專利名稱：太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池，且尤其涉及一種太陽(yáng)能電池于內(nèi)部具有較佳反射效率。
背景技術(shù)：
硅基太陽(yáng)能電池為業(yè)界常見(jiàn)的一種太陽(yáng)能電池。硅基太陽(yáng)能電池的原理是將高純 度的半導(dǎo)體材料(硅)加入摻質(zhì)物使其呈現(xiàn)不同的性質(zhì)，以形成P型半導(dǎo)體及η型半導(dǎo)體， 并將Pn兩型半導(dǎo)體相接合，如此即可形成一 ρ-η接面。當(dāng)太陽(yáng)光照射到一個(gè)ρ-η結(jié)構(gòu)的半 導(dǎo)體時(shí)，光子所提供的能量可能會(huì)把半導(dǎo)體中的電子激發(fā)出來(lái)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。通過(guò)電 極的設(shè)置使空穴往電場(chǎng)的方向移動(dòng)并使電子則往相反的方向移動(dòng)，如此即可構(gòu)成太陽(yáng)能電 池。一般來(lái)說(shuō)，要對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行改良，首先是從提升其光電轉(zhuǎn)換效率著手。然而現(xiàn)有太陽(yáng)能電池中，倘若半導(dǎo)體材料的厚度越薄，則對(duì)于光線的反射效率就 越低，意即光線通過(guò)半導(dǎo)體材料的通過(guò)率偏高，則會(huì)使得在太陽(yáng)能電池內(nèi)的光線再利率，即 在太陽(yáng)能電池內(nèi)的光線反射率偏低，就會(huì)損失光線的吸收率。因而，導(dǎo)致太陽(yáng)能電池的光電 轉(zhuǎn)換率偏低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池，其對(duì)于光線(例如紅外光光線)具有較佳反射效率。本發(fā)明提出一種太陽(yáng)能電池，其包括半導(dǎo)體基材、摻雜層、抗反射層、電極、鈍化堆 棧層以及接觸層。半導(dǎo)體基材具有前表面以及后表面。摻雜層位于半導(dǎo)體基材的前表面上。 抗反射層位于摻雜層上。電極位于抗反射層上且與摻雜層電性連接。鈍化堆棧層位于半導(dǎo) 體基材的后表面上，且鈍化堆棧層包括第一介電層、第二介電層以及夾于第一介電層與第 二介電層之間的中間介電層。特別是，中間介電層的介電常數(shù)實(shí)質(zhì)上低于第一介電層的介 電常數(shù)以及第二介電層的介電常數(shù)。接觸層覆蓋鈍化堆棧層且與半導(dǎo)體基材的后表面電性 接觸。其中，該中間介電層的介電常數(shù)約大于或等于1并且小于氧化硅的介電常數(shù)。其中，該中間介電層包括碳氧化硅、多孔性碳氧化硅、氮碳化硅、多孔性氮碳化硅、 含氟聚合物、多孔性含氟聚合物、含氟氧化硅、多孔性含氟氧化硅、多孔硅石膜、黑鉆石、多 孔性黑鉆石、含甲基硅倍半氧烷、多孔性甲基硅倍半氧烷、氫硅酸鹽類、多孔性氫硅酸鹽類、 或上述的組合。其中，該中間介電層的厚度約介于5納米至500納米，該第一介電層的厚度約介于 5納米至100納米，且該第二介電層的厚度約介于5納米至100納米。其中，該第一介電層與該第二介電層分別包括氧化硅、氮化硅或是氮氧化硅。其中，該第一介電層包括氧化硅且該第二介電層包括氮化硅。其中，該第一介電層包括氧化硅且該第二介電層包括氧化硅。
其中，該第一介電層包括氮化硅且該第二介電層包括氮化硅。其中，該半導(dǎo)體基材包括一摻雜半導(dǎo)體材料。其中，該接觸層包括金屬?；谏鲜?，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的鈍化堆棧層包括第一介電層、中間介電層以及 第二介電層，其中中間介電層的介電常數(shù)實(shí)質(zhì)上低于第一介電層的介電常數(shù)以及第二介電 層的介電常數(shù)。由于中間介電層的介電常數(shù)夠低，因此可以提升光線(例如紅外光光線) 在太陽(yáng)能電池內(nèi)的反射效率，進(jìn)而提高太陽(yáng)能電池的效能。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。
圖2顯示出五種太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的反射率與波長(zhǎng)的曲線圖。
其中，附圖標(biāo)記
102 半導(dǎo)體基底
102a, 102b 表面
104 摻雜層
106 抗反射層
107 電極
108 鈍化堆棧層
108a:第一介電層
108b 中間介電層
108c 第二介電層
110 接觸層
A E 曲線
