本發(fā)明有關(guān)于一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池，特別有關(guān)于一種具有電噴霧裂解沉積透明導(dǎo)電膜的硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池及其制作方法。

背景技術(shù)：

目前，目前由于國(guó)際能源短缺，而世界各國(guó)一直持續(xù)研發(fā)各種可行的替代能源，而其中又以太陽(yáng)能發(fā)電的太陽(yáng)電池最受到矚目。目前，以硅晶做成的太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，因其僅能吸收1.1電子伏特（ev）以上的太陽(yáng)光能的限制、反射光造成的損失、材料對(duì)太陽(yáng)光的吸收能力不足、載子在尚未被導(dǎo)出之前就被材料中的缺陷捕捉而失效，或是載子受到材料表面的懸浮鍵結(jié)捕捉產(chǎn)生復(fù)合等諸多因素，皆使其效率下降。因此，現(xiàn)在市售硅晶太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率僅約15％，即表示硅晶太陽(yáng)能電池的高效率化其實(shí)還有相當(dāng)大的空間。其中，太陽(yáng)能電池高效率化的基本原理就是結(jié)合不同能隙的發(fā)電層材質(zhì)，把它們做成疊層結(jié)構(gòu)。

參照美國(guó)公告專利第5,213,628號(hào)，標(biāo)題為：光伏元件(photovoltaicdevice)，其主要揭示一種結(jié)合不同能隙的太陽(yáng)能電池，借由加入非晶硅本質(zhì)半導(dǎo)體，增加太陽(yáng)能電池的載子壽命，減少電子電穴復(fù)合機(jī)率，提高光電流轉(zhuǎn)換效率。

參照美國(guó)公告專利第6,878,921號(hào)，標(biāo)題為：光伏元件與其制作方法(photovoltaicdeviceandmanufacturingmethodthereof)。如圖1所示，其主要揭示一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池，使用銦錫氧化物(in2o3:sno2，ito)透明導(dǎo)電膜作為電流分散層，以提升其電流特性及提升光電轉(zhuǎn)換效率的特性。

參照美國(guó)公告專利第7,164,150號(hào)，標(biāo)題為：光伏元件及其制作方法(photovoltaicdeviceandmanufacturingmethodthereof)，其主要揭示一種太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)與工藝方式。該電池配置一透明導(dǎo)電膜于背電極及光電轉(zhuǎn)換層之間，以使入射光反射回光電轉(zhuǎn)換層中進(jìn)行再作用，借以改善電流特性并增加電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。

參照美國(guó)公告專利第7,601,558號(hào)，標(biāo)題為：具有漸進(jìn)氧含量的氧化鋅透明電極(transparentzincoxideelectrodehavingagradedoxygencontent)，其主要揭示一種太陽(yáng)能電池的制做方式。其利用濺鍍法沉積氧化鋅透明導(dǎo)電膜，借由提高透明導(dǎo)電膜的厚度來(lái)提高面的紋理化，借以提升入射光的折射率，進(jìn)而增加電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。

參照美國(guó)公告專利第8,513,044號(hào)，標(biāo)題為：薄膜光伏轉(zhuǎn)換元的制作方法(methodforthemanufacturingofthinfilmphotovoltaicconverterdevice)，其主要揭示一種太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)與制作方式。其利用濺鍍法沉積氧化鋅透明導(dǎo)電膜，再利用氫氟酸稀釋溶液或離子蝕刻法使透明導(dǎo)電膜形成紋理結(jié)構(gòu)，借此增加入射光的行徑長(zhǎng)度，增加光吸收量，進(jìn)而改善元件電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。

參照美國(guó)公告專利第us-7838403號(hào)，標(biāo)題為：用于光伏元件光吸收薄膜的電噴霧量產(chǎn)(spraypyrolysisforlarge-scaleproductionofchalcopyriteabsorberlayerinphotovoltaicdevices)，其主要揭示一種利用靜電力來(lái)推動(dòng)前驅(qū)物溶液，借此推動(dòng)系統(tǒng)提高材料利用率并降低制造成本，進(jìn)而改善薄膜均勻性。

對(duì)于太陽(yáng)電池所應(yīng)用的透明導(dǎo)電膜而言，錫銦氧化物(ito)一直是主流材料，然而銦礦稀少并且昂貴，并且，在氫電漿中抵抗力弱，因此未來(lái)勢(shì)必要研發(fā)取代材料。然而，上述專利揭示的濺鍍法所沉積的透明導(dǎo)電膜過(guò)于平坦，無(wú)法達(dá)到所需的粗糙度，形成紋理結(jié)構(gòu)，因此必須額外再進(jìn)行薄膜的蝕刻工藝，導(dǎo)致增加太陽(yáng)能電池的制造成本。

氧化鋅為一具有潛力的材料，其具有資源豐富且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，未經(jīng)摻雜的氧化鋅即具備一定水平的導(dǎo)電性與光穿透率，并且對(duì)氫電漿的耐抗性強(qiáng)，而摻雜的氧化鋅更具有不亞于錫銦氧化物(ito)的導(dǎo)電性與光穿透率。

因此，有必要提出一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池能改善上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提出一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池，借由電噴霧裂解沉積制備出表面具有粗糙紋理結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電膜，借此改善硅基異質(zhì)接面電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的制作方法，借由以電噴霧裂解以高成膜速率制備出具有粗糙紋理結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電膜，借此改善硅基異質(zhì)接面電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。

