專利名稱：太陽能電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及太陽能電池的制造方法。
背景技術(shù)：
本申請要求2009年2月16日提交的韓國專利申請No. 10-2009-0012411的優(yōu)先 權(quán)，此處以引證的方式并入其全部內(nèi)容。為了滿足近來增長的能源需求，已經(jīng)開發(fā)出將太陽光能轉(zhuǎn)換成電能的各種太陽能 電池。在這些太陽能電池中，使用硅膜的太陽能電池被廣泛應(yīng)用在商業(yè)中。通常，太陽能電池利用外部光在其半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子/空穴對。在電子/空穴對 中，通過在pn結(jié)產(chǎn)生的電場，電子移向n型半導(dǎo)體，空穴移向p型半導(dǎo)體。因此，產(chǎn)生電力。為了具備更優(yōu)秀的性能，太陽能電池被開發(fā)以增強其入射光效率。因而，提出了使 更大量的光進入薄膜的各種結(jié)構(gòu)，所述各種結(jié)構(gòu)包括pn結(jié)并且將太陽光轉(zhuǎn)換為電能。薄膜型結(jié)構(gòu)包括紋理化結(jié)構(gòu)(textured structure)，該紋理化結(jié)構(gòu)具有在透明層 上形成的不平坦圖案。紋理化結(jié)構(gòu)的太陽能電池被積極研究以實現(xiàn)提高的入射光效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明實施方式涉及一種太陽能電池的制造方法，其能夠基本上克服因相 關(guān)技術(shù)的局限和缺點帶來的一個或更多個問題。本發(fā)明實施方式的目的是提供一種具有提高的入射光效率的太陽能電池和該太 陽能電池的制造方法。本發(fā)明實施方式的附加特征和優(yōu)點將在下面的描述中描述，且將從描述中部分地 顯現(xiàn)，或者可以通過本發(fā)明實施方式的實踐來了解。通過書面的說明書及其權(quán)利要求以及 附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)和獲得本發(fā)明實施方式的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個總的方面，一種制造太陽能電池的方法包括以下步 驟在透明基板上形成第一透明導(dǎo)電層；利用蝕刻劑溶液對所述第一透明導(dǎo)電層的上表面 進行紋理化，該蝕刻劑溶液包含分子量約為58 300的酸；在所述第一透明導(dǎo)電層上形成 光電轉(zhuǎn)換層；在所述光電轉(zhuǎn)換層上形成第二透明導(dǎo)電層；以及在所述第二透明導(dǎo)電層上形 成背電極。在對第一透明導(dǎo)電層進行紋理化的過程中，本發(fā)明實施方式的太陽能電池的制造 方法使得晶體的上部而不是晶體之間的側(cè)部被蝕刻，因為使用了包含分子量約為58 300 的酸的蝕刻劑溶液，即，使用了包含大分子量的酸的蝕刻劑溶液。由此，該太陽能電池的制 造方法可以形成具有圓形的不平坦圖案的第一透明導(dǎo)電層。換句話說，該太陽能電池的制 造方法使得第一透明導(dǎo)電層形成具有大間距的不平坦圖案。因此，可以提供一種在第一透 明導(dǎo)電層的界面具有增強的透光率的太陽能電池。蝕刻劑溶液可以包含醋酸，并且醋酸可以包含氫鍵。由此，蝕刻劑溶液可以具有與 分子量約為120的酸相似的特性。因此，本發(fā)明實施方式的太陽能電池的制造方法利用包含醋酸的溶液對第一透明導(dǎo)電層進行紋理化，從而可以提供具有提高的透光率的太陽能電池。在檢查隨后的附圖和詳細描述之后，其它系統(tǒng)、方法、特點以及優(yōu)點將會，或?qū)⒆?成對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的。所有這些附加的系統(tǒng)、方法、特點以及優(yōu)點將會包括在該 描述中，在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)，并且被隨后的權(quán)利要求保護。該部分中沒有對那些權(quán)利要 求的限制。其它方面和優(yōu)點將在下面結(jié)合實施方式討論。應(yīng)該理解的是，本公開的上述一 般描述和下述詳細描述是示例性和說明性的，且旨在提供所要求保護的本公開的進一步解 釋。


