TWI419349B - 具有回蝕刻射極之矽太陽能電池的製造方法及對應的太陽能電池 - Google Patents

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Description

具有回蝕刻射極之矽太陽能電池的製造方法及對應的太陽能電池
本發明係關於具有回蝕刻(back-etched)射極(以選擇性射極為佳)之矽太陽能電池的製造方法及對應的太陽能電池。
已經知道由於與產製有關的原因，所以在太陽能電池表面處製造的射極通常於表面處直接具有高摻雜濃度。此高摻雜濃度將導致重組耗損，此特別與在接近表面處生成的電荷載流子對有關。
因此，可能希望有一種能夠以技術上簡單的方式降低射極表面處摻雜濃度的太陽能電池製造方法。
在大多數情況下，目前工業製造的太陽能電池係基於矽(特別是晶狀矽)製得。這些太陽能電池的絕大部分在太陽能電池基板的正面表面和/或背面表面處設有全面積均勻射極。以許多目前工業製得的矽太陽能電池為例，在網版印刷法中，藉厚膜糊料製造金屬接觸體。此處，含有金屬粒子的糊料局部印在正面射極並於之後燒入射極中，以與射極層形成良好的電接觸。
此處，已經知道可能須要使射極層(至少在藉金屬接觸體接觸的區域)的射極表面區域具有高摻雜濃度，以得到良好的電阻接觸(ohmic contact)。
評估射極品質(即，射極層整個截面上的整體摻雜濃度)的一個特徵參數是所謂的薄片電阻。薄片電阻越大，射極層內的摻雜濃度越小並因此，射極層表面的摻雜濃度越小。已經發現，使用慣例製造的射極，能夠藉網版印刷金屬化技巧接觸之射極的最大薄片電阻典型地在50-60歐姆/平方範圍內。具有較高的薄片電阻並因而基本上為較低摻雜之射極層通常不再能夠藉厚膜糊料而有可靠的接觸。
因此，當使用工業上有利的網版印刷金屬化技巧時，必須要有在金屬接觸體區域具有高表面摻雜濃度之射極層。但是，另一方面，已經知道這樣的高表面摻雜濃度可能伴隨太陽能電池表面處之嚴重的重組耗損。特別地，藉非常接近正面太陽能電池表面的高頻(藍或UV)光製造的電荷載流子對在此強烈摻雜的射極層內部快速重組並因此而不再對太陽能電池電流產生貢獻。此降低高頻光譜的IQE(內部量子效率)並因而降低太陽能電池提供的總電流，此最終降低太陽能電池的效率。高表面摻雜濃度的額外效應可為所謂的能帶隙窄化，此將導致減低的開放電路電壓。試圖要一方面符合良好接觸性和另一方面符合高IQE的這些矛盾的要求，導致所謂的選擇性射極的概念。後者中，直接位於金屬接觸體下方的射極區經局部強烈摻雜，而介於之間的區域之摻雜濃度低得多。
有數種用以製造選擇性射極構造之方法被開發出來並經過測試，其主要為實驗室規模。一方式中，選擇性射極結構可藉兩個分別的方法步驟中之兩個分別擴散法，使用局部遮蔽層(其通常使用介電層)製造。但是，此處須要多個高溫擴散法，且此將明顯提高製造成本。或者，可藉均勻地局部蝕刻事前製造的射極層而製造選擇性射極構造。
然而，這樣的製法通常無法與目前工業使用的其他方法步驟(如，網版印刷金屬化)相配伍。此外，會發生因為不均勻的蝕刻法而使得在個別射極區域中之摻雜濃度局部不均勻的問題。
先前使用兩個擴散方法之製造具有選擇性射極的矽太陽能電池之方式的技術花費通常高且因為它們的高成本而幾乎無法用於工業上。另一方面，藉局部蝕刻射極而製造選擇性射極構造大多僅能在實驗室中達成，已進行的測試方法中，射極之蝕刻大多係於太陽能電池之金屬化方法之後進行。這些製法通常導致太陽能電池效率明顯降低或者幾乎無法以工業規模進行。
