TW201701492A - 太陽能電池的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種方法，其包含下面步驟：a)提供一結構(1、2、3)，該結構包含：一基板(1)，其係由以結晶矽為基礎並且包含一第一表面(10)以及一第二反向表面(11)；一第一介電層(2)，其包括硼原子並且係以氮氧化矽為基礎；一第二介電層(3)，其被形成在該基板(1)的該第二表面(11)處並且包含磷原子或砷原子；d)在氧化環境下進行熱退火，該熱退火能夠藉由擴散硼原子而形成一第一半導體區(100)；藉由擴散磷原子或砷原子而形成一第二半導體區(110)；利用氧來增濃該第一介電層(2)，用以鈍化介於該第一半導體區(100)與該第二介電層(2)之間的介面。
Description
本發明和太陽能電池的製造方法有關，以及和太陽能電池有關。
目前技術中的已知方法，明確的說，P.Rothhardt等人在2014年的Energia Procedia，第55冊，287-294中所發表的文件中提及的方法，該文件標題為「共同擴散的雙面n型太陽能電池(Codiffused bifacial n-type Solar Cells(COBin))」，包括下面步驟：a0)提供一半導體基板，其係由以n型摻雜的結晶矽為基礎的材料所製成，該基板包括一第一表面以及一第二反向表面，b0)於該基板的該第一表面處形成一第一介電層，該第一介電層包括硼原子，該基板以及該介電會形成一結構，c0)在含有POCl3的環境下對該結構進行熱退火，其能夠：將該些硼原子從該第一介電層處一直擴散到該基板的該第一表面而形成一第一半導體區，該第一半導體區係由該些被擴散的硼原子所形成，其預期會接觸一電極，將源自該POCl3的磷原子一直擴散到該基板的該第二表面而形成一第二半導體區，該第二半導體區係由該些被擴散的磷原子所形成，其預
期會接觸一電極。
在步驟b)處所形成的第一介電層包括一由以氧化矽SiOX為基礎的材料所製成的第一子層以及一由以硼矽酸玻璃(BoroSilicate Glass，BSG)為基礎的材料所製成的第二子層。該第一介電層係在大氣壓力處藉由化學氣相沉積所形成。
步驟c0)的執行會和在該基板的該第二表面處形成一由磷矽酸玻璃(PhosphoSilicate Glass，PSG)層所組成的層一起進行。
接著，該BSG以及該PSG會在步驟c0)之後利用一種含有氫氟酸的溶液來蝕刻而被移除。因此，在蝕刻該BSG以及該PSG並且清洗該基板的第一表面與第二表面之後，一第一鈍化層與一第二鈍化層便會分別被形成在該基板的該些第一表面與第二表面處。該第一鈍化層包括一第一氧化鋁子層以及一第二氮化矽SiNx子層。該第二鈍化層包括一第一氮氧化矽SiOxNy子層以及一第二氮化矽SiNx子層。
目前技術中的此種方法並沒有完全令人滿意，因為其包括太多數量的步驟要被執行。明確的說，在形成之後再抑制BSG及PSG會造成此方法在施行上的複雜性並且導致不可忽略的操作時間。
因此，本發明的目的在於克服上面所提及的所有或是部分缺點，並且為達此目的，本發明係關於一種太陽能電池的製造方法，其包括下面步驟：a)提供一結構，其包括：一基板，其係由以結晶矽為基礎的半導體材料所製成，並且包括一第
一表面以及一第二反向表面；一第一介電層，其被形成在該基板的該第一表面處並且包括硼原子，該第一介電層係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0y<x，較佳的係，經過氫化；一第二介電層，其被形成在該基板的該第二表面處並且包括磷原子或砷原子；d)在氧化環境下對該結構進行熱退火，該熱退火能夠：形成一第一半導體區，其預期會接觸一電極，該第一半導體區係藉由將該些硼原子從該第一介電層處一直擴散到該基板的該第一表面而至該基板之中所形成，該第一半導體區與該第一介電層具有一介面；形成一第二半導體區，其預期會接觸一電極，該第二半導體區係藉由將該些磷原子或砷原子從該第二介電層處一直擴散到該基板的該第二表面而至該基板之中所形成；利用氧來增濃(enriching)該第一介電層，俾使得在步驟d)之後的氮氧化矽SiOxNy會鈍化該介面，該氮氧化矽SiOxNy證實為x0.50，較佳的係，0.50x0.66。
