專利名稱：一種背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池，尤其涉及一種背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，太陽能電池在商業(yè)化應(yīng)用方便得到了快速發(fā)展，很多商用產(chǎn)品，例如太陽能熱水器得到廣泛應(yīng)用。太陽能電池的核心部件為可將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的光伏元件。參閱圖1，其為一種現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。太陽能電池包括依次堆疊的背電極92、光伏元件93、透明電極94及梳狀電極95。其中背電極92例如可由高導(dǎo)電率的金屬如銅或鋁形成。光伏元件93包括p型晶態(tài)半導(dǎo)體層93a、未摻雜非晶半導(dǎo)體層93b及p非晶半導(dǎo)體層93c。透明電極94包括界面層94a及主體層94b。梳狀電極95可由高導(dǎo)電率的金屬如銅或鋁形成。上述太陽能電池在工作時光線從梳狀電極95的空隙入射 透明電極94，然后再入射至光伏元件93，經(jīng)由光伏元件93將光線轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)化出的電力通過梳狀電極95及背電極92向負(fù)載輸出。然而上述太陽能電池中，梳狀電極95會占用部分面積導(dǎo)致入射的光量減少。而且隨著技術(shù)演進(jìn)，非晶半導(dǎo)體層93b越來越薄，但與此同時，薄型非晶半導(dǎo)體層的品質(zhì)變得越來越難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池，其具有更高的光利用效率并且更加易于制造。本發(fā)明的再一目的在于提供上述背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，其制造過程更加容易。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池，其包括第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層。第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層的頂面上具有抗反射層。第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層的底面上具有相互分離的第一非晶態(tài)半導(dǎo)體層及第二非晶態(tài)半導(dǎo)體層。第一非晶態(tài)半導(dǎo)體層及第二非晶態(tài)半導(dǎo)體層的底面上分別具有第二型非晶半導(dǎo)體層及第一型非晶半導(dǎo)體層。第二型非晶半導(dǎo)體層及第一型非晶半導(dǎo)體層的底面上分別具有第一背電極與第二背電極?！N背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，包括以下步驟在第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層的一個頂面上形成抗反射層；在第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層的一個底面上形成未摻雜非晶半導(dǎo)體層；在未摻雜非晶半導(dǎo)體層中形成間隙以形成相互分離的第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層；在第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層中進(jìn)行離子注入以形成第二型非晶半導(dǎo)體層；在第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層中進(jìn)行離子注入形成第一型非晶半導(dǎo)體層；分別在第二型非晶半導(dǎo)體層及該第一型非晶半導(dǎo)體層底面形成第一背電極及第二背電極。在本發(fā)明另一實施例中，上述抗反射層及未摻雜非晶半導(dǎo)體層是以等離子體輔助化學(xué)氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積或者濺鍍形成。
在本發(fā)明另一實施例中，上述抗反射層是以等離子體輔助化學(xué)氣相沉積形成，所使用的反應(yīng)氣體包括硅烷、氨氣及氮氣。在本發(fā)明另一實施例中，上述未摻雜非晶半導(dǎo)體層是以等離子體輔助化學(xué)氣相沉積形成，所使用的反應(yīng)氣體包括硅烷、氬氣及氮氣。在本發(fā)明另一實施例中，上述離子注入的能量為10千電子伏特。在本發(fā)明另一實施例中，上述離子注入之后加熱至1000攝氏度30秒。在本發(fā)明另一實施例中，上述離子注入的深度小于該未摻雜非晶半導(dǎo)體層的厚度。在本發(fā)明另一實施例中，形成該第一背電極及該第二背電極的步驟包括印刷及燒
結(jié)。 在本發(fā)明另一實施例中，上述間隙是以蝕刻的方式形成。在上述太陽能電池的制造方法中，由于采用了成熟的離子注入工藝，易于控制品質(zhì)且成本很低。而得到的太陽能電池由于沒有梳狀電極的存在，整個抗反射層均可用于入射光線，具有更高的光利用效率。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖I為一種現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2至9為本發(fā)明實施例提供的太陽能電池的制造方法示意圖。
具體實施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為實現(xiàn)預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池及其制造方法的具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。圖I為本發(fā)明一實施例提供的背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池(以下簡稱太陽能電池)100的結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖1，太陽能電池100包括抗反射層10、第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11、第二型非晶半導(dǎo)體層12a、第一型非晶半導(dǎo)體層13a、第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b、第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13b、第一背電極141及第二背電極142。第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11例如可為100到500微米厚，本實施例中，其厚度為200微米。第一型可為N型或者P型，本實施例中，第一型為N型。