附圖被包括在本申請中以提供對本發(fā)明實施方式的進一步理解，并結(jié)合到本申請 中且構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施方式，且與說明書一起用于解釋本公 開的原理。附圖中圖1至6是例示根據(jù)本公開的一個實施方式的薄膜型太陽能電池的制造方法的截 面圖；圖7是示出根據(jù)一個實驗例而形成的透明導(dǎo)電層的照片；圖8是例示按照時間，根據(jù)實驗例和比較例而形成的透明導(dǎo)電層的光透射量的 圖；以及圖9是例示按照波長，根據(jù)實驗例和比較例而形成的透明導(dǎo)電層的透光率的圖。
具體實施例方式下面將詳細描述本公開的實施方式，在附圖中例示出了其示例。在下文中介紹的 這些實施方式被提供作為示例，以向本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員傳達其精神。因此，這些實施方 式以不同的形式來實施，由此不限于在此所描述的這些實施方式。此外，可以理解在實施方式中，當(dāng)一個元件，諸如基板、層、區(qū)域、膜、或電極，形成 在另一個元件“上”或“下”時，其可以是直接形成在該另一元件上或下，或者也可以存在居 間元件(間接地)。術(shù)語一個元件“上”或“下”將根據(jù)附圖來確定。在附圖中，為清楚起見， 元件的邊可以被夸大，但是這并不代表元件的實際尺寸。圖1至6是例示根據(jù)本公開的一個實施方式的薄膜型太陽能電池的制造方法的截 面圖。在圖1至6中，圖3是示出圖2中A部分的放大截面圖。參考圖1，制備透明基板100。利用蝕刻劑溶液或蝕刻氣體來對透明基板100的上 表面進行紋理化(textured)?；蛘?，可以通過諸如噴砂工序及其它工序的各種工序來對透 明基板的上表面進行紋理化。透明基板100由透明絕緣材料形成。實際上，透明基板100可以是玻璃基板、石英 基板、以及塑料基板中的任意一種。然后，在透明基板100上形成第一透明導(dǎo)電層200。通過在基板100上沉積透明導(dǎo) 電材料來制備第一透明導(dǎo)電層200。作為透明導(dǎo)電材料的示例，可以使用氧化鋅(ZnO)、氧 化錫(SnO)、或氧化銦錫(ITO)。此外，可以將鎵(Ga)、鋁(Al)或硼(B)摻雜到氧化鋅(ZnO) 中，并且可以將氟(F)摻雜到氧化錫(SnO)中。由此，用第一透明層200可以容易地傳輸空穴(或電空穴)。第一透明導(dǎo)電層200可以通過包括濺射步驟的化學(xué)氣相沉積(CVD)工序或物理氣相沉積(PVD)工序來形成?；蛘撸谝煌该鲗?dǎo)電層200可以通過各種薄膜沉積工序來形成。同樣，可以在較低溫度下形成第一透明導(dǎo)電層200。例如，第一透明導(dǎo)電層200可以在約150°C 180°C的溫度范圍內(nèi)形成。優(yōu)選的，第一透明導(dǎo)電層200在約150°C 160°C 的溫度范圍內(nèi)形成。此外，第一透明導(dǎo)電層200可以具有約1.9 2.0的折射率。第一透明導(dǎo)電層200 可以具有約4000人 6000A范圍的厚度。如圖2所示，對第一透明導(dǎo)電層200的上表面進行紋理化。使用包含分子量為約 58 300的酸的蝕刻劑溶液來對第一透明導(dǎo)電層200進行紋理化。通過將第一透明導(dǎo)電層200浸入酸溶液中來對其進行紋理化。在這種情況下，可 以將第一透明導(dǎo)電層200浸入酸溶液大約5秒到一分鐘。優(yōu)選的，將第一透明導(dǎo)電層200 浸入酸溶液大約5 30秒。所述酸可以包括氫鍵。由此，所述酸可以具有與兩倍分子量的酸相似的特性。例 如，如果分子量為60的酸包含氫鍵，則其可以具有與分子量為120的其它酸相似的特性。作為酸的示例，可以使用醋酸。在這種情況下，蝕刻劑溶液可以包含約1 4wt% 的醋酸。優(yōu)選的，蝕刻劑溶液包含約3襯％的醋酸。如圖3所示，紋理化工序使得不平坦圖案201形成在第一透明導(dǎo)電層200的上表 面上。不平坦圖案201被形成為平緩傾斜的。換句話說，不平坦圖案201可以形成為圓形。 由此，不平坦圖案201可以被形成為具有延長的間距P以及低的高度。例如，不平坦圖案 201可以具有約0.5 LOym的間距范圍以及約0. 