光電元件、包含其的太陽(yáng)能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供一種光電元件及包含其的太陽(yáng)能電池。該光電元件，包含：硅晶基材，其中該硅晶基材具有上表面、以及下表面，其中該上表面具有第一粗化結(jié)構(gòu)(textured structure)，該第一粗化結(jié)構(gòu)由多個(gè)角錐(pyramid)組成，每一角錐有二個(gè)以上的側(cè)面(side face)，且每一側(cè)面具有二側(cè)邊及一底邊，其中每一側(cè)面由低摻雜區(qū)域及高摻雜區(qū)域組成，且該高摻雜區(qū)域與該側(cè)邊緊密相鄰，其中該多個(gè)角錐的高摻雜區(qū)域相互接觸并構(gòu)成電流通道網(wǎng)，以提升光電元件射極層的電流傳輸效能，達(dá)到增加發(fā)電流密度與提高光電轉(zhuǎn)換效率的目標(biāo)。
【專利說(shuō)明】
光電元件、包含其的太陽(yáng)能電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明關(guān)于一種光電元件及包含其的太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于全球能源的持續(xù)短缺且對(duì)于能源的需求與日倶增，因此如何提供環(huán)保且干凈 的能源便成為目前最迫切需要研究的議題。在各種替代性能源的研究當(dāng)中，利用自然的太 陽(yáng)光經(jīng)由光電能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能的太陽(yáng)能電池，為目前所廣泛應(yīng)用且積極研發(fā)的技術(shù)。
[0003] 太陽(yáng)能電池利用具有PN接面（PN-Junction)的娃半導(dǎo)體基材，當(dāng)照射太陽(yáng)光后造 成光伏效應(yīng)（Photovoltaics)激發(fā)出游離電子。然而，在傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池中，激發(fā)所產(chǎn)生的 游離電子無(wú)特定的傳輸方向（以類似擴(kuò)散的方式傳輸），因此當(dāng)電子傳輸至射極層時(shí)，已因 半導(dǎo)體材料的阻抗而造成能量的部分損耗。
[0004] 基于上述，提供一種可改善上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的太陽(yáng)能電池，實(shí)為目前太陽(yáng)能電 池技術(shù)所迫切需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種光電元件及包含其的太陽(yáng)能電池。由于該光電元件（或是太陽(yáng)能 電池）的表面具有一阻值較低的電流通道網(wǎng)，可在不減少發(fā)電面積的前提下，將照光所產(chǎn) 生的電流，有方向性的由硅晶基材傳輸至電極，提升電流的收集效率及降低電流的傳導(dǎo)損 耗，提高太陽(yáng)能電池的整體發(fā)電效能。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，本發(fā)明提供一種光電元件，包含：硅晶基材，其中該硅晶基 材具有上表面、下表面。其中，該上表面具有第一粗化結(jié)構(gòu)（textured structure)。該第一 粗化結(jié)構(gòu)由多個(gè)角錐（pyramid)組成，每一角錐有二個(gè)以上的側(cè)面（side face)，且每一側(cè) 面具有二側(cè)邊及一底邊，其中每一側(cè)面由低摻雜區(qū)域及高摻雜區(qū)域組成，且該高摻雜區(qū)域 與該側(cè)邊緊密相鄰，其中該多個(gè)角錐的高摻雜區(qū)域相互接觸并構(gòu)成電流通道網(wǎng)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池，包含：硅晶基材，其中該硅 晶基材具有上表面、下表面。該上表面具有第一粗化結(jié)構(gòu)（textured structure)，其中該第 一粗化結(jié)構(gòu)由多個(gè)角錐（pyramid)組成，每一角錐有二個(gè)以上的側(cè)面（side face)，且每一 側(cè)面具有二側(cè)邊及一底邊，其中每一側(cè)面由低摻雜區(qū)域及高摻雜區(qū)域組成，且該高摻雜區(qū) 域與該側(cè)邊緊密相鄰，其中該多個(gè)角錐的高摻雜區(qū)域相互接觸并構(gòu)成電流通道網(wǎng)。第一電 極，設(shè)置于該硅晶基材的上表面，與該第一粗化結(jié)構(gòu)接觸。以及，第二電極，設(shè)置于該硅晶基 材的下表面。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所述的光電元件的示意圖。
[0009] 圖2是圖1所述的光電元件的粗化結(jié)構(gòu)的角錐的放大示意圖。
[0010] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所述的光電元件的仰視圖。
[0011] 圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例所述的光電元件的粗化結(jié)構(gòu)的角錐的放大示意圖。
[0012] 圖5是根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例所述的光電元件的仰視圖。
[0013] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所述的光電元件的剖面示意圖。
[0014] 圖7是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的示意圖。
[0015] 圖8A至8G是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所述的光電元件的制造流程圖。
[0016] 圖9A至9B是圖8D所述的角錐16A沿方向X的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖10A至10B是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池的制造流程圖。
[0018] 圖11及12是以二次離子質(zhì)譜儀（S頂S)對(duì)實(shí)施例1所得的硅晶太陽(yáng)能電池在不 同深度進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。
[0019] 圖13是不同濃度摻質(zhì)對(duì)硅基材電阻率的影響。
[0020] 圖14為經(jīng)蝕刻后的硅芯片的掃描式電子顯微鏡（SEM)圖譜。
[0021] 圖15為實(shí)施例1所述的硅晶太陽(yáng)能電池其剖面掃描式電子顯微鏡（SEM)圖譜。
[0022] 需要說(shuō)明的是，在不同的特征中所對(duì)應(yīng)的數(shù)字和符號(hào)，除非另有注記，一般而言視 為對(duì)應(yīng)部分。所繪示的特征清楚地標(biāo)明了【具體實(shí)施方式】的相關(guān)態(tài)樣，且其并不一定依比例 繪制。
