TW201742260A

TW201742260A - 製造太陽能電池的方法

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Publication number: TW201742260A
Application number: TW105115190A
Authority: TW
Inventors: 吳興華; 潘贈傑; 洪光輝; 林綱正; 黃桂武
Original assignee: 昱晶能源科技股份有限公司
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2017-12-01

Abstract

一種製造太陽能電池的方法，包含以下步驟：提供一半導體基板，半導體基板具有一第一面及一第二面；接著，形成一第一摻雜層於半導體基板之第一面上；隨後，形成一電極於第一摻雜層之上；接著沉積一薄膜層於半導體基板之第二面之上；再形成一第二摻雜層於薄膜層之上；以及利用一高能量光源照射第二摻雜層，使第二摻雜層之摻雜物質的至少一部分擴散至薄膜層以及半導體基板的第二面，以形成一重摻雜區。

Description

製造太陽能電池的方法

本發明係關於一種製造太陽能電池的方法，特別是關於一種利用雷射於第二面選擇性摻雜的製造太陽能電池的方法。

太陽能電池係藉由入射光照射，使其p-n接面處產生電子電洞對，然後在電子電洞對再結合之前將其傳導至外部電極，以匯集成電流形式，形成電力供應的來源。

傳統太陽能電池於製作背面電極時，其製程步驟為於半導體基板的背面化學氣相沉積一鈍化層(passivation layer)及一非晶(amorphous)矽化層，接著於摻雜製程後，利用爐管熱氧化及退火製程使沉積的非晶矽化層結晶化，以降低阻抗，提升光電轉換率，然而傳統背電極的製作方法不僅結晶化的效果有限，無法有效降低阻抗，且於熱氧化及退火製程時，背面電極的摻雜物質亦會擴散到正面電極，影響光電轉換的表現，因此，目前急需一種製造太陽能電池的方法，以解決傳統製造方法的缺失，並提升太陽能電池的光電轉換率。

本發明之一態樣係提供一種製造太陽能電池的方法，包含：提供一半導體基板，該半導體基板具有一第一面及一第二面；形成一第一摻雜層於半導體基板之第一面上；形成一電極於第一摻雜層之上；沉積一薄膜層於半導體基板的第二面上；形成一第二摻雜層於薄膜層之上，第二摻雜層包含一摻雜物質；以及利用一高能量光源照射第二摻雜層，使第二摻雜層之摻雜物質的至少一部分擴散至薄膜層以及半導體基板的第二面，而形成一種摻雜區。

於一或多個實施態樣中，利用高能量光源照射第二摻雜層包含使第二摻雜層產生結晶。

於一或多個實施態樣中，薄膜層係藉由化學氣相沉積或物理氣相沉積形成。

於一或多個實施態樣中，高能量光源為雷射光。

於一或多個實施態樣中，薄膜層為氮化矽或氧化矽。

於一或多個實施態樣中，薄膜層的厚度小於約2奈米。

於一或多個實施態樣中，摻雜物質包含碳、氧、氮、鹵素或其組合。

於一或多個實施態樣中，本發明之製造太陽能電池的方法進一步包含形成一第一抗反射層於第一摻雜層上；以及塗佈一導電金屬層於第一抗反射層及第二摻雜層上。

於一或多個實施態樣中，導電金屬層為銅、鋁、鈦、銀或金。

於一或多個實施態樣中，本發明之製造太陽能電池的方法進一步包含形成一第二抗反射層於第二摻雜層上。

110~160‧‧‧步驟

200‧‧‧半導體基板

210‧‧‧第一面

220‧‧‧第二面

300‧‧‧第一摻雜層

400‧‧‧第一抗反射層

500‧‧‧電極

600‧‧‧薄膜層

700‧‧‧第二摻雜層

710‧‧‧重摻雜區

800‧‧‧第二抗反射層

900‧‧‧導電金屬層

為使本發明內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例更能明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係依據本發明之一實施例所繪示之太陽能電池的製造方法的流程圖示意圖。

第2~8圖係依據本發明之一實施例所繪示之太陽能電池的製造方法之各製程階段的剖面示意圖。

以下將以圖示揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應了解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖示起見，一些習知慣用的結構與元件在圖示中將以簡單示意的方式繪示之。

本發明之一態樣在提供一種製造太陽能電池的方法，參照第1圖步驟110及第2圖，本發明首先提供一半導體基板200，其具有彼此相對的第一面210及第二面220，在完成製造太陽能電池之後，第一面為太陽能電池的迎光面，第二面220為太陽能電池的背光面。依據本發明之一些實施例，半導體基板200可為矽基板，例如單晶矽基板、多晶矽基板或非晶矽基板。在一些實施例中，半導體基板200可以是n型或p型的矽基板。

在一些實施例中，可於半導體基板200的第一面210及第二面220進行粗糙化製程，以降低入射光的反射率。例如可使用化學酸性蝕刻製程(蝕刻溶劑可為氫氟酸或硝酸)或化學鹼性蝕刻製程(蝕刻溶劑可為氫氧化鉀或異丙醇)對半導體基板200的第一面210及第二面220進行粗糙化製程，以使半導體基板200具有粗糙的第一面210及第二面220(如第1圖所示)。

接著，參照第1圖步驟120及第2圖，對半導體基板200的第一面210進行離子佈植以形成第一摻雜層300於半導體基板200之第一面210上。在一些實施例中，當半導體基板200為p型矽基板時，利用離子佈植方式摻雜n型摻雜離子至半導體基板200之第一面210上以形成n型的第一摻雜層300；當半導體基板為n型矽基板時，則摻雜p型摻雜離子至半導體基板200之第一面210上以形成p型的第一摻雜層300，藉此形成p-n接面於半導體基板200與第一摻雜層210之間。

