据本发明的又一实施例，上述第一次掺杂结晶硅层与上述第二次掺杂结晶硅层的每一个的厚度约为10纳米(nm)至50纳米。
依据本发明的又一实施例，上述钝化层的材料为氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化铪、氮化硅或上述组合。
依据本发明的又一实施例，上述穿隧层的厚度约为0.1纳米至3纳米。
依据本发明的又一实施例，上述掺杂结晶硅层的厚度约为20纳米至100纳米。
根据上述目的，本发明另提出一种制作太阳能电池结构的方法，其包含：提供半导体基板；通过高温氧化或化学气相沉积方式，在半导体基板的第一侧形成穿隧层；通过第一沉积工艺，在穿隧层的远离半导体基板的一侧形成掺杂结晶硅层，其包含多晶硅晶体，且其结晶度为50％～90％；以及通过第二沉积工艺，在半导体基板的相对于第一侧的第二侧形成钝化层。
依据本发明的又一实施例，在上述穿隧层的远离上述半导体基板的一侧形成上述掺杂结晶硅层包含：在上述穿隧层的远离上述半导体基板的一侧形成第一次掺杂结晶硅层，其掺杂浓度约为1013个/立方厘米至1017个/立方厘米；以及在第一次掺杂结晶硅层的远离上述穿隧层的一侧形成第二次掺杂结晶硅层，其掺杂浓度约为1017个/立方厘米至1021个/立方厘米。
依据本发明的又一实施例，上述第一沉积工艺包含形成第一次掺杂结晶硅层与第二次掺杂结晶硅层，其中第二次掺杂结晶硅层的工艺气体相对于第一次掺杂结晶硅层的工艺气体增加了掺杂物的反应气体。
本发明的优点至少在于，通过控制掺杂结晶硅层中的掺杂浓度，可避免穿隧层的品质在高温工艺中受到影响，进而确保产品的效能及合格率。
附图说明
为了更完整了解实施例及其优点，现参照结合所附附图所做的下列描述，其中：
图1为为本发明实施例的太阳能电池结构的剖视图；
图2为图1的太阳能电池结构的局部剖视图；以及
图3为本发明实施例的制作太阳能电池结构的方法的流程图。
主要附图标记说明：
100-太阳能电池结构，102-半导体基板，102A-第一侧，102B-第二侧，104-穿隧层，106-掺杂结晶硅层，106A-第一次掺杂结晶硅层，106B-第二次掺杂结晶硅层，108、110-钝化层，112-抗反射层，114、116-电极层，300-方法，302、304、306、308-步骤，T106、T106A、T106B-厚度。
具体实施方式
以下仔细讨论本发明的实施例。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的发明概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论的特定实施例仅供说明，并非用以限定本发明的范围。
可被理解的是，虽然在本文可使用“第一”、“第二”等用语来描述各种元件、零件、区域和/或部分，但这些用语不应限制这些元件、零件、区域和/或部分。这些用语仅用以区别一元件、零件、区域和/或部分与另一元件、零件、区域和/或部分。
在本文中所使用的用语仅是为了描述特定实施例，非用以限制权利要求。除非另有限制，否则单数形式的“一”或“该”用语也可用来表示复数形式。此外，空间相对性用语的使用是为了说明元件在使用或操作时的不同方位，而不只限于附图所绘示的方向。元件也可以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，而在此使用的空间相对性描述也可以相同方式解读。
请参照图1，图1为本发明实施例的太阳能电池结构100的剖视图。如图1所示，太阳能电池结构100为穿隧氧化物钝化接触型(tunnel oxide passivated contact；TOPcon)太阳能电池结构，且其包含半导体基板102、穿隧层104、掺杂结晶硅层106、钝化层108、110、抗反射层112和电极层114、116。
依据太阳能电池结构100的应用，半导体基板102可以是N型掺杂结晶硅基板或P型掺杂结晶硅基板。穿隧层104是通过射频等离子体设备对半导体基板102的第一侧102A进行表面处理，在半导体基板102的第一侧102A形成穿隧层104。穿隧层104可以是氧化硅薄膜，其厚度可约为0.1纳米(nm)至3纳米，且其缺陷密度可实质低于1011个/平方厘米。掺杂结晶硅层106位于穿隧层104的远离半导体基板102的一侧。掺杂结晶硅层106可包含单晶硅晶体和/或多晶硅晶体其厚度T106可约为20纳米至100纳米，且其结晶度可约为50％至90％，以降低与电极层114之间的界面阻抗及避免破坏穿隧层104。此外，对应半导体基板102的类型，掺杂结晶硅层106可以是N型掺杂结晶硅层或P型掺杂结晶硅层。举例而言，若是半导体基板102为N型掺杂结晶硅基板，则掺杂结晶硅层106可以是N+型掺杂结晶硅层。
钝化层108、110和抗反射层112是依序堆叠在半导体基板102的第二侧102B上。每一钝化层108、110的材料可以是氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化铪、氮化硅、上述组合或其他合适的材料。举例而言，钝化层108、110可以分别是氧化铝层和氧化硅层。抗反射层112的材料可以是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、上述组合或其他合适的材料。
电极层114、116分别位于掺杂结晶硅层106的远离穿隧层104的一侧和半导体基板102的第二侧102A，其中电极层116向上延伸且贯穿钝化层108、110和抗反射层112。电极层114、116的材料可以是银、铜、铝、上述组合或其他合适的金属或导电材料。在一些实施例中，电极层114为透明导电氧化层，其材料可以是氧化铟锡(indium tin oxide；ITO)、氧化铟锌(indium zinc oxide；IZO)或其他合适的透明导电材料。