因此本發明的課題可視為提供一種製造矽太陽能電池(特別是具有選擇性射極者)之方法，其中，特別地，至少能夠部分克服以前技術的前述問題。特別地，希望有可得到表面處具有低摻雜濃度的射極之製造矽太陽能電池之方法。此外，希望具有選擇性射極的矽太陽能電池之製法能夠與其他慣用之工業建立的產製步驟相配伍，符合成本效益且能夠以高效率產製太陽能電池。此外，對於相關太陽能電池之需求存在。
藉申請專利範圍獨立項之方法和太陽能電池可符合這些問題和需求。較佳體系示於附屬項。
根據本發明的第一方面，提出一種具有回蝕刻射極之矽太陽能電池的製造方法，其中該方法包含以下順序之步驟：在太陽能電池基板的射極表面製造二維延伸射極；在射極表面製造多孔矽層；回蝕刻該多孔矽層。
根據該第一方面，本發明所示方法可被視為基於以下概念在射極層中製造多孔矽層及之後回蝕刻，以便以此方式移除射極層之接近表面的強烈摻雜區。如與較佳體系有關之下文詳述者，多孔層的此回蝕刻可以技術上簡單的方式進行。
根據本發明的第二方面，提出製造具有選擇性射極的矽太陽能電池之方法，其中該方法包含以下步驟：在太陽能電池基板的射極表面製造二維延伸射極；在射極表面的第一分區上施加蝕刻阻隔層；蝕刻未被蝕刻阻隔層覆蓋的射極表面的第二分區中之射極表面；移除蝕刻阻隔層；和在第一分區製造金屬接觸體。此方法步驟以依所示順序進行為佳。
根據該第二方面，本發明所示方法可視為基於下述概念，首先，在具有均勻摻雜濃度(其濃度高至足以使其適用於，如，在網版印刷法中接觸)的太陽能電池基板的至少一表面上製得射極。射極表面的第一分區以蝕刻阻隔層保護，以緊接在製造二維延伸射極之後為佳，即，在沉積介電層之前為佳，例如作為抗反射或鈍化層；及在施加金屬接觸體之前亦佳。之後蝕刻射極表面之未受保護的區域並藉此降低此區域中的射極厚度，使得這些第二分區中的射極之薄片電阻提高。之後移除此蝕刻阻隔層且太陽能電池可以慣用方式進一步加工，即，介電層可以，例如，沉積在正面表面作為抗反射或鈍化層，及之後可於後者上施加金屬接觸體，例如，利用網版印刷法。
根據第一或第二方面所示方法可帶來數個優點。其使全面積或部分面積回蝕刻之射極結構(以選擇性者為佳)在製造上能有一種工業上容易進行之合乎成本效益的方法。有利地，技術可用於已經以工業規模使用和嚐試及測試的個別方法步驟。例如，可藉網版印刷法施加耐蝕刻漆或阻劑作為蝕刻阻隔層及後續蝕刻可藉助慣用濕式化學蝕刻法進行。此方法有利地不需利用成本密集的真空技術。
由於較佳僅使用太陽能電池製備之長久以來使用的技術，故可以使得實施方法維持於低技術風險。可用於蝕刻步驟的化學品為已用於太陽能電池產製者。可以作為蝕刻阻隔層的網版印刷漆已用於印刷電路板之工業產製。因此，為實施此方法，技術、所用介質和消耗品及其棄置方法為已知、已完全開發和已使用者。
由於此方法的使用方式尤其可為僅將少量易控制的方法步驟加至製造太陽能電池的慣用加工順序中，所以，此方法尤其可藉配置一或多個額外的模組而容易地整合到既有的產製設備中。
本發明方法之進一步的細節、可能的優點和較佳體系解釋於下文中。
此方法可用以產製任何矽太陽能電池。例如，可以單晶或多晶矽晶片(wafer)為基礎地或以晶狀或非晶狀矽薄層為基礎地製造太陽能電池。
