TWI538233B - 晶圓型太陽能電池及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種太陽能電池，更特別地關於一種晶圓型太陽能電池。
太陽能電池使用半導體之特性將光能轉換為電能。
太陽能電池由P型半導體與N型半導體結合起來的PN接面結構組成。當陽光照射至PN接面結構的太陽能電池上時，由於太陽光之能量，半導體內生成電洞及電子。在PN接面電場的作用下，電洞向P型半導體漂移，電子向N型半導體漂移，從而產生電勢，而且伴隨有電流之產生。
太陽能電池廣義上可劃分為一晶圓型太陽能電池以及一薄膜型太陽能電池。
薄膜型太陽能電池係透過在玻璃基板上形成薄膜型半導體而製成。晶圓型太陽能電池係利用矽(Si)半導體基板製成。
對於晶圓型太陽能電池，要實現較小的厚度比較困難，而且晶圓型太陽能電池需要使用較高成本的半導體基板，因此增加了製造成本。然而，就效率來說，晶圓型太陽能電池相比較於薄膜型太陽能電池更好。
下面，將參考附圖，進一步詳細描述習知技術的晶圓型太陽能電池。
「第1圖」係為一種習知技術之晶圓型太陽能電池之截面圖。
如「第1圖」所示，習知技術的晶圓型太陽能電池包含有一P型半導體層10、一N型半導體層20、一防反射層30、一前電極40、一P+型半導體層50以及一後電極60。
太陽能電池的PN接面結構係由P型半導體層10及P型半導體層10上的一N型半導體20構成。
防反射層30形成於N型半導體20之上方，其中防反射層30用於防止入射之陽光反射。
P+型半導體層50形成於P型半導體層10之下方，P+型半導體層50防止載子透過重新結合而消失。
前電極40自防反射層30之上表面延伸至N型半導體層20，後電極60形成於P+型半導體層50之下方。
當太陽光射入習知技術的晶圓型太陽能電池上時，生成電子及電洞，生成的電子通過N型半導體層20向前電極漂移，生成的電洞通過P+型半導體層50向後電極60漂移。
然而，習知技術的晶圓型太陽能電池具有以下缺點。
通常電洞的流動遷移率小於電子的流動遷移率。因此，為了優化電洞收集之效率，較佳地，P+型半導體層設置為與太陽光入射面相鄰。然而，如「第1圖」所示的習知技術晶圓型太陽能電池，P+型半導體層50設置在與太陽光入射面相對的位置，因此會降低電洞收集之效率。
此問題來自P+型半導體層50的後電極60的使用材料。也就是說，在習知技術中，後電極之材料鋁(Al)塗覆於P型半導體層10之一側面，然後進行高溫加熱處理，其中滲透入P型半導體層10之一個側面的鋁(Al)形成P+型半導體層50，剩餘的鋁(Al)形成後電極60。
為了使得P型半導體層10之一側面的所有部分均形成有P+型半導體層50，在將形成後電極的鋁塗覆於P型半導體層10的一側面的所有部分之後，必須進行加熱處理。這樣，如果將鋁塗覆於太陽光入射面之整個表面時，太陽光的透射率會由於鋁而降低。因此，鋁應該塗覆在與太陽光入射面相對的一側面。所以，P+型半導體層50形成於與太陽光入射面相對的一面，使得電洞收集的效率降低。
相應的，本發明提供一種晶圓型太陽能電池及其製造方法，實質性地避免了由於習知技術之不足和局限而導致的一個或多個問題。
本發明之目的在於提供一種晶圓型太陽能電池及其製造方法，透過防止太陽光的透射率降低而促進增強電洞收集的效率並改善電池之效率。
本發明其他的優點和特徵將在如下的說明書中部分地加以闡述，並且本發明其他的優點和特徵對於本領域的普通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其他優點可以透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結構並結合圖式部份，得以實現和獲得。
為了獲得本發明的這些目的和其他優點，現對本發明作具體化和概括性的描述，本發明的一種晶圓型太陽能電池包含有：由半導體晶圓片形成的一第一半導體層；一第二半導體層，其形成於太陽光照射到的第一半導體層的一表面且摻雜有P型摻雜劑；一第三半導體層，其形成於第一半導體層的另一表面且摻雜有N型摻雜劑；形成於第二半導體層上的一第一保護層；形成於第三半導體層上的一第二保護層；與第二半導體層相連接的一第一電極；以及與第三半導體層相連接的一第二電極。
