專利名稱：太陽(yáng)能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池(Solar cdl)及其制造方法，并且特別地，本 發(fā)明涉及一種覆蓋由至少一種氧化物(Oxide)所形成的多層原子層結(jié)構(gòu) (Multi-atomic-layer)的太陽(yáng)能電池，并且該多層原子層結(jié)構(gòu)被用作表面鈍化層 (Surface passivation layer)以及透明導(dǎo)電層(Transparent conductive layer),并且 更進(jìn)一步，被用作抗反射層(Anti-reflective layer)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池因?yàn)槠鋵l(fā)自光源(例如，太陽(yáng)光)中容易取得的能量轉(zhuǎn)換成 電力，以操控例如計(jì)算器、計(jì)算機(jī)、加熱器…等電子裝置，所以太陽(yáng)能電池 已被廣泛地使用。
請(qǐng)參考圖1，傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池(Silicon solar cell)l其層狀的堆疊結(jié)構(gòu) 的截面視圖描繪于圖1中。
該傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池1典型地包含PN結(jié)(PNjunction)13。該P(yáng)N結(jié)13 夾在p型基材12與n型區(qū)14之間，并且位于靠近照射面(前表面)ll處。在 此所稱的"照射面"指的是傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池被啟動(dòng)或運(yùn)作時(shí)，暴露在光能下 的表面。因此，所稱的"非照射面"指的是相對(duì)于該照射面的另一表面。
圖1中所示的硅太陽(yáng)能電池1，其PN結(jié)13的基本結(jié)構(gòu)包含中度摻雜的 (濃度約為1015 cm—3)p型基材(p)12，以及位于該基材12上且鄰近該照射面11 的重?fù)诫s的(濃度約為1(^cm,n型區(qū)(n+)14。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池其商業(yè)化的 具體實(shí)施例，典型地還包含由氧化物(例如，二氧化硅)所構(gòu)成且覆蓋在該n 型區(qū)14的大部分表面上的表面鈍化層(或經(jīng)粗紋化)15、覆蓋在該表面鈍化層 15上的抗反射層16、作為電極用的n型金屬接觸層17、覆蓋該p型基材12 表面的p+型區(qū)18，以及覆蓋該p+型區(qū)18表面的p型金屬接觸層19。
淺層的PN結(jié)13是為了有助于電子與空穴的收集而設(shè)計(jì)的，電子與空穴
產(chǎn)生于該P(yáng)N結(jié)13的兩側(cè)。光的每一個(gè)光子進(jìn)入硅基材12并且由該硅基材
12吸收，以轉(zhuǎn)移光子的能量給原為鍵合狀態(tài)(共價(jià)鍵)的電子，并且以此釋放 原為鍵合狀態(tài)的電子成游離的電子。此種可移動(dòng)的電子，以及其所遺留下原 在共價(jià)鍵處的空穴(此種空穴也是可移動(dòng)的)，包含了從該太陽(yáng)能電池流出的 電流的潛在要素。為了貢獻(xiàn)該電流，上述的電子以及空穴不可以重新結(jié)合， 而是被與該P(yáng)N結(jié)13相關(guān)的電場(chǎng)所分離。若是電子與空穴發(fā)生了分離，該電 子將會(huì)移動(dòng)至該n型金屬接觸層17，并且該空穴會(huì)移動(dòng)至該p型金屬接觸層 19。
隨著硅太陽(yáng)能電池的發(fā)展，其產(chǎn)生光電效應(yīng)的結(jié)構(gòu)例如多重結(jié) (Multi-junction)的技術(shù)也持續(xù)被研究著。關(guān)于硅太陽(yáng)能電池內(nèi)各類型的光電 效應(yīng)結(jié)構(gòu)在此不多做贅述。在此僅點(diǎn)出制造表面鈍化層、抗反射層以及電極 (位于照射面處的硅接觸)，明顯繁瑣的制造方法。
因此，本發(fā)明的范圍即為能運(yùn)用于硅太陽(yáng)能電池內(nèi)的多層原子層結(jié)構(gòu)， 并且該多層原子層結(jié)構(gòu)被用作表面鈍化層以及透明導(dǎo)電層，并且更進(jìn)一步， 被用作抗反射層。特別地，相較于現(xiàn)有技術(shù)，該多層原子層結(jié)構(gòu)的制造方法 較為精簡(jiǎn)。
此外，隨著薄膜型太陽(yáng)能電池的發(fā)展，形成薄膜型太陽(yáng)能電池內(nèi)各層的 制造方法，其對(duì)薄膜型太陽(yáng)能電池所引發(fā)的熱沖擊(Thermal impact)與熱破裂 (Thermal crack)的可能性務(wù)必降低，以提升工藝合格率。