在太陽能電池基板表面處形成選擇性射極(下文中稱為”射極表面”)。有利地，“射極表面”可為太陽能電池基板正面表面，其於使用時朝向太陽。或者或額外地，亦可在背面表面形成射極。瞭解此處的選擇性射極是指經摻雜的半導體層，其為與基礎基板的傳導類型(如，p-型)相反的傳導類型(如，n-型)，其中在射極區域中之局部的摻雜濃度變化很大。例如，在回蝕刻之前，射極可經強烈摻雜，即，在選擇性射極的變體中，射極的第一分區(其於之後進行正面金屬化處理)可經強烈摻雜，高表面摻雜濃度(如，超過5x1019 公分-3 )導致這些射極區的薄片電阻為如，低於60歐姆/平方(以低於50歐姆/平方為佳，低於40歐姆/平方更佳)，而在選擇性射極的變體中，介於其間的其他射極區可經較弱地摻雜，例如，表面摻雜濃度低於1x1019 公分-3 ，此使得薄片電阻是如，超過60歐姆/平方，以超過70歐姆/平方為佳，且超過80歐姆/平方更佳。經強烈摻雜的區域可於之後與金屬接觸體有極為良好的電接觸，而弱摻雜的區域可具有較高的IQE和較低的射極飽和電流。
根據前述第二方面之本發明的細節將於下文中作更詳細的解釋，其中的註釋當然可以由與根據第一方面的本發明之相關特徵類似轉換而來。
作為所示方法的第一主要方法步驟，在太陽能電池基板的射極表面製造二維延伸射極。任何方法可用於此目的。例如，此二維延伸射極可以，如下文更詳細描述者，藉由擴散來自熱氣相的磷，藉POCl3 氣相擴散，擴散進入太陽能電池基板表面內。但亦可以使用任何其他技術，例如，印刷的固體摻雜來源之擴散、另一射極層沉積、含磷物質的噴塗或旋塗、摻雜劑植入太陽能電池基板表面..等。選擇製造二維延伸射極之參數，使得，較佳地，建立射極薄片電阻低於60歐姆/平方，低於50歐姆/平方更佳且低於40歐姆/平方又更佳。
之後，蝕刻阻隔層施加在太陽能電池基板正面表面的第一分區上。最有變化的技術可用於此目的。以使用工業上易實行的技術為佳，如，藉網版印刷進行之厚膜糊料印刷，藉噴墨法局部噴上可固化的溶液、氣溶膠印刷、經由遮罩進行的蒸鍍..等。
作為蝕刻阻隔層，選擇材料使得其於後續蝕刻步驟期間內不會被所用的蝕刻介質所侵襲，使得蝕刻阻隔層能夠保護位於下方之射極表面的第一分區不會受到蝕刻介質之影響。
太陽能電池基板的射極表面未受到蝕刻阻隔層保護之區之後藉助蝕刻介質而蝕刻。作為蝕刻介質，可以使用能夠侵襲和溶解太陽能電池基板正面的材料之各種蝕刻流體。由於此材料通常是矽或，如，在額外選用的氧化步驟之後，氧化矽，所以考慮使用如含有，如氫氟酸(HF)和/或硝酸(HNO3 )的氣體或溶液。
較佳地，射極表面的第二分區的蝕刻程度使得，在剩餘的射極層中，以摻雜劑(如，磷)的表面濃度(其因濕式化學蝕刻而降低)建立所欲的高薄片電阻(如，超過60歐姆/平方，以超過70歐姆/平方為佳，超過80歐姆/平方更佳)。可以在蝕刻法期間內(其中，層的厚度已因蝕刻而減低)藉光學觀察而檢測此剩餘射極層的薄片電阻，或者暫時中斷蝕刻法以測定層電阻(例如，藉慣用的四點測定)。以此方式，在達到薄片電阻的預定限定值時，中止蝕刻方法。或者，蝕刻法至多達到特定所欲薄片電阻期間可藉初步試驗確定。
蝕刻法之後，再度自基板表面移除蝕刻阻隔層。較佳地，此以化學方式進行，例如，藉助侵襲和溶解蝕刻阻隔層的溶液。
