專利名稱：制作太能陽電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于ー種制作太能陽電池的方法，尤指ー種利用単一制作過程同時(shí)形成具有粗糙表面的輕度摻雜區(qū)以及具有平坦表面的重度摻雜區(qū)的制作太能陽電池的方法。
背景技術(shù)：
由于地球石油資源有限，因此近年來對于替代能源的需求與日俱增。在各式替代能源中，太陽能由于能夠通過自然界的循環(huán)而源源不絕，已成為目前最具發(fā)展?jié)摜木v色能源。受限于高制作成本、制作過程復(fù)雜與光電轉(zhuǎn)換效率不佳等問題，太陽能的發(fā)展仍待進(jìn)ー步的突破。因此，制作低制作成本、具簡化制作過程與高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池，而使太陽能取代現(xiàn)行高污染與高風(fēng)險(xiǎn)的能源實(shí)為當(dāng)前能產(chǎn)業(yè)最主要的發(fā)展方向之一。
為了提升光電轉(zhuǎn)換效率，目前業(yè)界研發(fā)出ー種具有選擇性射極(selectiveemitter)的太陽能電池。請參考圖I。圖I繪示了公知太陽能電池的示意圖。如圖I所不，公知太陽能電池I包括一基底2、一輕度摻雜區(qū)3、一重度摻雜區(qū)4、一第一電極5、一抗反射層6、一背表面電場結(jié)構(gòu)(back surface field，BSF) 7以及ー第二電極8?；?具有一第一表面21與一第二表面22,且為了增加入光量,基底2的第一表面21具有粗糙表面。輕度摻雜區(qū)3與重度摻雜區(qū)4形成于鄰近第一表面21的基底2內(nèi)。第一電極5設(shè)置于重度摻雜區(qū)4上。抗反射層6位于輕度摻雜區(qū)3上。背表面電場結(jié)構(gòu)7與第二電極8設(shè)置于基底2的第二表面22上。由于重度摻雜區(qū)4與第一電極5具有較低的接觸電阻，因此理論上可提升太陽能電池I的光電轉(zhuǎn)換效率。然而，由于公知太陽能電池I的重度摻雜區(qū)4具有粗糙表面，因此盡管第一電極5與重度摻雜區(qū)4接觸，但第一電極5與重度摻雜區(qū)4之間的接觸電阻無法如預(yù)期降低，而影響太陽能電池I的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，由于公知太陽能電池的基底2的第一表面21的粗糙表面利用濕法蝕刻制作過程形成，在此狀況下第一表面21的粗糙表面會(huì)具有較高的反射率，而使得入光量無法進(jìn)ー步提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之ー在于提供ー種制作太能陽電池的方法，以提升光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的一較佳實(shí)施例提供ー種制作太能陽電池的方法，包括下列步驟。提供一基底，其中基底具有一第一表面與相對于第一表面的一第二表面。進(jìn)行ー擴(kuò)散制作過程，將一摻雜質(zhì)擴(kuò)散至基底內(nèi)以形成ー鄰近第一表面的一第一摻雜區(qū)，其中第一摻雜區(qū)具有一第一摻雜類型。形成ー圖案化掩膜層于第一摻雜區(qū)上，其中圖案化掩膜層覆蓋部分第一摻雜區(qū)且暴露出部分第一摻雜區(qū)。移除被圖案化掩膜層所暴露出的部分第一摻雜區(qū)及其所含的部分摻雜質(zhì)，以使圖案化掩膜層所暴露出的第一摻雜區(qū)形成ー輕度摻雜區(qū)，其中輕度摻雜區(qū)具有ー粗糙表面。