[0023] 【附圖標(biāo)記說(shuō)明】
[0024] 10光電元件；
[0025] 11上表面；
[0026] 12硅晶基材；
[0027] 13下表面；
[0028] 16、16A、16B 角錐；
[0029] 21 頂角；
[0030] 23 側(cè)邊；
[0031] 24 側(cè)面；
[0032] 24A高摻雜區(qū)域；
[0033] 24B低摻雜區(qū)域；
[0034] 25 底邊；
[0035] 28金屬線；
[0036] 40、40A 掩膜層；
[0037] 50-54 深度；
[0038] 60-64 深度；
[0039] 41等向性蝕刻；
[0040] 100太陽(yáng)能電池；
[0041] 101 第一電極；
[0042] 103 第二電極；
[0043] 111第一粗化結(jié)構(gòu)；
[0044] 131第二粗化結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0046] 本發(fā)明揭露一種光電元件及包含其的太陽(yáng)能電池。該光電元件可包含：硅晶基材， 其中該娃晶基材具有上表面及下表面。該娃晶基材可為單晶娃基材或多晶娃基材。其中，該 上表面具有第一粗化結(jié)構(gòu)（textured structure)。該第一粗化結(jié)構(gòu)由多個(gè)角錐（pyramid) 組成。該多個(gè)角錐可獨(dú)立為三角錐（triangular pyramid)、四角錐（quadrangular pyramid)、五角維（pentagonal pyramid)、或六角維（hexagonal pyramid)，但并不以此為 限，且該多個(gè)角錐可具有相同或不同尺寸。值得注意的是，該角錐每一側(cè)面由低摻雜區(qū)域及 高摻雜區(qū)域組成，而該多個(gè)角錐的高摻雜區(qū)域相互接觸并構(gòu)成電流通道網(wǎng)。
[0047] 請(qǐng)參照?qǐng)D1，顯示本發(fā)明一實(shí)施例所述的光電元件10。該光電元件10具有娃晶 基材12,該娃晶基材12具有上表面11及下表面13。該娃晶基材12具有第一導(dǎo)電性（可 為η型或p型導(dǎo)電性，例如p型導(dǎo)電性），厚度介于約50 μπι至500 μπι之間。其中，該上 表面11具有第一粗化結(jié)構(gòu)（textured structure)lll。在此實(shí)施例中，該第一粗化結(jié)構(gòu) (textured structure) 111可由多個(gè)四角錐16組成，其中該多個(gè)四角錐16的尺寸可為相 同或不同。請(qǐng)參照?qǐng)D2,為圖1所述的四角錐16的放大示意圖。該四角錐16具有一個(gè)頂 角（top vertex) 21及四個(gè)側(cè)面24,每一個(gè)側(cè)面具有二個(gè)側(cè)邊23以及一個(gè)底邊25,其中每 一側(cè)面24由高摻雜區(qū)域24A及低摻雜區(qū)域24B組成，而任兩相鄰的四角錐16以底邊25相 迭的方式相互接觸。其中，該側(cè)邊23及該底邊25的長(zhǎng)度可介于約3 μπι至20 μπι之間。值 得注意的是，在每一個(gè)側(cè)面24的該高摻雜區(qū)域24Α，與該側(cè)面的該側(cè)邊23緊密相鄰；而且， 該四角錐16每一側(cè)面的該高摻雜區(qū)域相交于該頂角（top vertex) 21。該高摻雜區(qū)域24Α 的面積可占該側(cè)面24總面積約5%至25%，若低于下限值，因?yàn)楦邠诫s區(qū)24A串接形成的 低電阻發(fā)電流通道網(wǎng)面積太小或不連續(xù)，無(wú)法達(dá)到提升導(dǎo)電的效果；反之，若高于上限值， 則高摻雜區(qū)24A的面積占比太高，高摻雜相對(duì)會(huì)降低光伏發(fā)電壓，過(guò)多的犧牲可作為低摻 雜的高發(fā)電電壓的面積。
[0048] 該高摻雜區(qū)域24A及該低摻雜區(qū)域24B具有第二導(dǎo)電性（可為p型或η型導(dǎo)電性， 例如η型導(dǎo)電性）。舉例來(lái)說(shuō)，若該硅晶基材為ρ型導(dǎo)電性，則該高摻雜區(qū)域24Α及該低摻 雜區(qū)域24Β為η型導(dǎo)電性（例如以磷滲入硅晶層）；另一方面，若該硅晶基材為η型導(dǎo)電性， 則該高摻雜區(qū)域24Α及該低摻雜區(qū)域24Β為ρ型導(dǎo)電性（例如以硼滲入硅晶層）。如此一 來(lái)，當(dāng)該光電元件照光后，該硅晶基材與該第一粗化結(jié)構(gòu)的低摻雜區(qū)域24Β(或該高摻雜區(qū) 域24Α)間產(chǎn)生Ρ-Ν接面（P-N junction)，因此產(chǎn)生第一驅(qū)力，將載子（例如電子）由該硅 晶基材傳輸至該低摻雜區(qū)域24B (或該高摻雜區(qū)域24A)。
[0049] 該高摻雜區(qū)域的表面摻雜濃度可介于約5E+20atoms/cm3至8E+22atoms/cm 3,且該 低摻雜區(qū)域的表面摻雜濃度可介于約lE+19atoms/cm3至5E+21atoms/cm 3。此外，該高摻雜 區(qū)域24A的摻雜濃度與該低摻雜區(qū)域24B的表面摻雜濃度比可介于5倍至1000倍之間。 由于高摻雜區(qū)域24A的表面摻雜濃度為該低摻雜區(qū)域24B的約5倍至1000倍。因此該高 摻雜區(qū)域24A相對(duì)于該低摻雜區(qū)域24B具有降低的電阻，可使得該四角錐16的高摻雜區(qū)域 24A能與該低摻雜區(qū)域24B間產(chǎn)生第二驅(qū)力，導(dǎo)致照光后借助第一驅(qū)力從硅晶基材所導(dǎo)引 出的載子（例如電子）可進(jìn)一步快速由該低摻雜區(qū)域24B傳輸至該高摻雜區(qū)域24A。如此 一來(lái)，該多個(gè)四角錐16相互接觸的高摻雜區(qū)域24A可構(gòu)成電流通道網(wǎng)，用來(lái)快速傳遞載子 (例如電子），請(qǐng)參照?qǐng)D3 (為本發(fā)明一實(shí)施例所述光電元件10的仰視圖）。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，在該四角錐16的每一側(cè)邊23上，可進(jìn)一步配置一金屬線 28,并與該高摻雜區(qū)域24A直接接觸，請(qǐng)參照?qǐng)D4。該金屬線28的材質(zhì)可為鎳、鈷或銅，形 成方式可有兩種，第一種是技術(shù)成熟的1C半導(dǎo)體的多晶硅柵極（gate)的金屬化制程，第二 種技術(shù)是硅晶太陽(yáng)電池的電鍍電極技術(shù)，前者成本較高，后者成本較低。由于金屬線28與 該高摻雜區(qū)域24B相比，具有更低的電阻，可使得該四角錐16的高摻雜區(qū)域24A能與該金 屬線28產(chǎn)生第三驅(qū)力，導(dǎo)致借助第二驅(qū)力由低摻雜區(qū)域24B傳輸至該高摻雜區(qū)域24A的載 子（例如電子）可進(jìn)一步快速由該高摻雜區(qū)域24A傳輸至該金屬線28。