專利名稱：太陽能電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能電池，特別是，本發(fā)明涉及具有改善結構的太陽能電池。
背景技術：
太陽能電池利用太陽能產(chǎn)生電能。太陽能電池是對生態(tài)環(huán)境友好的，并且具有無限的能源和長的壽命周期。太陽能電池包括硅太陽能電池和顏料感光太陽能電池。
硅太陽能電池包括具有不同導電類型以形成PN結的半導體基板和發(fā)射體層，電連接到發(fā)射體層的第一電極，以及電連接到半導體基板的第二電極。
第一電極形成在半導體基板的前表面上，而第二電極形成在半導體基板的后表面上。然而，在這樣的太陽能電池中，因為由第一電極造成的陰影損耗巨大，所以可以降低太陽能電池效率的約10％。
為了降低陰影損耗，已經(jīng)建議采用一種后電極型太陽能電池，其第一電極形成在半導體基板的后表面上。在這樣的后電極型太陽能電池中，在PN結中產(chǎn)生的電荷必須通過相對大的距離移入第一電極。因此，會增加重新耦合(re-coupling)如雜質(zhì)晶體耦合(impurity-crystal coupling)的可能性，并由此會增加電損耗。
為了防止電損，必須采用無缺陷半導體基板。然而，因為基本上不可能制造出無缺陷半導體基板，所以經(jīng)濟性低下。
在后電極型太陽能電池中，電損耗隨著電荷移動距離的增加而增加。因此，雖然降低陰影損耗，否則不能顯著改善效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明所提供的后電極太陽能電池能夠同時降低陰影損耗和電損耗。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所提供的太陽能電池包括半導體基板，包括第一部分和第二部分；發(fā)射體部分，設置在半導體基板的前表面上，并且延伸到第一部分中的半導體基板的后表面；第一電極，電連接到發(fā)射體部分，并且設置在半導體基板的后表面上；和第二電極，電連接到半導體基板，并且設置在半導體基板的后表面上；第一部分的厚度小于第二部分的厚度。
第一電極可以設置在第一部分中，而第二電極設置在第二部分中。階差可以設置在半導體基板的第一部分和第二部分之間的界面處。
凹入部分可以設置在半導體基板的后表面中對應于第一部分。第一電極可以設置在凹入部分中。
連接到第一電極的通孔可以形成在第一部分中，并且發(fā)射體部分通過通孔延伸到后表面。


結合附圖，通過下面的詳細描述，隨著對本發(fā)明的更好理解，本發(fā)明的更完整的評價及其很多伴隨的優(yōu)點將顯而易見，其中相同的參考符號指代相同或相似的部件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池的局部截面圖；和圖2A至圖2I是圖1所示太陽能電池的制造方法的截面圖。
具體實施例方式
在下文，參照附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池的局部截面圖。
參照圖1，根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池包括半導體基板10、形成在半導體基板10中的發(fā)射體部分12、形成在半導體基板10的前表面上的防反射層14和形成在半導體基板10的后表面上的第一電極16和第二電極18。
在本實施例中，半導體基板10由硅形成，并且可以是p型。然而，本發(fā)明不限于此。就是說，半導體基板可以由硅之外的各種半導體材料形成，并且可以是n型。
在本實施例中，半導體基板10包括第一部分10a和第二部分10b。第一部分10a是發(fā)射體部分12在其中從半導體基板的前表面延伸到后表面的一部分。就是說，發(fā)射體部分12甚至形成在后表面上。第二部分10b是發(fā)射體部分12在其中僅形成在半導體基板10的前表面上的一部分。用于連接發(fā)射體部分12和形成在半導體基板10的后表面上的第一電極16的通孔10c形成在第一部分10a中。
在本實施例中，凹入部分A形成在半導體基板10的后表面中對應于第一部分10a，以形成在第一部分10a和第二部分10b之間的界面處的階差。通過這樣的階差，第一部分10a的厚度t1小于第二部分10b的厚度t2。