因此，本發(fā)明的另一范圍即在于針對(duì)太陽(yáng)能電池，特別是薄膜型太陽(yáng)能 電池，形成表面鈍化層、透明導(dǎo)電層以及抗反射層的制造方法，并且不會(huì)對(duì) 太陽(yáng)能電池本身造成熱沖擊。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例的太陽(yáng)能電池包含半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合以及 由至少一種氧化物形成的多層原子層結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合包含至少一個(gè) PN結(jié)，并且具有照射面。該多層原子層結(jié)構(gòu)覆蓋該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照 射面。特別地，該多層原子層結(jié)構(gòu)被用作表面鈍化層以及透明導(dǎo)電層，并且 更進(jìn)一步，被用作抗反射層。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該至少一種氧化物包含氧化鋁。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該氧化鋁經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并在范圍為從室
溫至40(TC中的處理溫度下形成于該第一多層原子層結(jié)構(gòu)內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該氧化鋁的該原子層沉積處理的原料采用TMA
前體與H20前體或03前體。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該氧化鋁沉積并覆蓋在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照
射面上至一厚度，以提供該表面鈍化層的功能。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該至少一種氧化物還包含氧化鋅。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該第一多層原子層結(jié)構(gòu)大體上視為摻雜鋁的氧化
鋅層，該摻雜鋁的氧化鋅層具有一鋅原子/鋁原子比例以及一沉積厚度，以使
該摻雜鋁的氧化鋅層提供抗反射層的功能。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該摻雜鋁的氧化鋅層中該氧化鋁以N層原子層
形式存在，N為自然數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該氧化鋅經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并在范圍為從室
溫至400°C中的處理溫度下形成于該第一多層原子層結(jié)構(gòu)內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該氧化鋅的該原子層沉積處理的原料采用DEZn
前體與H20前體或03前體。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合還包含硅基材。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合還具有為該照射面的反面的下
表面，該太陽(yáng)能電池進(jìn)一步包含由該至少一種氧化物組成且覆蓋該半導(dǎo)體結(jié)
構(gòu)組合的下表面的第二多層原子層結(jié)構(gòu)以及覆蓋該第二多層原子層結(jié)構(gòu)的
被反射層，該第二多層原子層結(jié)構(gòu)提升該被反射層對(duì)未被吸收的長(zhǎng)波長(zhǎng)光線
的反射率。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照射面經(jīng)過(guò)表面粗糙化處理。
本發(fā)明還提供了制造根據(jù)本發(fā)明較佳具體實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的制造
方法，該方法包括下列步驟首先，形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組
合包含至少一個(gè)PN結(jié)，并且具有照射面。接著，該制造方法形成由至少一 種氧化物所組成的多層原子層結(jié)構(gòu)。該多層原子層結(jié)構(gòu)覆蓋該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組 合的該照射面。特別地，該多層原子層結(jié)構(gòu)被用作表面鈍化層以及透明導(dǎo)電 層，并且更進(jìn)一步，被用作抗反射層。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該至少一種氧化物包含氧化鋁。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該氧化鋁經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并在范圍為從室
