太陽能電池及其制造方法
【專利說明】太陽能電池及其制造方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年I月29日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請N0.10-2014-0011471的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該專利申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實施方式涉及太陽能電池及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]近來，因為預(yù)計諸如石油和煤炭的現(xiàn)有能源將耗盡，所以對取代現(xiàn)有能源的替代能源的關(guān)注持續(xù)增加。在替代能源之中，特別引入注意的是用太陽能產(chǎn)生電能的太陽能電池，因為太陽能電池具有豐富的能源并且不造成環(huán)境污染。
[0005]太陽能電池通常包括:基板和發(fā)射極區(qū)，其由不同導(dǎo)電類型(例如，P型和η型)的半導(dǎo)體形成；電極，其分別連接到基板和發(fā)射極區(qū)。在基板和發(fā)射極區(qū)之間的界面處形成ρ-η 結(jié) ο
[0006]當(dāng)光入射到太陽能電池上時，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生多個電子-空穴對。電子-空穴對在光伏效應(yīng)的作用下被分成電子和空穴。電子移向η型半導(dǎo)體(例如，發(fā)射極區(qū))，空穴移向P型半導(dǎo)體(例如，基板)。然后，電子和空穴被與發(fā)射極區(qū)和基板電連接的電極收集。太陽能電池通過使用電線連接電極來得到電力。
[0007]與發(fā)射極區(qū)和基板電連接的多個電極設(shè)置在發(fā)射極區(qū)和基板上，收集移向發(fā)射極區(qū)和基板的載流子，使載流子移向連接到外部的負(fù)載。
[0008]然而，在這種情形下，電極設(shè)置在光入射到其上的基板表面(即，入射表面)以及沒有光入射到其上的基板表面上形成的發(fā)射極區(qū)上。因此，光的入射表面減小，太陽能電池的效率降低。
[0009]因此，開發(fā)出一種背表面接觸太陽能電池以增大光的入射面積，在該太陽能電池中，所有收集電子和空穴的電極設(shè)置在基板的背表面上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在一個方面，存在一種制造太陽能電池的方法，該方法包括:在包含第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的晶體半導(dǎo)體基板的背表面上，形成非晶硅層；執(zhí)行將與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散到所述非晶硅層的一部分中的第一擴(kuò)散過程，以形成發(fā)射極區(qū)；執(zhí)行將所述第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散到除了具有所述第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的所述非晶硅層的所述一部分外的剩余部分中，以形成背表面場區(qū)，其中，當(dāng)執(zhí)行所述第一擴(kuò)散過程和所述第二擴(kuò)散過程中的至少一個時，所述非晶硅層結(jié)晶，以形成硅層。
[0011]所述硅層可具有20%至80%的結(jié)晶度。
[0012]在執(zhí)行所述第一擴(kuò)散過程之后，可執(zhí)行所述第二擴(kuò)散過程?？蓛?yōu)選地，但并非要求，當(dāng)執(zhí)行所述第一擴(kuò)散過程時，在等于或高于500°C的溫度下，使所述非晶硅層結(jié)晶。
[0013]所述方法還可包括在執(zhí)行所述第一擴(kuò)散過程之前，對所述非晶硅層執(zhí)行脫氫過程?？稍?00°C至600°C的溫度下執(zhí)行脫氫過程。
[0014]可同時執(zhí)行所述第一擴(kuò)散過程和所述第二擴(kuò)散過程。可優(yōu)選地，但并非要求，當(dāng)執(zhí)行所述第一擴(kuò)散過程和所述第二擴(kuò)散過程時，在等于或高于500°C的溫度下，使所述非晶硅層結(jié)晶。
[0015]所述方法還可包括在執(zhí)行所述第一擴(kuò)散過程和所述第二擴(kuò)散過程之前，對所述非晶硅層執(zhí)行脫氫過程?？稍?00°C至600°C的溫度下執(zhí)行脫氫過程。
[0016]所述非晶娃層可具有20nm至300nm的厚度?？稍诒人龅谝粩U(kuò)散過程和所述第二擴(kuò)散過程中的所述至少一個的溫度低的溫度下(例如，在等于或低于250°C )的溫度下，形成非晶硅層。
[0017]所述方法還可包括在執(zhí)行所述第一擴(kuò)散過程之前，在所述非晶硅層的背表面上形成包含所述第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的第一摻雜物層。所述方法還可包括在執(zhí)行所述第二擴(kuò)散過程之前，在所述非晶硅層的背表面上形成包含所述第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的第二摻雜物層O