n型發(fā)射體部分12形成在半導體基板10中。發(fā)射體12的導電類型必須與半導體基板10的相反。因此，當半導體基板為n型時，發(fā)射體部分為p型。在本實施例中，發(fā)射體部分12形成在半導體基板10的前表面上，以與半導體基板10一起形成PN結。發(fā)射體部分12沿著在第一部分10a中的通孔10c延伸到半導體基板10的后表面。
在形成在半導體基板10的前表面上的發(fā)射體層12的部分上形成防反射層14。防反射層14抑制入射的太陽光被反射，并且防止電子在基板的表面上丟失。就是說，能夠防止由于懸空鍵(dangling bonds)引起的在基板表面上的電子損耗。
電連接到發(fā)射體部分12的第一電極16和電連接到半導體基板的第二電極18形成在半導體基板10的后表面上。在本實施例中，因為第一電極16和第二電極18形成在半導體基板10的后表面上以降低陰影損耗，所以能夠改善太陽能電池的效率。
第一電極16形成在第一部分10a的凹入部分A中。這時，因為第一電極16與形成在第一部分10a的后表面上的發(fā)射體部分12接觸，并且用第一電極16填充了通孔10c，所以第一電極16電連接到形成在第一部分10a的前表面上的發(fā)射體部分12。第一電極16由導電材料例如銀(Ag)或銅(Cu)形成，并且具有條形形狀。
第二電極18可以形成在第二部分10a的整個后表面上。第二電極18可以由導電材料如鋁(Al)形成。后場層(rear field layer)20形成在半導體基板10的后表面上對應于第二電極18。后場層20防止光激電子移入半導體基板10的后表面中。
當光進入太陽能電池時，通過光激作用產(chǎn)生的空穴-電子對被分開，電子集中于n型發(fā)射體部分12，而空穴集中于p型半導體基板10，因此產(chǎn)生電勢差。由于該電勢差，電流在第一電極16和第二電極18中流動，并且太陽能電池因此而運行。
形成在半導體基板10的前表面上的發(fā)射體部分12中的電子運動進入形成在半導體基板10的后表面上的第一電極16中。在本實施例中，通過設定第一部分10a的厚度小于第二部分10b的厚度，能夠減小電荷的運動距離。因此，在使電荷運動進入電極時，通過防止重新耦合的發(fā)生，能夠減少電損。結果，能夠改善太陽能電池的效率。
在本實施例中，通過在半導體基板的后表面中提供凹入部分，第一部分和第二部分的厚度設定成彼此不同。因此，本發(fā)明可以應用于具有各種結構的太陽能電池和制造太陽能電池的方法。
在下文，參照圖2A至2I詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池的制造方法。
圖2A至圖2I是圖1所示太陽能電池的制造方法的截面圖。
首先，如圖2A所示，p型半導體基板10由硅形成。然而，本發(fā)明不限于此。就是說，可以采用n型半導體基板或由硅之外的各種材料形成的半導體基板。
隨后，如圖2B所示，凹入部分A形成在半導體基板10的后表面中對應于將在稍后形成的第一電極(圖2H的參考標號16)。因此，第一部分10a薄于半導體基板，而第二部分10b與半導體基板的厚度相同。凹入部分A可以通過各種方法形成，例如物理/機械方法和化學方法。
隨后，如圖2C所示，通孔10c利用激光形成在第一部分10a中。半導體基板10的損壞部分利用堿性水溶液或混合酸溶液去除。因為在半導體基板10的表面中形成不規(guī)則狀，所以能夠減少太陽光損耗。
隨后，如圖2D所示，摻雜物摻入半導體基板10中，以形成n型發(fā)射體部分12。本發(fā)明不限于此。發(fā)射體部分12的導電類型必須與半導體基板10的相反。因此，當采用n型半導體基板時，需要p型發(fā)射體部分。
發(fā)射體部分12形成在半導體基板10的前表面、通孔10c的內(nèi)表面和半導體基板10的側表面與后表面上。摻雜可以通過各種方法進行，例如高溫擴散方法等。
在摻雜后，優(yōu)選利用氫氟酸水溶液去除所形成的不需要的含磷硅酸鹽玻璃(PSG)。
接下來，如圖2E所示，在形成在半導體基板10的前表面上的發(fā)射體部分12上形成防反射層14。防反射層14可以是氮化硅層、氧化硅層或氧化鈦層。防反射層14可以通過各種方法形成，例如等離子化學氣相沉積法、電子束沉積法、絲網(wǎng)印刷法和噴涂法。