視情況而定地，可進行進一步蝕刻法，其中，POCl3 擴散中製造的磷玻璃，例如，可被蝕除，其中，在相同步驟中，已在先前的蝕刻步驟中蝕刻的第二分區可經進一步蝕刻或者視情況而製得的氧化物可被蝕除。因此，第二分區中最終建立的薄片電阻會受到前述第一蝕刻法及此視情況而選用的第二蝕刻法之影響。
視情況而定地，可在例如，在太陽能電池基板的射極表面上製備介電層作為抗反射和/或鈍化層之後進行進一步蝕刻步驟。
之後於第一分區製造金屬接觸體，該第一分區已受到蝕刻阻隔層的暫時保護而不會受到先前方法期間內的射極層蝕刻之影響。由於這些第一分區中的高表面摻雜濃度，即，低薄片電阻，所以，金屬接觸體和矽太陽能電池基板之間可達到良好的電阻接觸。這些金屬接觸體可使用任何技術製得。但以易以工業方式進行的技術為佳，如，含金屬粒子的厚膜糊料之網版印刷。
根據第一方面和第二方面的較佳體系，此方法包含製造多孔矽層的額外步驟。在第二方面的體系中，在未被蝕刻阻隔層覆蓋的太陽能電池基板的射極表面的第二分區的蝕刻阻隔層沉積之後，進行此方法步驟。較佳地，此方法步驟可以與未被蝕刻阻隔層覆蓋的第二分區中的射極表面的蝕刻步驟一起進行。換言之，代替蝕刻未被蝕刻阻隔層保護的區中之射極表面區域寬度，選擇蝕刻法，以形成至少部分多孔的矽層。此可藉由正確地選擇適當的蝕刻溶液和適當的蝕刻邊界條件(如，適當溫度、適當蝕刻期間..等)而達成。此多孔矽層可以製成具有良好的空間均勻度且所得矽層的厚度可藉方法參數之適當選擇來影響。
根據進一步體系，之後氧化先前製得的多孔矽層。為此目的，其可被施加，如氧化性的介質，如，酸或含臭氧的濕式化學浴液或另一含臭氧或製造臭氧的來源。較佳地，此處的蝕刻阻隔層必須亦耐得住此氧化性的介質。
可以選擇將多孔矽層予以氧化的期間內之方法參數，如，方法期間、方法溫度、所用介質的氧化力..等，使得整體多孔層被氧化。
根據另一體系，此多孔層(可能經事先氧化)可於之後在進一步方法步驟中蝕刻並因此而移除。由於射極層表面非於單一蝕刻步驟中簡單地依區域寬度蝕刻，而是先製得多孔層且其於之後氧化並於之後被蝕除，所以可達到更均勻的蝕刻結果。此多孔矽層亦可未經預先氧化而經鹼蝕刻。
根據又另一體系，經氧化的多孔矽層之蝕刻係於移除蝕刻阻隔層之後進行。較佳地，經氧化的多孔矽層經蝕刻介質侵襲，但此蝕刻介質無法或幾乎無法侵襲純粹未經氧化的矽。因此，根據此體系，蝕刻可以先在未受蝕刻阻隔層保護的第二分區中進行且可製得多孔矽層及之後加以氧化；可繼而移除此蝕刻阻隔層；可於之後在進一步的蝕刻方法中移除此多孔矽層，藉此，在適當地選擇蝕刻介質下，事先受到蝕刻阻隔層保護的第一分區不會或幾乎不會在此方法中遭到侵襲。較佳地，產製二維延伸射極期間內製得的磷玻璃亦可在此額外的蝕刻步驟中一起被移除。
根據另一體系，可藉光學方式偵測所製得的多孔矽層之厚度。此多孔矽層所具有的折射率與固態矽不同，使得薄的多孔矽層發生干擾效應。取決於多孔矽層的厚度，後者可，類似於抗反射層，顯現不同的顏色。因此，可以在蝕刻方法期間內，以多孔矽層的顏色為基礎地估計所製得之多孔矽層的厚度。由於多孔矽層以在後來的蝕刻步驟中完全移除為佳，因此，在太陽能電池基板中留在下方的射極層厚度降低，因此能夠間接地以光學方式推導出在移除多孔矽層之後所餘射極層的薄片電阻有多高。或者，亦可以橢圓量測方式定出所製得的多孔矽層厚度。