「結晶」的意義為矽的多晶形式或單晶形式，因而本發明排除非晶矽。
當y=0時，該氮氧化矽為氧化矽。
因此，由於下面的關係，根據本發明的方法可以減少要被執行的步驟的數量：在步驟d)處共同擴散該些硼原子以及磷原子或砷原子，
氧化的環境會提供該結構令人滿意的鈍化特性。
該氮氧化矽較佳的係經過氫化，以便改良該鈍化的品質。
因此，在步驟d)之後並不需要蝕刻該第一介電層，並且接著沉積一專屬的鈍化層，和目前技術的方法不同。換言之，在根據本發明的方法中會保留該第一介電層。
進一步言之，步驟d)為連續地進行；同時形成該些第一半導體區以及第二半導體區。
根據一實施例，該氧化環境的氧氣分壓被調適成使得在步驟d)之後的該第一介電層的氮氧化矽SiOxNy證實為x0.50，較佳的係，0.50x0.66。
因此，本案申請人已經觀察到該結構的鈍化特性有明顯的改良，尤其是在該第一半導體區與該第一介電層之間。
就數量來說，在一包括一n型摻雜矽基板的結構中(在其每一個表面皆包括此第一介電層)所實施的射極的飽和電流密度(以J0e來表示)的量測值大小為120fA/cm2。於此熱退火中沒有氧化環境的情況下，相同的量測值所提供的J0e會大於1,000fA/cm2(大小為1,400fA/cm2)。
根據一實施例，在步驟d)之前，該些硼原子於該第一介電層之中的原子含量落在10%至50%的範圍之中，較佳的係，落在10%至30%的範圍之中。
根據一實施例，在步驟d)之後，該些硼原子於該第一介電層之中的原子含量落在1%至10%的範圍之中，較佳的係，落在3%至8%的範圍之中。
因此，此些硼原子含量可以達成下面兩個目的：形成一第一半導體區並且因而形成一良好品質的電氣接點區，也就是，表面原子濃度大於1019at./cm3，較佳的係，落在3x1019at./cm3至3x1020at./cm3的範圍之中，保持藉由步驟d)處的氧氣增濃所取得的第一介電層的良好鈍化品質，太高的硼原子含量會影響該些鈍化特性。
根據一實施例，在步驟d)之前的氮氧化矽SiOxNy證實為x<0.50。
根據一實施例，在步驟d)之前，且較佳的係，在步驟d)之後的氮氧化矽SiOxNy證實為0y0.10，較佳的係，0y0.05。
根據一實施例，該氧化環境包括由氧氣以及一選擇自氬、氮、或是氬與氮之混合物的中性氣體所組成的混合物。
因此，此氧化環境可以將氧原子引進至該第一介電層之中，俾使得在步驟d)之後的氮氧化矽SiOxNy證實為x0.50，較佳的係，0.50x0.66。
優點係，步驟d)包括：一第一步驟，於該第一步驟期間所進行的熱退火的環境僅包括該中性氣體，一第二步驟，氧會於該第二步驟期間被引進於該環境之中。
根據一實施例，在步驟d)所進行的熱退火具有下面數值：落在850℃至950℃的範圍之中的退火溫度值，較佳的係，落在900℃至950℃的範圍之中，
落在10分鐘至1小時的範圍之中的退火持續時間長度值，較佳的係，落在30分鐘至1小時的範圍之中。
因此，此熱預算可以達成下面兩個目的：擴散該基板的該第一表面處的硼原子；擴散該基板的該第二表面處的磷原子或砷原子。
「熱預算」的意義為選擇退火溫度值以及選擇退火持續時間長度值。
根據一實施例，在步驟d)之前，該些磷原子或砷原子於該第二介電層之中的原子含量落在1%至10%的範圍之中。
根據一實施例，在步驟d)之後，該些磷原子或砷原子於該第二介電層之中的原子含量落在1%至10%的範圍之中，較佳的係，落在1%至5%的範圍之中。
當然，該些磷原子或砷原子在步驟d)之後於該第二介電層之中的原子含量低於在步驟d)之前的原子含量。
因此，此些磷原子或砷原子含量可以達成下面兩個目的：形成一第二半導體區並且因而形成一良好品質的電氣接點區，也就是，表面原子濃度大於1020at./cm3，較佳的係，落在1020at./cm3至1021at./cm3的範圍之中，保持該第二介電層的良好鈍化品質，太高的磷原子或砷原子含量會影響該些鈍化特性。