图2为图1的太阳能电池结构100的局部剖视图。如图2所示，掺杂结晶硅层106包含上下堆叠的第一次掺杂结晶硅层106A以及第二次掺杂结晶硅层106B，其中第一次掺杂结晶硅层106A位于穿隧层104的远离半导体基板102的一侧，而第二次掺杂结晶硅层106B位于第一次掺杂结晶硅层106A的远离穿隧层104的一侧。以半导体基板102实施为N型掺杂结晶硅基板为例，第一次掺杂结晶硅层106A、第二次掺杂结晶硅层106B可均由多晶硅形成且具有N型掺杂物，例如磷、砷、锑和/或其他相似的掺杂物。第二次掺杂结晶硅层106B的掺杂浓度大于第一次掺杂结晶硅层106A的掺杂浓度。由于第一次掺杂结晶硅层106A邻近于穿隧层104，具有较低的掺杂浓度的第一次掺杂结晶硅层106A可以避免掺杂物扩散至穿隧层104，如此可提升穿隧层104的可靠度。此外，第二次掺杂结晶硅层106B邻近于电极层114，如此具有较高的掺杂浓度的第二次掺杂结晶硅层106B可以增加与电极层114的欧姆接触(ohmiccontact)的效果。在一些实施例中，第一次掺杂结晶硅层106A的掺杂浓度约为1013个/立方厘米至1017个/立方厘米。而第二次掺杂结晶硅层106B的掺杂浓度约为1017个/立方厘米至1021个/立方厘米。此外，在一些实施例中，第一次掺杂结晶硅层106A与第二次掺杂结晶硅层106B的厚度T106A、T106B个别约为10纳米至50纳米。厚度T106A与厚度T106B可相同或不同。第一次掺杂结晶硅层106A与第二次掺杂结晶硅层106B的界定可以用掺杂浓度的多寡判断。在一实施例中，掺杂结晶硅层106与掺杂浓度的关系图中，掺杂结晶硅层106在x轴座标上，左边为邻近穿隧层104，右边为邻近于电极层114，掺杂浓度在y轴座标。第一次掺杂结晶硅层106A与第二次掺杂结晶硅层106B的界面，则位于掺杂浓度变化最大的区间中的中间掺杂浓度所对应的位置。
在一些实施例中，掺杂结晶硅层106可具有三个或三个以上的次掺杂结晶硅层，且这些次掺杂结晶硅层的掺杂浓度关系可以如阶梯状，往远离穿隧层104的方向上递减。这些次掺杂结晶硅层的厚度彼此可以相同或不同。而在其他实施例中，掺杂结晶硅层106可具有连续性的掺杂浓度变化，且其掺杂浓度可在逐渐远离穿隧层104的方向上递减；在接近与穿隧层104的接面的掺杂浓度约为1013个/立方厘米至1017个/立方厘米，而在接近与导电层114的接面的掺杂浓度约为1017个/立方厘米至1021个/立方厘米。
相较于公知太阳能电池结构，本发明的太阳能电池结构的暗喻开路电压(impliedopen-circuit voltage)可达700毫伏(mV)以上，且其载子生命周期(lifetime)可提升至1600微秒以上，故整体效能可提升至少5％。此外，本发明的太阳能电池结构亦可提升穿隧氧化物钝化接触型太阳能电池结构的光电转换效率至24％以上。
图3为本发明实施例的制作太阳能电池结构的方法300的流程图。为方便说明，以下方法300的各步骤的叙述是以形成图1和图2的太阳能电池结构100为例，但本发明并不限于此，其亦可用于形成其他太阳能电池结构或是相似的半导体结构。
在方法300中，首先进行步骤302，提供半导体基板102。依据各设计需求，半导体基板102可以是P型掺杂结晶硅基板或N型掺杂结晶硅基板。
接着，进行步骤304，在半导体基板102的第一侧102A形成穿隧层104。穿隧层104可利用高温氧化或化学气相沉积方式。在一实施例中，穿隧层104是通过使用射频等离子体设备以化学气相沉积形成。若是提供的半导体基板102为硅基板，且射频等离子体设备通入的工艺气体为氧气、臭氧或其他由氧原子组成的气体，则等离子体态的氧离子将与半导体基板102的表面上断键的硅原子结合为氧化硅，借以形成氧化硅薄膜(即穿隧层104)。由射频等离子体设备所形成的氧化硅薄膜，其厚度可约为0.1纳米至3纳米，且其缺陷密度可实质低于1011个/平方厘米。
之后，进行步骤306，在穿隧层104的远离半导体基板102的一侧形成掺杂结晶硅层106。掺杂结晶硅层106可经由进行化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)工艺，例如等离子体辅助化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition；PECVD)工艺，在穿隧层104上形成，其厚度可约为20纳米至100纳米。在形成掺杂结晶硅层106的化学气相沉积工艺中，工艺压力可约为400托(torr)、射频功率可约为30毫瓦/平方厘米(mW/cm2)、且半导体基板102的温度可约为摄氏300度。掺杂结晶硅层106可包含单晶硅晶体或多晶硅晶体。在化学气相沉积工艺完成后，可再接着进行退火工艺，以在掺杂结晶硅层106中形成多晶硅晶体，且使得掺杂结晶硅层106的结晶度大约为50％至90％。此外，对应半导体基板102的类型，掺杂结晶硅层106可以是N型掺杂结晶硅层或P型掺杂结晶硅层。举例而言，若是半导体基板102为N型掺杂结晶硅基板，则掺杂结晶硅层106可以是N+型掺杂结晶硅层。
进一步地，形成的掺杂结晶硅层106包含上下堆叠的第一次掺杂结晶硅层106A以及第二次掺杂结晶硅层106B，其中第一次掺杂结晶硅层106A位于穿隧层104的远离半导体基板102的一侧，而第二次掺杂结晶硅层106B位于第一次掺杂结晶硅层106A的远离穿隧层104的一侧。以半导体基板102实施为N型掺杂结晶硅基板为例，第一次掺杂结晶硅层106A与第二次掺杂结晶硅层106B可均具有多晶硅晶体且均具有N型掺杂物，例如磷、砷、锑和/或其他相似的掺杂物。在形成第一次掺杂结晶硅层106A的期间，用于化学气相沉积工艺的工艺气体可以是硅甲烷和氢气，而在形成第二次掺杂结晶硅层106B的期间，用于化学气相沉积工艺的工艺气体除了硅甲烷和氢气的外，增加掺杂物的反应气体，例如：磷化氢。使得第一次掺杂结晶硅层106A的掺杂浓度大于第二次掺杂结晶硅层106B的掺杂浓度。在一些实施例中，第一次掺杂结晶硅层106A的掺杂浓度约为1017个/立方厘米至1021个/立方厘米，而第二次掺杂结晶硅层106B的掺杂浓度约为1013个/立方厘米至1017个/立方厘米。通过控制化学气相沉积工艺的进行时间，第一次掺杂结晶硅层106A与第二次掺杂结晶硅层106B各别的厚度可约为10纳米至50纳米。