移除圖案化掩膜層，以暴露出被圖案化掩膜層所覆蓋的部分第一摻雜區(qū)，其成為一重度摻雜區(qū)，且重度摻雜區(qū)具有一平坦表面。于基底內(nèi)形成ー鄰近第二表面的第二摻雜區(qū)，其中第二摻雜區(qū)具有一第二摻雜類型，且第一摻雜類型相反于第二摻雜類型。于基底的第一表面的重度摻雜區(qū)上形成一第一電極。上述的制作太能陽電池的方法，其中該基底具有該第二摻雜類型。上述的制作太能陽電池的方法，其中移除被該圖案化掩膜層所暴露出部分的該第一摻雜區(qū)及其所含的部分該摻雜質(zhì)的步驟包括進(jìn)行ー干法蝕刻制作過程。上述的制作太能陽電池的方法，另包括于該基底的該第一表面上形成ー抗反射層。上述的制作太能陽電池的方法，其中該第一電極以一印刷制作過程形成于該基底
的該第一表面。
上述的制作太能陽電池的方法，另包括進(jìn)行ー燒結(jié)制作過程，以使該第一電極與該重度摻雜區(qū)接觸并電性連接。上述的制作太能陽電池的方法，其中形成該第二摻雜區(qū)的步驟包括于該基底的該第二表面形成一金屬層；以及利用該燒結(jié)制作過程使該金屬層與該基底形成金屬硅化物所構(gòu)成的該第二摻雜區(qū)。上述的制作太能陽電池的方法，更包含于該燒結(jié)制作過程之前，先利用一印刷制作過程于該金屬層上形成一第二電極；以及對該第二電極與該金屬層進(jìn)行該燒結(jié)制作過程。上述的制作太能陽電池的方法，其中該第二摻雜區(qū)利用另ー擴(kuò)散制作過程形成。上述的制作太能陽電池的方法，更包含于該第二摻雜區(qū)上形成一第二電極。上述的制作太能陽電池的方法，其中進(jìn)行該擴(kuò)散制作過程時(shí)，同時(shí)會(huì)將該摻雜質(zhì)擴(kuò)散至該基底內(nèi)以形成一鄰近該第二表面的另ー第一摻雜區(qū)。上述的制作太能陽電池的方法，另包括于移除該圖案化掩膜層之后進(jìn)行ー移除步驟，以移除該另ー第一摻雜區(qū)。本發(fā)明的制作太能陽電池的方法利用單一道制作過程同時(shí)形成具有粗糙表面的輕度摻雜區(qū)與具有平坦表面的重度摻雜區(qū)，因此具有制作過程簡化與低成本的優(yōu)點(diǎn)。此外，重度摻雜區(qū)與第一電極之間具有平坦的界面，因此具有較低的接觸電阻，故可增加太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。


圖I繪示了公知太陽能電池的示意圖；圖2至圖7繪示了本發(fā)明的一第一較佳實(shí)施例的制作太能陽電池的方法示意圖；圖8繪示了本發(fā)明的一第二較佳實(shí)施例的制作太能陽電池的方法示意圖。其中，附圖標(biāo)記I太陽能電池 2 基底3輕度摻雜區(qū) 4 重度摻雜區(qū)5第一電極 6 抗反射層7背表面電場結(jié)構(gòu) 8 第二電極
21第一表面22第二表面30基底301第一表面302第二表面32第一摻雜區(qū)32’第一摻雜區(qū)34圖案化掩膜層321輕度摻雜區(qū)322重度摻雜區(qū)36抗反射層38第一電極40金屬層42第二電極44第二摻雜區(qū)3太陽能電池 3’太陽能電池