根據一實施例，該第二介電層係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0x<y，較佳的係，經過氫化。
因此，此資料可以鈍化該基板的該第二表面。該氮氧化矽較佳的係經過氫化，以便改良該鈍化的品質。當x=0時，該氮氧化矽為氮化矽。
根據一實施例，該第二介電層的氮氧化矽SiOxNy在步驟d)之前以及之後證實為0x0.05。
根據一實施例，該第二介電層的氮氧化矽SiOxNy在步驟d)之前以及之後證實為0.30x0.55。
根據一實施例，該方法包括下面步驟：e1)於該第一介電層上形成一第一額外的介電層，步驟e1)係在步驟d)之後才被執行，e2)於該第二介電層上形成一第二額外的介電層，該些第一額外介電層與第二額外介電層各係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0x<y，較佳的係，經過氫化。
因此，此些額外的介電層可以達成下面兩個目的：改良該基板的第一表面的鈍化與第二表面的鈍化；以及因為一調適厚度的關係而形成一所謂的光學抗反射層。該光學抗反射層可以降低肇因於該光輻射之反射所造成的光學損失，並且因而最佳化由該基板所吸收的光輻射。當x=0時，該氮氧化矽為氮化矽。
進一步言之，步驟e1)係在步驟d)之後才被執行，俾使得該第一介電層可以在步驟d)處藉由該氧化環境利用氧來輕易地增濃。
根據一實施例，該方法包括於該第一層上形成一以SiON為基礎的層的步驟，其並不包括任何硼原子，該步驟係在步驟d)之前先被執
行。
因此，該以SiON為基礎的層的優點係可以縮減該第一介電層的厚度，俾使得其吸收較少並且在該太陽能電池所輸出的電流之中達成增益的目的。確切地說，該以SiON為基礎的層可以在步驟d)處最小化下方層，也就是，該第一介電層，的成長或是氧化。
根據不同的實施例，在步驟a)處所提供的基板為n型摻雜或p型摻雜，並且該基板的該第一表面或是該第二表面預期會曝露於一光輻射。
因此，根據一第一實施例，在步驟a)處所提供的基板為n型摻雜，並且該基板的該第一表面預期會曝露於一光輻射，用以形成一具有一標準射極的架構。
根據一第二實施例，在步驟a)處所提供的基板為n型摻雜，並且該基板的該第二表面預期會曝露於一光輻射，用以形成一具有一反向射極的架構。
根據一第三實施例，在步驟a)處所提供的基板為p型摻雜，並且該基板的該第一表面預期會曝露於一光輻射，用以形成一具有一反向射極的架構。
根據一第四實施例，在步驟a)處所提供的基板為p型摻雜，並且該基板的該第二表面預期會曝露於一光輻射，用以形成一具有一標準射極的架構。
本發明還關於一種太陽能電池，其包括：一基板，其係由以結晶矽為基礎的半導體材料所製成，並且包括一第
一表面以及一第二反向表面；第一半導體區與第二半導體區，分別延伸在該基板的第一表面底下以及第二表面底下，該第一半導體區包括硼原子，該第二半導體區包括磷原子或砷原子；一由被形成在該基板的第一表面處的介電材料所形成的第一層，該介電材料係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0y<x，x0.50，較佳的係，0.50x0.66，該第一層的該介電材料包括硼原子並且較佳的係包括氫；一由被形成在該基板的第二表面處的介電材料所形成的第二層，該第二層的該介電材料包括磷原子或砷原子。
因此，根據本發明的太陽能電池和目前技術的差別在於由下面存在：一第一介電層，其被形成在該基板的第一表面處，該第一介電層係由以氮氧化矽為基礎的材料所製成，該第一介電層包括不會一直擴散至該基板的第一表面的硼原子，該氮氧化矽會進一步被氧增濃，其會提供良好的鈍化品質，一第二介電層，其被形成在該基板的第二表面處，該第二介電層包括不會一直擴散至該基板的第二表面的磷原子或砷原子。
沒有擴散的硼原子的數量以及磷原子或砷原子的數量仍足以偵測它們存在於對應的介電層裡面，俾使得此太陽能電池能夠輕易地被逆向工程(reverse engineering)偵測到。
優點係，該氮氧化矽SiOxNy證實為0y0.10，較佳的係，0y0.05。