在一些实施例中，形成的掺杂结晶硅层106可具有三个或三个以上的次掺杂结晶硅层，且通过调整形成次掺杂结晶硅层所进行的化学气相沉积工艺的工艺气体，这些次掺杂结晶硅层的掺杂浓度关系可以是在逐渐远离穿隧层104的方向上递减。而在其他实施例中，通过适当的控制化学气相沉积工艺，形成的掺杂结晶硅层106可具有连续性的掺杂浓度变化，且其掺杂浓度可在逐渐远离穿隧层104的方向上递减。
形成掺杂结晶硅层106后，接着进行步骤308，在半导体基板102的第二侧102B(即半导体基板102的远离穿隧层104的一侧)形成钝化层108。钝化层108可经由进行化学气相沉积工艺、物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)工艺或原子层沉积(atomiclayer deposition；ALD)工艺在半导体基板102上形成。钝化层108的材料可以是氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化铪、氮化硅、上述组合或其他合适的材料。
步骤308完成后，可依据半导体结构的类型，接着进行后续对应步骤。以太阳能电池结构100为例，可接着再进行化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺，在钝化层108上形成钝化层110。同样地，钝化层110可由氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化铪、氮化硅、上述组合或其他合适的材料形成。之后，进行沉积工艺或涂布工艺，在钝化层110上形成抗反射层112。抗反射层112可由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、上述组合或其他合适的材料形成。接着，进行蒸镀、溅镀或电镀工艺，以分别在掺杂结晶硅层106和半导体基板102的第二侧102B上形成电极层114、116。在形成电极层116前，可先进行蚀刻工艺，以在钝化层108、110和抗反射层112上形成缺口，且接着在缺口中形成电极层116。电极层114、116可由银、铜、铝、上述组合或其他的金属或导电材料形成。在其他实施例中，电极层114、116也可通过网印方式形成。
在一些实施例中，若是电极层114由金属材料形成，则可先在穿隧层104的远离半导体基板的一侧上依序形成掺杂硅薄膜和金属材料薄膜后，接着再进行退火工艺，以同时形成掺杂结晶硅层106和金属层114。
本发明实施例的制作太阳能电池结构的方法的优点至少在于，通过控制掺杂结晶硅层中的掺杂浓度，可避免穿隧层的品质在高温工艺中受到影响，进而确保产品的效能及合格率。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
Claims (10)
1.一种太阳能电池结构，其特征在于，包含：
半导体基板，具有相对的第一侧和第二侧；
钝化层，位于所述半导体基板的第一侧；
穿隧层，位于所述半导体基板的第二侧；以及
掺杂结晶硅层，位于所述穿隧层的远离所述半导体基板的一侧边，所述掺杂结晶硅层包含多晶硅晶体，且所述掺杂结晶硅层的结晶度为50％～90％。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述掺杂结晶硅层包含互相堆叠的第一次掺杂结晶硅层和第二次掺杂结晶硅层，所述第一次掺杂结晶硅层位于所述穿隧层与所述第二次掺杂结晶硅层之间，且所述第二次掺杂结晶硅层的掺杂浓度大于所述第一次掺杂结晶硅层的掺杂浓度。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述第一次掺杂结晶硅层的掺杂浓度为1013个/立方厘米至1017个/立方厘米，且所述第二次掺杂结晶硅层的掺杂浓度为1017个/立方厘米至1021个/立方厘米。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述第一次掺杂结晶硅层与所述第二次掺杂结晶硅层的每一个的厚度为10纳米至50纳米。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述钝化层的材料为氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化铪、氮化硅或上述的组合。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述穿隧层的厚度为0.1纳米至3纳米。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述掺杂结晶硅层的厚度为20纳米至100纳米。
8.一种制作太阳能电池结构的方法，其特征在于，包含：
提供半导体基板；
通过高温氧化或化学气相沉积方式，在所述半导体基板的第一侧形成穿隧层；
通过第一沉积工艺，在所述穿隧层的远离所述半导体基板的侧形成掺杂结晶硅层，其中所述掺杂结晶硅层包含多晶硅晶体，且所述掺杂结晶硅层的结晶度为50％～90％；以及
通过第二沉积工艺，在所述半导体基板的相对于所述第一侧的第二侧形成钝化层。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述穿隧层的远离所述半导体基板的一侧形成所述掺杂结晶硅层包含：
在所述穿隧层的远离所述半导体基板的一侧形成第一次掺杂结晶硅层，其中所述第一次掺杂结晶硅层的掺杂浓度为1013个/立方厘米至1017个/立方厘米；以及