為達(dá)到本發(fā)明的主要目的，本發(fā)明提供一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池，其包含：

一硅基pn接面結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)相對(duì)表面，其中該硅基pn接面結(jié)構(gòu)是由一p型半導(dǎo)體層與一n型半導(dǎo)體層所組成，且該p型半導(dǎo)體層的能隙不同于該n型半導(dǎo)體層的能隙；

一第一透明導(dǎo)電膜，設(shè)置位于該pn接面結(jié)構(gòu)的一表面，其使用外加電場(chǎng)介于1伏特/毫米(v/mm)至20伏特/毫米(v/mm)的電噴霧裂解沉積所形成；

一第二透明導(dǎo)電膜，設(shè)置位于該pn接面結(jié)構(gòu)且相對(duì)于該第一電極的另一表面，其使用外加電場(chǎng)介于1伏特/毫米(v/mm)至20伏特/毫米(v/mm)的電噴霧裂解沉積所形成；

一第一電極，設(shè)置于該第一透明導(dǎo)電膜之上，用于取出該硅基pn接面結(jié)構(gòu)的電流；以及

一第二電極，設(shè)置于該第二透明導(dǎo)電膜之上，用于取出該硅基pn接面結(jié)構(gòu)的電流。

根據(jù)本發(fā)明的一特征，該第一透明導(dǎo)電膜的表面粗糙度介于3納米至20納米之間，且該第二透明導(dǎo)電膜的表面粗糙度介于3納米至20納米之間。

為達(dá)到本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明更提供一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池制作方法，包含下列步驟：

一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的制作方法，包含下列步驟：

形成一硅基pn接面結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)相對(duì)表面，其中該硅基pn接面結(jié)構(gòu)是由一p型半導(dǎo)體層與一n型半導(dǎo)體層所組成，且該p型半導(dǎo)體層的能隙不同于該n型半導(dǎo)體層的能隙；

使用外加電場(chǎng)介于1伏特/毫米(v/mm)至20伏特/毫米(v/mm)的電噴霧裂解沉積一第一透明導(dǎo)電膜于該pn接面結(jié)構(gòu)的一表面；

使用外加電場(chǎng)介于1伏特/毫米(v/mm)至20伏特/毫米(v/mm)的電噴霧裂解沉積一第二透明導(dǎo)電膜于該pn接面結(jié)構(gòu)且相對(duì)于該第一電極的另一表面；以及

形成一第一電極于該第一透明導(dǎo)電膜之上與形成一第二電極于該第二透明導(dǎo)電膜之上，用于取出該硅基pn接面結(jié)構(gòu)的電流。

根據(jù)本發(fā)明的一特征，該第一透明導(dǎo)電膜的表面粗糙度介于3納米至20納米之間，且該第二透明導(dǎo)電膜的表面粗糙度介于3納米至20納米之間。

根據(jù)本發(fā)明的一特征，使用電噴霧裂解沉積該第一透明導(dǎo)電膜時(shí)，更包含下列步驟：

以介于150℃至250℃之間的溫度加熱該基pn接面結(jié)構(gòu)；以及

使用電噴霧裂解沉積該第二透明導(dǎo)電膜時(shí)，更包含下列步驟：

以介于150℃至250℃之間的溫度加熱該硅基pn接面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明借由電噴霧裂解制備透明導(dǎo)電膜，其具有在工藝溫度低于250℃達(dá)到高質(zhì)量的透明導(dǎo)電膜，且表面具有良好的粗糙紋理結(jié)構(gòu)，不需要再經(jīng)過(guò)蝕刻程序即可為太陽(yáng)能電池所使用。

需注意，本發(fā)明的技術(shù)特征在于使用電噴霧裂解沉積該第一透明導(dǎo)電膜與該第二透明導(dǎo)電膜。借此達(dá)成加速硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的量產(chǎn)。因此，本發(fā)明的功效，包含：

1.提高透明導(dǎo)電膜的成膜速度，表面具有良好的粗糙紋理結(jié)構(gòu)；

2.增加光的吸收，并同時(shí)最到抗反射層的功能，提升輸出電流密度，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率；

3.提供商業(yè)化量產(chǎn)速度，降低量產(chǎn)工藝成本。

為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的先前技術(shù)剖面示意圖；

圖2顯示為本發(fā)明異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的第一實(shí)施例剖面示意圖；

圖3顯示為本發(fā)明異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的第二實(shí)施例剖面示意圖；

圖4顯示為本發(fā)明異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的第三實(shí)施例剖面示意圖；以及

圖5顯示為本發(fā)明異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的第四實(shí)施例剖面示意圖；以及

圖6顯示為本發(fā)明異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的工藝示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

100硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池

110基板

111第一糙化表面

112第二糙化表面

120第一本質(zhì)非晶硅層

130p型半導(dǎo)體層

140第二本質(zhì)非晶硅層

150n型半導(dǎo)體層

160第一電極

170第二電極

180第一透明導(dǎo)電膜

181無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜

182有摻雜的透明導(dǎo)電膜

190第二透明導(dǎo)電膜

191無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜

192有摻雜的透明導(dǎo)電膜

210外加電壓源

220連接板

230噴嘴

240液滴

250芯片

260加熱板

270滾輪。

具體實(shí)施方式

雖然本發(fā)明可表現(xiàn)為不同形式的實(shí)施例，但附圖所示及于下文中說(shuō)明為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并請(qǐng)了解本文所揭示者是考慮為本發(fā)明的一范例，且并非意圖用以將本發(fā)明限制于附圖及/或所描述的特定實(shí)施例中。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D2，其顯示為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中，所揭示的一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池100結(jié)構(gòu)，其包含：一基板110；一半導(dǎo)體層130；一第一透明導(dǎo)電膜180；一第一電極160；一第二透明導(dǎo)電膜190；以及一第二電極170。