溫至400°C中的處理溫度下形成于該第一多層原子層結(jié)構(gòu)內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該氧化鋁的該原子層沉積處理的原料釆用TMA 前體與H20前體或03前體。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該氧化鋁沉積并覆蓋在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照 射面上至一厚度，以提供該表面鈍化層的功能。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該至少一種氧化物還包含氧化鋅。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該第一多層原子層結(jié)構(gòu)大體上視為摻雜鋁的氧化 鋅層，該摻雜鋁的氧化鋅層具有一鋅原子/鋁原子比例以及一沉積厚度，以使 該摻雜鋁的氧化鋅層提供抗反射層的功能。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該摻雜鋁的氧化鋅層中該氧化鋁以N層原子層 形式存在，N為自然數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該氧化鋅經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并在范圍為從室 溫至400°C中的處理溫度下形成于該第一多層原子層結(jié)構(gòu)內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該氧化鋅的該原子層沉積處理的原料采用DEZn 前體與H20前體或03前體。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合還包含硅基材。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合還具有為該照射面的反面的下 表面，該方法進(jìn)一步包含形成由該至少一種氧化物所組成且覆蓋該半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)組合的下表面的第二多層原子層結(jié)構(gòu)的步驟，以及形成覆蓋該第二多層原 子層結(jié)構(gòu)的被反射層的步驟，該第二多層原子層結(jié)構(gòu)提升該被反射層對(duì)未被 吸收的長(zhǎng)波長(zhǎng)光線的反射率。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照射面還經(jīng)過(guò)表面粗糙化 處理。
本發(fā)明所提供的太陽(yáng)能電池覆蓋由至少一種氧化物形成的多層原子層 結(jié)構(gòu)。該多層原子層結(jié)構(gòu)被用作表面鈍化層以及透明導(dǎo)電層，并且被用作抗 反射層。該多層原子層結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并且是在較低處理溫度下 形成的，因此其制造方法較為簡(jiǎn)單，并且不會(huì)對(duì)太陽(yáng)能電池本身造成熱沖擊 與熱破裂。
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及附圖得到進(jìn)一步
的了解。


圖1為傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)電池1的截面視圖。
圖2為用以描述根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例的太陽(yáng)能電池2的截面視圖。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
1、 2:太陽(yáng)能電池11、224:照射面
12: p型基材13、222: PN結(jié)
14: n型區(qū)15:表面鈍化層
16:抗反射層17:n型金屬接觸層
18: p+型區(qū)19:p型金屬接觸層
22:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合24:多層原子層結(jié)構(gòu)
242:氧化鋅原子層244:氧化鋁原子層
226:照射面的反面26:透明導(dǎo)電層
28:背反射層
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池及其制造方法，并且特別地，根據(jù)本發(fā)明的 太陽(yáng)能電池覆蓋由至少一種氧化物形成的多層原子層結(jié)構(gòu)。該多層原子層結(jié) 構(gòu)作為表面鈍化層以及透明導(dǎo)電層之用，并且更進(jìn)一步，被用作抗反射層。