第一保護層係由用於吸引電洞的負(-)極性的材料層組成，使得由太陽光生成的電洞易於流向第一電極而不會在第二半導體層的表面消失。具體而言，第一保護層可以包含有富氧(oxygen-rich)氧化物。
第二保護層係由用於吸引電子的正(+)極性的材料層組成，使得由太陽光生成的電子易於流向第二電極而不會在第三半導體層的表面消失。具體而言，第二保護層可以包含有缺氧(oxygen-deficient)氧化物或者缺氮氮化物。
第一電極與第二電極可以依照圖案(patterned)形成以接收入射的太陽光。
第一電極從第一保護層的上側貫穿第一保護層可以滲入至第二半導體層之內，第二電極從第二保護層的下側貫穿第二保護層可以滲入至第三半導體層之內。
第一電極可以形成於設置在第一鈍化層中的第一接觸部之內，並且第二電極可以形成於設置在第二鈍化層中的第二接觸部之內。
第一保護層之上可以進一步形成有防反射層，這種情況下第一保護層可以由鋁矽氧化物(AlSiOx)組成且防反射層可以由氮化矽(SiNx)組成。
第二半導體層可以形成於第一半導體層的一表面的所有部份，第三半導體層在第一半導體層的另一表面的預定部分依照圖案形成。這種情況下，第一半導體層形成於第三半導體層的圖案(pattern)之間。
第一半導體層的上表面或下表面形成有一凹凸結構。
本發明的另一方面，一種晶圓型太陽能電池之製造方法包含：準備一半導體晶圓片；透過在半導體晶圓片的一表面摻雜P型摻雜劑形成一第二半導體層，並且透過在半導體晶圓片的另一表面摻雜N型摻雜劑形成一第三半導體層；在第二半導體層上形成一第一保護層；在第三半導體層上形成一第二保護層；形成與第二半導體層相連接的一第一電極，以及形成與第三半導體層相連接的一第二電極。
形成與第二半導體層相連接的第一電極之過程可以包含：在第一保護層中形成具有預定形狀的第一接觸部，以及在第一接觸部之內形成第一電極。形成與第三半導體層相連接的第二電極的過程包含：在第二保護層中形成具有預定形狀的第二接觸部，以及在第二接觸部之內形成第二電極。
形成第一保護層之過程與形成第一電極之過程之間可以更包含在第一保護層之上形成防反射層。
在本發明的另一方面，一種晶圓型太陽能電池之製造方法包含：準備一半導體晶圓片；在半導體晶圓片的下表面形成一第二保護層；在第二保護層中形成一第二接觸部；在半導體晶圓片的上表面摻雜P型摻雜劑形成第二半導體層，並且透過第二接觸部露出的半導體晶圓片的下表面摻雜N型摻雜劑形成第三半導體層；在第二半導體層之上形成一第一保護層；在第一保護層中形成一第一接觸部；以及在第一接觸部內形成第一電極且在第二接觸部之內形成一第二電極。
準備半導體晶圓片之過程可以包含：製造P型或N型半導體晶圓片，以及在半導體晶圓片的一表面或另一表面上形成一凹凸結構。
形成第二半導體層之過程可包含：向半導體晶圓片的上表面供給P型摻雜劑氣體且施加電漿氣體，以使得在半導體晶圓片的上表面摻雜P型摻雜劑，以及應用加熱處理啟動P型摻雜劑。形成三半導體層之過程包含：向半導體晶圓片的下表面供給N型摻雜劑氣體且施加電漿氣體，以使得在半導體晶圓片的下表面摻雜N型摻雜劑，以及應用加熱處理啟動N型摻雜劑。
據本發明的晶圓型太陽能電池，透過摻雜另外的P型摻雜劑形成P型半導體層，而非通過使用電極材料。因此，P型半導體層形成於太陽光入射面，從而提高了電洞收集之效率。並且第一電極可以佈置於太陽光入射面，從而可提高電池效率。
根據本發明的晶圓型太陽能電池，如果透過摻雜另外的P型摻雜劑形成P型半導體層，則電洞(hole)易於流向第一電極600而不會在P型半導體層的表面消失，從而可以防止電池效率之降低。
以下將結合附圖對本發明的較佳實施例及實例進行詳細的說明。只要有可能，在所有附圖中，相同的附圖標記用於指代相同的或者相似之元件。
「第2圖」係為根據本發明第一實施例之一晶圓型太陽能電池之簡要截面圖。
如「第2圖」所示，根據本發明第一實施例的晶圓型太陽能電池包含有：一第一半導體層100、一第二半導體層200、一第三半導體層300、一第一保護層400、一第二保護層500、一第一電極600以及一第二電極700。
第一半導體層100係由半導體晶圓片組成，例如可以由N型半導體晶圓片組成。然而，第一半導體層100也可以由P型半導體晶圓片組成。
第二半導體層200形成於第一半導體層100之一側面上，具體而言，該側面為在第一半導體層100的面中太陽光入射的上側面。第二半導體層200係由P型半導體層組成。在本發明的晶圓型太陽能電池中，由於P型半導體層形成於太陽光入射面，因此能夠提高電洞收集率，也能夠提高太陽能電池之電池效率。