如此一來(lái)，該多個(gè) 四角錐16相互接觸的金屬線28可構(gòu)成金屬網(wǎng)，用來(lái)快速收集載子（例如電子），請(qǐng)參照?qǐng)D 5 (為本發(fā)明一實(shí)施例所述光電元件10的仰視圖）。該高摻雜區(qū)域24A可部分被該金屬線 28所覆蓋（如圖5所示），亦可完全被該金屬線28所覆蓋。根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例，該高 摻雜區(qū)域24A被該金屬線28所覆蓋的區(qū)域占該高摻雜區(qū)域24A面積的50-100%。若該高 摻雜區(qū)域24A被該金屬線28所覆蓋的區(qū)域小于高摻雜區(qū)域24A面積的50%，則所形成的 金屬線28有可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)細(xì)而形成非連續(xù)的金屬線；若該高摻雜區(qū)域24A部分被該金屬線 28所覆蓋，則金屬線可提供更低的電流通道，提高電流傳導(dǎo)效率。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例，本發(fā)明所述的光電元件10,除了該上表面11可具有第一 粗化結(jié)構(gòu)（textured structure) 111外，該下表面13亦可具有第二粗化結(jié)構(gòu)（textured structure) 131，請(qǐng)參照?qǐng)D6 (為本發(fā)明一實(shí)施例所述光電元件10的剖視圖）。該第二粗化 結(jié)構(gòu)（textured structure) 131 的定義與該第一粗化結(jié)構(gòu)（textured structure) 111 相 同，且可與該第一粗化結(jié)構(gòu)（textured structure) 111在相同步驟中同時(shí)形成，或是與該第 一粗化結(jié)構(gòu)（textured structure) 111在不同步驟中先后形成。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例，本發(fā)明亦提供一種包含上述光電元件的硅晶太陽(yáng)能電 池。請(qǐng)參照?qǐng)D7,該硅晶太陽(yáng)能電池100可包含圖1所示的光電元件、第一電極101設(shè)置于 該光電元件10的硅晶基材12的上表面11上、以及第二電極103設(shè)置于該光電元件10的 硅晶基材12的下表面13上（可部分或完全設(shè)置于該下表面13上）。由于該第一電極101 與該第一粗化結(jié)構(gòu)（textured structure) 111直接接觸，因此由該高摻雜區(qū)域24A所構(gòu)成 的電流通道網(wǎng)亦與該第一電極101直接接觸。如此一來(lái)，當(dāng)硅晶太陽(yáng)能電池100照光后，借 助第一驅(qū)力（由該硅晶基材12與該第一粗化結(jié)構(gòu)的低摻雜區(qū)域24B (或該高摻雜區(qū)域24A) 間P-N接面（P-N junction)所產(chǎn)生）、及第二驅(qū)力（高摻雜區(qū)域24A能與該低摻雜區(qū)域24B 間電阻差異所產(chǎn)生）導(dǎo)入至該電流通道網(wǎng)的電流，可進(jìn)一步被該第一電極101所收集。由 于該電流通道網(wǎng)，可更有效率的收集借助P-N接面所產(chǎn)生的載子，而該載子可再通過(guò)電流 微米通道的連接傳輸?shù)降谝浑姌O101。與傳統(tǒng)硅晶太陽(yáng)能電池相比，所產(chǎn)生的電流不會(huì)無(wú)系 統(tǒng)方向的四處逸散，而是有系統(tǒng)性進(jìn)入具有更低阻抗的電流通道網(wǎng)（這是因?yàn)楦邠诫s區(qū)域 24A的阻抗較該低摻雜區(qū)域24B低），因此可并避免照光所產(chǎn)生的電流因?yàn)榘雽?dǎo)體材料的阻 抗而造成損耗。此外，由于該電流通道網(wǎng)可大幅增加電流的收集效率，因此本發(fā)明所述的硅 晶太陽(yáng)能電池100的第一電極101之間的間隔可適當(dāng)需要調(diào)整至較傳統(tǒng)硅晶太陽(yáng)能電池更 長(zhǎng)的間隔，因此可減少該第一電極101配置于該上表面11的數(shù)量，增加硅晶太陽(yáng)能電池100 的照光面積。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例，該娃晶太陽(yáng)能電池的該第一粗化結(jié)構(gòu)（textured structure)可還包含圖5所述的金屬網(wǎng)，即在第一粗化結(jié)構(gòu)的四角錐（pyramid)的每一側(cè) 邊上，可進(jìn)一步配置一金屬線，并與該高摻雜區(qū)域直接接觸。如此一來(lái)，當(dāng)硅晶太陽(yáng)能電池 照光后，借助第一驅(qū)力（由該硅晶基材與該第一粗化結(jié)構(gòu)的低摻雜區(qū)域（或該高摻雜區(qū)域） 間P-N接面（P-N junction)所產(chǎn)生）、第二驅(qū)力（由高摻雜區(qū)域與低摻雜區(qū)域間的電壓差 梯度所產(chǎn)生）及第三驅(qū)力（由高摻雜區(qū)域與該金屬線間電阻差異所產(chǎn)生）導(dǎo)入至該金屬網(wǎng) 的電流，可進(jìn)一步被該第一電極101所收集。
[0054] 此外，根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例，該硅晶太陽(yáng)能電池的硅晶基材的下表面可還具有 第二粗化結(jié)構(gòu)（textured structure)(即該娃晶太陽(yáng)能電池具有圖7所述的娃晶基材12)， 而該第二電極與該第二粗化結(jié)構(gòu)直接接觸。如此一來(lái)，該硅晶太陽(yáng)能電池可具有強(qiáng)化第二 粗糙化結(jié)構(gòu)的第二電極的局部背電場(chǎng)。在此，該第二電極可部分配置于該第二粗化結(jié)構(gòu) (即非完全覆蓋該第二粗化結(jié)構(gòu)），但本發(fā)明不以此為限。
[0055] 圖8A至8G為一系列示意圖，用以說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施例所述的光電元件10的制造 流程。
[0056] 首先，提供硅晶基材12,該硅晶基材12可為單晶硅基材或多晶硅基材，請(qǐng)參照?qǐng)D 8A。該娃晶基材12可具有一介于50 μπι至500 μπι之間的厚度。
[0057] 接著，對(duì)硅晶基材12的一表面進(jìn)行粗糙化制程，以形成多個(gè)角錐（例如四角 錐）16Α于該表面上，請(qǐng)參照?qǐng)D8Β。該粗糙化制程可為將硅晶基材12的一表面浸漬于經(jīng)加 熱的堿液中（例如含氫氧化鉀或氫氧化鈉的溶液）中，但本發(fā)明不以此為限。本發(fā)明采用的 是將硅晶太陽(yáng)電池芯片浸泡于攝氏80度的高溫Κ0Η-ΙΡΑ混合溶液的堿蝕刻制程30分鐘， 濃度比例為氫氧化鉀1(0!1(45%):異丙醇（1?六）：超純水（011)=1:2.2:36.7，因?yàn)?該堿蝕刻溶液對(duì)于硅芯片表面晶格方向（100)的單晶硅面上進(jìn)行異向性的化學(xué)蝕刻產(chǎn)生 晶格方向（111)面的微米金字塔角錐結(jié)構(gòu)。