優點係，該第一層的介電材料中的硼原子的原子含量落在1%至10%的範圍之中；較佳的係，落在3%至8%的範圍之中。
優點係，該第二層的介電材料係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0x<y，並且較佳的係包括氫。
優點係，該第二層的氮氧化矽SiOxNy證實為0x0.05。
優點係，該第二層的氮氧化矽SiOxNy證實為0.30y0.55。
優點係，該第二層的介電材料中的磷原子或砷原子的原子含量落在1%至10%的範圍之中；較佳的係，落在1%至5%的範圍之中。
優點係，該太陽能電池包括分別被形成在該些第一介電層以及第二介電層上的第一額外介電層以及第二額外介電層，並且該些第一額外介電層以及第二額外介電層較佳的係各自以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0x<y，較佳的係，經過氫化。
優點係，該第一層具有落在3nm至100nm的範圍之中的厚度，較佳的係，落在20nm至35nm的範圍之中。
根據不同的實施例，該基板為n型摻雜或p型摻雜，並且該基板的該第一表面或是該第二表面預期會曝露於一光輻射。
因此，根據一第一實施例，該基板為n型摻雜，並且該基板的該第一表面預期會曝露於一光輻射，用以形成一具有一標準射極的架構。
根據一第二實施例，所提供的基板為n型摻雜，並且該基板的該第二表面預期會曝露於一光輻射，用以形成一具有一反向射極的架構。
根據一第三實施例，該基板為p型摻雜，並且該基板的該第一表面預期會曝露於一光輻射，用以形成一具有一反向射極的架構。
根據一第四實施例，該基板為p型摻雜，並且該基板的該第二表面預期會曝露於一光輻射，用以形成一具有一標準射極的架構。
根據一實施例，該太陽能電池包括一以B2O3為基礎的層，其被形成在該基板的該第一表面與該第一層之間。
本發明最後還關於一種能夠藉由根據本發明的方法所取得的太陽能電池。
1‧‧‧基板
2‧‧‧第一介電層
3‧‧‧第二介電層
10‧‧‧第一表面
11‧‧‧第二表面
20‧‧‧第一額外介電層
30‧‧‧第二額外介電層
100‧‧‧第一半導體區
110‧‧‧第二半導體區
E‧‧‧電極
現在將配合隨附圖式，在根據本發明的方法的不同實施例的下面非限制性說明中詳細地討論前面以及其它特點與優點，其中：圖1a至1g所示的係根據本發明的方法的不同步驟的簡化剖視圖，圖2至5所示的係根據本發明的方法所取得的太陽能電池的簡化剖視圖，箭頭表示預期會曝露於光輻射的電池表面。
為簡化說明，在該些不同的實施例中，相同的元件符號係用於完全相同的元件或是用於實施相同功能的元件。下文針對不同實施例所述的技術性特徵將會被分開探討或是根據任何技術上可能的組合來探討。
圖1a至1g中所示的方法係一種太陽能電池的製造方法，其包括下面步驟：a)提供一結構1、2、3，其包括：一基板1，其係由以結晶矽為基礎的半導體材料所製成，並且包括一第一表面10以及一第二反向表面11；一第一介電層2，其被形成在該基板1的該第一表面10處並且包括硼
原子，該第一介電層2係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0y<x，較佳的係，經過氫化；一第二介電層3，其被形成在該基板1的該第二表面11處並且包括磷原子或砷原子；d)在氧化環境下對結構1、2、3進行熱退火，該熱退火能夠：形成一第一半導體區100，其預期會接觸一電極E，該第一半導體區100係藉由將該些硼原子從該第一介電層2處一直擴散到該基板1的該第一表面10而至該基板1之中所形成，第一半導體區100與第一介電層2具有一介面；形成一第二半導體區110，其預期會接觸一電極E，該第二半導體區110係藉由將該些磷原子或砷原子從該第二介電層3處一直擴散到該基板1的該第二表面11而至該基板1之中所形成；利用氧來增濃(enriching)該第一介電層2，俾使得在步驟d)之後的氮氧化矽SiOxNy會鈍化該介面，該氮氧化矽SiOxNy證實為x0.50，較佳的係，0.50x0.66，步驟d)顯示在圖1e中。