1 0. 3μπι的高度。由于利用包含分 子量為58 300的酸的蝕刻劑溶液來對第一透明導(dǎo)電層200的上表面進行紋理化，產(chǎn)生了 這種平滑圓形的不平坦圖案201。在紋理化工序之后，如圖4所示，在第一透明導(dǎo)電層200上形成光電轉(zhuǎn)換層300。 光電轉(zhuǎn)換層300包括在第一透明導(dǎo)電層200上順序堆疊的ρ型硅層310，i型硅層320，以 及η型硅層330。通過沉積ρ型雜質(zhì)和硅(或摻雜硅)的化學(xué)氣相沉積(CVD)工序來在第一透明導(dǎo) 電層200上形成ρ型硅層310?；蛘?，可以在第一透明導(dǎo)電層200上沉積碳化硅，來替代硅。 P型硅層310覆蓋不平坦圖案201。P型雜質(zhì)可以包括由硼(B)、鎵(Ga)、銦(In)及其它元 素構(gòu)成的第三元素組中的任意一種。因此，P型硅層310可以由摻雜ρ型雜質(zhì)的非晶硅形 成。通過CVD法在ρ型硅層310上沉積硅來形成i型硅層320。此時，在i型硅層320 不摻雜導(dǎo)電雜質(zhì)。通過在i型硅層320上沉積η型雜質(zhì)和硅來形成覆蓋i型硅層320的η型硅層 330。η型雜質(zhì)可以是由銻(Sb)、砷(As)、磷(P)及其它元素構(gòu)成的第五元素組中的任意一 種。因此，P型硅層310可以具有在非晶硅膜中摻雜η型雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)。ρ型硅層310響應(yīng)于太陽光并產(chǎn)生空穴(電空穴)。在ρ型硅層310中產(chǎn)生的空 穴被傳輸?shù)降谝煌该鲗?dǎo)電層200。設(shè)置在ρ型硅層310上的i型硅層320由未摻雜任何雜質(zhì)的非晶硅構(gòu)成。由此，夾在P型硅層310和η型硅層330之間的i型硅層320起到緩沖的作用。設(shè)置在i型硅層320上的η型硅層330還與隨后將形成的第二透明導(dǎo)電層400相 鄰。η型硅層330響應(yīng)于太陽光并產(chǎn)生電子。在η型硅層330中產(chǎn)生的電子被傳輸?shù)降诙?透明導(dǎo)電層400。參考圖5，在光電轉(zhuǎn)換層300上形成第二透明導(dǎo)電層400。通過在光電轉(zhuǎn)換層300 上沉積透明導(dǎo)電材料來制備第二透明導(dǎo)電層400。透明導(dǎo)電材料可以是氧化鋅(ZnO)、氧化 錫(SnO)、氧化銦錫(ITO)、及其它材料中的任意一種。硼可以被摻雜到由氧化錫(SnO)構(gòu) 成的第二透明導(dǎo)電層400中?？梢允褂肅VD工序和PVD工序中的任意一種來形成第二透明導(dǎo)電層400。而且，第 二透明導(dǎo)電層400可以在低溫或高溫下形成。例如，第二透明導(dǎo)電層400可以在約150°C 180°C的溫度范圍內(nèi)形成。優(yōu)選的，第二透明導(dǎo)電層400通過在約150°C 160°C的溫度范 圍內(nèi)執(zhí)行的CVD工序和PVD工序中的任意一種來形成?；蛘?，第二透明導(dǎo)電層400可以在 約250°C 300°C的溫度范圍內(nèi)形成。此外，第二透明導(dǎo)電層400可以具有約1.9 2.0的折射率。設(shè)置在η型硅層330 上的第二透明導(dǎo)電層400易于傳輸電子。由此，第二透明導(dǎo)電層400具有相當(dāng)高的電子遷 移率。隨后，如圖6所示，在第二透明導(dǎo)電層400上形成背電極(rearelectrodebOO。背 電極500可以通過使用銀(Ag)靶或鋁靶的濺射工序來形成?；蛘?，背電極500可以通過在 第二透明導(dǎo)電層400上涂敷電極材料漿并硬化所涂敷的電極材料漿來形成。當(dāng)這種太陽能電池暴露在太陽光下時，太陽光經(jīng)過透明基板100和第一透明導(dǎo)電 層200進入光電轉(zhuǎn)換層300。入射的太陽光使得在ρ型、i型及η型硅層310、320和330中 產(chǎn)生成對的電子和空穴(電空穴)。此時，由于P型硅層310和η型硅層330形成的電場， 在硅層310、320和330中產(chǎn)生的電子/空穴對中的電子飄移到背電極500中。