[0058] 接著，坦覆性形成一掩膜層40于該基材12的上表面，以覆蓋該多個(gè)角錐（例如四 角錐）16Α的所有側(cè)面，請(qǐng)參照?qǐng)D8C。該掩膜層40的材質(zhì)可例如氮化硅層、二氧化硅層或是 二氧化硅層與氮化硅層的復(fù)合結(jié)構(gòu)層，掩膜層厚度需搭配濕蝕刻作用的反應(yīng)時(shí)間與后續(xù)高 溫?fù)诫s擴(kuò)散制程。本發(fā)明采用掩膜層40的測(cè)試材料為氮化硅層，形成方式可例如為：物理 蒸氣沉積（PVD)、化學(xué)蒸氣沉積（CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD)。
[0059] 接著，對(duì)該掩膜層40進(jìn)行等向性（isotropic)蝕刻（例如為濕蝕刻，濕蝕刻液可 例如為氫氟酸溶液HF (酸蝕刻溶液）或氫氧化鈉溶液NaOH (堿蝕刻溶液）。請(qǐng)參照?qǐng)D9A， 為圖8C所述角錐16A沿方向X的剖面結(jié)構(gòu)圖，由于該角錐16A具有折角（即角錐兩個(gè)相鄰 側(cè)面的夾角小于180度）的幾何結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)對(duì)該掩膜層40進(jìn)行等向性（isotropic)蝕刻 41時(shí)，由于蝕刻的加乘效應(yīng)，位于側(cè)邊（角錐兩個(gè)相鄰側(cè)面共享的邊）上的掩膜層40的蝕 刻速率明顯大于側(cè)面上平坦區(qū)域，且蝕刻的加乘效應(yīng)當(dāng)兩個(gè)側(cè)面的夾角（即折角）愈小愈 明顯。值得注意的是，該等向性（isotropic)蝕刻并不會(huì)完全移除該掩膜層40,而是用來(lái)將 位于側(cè)邊（或位于側(cè)面但接近側(cè)邊）的掩膜層40移除，因此位于該角錐16A側(cè)邊及頂角的 掩膜層40,在蝕刻后會(huì)裸露出來(lái)，請(qǐng)參照?qǐng)D8B及圖8D。換言之，當(dāng)該等向性（isotropic) 蝕刻將相鄰于側(cè)邊（或位于側(cè)面但接近側(cè)邊）的掩膜層40移除后，則停止該等向性蝕刻。 由于蝕刻的加乘效應(yīng)，可使得位于側(cè)邊（或位于側(cè)面但接近側(cè)邊）的掩膜層40加速被蝕刻 移除（露出部分硅晶基材12)，而保留位于側(cè)面但較遠(yuǎn)離側(cè)邊的掩膜層40A (硅晶基材12仍 被掩膜層40所覆蓋），得到如圖8D所示結(jié)構(gòu)。
[0060] 接著，對(duì)圖8D所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行第一次摻雜物制程，使得摻雜物進(jìn)入未被掩膜層40覆 蓋的硅晶基材12 (即該側(cè)面與該側(cè)邊相鄰的部分），得到第一摻雜區(qū)域24A，如圖8E所示。 該第一次摻雜物制程實(shí)施的方式，如
【發(fā)明內(nèi)容】
的說(shuō)明，第一摻雜區(qū)域24A為高濃度摻雜區(qū) 域，若該硅晶基材為P型導(dǎo)電性，則第一摻雜區(qū)域24A進(jìn)行第一次η型導(dǎo)電性的高溫?cái)U(kuò)散摻 雜（例如以磷滲入硅晶層）；另一方面，若該硅晶基材為η型導(dǎo)電性，則第一摻雜區(qū)域24Α進(jìn) 行第一次Ρ型導(dǎo)電性的高溫?cái)U(kuò)散摻雜（例如以硼滲入硅晶層）。本發(fā)明采用的硅晶基材為 Ρ型導(dǎo)電性，第一摻雜區(qū)域24Α進(jìn)行第一次高溫磷擴(kuò)散摻雜，攝氏800度P0C13#散制程，第 1次慘表面雜濃度可約為lE+20atoms/cm 3至5E+21atoms/cm3。
[0061] 接著，移除該掩膜層40A，露出角錐16B側(cè)面的硅晶基材，如圖8F所示。移除該掩 膜層40A的方式可例如為浸泡氫氟酸HF溶液，因?yàn)闅浞酘F溶液對(duì)于本發(fā)明采用的氮化 硅掩膜層有良好的蝕刻去除反應(yīng)速率，對(duì)硅基材有非常高的選擇比，僅蝕刻去除掩膜層不 蝕刻硅晶材料。HF溶液濃度為HF(49%) : DIW=1 : 20,浸泡時(shí)間約10~20分鐘，浸泡 時(shí)間須配合去除掩膜層厚度調(diào)整完全去除掩膜層40A。
[0062] 最后，對(duì)圖8F所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行第二次摻雜物制程，得到第二摻雜區(qū)域24B(即低摻 雜區(qū)域），并使得該第一摻雜區(qū)域24A成為高摻雜區(qū)域，至此得到本發(fā)明所述的光電元件 10。該第二次摻雜物制程實(shí)施的方式，如
【發(fā)明內(nèi)容】
的說(shuō)明，若該硅晶基材為P型導(dǎo)電性，則 該高摻雜區(qū)域24A及該低摻雜區(qū)域24B為η型導(dǎo)電性（例如以磷滲入硅晶層）；另一方面， 若該硅晶基材為η型導(dǎo)電性，則該高摻雜區(qū)域24Α及該低摻雜區(qū)域24Β為ρ型導(dǎo)電性（例 如以硼滲入硅晶層）。本發(fā)明采用的硅晶基材為Ρ型導(dǎo)電性，第二摻雜進(jìn)行低摻雜濃度的 高溫磷擴(kuò)散摻雜，攝氏800度P0C1 3#散制程，使得低摻雜區(qū)域24Β的摻雜濃度介于1Ε+19 至5E+21 [atoms/cm3];使得高摻雜區(qū)域24A經(jīng)兩次的高溫磷擴(kuò)散形成高摻雜濃度介于約 5E+20atoms/cm 3至 8E+22atoms/cm3。
[0063] 本發(fā)明一實(shí)施例亦提供圖4所述具有金屬網(wǎng)的光電元件的制造方法。硅半導(dǎo)體 材料的角椎體邊角側(cè)邊的金屬導(dǎo)線的制造方法可以采用兩種方法，第一種是技術(shù)成熟的1C 半導(dǎo)體的多晶硅柵極（gate)的金屬化制程，第二種技術(shù)是硅晶太陽(yáng)電池的電鍍電極技術(shù)， 前者成本較高，后者成本較低。本發(fā)明實(shí)施例采用硅晶太陽(yáng)電池電鍍電極技術(shù)，進(jìn)行角椎體 邊角側(cè)邊金屬導(dǎo)線的制造方法，（1)首先要先完成硅晶光電元件的前半段制程，到完成硅基 材的復(fù)合式擴(kuò)散摻雜PN-Junction結(jié)構(gòu)；（2)接下步驟是制作僅在角錐邊角側(cè)邊裸露的掩 膜（mask)，掩膜（mask)制程與材料類同于圖8C至圖8D，讓角錐平面區(qū)域被絕緣層薄膜覆 蓋保護(hù)與絕緣，掩膜（mask)的材料可為二氧化硅（Si0 2)、氮化硅（Si3N4)或兩者的復(fù)合材 料；（3)接下步驟是將完成掩膜（mask)的光電元件半成品置入電鍍?nèi)芤褐?，利用光伏發(fā)電 原理產(chǎn)生自發(fā)生電鍍的現(xiàn)象，將裸露的角錐邊角側(cè)邊電鍍出金屬導(dǎo)線。