根據另一體系，蝕刻射極表面的步驟、多孔矽層之產製和/或多孔矽層之氧化作用是在液態溶液中進行。例如，可以使用酸溶液。例如，可以使用會侵襲矽或氧化矽的酸溶液，如，HF、HNO3 、H2 SO4 或它們的組合。此外，使用液態蝕刻溶液有助於以高蝕刻能力和/或蝕刻速率進行非常均勻的蝕刻。
根據另一體系，二維延伸射極之產製係藉POCl3 氣相擴散或藉噴上或旋塗上的方式進行，藉此出現的磷玻璃在施加蝕刻阻隔層之前不被移除。POCl3 氣相擴散易藉工業方式進行且用途廣泛。擴散中出現的磷玻璃通常在擴散後，在例如進一步沈積出抗反射或鈍化層之前，必須再度自射極表面移除。但在所示方法中，當有額外的方法步驟時，磷玻璃之蝕除不須於擴散之後直接進行，而是可以與後續的蝕刻步驟之一(如，在移除蝕刻阻隔層之後，用以移除多孔矽層的蝕刻步驟)同時進行。以此方式，可降低加工支出和相關花費。
根據另一體系，蝕刻阻隔層藉助含有塑料的糊料而施加。這樣的糊料可為高度黏稠(濃稠流動)，使其可例如藉慣用的網版印刷技巧被局部印刷在欲保護的射極表面的第一分區上。或者，此糊料可為低黏稠(流體)，使其可在，如，噴墨方法中，局部噴灑。此初時黏稠的糊料可於之後被硬化，例如，藉熱處理或者UV光照射，並因此取得作為可靠蝕刻阻隔層之性質。
根據另一體系，蝕刻阻隔層和/或金屬接觸體可藉網版印刷施加。此網版印刷技術經工業充分嚐試和測試且與許多優點有關。此外，網版印刷機和相關的專技知識已可用於許多慣用的製造設備，使得設備可經簡便修改而用以實行所示方法。
根據本發明的另一方面，提出具有選擇性射極的矽太陽能電池。此太陽能電池包含：太陽能電池基板，其具有二維延伸射極位於其正面和/或反面表面作為射極表面，介電層和位於射極表面的射極金屬接觸體。此二維延伸射極在第一分區中的表面摻雜濃度高於鄰近的第二分區。換言之，其為選擇性射極。此太陽能電池基板在第一分區的厚度高於在第二分區。換言之，第一和第二分區之間有一小階，使得例如可於產製方法期間內隨著射極的回蝕刻而提高。介電層，例如，製自氮化矽或氧化矽者，其可作為，如，抗反射和/或鈍化(passivation layer)層，基本上覆蓋整個射極表面且局部配置於射極金屬接觸體和太陽能電池基板之間。換言之，介電層使得射極金屬接觸體至少與太陽能電池基板部分分隔，藉此，金屬接觸體可至少局部穿透介電層使金屬接觸體和太陽能電池基板之間能有電接觸。
此外，所示矽太陽能電池可以有利地藉助前述方法製得。由於選擇性射極，其具有高效率。亦有利地，太陽能電池的介電層，其無可避免地為了良好的抗反射性和鈍化性，位於射極金屬接觸體下方，使得金屬接觸體自由且可以不須事先移除覆蓋彼之介電層地接觸或焊接。
下文解釋根據本發明之體系之製法和太陽能電池之數種可能的性質和優點。
此方法有助於回蝕刻和/或選擇性射極構造之合乎成本的應用，並使得製得的太陽能電池之效率藉由提高太陽能電池之短路電流和/或開放電路電壓和/或填充因子(filling factor)而高出4%。
除了提高效率，具有選擇性射極構造的太陽能電池可提供進一步優點。在具有均勻射極的標準太陽能電池中，金屬接觸體的合金化可為重要的方法步驟。用以建立所須溫度的此方法範圍(process window)可相當小，此因射極薄片電阻50至60歐姆/平方已為可能的界限之故。至於選擇性射極構造，金屬接觸體下方(即，第一分區)可選擇較高摻雜，使得可能的方法參數範圍較大。
