太陽能電池及制造太陽能電池的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)揭露一種太陽能電池及制造太陽能電池的方法。太陽能電池包含：半導(dǎo)體基板、入光面、射極層和電極。入光面具有多個金字塔形結(jié)構(gòu)，各個金字塔形結(jié)構(gòu)包含一頂端且任兩相鄰的金字塔形結(jié)構(gòu)間具有一谷部。谷部具有一曲率半徑介于25～500nm。射極層位于該半導(dǎo)體基板內(nèi)且靠近入光面。電極位于半導(dǎo)體基板上。此種太陽能電池能減少金屬雜質(zhì)殘留以提升光電轉(zhuǎn)換效率以及開路電壓。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
太陽能電池及制造太陽能電池的方法
本專利技術(shù)是有關(guān)一種太陽能電池及其制備方法。
技術(shù)介紹
在太陽能電池領(lǐng)域中，為使入射光能夠多重反射、多重利用，受光面積增大，使光線被吸收機(jī)會增加，太陽電池表面粗糙結(jié)構(gòu)化(texture)設(shè)計(jì)已是必然步驟。太陽能電池會經(jīng)由粗糙化蝕刻在入光面形成大小不一的金字塔形狀，目的是為了增加光的有效路徑增加，進(jìn)而增加太陽光的吸收率。在粗糙化蝕刻過程中，因?yàn)槲g刻液會對硅晶片(100)表面進(jìn)行蝕刻，進(jìn)而暴露出(111)的截面，產(chǎn)生金字塔形結(jié)構(gòu)。然而，各金字塔形結(jié)構(gòu)的底部之間形成的谷部若太小，則殘留在谷部的金屬雜質(zhì)在后續(xù)清洗制程中不易清洗干凈，進(jìn)而影響太陽能電池的開路電壓與光電轉(zhuǎn)換效能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的多個實(shí)施方式，是提供一種太陽能電池，包含：一半導(dǎo)體基板，具有一入光面，入光面具有多個金字塔形結(jié)構(gòu)，其中各個金字塔形結(jié)構(gòu)包含一頂端，任兩相鄰的所述金字塔形結(jié)構(gòu)間具有一谷部，谷部具有一曲率半徑介于25～500nm；一射極層，位于該半導(dǎo)體基板內(nèi)且靠近該入光面；以及一電極，位于該半導(dǎo)體基板上。在某些實(shí)施方式中，太陽能電池為異質(zhì)接面太陽能電池(Hetero-JunctionSolarCell)，且射極層為硼的P型摻雜。在某些實(shí)施方式中，還包含一反射層，覆蓋在射極層上。本專利技術(shù)的多個實(shí)施方式，是提供一種制造太陽能電池的方法，制備方法包含：提供一半導(dǎo)體基板，半導(dǎo)體基板具有一制程面；在制程面上進(jìn)行粗糙化蝕刻形成多個金字塔形結(jié)構(gòu)，其中任兩相鄰的多個金字塔形結(jié)構(gòu)間具有一谷部；氧化金字塔形結(jié)構(gòu)的表面以形成一氧化層，使各個谷部未被氧化的部分形成一圓滑化結(jié)構(gòu)；以及移除氧化層使圓滑化結(jié)構(gòu)露出。在某些實(shí)施方式中，在移除氧化層之后，還包含對制程面進(jìn)行一摻雜制程，以形成一射極層于半導(dǎo)體基板內(nèi)且靠近制程面。在某些實(shí)施方式中，在形成射極層之后，還包含形成一抗反射層于射極層上。在某些實(shí)施方式中，形成該氧化層的方法包含使用大氣常壓電漿。在某些實(shí)施方式中，蝕刻氧化層包含使用一蝕刻劑，且蝕刻劑包含HF、HCl或其組合。在某些實(shí)施方式中，大氣常壓電漿的功率介于1～2.5KW。在某些實(shí)施方式中，還包含形成多個電極接觸射極層。為使本專利技術(shù)的上述及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附附圖詳細(xì)說明如下。附圖說明圖1A-圖1C是繪示依照本專利技術(shù)一實(shí)施方式的一種太陽能電池的制造方法的各制程階段的剖面示意圖；圖1D是繪示圖1C中谷部的圓滑化結(jié)構(gòu)的放大示意圖；圖2是繪示根據(jù)本專利技術(shù)某些實(shí)施方式的一種太陽能電池的剖面示意圖。具體實(shí)施方式以下將詳細(xì)討論本實(shí)施例的制造與使用，然而，應(yīng)了解到，本專利技術(shù)提供實(shí)務(wù)的創(chuàng)新概念，其中可以用廣泛的各種特定內(nèi)容呈現(xiàn)。