專利名稱：太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池及其制造方法，特別是，本發(fā)明涉及改善效率的太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池利用太陽能產(chǎn)生電能。太陽能電池對生態(tài)環(huán)境友好，并且具有無限的能源和長的生命周期。太陽能電池包括硅太陽能電池和顏料感光(dye-sensitized)太陽能電池。
硅太陽能電池包括具有不同導(dǎo)電類型以形成PN結(jié)的半導(dǎo)體基板和發(fā)射體層，電連接到發(fā)射體層的第一電極，以及電連接到半導(dǎo)體基板的第二電極。
通常，發(fā)射體層通過高溫?cái)U(kuò)散方法、印刷方法或噴涂方法形成。由于高溫?cái)U(kuò)散方法使用擴(kuò)散爐，因此高溫?cái)U(kuò)散方法的生產(chǎn)率低，其不適合于大尺寸裝置。由于印刷方法使用昂貴的材料，因此印刷方法的材料損耗大，并且生產(chǎn)率低。在噴涂方法中，包含摻雜物的化合物噴射到半導(dǎo)體基板的表面上，并且摻雜物通過高溫?zé)崽幚頂U(kuò)散，由此形成發(fā)射體層。噴霧方法比其他方法的生產(chǎn)率高。
然而，當(dāng)噴涂方法中采用的包含摻雜物的化合物為親水性時(shí)，半導(dǎo)體基板是疏水的。因此，包含摻雜物的化合物確實(shí)不能形成在半導(dǎo)體基板上。另外，由于包含摻雜物的化合物要在高溫?zé)崽幚碇羞M(jìn)行蒸發(fā)，因此擴(kuò)散在半導(dǎo)體基板中的摻雜物量不足。因此，因?yàn)殡y于形成具有合適濃度的發(fā)射體層，所以PN結(jié)特性變壞。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種太陽能電池及其制造方法，該太陽能電池在半導(dǎo)體基板中可以擴(kuò)散足夠量的摻雜物，以改善PN結(jié)的特性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種制造太陽能電池的方法，該方法包括在半導(dǎo)體基板的表面上形成多孔層；在多孔層上噴射包含摻雜物的化合物；并且通過擴(kuò)散摻雜物在半導(dǎo)體的表面上形成發(fā)射體層。
可以通過熱處理，將摻雜物從多孔層擴(kuò)散到半導(dǎo)體基板。
通過在半導(dǎo)體基板的表面上進(jìn)行化學(xué)處理可以形成多孔層。多孔層可以由與半導(dǎo)體基板相同的材料形成?；瘜W(xué)處理可以是氫氟酸處理。多孔層可以包括硅。
多孔層可以通過沉積方法或印刷方法形成。多孔層可以包括選自于由氧化鈦、氧化硅和氮化硅所組成的組中的至少一種材料。
該方法還可以包括在形成發(fā)射體層后去除多孔層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所提供的太陽能電池包括半導(dǎo)體基板；設(shè)置在半導(dǎo)體基板的表面上的發(fā)射體層；以及設(shè)置在發(fā)射體層上以防止太陽光被反射的多孔層。
多孔層和發(fā)射體層可以由相同的材料形成。多孔層可以包括硅。當(dāng)多孔層由硅形成時(shí)，可以采用具有不同能量帶隙和光區(qū)(light region)的多孔層。然而，具有不同能量帶隙和光區(qū)的多孔層不能用在現(xiàn)有的硅太陽能電池中。
多孔層和發(fā)射體層可以由不同的材料形成。多孔層可以包括選自于由氧化鈦、氧化硅和氮化硅所組成的組中的至少一種材料。
太陽能電池還可以包括電連接到發(fā)射體層的第一電極和電連接到半導(dǎo)體基板的第二電極。