該基板110選自p型半導(dǎo)性基板、n型半導(dǎo)性基板、p型硅基板以及n型硅基板之一。較佳地，該基板110選自n型半導(dǎo)性硅基單晶基板，但并不限，該基板110選自n型半導(dǎo)性iii-v單晶基板。

此外，本發(fā)明的基板110更具有一第一糙化表面111以及一第二糙化表面112。在一較佳實(shí)施例中，第一糙化表面111以及第二糙化表面112的表面粗糙度系介于10納米至80納米。

該半導(dǎo)體層130的導(dǎo)電性相對(duì)于該基板110的導(dǎo)電性。舉例來(lái)說(shuō)，若該基板110選自n型半導(dǎo)性基板，則該半導(dǎo)體層130的導(dǎo)電性則為p型半導(dǎo)體層。

在一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體層130的導(dǎo)電性則為p型半導(dǎo)體層，配置于具有n型半導(dǎo)性的該基板110上。于本發(fā)明實(shí)施例中，該半導(dǎo)體層130摻雜濃度在10¹⁸至10²⁰原子/立方公分之間。該半導(dǎo)體層130其氧含量介于5×10¹⁸至1×10¹⁷原子/立方公分之間。其中，在原本質(zhì)材料中加入雜質(zhì)（impurities）用以產(chǎn)生多余的電洞，以電穴構(gòu)成多數(shù)載子的半導(dǎo)體，則稱之為p型半導(dǎo)體層。例：就硅或鍺半導(dǎo)體而言，在其本質(zhì)半導(dǎo)體中，摻入3價(jià)原子的雜質(zhì)時(shí)，即形成多余的電穴，且該電穴為電流的運(yùn)作方式。

其中，該半導(dǎo)體層130的工藝可選用電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積工藝(plasma-enhancedchemicalvapordeposition,pecvd)、熱絲化學(xué)氣相沉積法(hot-wirechemicalvapordeposition,hw-cvd)或特高頻電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積（veryhighfrequency-plasmaenhancechemicalvapordeposition,vhf-pecvd）工藝作為主要工藝方式，并通入硅化合物（silicide）氣體如硅烷（silane,sh4）并混和氫氣（hydrogen,h）、氬氣（argon,ar）等氣體作為工藝氣體。

該半導(dǎo)體層130的摻雜方式于本發(fā)明中采用可選用氣體摻雜、熱擴(kuò)散法（thermaldiffusion）、固相結(jié)晶化（solidphasecrystalline,spc）或準(zhǔn)分子激光退火（excimerlaseranneal,ela）等工藝作為主要的工藝方式。此外，該半導(dǎo)體層130選自非晶硅、非晶硅鍺、非晶碳化硅以及納米晶硅之一。

在一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體層130的導(dǎo)電性則為p型非晶硅半導(dǎo)體層，配置于具有n型半導(dǎo)性單晶硅的該基板110上，以形成一pn接面結(jié)構(gòu)。該第一電極180，設(shè)置位于該pn接面結(jié)構(gòu)的一表面；以及該第二電極190，設(shè)置位于該pn接面結(jié)構(gòu)且相對(duì)于該第一電極的另一表面。

該第一透明導(dǎo)電膜180，設(shè)置位于該pn接面結(jié)構(gòu)的一表面，且該第二透明導(dǎo)電膜190，設(shè)置位于該pn接面結(jié)構(gòu)且相對(duì)于該第一電極的另一表面。參見(jiàn)圖2的實(shí)施例，該第一透明導(dǎo)電膜180，設(shè)置位于該半導(dǎo)體層130的表面，且該第二透明導(dǎo)電膜190，設(shè)置位于該具有n型半導(dǎo)性單晶硅的該基板110的表面。

第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190的制作材料可選用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、含雜質(zhì)的氧化銦、含雜質(zhì)的氧化錫以及含雜質(zhì)的氧化鋅。例如，但不限，摻雜鋁的氧化鋅(zno:al)、摻雜鎵的氧化鋅(zno:ga)、摻雜硼的氧化鋅(zno:b)、摻雜鋅的氧化銦(in2o3:zn)、摻雜硼的氧化銦(in2o3:b)、摻雜氫的氧化銦(in2o3:h)或其組成。

該第一透明導(dǎo)電膜180的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50納米至9納米之間，可以得到比較好的抗反射作用。該第二透明導(dǎo)電膜190的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50納米至90納米之間，可以得到比較好的抗反射作用。

該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190的晶粒尺寸介于20納米至50納米之間，亦可以得到比較好的抗反射作用。

第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190的工藝方式可選自于蒸鍍法、濺鍍法、電鍍法、濕式化學(xué)法、化學(xué)氣相沉積法、印刷法、噴霧裂解與電弧放電沉積法中的任何一種工藝，其中較佳是電噴霧裂解沉積法。