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例的 太陽(yáng)能電池包括半導(dǎo)體基材102、摻雜層104、抗反射層106、電極107、鈍化堆棧層108以及 接觸層110。半導(dǎo)體基材102具有前表面10 以及后表面102b。在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體基材 102例如是摻雜有P型摻質(zhì)的半導(dǎo)體材料。所述P型摻質(zhì)可以是選自元素周期表中三族 元素的群組，例如是硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga), 10 (In)等等。另外，半導(dǎo)體基材102的材料 可為硅、硫化鎘(CdS)、銅銦鎵二硒(Cuhfe^e2，CIGS)、銅銦二硒(CiJr^e2, CIS)、碲化鎘 (CdTe)、半導(dǎo)體有機(jī)材料(organic material)或上述材料堆棧的多層結(jié)構(gòu)。上述的硅包括 單晶娃(single crystal silicon)、多晶娃(polycrystal silicon)、非晶娃(amorphous silicon)或是微晶娃(microcrystal silicon)。摻雜層104是位于半導(dǎo)體基材102的前表面10 上。在本實(shí)施例中，摻雜層104 例如是摻雜有N型摻質(zhì)的半導(dǎo)體材料。所述N型摻質(zhì)可以是選自元素周期表中的第五族元 素，例如磷(P)、砷(As)或是銻(Sb)等等。類似地，摻雜層104的材料可為硅、硫化鎘、銅銦鎵二硒、銅銦二硒、碲化鎘、半導(dǎo)體有機(jī)材料或上述材料堆棧的多層結(jié)構(gòu)。上述的硅包括單 晶硅、多晶硅、非晶硅或是微晶硅?？狗瓷鋵?06是位于摻雜層104上?？狗瓷鋵?06可為單層或多層結(jié)構(gòu)，且其材 質(zhì)例如是氮氧化硅、氮化硅或是其它的抗反射材料、或上述的組合。電極107位于抗反射層106上并且與摻雜層104電性連接。更詳細(xì)而言，電極 107是貫穿抗反射層106而與摻雜層104電性連接。電極107可為單層或多層結(jié)構(gòu)，且 其材料可包括金屬材料(如鋁、金、銀、銅、鉬、鈦、鉭等)或透明導(dǎo)電氧化物(transparent conductive oxide, TC0)o所述透明導(dǎo)電氧化物例如是氧化鋁鋅(AZO)、銦鋅氧化物(IZO)、 銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅(SiO)、二氧化錫(SnO2)、氧化銦(In2O3)或是其它透明導(dǎo)電材質(zhì)。鈍化堆棧層108是位于半導(dǎo)體基材102的后表面102b上，且鈍化堆棧層108包括 第一介電層108a、第二介電層108c以及夾于第一介電層108a與第二介電層108c之間的中 間介電層108b。特別是，中間介電層108c的介電常數(shù)實(shí)質(zhì)上低于第一介電層108a的介電 常數(shù)，且中間介電層108c的介電常數(shù)實(shí)質(zhì)上低于第二介電層的介電常數(shù)。根據(jù)本實(shí)施例，第一介電層108a以及第二介電層108c可為氧化硅、氮化硅或是氮 氧化硅、或是其它合適的材料為范例，但不以此為限。本發(fā)明是以第一介電層108a以及第 二介電層108c實(shí)質(zhì)上都為同一材料為范例。然而，于其它實(shí)施例中，第一介電層108a以及 第二介電層108c可為不同的材料。再者，第一介電層108a以及第二介電層108c其中一者 可為單層或多層結(jié)構(gòu)。而中間介電層108b的介電常數(shù)約大于或等于1并且小于氧化硅的介 電常數(shù)?；谏鲜?，中間介電層108b可為單層或多層結(jié)構(gòu)，且其材料包括碳氧化硅(SiCO)、 多孔性碳氧化硅(SiCO)、氮碳化硅(SiCN)、多孔性氮碳化硅(SiCN)、含氟聚合物、多孔性含 氟聚合物、含氟氧化硅、多孔性含氟氧化硅、多孔硅石膜、黑鉆石(blackDiamond)、多孔性黑 鉆石(black Diamond)、含甲基硅倍半氧烷(Methylsilsesquioxane，MSQ)、多孔性甲基硅倍 半氧燒(Methylsilsesquioxane，MSQ)、氫硅酸鹽類(Hydrogen Silsesquioxane,HSQ)、多孔 性氫硅酸鹽類(Hydrogen Silsesquioxane，HSQ)、或其它合適的材料、或上述的組合。舉例而言，第一介電層108a、中間介電層108b以及第二介電層108c的組合可為氧 化硅-低介電常數(shù)介電層-氮化硅；氮化硅-低介電常數(shù)介電層-氧化硅；氧化硅-低介 電常數(shù)介電層-氧化硅；或是氮化硅-低介電常數(shù)介電層-氮化硅。較佳的是，第一介電層 108a、中間介電層108b以及第二介電層108c的組合為氧化硅-低介電常數(shù)介電層-氮化 硅，但是不以此為限。另外，在上述鈍化堆棧層108中，中間介電層108c的厚度約介于5納米(nm)至500 納米(nm)，第一介電層108a的厚度介于5納米(nm)至100納米(nm)，且第二介電層108b 的厚度介于5納米(nm)至100納米(nm)。換言之，中間介電層108c的厚度實(shí)質(zhì)上大于第 一介電層108a的厚度，且中間介電層108c的厚度實(shí)質(zhì)上大于第二介電層108c的厚度。接觸層110是覆蓋鈍化堆棧層108且與半導(dǎo)體基材102的后表面102b電性接觸。 更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，接觸層Iio穿過(guò)鈍化堆棧層108而與半導(dǎo)體基材102的后表面102b電性接 觸。接觸層110可為單層或多層結(jié)構(gòu)，且其材料包括金屬材料，較佳的是選用具有高導(dǎo)電性 且高反射性的金屬材料，例如是如鋁或是其它金屬。當(dāng)然，若不考慮接觸電阻問(wèn)題，接觸層 110可采用電極107所述的材料。在上述的實(shí)施例中，設(shè)置在半導(dǎo)體基材102的背表面102b的鈍化堆棧層108是由第一介電層108a、第二介電層108c以及夾于第一介電層108a與第二介電層108c之間的 中間介電層108b構(gòu)成。而且，中間介電層108c的介電常數(shù)實(shí)質(zhì)上低于第一介電層108a的 介電常數(shù)，且中間介電層108c的介電常數(shù)實(shí)質(zhì)上低于第二介電層的介電常數(shù)。由于中間介 電層108b的介電常數(shù)夠低，因此，當(dāng)光線自半導(dǎo)體基材102的前表面10 射入而進(jìn)入鈍化 堆棧層108時(shí)，光線可于鈍化堆棧層108具有較佳的反射效率。特別是，對(duì)于紅外光光線來(lái) 說(shuō)，紅外光光線在鈍化堆棧層108具有較佳的反射效率。以下將以五種不同的鈍化層結(jié)構(gòu)來(lái)比較其反射效率。圖2顯示出五種太陽(yáng)能電池 結(jié)構(gòu)的反射率與波長(zhǎng)的曲線圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，曲線A至E代表五種太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的反射率 與波長(zhǎng)的關(guān)系。在曲線A E所代表的太陽(yáng)能電池中，其半導(dǎo)體基材(摻雜P型離子的結(jié) 晶硅)、摻雜層(摻雜N型離子的結(jié)晶硅)、抗反射層(氮化硅)、電極以及接觸層(鋁)的 材質(zhì)都相同，唯有鈍化層的組成不相同。在曲線A所代表的太陽(yáng)能電池中，鈍化層是由氧化硅(厚度約15nm)-低介電常數(shù) 材料(厚度約IOOnm)-氧化硅(厚度約15nm)堆棧層所構(gòu)成為范例，其中低介電常數(shù)材料 的介電常數(shù)約為3為范例。而且，低介電常數(shù)材料的介電常數(shù)實(shí)質(zhì)上都低于氧化硅的介電 常數(shù)或氮化硅的介電常數(shù)。在曲線B所代表的太陽(yáng)能電池中，鈍化層是由氧化硅(厚度約15nm)-氮化硅(厚 度約IOOnm)堆棧層所構(gòu)成。在曲線C所代表的太陽(yáng)能電池中，鈍化層是由氧化硅(厚度約15nm)-氮化硅(厚 度約IOOnm)-氧化硅(厚度約15nm)堆棧層所構(gòu)成。在曲線D所代表的太陽(yáng)能電池中，鈍化層是由氧化硅(厚度約15nm)所構(gòu)成。在曲線E所代表的太陽(yáng)能電池中，則無(wú)設(shè)置鈍化層。由圖2的圖表可知，A曲線所代表的太陽(yáng)能電池具有較佳的反射效率。特別是，對(duì) 于波長(zhǎng)約為800 IOOnm之間的紅外線光線具有較佳的反射效率。換言之，鈍化層是由堆 棧結(jié)構(gòu)所構(gòu)成且堆棧結(jié)構(gòu)中的中間介電層層是具有低介電常數(shù)介電材料，此種鈍化層的結(jié) 構(gòu)具有較佳的反射效率。綜上所述，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的鈍化堆棧層包括第一介電層、中間介電層以及 第二介電層，其中中間介電層的介電常數(shù)實(shí)質(zhì)上低于第一介電層的介電常數(shù)以及第二介電 層的介電常數(shù)。由于中間介電層的介電常數(shù)夠低，因此可以提升光線在太陽(yáng)能電池內(nèi)的反 射效率，特別的是紅外光光線在太陽(yáng)能電池內(nèi)的反射效率，進(jìn)而提高太陽(yáng)能電池的效能。