厚膜糊料之最適化中，迄今必須在觸指導電性(finger conductivity)、接觸電阻和流變性(流動行為)之間妥協。由於選擇性射極較易製造良好的電接觸，所以厚膜糊料可針對其他參數最適化，如，較高觸指導電性和最適化的流動行為，此有助於較細觸指之網版印刷。
選擇性射極構造使得可以直接使用合乎成本的網版印刷糊料，且不會對太陽能電池的效率造成不利的影響。
此外，選擇性射極使得可以適當使用製造較細金屬接觸體的方法。就降低陰影損失之目的，可製造具較細觸指的金屬柵。典型的慣用觸指寬度在介於100和140微米的範圍內。若此觸指寬度降至低於80微米，則由於源自金屬化之較小陰影，太陽能電池輸送更多的電流。但是因為金屬化和基板表面之間的接觸面積亦降低，所以慣用的太陽能電池的此串聯電阻會提高。至於具有選擇性射極的電池，由於觸指下方的摻雜較高，所以比接觸電阻可降低，使得總串聯電阻不會提高。
為確保方法的安定性，不須額外開發用於生產線以實行此製法之其他測定設備。已用於太陽能電池製造的市售光學和電測量裝置可連線偵測此方法。此方法易於控制，此外，安定和可變化。
此外，已發現，至於已根據所示方法製造的太陽能電池，可藉回蝕刻一全面積上或在未受到蝕刻阻隔層保護的區域一以製造具有有利的摻雜輪廓之射極。利用射極，摻雜劑來源已直接與用於其製造之太陽能電池基板接觸且摻雜劑已於之後於高方法溫度擴散進入表面，因此射極表面具有極高的摻雜濃度。在有高頻(藍或UV)光亮度存在時，此對太陽能電池性質有特別不利的影響。此極強烈摻雜的表層可藉射極表面的第二分區中之回蝕刻而移除，該第二分區對於短波光譜範圍中的IQE具有利影響。已經發現具有經回蝕刻的射極之摻雜輪廓比擴散之後直接得到的射極(其整體具有相同的薄片電阻)平坦得多。例如，已經發現，薄片電阻為60歐姆/平方之經回蝕刻的射極可以，例如，具有與依慣例製得之薄片電阻為100歐姆/平方的射極類似之關於IQE和/或射極飽和電流密度Joe 的良好性質。使用所示方法，第二分區(介於最終的太陽能電池之金屬接觸體之間)因此亦可接受相對低的薄片電阻(如，60至80歐姆/平方)，此不會對太陽能電池的IQE造成負面影響。同時，以這樣低的薄片電阻，可降低太陽能電池內的總串聯電阻，此整體而言對於太陽能電池的效率具有有利的影響。
關於本發明之個別體系之前述特徵可以任意地彼此組合。特別地，針對製法描述之特徵可以與本發明之太陽能電池的特徵組合。
參考所附圖式，由下列特定體系之描述可看出本發明之前述和進一步方面、特徵和優點。
這些圖式僅為概略圖。特別地，個別層的厚度並非以真實的比例表示。圖式中之相同或類似的元件標號代表相同或類似的元件。
圖1所示者為具有p-傳導型基底3和n-傳導型二維延伸選擇性射極5的太陽能電池1。射極5具有第一分區7和介於其間的第二分區9，第二分區9的厚度小於第一分區7且第二分區9的層電阻大於第一分區7。一個小階11在第一分區7和第二分區9之間延伸。在含有基底3和射極5之太陽能電池基板13的整個正面表面延伸的是氮化矽製的介電層15，其同時作為抗反射層和作為表面鈍化層。觸指狀的金屬接觸體17配置於選擇性射極5的第一較厚分區7區域中之介電層15上，介電層15位於金屬接觸體17和太陽能電池基板13表面之間，但被所謂的尖峰(spike)所部分穿透，此尖峰自金屬接觸體17至射極5表面，以與此表面產生電阻接觸。二維延伸鋁背面接觸體19位於太陽能電池的背面。
本發明之體系之用以製造太陽能電池的產製步驟順序藉助圖2而描述。