如果第一半導體層100係由N型半導體晶圓片組成，則在N型半導體晶圓片之上面摻雜有例如硼(B)等P型摻雜劑，可以形成由P型半導體晶圓片組成的第二半導體層200。另外，如果第一半導體層100係由P型半導體晶圓片組成，則在P型半導體晶圓片的上面進一步摻雜有P型摻雜劑，可以形成由P+型半導體晶圓片組成的第二半導體層200。
第三半導體層300形成於第一半導體層100之另一面，具體而言，該面為第一半導體層100之下側面。其中，第一半導體層100之下側面與太陽光入射面相反。第三半導體層300係由N型半導體層組成。
如果第一半導體層100係由N型半導體晶圓片組成，則在N型半導體晶圓片之下側面進一步摻雜有例如磷(P)的N型摻雜劑，可以形成由N+型半導體晶圓片組成的第三半導體層300。如果第一半導體層100係由P型半導體晶圓片組成，則在P型半導體晶圓片之下側面摻雜有一N型摻雜劑，可以形成由N型半導體晶圓片組成的第三半導體層300。
第一保護層400形成於第二半導體層200之上側面。
第一保護層400使得由太陽光生成的電洞(hole)易於流向第一電極600，而不會在第二半導體層200之表面上消失。較佳地，第一保護層400係由負(-)極性的材料層形成以吸引電洞。更佳地，負(-)極性的材料層可以由富氧(oxygen-rich)氧化物組成，例如，該氧化物可以為包含有氧化鋁(Al2O3)、氧化鎵(Ga2O3)或氧化銦(In2O3)等第三族元素的氧化物。
第二保護層500形成於第三半導體層300之下方。
第二保護層500使得由太陽光生成的電子(electron)易於流向第二電極700，而不會在第三半導體層300之表面消失。較佳地，第二保護層500係由正(+)極性的材料層形成以吸引電子。更佳地，正(+)極性之材料層可以由缺氧(oxygen-deficient)氧化物組成，例如該氧化物可以為包含有氧化矽(SiOx)、氧化鈦(TiOx)、氧化鋯(ZrOx)或者氧化鉿(HfOx)等第四族元素的氧化物。另外，第二保護層500可以由如氮化矽(SiNx)的氮不足的氮化物組成。
為了接收入射的太陽光，第一電極600依預定之圖案形成。依照圖案形成的第一電極600連接於第二半導體層200。更具體而言，第一電極600自第一保護層400之上側貫穿第一保護層400並連接於第二半導體層200。此種情況下，第一電極600可以滲透入至第二半導體層200內。
根據本發明的晶圓型太陽能電池，因為第一電極600依照圖案(pattem)部份地形成於太陽光之照射面，因而使得太陽光的透射率與習知技術相比較不會降低。
第二電極700依預訂之圖案形成，並且與第三半導體層300相連接。具體而言，第二電極700自第二保護層500之下側貫穿第二保護層500並連接於第三半導體層300。在這種情況下，第二電極700可以滲透至第三半導體層300之內。
如上所述，在與太陽光之面相對的表面上形成的第二電極700具有與第一電極600相似的圖案(pattern)。因此，被反射的太陽光可以入射於太陽能電池之背面，所以可提高太陽能電池之電池效率。
第一電極600與第二電極700分別可由銀(Ag)、鋁(Al)、銅(Cu)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銻(Sb)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、及其混合物，以及其合金組成。如果需要，第一電極600與第二電極700由所述金屬可以形成為具有至少2層薄膜。
如圖所示，因第一半導體層100之上表面形成有凹凸結構，因此在其上連續形成的第二半導體層200及第一保護層400都可具有凹凸之表面形狀。另外，因為第一半導體層100之下表面形成有凹凸結構，因此在其上連續形成的第三半導體層300及第二保護層500都可具有凹凸之表面形狀。如果第一半導體層100之上表面或下表面形成有凹凸結構，則太陽光會折射或分散。因此太陽光的路徑增加，而使得電池之性能提高。
「第3圖」為根據本發明第二實施例的晶圓型太陽能電池之簡要截面圖。除了在第一保護層400上形成的防反射層450以外，根據本發明第二實施例的晶圓型太陽能電池與「第2圖」所示根據本發明第一實施例的晶圓型太陽能電池之結構實際上相同。因此，附圖中相同編號指代與前面提及的實施例編號相同或相似的部件，關於相同或相似的部件的詳細說明將不再贅述。