隨后，如圖2F所示，包括鋁的膏18a通過印刷法涂敷在第二部分10b的后表面上，并且干燥。盡管在本實施例中采用包括鋁的膏18a，但是可以包括各種導電材料。
接下來，如圖2G所示，包括銀或銅的膏16a通過噴墨法或分配法涂敷在第一部分10a的后表面上，并且干燥。盡管在本實施例中采用包括銀或銅的膏16a，但是可以包括各種其他導電材料。
隨后，如圖2H所示，通過熱處理形成第一電極16、第二電極18和后場層20。
就是說，加熱包括鋁的膏(圖2G的參考標號18a)來形成電連接到半導體基板10的第二電極18，并且鋁以預定的厚度擴散到半導體基板10的后表面來形成后場層20，而去除發(fā)射體部分12。加熱包括銀或銅的膏16a來形成電連接到發(fā)射體部分12的第一電極16。
隨后，如圖2I所示，利用激光斷開形成在第一部分10a的后表面上的發(fā)射體部分12和形成在第二部分10b的后表面上的第二電極18。
在制造方法中，步驟的順序可以修改。這樣的修改在本發(fā)明的范圍之中。
盡管在上述的實施例中電極沒有形成在半導體基板的前表面上，但是本發(fā)明不限于此?？梢孕纬删哂行【€寬度的附加電極，以便易于聚集電子，并且這樣的修改在本發(fā)明的范圍之中。由氮化硅形成的鈍化層還可以形成在第一部分的后表面上，并且這樣的修改在本發(fā)明的范圍之中。
盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的示范性實施例和修改實例，但是本發(fā)明不限于實施例和實例，可以以各種方法對其進行修改而不脫離所附權利要求的范圍。
根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池，因為半導體基板的第一部分的厚度設定成小于第二部分的厚度，在第一部分中發(fā)射體部分從半導體基板的前表面延伸到后表面，所以能夠減小電荷的運動距離。因此，在運動電荷進入電極時，能夠防止重新耦合的發(fā)生。因為第一電極和第二電極都形成在半導體基板的后表面上，所以能夠減少太陽光的損耗。
就是說，在第一電極和第二電極都形成在半導體基板的后表面上的后電極太陽能電池中，能夠減少電損耗，并且改善太陽能電池的效率。
本發(fā)明具有凹入部分形成在半導體基板的后表面上的簡單結構，并且因此可應用于各種太陽能電池和制造太陽能電池的方法。
權利要求
1.一種太陽能電池，包括半導體基板，包括第一部分和第二部分，該半導體基板的該第一部分薄于該半導體基板的該第二部分；發(fā)射體部分，設置在該半導體基板的前表面上，并且延伸到該半導體基板的該第一部分的后表面；第一電極，電連接到該半導體基板的該發(fā)射體部分，并且設置在該半導體基板的該后表面上；和第二電極，電連接到該半導體基板，并且設置在該半導體基板的該后表面上。
2.如權利要求1所述的太陽能電池，其中該第一電極設置在該半導體基板的該第一部分中，而該第二電極設置在該半導體基板的該第二部分中。
3.如權利要求1所述的太陽能電池，還包括階差，設置在該半導體基板的該第一部分和該第二部分之間的界面處。
4.如權利要求1所述的太陽能電池，還包括凹入部分，設置在該半導體基板的后表面中對應于該第一部分。
5.如權利要求4所述的太陽能電池，其中該第一電極設置在該半導體基板的該后表面中的該凹入部分中。
6.如權利要求1所述的太陽能電池，還包括連接到該半導體基板的該第一部分中的該第一電極的通孔，該發(fā)射體部分通過該通孔延伸到該半導體基板的該后表面。
全文摘要
一種太陽能電池，包括半導體基板，具有第一部分和第二部分；半導體基板的發(fā)射體部分，設置在半導體基板的前表面上，并且延伸到半導體基板的第一部分的后表面；第一電極，電連接到半導體基板的發(fā)射體部分，并且設置在半導體基板的后表面上；和第二電極，電連接到半導體基板，并且設置在半導體基板的后表面上。半導體基板的第一部分薄于半導體基板的第二部分。
文檔編號H01L31/042GK101051656SQ20071009676
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權日2006年4月6日
發(fā)明者樸相昱 申請人:三星Sdi株式會社