起點為矽晶片21。此可經事先表面紋理化且和清潔(步驟(a))。
藉助高溫約800至1000℃之POCl3 氣相擴散，將二維延伸射極層5擴散進入p-傳導型晶片21表面，此晶片大多接著提供基底3。以此擴散法，在藉此製得的射極層5表面形成磷玻璃層23(步驟(b))。
之後發生所謂的邊緣隔離，其中，將正面上製得的射極5和在背面上製得的射極區之間的電連接分開。為了此目的，配備射極的晶片21可以，例如，於邊緣處被施加蝕刻電漿，使得含有射極5的晶片的最外層被蝕除。之後，藉網版印刷，將蝕刻阻隔層25以延伸的觸指形式印在磷玻璃層23上(在圖式中與平面垂直)。基於此目的，可以使用，例如，德國Peters Lackwerke公司之名稱為SD2052A1的網版印刷糊料，其可形成有機塑料製的層(步驟(c))。
蝕刻阻隔層25材料因熱或UV光照射而固化之後，太陽能電池基板的正面表面被施加HF-HNO3 -H2 O溶液。此蝕刻溶液先蝕除未受到蝕刻阻隔層25保護之區域裡的磷玻璃層23，之後侵襲位於下方的射極5，藉此，其形成多孔矽層27。如由放大的細節(A)中立即可看出者，多孔矽層27延伸進入射極層5(步驟(d))。
之後在含有硝酸(HNO3 )或硫酸(H2 SO4 )的酸中，將製得的多孔矽層予以氧化。
移除蝕刻阻隔層25之後，例如，藉由在硫酸中溶解(“剝除”)，磷玻璃層23仍位於下方且，同時，在第二分區9中製得之經氧化的多孔矽亦在氫氟酸溶液(HF+H2 O)中被蝕除(步驟(e))。
以此方式，在作為太陽能電池基板13的晶片21表面上製得具有較強烈摻雜的厚第一分區7和較弱摻雜的薄第二分區9之選擇性射極5。
之後，例如，在PECVD法(電漿增進的化學蒸鍍法)中，將作為抗反射層和鈍化層之用的介電層15沉積在整個正面表面上(步驟(f))。
之後藉網版印刷，使用含銀粒子的厚膜糊料，將厚膜金屬接觸體17印在強烈摻雜的第一分區7上覆蓋介電層15。使用含有鋁粒子的厚膜糊料，將二維延伸背面接觸體29印在太陽能電池基板的背面。在接續的燒結步驟中，此印上的接觸體被燒入，藉此，正面金屬接觸體17部分“吃穿(eat through)”介電層15並藉此與位於下方之射極5產生接觸(步驟(g))。
總之，“包含”、“包括”..等用語不欲排除其他外加要素之存在。“一”亦不排除多個要素或目的之存在。此外，除了申請專利範圍所述的方法步驟之外，進一步的方法步驟對於最後完成太陽能電池也許是必須的或有利的。申請專利範圍中之元件編號僅供便於閱讀之用，並非用以對申請專利範圍的保護範圍造成任何限制。
1．．．矽太陽能電池
3．．．基板
5．．．二維延伸射極
7．．．第一分區
9．．．第二分區
11．．．小階
13．．．太陽能電池基板
15．．．介電層
17．．．金屬接觸體
19．．．二維延伸鋁背面接觸體
21．．．太陽能電池基板
23．．．磷玻璃
25．．．蝕刻阻隔層
27．．．多孔層
29．．．二維延伸背面接觸體
A．．．放大的細節
圖1所示者為根據本發明之體系之太陽能電池的截面。
圖2(a)-(g)為太陽能電池於根據本發明的進一步體系之製法的各階段情況。
3．．．基板
5．．．二維延伸射極
7．．．第一分區
9．．．第二分區
15．．．介電層
17．．．金屬接觸體
21．．．太陽能電池基板
23．．．磷玻璃
25．．．蝕刻阻隔層
27．．．多孔層