第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11例如可為硅、碳化硅、鍺、鍺化硅或者任意其他適于用于太陽能電池的半導(dǎo)體材料。本實施例中，第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11為晶態(tài)硅。抗反射層10形成于第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11的頂面?？狗瓷鋵?0例如可為二氧化硅、氮化硅、二氧化鈦、氟化鎂、氫化非晶半導(dǎo)體、氫化碳化硅、氧化銦錫、氧化鋅、或其他任意透明材料。其厚度例如100 - 2000埃(A)。本實施例中，抗反射層10為800埃的氮化娃層。第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13b位于第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11的底面。也就是說，第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13b與抗反射層10分別位于第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11相對的兩個表面上。第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11例如可為硅、碳化硅、鍺、鍺化硅或者任意其他適于用于太陽能電池的半導(dǎo)體材料。本實施例中，其為非晶娃。第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13b的厚度例如可為10埃到1000埃之間,本實施例中,第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13b的厚度為100埃。此外，本實施例中，第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13b位于同一平面內(nèi)，但相互之間被一間隙隔開。第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13b還可以是碳化硅、鍺化硅、鍺或者任意其他非晶未摻雜半導(dǎo)體。第二型非晶半導(dǎo)體層12a及第一型非晶半導(dǎo)體層13a分別形成在第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13b的底面上。第二型 可為P型或者N型，本實施例中，第二型為P型。第二型非晶半導(dǎo)體層12a及第一型非晶半導(dǎo)體層13a可位于同一平面內(nèi)，但相互之間被一間隙隔開。第二型非晶半導(dǎo)體層12a及第一型非晶半導(dǎo)體層13a的厚度可介于10埃到10000埃之間。第一背電極141及第二背電極142分別形成在第二型非晶半導(dǎo)體層12a及第一型非晶半導(dǎo)體層13a的底面。第一背電極141及第二背電極142例如可由銀膠形成，其厚度例如可介于100埃到5微米之間。在上述太陽能電池100中，所有的電極均位于太陽能電池的背面，光線可從整個抗反射層10入射，因此光線的利用效率得以提高。而且第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13b可采用離子注入的辦法在較厚的非晶半導(dǎo)體層中注入形成，制程易于控制，其品質(zhì)可以得到保證。以下將結(jié)合附圖進(jìn)一步說明太陽能電池100的制造方法
請參閱圖2,首先在第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11的頂面上沉積抗反射層(anti-reflectionfilm, ARC)10。其沉積方法可包括等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(Plasma enhanced chemicalvapor deposition, PECVD)> 灘鍛(sputtering)、化學(xué)氣相沉積(chemical vapordeposition, CVD)或者物理氣相沉積(physical vapor deposition, PVD)。本實施例中，抗反射層10米用PECVD法，以娃燒、氨氣及氮氣作為反應(yīng)氣體沉積而成。請參閱圖3，接著，在第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11的底面上沉積未摻雜非晶半導(dǎo)體層102。非晶半導(dǎo)體層102可采用PECVD、濺鍍、CVD或者PVD在第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11的底面上沉積而成。本實施例中，非晶半導(dǎo)體層102是以硅烷、氬氣及氮氣作為反應(yīng)氣體采用采用PECVD法沉積形成。請參閱圖4，在未摻雜非晶半導(dǎo)體層102沉積完成后，將未摻雜非晶半導(dǎo)體層102分隔成第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13。具體地，可采用第一掩膜15以蝕刻的方式在未摻雜非晶半導(dǎo)體層102中形成間隙120。第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13被間隙120隔開。上述蝕刻可為一般的離子蝕刻或者反應(yīng)性離子蝕刻(reactive ion etching, RIE)。繼續(xù)參閱圖5，在形成第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13之后，采用第二掩膜16保護(hù)第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13，在第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12中進(jìn)行離子摻雜以形成第二型非晶半導(dǎo)體層12a。此處摻雜的離子為三族元素例如硼。具體的，可采用三氟化硼或者直接采用硼。注入能量可為10千電子伏特。且注入時將未完成的太陽能電池100置入爐子中加熱至1000攝氏度30秒以活化注入離子。請參閱圖8，其為不同的摻雜方式下?lián)诫s濃度與摻雜深度之間的關(guān)系示意圖。其中誤差函數(shù)分布條件下，第二型非晶半導(dǎo)體層12a的底面處的摻雜濃度最高，然后隨摻雜深度增加而逐漸降低；而高斯函數(shù)分布條件下，在第二型非晶半導(dǎo)體層12a與第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b的界面處摻雜濃度最高，然后向兩側(cè)逐漸降低，且在深入至第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層11的方向上降低速度較快。由圖8可知，第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12b中并未完全沒有進(jìn)行摻雜，而是摻雜濃度相比于第二型非晶半導(dǎo)體層12a較低。然而，在另一實施例中，摻雜的深度小于第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12的厚度。