[0064] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，硅晶基材背面的第二粗糙化結(jié)構(gòu)，與第一粗糙化結(jié)構(gòu)可利用 芯片粗糙化（texturing)處理一次完成，娃晶基材（例如具有ρ型導(dǎo)電性、厚度為200um) 的下表粗糙面以Κ0Η-ΙΡΑ溶液的濕式堿蝕刻制程，氫氧化鉀K0H(45%):異丙醇（IPA): 超純水（DIW) =1 : 2.2 : 36. 7,反應(yīng)溫度攝氏80度，反應(yīng)時(shí)間30分鐘。
[0065] 此外，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，本發(fā)明亦提供一種太陽(yáng)能電池100的制造方法。首 先，請(qǐng)參照?qǐng)D10A，在完成本發(fā)明所述的光電元件（例如圖8G所示的光電元件，但此僅為舉 例，本發(fā)明并不以此為限，亦可為具有金屬網(wǎng)、或是第二粗化結(jié)構(gòu)的光電元件）后，形成第 一電極101于部分該硅晶基材12的上表面11，與該具有多個(gè)角錐16的第一粗化結(jié)構(gòu)接觸 (即與高摻雜區(qū)域所構(gòu)成的電流通道網(wǎng)接觸）。該第一電極101的材質(zhì)可例如為銀、鋁、銅、 或其合金，其形成方式可例如為摻有銀粉或鋁粉的合金膠料的電極網(wǎng)印燒結(jié)制程，或是電 鍍電極制程。
[0066] 接著，請(qǐng)參照?qǐng)D10B，于該硅晶基材12的下表面13上形成一第二電極，該二電極可 部分或完全覆蓋該下表面13,至此得到本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池100。該第二電極103的 材質(zhì)可例如為鋁-硅合金，其形成方式可例如為摻有銀粉或鋁粉的合金膠料的電極網(wǎng)印燒 結(jié)制程，或是電鍍電極制程。
[0067] 為了讓本發(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)實(shí)施 例，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所述的硅晶太陽(yáng)能電池及其制造方法。
[0068] 硅晶太陽(yáng)能電池的制備
[0069] 實(shí)施例1
[0070] 首先，將一硅芯片（具有p型導(dǎo)電性、厚度為200um)的上表面以Κ0Η-ΙΡΑ溶液的濕 式堿蝕刻制程，氫氧化鉀K0H(45%):異丙醇（IPA):超純水（DIW) = 1 : 2.2 : 36.7， 反應(yīng)溫度攝氏80度，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，進(jìn)行表面粗糙化（texturing)處理，使該硅芯片具 有第一粗化結(jié)構(gòu)。其中，該第一粗化結(jié)構(gòu)具有多個(gè)角錐。接著，坦覆性形成氮化硅層（Si 3N4) (作為掩膜層）于該硅芯片的上表面，以完全覆蓋該多個(gè)角錐的所有側(cè)面。該氮化硅層 (Si 3N4)厚度為120nm，形成方式為PECVD的氮化硅層（Si3N4)。接著，對(duì)覆蓋該第一粗化結(jié)構(gòu) 的氮化硅層（Si 3N4)進(jìn)行一氫氟酸濕蝕刻制程（HF(49%) : DIW=1 : 20,室溫），時(shí)間700 秒。由于蝕刻的加乘效應(yīng)，使得位于角錐側(cè)邊（角錐兩個(gè)相鄰側(cè)面共享的邊）上的氮化硅 層（Si 3N4)蝕刻速率明顯大于側(cè)面上平坦區(qū)域氮化硅層（Si3N4)的蝕刻速率，以將位于側(cè)邊 (或位于側(cè)面但接近側(cè)邊）的氮化硅層（Si 3N4)移除，露出位于角錐側(cè)邊或接近角錐側(cè)邊附 近的些許側(cè)面的硅芯片表面，保留位于角錐側(cè)面但較遠(yuǎn)離側(cè)邊的氮化硅層（Si 3N4);亦即形 成僅于角錐邊角裸露的掩膜層（mask)。請(qǐng)參照?qǐng)D14,為經(jīng)蝕刻后的硅芯片的掃描式電子顯 微鏡（SEM)圖譜。由圖14可知，位于角錐邊角的氮化硅層（作為掩膜）被該蝕刻所移除，露 出硅基材。接著，將對(duì)覆被該氮化硅層（Si3N4)掩膜層（Mask)硅芯片進(jìn)行第一摻雜物制程， 本發(fā)明硅晶太陽(yáng)電池實(shí)施例采用的硅晶基材為P型導(dǎo)電性，第一摻雜物制程進(jìn)行角錐邊角 的第一次高溫磷擴(kuò)散摻雜，攝氏800度P0CL3擴(kuò)散制程。接著，移除氮化硅層（Si 3N4)掩膜 層（Mask)，露出角錐側(cè)面的硅芯片表面，使用氫氟酸溶液室溫浸泡20分鐘，HF溶液濃度為 HF(49%) : DIW=1 : 20。接著，對(duì)該硅芯片進(jìn)行第二次摻雜物制程，使得角錐的平面區(qū) 域形成低摻雜濃度的高溫磷擴(kuò)散摻雜，使得角錐的側(cè)邊區(qū)域經(jīng)第二次的高溫磷擴(kuò)散形成高 摻雜濃。角錐體形成具有復(fù)合式摻雜濃度的角椎體，角椎體的側(cè)面為具有低摻雜區(qū)域，角椎 體的側(cè)邊區(qū)域?yàn)楦邠诫s區(qū)域；該多個(gè)角錐的高摻雜區(qū)域相互接觸并構(gòu)成電流通道網(wǎng)。接著， 去除硅芯片表面磷玻璃層（PSG)與在硅芯片表面覆被氮化硅層（Si 3N4)的抗反射薄膜。接 著，硅芯片的上表面以網(wǎng)印方式涂布含銀、或/及鋁的上電極膠料，在硅芯片的下表面以網(wǎng) 印方式涂布下電極錯(cuò)膠。最后，對(duì)娃芯片進(jìn)行燒結(jié)（sintering)制程，以在娃芯片的上表面 形成圖形化第一電極（與電流信道網(wǎng)接觸），并在硅芯片的下表面形成第二電極（鋁-硅合 金）與硅芯片直接接觸。請(qǐng)參照?qǐng)D15,為實(shí)施例1所述的硅晶太陽(yáng)能電池其剖面掃描式電 子顯微鏡（SEM)圖譜。
[0071] 比較實(shí)施例1
[0072] 首先，將硅芯片（p-type)的上表面以Κ0Η-ΙΡΑ溶液的濕式堿蝕刻進(jìn)行表面粗糙 化（texturing)處理制程。接著，將芯片置于高溫爐中并通入含磷氣體，使磷滲入硅芯片表 層。接著，去除硅芯片表面磷玻璃層（PSG)與在硅芯片表面覆被氮化硅層（Si 3N4)的抗反射 薄膜。接著，在硅芯片的上表面以網(wǎng)印方式涂布含銀、或/及鋁的漿料，在硅芯片的下表面 以網(wǎng)印方式涂布鋁漿。最后，對(duì)硅芯片進(jìn)行燒結(jié)（sintering)制程，以在硅芯片的上表面形 成第一電極（穿過(guò)抗反射層與摻雜層接觸），并在硅芯片的下表面形成第二電極（鋁-硅合 金）與硅芯片直接接觸。
[0073] 硅晶太陽(yáng)能電池的電性測(cè)量
[0074] 對(duì)實(shí)施例1及比較實(shí)施例1所得的太陽(yáng)能電池進(jìn)行電性測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
[0075] 表 1
[0076]