在所述第一次掺杂结晶硅层的远离所述穿隧层的一侧形成第二次掺杂结晶硅层，其中所述第二次掺杂结晶硅层的掺杂浓度为1017个/立方厘米至1021个/立方厘米。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一沉积工艺包含形成第一次掺杂结晶硅层与第二次掺杂结晶硅层，其中所述第二次掺杂结晶硅层的工艺气体相对于所述第一次掺杂结晶硅层的工艺气体增加了掺杂物的反应气体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910821903.9A CN112447867A (zh) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | 太阳能电池结构及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910821903.9A CN112447867A (zh) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | 太阳能电池结构及其制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112447867A true CN112447867A (zh) | 2021-03-05 |
Family
ID=74733768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910821903.9A Pending CN112447867A (zh) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | 太阳能电池结构及其制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112447867A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4068392A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-05 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Photovoltaic device with passivated contact and corresponding method of manufacture |
| CN115188835A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-10-14 | 天合光能股份有限公司 | 钝化接触的多层多晶硅电池及其制备方法 |
| CN117594669A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-02-23 | 浙江晶科能源有限公司 | 太阳能电池及其制备方法、叠层电池及光伏组件 |
| CN117594669B (zh) * | 2024-01-19 | 2024-05-17 | 浙江晶科能源有限公司 | 太阳能电池及其制备方法、叠层电池及光伏组件 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150122321A1 (en) * | 2013-11-04 | 2015-05-07 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Solar cell |
| CN105304749A (zh) * | 2014-06-10 | 2016-02-03 | Lg电子株式会社 | 太阳能电池及其制造方法 |
| CN105762234A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-13 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池及其制备方法 |
| CN106898658A (zh) * | 2015-12-21 | 2017-06-27 | Lg电子株式会社 | 太阳能电池及其制造方法 |
| CN107039536A (zh) * | 2016-01-12 | 2017-08-11 | Lg电子株式会社 | 太阳能电池及其制造方法 |
| KR20180036382A (ko) * | 2016-09-30 | 2018-04-09 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 그의 제조 방법 |
-
2019
- 2019-09-02 CN CN201910821903.9A patent/CN112447867A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150122321A1 (en) * | 2013-11-04 | 2015-05-07 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Solar cell |
| CN105304749A (zh) * | 2014-06-10 | 2016-02-03 | Lg电子株式会社 | 太阳能电池及其制造方法 |
| CN106898658A (zh) * | 2015-12-21 | 2017-06-27 | Lg电子株式会社 | 太阳能电池及其制造方法 |
| CN107039536A (zh) * | 2016-01-12 | 2017-08-11 | Lg电子株式会社 | 太阳能电池及其制造方法 |