參閱圖6，在形成第二型非晶半導(dǎo)體層12a后，采用第三掩膜17保護(hù)第二型非晶半導(dǎo)體層12a，在第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13中進(jìn)行離子摻雜以形成第一型非晶半導(dǎo)體層13a。此處摻雜的離子為五族元素例如砷。注入能量可為10千電子伏特。且注入時將未完成的太陽能電池100置入爐子中加熱至1000攝氏度30秒以活化注入離子。第一型非晶半導(dǎo)體層13a的摻雜濃度分布與第二型非晶半導(dǎo)體層12a相似，在此不再贅述。此外，可以理 解，第二型非晶半導(dǎo)體層12a及第一型非晶半導(dǎo)體層13a的形成順序還可以調(diào)換。最后參閱圖7及圖9，最后，采用網(wǎng)版或者絲網(wǎng)18分別在型非晶半導(dǎo)體層12a及第一型非晶半導(dǎo)體層13a的底面印刷導(dǎo)電材料例如銀膠。并在印刷后進(jìn)行燒結(jié)以形成第一背電極141及第二背電極142從而得到太陽能電池100。燒結(jié)溫度例如可為800攝氏度。第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層12及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層13可為梳狀電極，但本發(fā)明并不限于此。在上述太陽能電池100的制造方法中，由于采用了成熟的離子注入工藝，易于控制品質(zhì)且成本很低。而得到的太陽能電池100由于沒有梳狀電極的存在，整個抗反射層10均可用于入射光線，具有更高的光利用效率。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡介修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池，其包括第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層；形成于該第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層的一個頂面的抗反射層； 形成于該第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層的一個底面且相互分離的第一非晶態(tài)半導(dǎo)體層及第二非晶態(tài)半導(dǎo)體層； 該第一非晶態(tài)半導(dǎo)體層及第二非晶態(tài)半導(dǎo)體層的底面上分別具有第二型非晶半導(dǎo)體層及第一型非晶半導(dǎo)體層； 該第二型非晶半導(dǎo)體層及第一型非晶半導(dǎo)體層的底面上分別具有第一背電極與第二背電極。
2.一種背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，其特征在于，包括 在一個第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層的一個頂面上形成抗反射層； 在該第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層的一個底面上形成未摻雜非晶半導(dǎo)體層； 在該未摻雜非晶半導(dǎo)體層中形成間隙以形成相互分離的第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層及第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層； 在該第一未摻雜非晶半導(dǎo)體層中進(jìn)行離子注入以形成第二型非晶半導(dǎo)體層； 在該第二未摻雜非晶半導(dǎo)體層中進(jìn)行離子注入形成第一型非晶半導(dǎo)體層； 分別在該第二型非晶半導(dǎo)體層及該第一型非晶半導(dǎo)體層底面形成第一背電極及第二背電極。
3.如權(quán)利要求2所述的背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，其特征在于，該抗反射層及該未摻雜非晶半導(dǎo)體層是以等離子體輔助化學(xué)氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積或者濺鍍形成。
4.如權(quán)利要求3所述的背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，其特征在于，該抗反射層是以等離子體輔助化學(xué)氣相沉積形成，所使用的反應(yīng)氣體包括硅烷、氨氣及氮氣。
5.如權(quán)利要求3所述的背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，其特征在于，該未摻雜非晶半導(dǎo)體層是以等離子體輔助化學(xué)氣相沉積形成，所使用的反應(yīng)氣體包括硅烷、氬氣及氮氣。
6.如權(quán)利要求2所述的背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，其特征在于，該離子注入的能量為10千電子伏特。
7.如權(quán)利要求6所述的背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，其特征在于，在注入之后加熱至1000攝氏度30秒。
8.如權(quán)利要求2所述的背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，其特征在于，該離子注入的深度小于該未摻雜非晶半導(dǎo)體層的厚度。
9.如權(quán)利要求2所述的背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，其特征在于，形成該第一背電極及該第二背電極的步驟包括印刷及燒結(jié)。
10.如權(quán)利要求2所述的背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池的制造方法，其特征在于，該間隙是以蝕刻的方式形成。
全文摘要
一種背面接觸式異質(zhì)射極太陽能電池，其包括第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層。第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層的頂面上具有抗反射層。第一型晶態(tài)半導(dǎo)體層的底面上具有相互分離的第一非晶態(tài)半導(dǎo)體層及第二非晶態(tài)半導(dǎo)體層。第一非晶態(tài)半導(dǎo)體層及第二非晶態(tài)半導(dǎo)體層的底面上分別具有第二型非晶半導(dǎo)體層及第一型非晶半導(dǎo)體層。第二型非晶半導(dǎo)體層及第一型非晶半導(dǎo)體層的底面上分別具有第一背電極與第二背電極。上述太陽能電池具有更高的光利用效率且易于制造。
文檔編號H01L31/0352GK102800714SQ201110141148
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者楊士賢, 陳鈺君, 胡雁程, 吳晴雯, 王冠程, 陳宗保, 陳人杰, 吳振誠 申請人:友達(dá)光電股份有限公司