電噴霧裂解法噴出的液滴大小會(huì)受到電場(chǎng)作用、液體導(dǎo)電度、表面張力、流量以及載氣氣體等因素影響，因此可借由調(diào)整電壓等操作變數(shù)即可調(diào)整微粒粒徑分布。本發(fā)明是采用電噴霧裂解法，因此其沉積速度較一般常用的濺鍍法快，可達(dá)每分鐘數(shù)百納米。此外，電噴霧裂解法會(huì)導(dǎo)致較大顆粒的原子沉積于基板，使其具有不平整的薄膜表面。

本發(fā)明的技術(shù)特征在于使用外加電場(chǎng)介于1伏特/毫米(v/mm)至20伏特/毫米(v/mm)的電噴霧裂解沉積該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190，較佳的外加電場(chǎng)介于1伏特/毫米(v/mm)至5伏特/毫米(v/mm)；且工藝溫度介于150℃至250℃之間，較佳的工藝溫度系介于160℃至200℃之間。

因此，該第一透明導(dǎo)電膜180是電噴霧裂解沉積所形成，其表面粗糙度介于3納米至20納米之間，且晶粒尺寸介于20納米至50納米之間；且該第二透明導(dǎo)電膜190是使用電噴霧裂解沉積所形成，表面粗糙度介于3納米至20納米之間，且晶粒尺寸介于20納米至50納米之間。在本發(fā)明中，第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190具有粗糙化表面，可以增加入射光的利用率，用以改善光電流特性。該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190的片電阻介于0.1ω/□至50ω/□之間。較佳地，該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190的片電阻介于1ω/□至8ω/□之間。

第一電極160配置于第一透明導(dǎo)電膜180上，第二電極170配置于第二透明導(dǎo)電膜190上，用以取出電能與提升光電轉(zhuǎn)換的效率。其中，第一電極160以及第二電極170的材料可選用鎳、金、銀、鈦、銅、鈀、及鋁。在一較佳實(shí)施例中，第一電極160以及第二電極170的材料選用銀。于本實(shí)施例中，其厚度介于100納米至900納米之間。

該第一電極160與該第二電極170的電極線寬介于100微米至2000微米之間。圖中，雖然僅顯示兩條第一電極160，與兩條該第二電極170，但實(shí)施時(shí)，并不限于兩條，較佳地，該第一電極160與該第二電極170具有至少兩條以上的電極線，電極線的數(shù)量介于2條至20條以間。該第一電極160與該第二電極170的電極線寬越小時(shí)，電極線的數(shù)量越多；反之，當(dāng)該第一電極160與該第二電極170的電極線寬越大時(shí)，電極線的數(shù)量越少。借此，未被該第一電極160與該第二電極170遮蔽的光可穿透的開(kāi)放面積至少具有95%以上。

該第一電極160與該第二電極170的材料為可選用純金屬與金屬化合物。金屬可包含金、銀、銅、鎳、鋁及其合金，工藝方式可選自于蒸鍍法、濺鍍法、電鍍法、電弧電漿沉積法、濕式化學(xué)法、噴霧裂解以及印刷法中的任何一種工藝。第一電極160以及第二電極170的厚度介于100納米至900納米之間，電阻值介于0.1ω至5ω之間。較佳地，第一電極160以及第二電極170的材料為銀。

目前透明導(dǎo)電膜要沉積于硅基板存在一定的難度，主要有以下幾個(gè)原因:(1)硅與透明導(dǎo)電膜具有不同的晶體結(jié)構(gòu)，且晶格常數(shù)相差較多。(2)二者的熱膨脹系數(shù)相差較大。在硅基板上成長(zhǎng)透明導(dǎo)電膜時(shí)，大的晶格失配和熱失配會(huì)使得薄膜內(nèi)容易生成失配錯(cuò)位和缺陷。因此在硅基板與摻雜的透明導(dǎo)電膜中間需要加入一層未經(jīng)摻雜的透明導(dǎo)電膜作為緩沖層，可解決晶格失配和熱失配問(wèn)題。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D3，其顯示為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中，所揭示的一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池100結(jié)構(gòu)，其包含：一基板110；一半導(dǎo)體層130；一第一透明導(dǎo)電膜180；一第一電極160；一第二透明導(dǎo)電膜190；以及一第二電極170。

該第二實(shí)施例大致相似于第一實(shí)施例，相似之處不再贅述。該第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的主要差異在于：第一透明導(dǎo)電膜180分別系由二層不同材質(zhì)所組成，包含一無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜181與一有摻雜的透明導(dǎo)電膜182。第二透明導(dǎo)電膜190分別由二層材質(zhì)所組成，包含一無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜191與一有摻雜的透明導(dǎo)電膜192。

無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜181是設(shè)置于該有摻雜的透明導(dǎo)電膜182與該半導(dǎo)體層130之間；無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜191是設(shè)置于該有摻雜的透明導(dǎo)電膜192與該基版110之間。

該第一透明導(dǎo)電膜180的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50納米至90納米之間，可以得到比較好的抗反射作用。該第二透明導(dǎo)電膜190的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50納米至90納米之間，可以得到比較好的抗反射作用。其中，無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜181與無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜191的厚度系介于10納米至30納米之間。

需注意的是，第一透明導(dǎo)電膜180的無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜181與有摻雜的透明導(dǎo)電膜182，以及第二透明導(dǎo)電膜190的無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜191與有摻雜的透明導(dǎo)電膜192，皆由上揭的電噴霧裂解沉積法所沉積，因此不再贅述。