下文敘述的實(shí)施方式或?qū)嵤├齼H為說明，并不能限制本專利技術(shù)的范圍。此外，在本文中，為了易于描述附圖所繪的某個元件或特征和其他元件或特征的關(guān)系，可能會使用空間相對術(shù)語，例如“在…下方”、“在…下”、“低于”、“在…上方”、“高于”和類似用語。這些空間相對術(shù)語意欲涵蓋元件使用或操作時的所有不同方向，不只限于附圖所繪的方向而已。裝置可以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或定于另一方向)，而本文使用的空間相對描述語則可相應(yīng)地進(jìn)行解讀。以下提供各種關(guān)于太陽能電池及其制作方法的實(shí)施例，其中詳細(xì)說明此太陽能電池的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及此太陽能電池的制備步驟或操作。本專利技術(shù)揭露一種太陽能電池。圖1A至圖1C是繪示依照本專利技術(shù)一實(shí)施方式的一種太陽能電池的制造方法的各制程階段的剖面示意圖。請參照圖1A，在一半導(dǎo)體基板110的制程面上進(jìn)行粗糙化蝕刻形成包含多個金字塔形結(jié)構(gòu)的粗糙面以減少反射光的損失。在一實(shí)施例中，使用氫氧化鉀的堿性蝕刻溶液對半導(dǎo)體基板110的(100)表面進(jìn)行蝕刻，進(jìn)而暴露出(111)的截面，產(chǎn)生多個金字塔形結(jié)構(gòu)。這些金字塔形結(jié)構(gòu)的大小可以均勻或不同(隨機(jī)分布)。各個金字塔形結(jié)構(gòu)具有一頂端120，而且任意兩個金字塔形結(jié)構(gòu)的底部間具有一谷部130。在另外某些實(shí)施例中，上述的金字塔形結(jié)構(gòu)也可是其他形狀的凸起結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體基板110可為N型或P型，半導(dǎo)體基板110可以使用非晶硅(amorphoussilicon)、多晶硅(polycrystalline)、GaAs、InGaP等半導(dǎo)體或三五族半導(dǎo)體材料。當(dāng)使用不同半導(dǎo)體基板110的材料時，可相對應(yīng)使用不同的蝕刻液或蝕刻方式以形成包含多個金字塔形結(jié)構(gòu)的粗糙表面。在一些實(shí)施例中，蝕刻制程可以使用非等向性蝕刻或等向性蝕刻；也可使用化學(xué)酸性蝕刻制程(蝕刻液例如為氫氟酸或硝酸)或化學(xué)堿性蝕刻制程(蝕刻液例如為氫氧化鉀或異丙醇)。在此
中具有通常知識者應(yīng)當(dāng)了解，這些制程條件僅是為了說明，在維持實(shí)施例的范圍里可以使用任意適合的制程條件。在圖1B中，完成包含多個金字塔形結(jié)構(gòu)的粗糙面后，對半導(dǎo)體基板110的粗糙面進(jìn)行氧化，使粗糙面中各金字塔形結(jié)構(gòu)的表面形成氧化層150，并使各谷部130未被氧化的部分形成一個圓滑化結(jié)構(gòu)132。在一實(shí)施例中，使用大氣常壓電漿(Atmospheric-pressurePlasma,AP)氧化金字塔形結(jié)構(gòu)的表面以形成氧化層150。大氣常壓電漿的功率介于1～2.5KW，例如1.2KW、1.4KW、1.6KW、1.8KW、2KW或2.2KW，較佳為1.4-2.0KW。任何已知的氧化制程都可以使用于氧化金字塔形結(jié)構(gòu)的表面以形成氧化層150，例如熱氧化制程。在圖1C中，移除在金字塔形結(jié)構(gòu)表面形成的氧化層150，露出谷部130的圓滑化結(jié)構(gòu)132。在一實(shí)施例中，使用濕式蝕刻，蝕刻液包含HF、HCl或其組合。也可以使用干式蝕刻或反應(yīng)式離子蝕刻(ReactiveIonEtch,RIE)。在一實(shí)施例中，蝕刻制程為過蝕刻(OverEtching)以確保氧化層150完全被移除。圖1D繪示上述谷部的圓滑化結(jié)構(gòu)132的放大示意圖。谷部的圓滑化結(jié)構(gòu)132具有一曲率半徑(rv)介于25-500nm，例如50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm或450nm，較佳為100-350nm。