如「第3圖」所示，根據本發明的第二實施例，防反射層450形成於第一保護層400。
防反射層450防止入射太陽光之反射，因此可增加太陽光之吸收率。
如上所述，如果在第一保護層400上進一步形成反射層450，則第一電極600從防反射層450的上側貫穿防反射層450與第一保護層400，並連接於第二半導體層200。
另外，如果在第一保護層400上進一步形成反射層450，則較佳地，第一保護層400係由鋁矽氧化物(AlSiOx)組成。如上所述，如果第一保護層400係由例如氧化鋁(Al2O3)、氧化鎵(Ga2O3)或氧化銦(In2O3)的第三族元素之氧化物組成，由於在第一保護層400上形成氮化矽(SiNx)防反射層450的過程中氫可以流入，因而第一保護層的負(-)極性可能丟失。
因此要防止由於氫的流入而導致的負(-)極性丟失，較佳地，第一保護層400由鋁矽氧化物(AlSiOx)組成。當然在「第2圖」所示之本發明第一實施例中，第一保護層400也可以由鋁矽氧化物(AlSiOx)組成。
「第4圖」係為根據本發明第三實施例的一種晶圓型太陽能電池之簡要截面圖。除了第一電極600與第二電極700在結構上有變化，根據本發明第三實施例的晶圓型太陽能電池與「第2圖」根據本發明第一實施例的晶圓型太陽能電池在結構上相同。因此，附圖中相同編號指代與前面提及的實施例編號相同或相似之部件，關於相同或相似的部件的詳細說明將不再贅述。
如「第4圖」所示，根據本發明的第三實施例，第一電極600形成於第一保護層400的第一接觸部410之內，並直接連接於第二半導體層200。此種情況下，第一電極600沒有自第一保護層400的上側貫穿第一保護層400，並不滲透至第二半導體層200之內。
也就是說，透過去除第一保護層400的預定部分而形成第一接觸部410，並且第一電極600形成於第一接觸部410之內。根據這些結構，第一電極600沒有形成於第一保護層400之上側，而且沒有滲透至第二半導體層200內的預定部分。但是，在需要的情況下，第一電極600也可形成於第一保護層400之上側。
相似的，第二電極700形成於第二保護層500的第二接觸部510之內並連接於第三半導體層300。此種情況下，第二電極700沒有自第二保護層500的下側貫穿第二保護層500，並不滲透至第三半導體層300之預定部分。
也就是說，透過去除第二保護層500的預定部分而形成第二接觸部510，並且第二電極700形成於第二接觸部510之中。根據這些結構，第二電極700沒有形成於第二保護層500的下側，而且沒有滲入至第三半導體層300中的預定部分。但是，在需要的情況下，第二電極700也可形成於第二保護層500之下側。
儘管圖未示，與前面「第3圖」的情況相同，防反射層也可形成於第一保護層400之上。此種情況中，第一接觸部410又形成於防反射層內，因而第一電極600可形成於第一保護層400及防反射層的第一接觸部410之中。
「第5圖」係為根據本發明第四實施例的一種晶圓型太陽能電池。
如「第5圖」所示，與上述的實施例相類似，根據本發明第四實施例的晶圓型太陽能電池包含有一第一半導體層100、一第二半導體層200、一第三半導體層300、一第一保護層400、一第二保護層500、一第一電極600以及一第二電極700。每個部件都是由上述的相同的材料組成。在下文中，關於相同或相似部件的詳細說明將不在贅述。
如「第5圖」所示，根據本發明的第四實施例，第一接觸部410形成於第一保護層400之中，第一電極600形成於第一接觸部410之中並與第二半導體層200相連接；第二電極700形成於第二接觸部510之中並與第三半導體層300相連接。儘管圖未示，如前所述，可選擇地，防反射層可形成於第一保護層之上。
第二半導體層200形成於第一半導體層100的整個表面上，然而，第三半導體層300依照圖案部份地形成於第一半導體層100之下面(內)，即第三半導體層300並非在第一半導體層100的整個下表面形成。更具體而言，第三半導體層300與第二電極700相對應地依照圖案形成，因而依照圖案形成的第三半導體層300之間具有第一半導體層100。
「第6a圖」至「第6e圖」為根據本發明一實施例的晶圓型太陽能電池之製造方法之過程截面圖，此方法與「第2圖」所示的根據本發明第一實施例的晶圓型太陽能電池相關。