結(jié)合附圖，通過下面的詳細(xì)描述，隨著對本發(fā)明的更好理解，本發(fā)明的更完整的評價(jià)及其很多伴隨的優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，其中相同的參考符號指代相同或相似的部件，其中圖1A至1F是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造太陽能電池的方法的截面圖；和圖2A至2F是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的制造太陽能電池的方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文，參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池及其制造方法。
圖1A至1F是制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池的方法的截面圖。
首先，如圖1A所示，p型半導(dǎo)體基板10由硅形成。然而，本發(fā)明不限于此。就是說，可以采用n型半導(dǎo)體基板或由硅之外的各種半導(dǎo)體材料形成的半導(dǎo)體基板。
為了改善太陽能電池的特性，可以執(zhí)行一個(gè)預(yù)處理步驟。該預(yù)處理步驟通過采用堿性水溶液或混合酸溶液蝕刻半導(dǎo)體基板10并且去除雜質(zhì)來完成。半導(dǎo)體基板10的損壞部分通過蝕刻去除，細(xì)微的不平(fine irregularities)形成在半導(dǎo)體基板10的表面中。因此，能夠減少太陽光的損耗。
隨后，如圖1B所示，多孔層12形成在半導(dǎo)體基板10的表面上。在本實(shí)施例中，多孔層12通過化學(xué)處理形成在半導(dǎo)體基板10的表面上。這樣的化學(xué)處理包括氫氟酸處理。然而，本發(fā)明不限于此。多孔層可以通過其他各種方法形成。
多孔層12由與半導(dǎo)體基板10基本上相同的材料形成。然而，因?yàn)槎嗫讓?2由多孔的硅形成而不同于半導(dǎo)體基板10，所以多孔層12具有不同于半導(dǎo)體基板10的能量帶隙。
隨后，如圖1C和1D所示，發(fā)射體層16形成在半導(dǎo)體基板10的表面上，特別是在多孔層12和半導(dǎo)體基板10之間的界面上。
如圖1C所示，含磷化合物14通過噴涂方法噴射在多孔層12上。
噴射在多孔層12上的含磷化合物14儲(chǔ)存在多孔層12的表面和毛孔中。因此，即使半導(dǎo)體基板10是疏水的，足夠量含磷化合物14也可以儲(chǔ)存在多孔層12中。
盡管在本發(fā)明中磷用作摻雜物來形成n型發(fā)射體層16，但是本發(fā)明不限于此，磷之外的各種其他材料也可以用作摻雜物。發(fā)射體層16必須與半導(dǎo)體層10的導(dǎo)電性相反。因此，當(dāng)采用n型半導(dǎo)體基板時(shí)，必須形成p型發(fā)射體層。
接下來，如圖1D所示，通過高溫?zé)崽幚?，磷從多孔層擴(kuò)散到半導(dǎo)體基板10，以形成n型發(fā)射體層16。高溫?zé)崽幚砜梢圆捎眉t外線燈或各種其他方法完成。因?yàn)榱装诙嗫讓?2中，所以多孔層12由與發(fā)射層16基本上相同的材料形成。就是說，多孔層12由摻雜有磷的硅形成。
在本實(shí)施例中，因?yàn)樵诙嗫讓?2中儲(chǔ)存有足夠量的含磷化合物，所以能夠在半導(dǎo)體基板10中擴(kuò)散大量的摻雜物。因?yàn)樾纬稍诎雽?dǎo)體基板10的表面上的多孔層12防止含磷化合物14在高溫?zé)崽幚砥陂g被蒸發(fā)，所以能夠增加在半導(dǎo)體基板10中擴(kuò)散的摻雜物的量。因此，能夠使所形成的發(fā)射層16具有期望的濃度，并且改善PN結(jié)特性。
由于在本發(fā)明中采用噴涂方法，因此能夠僅在半導(dǎo)體基板10的前表面上形成發(fā)射體層16。就是說，與高溫?cái)U(kuò)散方法相比能夠簡化工藝，高溫?cái)U(kuò)散方法要求斷開形成在半導(dǎo)體基板的前表面和后表面上的發(fā)射層的步驟，這是因?yàn)榘l(fā)射體層形成在半導(dǎo)體層的前表面、側(cè)表面和后表面上。在噴涂方法中，用于去除形成在后表面上的發(fā)射體層的補(bǔ)償工藝是不必要的，并且本實(shí)施例可應(yīng)用于具有各種后表面結(jié)構(gòu)的太陽能電池。