| CN105762234A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-13 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池及其制备方法 |
| KR20180036382A (ko) * | 2016-09-30 | 2018-04-09 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 그의 제조 방법 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4068392A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-05 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Photovoltaic device with passivated contact and corresponding method of manufacture |
| WO2022207408A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Photovoltaic device with passivated contact and corresponding method of manufacture |
| CN115188835A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-10-14 | 天合光能股份有限公司 | 钝化接触的多层多晶硅电池及其制备方法 |
| CN115188835B (zh) * | 2022-05-07 | 2024-04-19 | 天合光能股份有限公司 | 钝化接触的多层多晶硅电池及其制备方法 |
| CN117594669A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-02-23 | 浙江晶科能源有限公司 | 太阳能电池及其制备方法、叠层电池及光伏组件 |
| CN117594669B (zh) * | 2024-01-19 | 2024-05-17 | 浙江晶科能源有限公司 | 太阳能电池及其制备方法、叠层电池及光伏组件 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11605750B2 (en) | Solar cell having an emitter region with wide bandgap semiconductor material | |
| US11721783B2 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| CN103119727B (zh) | 光电转换装置的制造方法 | |
| US20100186802A1 (en) | Hit solar cell structure | |
| WO2009094578A2 (en) | Improved hit solar cell structure | |
| US20150194539A1 (en) | Solar cell with silicon oxynitride dielectric layer | |
| US8124502B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and semiconductor device manufacturing installation | |
| JP2008533729A (ja) | 太陽電池 | |
| CN112054068B (zh) | 硅异质结太阳能电池及其制作方法 | |
| WO2022142343A1 (zh) | 太阳能电池及其制备方法 | |
| CN114005888A (zh) | 一种太阳能电池及其制备方法 | |
| CN112447867A (zh) | 太阳能电池结构及其制作方法 | |
| JP2014049675A (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| KR101886818B1 (ko) | 이종 접합 실리콘 태양 전지의 제조 방법 | |
| CN114744050B (zh) | 太阳能电池及光伏组件 | |
| TWI705574B (zh) | 太陽能電池結構及其製作方法 | |
| CN114335236A (zh) | 钝化接触电池及其制备方法和钝化接触结构及其制备装置 | |
| CN111697110A (zh) | 异质结太阳能电池及其制造方法 | |
| CN114744053B (zh) | 太阳能电池及生产方法、光伏组件 | |
| TWI717930B (zh) | 矽基太陽能電池及其製造方法 | |
| JP2014041983A (ja) | 界面パッシベーション構造の製造方法および光電変換素子 | |
| JP5398772B2 (ja) | 光起電力装置およびその製造方法、光起電力モジュール | |
| CN114497245A (zh) | 硼掺杂选择性发射极、制备方法及n型太阳能电池 | |
| CN114284374A (zh) | 钛酸锌在晶硅太阳电池中的应用 | |
| CN117038797A (zh) | 太阳能电池的制作方法及太阳能电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210305 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |