專利名稱：太陽能電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池的制造方法，特別涉及一種以反應(yīng)式離子蝕刻(RIE)技術(shù)進行表面粗糙化后的制程改良的太陽能電池的制造方法。
背景技術(shù)：
已知太陽能電池結(jié)構(gòu)中，其光照面通常具有凹凸結(jié)構(gòu)，借此降低太陽能電池表面對于光的反射率，提升太陽光入射比例。上述的表面凹凸結(jié)構(gòu)，可以利用反應(yīng)式離子蝕刻法(Reactive Ion Etching,簡稱RIE)蝕刻基板表面而形成。參閱圖1，雖然RIE制程能蝕刻基板11而達到基板11表面凹凸的需求，但此制程 中的帶電粒子(等離子)也會因此與基板11材料反應(yīng)，使基板11表面形成一等離子破壞層12,該等離子破壞層12的存在將增加載子的再結(jié)合率(Recombination),因而會降低太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，所以在RIE制程之后，必需再通過濕式蝕刻方式移除該等離子破壞層12，由于其材料是以硅(Si)、硅的氧化物(SiOx)為主，所以蝕刻液通常使用氫氧化鉀(KOH)、氫氟酸(HF)等溶液，當(dāng)該等離子破壞層12移除后，后續(xù)再進行熱擴散(thermaldiffusion)制程使該基板11表面形成p_n接面。但是用于進行濕式蝕刻的儀器設(shè)備昂貴，而且在熱擴散制程之后還有另一次的濕式蝕刻必需進行，就是以HF移除基板11表面因高溫所產(chǎn)生的SiO2，所以如上述的太陽能電池制造設(shè)備中，必需有兩組濕式蝕刻設(shè)備，造成設(shè)備及制造成本高，不利于工業(yè)量產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種降低設(shè)備成本、符合量產(chǎn)需求的太陽能電池的制造方法。本發(fā)明太陽能電池的制造方法，包括(A)利用干式蝕刻方式蝕刻一第一導(dǎo)電型基板，使其表面成為高低起伏狀，且該第一導(dǎo)電型基板的表面還形成一個等離子破壞層；(B)對該第一導(dǎo)電型基板進行熱擴散處理，使該第一導(dǎo)電型基板形成一個位于該等離子破壞層的下方的第二導(dǎo)電型射極層，并將該等離子破壞層氧化而轉(zhuǎn)變成一個氧化層，所述熱擴散處理包括一個沉積階段以及一個驅(qū)入階段，該驅(qū)入階段是在一驅(qū)入溫度下持續(xù)一驅(qū)入時間，該驅(qū)入溫度為800°C 950°C，該驅(qū)入時間為20分鐘 50分鐘；(C)利用濕式蝕刻方式移除該氧化層，完成制作該太陽能電池的半成品 '及(D)在該太陽能電池的半成品上形成電極。當(dāng)驅(qū)入溫度太低而小于800°C時，由于溫度不足，無法使反應(yīng)氣體分子產(chǎn)生足夠的移動動能，因此擴散效果不好，不利于第二導(dǎo)電型射極層的形成，也無法將該等離子破壞層氧化；當(dāng)驅(qū)入溫度太高而大于950°C時，超過第一導(dǎo)電型基板的耐溫范圍，會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。而驅(qū)入時間過短時，反應(yīng)氣體分子未能充分擴散，也不利于形成該第二導(dǎo)電型射極層，該等離子破壞層也無法充分氧化；驅(qū)入時間最多50分鐘就能達到效果，再增加時間只是造成能源浪費。本發(fā)明太陽能電池的制造方法，較佳地該驅(qū)入溫度為810°C 950°C，更佳地為850。。 900。。。本發(fā)明太陽能電池的制造方法，該驅(qū)入時間為25分鐘 37. 5分鐘。本發(fā)明太陽能電池的制造方法，步驟(A)的干式蝕刻為反應(yīng)式離子蝕刻法。本發(fā)明太陽能電池的制造方法，步驟(C)濕式蝕刻的蝕刻液為氫氟酸溶液。本發(fā)明太陽能電池的制造方法，還包括一個位于步驟(C)之后的步驟(E)，在該第 二導(dǎo)電型射極層上形成一層抗反射層，步驟(D)是在該抗反射層的表面及該第一導(dǎo)電型基板的表面形成電極。本發(fā)明太陽能電池的制造方法，還包括一個位于步驟(D)之后的燒結(jié)步驟。本發(fā)明的有益效果在于通過改善熱擴散處理的驅(qū)入階段，使等離子破壞層氧化，并利用熱擴散處理之后的濕式蝕刻去除該氧化層，使本發(fā)明可以省略熱擴散處理前的濕式蝕刻，如此可以降低設(shè)備成本、有利于量產(chǎn)，而且制作出的太陽能電池仍然維持一定以上的轉(zhuǎn)換效率。