首先，如「第6a圖」所示，準備一半導體晶圓片100a。
準備半導體晶圓片100a之過程可以包含：製造P型或N型半導體晶圓片100a之過程，以及在半導體晶圓片100a的下表面與/或上表面形成凹凸結構之過程。
作為半導體晶圓片100a可以使用單晶矽或多晶矽。單晶矽因為具有較高的純度及較低的晶體缺陷密度，因此太陽能電池的效率比較高。但因其成本高，具有經濟效率低的缺陷。多晶矽具有相比較於單晶矽電池效率更低的缺陷，但因材料成本低且過程簡單，所以多晶矽適合於大批量生產。
透過蝕刻過程，在半導體晶圓片100a之下表面與/或上上面可以形成凹凸結構。例如，作為半導體晶圓片100a使用單晶矽時，透過鹼性蝕刻過程在其表面上可以形成凹凸結構。但當半導體晶圓片100a使用多晶矽時，因其晶粒取向各不相同，形成凹凸結構比較困難。為解決這些問題，較佳地，用活性離子蝕刻(Reactive Ion Etching,RIE)方法，酸性溶液的等向性蝕刻方法或機械式蝕刻方法進行蝕刻。
透過反應離子蝕刻方法對半導體晶圓片100a的表面進行蝕刻時，不管晶粒取向如何可以形成均勻的凹凸表面結構。因此反應離子蝕刻方法適合於在多晶矽圓片上形成凹凸結構。並且，採用活性離子蝕刻方法時，還具有不需要變更腔室可以進行蝕刻以後的過程之優點。
如「第6b圖」所示，透過在半導體晶圓片100a之下表面與上表面分別摻雜有摻雜劑，可以形成第一半導體層100、第二半導體層200以及第三半導體層300。
也就是說，在半導體晶圓片100a之上表面摻雜例如P型摻雜劑，形成第二半導體層200，並且在半導體晶圓片100a的下表面摻雜如N型摻雜劑形成第三半導體層300。此種情況中，在第二半導體層200與第三半導體層300之間剩餘的原半導體晶圓片100a形成為第一半導體層100。
透過電漿離子摻雜方法(plasma ion dopping)可以形成第二半導體層200。具體而言，此電漿體摻雜方法可以包含向半導體晶圓片100a之上表面供給例如乙硼烷(B2H6)的P型摻雜劑氣體之過程。實施電漿摻雜處理之後，摻雜的離子可以起不純物的作用。因此，較佳地，對摻雜離子進行加熱處理，從而使得摻雜的離子啟動，並將啟動的離子結合於矽(Si)。透過電漿體摻雜方法可以形成第三半導體層300，具體而言，此電漿離子摻雜方法可以包含向半導體晶圓片100a之下表面供給如磷化氫(PH3)的N型摻雜劑的氣體過程。如上所述，較佳地，在電漿摻雜處理之後實施加熱處理。
形成第二半導體層200之過程與形成第三半導體層300之過程實際上不存在預定的排列順序。
如「第6c圖」所示，第一保護層400形成於第二半導體層200之上，第二保護層500形成於第三半導體層300之上。
透過電漿化學氣相沉積(Plasma Chemical Vapor Deposition)方法可以形成由負(-)極性的材料層組成的第一保護層400。其中，負(-)極性的材料層可以包含有第四族元素的富氧氧化物，如第三族元素的氧化物氧化鋁(Al2O3)、氧化鎵(Ga2O3)或氧化銦(In2O3)的富氧氧化物。透過電漿化學氣相沉積(Plasma Chemical Vapor Deposition)方法可以形成由正(+)極性的材料層組成的第二保護層500。其中，正(+)極性的材料層可以包含有第四族元素的缺氧氧化物(oxygen-deficient oxide)，如氧化矽(SiOx)、氧化鈦(TiOx)、氧化鋯(ZrOx)或者氧化鉿(HfOx)，或者缺氮氮化物例如氮化矽(SiNx)。
形成第一保護層400之過程與形成第二保護層500之過程沒有預定的排列順序。
如「第6d圖」所示，依照圖案在第一保護層400上形成第一電極600，並且在第二保護層500上形成第二電極700。透過將銀(Ag)、鋁(Al)、銅(Cu)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銻(Sb)、鋅(Zn)、鉬(Mo)或其化合物、或合金塗布的列印處理，可以分別形成第一電極600與第二電極700。所述列印處理可以包含有：絲網列印法(Screen Printing)、噴墨列印法(Inkjet Printing)、凹版列印法(Gravure Printing)、凹版膠印法(Gravure Offset Printing)、反轉列印法(Reverse Printing)、柔印列印法(Flexo Printing)或微接觸列印法(Micro Contact Printing)。