有摻雜的透明導(dǎo)電膜的制作材料可選用含雜質(zhì)的氧化銦、含雜質(zhì)的氧化錫以及含雜質(zhì)的氧化鋅。例如，但不限，摻雜鋁的氧化鋅(zno:al)、摻雜鎵的氧化鋅(zno:ga)、摻雜硼的氧化鋅(zno:b)、摻雜鋅的氧化銦(in2o3:zn)、摻雜硼的氧化銦(in2o3:b)、摻雜氫的氧化銦(in2o3:h)或其組成。無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜的制作材料可選用氧化銦、氧化錫、氧化鋅。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D4，其顯示為根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例中，所揭示的一種異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池100，其包含：一基板110；一第一本質(zhì)非晶硅層120；一第一半導(dǎo)體層130；一第一透明導(dǎo)電膜180；一第二本質(zhì)非晶硅層140；一第二半導(dǎo)體層150；以及一第二透明導(dǎo)電膜190；以及一第二電極170。

該第三實(shí)施例大致相似于第一實(shí)施例，其主要差異在于，該異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池100更包含：一第一本質(zhì)非晶硅層120；一第二本質(zhì)非晶硅層140以及一第二半導(dǎo)體層150。亦即是，在該基板110與該第一半導(dǎo)體層130之間，更包含一第一本質(zhì)非晶硅層120。該基板110與該第二透明導(dǎo)電膜190之間，更依序包含一第二本質(zhì)非晶硅層140；一第二半導(dǎo)體層150。亦即是，該基板110與該第二半導(dǎo)體層150之間，包含該第二本質(zhì)非晶硅層140。

該第二實(shí)施例的該基板110、該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190相同于該第一實(shí)施例的該基板110、該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190，且該第二實(shí)施例的該第一半導(dǎo)體層130相同于該第一實(shí)施例的該半導(dǎo)體層130。即特征相同于上揭第一實(shí)施例所述，因此在此不再贅述。

第一本質(zhì)非晶硅層120配置于該基板110的第一糙化表面111上，設(shè)置于該基板110與該第一半導(dǎo)體層130之間，其氫含量介于3%至10%之間。第二本質(zhì)非晶硅層140配置于該基板110的第二糙化表面112上，是相對(duì)于在該基板110上相對(duì)該第一本質(zhì)非晶硅層120的另一面，特別是設(shè)置于該基板110與該第二半導(dǎo)體層150之間，其氫含量系介于3%至10%之間。

其中，第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140的制作材料可選用非晶硅、非晶硅鍺、納米晶硅、微晶硅、微晶硅鍺、多晶硅與多晶硅鍺之一。此外，第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140可用以形成量子局限效應(yīng)，借以改良電特性，以增加可吸收的入射光能譜范圍。

第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140可選用電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積工藝、熱絲化學(xué)氣相沉積法或特高頻電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積工藝作為主要工藝方式，并通入硅化合物（silicide）氣體如硅烷（silane,sh4）并混和氫氣（hydrogen,h）、氬氣（argon,ar）等氣體作為工藝氣體。于本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140的厚度介于5納米至20納米之間，且氫含量皆介于3%至7%之間。需注意，氫含量的不同將影響光電轉(zhuǎn)換特性。此外，第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140亦可用以填補(bǔ)p型半導(dǎo)體層130與基板110接面處或n型半導(dǎo)體層150與基板110接面處發(fā)生的缺陷，以增加轉(zhuǎn)換效率。

在該第二實(shí)施例中，該第一半導(dǎo)體層130的導(dǎo)電性則為p型非晶硅半導(dǎo)體層，配置于具有n型半導(dǎo)性單晶硅的該基板110上，以形成一pn接面結(jié)構(gòu)。

因此，該第二半導(dǎo)體層150為n型半導(dǎo)體層，配置于該第二本質(zhì)非晶硅層140上。該第二半導(dǎo)體層150的摻雜濃度在1018至1020原子/立方厘米之間，且其氧含量介于5×10¹⁸至1×10¹⁷原子/立方厘米之間。其中，該第二半導(dǎo)體層150指在本質(zhì)材料中加入的雜質(zhì)可產(chǎn)生多余的電子，以電子構(gòu)成多數(shù)載子的半導(dǎo)體。例如，就硅和鍺半導(dǎo)體而言，若在其本質(zhì)半導(dǎo)體中摻入5價(jià)原子的雜質(zhì)時(shí)，即形成多余的電子。其中，電子流是以電子為主來(lái)運(yùn)作。

該第二半導(dǎo)體層150的摻雜方式可選用于氣體摻雜熱、準(zhǔn)分子激光退火、固相結(jié)晶化、擴(kuò)散法或離子布植法作為主要工藝方式。在一實(shí)施例中，該第二半導(dǎo)體層150選自非晶硅、非晶硅鍺、非晶碳化硅以及納米晶硅之一。

請(qǐng)參照?qǐng)D5，其顯示為根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例中。該第四實(shí)施例大致相似于第三實(shí)施例，相似之處不再贅述。該第三實(shí)施例與第二實(shí)施例的主要差異在于：第一透明導(dǎo)電膜180分別是由二層不同材質(zhì)所組成，包含一無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜181與一有摻雜的透明導(dǎo)電膜182。第二透明導(dǎo)電膜190分別是由二層材質(zhì)所組成，包含一無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜191與一有摻雜的透明導(dǎo)電膜192。