步驟a)的優點係包括下面步驟：b)於基板1的第一表面10處形成第一介電層2，步驟b)顯示在圖1d中，c)於基板1的第二表面11處形成第二介電層3，步驟c)顯示在圖1c中。
於圖1a至1g中所示的實施例中，步驟c)雖然係在步驟b)之前被執行；然而，步驟b)與c)亦可以交換。換言之，步驟b)可以在步驟c)之前先被執行。然而，步驟d)則係在步驟b)與c)之後才被執行。
步驟a)的優點係包括一步驟a1)，用以在基板1的第一表面
10與第二表面11上形成紋理圖樣，步驟a1)顯示在圖1b中。基板1的該些第一表面10與第二表面11的此紋理可以明顯降低該太陽能電池中的反射係數以及光學損失。
在步驟b)處所形成的第一介電層2的優點係具有落在3nm至100nm的範圍之中的厚度，較佳的係，落在20nm至35nm的範圍之中。該些硼原子的優點係在第一介電層2中的原子含量於步驟d)之前落在10%至50%的範圍之中；較佳的係，落在10%至30%的範圍之中。該些硼原子的優點係在第一介電層2中的原子含量於步驟d)之後落在1%至10%的範圍之中；較佳的係，落在3%至8%的範圍之中。該氮氧化矽SiOxNy的優點係於步驟d)之前證實為x<0.50。該氮氧化矽SiOxNy的優點係於步驟d)之前，並且較佳的係，於步驟d)之後，證實為0y0.10，較佳的係，0y0.05。當第一介電層2係由以氫化的氮氧化矽為基礎的材料所製成時，步驟b)的優點係在包括矽烷(SiH4)與氧化亞氮(N2O)的反應氣體中由化學氣相沉積(電漿增強化學氣相沉積(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD))來執行。該些硼原子的優點係會因注入乙硼烷(B2H6)和反應氣體而被併入至該氫化的氮氧化矽。該方法的優點係在第一介電層2上不包括任何硼原子。此形成以SiON為基礎的層的步驟係在步驟d)之前被執行。
步驟c)處所形成的第二介電層3的優點係具有落在10nm至50nm的範圍之中的厚度，較佳的係，落在10nm至30nm的範圍之中。該些磷原子或砷原子的優點係在第二介電層3中的原子含量於步驟d)之前落在1%至10%的範圍之中。該些磷原子或砷原子的優點係在第二介電層3中的原子含量於步驟d)之後落在1%至10%的範圍之中；較佳的係，落在1%至
5%的範圍之中。在步驟c)處所形成的第二介電層3的優點係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0x<y，較佳的係經過氫化。第二介電層3的氮氧化矽SiOxNy的優點係於步驟d)之前及之後證實為0x0.05。第二介電層3的氮氧化矽SiOxNy的優點係於步驟d)之前及之後證實為0.30y0.55。
當第二介電層3係由以氫化的氮氧化矽為基礎的材料所製成時，步驟c)的優點係以包括矽烷(SiH4)與NH3的反應氣體為基礎的化學氣相沉積(電漿增強化學氣相沉積(PECVD))來執行。當第二介電層3包括磷原子時，該些原子的優點係會因注入磷化氫(PH3)和反應氣體而被併入至該氫化的氮氧化矽。當第二介電層3包括砷原子時，該些原子的優點係會因注入砷化氫(AsH3)和反應氣體而被併入至該氫化的氮氧化矽。
該熱退火係在氧化環境下於步驟d)處進行，其能夠利用氧來增濃該第一介電層。於步驟d)處進行的熱退火為通用的熱退火，因為其係被套用於整個結構1、2、3。因此，其並非被套用於結構1、2、3的一部分的局部性熱退火，舉例來說，藉由雷射所進行的熱退火。明確的說，該熱退火係於步驟d)處在步驟b)處所形成的整個第一介電層2上進行。換言之，於步驟d)處之前沒有移除該第一介電層2的任何部分。步驟d)的優點係在一熔爐之中來執行。
於步驟d)處所進行的熱退火的優點係：具有落在850℃至950℃的範圍之中的退火溫度值，較佳的係，落在900℃至950℃的範圍之中，具有落在10分鐘至1小時的範圍之中的退火持續時間長度值，較佳的係，落在30分鐘至1小時的範圍之中。
該熱退火的優點係在大氣壓力下於步驟d)處進行。