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員能更進(jìn)一歩了解本發(fā)明，下文特列舉本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的構(gòu)成內(nèi)容及所欲達(dá)成的功效。請參考圖2至圖7。圖2至圖7繪示了本發(fā)明的一第一較佳實(shí)施例的制作太能陽電池的方法不意圖。如圖2所不，首先提供一基底30,其中基底30可為娃基底例如單晶娃基底、多晶娃基底、微晶娃基底或納米晶娃基底，但不以此為限而可為其它各種類型的半導(dǎo)體基底?；?0具有一第一表面301與相對于第一表面301的一第二表面302,且第一表面301為入光面。隨后，對基底30進(jìn)行一切割損傷移除(saw damage remove, SDR)制作過程，例如利用酸性溶液或堿性溶液清洗基底30，以去除切割對基底30造成的細(xì)微損傷。接著，進(jìn)行ー擴(kuò)散制作過程，在高溫下將ー摻雜質(zhì)擴(kuò)散至基底30內(nèi)以形成ー鄰近第一表面301的一第一摻雜區(qū)32。第一摻雜區(qū)32具有一第一摻雜類型。第一摻雜類型可為n型，在此狀況下?lián)诫s質(zhì)可為例如磷、神、銻或上述材料的化合物。舉例而言，摻雜質(zhì)若選用磷，則在擴(kuò)散制作過程中磷會(huì)擴(kuò)散至基底30而在鄰近第一表面301的基底30形成第一摻雜區(qū)32。若基底30的第二表面302無遮蔽，則在擴(kuò)散制作過程中磷也會(huì)擴(kuò)散至基底30而在鄰近第ニ表面302的基底30形成另ー第一摻雜區(qū)32’。此外，在擴(kuò)散制作過程中，磷與基底30的硅亦會(huì)反應(yīng)而在基底30的表面形成磷硅玻璃(PSG)(圖未示)。第一摻雜類型亦可為p型，在此狀況下?lián)诫s質(zhì)可為例如硼或硼化合物。如圖3所示，隨后形成一圖案化掩膜層34于第一摻雜區(qū)32上。圖案化掩膜層34部分覆蓋第一摻雜區(qū)32且部分暴露出第一摻雜區(qū)32，其中圖案化掩膜層34所覆蓋的第一摻雜區(qū)32用以形成重度摻雜區(qū)的位置，而圖案化掩膜層34所暴露出的第一摻雜區(qū)32用以形成輕度摻雜區(qū)的位置。圖案化掩膜層34可利用例如ー噴墨制作過程形成于基底30的第一表面301,但不以此為限。如圖4所示，接著移除被圖案化掩膜層34所暴露出的部分第一摻雜區(qū)32及其所含的部分摻雜質(zhì)，以使圖案化掩膜層34所暴露出的第一摻雜區(qū)32形成ー輕度摻雜區(qū)321，并且被圖案化掩膜層34所覆蓋的第一摻雜區(qū)32因維持原來的摻雜濃度而形成一重度摻雜區(qū)322。此外，在移除被圖案化掩膜層34所暴露出的部分第一摻雜區(qū)32及其所含的部分摻雜質(zhì)之后，輕度摻雜區(qū)321會(huì)具有ー粗糙表面，而被圖案化掩膜層34所覆蓋的重度摻雜區(qū)322則會(huì)具有一平坦表面。輕度摻雜區(qū)321的粗糙表面由多個(gè)微結(jié)構(gòu)例如金字塔結(jié)構(gòu)所形成，且各微結(jié)構(gòu)的高度大體上可介于0. I微米-0. 15微米之間，但不以此為限。在本實(shí)施例中，第一摻雜區(qū)32原本的摻雜濃度大體上介于1019atom/cm3-1021atom/cm3之間。在移除被圖案化掩膜層34所暴露出的部分第一摻雜區(qū)32及其所含的部分摻雜質(zhì)之后，被圖案化掩膜層34所暴露出的第一摻雜區(qū)32的則因?yàn)椴糠值膿诫s質(zhì)被移除，因此其摻雜濃度大體上介于1018atOm/Cm3-1019atOm/Cm3之間而形成輕度摻雜區(qū)321，而被圖案化掩膜層34所覆蓋的第一摻雜區(qū)32的摻雜濃度仍會(huì)維持在大體上介于1019atom/cm3-1021atom/cm3之間而成為重度摻雜區(qū)322。