隨后，如圖1E所示，鋁漿絲網(wǎng)印刷在半導(dǎo)體基板10的后表面上，并且加熱來形成電連接到半導(dǎo)體基板10的后電極18。然而，本發(fā)明不限于此。后電極18可以由各種材料形成，并且這樣的修改在本發(fā)明的范圍中。
通過熱處理，鋁在半導(dǎo)體基板10的后表面中擴(kuò)散到預(yù)定的厚度，來形成p+后場層(rear field layer)20。該后場層20防止光激電子運(yùn)動(dòng)到半導(dǎo)體基板10的后表面。
隨后，如圖1F所示，電連接到發(fā)射體層16的前電極22形成在多孔層12上。前電極22可以通過以預(yù)定圖形的導(dǎo)電漿涂敷多孔層12并且執(zhí)行熱處理形成。導(dǎo)電漿例如可以由銀(Ag)形成。如上所述，因?yàn)閾诫s物保留在多孔層12中，甚至摻雜物擴(kuò)散到發(fā)射體層16中之后，所以多孔層12和發(fā)射體層16由基本上相同的材料形成。因此，盡管前電極22形成在多孔層12上，但是前電極22和發(fā)射體層16可以彼此電連接。
通過上述制造方法制造的太陽能電池包括半導(dǎo)體基板10、形成在半導(dǎo)體基板10的前表面上的發(fā)射體層16、多孔層12、前電極22和形成在半導(dǎo)體基板10的后表面上的后電極18。多孔層12由多孔硅形成。
因?yàn)榘雽?dǎo)體基板10和發(fā)射體層16的非多孔硅的能量帶隙不同于多孔層12的多孔硅的能量帶隙，所以能夠利用傳統(tǒng)上不能利用的短波區(qū)的太陽光。因此，能夠顯著地提高太陽光的利用率。
通過構(gòu)造多孔層12能夠降低前表面的反射率約1％，并且能夠改善太陽能電池的光接收效率。因?yàn)樵诒景l(fā)明中多孔層12具有防反射作用，所以可以不需要另外的防反射層。如果需要，也可以形成防反射層，并且這樣的修改在本發(fā)明的范圍中。
在下文，參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的太陽能電池及其制造方法。省略了與上述實(shí)施例相同或類似步驟的詳細(xì)描述。
圖2A至2F是制造根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的太陽能電池的方法的截面圖。
首先，如圖2A所示，p型半導(dǎo)體基板110由硅形成。
隨后，如圖2B所示，多孔層112通過沉積方法或印刷方法形成在半導(dǎo)體基板110的表面上。多孔層112可以是氧化鈦、氧化硅或氮化硅。因?yàn)槎嗫讓?12由不同于半導(dǎo)體基板110的材料形成，所以多孔層112由不同于發(fā)射體層的材料形成，這將在后面描述。
隨后，如圖2C和2D所示，發(fā)射體層116形成在半導(dǎo)體基板110的表面上，特別是在多孔層112和半導(dǎo)體基板110之間的界面上。
就是說，如圖2C所示，含磷化合物通過噴涂方法噴射在多孔層112上。然后，如圖2D所示，通過高溫?zé)崽幚頂U(kuò)散磷，以形成n-發(fā)射體層116。然而，本發(fā)明不限于此，磷之外的各種材料可以用于摻雜物。
在本發(fā)明中，通過高溫?zé)崽幚碓黾佣嗫讓?12的密度，并且因此多孔層112可以起到防反射層的作用。
隨后，如圖2E所示，后電極118和后場層120形成在半導(dǎo)體基板110的后表面上。
隨后，如圖2F所示，形成電連接到發(fā)射體層116的前電極122。前電極122可以通過用包含導(dǎo)電漿的膏如含銀膏以預(yù)定圖案涂敷多孔層112并且執(zhí)行熱處理來形成，因?yàn)樵跓崽幚砥陂g去除位于導(dǎo)電漿下面的多孔層112，所以前電極122和發(fā)射體層116進(jìn)行彼此接觸，并且因此前電極122和發(fā)射體層116彼此電連接。
在通過上述制造方法制造的太陽能電池中，多孔層112由不同于半導(dǎo)體基板110和發(fā)射體層116的材料形成。并且起防發(fā)射層的作用。就是說，因?yàn)槎嗫讓?12改善了PN結(jié)的特性，并且起防反射層的作用，所以不需要單獨(dú)形成防反射層，并且因此可以簡化方法。
盡管在上述的實(shí)施例中多孔層起防反射層的作用，但是在形成發(fā)射體層后可以去除多孔層，并且這樣的修改在本發(fā)明的范圍中。
就是說，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的示范性實(shí)施例和修改實(shí)例，但是本發(fā)明不限于實(shí)施例和實(shí)例，可以以各種形式對其進(jìn)行修改而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。因此，自然地，這樣的修改屬于本發(fā)明的范圍。
根據(jù)制造本發(fā)明的太陽能電池的方法，多孔層可以儲(chǔ)存足夠量的含摻雜物化合物，并且防止含摻雜物化合物在高溫?zé)崽幚頃r(shí)被蒸發(fā)掉，以在半導(dǎo)體基板中擴(kuò)散足夠量的摻雜物。因此，能夠形成具有合適濃度的發(fā)射體層，并且能夠改善PN結(jié)的特性，以制造改善的太陽能電池。
另外，因?yàn)閲娡糠椒ū挥糜谛纬砂l(fā)射體層，所以能夠簡化方法，并且改善生產(chǎn)率。因此，能夠制造具有各種后結(jié)構(gòu)的太陽能電池。
根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池，因?yàn)槎嗫讓涌梢孕纬蔀槔枚滩▍^(qū)的光，所以能夠顯著提高太陽光的利用率，并且防止太陽光被反射。因此，能夠改善太陽能電池的效率。
權(quán)利要求
1.一種制造太陽能電池的方法，包括在半導(dǎo)體基板的表面上形成多孔層；在該多孔層上噴射含有摻雜物的化合物；并且通過擴(kuò)散該摻雜物在該半導(dǎo)體基板的該表面上形成發(fā)射體層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該摻雜物通過熱處理從該多孔層擴(kuò)散到該半導(dǎo)體基板。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該多孔層通過執(zhí)行化學(xué)處理形成在該半導(dǎo)體基板的該表面上，該多孔層由與該半導(dǎo)體基板相同的材料形成。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該化學(xué)處理是氫氟酸處理。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該多孔層包括硅。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該多孔層通過沉積方法或印刷方法形成。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該多孔層包括選自于由氧化鈦、氧化硅和氮化硅所組成的組中的至少一種材料。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在形成該發(fā)射體層后去除該多孔層。
9.一種太陽能電池，包括半導(dǎo)體基板；發(fā)射體層，設(shè)置在該半導(dǎo)體基板的表面上；和多孔層，設(shè)置在該發(fā)射體層上，以防止太陽光被反射。
10.如權(quán)利要求9所述的太陽能電池，其中該多孔層和該發(fā)射體層為相同的材料。
11.如權(quán)利要求10所述的太陽能電池，其中該多孔層包括硅。
12.如權(quán)利要求9所述的太陽能電池，其中該多孔層和該發(fā)射體層為不同的材料。
13.如權(quán)利要求12所述的太陽能電池，其中該多孔層包括選自于由氧化鈦、氧化硅和氮化硅所組成的組中的至少一種材料。
14.如權(quán)利要求9所述的太陽能電池，還包括電連接到該發(fā)射體層的第一電極和電連接到該半導(dǎo)體基板的第二電極。
全文摘要
一種改進(jìn)效率的太陽能電池及其制造方法，包括在半導(dǎo)體基板的表面上形成多孔層；在多孔層上噴射含摻雜物的化合物；以及通過擴(kuò)散摻雜物在半導(dǎo)體基板的表面上形成發(fā)射體層。
文檔編號H01L31/042GK101051657SQ20071009204
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月5日
發(fā)明者樸相昱 申請人:三星Sdi株式會(huì)社