圖I是一種已知太陽能電池的示意圖；圖2是一示意圖，顯示本發(fā)明太陽能電池的制造方法的較佳實施例制造出的太陽能電池；圖3是該較佳實施例各步驟進行時的示意圖；圖4是該較佳實施例的步驟流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明。參閱圖2，本發(fā)明制造方法的較佳實施例，用于制造一太陽能電池，所述太陽能電池包括由下往上疊置的一第一導(dǎo)電型基板2、一第二導(dǎo)電型射極層4、一抗反射層5，以及二個各別位于該第一導(dǎo)電型基板2的下表面及抗反射層5的表面的電極6。參閱圖3、圖4，本發(fā)明太陽能電池的制造方法包括(I)進行步驟71 :準備該第一導(dǎo)電型基板2，本實施例為P型半導(dǎo)體硅(Si)基板，實施時不限于此，也可以使用η型基板。(2)進行步驟72 :利用干式蝕刻方式蝕刻該第一導(dǎo)電型基板2的表面，本實施例是使用反應(yīng)式離子蝕刻法(Reactive Ion Etching,簡稱RIE),并以SF6、C12及O2混合作為反應(yīng)氣體，使第一導(dǎo)電型基板2的表面成為高低起伏狀，也就是形成凹凸狀的粗糙微結(jié)構(gòu)(Texturing)。而且因為該第一導(dǎo)電型基板2的表面會與等離子產(chǎn)生反應(yīng)，因此會在此凹凸狀的粗糙微結(jié)構(gòu)表面形成一個等離子破壞層3，該等離子破壞層3材料主要為硅及硅的氧化物(SiOx)。(3)進行步驟73 :對該第一導(dǎo)電型基板2進行熱擴散處理，所述熱擴散處理包括一個沉積階段以及一個驅(qū)入(drive-in)階段。首先為沉積階段，將該第一導(dǎo)電型基板2置入一高溫爐管，爐管內(nèi)的溫度約為750°C 800°C，并且在爐管內(nèi)通入一反應(yīng)氣體，本實施例為N2-POCl3 (三氯氧磷)、02及N2的混合氣體，但不限于此，并進一步于該第一導(dǎo)電型基板2表面沉積磷(P)。接著進行驅(qū)入階段，該驅(qū)入階段是在一驅(qū)入溫度下持續(xù)一驅(qū)入時間，該驅(qū)入溫度為800°C 950°C，較佳地為810°C 950°C，更佳地為850°C 900°C ;該驅(qū)入時間為20分鐘 50分鐘，較佳地為25分鐘 37. 5分鐘，使該第一導(dǎo)電型基板2表面的磷(P)進入該第一導(dǎo)電型基板2的表層，進而在該等離子破壞層3下方形成η型的第二導(dǎo)電型射極層4，其材料主要為磷玻璃(PSG)。而且在驅(qū)入階段中，反應(yīng)氣體分子也會擴散進入該等離子破壞層3，并因較高的溫度與時間的設(shè)定，使其氧化而轉(zhuǎn)變成為一個氧化層3’，該氧化層3’的材料主要為二氧化硅、磷與硅的氧化物等。 需要說明的是，若第一導(dǎo)電型基板2使用η型半導(dǎo)體，則熱擴散處理而形成的第二導(dǎo)電型射極層4為P型半導(dǎo)體。
(4)進行步驟74 :利用濕式蝕刻方式移除該氧化層3’，使該第二導(dǎo)電型射極層4露出。本實施例使用氫氟酸(HF)等溶液作為蝕刻液。(5)進行步驟75 :在該第二導(dǎo)電型射極層4的表面形成氮化硅的抗反射層5，抗反射層5能降低太陽光反射，提升光線入射比例。于實施上，可以利用濺鍍(Sputtering)或等離子輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)等技術(shù)進行。此時已完成制作該太陽能電池的半成品，但須注意的是，形成抗反射層5并非必要步驟，因此太陽能電池的半成品中，也可以不包括該抗反射層5。(6)進行步驟76 :在該太陽能電池的半成品上形成電極6，電極6主要是通過網(wǎng)印的方式，形成于抗反射層5的上表面及該第一導(dǎo)電型基板2的下表面。其中圖3中電極6的型態(tài)僅為示意而非限定，也可為其他設(shè)計的態(tài)樣。(7)進行步驟77 :將進行完步驟76的樣品置于高溫的燒結(jié)爐中，燒結(jié)爐內(nèi)有多個溫度不同的高溫區(qū)域，爐內(nèi)的滾輪帶動樣品持續(xù)前進并且受到不同高溫的燒結(jié)，電極6因此能牢固地附著，如此就完成太陽能電池的制作。