該多層原子層結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)原子層沉積(Atomic layer deposition)處理并在較低的 處理溫度下形成。由此，該多層原子層結(jié)構(gòu)的制造方法較為精簡(jiǎn)，并且不會(huì) 對(duì)太陽(yáng)能電池本身造成熱沖擊與熱破裂。根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例揭示 如下。
請(qǐng)參考圖2所示，圖2為截面視圖，用以描述根據(jù)本發(fā)明較佳具體實(shí)施 例的太陽(yáng)能電池2。該太陽(yáng)能電池2包含半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合22以及由至少一種 氧化物形成的多層原子層結(jié)構(gòu)24。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合22包含至少一個(gè)PN 結(jié)222，并且具有照射面224。圖2中僅示意地示出一個(gè)PN結(jié)222。
在具體實(shí)施例中，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合22的該照射面224還經(jīng)過(guò)表面粗糙化處理(Surface texturing),借以將太陽(yáng)入射光的反射率降低至10%。
在具體實(shí)施例中，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合22還包含硅基材(Silicon substrate), 亦即，該太陽(yáng)能電池2為硅太陽(yáng)能電池。該硅太陽(yáng)能電池2若為薄膜型硅太 陽(yáng)能電池，該硅基材的較佳厚度則等于或小于300微米。
如圖2所示，該多層原子層結(jié)構(gòu)24覆蓋該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合22的該照射 面224。特別地，該多層原子層結(jié)構(gòu)24作為表面鈍化層以及透明導(dǎo)電層之用。 在具體實(shí)施例中，該至少一種氧化物包含氧化鋁(Aluminum oxide)。在 此具體實(shí)施例中，該氧化鋁經(jīng)過(guò)原子層沉積處理并在范圍從室溫至40(TC中 的處理溫度下形成于該多層原子層結(jié)構(gòu)24內(nèi)，且覆蓋在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合 22的該照射面224上，以提供表面鈍化層的功能。提供表面鈍化層功能的氧 化鋁薄膜的較佳厚度約為lnm至10nm。本發(fā)明所采用的原子層沉積處理， 還有以下優(yōu)點(diǎn)(l)可在原子等級(jí)控制材料的形成；(2)可更精準(zhǔn)地控制薄膜的 厚度；(3)可大面積量產(chǎn)；(4)有優(yōu)異的均勻度(Uniformity); (5)有優(yōu)異的三維 包覆性(Conformality); (6)無(wú)小孔洞；(7)缺陷密度??；以及(8)沉積溫度低…， 等工藝優(yōu)點(diǎn)。
在具體實(shí)施例中，由該氧化鋁的該原子層沉積處理的原料采用 TMA(Trimethylaluminum， Al(CH3)3)前體(Precursor)與H20前體或03前體所 形成，其中TMA即為Al的來(lái)源，&0或03即為0的來(lái)源。
在具體實(shí)施例中，該至少一種氧化物包含氧化鋅(Zincoxide)。亦即，該 多層原子層結(jié)構(gòu)24包含多層以原子層形式形成的氧化鋅層，如圖2中所示 的標(biāo)記242，以提供透明導(dǎo)電層的功能。
在上述具體實(shí)施例中，該氧化鋅經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并在范圍為從室 溫至400°C中的處理溫度下形成于該多層原子層結(jié)構(gòu)24內(nèi)。
在上述具體實(shí)施例中，由該氧化鋅的該原子層沉積處理的原料采用 DEZn(Diethylzinc， Zn(C2H5)2)前體與H20前體或03前體所形成，其中DEZn 即為Zn的來(lái)源，H20或03，即為O的來(lái)源。
以沉積氧化鋅原子層為例，在一個(gè)原子層沉積的周期內(nèi)的反應(yīng)步驟可分 成四個(gè)部分
1.利用載送氣體將H20分子導(dǎo)入反應(yīng)腔體，H20分子在進(jìn)入腔體后會(huì) 吸附于基材表面，在基材表面形成單一層OH基，其曝氣時(shí)間為0.1秒。
2. 通入載送氣體將多余未吸附于基材的H20分子抽走，其吹氣時(shí)間為 5秒。
3. 利用載送氣體將DEZn分子導(dǎo)入反應(yīng)腔體中，與原本吸附在基材表 面的單一層OH基，在基材上反應(yīng)形成單一層的ZnO，副產(chǎn)物為有機(jī)分子， 其曝氣時(shí)間為0.1秒。
4. 通入載送氣體，帶走多余的DEZn分子以及反應(yīng)產(chǎn)生的有機(jī)分子副 產(chǎn)物，其吹氣時(shí)間為5秒。