絲網列印法係為，將油墨塗佈在印版上，然後將滾壓軸移至塗佈有油墨的印版上並向下施壓。噴墨列印法為使得細小墨滴與承印物相碰撞而進行列印之方法。凹版列印法係透過使用刮墨刀將油墨從具有平滑面的非油墨塗層刮除，將蝕刻的空狀油墨塗層上的油墨轉印至承印物上以實現。凹版膠印法係為透過將油墨轉移至橡皮布上，然後再次將油墨轉印至承印物上來實現。反轉列印法係為將油墨用作溶劑的一種列印方法。柔印列印法係為將油墨塗佈在懸垂部分進行列印之方法。微接觸列印法為使用所需材料的印章進行列印之印跡方法。
透過這些使用列印處理很容易就依照圖案形成第一電極600或第二電極700，並且提高過程效率。
另外，透過電鍍處理(electroplating)可以形成具有二層以上層結構的第一電極600或第二電極700。
依照圖案形成第一電極600之過程與依照圖案形成第二電極700的過程之間沒有預定之排列順序。
例如，實施850℃以上的加熱處理，則第一電極600的電極材料貫穿第一保護層400滲入至第二半導體層200之中，因而第一電極600與第二半導體層200相連接。
另外，透過加熱處理第二電極700的電極材料貫穿第二保護層500滲入至第三半導體層300之中，因而第二電極700與第三半導體層300相連接。
「第7a圖」至「第7e圖」係為根據本發明的另一實施例的晶圓型太陽能電池之製造方法之簡要截面圖，此方法與「第3圖」根據本發明的第二實施例的晶圓型太陽能電池相關。在以下文中，與上述實施例相同或相似的部件的詳細說明將不再贅述。
首先，如「第7a圖」所示，準備一半導體晶圓片100a。
如「第7b圖」所示，透過在半導體晶圓片100a的上表面摻雜P型摻雜劑形成第二半導體層200，透過在半導體晶圓片100a之下表面摻雜N型摻雜劑形成第三半導體層300。此種情況下，在第二半導體層200與第三半導體層300之間剩餘的原半導體晶圓片100a形成為第一半導體層100。
如「第7c圖」所示，在第二半導體層200上依次形成第一保護層400及防反射層450，而且在第三半導體層300上形成第二保護層500。
較佳地，透過電漿化學氣相沉積(Plasma Chemical Vapor Deposition)方法形成由鋁矽氧化物(AlSiOx)組成的第一保護層400以及由氮化矽(SiNx)組成的防反射層450。
如「第7d圖」所示，在防反射層450上依照圖案形成第一電極600，並且在第二保護層500上形成第二電極700。
如圖「第7e圖」所示，實施加熱處理使得第一電極600與第二半導體層200相連接，第二電極700與第三半導體層300相連接，從而完成晶圓型太陽能電池之製造。
也就是說，透過加熱處理，第一電極600之電極材料貫穿防反射層450以及第一保護層400滲入至第二半導體層200之內，並且第二電極700的電極材料貫穿第二保護層500滲入至第三半導體層300之內。
「第8a圖」至「第8e圖」係為根據本發明的另一實施例的晶圓型太陽能電池之製造方法之簡要截面圖，此方法與「第4圖」所示之根據本發明的第三實施例的晶圓型太陽能電池相關。在以下文中，省略與上述實施例相同的部件之說明。
首先，如「第8a圖」所示，準備一半導體晶圓片100a。
如「第8b圖」所示，透過在半導體晶圓片100a的上表面摻雜P型摻雜劑以形成第二半導體層200，並且透過在半導體晶圓片100a的下表面摻雜N型摻雜劑以形成第三半導體層300。此種情況下，在第二半導體層200與第三半導體層300之間剩餘的原半導體晶圓片100a形成為第一半導體層100。
如「第8c圖」所示，在第二半導體層200上形成第一保護層400，並且在第三半導體層300上形成第二保護層500。
如「第8d圖」所示，在第一保護層400內依照圖案形成第一接觸部410，並且在第二保護層500內依照圖案形成第二接觸部510。
利用預定掩膜的蝕刻處理可以形成第一接觸部410以及第二接觸部510。
如「第8e圖」所示，在第一接觸部410之內形成第一電極600，並且在第二接觸部510之內形成第二電極700，從而完成晶圓型太陽能電池之製造。
在第一接觸部410之中形成的第一電極600連接於第二半導體層200，而且在第二接觸部510之中形成的第二電極700連接於第三半導體層300。
第一電極600與第二電極700可以透過列印處理或者電鍍處理以形成。在此情況下，第一電極600沒有滲入至第二半導體層200之內，並且第二電極700沒有滲入至第三半導體層300之內。
「第9a圖」至「第9e圖」係為根據本發明的另一實施例的晶圓型太陽能電池之製造方法之截面圖，此方法與「第5圖」示出的根據本發明的第四實施例之晶圓型太陽能電池相關。在以下文中，與上述實施例相同的部件的說明將不再贅述。
首先，如「第9a圖」所示，準備一半導體晶圓片100a。
如「第9b圖」所示，在半導體晶圓片100a之下表面形成第二保護層500。
如「第9c圖」所示，在第二保護層500之內依照圖案形成第二接觸部510。
如「第9d圖」所示，在半導體晶圓片100a之上表面摻雜例如P型摻雜劑以形成第二半導體層200，並且在半導體晶圓片100a的下表面摻雜例如N型摻雜劑形成第三半導體層300。
此種情況下，在第二半導體層200與第三半導體層300之間剩餘的原半導體晶圓片100a形成成為第一半導體層100。
更具體而言，第三半導體層300與第二接觸部510相對應地依照圖案形成，因而在第三半導體層300的圖案之間具有第一半導體層100。
如「第9d圖」所示，在第二半導體層200上形成第一保護層400。
如「第9f圖」所示，在第一保護層400之內依照圖案形成第一接觸部410。
如「第9g圖」所示，在第一接觸部410之內形成第一電極600，並且在第二接觸部510之內形成第二電極700，從而完成此晶圓型太陽能電池之製造。
相對應地，根據本發明的晶圓型太陽能電池中，透過摻雜另外的P型摻雜劑可以形成P型半導體層，而不是透過使用電極材料。因此，P型半導體層可以形成於太陽光入射面之內，從而可以提高電洞收集之效率。而且第一電極可以佈局至太陽光入射面內，從而提高了電池效率。
尤其地，如果P型半導體層係為透過摻雜另外的P型摻雜劑形成，則形成第一保護層使得電洞容易向第一電極漂移而不會在P型半導體層之表面消失，從而可以防止電池效率之降低。
對本領域技術人員顯而易見的是，只要不背離本發明的精神或範圍，可對本發明進行各種改變或變化。因此，本發明意在覆蓋所附權利要求及其等同替換範圍之內的對本發明的修改和變化。
10‧‧‧P型半導體層
20‧‧‧N型半導體層
30‧‧‧防反射層
40‧‧‧前電極
50‧‧‧P+型半導體層
60‧‧‧後電極
100‧‧‧第一半導體層
100a‧‧‧半導體晶圓片
200‧‧‧第二半導體層
300‧‧‧第三半導體層
400‧‧‧第一保護層
410‧‧‧第一接觸部
450‧‧‧防反射層
500‧‧‧第二保護層
510‧‧‧第二接觸部
600‧‧‧第一電極
700‧‧‧第二電極
第1圖係為根據習知技術的晶圓型太陽能電池之簡要截面圖；第2圖係為根據本發明第一實施例的晶圓型太陽能電池之簡要截面圖；第3圖係為根據本發明第二實施例的晶圓型太陽能電池之簡要截面圖；第4圖係為根據本發明第三實施例的晶圓型太陽能電池之簡要截面圖；第5圖係為根據本發明第四實施例的晶圓型太陽能電池之簡要截面圖；第6a圖至第6e圖係為根據本發明一實施例晶圓型太陽能電池的製造方法之簡要截面圖；第7a圖至第7e圖係為根據本發明另一實施例晶圓型太陽能電池的製造方法之簡要截面圖；第8a圖至第8e圖係為根據本發明再一實施例晶圓型太陽能電池的製造方法之簡要截面圖；以及第9a圖至第9g圖係為根據本發明再一實施例晶圓型太陽能電池的製造方法之簡要截面圖。
100．．．第一半導體層
200．．．第二半導體層
300．．．第三半導體層
400．．．第一保護層
500．．．第二保護層
600．．．第一電極
700．．．第二電極
Claims (16)
- 一種晶圓型太陽能電池，係包含有：一第一半導體層，係由一半導體晶圓片形成；一第二半導體層，係形成於太陽光照射到的該第一半導體層的一表面，並且摻雜有一P型摻雜劑；一第三半導體層，係形成於該第一半導體層之另一表面，並且摻雜有一N型摻雜劑；一第一保護層，係形成於該第二半導體層之上；一第二保護層，係形成於該第三半導體層之上；一第一電極，係與該第二半導體層相連接；以及一第二電極，與該第三半導體層相連接，其中該第一保護層由具有用於吸引電洞之負(-)極性的包含富氧氧化物的一材料層組成，以及其中該第二保護層由具有用於吸引電子之正(+)極性的包含缺氧氧化物的一材料層組成。
- 如請求項第1項所述之晶圓型太陽能電池，其中該第一電極與第二電極依照圖案形成，用以接收入射的太陽光。
- 如請求項第1項所述之晶圓型太陽能電池，其中該第一電極從該第一保護層的上側貫穿該第一保護層滲入至該第二半導體層之內，該第二電極從該第二保護層的下側貫穿該第二保護層滲入至該第三半導體層之內。
- 如請求項第1項所述之晶圓型太陽能電池，其中該第一電極形成於設置在該第一鈍化層中的第一接觸部份之內，該第二電極形成於設置在該第二鈍化層中的第二接觸部份之內。
- 如請求項第1項所述之晶圓型太陽能電池，其中該第一保護層之上更形成有一防反射層。
- 如請求項第5項所述之晶圓型太陽能電池，其中該第一保護層係由鋁矽氧化物(AlSiOx)組成，該防反射層係由氮化矽(SiNx)組成。
- 如請求項第1項所述之晶圓型太陽能電池，其中該第二半導體層形成於該第一半導體層的一表面的所有部分，該第三半導體層在該第一半導體層的另一表面的預定部分依照圖案形成。
- 如請求項第7項所述之晶圓型太陽能電池，其中該第一半導體層形成於該第三半導體層的圖案之間。
- 如請求項第1項所述之晶圓型太陽能電池，其中該第一半導體層的上表面或下表面形成有一凹凸結構。
- 一種晶圓型太陽能電池之製造方法，係包含以下步驟：準備一半導體晶圓片；透過在該半導體晶圓片的一表面摻雜P型摻雜劑形成一第二半導體層，並且透過在該半導體晶圓片的另一表面摻雜N型摻雜劑形成一第三半導體層；在該第二半導體層之上形成一第一保護層； 在該第三半導體層之上形成一第二保護層；形成與該第二半導體層相連接的一第一電極，以及形成與該第三半導體層相連接的一第二電極，其中該第一保護層由具有用於吸引電洞之負(-)極性的包含富氧氧化物的一材料層組成，以及其中該第二保護層由具有用於吸引電子之正(+)極性的包含缺氧氧化物的一材料層組成。
- 如請求項第10項所述之晶圓型太陽能電池之製造方法，其中形成與該第二半導體層相連接的第一電極之該過程包含：在該第一保護層之上依照圖案形成第一電極，以及應用加熱處理使得該第一電極的電極材料貫穿該第一保護層滲入至該第二半導體層之內；形成與該第三半導體層相連接的第二電極的該過程包含：在該第二保護層上依照圖案形成第二電極，以及應用加熱處理使得該第二電極的電極材料貫穿該第二保護層滲入至該第三半導體層之內。
- 如請求項第10項所述之晶圓型太陽能電池之製造方法，其中形成與該第二半導體層相連接的第一電極之該過程包含：在該第一保護層中形成具有預定形狀的第一接觸部，以及在該第一接觸部之內形成該第一電極； 形成與該第三半導體層相連接的第二電極之該過程包含：在該第二保護層之中形成具有預定形狀的第二接觸部，以及在該第二接觸部之內形成該第二電極。
- 如請求項第10項所述之晶圓型太陽能電池之製造方法，其中形成第一保護層之該過程與形成第一電極之該過程之間更包含：在該第一保護層之上形成防反射層。
- 一種晶圓型太陽能電池之製造方法，係包含：準備一半導體晶圓片；在該半導體晶圓片之下表面形成一第二保護層；在該第二保護層之中形成一第二接觸部；在該半導體晶圓片的上表面摻雜P型摻雜劑形成一第二半導體層，且透過該第二接觸部露出的該半導體晶圓片的下表面摻雜N型摻雜劑形成一第三半導體層；在該第二半導體層之上形成一第一保護層；在該第一保護層之中形成一第一接觸部；以及在該第一接觸部之內形成一第一電極，且在該第二接觸部之內形成一第二電極，其中該第一保護層由具有用於吸引電洞之負(-)極性的包含富氧氧化物的一材料層組成，以及 其中該第二保護層由具有用於吸引電子之正(+)極性的包含缺氧氧化物的一材料層組成。
- 如請求項第10項或第14項所述之晶圓型太陽能電池之製造方法，其中準備半導體晶圓片之該過程包含：製造P型或N型半導體晶圓片，以及在該半導體晶圓片的一表面或另一面上形成一凹凸結構。
- 如請求項第10項或第14項所述之晶圓型太陽能電池之製造方法，其中形成第二半導體層之該過程包含：向該半導體晶圓片的上表面供給P型摻雜劑氣體且施加電漿氣體，以使得在該半導體晶圓片的上面摻雜P型摻雜劑，以及應用加熱處理啟動該P型摻雜劑；形成第三半導體層之過程包含：向該半導體晶圓片之下表面供給N型摻雜劑氣體且施加電漿氣體，以使得在該半導體晶圓片的下表面摻雜N型摻雜劑，以及應用加熱處理啟動該N型摻雜劑。
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