需注意的是，無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜181是設(shè)置于該有摻雜的透明導(dǎo)電膜182與該第一半導(dǎo)體層130之間；無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜191是設(shè)置于該有摻雜的透明導(dǎo)電膜192與該第二半導(dǎo)體層150之間。

需注意的是，該第一透明導(dǎo)電膜180的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50納米至90納米之間，可以得到比較好的抗反射作用。該第二透明導(dǎo)電膜190的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50納米至90納米之間，可以得到比較好的抗反射作用。其中，無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜181與無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜191的厚度介于10納米至30納米之間。

有摻雜的透明導(dǎo)電膜的制作材料可選用含雜質(zhì)的氧化銦、含雜質(zhì)的氧化錫以及含雜質(zhì)的氧化鋅。例如，但不限，摻雜鋁的氧化鋅(zno:al)、摻雜鎵的氧化鋅(zno:ga)、摻雜硼的氧化鋅(zno:b)、摻雜鋅的氧化銦(in2o3:zn)、摻雜硼的氧化銦(in2o3:b)、摻雜氫的氧化銦(in2o3:h)或其組成。無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜的制作材料可選用氧化銦、氧化錫、氧化鋅。

需注意，第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190的配置亦可用以填補(bǔ)第一半導(dǎo)體層130、第二半導(dǎo)體層150與第一電極160、第二電極170接面處發(fā)生的缺陷，并借由第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190的透光性與優(yōu)良光電特性。

本發(fā)明的基板110所具有的粗糙化表面是用以增加入射光的散射率，借由增加入射光的散射率，可增加光補(bǔ)限(light-trapping)的效率，改良電特性。第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190亦具有粗糙化表面，其功能與基板110所具有的粗糙化表面功能相同。

需注意，當(dāng)基板為n型硅基板時(shí)，則照光面為p型半導(dǎo)體層，且n型半導(dǎo)體層與第二本質(zhì)非晶硅層則可形成背向表面電場(chǎng)(backsurfacefield，bsf)的效果。反之，當(dāng)基板為p型硅基板時(shí)，則照光面為n型半導(dǎo)體層，且p型半導(dǎo)體層與第一本質(zhì)非晶硅層則可形成背向表面電場(chǎng)的效果。

為說(shuō)明本發(fā)明的硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池100的工藝，其包含以下步驟：

步驟210為：形成一硅基pn接面結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)相對(duì)表面，其中該硅基pn接面結(jié)構(gòu)是由一p型半導(dǎo)體層與一n型半導(dǎo)體層所組成，且該p型半導(dǎo)體層的能隙不同于該n型半導(dǎo)體層的能隙；

步驟220為：使用外加電場(chǎng)介于1伏特/毫米(v/mm)至20伏特/毫米(v/mm)的電噴霧裂解沉積一第一透明導(dǎo)電膜于該pn接面結(jié)構(gòu)的一表面；

步驟230為：使用外加電場(chǎng)介于1伏特/毫米(v/mm)至20伏特/毫米(v/mm)的電噴霧裂解沉積一第二透明導(dǎo)電膜于該pn接面結(jié)構(gòu)且相對(duì)于該第一電極的另一表面；以及

步驟240為：形成一第一電極于該第一透明導(dǎo)電膜之上且形成一第二電極于該第二透明導(dǎo)電膜之上，用于取出該硅基pn接面結(jié)構(gòu)的電流。

于步驟210中，因基板110表面容易殘留微粒子、有機(jī)物、金屬殘留物、化合物…等污染所以必須先將基板110經(jīng)過(guò)清洗以得干凈的表面。此外，蝕刻基板110的目的在于使其形成一第一糙化表面111以及一第二糙化表面112，用以增加入射光的散射率，借由增加入射光的散射率，可增加光補(bǔ)限(light-trapping)的效率，改良電特性。其中，用以形成基板110粗糙化表面的蝕刻液為堿性溶液，其主要由naoh(0.1~8wt%)+異丙醇(ipa)(<1wt%)或koh(3~6%)+異丙醇(ipa)(<1wt%)配制而成，該蝕刻液借由對(duì)基板110的(111)面與(100)面蝕刻速率不同所制作而成。需注意，蝕刻液亦可借由酸性溶液hf與hno3配制而成，其中hno3除以hf的比例介于10至30之間。

該硅基pn接面結(jié)構(gòu)是由一p型半導(dǎo)體層與一n型半導(dǎo)體層所組成。

舉例來(lái)說(shuō)，在第一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體層130的導(dǎo)電性則為p型非晶硅半導(dǎo)體層，是配置于具有n型半導(dǎo)性單晶硅的該基板110上，以形成一pn接面結(jié)構(gòu)。

舉例來(lái)說(shuō)，在該第二實(shí)施例中，第一本質(zhì)非晶硅層120配置于第一糙化表面111上，設(shè)置于該基板110與該第一半導(dǎo)體層130之間，其氫含量介于3%至10%之間。該基板110與該第一半導(dǎo)體層130形成pn接面結(jié)構(gòu)。第二本質(zhì)非晶硅層140配置于第二糙化表面112上，設(shè)置于該基板110與該第二半導(dǎo)體層150之間，其氫含量介于3%至10%之間。

第一本質(zhì)非晶硅層120、第二本質(zhì)非晶硅層140、p型半導(dǎo)體層與n型半導(dǎo)體層的工藝是由電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積工藝、熱絲化學(xué)氣相沉積法與特高頻電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積之一中。

在上述化學(xué)式氣相沉積系統(tǒng)中，至少通入氫氣以及硅烷氣體，使第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140分別沉積于第一糙化表面111上以及第二糙化表面112上，且借由通入的氫氣流量與硅烷氣體流量的比例在1倍至100倍之間，使第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140其氫含量介于3%至10%之間。

p型半導(dǎo)體層的工藝是氧含量介于5×10¹⁸至1×10¹⁷原子/立方公分之間，其選用電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積工藝、熱絲化學(xué)氣相沉積法或特高頻電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積工藝作為主要工藝方式，并借由通入硅化合物（silicide）氣體如硅烷（silane,sh4）并混和氫氣（hydrogen,h）、氬氣（argon,ar）等氣體作為工藝氣體。如：搭配以硅烷氣體與氫氣混合；硅烷氣體、氫氣與氬氣混合；硅烷氣體、鍺烷氣體與氫氣混合；硅烷氣體、鍺烷氣體、氫氣與氬氣混合所組成族群中的任何一種工藝完成。借由改變硅烷及氫氣混和比例及通入的氣體，可使p型半導(dǎo)體層130為非晶硅、非晶硅鍺、非晶碳化硅以及納米晶硅之一。于本發(fā)明實(shí)施例中，p型半導(dǎo)體層的摻雜濃度在10¹⁸至10²⁰原子/立方公分之間。

n型半導(dǎo)體層的工藝是氧含量介于5×10¹⁸至1×10¹⁷原子/立方厘米之間，其選用電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積工藝、熱絲化學(xué)氣相沉積法或特高頻電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積工藝作為主要工藝方式，并借由通入硅化合物（silicide）氣體如硅烷（silane,sh4）并混和氫氣（hydrogen,h）、氬氣（argon,ar）等氣體作為工藝氣體。如：搭配以硅烷氣體與氫氣混合；硅烷氣體、氫氣與氬氣混合；硅烷氣體、鍺烷氣體與氫氣混合；硅烷氣體、鍺烷氣體、氫氣與氬氣混合所組成族群中的任何一種工藝完成。借由改變硅烷及氫氣混和比例及通入的氣體，可使n型半導(dǎo)體層150為非晶硅、非晶硅鍺、非晶碳化硅以及納米晶硅之一。于本發(fā)明實(shí)施例中，n型半導(dǎo)體層的摻雜濃度在1018至1020原子/立方厘米之間。

步驟220與步驟230中，第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190分別配置于該第一半導(dǎo)體層130與該第二半導(dǎo)體層150上。其中，第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190的工藝方式選自于蒸鍍法、濺鍍法、電鍍法、濕式化學(xué)法、化學(xué)氣相沉積法、印刷法、噴霧裂解與電噴霧裂解沉積法所組成族群中的任何一種工藝。

然而為了得到一較佳的表面粗糙度，第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190是以電噴霧裂解沉積法形成，而后不需要再進(jìn)行蝕刻步驟即可得具粗糙紋理結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電單元。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D6，其顯示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，所揭示的硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池100的步驟220與步驟230電噴霧裂解沉積流程圖。已經(jīng)形成該硅基pn接面結(jié)構(gòu)的芯片250，一片一片地放置于具有滾輪270的加熱板260上，該硅基pn接面結(jié)構(gòu)的芯片250借由該滾輪270的傳送而向另一方均勻移動(dòng)。在加熱板260上方距離d的地方設(shè)置有一連接板220，該連接板220內(nèi)具有復(fù)數(shù)個(gè)噴嘴230。具分解性的前驅(qū)物溶質(zhì)與溶劑液體形成的導(dǎo)電液體放置于該連接板220內(nèi)。在該連接板220與該加熱板260之間加上一外加電壓源210，因此該連接板220與該加熱板260之間形成一外加電場(chǎng)的作用力。通常，該連接板220是正電位，而該加熱板260是負(fù)電位或接地。因此，該連接板220內(nèi)的復(fù)數(shù)個(gè)噴嘴230亦具有相同的電位。在一實(shí)施例中，該距離d介于5厘米至20厘米之間，較佳位于10厘米至15厘米之間。

在步驟220后，電噴霧裂解沉積該第一透明導(dǎo)電膜于該pn接面結(jié)構(gòu)的一表面后，是借由一翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將該pn接面結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)，以進(jìn)行該步驟230，亦即是電噴霧裂解沉積該第二透明導(dǎo)電膜于該pn接面結(jié)構(gòu)且相對(duì)于該第一電極的另一表面。

電噴霧裂解法是一連續(xù)性工藝，首先將透明導(dǎo)電膜的具分解性的前驅(qū)物溶質(zhì)與溶劑液體形成的導(dǎo)電液體，借由該連接板220內(nèi)的復(fù)數(shù)個(gè)噴嘴230噴出成霧化狀的液滴240，在一載氣氣體的協(xié)助下，霧化狀的液滴240噴灑于一加熱狀態(tài)或后續(xù)加熱的加熱板260上的該硅基pn接面結(jié)構(gòu)的芯片250，利用熱分解在基板上形成該透明導(dǎo)電膜。