其中載送氣體可以采用高純度的氬氣或氮?dú)?。以上四個(gè)步驟稱為一個(gè)原 子層沉積的周期， 一個(gè)原子層沉積的周期可以在基材的全部表面上成長(zhǎng)單一 原子層厚度的薄膜，此特性稱為"自限成膜(self-limiting)"，此特性使得原 子層沉積在控制薄膜厚度上，精準(zhǔn)度可達(dá)一個(gè)原子層。利用控制原子層沉積 的周期次數(shù)即可精準(zhǔn)地控制氧化鋅的厚度。
為了提升提供透明導(dǎo)電層功能的氧化鋅層的導(dǎo)電性，在具體實(shí)施例中， 在形成氧化鋅層過(guò)程中，并以原子層沉積處理穿插地形成氧化鋁原子層。亦 即，該氧化鋁以N層原子層形式形成于該多層原子層結(jié)構(gòu)24中，N為自然 數(shù)。圖2僅繪示氧化鋁以單一原子層形式形成的實(shí)施例，圖2中標(biāo)記244即 代表氧化鋁層。需說(shuō)明的是，圖2所示的實(shí)施例，單一氧化鋁原子層的形成 穿插在形成數(shù)十層(或數(shù)百層)氧化鋅原子層的工序內(nèi)。由此，主要由氧化鋅 所構(gòu)成的多層原子層結(jié)構(gòu)24實(shí)際上可視為摻雜鋁的氧化鋅層(ZnO:Al)，用以 提升氧化鋅層的導(dǎo)電性。相較另一種常見(jiàn)的透明墊及材料氧化銦錫(ITO)，目 前以原子層沉積處理制造的ZnO:Al透明導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電度已達(dá)到與市面上 的ITO相同的水平，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的穿透率也大于85%，沉積溫度介于室 溫與40(TC之間，所以對(duì)于不耐高溫處理的薄型硅晶圓而言，原子層沉積技 術(shù)具有極高的兼容性。此外，氧化鋅的價(jià)格便宜且含豐富。
在表面沒(méi)有抗反射層的硅晶圓上，硅晶圓表面對(duì)于太陽(yáng)入射光的反射率 大約為30 35%。表面粗糙化可以使入射光至少產(chǎn)生雙重反射，從而讓反射 率降低至10%以下。如果在表面增加抗反射層，則可以將反射率降低至1% 以下?？狗瓷鋵右_(dá)成最小反射系數(shù)所必須滿足的條件如下所示<formula>formula see original document page 11</formula>(公式二)
其中《、 與",分別是抗反射層、空氣與基材的折射率，"為抗反射層 的厚度，^()為入射波光波長(zhǎng)。由上述兩公式及實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，若要大 幅降低反射率，準(zhǔn)確控制反射層的折射率以及厚度是非常重要的。
在厚度的控制方面，由于原子層沉積處理具有原子級(jí)準(zhǔn)確性控制薄膜厚 度的能力，因此可以得到最佳化的抗反射層厚度。使用硅晶圓為基材的太陽(yáng)
能電池，使得要在波長(zhǎng)550nm(太陽(yáng)光中光譜中最強(qiáng)的波長(zhǎng))能具有最低反射 率的抗反射層，由公式一可以計(jì)算出抗反射層所需的折射率應(yīng)為1.95。然而， 常用來(lái)作為抗反射層的薄膜材料中，并沒(méi)有一種物質(zhì)具有1.95的折射率。利 用原子層沉積技術(shù)可以解決這個(gè)問(wèn)題。利用原子層沉積技術(shù)以混層的方式成 長(zhǎng)薄膜，從而將高折射率物質(zhì)與低折射率物質(zhì)交錯(cuò)混合，由于光波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于 每一層的厚度，因此可以將此混層結(jié)構(gòu)看成一體，視為具有某特定折射率的 材料。
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)ZnO:Al透明導(dǎo)電薄膜最低的電阻率出現(xiàn)在鋁原子的比例 為0~10%時(shí)，恰巧此時(shí)ZnO:Al的折射率十分接近1.95，也就是符合最低反 射率所需的折射率。此時(shí)，只要將ZnO:Al透明導(dǎo)電薄膜的厚度控制到為入 射光的四分之一波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，該多層原子層結(jié)構(gòu)24即能作為抗反射層之 用，可以將太陽(yáng)入射光的反射率降低至1%以下。
此外，該太陽(yáng)能電池2也可能包含位于為該照射面224的反面226上且 覆蓋該表面226的透明導(dǎo)電層26，如圖2所示。該太陽(yáng)能電池2進(jìn)一步包含 覆蓋該透明導(dǎo)電層26的背反射層28(例如，蒸鍍一層Ag或Al)，如圖2所示。 在具體實(shí)施例中，該透明導(dǎo)電層26為由上述各氧化物所形成的另一多層原 子層結(jié)構(gòu)，例如，摻雜Al的ZnO(ZnO:Al)。此實(shí)施例中，ZnO:Al透明導(dǎo)電 材料能降低金屬電極所造成的光學(xué)吸收，增加未被吸收的長(zhǎng)波長(zhǎng)光線的反射 率。此外，該透明導(dǎo)電層26采用ZnO:Al透明導(dǎo)電材料在工藝上有優(yōu)點(diǎn)，即 是在形成該多層原子層結(jié)構(gòu)24的同時(shí)，也形成該透明導(dǎo)電層26。此工藝上 的優(yōu)點(diǎn)有利于該太陽(yáng)能電池2采用批量式(Batchtype)生產(chǎn)。
