專利名稱：雙面太陽能電池的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光電元件的制造方法，尤指一種雙面太陽能電池(Solarcell)的制造方法。
背景技術：
現(xiàn)今，由于全球能源的持續(xù)短缺且對于能源的需求與日倶增，因此如何提供環(huán)保且干凈的能源便成為目前最迫切需要研究的議題。在各種替代性能源的研究當中，利用自然的太陽光經(jīng)由光電能量轉換產(chǎn)生電能的太陽能電池，為目前所廣泛應用且積極研發(fā)的技術，且隨著太陽能電池研發(fā)技術的精進，更已研發(fā)出雙面的太陽能電池(Bifacial SolarCell)，通過太陽能電池雙面受光的設計，使得太陽能電池的兩個表面皆可接收光線，并轉換太陽能，進而可有效地提升雙面太陽能電池的效率。 請參閱圖1A-圖IE，其為顯示傳統(tǒng)雙面多晶硅薄膜技術(Multi-crystalline,mc-Si)的太陽能電池的制造流程結構示意圖。如圖1A所示，首先，提供P型半導體基板10，并將P型半導體基板10的表面形成凹凸的紋理(Texturing)，以減低光線的反射率，其中由于凹凸的紋理相當細微，因此在圖1A中省略示出。接著，提供摻雜劑及利用熱擴散的方式在第一表面SI形成由N+型半導體所構成的射極層11 (Emitter)，且在P型半導體基板10與射極層11之間形成pn結。此時，在射極層11上也會形成磷硅玻璃層12 (Phosphoroussilicate glass，PSG)，如圖1B所示。之后，利用蝕刻的方式將表面的磷硅玻璃層12移除，如圖IC所示。 接著，再如圖1D所示，使用沉積(D印osition)的方式于射極層12上形成一層由氮硅化合物(SiNx)構成的第一抗反射膜13 (Anti-reflection coating,ARC)，以降低光線的反射率并保護射極層12。其后，如圖1E所示，同樣于第二表面S2上以三溴化硼(BBr3)做為擴散源進行摻雜，形成背表面電場層14(Back surface f ield， BSF)，并再沉積一層由氮硅化合物構成的第二抗反射膜15，之后，再使用網(wǎng)版印刷(Screen Printing)技術將鋁導電材料印刷在第一表面SI上，且以同樣的方式將銀導電材料印刷在第二表面S2上。最后，進行燒結(Firing)步驟，使第一表面S1產(chǎn)生第一電極16，以及第二表面S2產(chǎn)生第二電極17，借以以完成太陽能電池的制造。 然而在此傳統(tǒng)雙面太陽能電池的制造過程中，主要是以液態(tài)的三溴化硼(BBr3)做為擴散源，由惰性載送氣體輸送，例如N2，于樣品表面進行摻雜(Diffusion)，然而三溴化硼在進行熱擴散過程時需要極高的溫度，才能使硼擴散至P型半導體基板10內形成P+層，上述的熱擴散過程不僅工藝步驟繁復，且所需花費的時間較久，因而會延長整體工藝時間，且會耗費較高的成本，除此之外，在此熱擴散的過程中也會對P型半導體基板10產(chǎn)生極大的破壞，進而影響雙面太陽能電池的效能。 因此，如何發(fā)展一種可節(jié)省雙面太陽能電池的制造成本，且能使雙面太陽能電池的制造過程更為快速、有效率的制造方法，實為目前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一 目的在于提供一種雙面太陽能電池的制造方法，其利用3A族元素做為摻雜源，以解決傳統(tǒng)雙面太陽能電池因三溴化硼的熱擴散過程需要較高的溫度且需時較久，使得制造成本較高，且因該熱擴散過程會損害P型半導體基板，進而影響雙面太陽能電池的效能的缺陷。 為達上述目的，本發(fā)明的一較廣義實施方式為提供一種雙面太陽能電池的制造方法，至少包含步驟提供半導體基板；于半導體基板的第一表面上形成射極層，并于半導體基板與射極層間形成pn結；于射極層上形成第一抗反射膜；于半導體基板的第二表面上以網(wǎng)版印刷技術形成摻雜源層；于半導體基板與摻雜源層間形成背表面電場層；于背表面電場層上形成第二抗反射膜；于第二表面上形成至少一第二電極；以及于第一表面上形成至少一第一電極。 為達上述目的，本發(fā)明的另一較廣義實施方式為提供一種雙面太陽能電池的制造方法，至少包含步驟提供半導體基板；于半導體基板的第一表面上形成射極層，并于半導體基板與射極層間形成pn結；于射極層上形成第一抗反射膜；于半導體基板的第二表面上形成摻雜源層；于半導體基板與摻雜源層間形成背表面電場層；于背表面電場層上形成第二抗反射膜；于第二表面上形成至少一第二電極；以及于第一表面上形成至少一第一電極。 