由于ρ型硅 層310和η型硅層330形成的電場，在硅層310、320和330中產(chǎn)生的電子/空穴對中的空 穴也飄移到第一透明導(dǎo)電層200中。由此，在第一透明導(dǎo)電層200和背電極500之間感應(yīng) 出電勢差。因此，根據(jù)本公開的實施方式的太陽能電池產(chǎn)生與電勢差相對應(yīng)的電能。本實施方式的太陽能電池包括具有紋理化上表面的第一透明導(dǎo)電層200。由此，太 陽光有效地從第一透明導(dǎo)電層200進入光電轉(zhuǎn)換層300。換句話說，在第一透明導(dǎo)電層200 和光電轉(zhuǎn)換層300之間的界面的太陽光的反射被最小化。因此，本實施方式的太陽能電池 具有提高的電產(chǎn)生效率。而且，根據(jù)本公開的實施方式的太陽能電池使得第一透明導(dǎo)電層200的上表面能 夠形成平緩的不平坦圖案201。另外，第一透明導(dǎo)電層200可以在低溫下形成。這是由于利 用包含大分子量的酸的蝕刻劑溶液對第一透明導(dǎo)電層200進行紋理化。更具體地，當(dāng)?shù)谝煌该鲗?dǎo)電層200在低溫范圍內(nèi)形成時，例如，在150°C 180°C的 溫度范圍內(nèi)，在第一透明導(dǎo)電層200中可能產(chǎn)生缺陷和非均勻結(jié)晶。除此之外，形成第一透 明導(dǎo)電層200的晶體之間的間隙202會變大。為此，本實施方式的方法執(zhí)行了利用包含大 分子量的酸(諸如醋酸)的蝕刻劑溶液對第一透明導(dǎo)電層200進行紋理化的工序。在這種 情況下，包含大分子量的酸的蝕刻劑溶液避免了紋理化工序中的晶體側(cè)向蝕刻現(xiàn)象以及晶 體的損壞。由此，所述酸不會進入缺陷和/或間隙，并且平緩的不平坦圖案201形成在第一透明導(dǎo)電層200上。因此，第一透明導(dǎo)電層200具有更加增強的折射率，使得大量太陽光可 以進入光電轉(zhuǎn)換層300。結(jié)果，本實施方式的太陽能電池的制造方法可以提供具有提高的入 射光效率以及提高的電產(chǎn)生效率的太陽能電池。另外，平緩的不平坦圖案201可以使根據(jù) 本實施方式的太陽能電池產(chǎn)生光阱效應(yīng)(lighttrapping effect) 0另外，通過低溫工序形 成的第一透明導(dǎo)電層200易于被包含大分子量的酸(諸如醋酸)的蝕刻劑溶液紋理化。換 句話說，通過低溫工序，本實施方式的太陽能電池的制造方法可以制造具有提高的入射光 效率的太陽能電池。此外，第一透明導(dǎo)電層200的平緩紋理化的上表面使得第一透明導(dǎo)電層200具有 低電阻。實際上，第一透明導(dǎo)電層200具有比利用包含小分子量的酸(諸如鹽酸、硝酸或 其它酸)的蝕刻劑溶液而被急劇地紋理化的其它透明導(dǎo)電層更低的電阻。換句話說，本實 施方式的太陽能電池的制造方法能夠利用包含諸如醋酸的大分子量的酸的蝕刻劑溶液來 對第一透明導(dǎo)電層200進行紋理化，由此減少了晶粒界面的損傷并降低了第一透明導(dǎo)電層 200的電阻。因此，由于第一透明導(dǎo)電層200的電阻減小，所以本實施方式的太陽能電池的 制造方法可以提供一種具有提高的電產(chǎn)生效率的太陽能電池。本實施方式的這種太陽能電池的制造方法可以應(yīng)用到多種太陽能電池。例如，以 上的太陽能電池的制造方法可以應(yīng)用在CIGS(銅銦鎵(二)硒)基太陽能電池、硅基太陽 能電池、染料敏化太陽能電池(DSSC)、II-VI族化合物半導(dǎo)體太陽能電池、III-VI族化合物 半導(dǎo)體太陽能電池及其它太陽能電池的制造中。實驗例在大約180°C的溫度下，通過在透明玻璃基板上沉積摻雜鎵的氧化鋅來形成厚度 約5GGGA的透明導(dǎo)電層#1。隨后，將透明導(dǎo)電層#1浸入包含約的醋酸的溶液中約 30秒。比較例在與實驗例相同的條件下形成透明導(dǎo)電層#2。隨后，將透明導(dǎo)電層#2浸入包含約 0. 25wt%的硝酸的溶液中約30秒。圖7是示出根據(jù)實驗例形成的透明導(dǎo)電層的照片。圖8是例示按照時間，根據(jù)實 驗例和比較例而形成的透明導(dǎo)電層的光透射量的圖。圖9是例示按照波長，根據(jù)實驗例和 比較例而形成的透明導(dǎo)電層的透光率的圖。參考圖7，明確地顯示了通過實驗例而平緩地形成了不平坦圖案。而且，通過實驗 例形成的不平坦圖案大部分是圓形的。