該氧化環境的優點係包括由氧氣以及一選擇自氬、氮、或是氬與氮之混合物的中性氣體所組成的混合物。該氧化環境的優點係由氧氣以及一選擇自氬、氮、或是氬與氮之混合物的中性氣體組成的混合物所組成。該氧化環境的優點係不包括任何摻雜劑，例如，磷化氫。
於步驟d)之後，一以B2O3為基礎的層可以被形成在基板1的第一表面10與第一介電層2之間。
該方法的優點係包括下面步驟：e1)於第一介電層2上形成一第一額外介電層20，e2)於第二介電層3上形成一第二額外介電層30。
步驟e1)係在步驟d)之後才被執行，俾使得第一介電層2的氮氧化矽可以在步驟d)處藉由該氧化環境輕易地增濃。
如圖1c中所示，步驟e2)以及步驟c)的優點係同步被執行，第一介電層2、第二介電層3、第二額外介電層30、以及基板1則形成在步驟d)處被進行熱退火的結構。因此，該方法的步驟數量會減少。
第一額外介電層20以及第二額外介電層30的優點係各自以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0x<y，較佳的係經過氫化。
如圖1g中所示，該方法的優點包括一步驟f)，用以讓該些第一半導體區100以及第二半導體區110中的每一者接觸一電極E。步驟f)包括一金屬化步驟，較佳的係，藉由絲網法(silk-screening)來執行。每一個電極E的優點係由銀製成及/或由鋁製成。
根據圖2中所示的第一實施例，在步驟a)處所提供的基板1
為n型摻雜，並且基板1的第一表面10預期會曝露於一光輻射(圖2中以雙箭頭來表示)，用以形成一具有一標準射極的n型架構。第一半導體區100會形成該射極，而和基板1為相同摻雜類型的第二半導體區110則為BSF(背表面場(Back Surface Field))類型。
根據圖3中所示的第二實施例，在步驟a)處所提供的基板1為n型摻雜，並且基板1的第二表面11預期會曝露於一光輻射(圖3中以雙箭頭來表示)，用以形成一具有一反向射極的n型架構。第一半導體區100會形成該射極，而和基板1為相同摻雜類型的第二半導體區110則為FSF(前表面場(Front Surface Field))類型。
根據圖4中所示的第三實施例，在步驟a)處所提供的基板1為p型摻雜，並且基板1的第一表面10預期會曝露於一光輻射(圖4中以雙箭頭來表示)，用以形成一具有一反向射極的p型架構。第二半導體區110會形成一射極，而和基板1為相同摻雜類型的第一半導體區100則為FSF(前表面場(Front Surface Field))類型。步驟b)的優點係在步驟c)之前被執行。
根據圖5中所示的第四實施例，在步驟a)處所提供的基板1為p型摻雜，並且基板1的第二表面11預期會曝露於一光輻射(圖5中以雙箭頭來表示)，用以形成一具有一標準射極的p型架構。第二半導體區110會形成該射極，而和基板1為相同摻雜類型的第一半導體區100則為BSF(背表面場(Back Surface Field))類型。步驟b)的優點係在步驟c)之前被執行。
實施例：
基板1係以n型摻雜的結晶矽為基礎。基板1在第一表面
10以及第二表面11上包括倒角錐圖樣。該架構為具有一標準射極的類型n。第一半導體區100形成該射極。第二半導體區110為BSF類型。第一表面10稱為前表面，並且第二表面11稱為後表面。
一包括第二介電層3與第二額外介電層30的堆疊會藉由PECVD被沉積在該後表面上。第二介電層3為一包括磷原子的氮氧化矽，稱為SiOxNy：P。第二額外介電層30為氮化矽，以SiNx來表示。
接著，第一介電層2會藉由PECVD被沉積在該前表面上。第一介電層2為一包括硼原子的氮氧化矽，以SiOxNy：B來表示。
於步驟d)處所進行的熱退火具有940℃的退火溫度值以及35分鐘的退火持續時間長度值。
接著，該第一額外層20會在步驟d)之後藉由PECVD被沉積在該前表面處。第一額外介電層20為一氮化矽，以SiNx來表示。
接著，該些第一半導體區100以及第二半導體區110會藉由絲網法接觸一電極E。
本發明所取得的太陽能電池的效率平均為19.2%，尖峰值為19.4%。