當(dāng)導(dǎo)電液體一流出噴嘴230，在外加電場(chǎng)(數(shù)千伏特)的作用下，噴嘴230的毛細(xì)管末端的流體會(huì)受到該連接板220與該加熱板260間的靜電力影響，形成一個(gè)向低電位方向的液錐(taylorcone)。當(dāng)外加電場(chǎng)逐增加時(shí)，液體表面電荷受到的外加電場(chǎng)作用力大于液體表面張力的束縛時(shí)，則此時(shí)流體即脫離液面而向低電位噴灑，形成帶電的液滴（droplet）240。在噴灑過(guò)程中，體積會(huì)因?yàn)閮?nèi)部電荷互相排斥及溶劑揮發(fā)而逐漸縮小、分裂，最后達(dá)到臨界電荷（rayleigh’slimitingcharge），此即為電噴霧的原理。

電噴霧噴出的液滴240的大小會(huì)受到外加電場(chǎng)作用、液體導(dǎo)電度、表面張力、流量以及載氣氣體等因素影響，因此可借由調(diào)整電壓等操作變數(shù)即可調(diào)整微粒粒徑分布。本發(fā)明是采用電噴霧裂解法，因此其沉積速度較一般常用的濺鍍法快，可達(dá)每分鐘數(shù)百納米。此外，電噴霧裂解法會(huì)導(dǎo)致較大顆粒的原子沉積于基板，使其具有不平整的薄膜表面。

本發(fā)明的技術(shù)特征在于使用外加電場(chǎng)介于1伏特/毫米(v/mm)至20伏特/毫米(v/mm)的電噴霧裂解沉積該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190，較佳的外加電場(chǎng)介于1伏特/毫米(v/mm)至5伏特/毫米(v/mm)；且工藝溫度介于150℃至250℃之間，較佳的工藝溫度介于160℃至200℃之間。其中，該載氣氣體可以氮?dú)饣蚨栊詺怏w，如氖氣、氬氣。由于載流氣體的流速及流場(chǎng)會(huì)影響粒徑的分布，因此載流氣體流速的控制亦相當(dāng)重要。為了增加具分解性的前驅(qū)物溶質(zhì)與溶劑液體的導(dǎo)電液體的導(dǎo)電度，導(dǎo)電液體中通常會(huì)再加入一些納米金屬粒子或納米金屬線到導(dǎo)電液體中，較佳是加入納米銀金屬粒子或納米銀金屬線。

需注意的是，該第一透明導(dǎo)電膜180的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50納米至90納米之間，可以得到比較好的抗反射作用。該第二透明導(dǎo)電膜190的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50納米至90納米之間，可以得到比較好的抗反射作用。

較佳地，第一透明導(dǎo)電膜180分別是由二層不同材質(zhì)所組成，包含一無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜181與一有摻雜的透明導(dǎo)電膜182。第二透明導(dǎo)電膜190分別是由二層材質(zhì)所組成，包含一無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜191與一有摻雜的透明導(dǎo)電膜192。其中，無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜181與無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜191的厚度介于10納米至30納米之間。其中，無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜181與無(wú)摻雜的透明導(dǎo)電膜191的厚度介于10至30納米之間。

步驟240，第一電極160以及第二電極170采用蒸鍍法、濺鍍法、化學(xué)氣相沉積法、電鍍法、濕式化學(xué)法、印刷法與陰極陽(yáng)極電弧直流放電沉積法所組成族群中的任何一種工藝，且第一電極160以及第二電極170的材料可選用鎳、金、銀、鈦、銅、鈀、及鋁。第一電極160以及第二電極170的厚度系介于100納米至900納米之間，電阻值介于0.1ω至5ω之間。較佳地，第一電極160以及第二電極170的材料為銀。需注意的是，不同的第一電極160以及第二電極170制備方式亦會(huì)影響其所具有的光電特性的質(zhì)量。

本發(fā)明的實(shí)施例中，采用電噴霧裂解沉積法以制備氧化鋅做為第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190，且配合不同的第一本質(zhì)非晶硅層120、p型半導(dǎo)體層130、第二本質(zhì)非晶硅層140以及n型半導(dǎo)體層150的工藝方式亦會(huì)影響硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池100的光電特性的質(zhì)量。透明導(dǎo)電膜使用低溫工藝具有特別的功能，亦即是不會(huì)對(duì)先前工藝的薄膜產(chǎn)生加熱退火的效果。

本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中至少有一工藝氣體經(jīng)過(guò)純化步驟，以減少該工藝氣體中氧氣含量。工藝氣體中氧氣含量過(guò)多將會(huì)在沉積的薄膜結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過(guò)多氧空缺，造成太陽(yáng)能電池中的載子移動(dòng)率降低，進(jìn)而使發(fā)電效率降低。借由進(jìn)行純化氣體的步驟，該較佳實(shí)施例中成長(zhǎng)的薄膜的氧氣濃度低于5×10¹⁸原子/立方厘米。需注意的是，本發(fā)明所揭示的結(jié)構(gòu)與方法，不僅適用于單一單元電池，更可實(shí)施于模塊化的太陽(yáng)能電池工藝。

相較于傳統(tǒng)硅基異質(zhì)接面硅太陽(yáng)能電池，本發(fā)明提出的硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池100具有的優(yōu)點(diǎn)如下所示：

1.采用低成本的透明導(dǎo)電膜，可降低生產(chǎn)成本。

2.透明導(dǎo)電膜不需額外加入蝕刻程序，可縮短工藝時(shí)間。

3.可有效增加紫外光的利用，以提升效能。

雖然本發(fā)明已以前述較佳實(shí)施例揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與修改。如上述的解釋，都可以作各型式的修正與變化，而不會(huì)破壞此發(fā)明的精神。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。