如圖8所示，在整個時間段，實驗例的透明導(dǎo)電層#1相對于比較例的透明導(dǎo)電層 #2明顯具有更大的光透射量。此外，如圖9所示，在幾乎整個波長范圍內(nèi)，透明導(dǎo)電層#1相 對于比較例的透明導(dǎo)電層#2具有更高的透光率。因此，很明顯，實驗例相對于比較例可以 提供提高的入射光效率和提高的電產(chǎn)生效率。本說明書中“ 一個實施方式”、“實施方式”、“示例實施方式，，等是指與該實施方式 相關(guān)地描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施方式中。這些詞語在說 明書中不同位置的出現(xiàn)不一定全部指代相同的實施方式。另外，當(dāng)與任何實施方式相關(guān)地 描述具體特征、結(jié)構(gòu)、或特性時，認為結(jié)合其它實施方式實現(xiàn)該特征、結(jié)構(gòu)、或特性是在本領(lǐng)域技術(shù)人員的考慮范圍內(nèi)。 盡管參照多個示例性實施方式描述了實施方式，應(yīng)理解的是本領(lǐng)域技術(shù)人員可建議落入本公開的原理的精神和范圍內(nèi)的許多其它修改和實施方式。更具體地，在本公開、附 圖以及所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，在主題組合設(shè)置的組成部分和/或設(shè)置中可以做出各種 變型和修改。除了組成部分和/或設(shè)置中的變型和修改之外，替換使用對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員也是明顯的。
權(quán)利要求
一種制造太陽能電池的方法，該方法包括以下步驟在透明基板上形成第一透明導(dǎo)電層；利用蝕刻劑溶液對所述第一透明導(dǎo)電層的上表面進行紋理化，該蝕刻劑溶液包含分子量約為58～300的酸；在所述第一透明導(dǎo)電層上形成光電轉(zhuǎn)換層；在所述光電轉(zhuǎn)換層上形成第二透明導(dǎo)電層；以及在所述第二透明導(dǎo)電層上形成背電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述第一透明導(dǎo)電層的步驟包括在所述透明 基板上沉積氧化鋅的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述氧化鋅被摻雜有鎵、鋁和硼中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述透明導(dǎo)電層的步驟包括在約150°C 180°C的溫度范圍內(nèi)在所述透明基板上沉積透明導(dǎo)電氧化物材料的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對所述透明導(dǎo)電層的上表面進行的紋理化使得在 所述第一透明導(dǎo)電層上能夠形成具有約0. 5 y m 1. 0 y m的間距范圍的不平坦圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述蝕刻劑溶液包含醋酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述醋酸在所述蝕刻劑溶液中的含量是約 至lj 4wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述酸包含氫鍵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能電池的制造方法。所述太陽能電池的制造方法包括以下步驟在透明基板上形成第一透明導(dǎo)電層；利用蝕刻劑溶液對所述第一透明導(dǎo)電層的上表面進行紋理化，該蝕刻劑溶液包含分子量約為58～300的酸；在所述第一透明導(dǎo)電層上形成光電轉(zhuǎn)換層；在所述光電轉(zhuǎn)換層上形成第二透明導(dǎo)電層；以及在所述第二透明導(dǎo)電層上形成背電極。
文檔編號H01L31/18GK101807623SQ20091025849
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者樸元緒, 樸成基, 李正禹, 沈敬珍, 金泰潤 申請人:樂金顯示有限公司