[0018]在另一個方面，存在一種太陽能電池，該太陽能電池包括:第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板；多個發(fā)射極區(qū)，其中每個具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型并且連同所述半導(dǎo)體基板一起形成ρ-η結(jié)；多個背表面場區(qū)，其中每個比所述半導(dǎo)體基板更重地?fù)诫s有所述第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)；多個第一電極，其電連接到所述多個發(fā)射極區(qū)；多個第二電極，其電連接到所述多個背表面場區(qū)，其中，各發(fā)射極區(qū)和各背表面場區(qū)包含結(jié)晶度為20%至80%的硅。
[0019]所述發(fā)射極區(qū)和所述背表面場區(qū)交替地設(shè)置在同一水平的層上。
[0020]所述太陽能電池還可包括:第一隧道結(jié)層，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的前表面上；第二隧道結(jié)層，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的背表面上。所述第一隧道結(jié)層和所述第二隧道結(jié)層可由本征氫化非晶硅(a_S1:H)形成。所述第一隧道結(jié)層和所述第二隧道結(jié)層可具有相同厚度或不同厚度。所述第一隧道結(jié)層和所述第二隧道結(jié)層可具有Inm至4nm的厚度。
【附圖說明】
[0021]附圖被包括以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并入且構(gòu)成本說明書的一部分，附圖示出本發(fā)明的實施方式并且與描述一起用于說明本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的太陽能電池的部分立體圖；
[0023]圖2是沿著圖1的I1-1I線截取的剖視圖；
[0024]圖3A至圖3L順序示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的制造太陽能電池的方法；
[0025]圖4A至圖4G順序示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的制造發(fā)射極區(qū)和背表面場區(qū)的方法。
【具體實施方式】
[0026]現(xiàn)在，將詳細(xì)參照本發(fā)明的實施方式，在附圖中示出這些實施方式的例子。然而，本發(fā)明可以用多種形式實施并且不應(yīng)該被理解為限于本文闡明的實施方式。在任何可能的地方，在附圖中將始終使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的或類似的部件。將要注意的是，如果確定對已知領(lǐng)域的詳細(xì)描述會混淆本發(fā)明的實施方式，則將省略對已知領(lǐng)域的詳細(xì)描述。
[0027]在附圖中，為了清晰起見，夸大了層、膜、面板、區(qū)域等的厚度。將理解，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)域或基板的元件被稱為“在”另一個元件“上”時，它可直接在另一個元件上或者還可存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接在”另一個元件“上”時，不存在中間元件。另外，將理解，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)域或基板的元件“完全”在其它元件上時，它可以是在其它元件的整個表面上并且可不在其它元件的邊緣的一部分上。
[0028]以下，參照圖I至圖4G描述本發(fā)明的示例實施方式。
[0029]參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的太陽能電池及其制造方法。
[0030]如圖I和圖2中所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的太陽能電池I包括：基板110 ；第一本征半導(dǎo)體層112，其設(shè)置在基板110的一個表面（例如，光入射到其上的前表面）上；抗反射層130，其設(shè)置在第一本征半導(dǎo)體層112的前表面上；第二本征半導(dǎo)體層114，其設(shè)置在沒有光入射到其上的與基板110的前表面相反的基板110的背表面上；多個發(fā)射極區(qū)120，其設(shè)置在第二本征半導(dǎo)體層114的背表面上；多個背表面場（BSF)區(qū)170，其設(shè)置在第二本征半導(dǎo)體層114的背表面上并且與多個發(fā)射極區(qū)120設(shè)置在同一水平的層上；擴(kuò)散阻擋層180，其設(shè)置在多個發(fā)射極區(qū)120的背表面和多個背表面場區(qū)170的背表面上；多個第一電極141，其設(shè)置在多個發(fā)射極區(qū)120上；多個第二電極142，其設(shè)置在多個背表面場區(qū)170上。在本發(fā)明的實施方式中可省略第一本征半導(dǎo)體層112、第二本征半導(dǎo)體層114、抗反射層130和擴(kuò)散阻擋層180。然而，當(dāng)太陽能電池包括第一本征半導(dǎo)體層112、第二本征半導(dǎo)體層114、抗反射層130和擴(kuò)散阻擋層180時，太陽能電池的處理效率和處理良率進(jìn)一步提高。因此，使用包括組件112、114、130和180的太陽能電池I作為示例描述本發(fā)明的實施方式。
[0031]基板110可由第一導(dǎo)電類型（例如，η型）的硅晶圓形成，但并不是要求?；?10中使用的娃可以是晶體娃，諸如，單晶娃和多晶娃。
[0032]如果基板110是η型，則基板110可包含諸如磷(P)、砷(As)和銻(Sb)的V族元素的雜質(zhì)。然而，相反地，基板110可以是P型和/或可由除了硅外的半導(dǎo)體材料形成。如果基板110是