本發明已經在步驟d)處進行熱退火之前和之後實施XPS量測來決定該些介電層中的原子含量。該些量測值收集在下面的表格之中。
1‧‧‧基板
2‧‧‧第一介電層
3‧‧‧第二介電層
10‧‧‧第一表面
11‧‧‧第二表面
20‧‧‧第一額外介電層
30‧‧‧第二額外介電層
100‧‧‧第一半導體區
110‧‧‧第二半導體區
E‧‧‧電極
Claims (27)
- 一種太陽能電池的製造方法，其包括下面步驟：a)提供一結構(1、2、3)，其包括：一基板(1)，其係由以結晶矽為基礎的半導體材料所製成，並且包括一第一表面(10)以及一反向的第二表面(11)；一第一介電層(2)，其被形成在該基板(1)的該第一表面(10)處並且包括硼原子，該第一介電層(2)係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0y<x，較佳的係，經過氫化；一第二介電層(3)，其被形成在該基板(1)的該第二表面(11)處並且包括磷原子或砷原子；d)在氧化環境下對該結構(1、2、3)進行熱退火，該熱退火能夠：形成一第一半導體區(100)，其預期會接觸一電極(E)，該第一半導體區(100)係藉由將該些硼原子從該第一介電層(2)處一直擴散到該基板(1)的該第一表面(10)而至該基板(1)之中所形成，該第一半導體區(100)與該第一介電層(2)具有一介面；形成一第二半導體區(110)，其預期會接觸一電極(E)，該第二半導體區(110)係藉由將該些磷原子或砷原子從該第二介電層(3)處一直擴散到該基板(1)的該第二表面(11)而至該基板(1)之中所形成；利用氧來增濃該第一介電層(2)，俾使得在步驟d)之後的氮氧化矽SiOxNy會鈍化該介面，該氮氧化矽SiOxNy證實為x0.50，較佳的係，0.50x0.66。
- 根據申請專利範圍第1項的方法，其中，在步驟d)之前，該些硼原子於該第一介電層(2)之中的原子含量落在10%至50%的範圍之中，較佳的係， 落在10%至30%的範圍之中。
- 根據申請專利範圍第1或2項的方法，其中，在步驟d)之後，該些硼原子於該第一介電層(2)之中的原子含量落在1%至10%的範圍之中，較佳的係，落在3%至8%的範圍之中。
- 根據申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其中，在步驟d)之前的氮氧化矽SiOxNy證實為x<0.50。
- 根據申請專利範圍第1至4項中任一項的方法，其中，在步驟d)之前，且較佳的係，在步驟d)之後的氮氧化矽SiOxNy證實為0y0.10，較佳的係，0y0.05。
- 根據申請專利範圍第1至5項中任一項的方法，其中，該氧化環境包括氧氣以及一選擇自氬、氮、或是氬與氮之混合物的中性氣體的混合物。
- 根據申請專利範圍第1至6項中任一項的方法，其中，在步驟d)所進行的熱退火具有下面數值：落在850℃至950℃的範圍之中的退火溫度值，較佳的係，落在900℃至950℃的範圍之中，落在10分鐘至1小時的範圍之中的退火持續時間長度值，較佳的係，落在30分鐘至1小時的範圍之中。
- 根據申請專利範圍第1至7項中任一項的方法，其中，在步驟d)之前，該些磷原子或砷原子於該第二介電層(3)之中的原子含量落在1%至10%的範圍之中。
- 根據申請專利範圍第1至8項中任一項的方法，其中，在步驟d)之後，該些磷原子或砷原子於該第二介電層(3)之中的原子含量落在1%至10%的範 圍之中，較佳的係，落在1%至5%的範圍之中。
- 根據申請專利範圍第1至9項中任一項的方法，其中，該第二介電層(3)係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0x<y，較佳的係，經過氫化。
- 根據申請專利範圍第10項的方法，其中，該第二介電層(3)的氮氧化矽SiOxNy在步驟d)之前以及之後證實為0x0.05。
- 根據申請專利範圍第10或11項的方法，其中，該第二介電層(3)的氮氧化矽SiOxNy在步驟d)之前以及之後證實為0.30x0.55。