制造根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的制造方法，首先，形 成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合包含至少一個(gè)PN結(jié)，并且具有照射 面。
接著，根據(jù)本發(fā)明的制造方法在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的照射面上持續(xù)形成 由一種氧化物組成的原子層，進(jìn)而形成覆蓋該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照射面的 多層原子層結(jié)構(gòu)。該多層原子層結(jié)構(gòu)即被用作表面鈍化層以及透明導(dǎo)電層。 在具體實(shí)施例中，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的照射面還經(jīng)過(guò)表面粗糙化處理。 在具體實(shí)施例中，該至少一種氧化物包含氧化鋁。在此具體實(shí)施例中，
該氧化鋁經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并在范圍從室溫至40(TC中的處理溫度下形 成于該多層原子層結(jié)構(gòu)內(nèi)，且覆蓋在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照射面上，以提 供表面鈍化層的功能。提供表面鈍化層功能的氧化鋁薄膜的較佳厚度約為 lnm至lOrnn。在此具體實(shí)施例中，由該氧化鋁的該原子層沉積處理的原料 是采用TMA前體與H20前體或03前體形成的，其中TMA即為Al的來(lái)源， &0或03為0的來(lái)源。
在具體實(shí)施例中，該至少一種氧化物包含氧化鋅。亦即，該多層原子層 結(jié)構(gòu)包含多層以原子層形式形成的氧化鋅層，以提供透明導(dǎo)電層的功能。在 此具體實(shí)施例中，該氧化鋅經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并在范圍從室溫至400°C 中的處理溫度下形成于該多層原子層結(jié)構(gòu)內(nèi)。
在上述具體實(shí)施例中，該氧化鋅的該原子層沉積處理的原料采用DEZn 前體與H20前體或03前體形成，其中DEZn即為Zn的來(lái)源，&0或03為 O的來(lái)源。
為了提升主要由氧化鋅所構(gòu)成的多層原子層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性，根據(jù)本發(fā)明 的制造方法，進(jìn)一步在形成數(shù)十層(或數(shù)百層)氧化鋅原子層的工序中穿插形 成N層原子層氧化鋁的工序，N為自然數(shù)。由此，主要由氧化鋅所構(gòu)成的多 層原子層結(jié)構(gòu)實(shí)際上可視為摻雜鋁的氧化鋅層(ZnO:Al)，以提升氧化鋅層的 導(dǎo)電性。控制ZnO:Al透明導(dǎo)電薄膜中鋁原子的比例為(M0Q/。時(shí)，ZnO:Al透 明導(dǎo)電薄膜的電阻率則為最低值。并且，ZnO:Al的折射率十分接近1.95。此 時(shí)，只要將ZnO:Al透明導(dǎo)電薄膜的厚度控制到為入射光的四分之一波長(zhǎng)的 奇數(shù)倍，該多層原子層結(jié)構(gòu)即能被用作抗反射層，可以將太陽(yáng)入射光的反射 率降低至1%以下。
由于氧化鋅原子層以及氧化鋁原子層都是通過(guò)原子層沉積處理形成的， 因此，制備好半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合置入設(shè)計(jì)作為執(zhí)行原子層沉積處理的反應(yīng)槽 (Reaction chamber)內(nèi)，在無(wú)須更換至其它處理反應(yīng)槽的前提下，該被用作表 面鈍化層、透明導(dǎo)電層以及抗反射層的多層原子層結(jié)構(gòu)即可在單一個(gè)反應(yīng)槽 內(nèi)完成所有處理，包含形成多個(gè)氧化鋅原子層以及穿插的氧化鋁原子層。
此外，控制原子層沉積處理在室溫至40(TC之間的溫度范圍下進(jìn)行，在 形成該多個(gè)原子層的過(guò)程中，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合將不會(huì)遭受到熱沖擊與熱破 裂。明顯地，根據(jù)本發(fā)明的制造方法極利于應(yīng)用在薄膜型太陽(yáng)能電池的制造。