29．．．二維延伸背面接觸體
A．．．放大的細節

Claims (15)

  1. 一種製造具有選擇性射極之矽太陽能電池(1)之方法，其中該方法包含以下順序之步驟：在太陽能電池基板(13)的射極表面製造二維延伸射極(5)；在射極表面的第一分區(7)上施加蝕刻阻隔層(25)；蝕刻未被蝕刻阻隔層(25)覆蓋的射極表面第二分區(9)中之射極表面；移除蝕刻阻隔層(25)；和在第一分區(7)製造金屬接觸體(17)。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含，在沉積出蝕刻阻隔層之後：在未被蝕刻阻隔層覆蓋的射極表面第二分區(9)製造多孔矽層(27)。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含：氧化該多孔矽層(27)。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含蝕刻該多孔矽層(27)。
  5. 如申請專利範圍第3項之方法，進一步包含蝕刻該多孔矽層(27)。
  6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中蝕刻該經氧化的多孔矽層(27)係於移除蝕刻阻隔層(25)之後進行。
  7. 如申請專利範圍第5項之方法，其中蝕刻該經氧化的多孔矽層(27)係於移除蝕刻阻隔層(25)之後進行。
  8. 如申請專利範圍第2項之方法，其中以光學方式偵測所製得的多孔矽層(27)的厚度。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中蝕刻射極表面、製造多孔矽層(27)和氧化該多孔矽層的步驟中之至少一者係利用液態溶液進行。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中二維延伸射極之製造係藉POCl3 氣相擴散進行且其中因而生成的磷氣(phosphorus gas)(23)未於施加蝕刻阻隔層之前移除。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中蝕刻阻隔層藉助含有塑料的糊料而施加。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中蝕刻阻隔層藉網版印刷施加。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中金屬接觸體藉網版印刷施加。
  14. 一種具有選擇性射極(5)的矽太陽能電池(1)，其中矽太陽能電池包含：太陽能電池基板(13)，其於其射極表面具有二維延伸射極(5)；介電層(15)；射極金屬接觸體(17)位於射極表面；其中二維延伸射極(5)在第一分區(7)中的表面摻雜濃度高於相鄰的第二分區(9)；其中太陽能電池基板(21)在第一分區(7)的厚度高於第二分區(9)的厚度；且 其中介電層(15)基本上覆蓋整個射極表面且局部配置於射極金屬接觸體(17)和太陽能電池基板(21)之間。
  15. 如申請專利範圍第14項之太陽能電池，其中金屬接觸體(17)至少局部穿透介電層(15)。
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