本發(fā)明所提供的雙面太陽能電池的制造方法主要利用3A族元素做為摻雜源，且采用網(wǎng)版印刷技術或濺鍍技術于雙面太陽能電池的第二表面形成摻雜源層，通過此摻雜源及對應的制造技術以有效簡化工藝，并可大幅縮短整體的工藝時間，且可進一步節(jié)省成本，可改善公知技術中采用三溴化硼的熱擴散過程需要較高的溫度且需時較久，導致制造成本較高，且會損害P型半導體基板及影響雙面太陽能電池的性能等缺點，使得雙面太陽能電池的制造過程更為簡便、快速以及有效率。


圖1A-圖IE :為傳統(tǒng)雙面太陽能電池的制造流程結構示意圖。圖2A-圖2L :為本發(fā)明優(yōu)選實施例的雙面太陽能電池的制造流程結構示意圖。上述附圖中的附圖標記說明如下10、20 :半導體基板11、21 :射極層12、22 :磷硅玻璃層13、23 :第一抗反射膜16、28 :第一電極14、25 :背表面電場層15、26 :第二抗反射膜17、27 :第二電極24 :摻雜源層26a :開口27a:第二導電材料
28a:第一導電材料
SI :第一表面
S2 :第二表面
具體實施例方式
體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本發(fā)明能夠在不同的方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質上當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。 請參閱圖2A-圖2L，其顯示本發(fā)明優(yōu)選實施例的雙面太陽能電池的制造流程結構示意圖。如圖2A所示，首先，提供半導體基板20，并將半導體基板20的第一表面Sl形成凹凸紋理，以減低光線的反射率，其中由于凹凸紋理相當細微，因此在第二圖A中省略。于一些實施例中，半導體基板20可為但不限于P型硅基板，且于半導體基板20的第一表面Sl形成凹凸紋理的方式可采用但不限于濕蝕刻或反應性離子蝕刻等方式。
接著，如圖2B所示，先提供摻雜劑以及利用例如熱擴散的方式在半導體基板20的第一表面Sl形成射極層21，于本實施例中，射極層可為但不限為N型射極層，且在半導體基板20與射極層21之間形成pn結，此時，在射極層21上也會形成磷硅玻璃層22，其后，再利用蝕刻的方式將磷硅玻璃層22移除，如圖2C所示，此時，在半導體基板20上僅覆蓋射極層21。 隨后，如圖2D所示，以等離子體輔助化學氣相沉積法沉積一氮硅化合物層于第一表面Sl的射極層21上，以形成第一抗反射膜23，其具有可降低光線的反射率、保護射極層21并具有高通透性等優(yōu)點，可使氫由第一抗反射膜23內大量穿透至硅晶片的半導體基板20內部，以進行氫鈍化過程，進而提升太陽能電池的效能。于一些實施例中，第一抗反射膜23也可由氮化硅、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鎂等材質構成，且不以此為限。 接著，再如圖2E所示，于半導體基板20的第二表面S2上形成一層摻雜源層24，當摻雜源層24形成于第二表面S2上之后，則如圖2F所示，再進行爐管燒結的步驟，使半導體基板20的第二表面S2與摻雜源層24之間產(chǎn)生一背表面電場層25。 其中，摻雜源層24由3A族的元素所構成，且其工藝可采用網(wǎng)版印刷技術，或以濺鍍(Sputtering)技術形成摻雜源層24，舉例來說，當以網(wǎng)版印刷技術形成摻雜源層24時，可將3A族元素的膠質薄膜，例如鋁膠、硼膠等，但不以此為限，印刷附著于第二表面S2上，以形成摻雜源層24。于另一些實施例中，也可以3A族的元素做為靶材進行濺鍍，且于半導體基板20的第二表面S2上形成摻雜源層24。 如此一來，在摻雜源層24的制造過程中，無論是以網(wǎng)版印刷技術或是以濺鍍技術
形成摻雜源層24，其工藝步驟均較為簡便，且可大幅縮短工藝時間，另外，在后續(xù)進行爐管
燒結的步驟中，所需耗費的時間也較為簡短，因此可有效節(jié)省成本及工藝時間。 其后，再如圖2G所示，移除覆蓋于第二表面S2上的摻雜源層24，于本實施例中，以