之後，參照第1圖步驟130及第3圖，於第一摻雜層300上形成一電極500。電極500的形成可利用電鍍或銀膠網印的方式形成。電極可為匯流電極(Bus bar electrode)或指狀電極(Finger Electrode)，以指狀電極為較佳，藉此減少對入射光的遮蔽。而電極的材質可為鎳、銅、銀、鋁、鈦、其他可為電極的導電材質或其組合。

在一些實施例中，可進一步於第一摻雜層300上形成一第一抗反射層(Anti-Reflection layer)400(如第3圖所示)，其不僅可減少入射光的反射量，亦可隔絕太陽能電池第一面的電子電洞對再結合效應，進而提升光電轉換率。第一抗反射層400的材質可為氮化物(例如氮化矽)、氧化物(例如氧化矽)或其他材質之多層膜(例如氧化鈦及氧化鋁)堆疊而成。在一些實施例中，第一抗反射層400的形成可藉由濕式氧化(Wet Oxidation)、乾式氧化(Dry Oxidation)、化學氣相沉積(CVD)、電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)或物理氣相沉積(PVD)等方法所製成。

隨後，參照第1圖步驟140及第4圖，於半導體基板200的第二面220上沉積一薄膜層600。薄膜層600可阻止電子電洞對再結合效應，以增加光電轉換率，且薄膜層600的厚度不宜太厚，約為小於2奈米，以利電子電洞對穿隧。在一些實施例中，薄膜層可藉由濕式氧化(Wet Oxidation)、乾式氧化(Dry Oxidation)、化學氣相沉積(CVD)、電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)或物理氣相沉積(PVD)等方法形成，其中以利用化學氣相沉積方法形成為較佳。在一些實施例中，薄膜層600的材質可為矽、氮化物(例如氮化矽)、氧化物(例如氧化矽)。

接著，參照第1圖步驟150及第5圖，形成一第二摻雜層700於薄膜層600之上，第二摻雜層700包含一摻雜物質，在一些實施例中，摻雜物質可為矽、碳、氧、氮、鹵素等或其組合。而第二摻雜層700係利用化學氣相沉積(CVD)、電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)或物理氣相沉積(PVD)等方法形成，其中以利用化學氣相沉積方法形成為較佳。第二摻雜層700的材質可為矽、氮化物(例如氮化矽)、氧化物(例如氧化矽)等。

之後，參照第1圖步驟160及第6圖，利用高能量光源照射第二摻雜層700，使第二摻雜層700之摻雜物質的至少一部分擴散至薄膜層600及半導體基板200的第二面220以形成一重摻雜區710。高能量光源照射第二摻雜層700可以局部加強照射第二摻雜層700以選擇性形成重摻雜區710於薄膜層600及半導體基板200的第二面220中，且可利用控制高能量光源的照射能量及時間來控制欲摻雜至重摻雜區710的摻雜物質的濃度，藉由增加重摻雜區710中摻雜物質的濃度以增加背面電場效應，降低太陽能電池的阻抗，進而提升光電轉換率。除此之外，藉著照射高能量光源於第二摻雜層700亦可增加第二摻雜層700的結晶度，有效提升光電轉換率。在一些實施例中，高能量光源可為雷射光。

在一些實施例中，可進一步形成一第二抗反射層800於第二摻雜層700上(如第7圖所示)。第二抗反射層800的材質可為氮化物(例如氮化矽)、氧化物(例如氧化矽)或其他材質之多層膜(例如氧化鈦、氧化鋁)堆疊而成。在一些實施例中，第二抗反射層800的形成可藉由濕式氧化(Wet Oxidation)、乾式氧化(Dry Oxidation)、化學氣相沉積(CVD)、電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)或物理氣相沉積(PVD)等方法所製成。

在一些實施例中，可進一步塗佈一導電金屬層900於第一抗反射層400及第二摻雜層700或第二抗反射層800上(如第8圖所示)。導電金屬層900可利用化學氣相沉積(CVD)、電漿輔助化學沉積(PECVD)或物理氣相沉積(PVD)方式形成。導電金屬層900的材質可為銅、鈦、鋁、金、銀、鎢、鉻、鈷等或其組合。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所限定者為準。

110~160‧‧‧步驟

Claims

一種製造太陽能電池的方法，包含：提供一半導體基板，該半導體基板具有彼此相對的一第一面及一第二面；形成一第一摻雜層於該半導體基板之該第一面之上；形成一電極於第一摻雜層之上；沉積一薄膜層於該半導體基板之該第二面之上；形成一第二摻雜層於該薄膜層之上，該第二摻雜層包含一摻雜物質；以及利用一高能量光源照射該第二摻雜層，使該第二摻雜層之該摻雜物質的至少一部分擴散至該薄膜層以及該半導體基板的該第二面，以形成一重摻雜區。
如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中利用該高能源光源照射該第二摻雜層包含使該第二摻雜層產生結晶。
如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中該薄膜層係藉由化學氣相沉積或物理氣相沉積形成。
如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中該高能量光源為雷射光。
如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中該薄膜層為氮化矽或氧化矽。
如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中該薄膜層的厚度小於約2奈米。
如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中該摻雜物質包含碳、氧、氮、鹵素或其組合。
如申請專利範圍第1項所述的製造方法，進一步包含：形成一第一抗反射層於該第一摻雜層上；以及塗佈一導電金屬層於該第一抗反射層及該第二摻雜層上。
如申請專利範圍第8項所述的製造方法，其中該導電金屬層為銅、鋁、鈦、銀或金。
如申請專利範圍第1項所述的製造方法，進一步包含形成一第二抗反射層於該第二摻雜層上。