另外,輕度摻雜區(qū)321的片電阻(sheet resistance)大體上介于90 Q /square (或是Q/□)-120 Q/square (或是Q/□)之間，而重度摻雜區(qū)322的片電阻則大體上介于40 Q/square (或是Q/ □) -60 Q / squa re (或是Q/ □)之間，但不以此為限。在本實(shí)施例中，移除被圖案化掩膜層34所暴露出的部分第一摻雜區(qū)32及其所含的部分摻雜質(zhì)，以使圖案化掩膜層34所暴露出的第一摻雜區(qū)32形成具有粗糙表面的輕度摻雜區(qū)321的步驟包括進(jìn)行ー干法蝕刻制作過程，例如一反應(yīng)離子蝕刻(RIE)制作過程。如圖5所示,移除圖案化掩膜層34。隨后,進(jìn)行ー邊緣_離(edge isolation)制作過程，以移除于擴(kuò)散制作過程中于基底30的邊緣產(chǎn)生的摻雜層，以確?；?0的第一表面301與第二表面302之間的電性隔離。邊緣隔離制作過程可為例如一激光切割制作過程、一干法蝕刻制作過程或一濕法蝕刻制作過程。此外，移除基底30的表面于擴(kuò)散制作過程中所產(chǎn)生的磷硅玻璃，例如利用一酸性溶液清洗加以去除。另外，于移除圖案化掩膜層34之后，進(jìn)行ー移除步驟以移除基底30的第二表面302的第一摻雜區(qū)32’。接著，于基底30的第一表面301上形成ー抗反射層36?？狗瓷鋵?6以共形(conformal)方式形成于基板30的第一表面301上，因此抗反射層36在輕度摻雜區(qū)321亦會(huì)具有粗糙表面，而在重度摻雜區(qū)322則具有平坦表面?？狗瓷鋵?6可增加入光量，進(jìn)而提升光電轉(zhuǎn)換效率?？狗瓷鋵?6可為單層或多層結(jié)構(gòu)，且其材料可為例如氮化硅、氧化硅或氮氧化硅、或其它合適的材料，并可利用例如一等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)制作過程形成，但不以此為限。如圖6所不,接著于基底30的第一表面301的重度摻雜區(qū)322上形成一第一電極38、于基底30的第二表面302形成一金屬層40,以及于金屬層40上形成一第二電極42。第ー電極38可為單層或多層結(jié)構(gòu)且作為太陽能電池的指狀(finger)電極，而其材料可為高導(dǎo)電性材料，例如銀(Ag)，但不以此為限而可為其它高導(dǎo)電性材料，例如金(Au)、鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)等等。金屬層40可為ー單層或多層結(jié)構(gòu)的軟性金屬層，其材料可為例如鉛(Pb)、錫(Sn)、銻(Sb)、鋁或上述的合金，且較佳為鋁或鋁合金，但不以此為限。第二電極42可為單層或多層結(jié)構(gòu)且作為太陽能電池的背電極，而其材料可為高導(dǎo)電性材料，例如銀(Ag)，但不以此為限而可為其它高導(dǎo)電性材料，例如金、鋁、銅、錫等等。第一電極38、金屬層40與第二電極42的形成順序并不限定。在本實(shí)施例中，第一電極38與第二電極42較佳地可分別利用印刷制作過程加以形成，且第一電極38與第二電極42的材料為導(dǎo)等離子料，例如含銀漿料或含鋁漿料，但不以此為限。如圖7所示,進(jìn)行ー燒結(jié)(sintering)制作過程,使第一電極38穿過抗反射層36而與重度摻雜區(qū)322接觸并電性連接，并利用燒結(jié)制作過程一井使金屬層40與基底30反應(yīng)而形成金屬娃化物(metal silicide),以于鄰近第二表面302的基底30內(nèi)形成一第二摻雜區(qū)44，即制作出本實(shí)施例的太陽能電池3。