單面蝕刻(single side etch)的方式移除摻雜源層24，但不以此為限，以及單面蝕刻可為
但不限為化學蝕刻(chemical etch)或是干蝕刻(dryetch)。 接著，再如圖2H所示，于背表面電場層25上沉積一層由氮硅化合物構成的第二抗反射膜26，以降低光線的反射率并保護背表面電場層25。 之后，再如圖2I所示，移除部分的第二抗反射膜26，并曝露出部分的背表面電場層25，以形成多個開口 26a，其中，移除部分第二抗反射膜26的方法可采用但不限于蝕刻方式或激光加熱方式。 接著，則如圖2J所示，于第二表面S2進行金屬鍍膜(Metallization)過程，其中，金屬鍍膜過程可采用網(wǎng)版印刷技術、電鍍(plating)技術或是濺鍍技術將第二導電材料27a，例如鋁、銀，但不以此為限，形成于第二表面S2上。 于另一實施例中，第二抗反射膜26也可由二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鎂等材質構成，且不以此為限，且當?shù)诙狗瓷淠?6由上述的氧化合物所形成時，則不需進行圖21所示的移除部分第二抗反射膜26的過程，可于圖2H所示形成第二抗反射膜26的步驟后直接進行如圖2J所示的金屬鍍膜(Metallization)過程，將第二導電材料27a形成于第二表面S2上。 于本實施例中，第二導電材料27a為鋁，但不以此為限，當以網(wǎng)版印刷技術將鋁導電材料沉積于第二表面S2上后，則可進行燒結步驟，用以于第二表面S2的開口 26a處形成第二電極27。 接著，再如圖2K所示，于第一表面Sl上進行金屬鍍膜過程，于本實施例中，使用網(wǎng)版印刷技術將第一導電材料28a形成于第一表面S1上，再如圖2L所示，進行燒結步驟，使第一表面Sl上的第一導電材料28a形成第一電極28，其中該第一電極28穿過第一抗反射膜23并延伸連接至射極層21，借此以完成雙面太陽能電池的制造。 綜上所述，本發(fā)明所提供的雙面太陽能電池的制造方法主要利用3A族元素做為摻雜源，且采用網(wǎng)版印刷技術或濺鍍技術于雙面太陽能電池的第二表面形成摻雜源層，通過此摻雜源及對應的制造技術以有效簡化工藝，并可大幅縮短整體的工藝時間，且可進一步節(jié)省成本，可改善公知技術中采用三溴化硼的熱擴散過程需要較高的溫度且需時較久，
導致制造成本較高，且會損害P型半導體基板及影響雙面太陽能電池的效能等缺點，使得
雙面太陽能電池的制造過程更為簡便、快速以及有效率。是以，本發(fā)明的雙面太陽能電池的
制造方法具有極高的實用性，實為一具產(chǎn)業(yè)價值的發(fā)明，于是依法提出申請。 本發(fā)明得由本領域普通技術人員做各種修改，皆不脫所附權利要求所欲保護的范圍。
權利要求
一種雙面太陽能電池的制造方法，至少包含步驟提供一半導體基板；形成一射極層于該半導體基板的一第一表面上，并于該半導體基板與該射極層間形成pn結；形成一第一抗反射膜于該射極層上；以網(wǎng)版印刷技術形成一摻雜源層于該半導體基板的一第二表面上；形成一背表面電場層于該半導體基板與該摻雜源層間；形成一第二抗反射膜于該背表面電場層上；形成至少一第二電極于該第二表面上；以及形成至少一第一電極于該第一表面上。
2. 如權利要求1所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中于提供該半導體基板的步驟還包括形成凹凸紋理于該半導體基板表面的步驟。
3. 如權利要求1所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成該射極層于該半導體基板的該第一表面上，并于該半導體基板與該射極層間形成pn結的步驟還包括移除形成于該射極層上方的一磷硅玻璃層的步驟。
4. 如權利要求1所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成該第一抗反射膜于該射極層上的步驟是以等離子體輔助化學氣相沉積法形成該第一抗反射膜，且該第一抗反射膜為一氮硅化合物。
5. 如權利要求1所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中該摻雜源層由3A族的膠質薄膜所構成，且該摻雜源層為一鋁膠質薄膜。
6. 如權利要求1所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成該背表面電場層于該半導體基板與該摻雜源層間的步驟還包括移除該第二表面上的該摻雜源層的步驟，且該第二抗反射膜為一氮硅化合物。