[0077] 由以上測(cè)量可知，本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池，由于該光電元件（或是太陽(yáng)能電 池）的射極層（emitter)是利用高濃度與低濃度的復(fù)合式擴(kuò)散摻雜制程形成，射極層 (Emitter)內(nèi)具有一利用高濃度摻雜串連而成的低電阻值的電流通道網(wǎng)，可在不減少發(fā)電 面積的前提下，將硅晶太陽(yáng)能電池照光所產(chǎn)生的光伏發(fā)電流，更有系統(tǒng)性的提升硅晶電池 的射極層（emitter)內(nèi)部的光伏發(fā)電流的傳輸效率。分析實(shí)施例1與比較實(shí)施例1的IV電 性測(cè)試的太陽(yáng)能電池參數(shù)數(shù)據(jù)，具有射極層電流通道網(wǎng)的實(shí)施例1雖然開(kāi)路電壓Voc減少 0. 6%，卻可以讓發(fā)電流密度增加1. 7%與發(fā)電效率增加2. 0%，證明了實(shí)施例1的電流通道 網(wǎng)可以提升硅晶太陽(yáng)電池射極層（Emitter)的電流傳輸能力。與比較實(shí)施例1相比，本發(fā) 明實(shí)施例1所述的光電元件具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1)電流通道網(wǎng)因?yàn)楦邼舛葥诫s具有較低的光 伏發(fā)電壓，與相鄰低濃度摻雜區(qū)較高的光伏發(fā)電壓，在幾微米的距離內(nèi)形成良好的電壓差 梯度，驅(qū)動(dòng)射極層（emitter)內(nèi)的發(fā)電流匯集進(jìn)入電流通道網(wǎng)，（2)電流通道網(wǎng)的高濃度摻 雜擴(kuò)散制程，使得電流通道網(wǎng)具有更低的電阻率與更深的摻雜分布深度的通電截面積。基 于上述功效，本發(fā)明所述光電元件的射極層其電流通道網(wǎng)雖然犧牲了局部面積成為較低的 光伏發(fā)電壓區(qū)域，但由于光電元件射極層的電流傳輸效能被提升，因此可達(dá)到增加發(fā)電流 密度（Jsc)與提高光電轉(zhuǎn)換效率（Eff)的目標(biāo)。
[0078] 由以上測(cè)量可知，本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池，由于該光電元件（或是太陽(yáng)能電池） 的表面具有一阻值較低的電流通道網(wǎng)，可在不減少發(fā)電面積的前提下，將照光所產(chǎn)生的電 流，有方向性的由硅晶基材傳輸至電極，提升電流的收集效率及降低電流的傳導(dǎo)損耗，提高 太陽(yáng)能電池的整體發(fā)電效能。
[0079] 高摻雜濃度與低摻雜濃度硅晶太陽(yáng)電池元件的開(kāi)路電壓驗(yàn)證
[0080] 以下為對(duì)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池的制程進(jìn)行驗(yàn)證的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。低濃度摻雜電池元件制 程：以70ohm表面電阻值為擴(kuò)散條件進(jìn)行一次擴(kuò)散的制程，電池元件的開(kāi)路電壓（Voc)為 0. 630V ;高濃度摻雜電池元件制程：以50ohm的表面電阻值的擴(kuò)散條件進(jìn)行二次擴(kuò)散的制 程，電池元件的開(kāi)路電壓（Voc)為0. 626V。接著，將上述兩種摻雜條件的電池元件進(jìn)行電性 測(cè)量，結(jié)果如表2。
[0081] 表 2
[0082]
[0083] 由表2可知，二次擴(kuò)散摻雜的高濃度摻雜電池元件的開(kāi)路電壓相對(duì)低了 -4mV。
[0084] 高摻雜濃度與低重?fù)诫s濃度太陽(yáng)電池元件的二次離子質(zhì)譜儀（S頂S)摻雜剖面縱 深分析
[0085] 以二次離子質(zhì)譜儀（S頂S)對(duì)低濃度摻雜電池元件進(jìn)行二次離子質(zhì)譜儀（sms) 摻雜剖面縱深分析，結(jié)果如圖11所示：在深度50(10nm)測(cè)得P型載子濃度為1E21、電 阻率0.0001〇hm-cm(關(guān)于電阻率是依據(jù)圖12計(jì)算的）；在深度51(42nm)測(cè)得P型載子 濃度為1E22、電阻率0.0 Olohm-cm;在深度52(90nm)測(cè)得P型載子濃度為1E23、電阻率 0. 006ohm-cm ;在深度53 (200nm)測(cè)得P型載子濃度為1E23、電阻率0. 02ohm-cm ;以及，在深 度54 (260nm)測(cè)得P型載子濃度為1E24、電阻率0. lohm-cm，結(jié)果如表3所示。以二次離子 質(zhì)譜儀（sms)對(duì)高濃度摻雜電池元件進(jìn)行二次離子質(zhì)譜儀（sms)摻雜剖面縱深分析，結(jié) 果如圖12所示：在深度60 (25nm)測(cè)得P型載子濃度為1E21、電阻率0. 0001ohm-cm ;在深度 61 (100nm)測(cè)得P型載子濃度為1E20、電阻率0. 001ohm-cm ;在深度62 (200nm)測(cè)得P型載 子濃度為1E19、電阻率0. 006ohm-cm ;在深度63 (385nm)測(cè)得P型載子濃度為1E18、電阻率 0. 02ohm-cm ;以及，在深度64 (480nm)測(cè)得P型載子濃度為1E17、電阻率0. lohm-cm，結(jié)果如 表3所示。
[0086] 表 3
[0087]
[0088] 由表3以及圖11及12可知，二次擴(kuò)散的高濃度摻雜的摻雜濃度分布是一次擴(kuò)散 的低濃度摻雜的摻雜深度的兩倍以上。
[0089] 硅半導(dǎo)體材料摻雜濃度與電阻值的關(guān)系分析
[0090] 硅半導(dǎo)體摻雜濃度與電阻率研究成果如圖13所示（數(shù)據(jù)源PVeducation)。請(qǐng)參 照表4,為硅半導(dǎo)體摻雜濃度與電阻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)。
[0091] 表 4
[0092] L0093」

[0094」 由表3-4及圖11-13 P」知，二次擴(kuò)敢的咼濃度摻罙制捏比起一次擴(kuò)敢的低濃 度摻雜制程，最重要的導(dǎo)電率提升關(guān)鍵是在二次擴(kuò)散摻雜制程增加了摻雜濃度大于 1E20 [atoms/cm3]的低電阻區(qū)域的分布深度。以n-Si的磷⑵摻雜的硅材料而言，摻 雜濃度lE21[atoms/cm 3]電阻率為0.0001ohm-cm，慘雜濃度lE20[atoms/cm3]的電阻率 為O.OOlohm-cm。二次擴(kuò)散的高濃度摻雜的SMS分析圖（如圖12)與一次擴(kuò)散的低濃 度摻雜的SHIS分析圖（如圖11)的分布深度對(duì)導(dǎo)電能力變化的分析如下：（1)摻雜濃度 lE21[atoms/cm3](電阻率0. 0001ohm-cm)的分布深度由10nm延伸到25nm，雖只增加15nm 的分布深度，導(dǎo)電能力提升的效果是摻雜濃度lE19[atoms/cm3](電阻率0. 006ohm-cm)的 分布深度要增加60xl5nm = 900nm的分布深度；電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)（電導(dǎo)率=1/電 阻率），lE21[atoms/cm3]摻雜濃度導(dǎo)電率是lE19[atoms/cm 3]摻雜濃度導(dǎo)電率的60倍。 (2)同理，摻雜濃度1E20(電阻率0.001ohm-cm)的深度由42nm延伸到100nm，雖然只增 加58nm的分布深度，導(dǎo)電能力提升的效果是相當(dāng)于是摻雜濃度lE19[atoms/cm3](電阻率 0. 006ohm-cm)的分布深度要增加6x58nm = 348nm的分布深度。（3)摻雜濃度lE19[atoms/ cm3](電阻率0. 006ohm-cm)的深度由90nm延伸到200nm，增加110nm的分布深度。由上述 結(jié)果可知，二次擴(kuò)散摻雜制程對(duì)于導(dǎo)電率提升的貢獻(xiàn)效果依序?yàn)椋?)> (2) > (3)。本發(fā)明具 有電流通道網(wǎng)的娃晶太陽(yáng)電池的擴(kuò)散慘雜制程，要提尚娃基材的導(dǎo)電能力，關(guān)鍵因素在于 摻雜濃度大于1E20 [atoms/cm3]的高摻雜濃度分布深度增加量，其中又以大于1E21 [atoms/ cm3]的高摻雜濃度分布深度增加量對(duì)提高導(dǎo)電率效果最好。