本發(fā)明相對于現(xiàn)有制程而言，主要是省略熱擴散處理前的濕式蝕刻，并且改良熱擴散處理的驅(qū)入階段，借由驅(qū)入溫度及驅(qū)入時間的配合，能夠在形成該第二導(dǎo)電型射極層4時，還使該等離子破壞層3氧化，其優(yōu)點在于現(xiàn)有太陽能電池制程中，在熱擴散處理之后原本就必需進行濕式蝕刻，又因為氫氟酸溶液對于氧化物有良好的蝕刻效果，所以本發(fā)明直接利用此濕式蝕刻步驟移除該氧化層3’，而且氧化層3’是通過氧化該等離子破壞層3而得，所以氧化層3’的厚度原則上相對于等離子破壞層3更厚，較容易控制將其完全蝕刻，并避免傷害該第二導(dǎo)電型射極層4。參閱表1，以下通過實驗例證明本發(fā)明制造出的太陽能電池仍然具有良好的性能。表I的V。。代表開路電壓，Jsc代表短路電流，F(xiàn). F值代表fill factor, Eff.為轉(zhuǎn)換效率。在本發(fā)明實驗例I 8所限定的驅(qū)入溫度及驅(qū)入時間范圍內(nèi)，各樣品的短路電流、F.F值及轉(zhuǎn)換效率都能達到一定的標準。反觀比較例1，其驅(qū)入溫度為780°C而低于800°C，反應(yīng)氣體分子的移動動能不足、擴散效果不好，不利于第二導(dǎo)電型射極層4的形成，其等離子破壞層3也無法充分氧化及完全移除，造成比較例I的短路電流及轉(zhuǎn)換效率較差。表I
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池的制造方法，包括下列步驟步驟A :利用干式蝕刻方式蝕刻一片第一導(dǎo)電型基板，使其表面成為高低起伏狀，且該第一導(dǎo)電型基板的表面還形成一個等離子破壞層；其特征在于，該太陽能電池的制造方法還包括以下步驟 步驟B:對該第一導(dǎo)電型基板進行熱擴散處理，使該第一導(dǎo)電型基板形成一個位于該等離子破壞層的下方的第二導(dǎo)電型射極層，并將該等離子破壞層氧化而轉(zhuǎn)變成一個氧化層，所述熱擴散處理包括一個沉積階段以及一個驅(qū)入階段，該驅(qū)入階段包括在一驅(qū)入溫度下持續(xù)一驅(qū)入時間，該驅(qū)入溫度為800°C 950°C，該驅(qū)入時間為20分鐘 50分鐘； 步驟C :利用濕式蝕刻方式移除該氧化層，完成制作該太陽能電池的半成品 '及 步驟D :在該太陽能電池的半成品上形成電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，該驅(qū)入溫度為810°C 950。。。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，該驅(qū)入溫度為850°C 900。。。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，該驅(qū)入時間為25分鐘 37. 5分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，步驟A中的干式蝕刻為反應(yīng)式尚子蝕刻法。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，步驟C中濕式蝕刻的蝕刻液為氫氟酸溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述太陽能電池的制造方法還包括一個位于步驟C之后的步驟E，在該第二導(dǎo)電型射極層上形成一層抗反射層，步驟D包括在該抗反射層的表面及該第一導(dǎo)電型基板的表面形成電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述太陽能電池的制造方法還包括一個位于步驟D之后的燒結(jié)步驟。
全文摘要
一種太陽能電池的制造方法，包括步驟A蝕刻一第一導(dǎo)電型基板，使其表面成為高低起伏狀，并且還形成一等離子破壞層；步驟B熱擴散處理以形成一個第二導(dǎo)電型射極層，并將該等離子破壞層氧化而轉(zhuǎn)變成一個氧化層，該熱擴散處理的一個驅(qū)入階段是在一驅(qū)入溫度下持續(xù)一驅(qū)入時間，該驅(qū)入溫度為800℃～950℃，該驅(qū)入時間為20分鐘～50分鐘；步驟C利用濕式蝕刻方式移除氧化層；及步驟D形成電極。透過改善該驅(qū)入階段使等離子破壞層氧化，并利用熱擴散處理之后的濕式蝕刻去除氧化層，使本發(fā)明可以省略熱擴散處理前的濕式蝕刻，進而降低設(shè)備成本、有利于量產(chǎn)。
文檔編號H01L31/18GK102760788SQ201110105400
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者陳文華 申請人:茂迪股份有限公司