在具體實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的制造方法進(jìn)一步在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的 照射面的反面上形成透明導(dǎo)電層。進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的制造方法在該第二 透明導(dǎo)電層的表面上形成背反射層。該透明導(dǎo)電層可以為由上述各氧化物所 形成的另一多層原子層結(jié)構(gòu)，例如，摻雜Al的ZnO(ZnO:Al)。
通過(guò)以上較佳具體實(shí)施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與 精神，而并非以上述所揭示的較佳具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的范圍加以限制。 相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排在本發(fā)明權(quán)利要求 的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池，包含半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合包含至少一個(gè)PN結(jié)并且具有照射面；以及由至少一種氧化物所形成的第一多層原子層結(jié)構(gòu)，該第一多層原子層結(jié)構(gòu)覆蓋該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照射面，其中該第一多層原子層結(jié)構(gòu)被用作表面鈍化層以及第一透明導(dǎo)電層。
2. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其中該至少一種氧化物包含氧化鋁。
3. 如權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電池，其中該氧化鋁經(jīng)過(guò)原子層沉積處理 并在范圍為從室溫至40(TC中的處理溫度下形成于該第一多層原子層結(jié)構(gòu) 內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池，其中該氧化鋁的該原子層沉積處理 的原料采用TMA前體與H20前體或03前體。
5. 如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池，其中該氧化鋁沉積并覆蓋在該半導(dǎo) 體結(jié)構(gòu)組合的該照射面上至一厚度，以提供該表面鈍化層的功能。
6. 如權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能電池，其中該至少一種氧化物還包含氧化鋅。
7. 如權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能電池，其中該第一多層原子層結(jié)構(gòu)大體上 視為摻雜鋁的氧化鋅層，該摻雜鋁的氧化鋅層具有一鋅原子/鋁原子比例以及 一沉積厚度，以使該摻雜鋁的氧化鋅層提供抗反射層的功能。
8. 如權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能電池，其中在該摻雜鋁的氧化鋅層中該氧 化鋁以N層原子層形式存在，N為自然數(shù)。
9. 如權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能電池，其中該氧化鋅經(jīng)過(guò)原子層沉積處 理，并在范圍為從室溫至40(TC中的處理溫度下形成于該第一多層原子層結(jié) 構(gòu)內(nèi)。
10. 如權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池，其中該氧化鋅的該原子層沉積處 理的原料采用DEZn前體與H20前體或03前體。
11. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合還包含硅 基材。
12. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合還具有為 該照射面的反面的下表面，該太陽(yáng)能電池進(jìn)一步包含由該至少一種氧化物組 成且覆蓋該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的下表面的第二多層原子層結(jié)構(gòu)以及覆蓋該第 二多層原子層結(jié)構(gòu)的被反射層，該第二多層原子層結(jié)構(gòu)提升該被反射層對(duì)未 被吸收的長(zhǎng)波長(zhǎng)光線的反射率。
13. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照射 面經(jīng)過(guò)表面粗糙化處理。