7. 如權利要求1所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成該第二抗反射膜于該背表面電場層上的步驟還包括移除部分的該第二抗反射膜并暴露出部分的該背表面電場層的步驟，且該第二抗反射膜為一氧化合物。
8. 如權利要求1所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成至少該第二電極于該第二表面上的步驟還包括形成一第二導電材料于該半導體基板的該第二表面上以及使部分的該第二導電材料形成該第二電極的步驟，以及形成至少該第一電極于該第一表面上的步驟還包括形成一第一導電材料于該半導體基板的該第一表面上以及使部分的該第一導電材料形成該第一電極的步驟。
9. 一種雙面太陽能電池的制造方法，至少包含步驟提供一半導體基板；形成一射極層于該半導體基板的一第一表面上，并于該半導體基板與該射極層間形成pn結;形成一第一抗反射膜于該射極層上；形成一摻雜源層于該半導體基板的一第二表面上；形成一背表面電場層于該半導體基板與該摻雜源層間；形成一第二抗反射膜于該背表面電場層上；形成至少一第二電極于該第二表面上；以及形成至少一第一 電極于該第一表面上。
10. 如權利要求9所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中于提供該半導體基板的步驟還包括形成凹凸紋理于該半導體基板表面的步驟。
11. 如權利要求9所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成該射極層于該半導體基板的該第一表面上，并于該半導體基板與該射極層間形成pn結的步驟還包括移除形成于該射極層上方的一磷硅玻璃層的步驟。
12. 如權利要求9所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成該摻雜源層于該半導體基板的該第二表面上的步驟是以網(wǎng)版印刷技術形成該摻雜源層，該摻雜源層為3A族的膠質薄膜所構成，且該摻雜源層為一鋁膠質薄膜。
13. 如權利要求9所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成該摻雜源層于該半導體基板的該第二表面上的步驟以濺鍍技術形成該摻雜源層。
14. 如權利要求9所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成該背表面電場層于該半導體基板與該摻雜源層間的步驟還包括移除該第二表面上的該摻雜源層的步驟。
15. 如權利要求9所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成該第二抗反射膜于該背表面電場層上的步驟還包括移除部分的該第二抗反射膜并暴露出部分的該背表面電場層的步驟。
16. 如權利要求9所述的雙面太陽能電池的制造方法，其中形成至少該第二電極于該第二表面上的步驟還包括形成一第二導電材料于該半導體基板的該第二表面上以及使部分的該第二導電材料形成該第二電極的步驟，以及形成至少該第一電極于該第一表面上的步驟還包括形成一第一導電材料于該半導體基板的該第一表面上以及使部分的該第一導電材料形成該第一電極的步驟。
全文摘要
一種雙面太陽能電池的制造方法，至少包含步驟提供半導體基板；于半導體基板的第一表面上形成射極層，并于半導體基板與射極層間形成pn結；于射極層上形成第一抗反射膜；于半導體基板的第二表面上以網(wǎng)版印刷技術形成摻雜源層；于半導體基板與摻雜源層間形成背表面電場層；于背表面電場層上形成第二抗反射膜；于第二表面上形成至少一第二電極；以及于第一表面上形成至少一第一電極。本發(fā)明所提供的雙面太陽能電池的制造方法可以有效簡化工藝，并可大幅縮短整體的工藝時間，且可進一步節(jié)省成本，使得雙面太陽能電池的制造過程更為簡便、快速以及有效率。
文檔編號H01L31/18GK101752452SQ20081017780
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權日2008年12月1日
發(fā)明者曾玉珠, 沈昌宏, 游志成, 羅珮婷 申請人:臺灣茂矽電子股份有限公司