TW201731116A

TW201731116A - 具有摻雜多晶矽電極的太陽能電池結構

Info

Publication number: TW201731116A
Application number: TW105104882A
Authority: TW
Inventors: 郭正聞; 官大明; 余承曄
Original assignee: 元晶太陽能科技股份有限公司
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-09-01

Abstract

一種太陽能電池結構，包含有一半導體基板，具有一正面及一背面；至少一鈍化層，設於該半導體基板的該背面上；以及一摻雜多晶矽電極，設於該鈍化層上。其中，該鈍化層包含二氧化矽，厚度不大於2nm。其中該摻雜多晶矽電極直接接觸到鈍化層，且該摻雜多晶矽電極的厚度介於5~100nm。

Description

具有摻雜多晶矽電極的太陽能電池結構

本發明係有關於一種太陽能電池技術領域，特別是有關一種具有摻雜多晶矽電極的太陽能電池結構。

已知，太陽能電池的工作原理係利用太陽光之輻射能源與半導體材料作用來產生電能，主要材料包括有半導體材料，如單晶矽、多晶矽、非晶矽之矽基板或III-V族化合物之半導體材料等，以及用來作為電極之導電膠，例如，銀膠或鋁膠等。

一般，太陽能電池的製造方法係先進行晶圓表面清潔與粗糙化處理，然後進行擴散製程，在晶圓表面形成磷玻璃層及摻雜射極(emitter)區域，以蝕刻製程去除磷玻璃層後，再形成抗反射層，然後，利用網印技術於電池正、背面以金屬漿料網印出電極圖案，然後進行高溫燒結，形成電極。最後，進行串焊將電池單元串接成模組。

此外，業界還提出一種異質接面結構(Heterojunction with Intrinsic Thin Layer, HIT)太陽能電池，以非晶矽薄膜來降低載子表面再結合速率，進一步提升太陽能電池的光電轉換效率。目前量產的HIT太陽能電池以22%轉換效率，優於N型單晶電池(21%)及P型多晶電池(20.5%)。

雖然上述HIT太陽能電池具轉換效率高、載子損耗率低、高溫特性佳等特點，但是在製備這類太陽能電池時，後續燒結溫度需控制在相對較低溫度下，以避免非晶矽的再結晶，因此限制了製程的彈性。

本發明的主要目的在提供一種改良的太陽能電池結構，以解決先前技藝的不足與缺點。

根據本發明實施例，一種太陽能電池結構，包含有一半導體基板，具有一正面及一背面；至少一鈍化層，設於該半導體基板的該背面上；以及一摻雜多晶矽電極，設於該鈍化層上。其中，該鈍化層包含二氧化矽，厚度不大於2nm。其中該摻雜多晶矽電極直接接觸到鈍化層，且該摻雜多晶矽電極的厚度介於5~100nm。

為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施方式，並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下之較佳實施方式與圖式僅供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

參閱第1圖，其為依據本發明實施例所繪示的具有摻雜多晶矽電極的太陽能電池結構的剖面示意圖。

如第1圖所示，太陽能電池結構1包括一半導體基板10，例如，N型或P型摻雜結晶矽基板或結晶矽晶圓，其厚度例如約60~200微米左右，但不限於此。半導體基板10的正面(受光面)S1上，係以表面粗糙化製程，形成有金字塔形結構101。通常，在形成金字塔形結構101之前(或之後)，會另進行晶圓表面清潔製程，以去除污染物。

根據本發明實施例，在半導體基板10的正面S1的金字塔形結構101上，設有一複合層108，例如包括鈍化層110以及一抗反射層112，其中，鈍化層110可以是二氧化矽，厚度不大於2nm，而抗反射層112可以是氮化矽、氮氧化矽或氧化鋁，但不限於此。根據本發明實施例，抗反射層112上可以設有正面金屬電極120。此外，在半導體基板10的正面S1還可以設有一摻雜區12，例如N型或P型摻雜區。

根據本發明實施例，在半導體基板10的背面S2上，設有一鈍化層210，例如，二氧化矽，厚度不大於2nm。在鈍化層210上，則設有一N型或P型摻雜多晶矽電極212，例如，厚度介於5~100nm。摻雜多晶矽電極212直接接觸到鈍化層210。在摻雜多晶矽層212上可以另設有一背面金屬電極220。

根據本發明實施例，太陽能電池結構1包括摻雜多晶矽電極212，而在其背面S2上構成一異質接面結構，相對的，在其正面S1上則不需另外形成非晶矽（amorphous silicon）層。