在金屬層40選用鋁或包含鋁的合金的狀況下，第二摻雜區(qū)44由招娃化物(aluminum silicide)所構(gòu)成。第二摻雜區(qū)44作為太陽能電池3的背表面電場結(jié)構(gòu)，其需具有第二摻雜類型，也就是說，第二摻雜區(qū)44的摻雜類型必須與輕度摻雜區(qū)321及重度摻雜區(qū)322的摻雜類型相反。例如，若輕度摻雜區(qū)321及重度摻雜區(qū)322為n型，則第二摻雜區(qū)44需為p型；反之若輕度摻雜區(qū)321及重度摻雜區(qū)322為P型，則第~■慘雜區(qū)44需為n型。另外，基底30可以是具有慘雜質(zhì)的基底，而基底30的摻雜類型需與第二摻雜區(qū)44相同而為第二摻雜類型。本發(fā)明的制作太陽能電池的方法并不以上述實(shí)施例為限。下文將依序介紹本發(fā)明的其它較佳實(shí)施例的制作太陽能電池的方法，且為了便于比較各實(shí)施例的相異處并簡化說明，在下文的實(shí)施例中使用相同的符號標(biāo)注相同的元件，且主要針對各實(shí)施例的相異處進(jìn)行說明，而不再對重復(fù)部分進(jìn)行贅述。請參考圖8，并ー并參考圖2至圖5。圖8繪示了本發(fā)明的一第二較佳實(shí)施例的制作太能陽電池的方法示意圖。本實(shí)施例的制作太陽能電池的方法與前述實(shí)施例的主要差異在于形成第二摻雜區(qū)的方法。本實(shí)施例的制作太陽能電池的方法接續(xù)圖5的方法后進(jìn)行。如圖8所示，于基底30的第一表面301上形成抗反射層36之后，接著進(jìn)行另ー擴(kuò)散制作過程，將摻雜質(zhì)擴(kuò)散至基底30內(nèi)以形成鄰近第二表面302的第二摻雜區(qū)44。第二摻雜區(qū)44 具有第二摻雜類型。第二摻雜類型可為例如n型，在此狀況下?lián)诫s質(zhì)可為例如磷、神、銻或上述材料的化合物。第二摻雜類型可為例如P型，在此狀況下?lián)诫s質(zhì)可為例如硼或硼化合物。接著，于基底30的第一表面301的重度摻雜區(qū)322上形成第一電極38以及于基底30的第二表面302上形成第二電極42，即制作出本實(shí)施例的太陽能電池3’。在本實(shí)施例中，第一電極38與第二電極42較佳可利用網(wǎng)印或電鍍等制作過程加以形成，但不以此為限。綜上所述，在本發(fā)明中，輕度摻雜區(qū)與重度摻雜區(qū)大體上位于同一平面上，其中輕度摻雜區(qū)的厚度略小于重度摻雜區(qū)的厚度。輕度摻雜區(qū)具有粗糙表面，因此可以增加入光量，而重度摻雜區(qū)具有平坦表面，因此重度摻雜區(qū)與第一電極所構(gòu)成的選擇性射極可具有較低的接觸電阻，其可增加太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，由于具有粗糙表面的輕度摻雜區(qū)與具有平坦表面的重度摻雜區(qū)利用同一道干法蝕刻制作過程同時(shí)形成，因此本發(fā)明的制作太陽能電池的方法具有制作過程簡化與低成本的優(yōu)點(diǎn)。再者，相較于利用濕法蝕刻制作過程所制作出的粗糙表面，本發(fā)明的利用干法蝕刻制作過程所制作出的粗糙表面具有較低的反射率，故可進(jìn)ー步提升入光量。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.