也 就是說(shuō)，光線(例如紅外光光線)通過(guò)抗反射層106、摻雜層104、半導(dǎo)體基底102后，被鈍 化堆棧層108反射的反射率較高。再者，本發(fā)明鈍化堆棧層更可以與硅表面或缺陷處(如差排、晶界、點(diǎn)缺陷)的 懸浮鍵(dangling bond)形成鍵結(jié)，有效降低電子空穴對(duì)在硅表面及缺陷處的再結(jié)合率 (recombination rate)，進(jìn)而提升少數(shù)載子存活期(lifetime)，而達(dá)到提升太陽(yáng)電池效率 的目的。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形 都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池，其特征在于，包括一半導(dǎo)體基材，其具有一前表面以及一后表面；一摻雜層，位于該半導(dǎo)體基材的該前表面上；一抗反射層，位于該摻雜層上；一電極，位于該抗反射層上且與該摻雜層電性連接；一鈍化堆棧層，位于該半導(dǎo)體基材的該后表面上，該鈍化堆棧層包括一第一介電層；一第二介電層；以及一中間介電層，夾于該第一介電層與該第二介電層之間，其中該中間介電層的介電常 數(shù)實(shí)質(zhì)上低于該第一介電層的介電常數(shù)以及該第二介電層的介電常數(shù)；以及 一接觸層，覆蓋該鈍化堆棧層且與該半導(dǎo)體基材的該后表面電性接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該中間介電層的介電常數(shù)約大 于或等于1并且小于氧化硅的介電常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該中間介電層包括碳氧化硅、多 孔性碳氧化硅、氮碳化硅、多孔性氮碳化硅、含氟聚合物、多孔性含氟聚合物、含氟氧化硅、 多孔性含氟氧化硅、多孔硅石膜、黑鉆石、多孔性黑鉆石、含甲基硅倍半氧烷、多孔性甲基硅 倍半氧烷、氫硅酸鹽類、多孔性氫硅酸鹽類、或上述的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該中間介電層的厚度約介于5納 米至500納米，該第一介電層的厚度約介于5納米至100納米，且該第二介電層的厚度約介 于5納米至100納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該第一介電層與該第二介電層 分別包括氧化硅、氮化硅或是氮氧化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該第一介電層包括氧化硅且該 第二介電層包括氮化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該第一介電層包括氧化硅且該 第二介電層包括氧化硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該第一介電層包括氮化硅且該 第二介電層包括氮化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該半導(dǎo)體基材包括一摻雜半導(dǎo) 體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該接觸層包括金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種太陽(yáng)能電池，其包括半導(dǎo)體基材、摻雜層、抗反射層、電極、鈍化堆棧層以及接觸層。半導(dǎo)體基材具有前表面以及后表面。摻雜層位于半導(dǎo)體基材的前表面上?？狗瓷鋵游挥趽诫s層上。電極位于抗反射層上且與摻雜層電性連接。鈍化堆棧層位于半導(dǎo)體基材的后表面上，且鈍化堆棧層包括第一介電層、第二介電層以及夾于第一介電層與第二介電層之間的中間介電層。特別是，中間介電層的介電常數(shù)約低于第一介電層的介電常數(shù)以及第二介電層的介電常數(shù)。接觸層覆蓋鈍化堆棧層且與半導(dǎo)體基材的后表面電性接觸。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池由于中間介電層的介電常數(shù)夠低，因此可以提升光線在太陽(yáng)能電池內(nèi)的反射效率，進(jìn)而提高太陽(yáng)能電池的效能。
文檔編號(hào)H01L31/0216GK102097514SQ201010535769
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者吳振誠(chéng), 梁碩瑋, 胡雁程, 陳宗保, 陳建任, 陳芃 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司