第2圖至第7圖為依據本發明實施例所繪示製作具有摻雜多晶矽電極的太陽能電池結構的方法的剖面示意圖。

首先，如第2圖所示，提供一半導體基板10，例如，N型或P型摻雜結晶矽基板或結晶矽晶圓。再利用化學蝕刻製程，進行半導體基板10的表面清潔處理及表面粗糙化（surface texture）處理，在半導體基板10的正面S1及背面S2上形成粗糙化（或金字塔形）結構101。

如第3圖所示，接著可以利用化學溶劑對半導體基板10的背面S2進行拋光製程，形成一平坦表面。接著，可以於正面S1形成一摻雜區12。摻雜區12可以利用一擴散爐，提供三氯氧磷（phosphorus chloride oxide, POCl₃ ）氣體擴散形成，後續再利用氫氟酸（hydrofluoric acid, HF）等濕式蝕刻方法，去除位於半導體基板10表面的磷玻璃（phosphosilicate glass, PSG）（圖未示）。

如第4圖所示，之後於半導體基板10的正面S1及背面S2上分別形成鈍化層110及鈍化層210。例如，鈍化層110及鈍化層210可以是二氧化矽、氧化鋁、氮化矽、氮氧化矽等，厚度不大於2nm。舉例來說，鈍化層110及鈍化層210若為二氧化矽，可以利用高溫爐管，在700~800度高溫下形成，或利用化學溶劑清洗並成長。鈍化層110及鈍化層210若為氧化鋁、氮化矽、氮氧化矽等，則可以利用原子層沉積（ALD）法或化學氣相沉積（CVD）法形成。

接著，如第5圖所示，在半導體基板10的正面S1的鈍化層110上以電漿加強化學氣相沉積（PECVD）法繼續沉積一抗反射層112，例如，氮化矽或氮氧化矽，但不限於此。抗反射層112的厚度可以介於80~100nm。

如第6圖所示，接著在半導體基板10的背面S2上的鈍化層210上，以常壓化學氣相沉積（APCVD）法、電漿加強化學氣相沉積（PECVD）法或有機金屬化學氣相沉積（MOCVD）法，成長出摻雜多晶矽電極（doped polysilicon contact）212，其可以是N型摻雜或P型摻雜。摻雜多晶矽電極212的厚度，例如，介於5~100nm。

最後，如第7圖所示，於半導體基板10的正面S1及背面S2上分別形成正面金屬電極120及背面金屬電極220。正面金屬電極120及背面金屬電極220的形成方式可以利用網印或者電鍍，但不限於此。需注意，以上各製程步驟、順序僅為例示說明，其所用技術手段、方法僅為舉例，且各膜層材料不侷限於上述說明。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍

1‧‧‧太陽能電池結構
10‧‧‧半導體基板
12‧‧‧摻雜區
101‧‧‧金字塔形結構
108‧‧‧複合層
110‧‧‧鈍化層
112‧‧‧抗反射層
120‧‧‧正面金屬電極
210‧‧‧鈍化層
212‧‧‧摻雜多晶矽電極
220‧‧‧背面金屬電極
S1‧‧‧正面(受光面)
S2‧‧‧背面

第1圖為依據本發明實施例所繪示的具有摻雜多晶矽電極的太陽能電池結構的剖面示意圖。第2圖至第7圖為依據本發明實施例所繪示製作具有摻雜多晶矽電極的太陽能電池結構的方法的剖面示意圖。

1‧‧‧太陽能電池結構

10‧‧‧半導體基板

12‧‧‧摻雜區

101‧‧‧金字塔形結構

108‧‧‧複合層

110‧‧‧鈍化層

112‧‧‧抗反射層

120‧‧‧正面金屬電極

210‧‧‧鈍化層

212‧‧‧摻雜多晶矽電極

220‧‧‧背面金屬電極

S1‧‧‧正面(受光面)

S2‧‧‧背面

Claims

一種太陽能電池結構，包含有：一半導體基板，具有一正面及一背面；至少一鈍化層，設於該半導體基板的該背面上；以及一摻雜多晶矽電極，設於該鈍化層上。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該半導體基板的該正面上另具有一摻雜區。
如申請專利範圍第2項所述的太陽能電池結構，其中該摻雜區上設有一複合層。
如申請專利範圍第3項所述的太陽能電池結構，其中該複合層包含二氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或氧化鋁。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該鈍化層包含二氧化矽。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該鈍化層的厚度不大於2nm。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該摻雜多晶矽電極直接接觸到鈍化層。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池結構，其中該摻雜多晶矽電極的厚度介於5~100nm。