ー種制作太能陽電池的方法，其特征在于，包括 提供一基底，其中該基底具有一第一表面與相對于該第一表面的一第二表面； 進(jìn)行ー擴(kuò)散制作過程，將ー摻雜質(zhì)擴(kuò)散至該基底內(nèi)以形成一鄰近該第一表面的一第一摻雜區(qū)，其中該第一摻雜區(qū)具有一第一摻雜類型； 形成ー圖案化掩膜層于該第一摻雜區(qū)上，其中該圖案化掩膜層覆蓋部分該第一摻雜區(qū)且暴露出部分該第一摻雜區(qū)； 移除被該圖案化掩膜層所暴露出的部分該第一摻雜區(qū)及其所含的部分該摻雜質(zhì)，以使該圖案化掩膜層所暴露出的該第一摻雜區(qū)形成ー輕度摻雜區(qū)，其中該輕度摻雜區(qū)具有一粗糙表面； 移除該圖案化掩膜層，以暴露出被該圖案化掩膜層所覆蓋的部分該第一摻雜區(qū)，其成為一重度摻雜區(qū)，且該重度摻雜區(qū)具有一平坦表面； 于該基底內(nèi)形成一鄰近該第二表面的第二摻雜區(qū)，其中該第二摻雜區(qū)具有一第二摻雜類型，且該第一摻雜類型相反于該第二摻雜類型；以及 于該基底的該第一表面的該重度摻雜區(qū)上形成一第一電極。
2.如權(quán)利要求I所述的制作太能陽電池的方法，其特征在于，其中該基底具有該第二摻雜類型。
3.如權(quán)利要求I所述的制作太能陽電池的方法，其特征在于，其中移除被該圖案化掩膜層所暴露出部分的該第一摻雜區(qū)及其所含的部分該摻雜質(zhì)的步驟包括進(jìn)行ー干法蝕刻制作過程。
4.如權(quán)利要求I所述的制作太能陽電池的方法，其特征在于，另包括于該基底的該第一表面上形成ー抗反射層。
5.如權(quán)利要求I所述的制作太能陽電池的方法，其特征在于，其中該第一電極以一印刷制作過程形成于該基底的該第一表面。
6.如權(quán)利要求4所述的制作太能陽電池的方法，其特征在干，另包括進(jìn)行ー燒結(jié)制作過程，以使該第一電極與該重度摻雜區(qū)接觸并電性連接。
7.如權(quán)利要求6所述的制作太能陽電池的方法，其特征在于，其中形成該第二摻雜區(qū)的步驟包括 于該基底的該第二表面形成一金屬層；以及 利用該燒結(jié)制作過程使該金屬層與該基底形成金屬硅化物所構(gòu)成的該第二摻雜區(qū)。
8.如權(quán)利要求7所述的制作太能陽電池的方法，其特征在于，更包含 于該燒結(jié)制作過程之前，先利用一印刷制作過程于該金屬層上形成一第二電極；以及 對該第二電極與該金屬層進(jìn)行該燒結(jié)制作過程。
9.如權(quán)利要求I所述的制作太能陽電池的方法，其特征在于，其中該第二摻雜區(qū)利用另ー擴(kuò)散制作過程形成。
10.如權(quán)利要求9所述的制作太能陽電池的方法，其特征在干，更包含于該第二摻雜區(qū)上形成一第二電極。
11.如權(quán)利要求I所述的制作太能陽電池的方法，其特征在于，其中進(jìn)行該擴(kuò)散制作過程時(shí)，同時(shí)會(huì)將該摻雜質(zhì)擴(kuò)散至該基底內(nèi)以形成一鄰近該第二表面的另ー第一摻雜區(qū)。
12.如權(quán)利要求11所述的制作太能陽電池的方法，其特征在于，另包括于移除該圖案化掩膜層之后進(jìn)行ー移除步驟，以移除該另ー第一摻雜區(qū) 。
全文摘要
一種制作太能陽電池的方法，其利用單一道制作過程同時(shí)形成具有粗糙表面的輕度摻雜區(qū)以及具有平坦表面的重度摻雜區(qū)。此外，重度摻雜區(qū)與設(shè)置于其上的電極之間為一平坦的界面，其具有較低的接觸電阻。
文檔編號H01L31/18GK102779898SQ20121021732
公開日2012年11月14日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者楊青天, 駱文欽, 黃明政 申請人:友達(dá)光電股份有限公司