需要注意的是，各個谷部130的圓滑化結(jié)構(gòu)132在形成氧化層150時已經(jīng)形成，通過蝕刻將氧化層150移除后使圓滑化結(jié)構(gòu)132露出。在進(jìn)行粗糙化蝕刻形成多個金字塔形結(jié)構(gòu)后，若金字塔形結(jié)構(gòu)底部間的谷部130過于狹小，則金屬雜質(zhì)容易殘留其中，在后續(xù)的制程中也不易去除，而殘留的金屬雜質(zhì)會影響太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和開路電壓(Voc)，因此谷部130圓滑化結(jié)構(gòu)132的曲率半徑不能太小。如果金字塔形結(jié)構(gòu)底部間的谷部130圓滑化結(jié)構(gòu)132的曲率半徑太大，則會降低光電轉(zhuǎn)換效率，因?yàn)閷τ诮鹱炙谓Y(jié)構(gòu)的凹凸表面形貌進(jìn)行氧化時，體積膨脹導(dǎo)致在半導(dǎo)體基板110中產(chǎn)生較大的應(yīng)力，如果這些應(yīng)力超過了半導(dǎo)體基板110表面的臨界剪切應(yīng)力，將會形成錯位類型的缺陷導(dǎo)致載子復(fù)合機(jī)率增加進(jìn)而減少了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。表1.谷部圓滑化結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)組別樣本數(shù)平均光電轉(zhuǎn)換效率開路電壓(V)對照組22020.94％0.657實(shí)驗(yàn)組46521.05％0.660表1為依據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例所得的太陽能電池的效能數(shù)據(jù)。對照組為谷部130無圓滑化結(jié)構(gòu)的太陽能電池；實(shí)驗(yàn)組為谷部130有圓滑化結(jié)構(gòu)1本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種太陽能電池，其特征在于，包含：一半導(dǎo)體基板，具有一入光面，該入光面具有多個凸起結(jié)構(gòu)，其中各該凸起結(jié)構(gòu)包含一頂端120，任兩相鄰的所述凸起結(jié)構(gòu)間具有一谷部，該谷部具有一曲率半徑介于25～500nm；一射極層，位于該半導(dǎo)體基板內(nèi)且靠近該入光面；以及一電極，位于該半導(dǎo)體基板上。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種太陽能電池，其特征在于，包含：一半導(dǎo)體基板，具有一入光面，該入光面具有多個凸起結(jié)構(gòu)，其中各該凸起結(jié)構(gòu)包含一頂端120，任兩相鄰的所述凸起結(jié)構(gòu)間具有一谷部，該谷部具有一曲率半徑介于25～500nm；一射極層，位于該半導(dǎo)體基板內(nèi)且靠近該入光面；以及一電極，位于該半導(dǎo)體基板上。2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，該太陽能電池為異質(zhì)接面太陽能電池，且該射極層為硼的P型摻雜。3.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，還包含一反射層，覆蓋在該射極層上。4.一種制造太陽能電池的方法，其特征在于，包含：提供一半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體基板具有一制程面；在該制程面上進(jìn)行粗糙化蝕刻形成多個凸起結(jié)構(gòu)，其中任兩相鄰的所述凸起結(jié)構(gòu)間具有一谷部；氧化所述凸起結(jié)構(gòu)的表面以形成一氧化層，使各該谷部未被氧化的部...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳易聰，童智圣，蔡惟鼎，廖重期，邱彥凱，林綱正，黃桂武，
申請(專利權(quán))人：昱晶能源科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：中國臺灣,71