- 根據申請專利範圍第1至12項中任一項的方法，其中，該方法包括下面步驟：e1)於該第一介電層(2)上形成一第一額外介電層(20)，步驟e1)係在步驟d)之後才被執行，e2)於該第二介電層(3)上形成一第二額外介電層(30)，該些第一額外介電層(20)與第二額外介電層(30)各係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0x<y，較佳的係，經過氫化。
- 根據申請專利範圍第1至13項中任一項的方法，其中，該方法用以於該第一層(2)上形成一以SiON為基礎的層的步驟，其並不包括任何硼原子，該步驟係在步驟d)之前先被執行。
- 根據申請專利範圍第1至14項中任一項的方法，其中：在步驟a)處所提供的基板(1)為n型摻雜或p型摻雜；並且，該基板(1)的該第一表面(10)或是該第二表面(11)預期會曝露於一光輻射。
- 一種太陽能電池，其包括：一基板(1)，其係由以結晶矽為基礎的半導體材料所製成，並且包括一 第一表面(10)以及一反向的第二表面(11)；第一半導體區(100)與第二半導體區(110)，分別延伸在該基板(1)的第一表面(10)底下以及第二表面(11)底下，該第一半導體區(100)包括硼原子，該第二半導體區(110)包括磷原子或砷原子；一由被形成在該基板(1)的第一表面(10)處的介電材料所形成的第一層(2)，該介電材料係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0y<x，x0.50，較佳的係，0.50x0.66，該第一層(2)的該介電材料包括硼原子並且較佳的係包括氫；一由被形成在該基板(1)的第二表面(11)處的介電材料所形成的第二層(3)，該第二層(3)的該介電材料包括磷原子或砷原子。
- 根據申請專利範圍第16項的太陽能電池，其中，該氮氧化矽SiOxNy證實為0y0.10，較佳的係，0y0.05。
- 根據申請專利範圍第16或17項的太陽能電池，其中，該第一層(2)的介電材料中的硼原子的原子含量落在1%至10%的範圍之中；較佳的係，落在3%至8%的範圍之中。
- 根據申請專利範圍第16至18項中任一項的太陽能電池，其中，該第二層(3)的介電材料係以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0x<y，並且較佳的係包括氫。
- 根據申請專利範圍第19項的太陽能電池，其中，該第二層(3)的氮氧化矽SiOxNy證實為0x0.05。
- 根據申請專利範圍第19或20項的太陽能電池，其中，該第二層(3)的氮氧化矽SiOxNy證實為0.30y0.55。
- 根據申請專利範圍第16至21項中任一項的太陽能電池，其中，該第二層(3)的介電材料中的磷原子或砷原子的原子含量落在1%至10%的範圍之中；較佳的係，落在1%至5%的範圍之中。
- 根據申請專利範圍第16至22項中任一項的太陽能電池，其中：該太陽能電池包括分別被形成在該些第一介電層(2)以及第二介電層(3)上的第一額外介電層(20)以及第二額外介電層(30)；並且，該些第一額外介電層(20)以及第二額外介電層(30)較佳的係各自以氮氧化矽SiOxNy為基礎，其證實為0x<y，較佳的係，經過氫化。
- 根據申請專利範圍第16至23項中任一項的太陽能電池，其中，該第一層(2)具有落在3nm至100nm的範圍之中的厚度，較佳的係，落在20nm至35nm的範圍之中。
- 根據申請專利範圍第16至24項中任一項的太陽能電池，其中：該基板(1)為n型摻雜或p型摻雜；並且，該基板(1)的該第一表面(10)或是該第二表面(11)預期會曝露於一光輻射。
- 根據申請專利範圍第16至25項中任一項的太陽能電池，其中，該太陽能電池包括一以B2O3為基礎的層，其被形成在該基板(1)的該第一表面(10)與該第一層(2)之間。
- 一種太陽能電池，其能夠藉由根據申請專利範圍第1至15項中任一項的方法來取得。
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