14. 一種制造太陽(yáng)能電池的方法，該方法包含下列步驟-形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合包含至少一個(gè)PN結(jié)且具有照射面；以及形成由至少一種氧化物組成的第一多層原子層結(jié)構(gòu)，該第一多層原子層 結(jié)構(gòu)覆蓋該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照射面，其中該多層原子層結(jié)構(gòu)被用作表面 鈍化層以及第一透明導(dǎo)電層。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中該至少一種氧化物包含氧化鋁。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中該氧化鋁經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并 在范圍為從室溫至400'C中的處理溫度下形成于該第一多層原子層結(jié)構(gòu)內(nèi)。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該氧化鋁的該原子層沉積處理的原 料采用TMA前體與H20前體或03前體。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該氧化鋁沉積并覆蓋在該半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)組合的該照射面上至一厚度，以提供該表面鈍化層的功能。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中該至少一種氧化物還包含氧化鋅。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中該第一多層原子層結(jié)構(gòu)大體上視為 摻雜鋁的氧化鋅層，該摻雜鋁的氧化鋅層具有一鋅原子/鋁原子比例以及沉積 厚度，以使該慘雜鋁的氧化鋅層提供抗反射層的功能。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中在該摻雜鋁的氧化鋅層中該氧化鋁 以N層原子層形式存在，N為自然數(shù)。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中該氧化鋅經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并 在范圍為從室溫至400'C中的處理溫度下形成于該第一多層原子層結(jié)構(gòu)內(nèi)。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中該氧化鋅的該原子層沉積處理的原 料采用DEZn前體與H20前體或03前體。
24. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合還包含硅基材。
25. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合還具有為該照射 面的反面的下表面，該方法進(jìn)一步包含形成由該至少一種氧化物所組成且覆 蓋該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的下表面的第二多層原子層結(jié)構(gòu)的步驟，以及形成覆蓋 該第二多層原子層結(jié)構(gòu)的被反射層的步驟，該第二多層原子層結(jié)構(gòu)提升該被 反射層對(duì)未被吸收的長(zhǎng)波長(zhǎng)光線的反射率。
26. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照射面還經(jīng) 過(guò)表面粗糙化處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)例的太陽(yáng)能電池包含半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合以及由至少一種氧化物所形成的多層原子層結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合包含至少一個(gè)PN結(jié)，并且具有照射面。該多層原子層結(jié)構(gòu)覆蓋該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合的該照射面。特別地，該多層原子層結(jié)構(gòu)被用作表面鈍化層以及透明導(dǎo)電層，并且更進(jìn)一步，被用作抗反射層。該多層原子層結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)原子層沉積處理，并且是在較低處理溫度下形成的，因此其制造方法較為簡(jiǎn)單，且不會(huì)對(duì)太陽(yáng)能電池本身造成熱沖擊與熱破裂。
文檔編號(hào)H01L31/042GK101170139SQ20061015077
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者何雅蘭, 徐文慶, 王榮宗, 陳敏璋 申請(qǐng)人:中美矽晶制品股份有限公司;陳敏璋