[0095] 本發(fā)明目的之一是提高硅晶太陽(yáng)電池的射極層（emitter)電流傳輸效率，由圖6 所述的娃晶太陽(yáng)電池的示意圖可知，娃晶太陽(yáng)能電池是利用具有PN接面（PN-Junction) 的硅半導(dǎo)體基材照射太陽(yáng)光后造成光電效應(yīng)（Photovoltaics)激發(fā)出游離電子，PN接面 (PN-Junction)上層的射極層（Emitter)除了發(fā)電的功能，也必須要具有傳輸電流到上電 極（第一電極101)的功能。由上述摻雜分布深度與電阻率的分析可知，增加大于1E20的高 摻雜濃度分布深度可提高射極層的導(dǎo)電率（導(dǎo)電率=1/電阻率），但是由高摻雜濃度與低 摻雜濃度硅晶太陽(yáng)電池元件的開(kāi)路電壓驗(yàn)證可知，較高摻雜濃度與較深分布的摻雜擴(kuò)散反 而會(huì)降低硅晶太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓。單一化擴(kuò)散摻雜的制程無(wú)法兼顧導(dǎo)電率與開(kāi)路電壓， 已讓硅晶太陽(yáng)電池面臨硅半導(dǎo)體材料帶來(lái)的射極層摻雜擴(kuò)散的限制瓶頸。因此，本發(fā)明利 用抗反射結(jié)構(gòu)中的微米尺寸角錐體形成具有復(fù)合式摻雜濃度的角椎體（如圖2)(角椎體的 側(cè)面為具有一低摻雜區(qū)域，角椎體的側(cè)邊區(qū)域?yàn)橐桓邠诫s區(qū)域），而該多個(gè)角錐的高摻雜區(qū) 域系相互接觸并構(gòu)成一電流通道網(wǎng)（如圖3)。由高摻雜濃度與低摻雜濃度硅晶太陽(yáng)電池元 件的開(kāi)路電壓驗(yàn)證分析可知，雖然高濃度與低濃度摻雜的電池元件的開(kāi)路電壓（Voc)雖然 只相差-4mV，但是將此種高濃度摻雜PN-Junction與低濃度摻雜PN-Junction縮小成結(jié)合 在具有復(fù)合式摻雜濃度的微米尺寸的角椎體中。高濃度與低摻雜濃度兩種PN-Juntion的 光伏電壓差雖然很?。╛4mV)，因?yàn)榻清F體的大小尺寸僅介于3um~20um。以能量理論的觀 點(diǎn)，高濃度與低摻雜濃度兩種PN-Juntion將形成良好電壓差梯度。換言之，射極層中多了 第二驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電流往電流信道網(wǎng)進(jìn)行匯集傳輸，電流通道網(wǎng)設(shè)計(jì)上是具有較深分布的 高摻雜濃度（>lE20[at 0mS/cm3])的低電阻傳導(dǎo)通道。另一方面，本發(fā)明的硅晶太陽(yáng)電池射 極層利用電池元件表面的抗反射微米角椎體的幾何結(jié)構(gòu)，成功的制造成復(fù)合式的高濃度與 低濃度并存的復(fù)合式摻雜擴(kuò)散的射極層，大幅提升硅晶太陽(yáng)電池的射極層（emitter)的電 流傳導(dǎo)效率，達(dá)到提高硅晶太陽(yáng)電池發(fā)電效率與發(fā)電流密度的目標(biāo)。
[0096] 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光電元件，其特征在于，包含： 硅晶基材，其中該硅晶基材具有上表面、以及下表面，其中該上表面具有第一粗化結(jié)構(gòu) (textured structure)，該第一粗化結(jié)構(gòu)由多個(gè)角錐（pyramid)組成，每一角錐有二個(gè)以上 的側(cè)面（side face)，且每一側(cè)面具有二側(cè)邊及一底邊，其中每一側(cè)面由低摻雜區(qū)域及高摻 雜區(qū)域組成，且該高摻雜區(qū)域與該側(cè)邊緊密相鄰，其中該多個(gè)角錐的高摻雜區(qū)域相互接觸 并構(gòu)成電流通道網(wǎng)。2. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該硅晶基材具有第一導(dǎo)電性，而該低摻雜區(qū)域 及該高摻雜區(qū)域具有第二導(dǎo)電性。3. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該多個(gè)角錐擇自由三角錐（triangular pyramid)、四角維（quadrangular pyramid)、五角維（pentagonal pyramid)、及六角維 (hexagonal pyramid)所組成的族群。4. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該硅晶基材為單晶硅基材或多晶硅基材。5. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該高摻雜區(qū)域的表面摻雜濃度介于 5E+20atoms/cm3至 8E+22atoms/cm3之間。6. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該低摻雜區(qū)域的表面摻雜濃度介于 lE+19atoms/cm3至 5E+21atoms/cm3之間。7. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該高摻雜區(qū)域的表面摻雜濃度與該低摻雜區(qū)域 的表面摻雜濃度比介于5倍至1000倍之間。8. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該高摻雜區(qū)域的摻雜剖面縱深分析，摻雜濃度 lE+21atoms/cm3的慘雜分布深度介于20nm至100nm。9. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該高摻雜區(qū)域的摻雜剖面縱深分析，摻雜濃度 lE+20atoms/cm3的慘雜分布深度介于80nm至200nm。10. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該高摻雜區(qū)域的面積占該側(cè)面總面積的5%至 25%〇11. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該角錐具有頂角（top vertex)，且該角錐每一 側(cè)面的該高摻雜區(qū)域相交于該頂角。12. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中當(dāng)該光電元件照光后，該硅晶基材與該第一粗 化結(jié)構(gòu)的低摻雜區(qū)域間產(chǎn)生第一驅(qū)力，將載子由該硅晶基材傳輸至該低摻雜區(qū)域。13. 如權(quán)利要求11所述的光電元件，其中當(dāng)該光電元件照光后，該低摻雜區(qū)域及該高 摻雜區(qū)域間產(chǎn)生第二驅(qū)力，將載子由該低摻雜區(qū)域傳送至該高摻雜區(qū)域。14. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，還包含： 金屬網(wǎng)，包含多條金屬線，每一金屬線形成于每一角錐的該側(cè)邊上，并與該高摻雜區(qū)域 直接接觸。15. 如權(quán)利要求13所述的光電元件，其中當(dāng)該光電元件照光后，該高摻雜區(qū)域與該金 屬線間產(chǎn)生第三驅(qū)力，將載子由該高摻雜區(qū)域傳送至該金屬線。16. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，還包含： 第二粗化結(jié)構(gòu)（textured structure)配置于該下表面。17. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該側(cè)邊及該底邊的長(zhǎng)度介于3 μπι至20 μπι之 間。18. 如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該娃晶基材的厚度介于50 μ m至500 μ m之間。19. 一種太陽(yáng)能電池，其特征在于，包含： 硅晶基材，其中該硅晶基材具有上表面、下表面，其中該上表面具有粗化結(jié)構(gòu) (textured structure)，該粗化結(jié)構(gòu)由多個(gè)角錐（pyramid)組成，每一角錐有二個(gè)以上的側(cè) 面（side face)，且每一側(cè)面具有二側(cè)邊，其中每一側(cè)面由低摻雜區(qū)域及高摻雜區(qū)域組成， 且該高摻雜區(qū)域與該側(cè)邊緊密相鄰，其中該多個(gè)角錐的高摻雜區(qū)域相互接觸并構(gòu)成電流通 道網(wǎng)； 第一電極，設(shè)置于該硅晶基材的上表面，與該第一粗化結(jié)構(gòu)接觸；以及 第二電極，設(shè)置于該硅晶基材的下表面。20. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該硅晶基材具有第一導(dǎo)電性，而該低摻雜 區(qū)域及該高摻雜區(qū)域具有第二導(dǎo)電性。21. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該多個(gè)角錐擇自由三角錐（triangular pyramid)、四角維（quadrangular pyramid)、五角維（pentagonal pyramid)、及六角維 (hexagonal pyramid)所組成的族群。22. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該娃晶基材為單晶娃基材或多晶娃基材。23. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該高摻雜區(qū)域的射極層的表面摻雜濃度介 于 5E+20atoms/cm3至 8E+22atoms/cm 3之間。24. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該低摻雜區(qū)域的射極層的表面摻雜濃度介 于 lE+19atoms/cm3至 5E+21atoms/cm3之間。25. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該高摻雜區(qū)域的摻雜剖面縱深分析，摻雜 濃度lE+21atoms/cm3的慘雜分布深度介于20nm至100nm 〇26. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該高摻雜區(qū)域的摻雜剖面縱深分析，摻雜 濃度lE+20atoms/cm3的慘雜分布深度介于80nm至200nm。27. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該高摻雜區(qū)域的摻雜濃度與該低摻雜區(qū)域 的摻雜濃度比介于5倍至1000倍之間。28. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該高摻雜區(qū)域的面積占該側(cè)面總面積的 5%至 25%。29. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該角錐具有頂角（topvertex)，且該角錐每 一側(cè)面的該高摻雜區(qū)域相交于該頂角。30. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中當(dāng)該太陽(yáng)能電池照光后，該硅晶基材與該 第一粗化結(jié)構(gòu)的低摻雜區(qū)域間產(chǎn)生第一驅(qū)力，將載子由該硅晶基材傳輸至該低摻雜區(qū)域。31. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中當(dāng)該太陽(yáng)能電池照光后，該低摻雜區(qū)域及 該高摻雜區(qū)域間產(chǎn)生第二驅(qū)力，將載子由該低摻雜區(qū)域傳送至該高摻雜區(qū)域。32. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，還包含： 金屬網(wǎng)，包含多條金屬線，每一金屬線形成于每一角錐的該側(cè)邊上，并與該高摻雜區(qū)域 直接接觸。33. 如權(quán)利要求32所述的太陽(yáng)能電池，其中當(dāng)該光電元件照光后，該高摻雜區(qū)域與該 金屬線間產(chǎn)生第三驅(qū)力，將載子由該高摻雜區(qū)域傳送至該金屬線。34. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，還包含： 第二粗化結(jié)構(gòu)（textured structure)配置于該下表面。35. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該側(cè)邊及該底邊的長(zhǎng)度介于3 μ m至20 μ m 之間。36. 如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能電池，其中該娃晶基材的厚度介于50 μπι至500 μπι之 間。
【文檔編號(hào)】H01L31/0236GK105990457SQ201510081119
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月15日
【發(fā)明人】厲文中
【申請(qǐng)人】財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院