太陽能電池及其形成方法
2023-06-19 14:21:16 1
專利名稱：太陽能電池及其形成方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能電池，尤其是涉及一種II1-V族化合物多接面太陽能電池。
背景技術：
目前的太陽能電池(solar cell)主要可區分為矽半導體系太陽能電池及II1-V族化合物半導體系太陽能電池兩大類。就能量轉換效率而言，II1-V族化合物半導體系太陽能電池較矽半導體系太陽能電池高，因而較適合用來發展高效能太陽能電池。另夕卜，II1-V族化合物太陽能電池元件又可區分為單一接面(single-junction)與多接面(mult1-junction)太陽能電池兩種。相較於單一接面太陽能電池而言，多接面太陽能電池通過多接面化合物半導體可吸收較寬廣的太陽光譜能量，而大幅提高轉換效率。在現有技術中，通常會在太陽能電池的窗層(window layer)上形成一抗反射層，以減少入射太陽能電池的太陽光的反射。一般而言，這樣的抗反射層常通過電子束蒸鍍法以及濺鍍法而形成。然而，電子束蒸鍍法以及濺鍍法無法完成共形沉積，因此常會使抗反射層無法完全覆蓋太陽能電池的窗層甚或頂蓋層(cap layer)。綜上所述，目前業界急需一種可以解決上述問題的太陽能電池。
發明內容
有鑑於上述問題，本發明在一實施例中提供一種太陽能電池，包括:基底；半導體疊層，位於該基底上；窗層,位於該半導體疊層上；案化的頂蓋層，位於該窗層上；金屬柵線，位於該案化的頂蓋層上；不連續的化合物疊層，具有一第一部分以及一第二部分，該第一部分覆蓋該金屬柵線上表面，該第二部分覆蓋該窗層上表面的一第三部分，其中，該第二部分側面、該案化的頂蓋層側面、以及該金屬柵線的部分下表面之間形成一缺陷區域，其中，在該缺陷區域內，至少該窗層上表面的一第四部分、以及該案化的頂蓋層側面未被該化合物疊層覆蓋；以及共形層，至少共形地覆蓋該底切區域。另外，本發明在另一實施例中提供一種太陽能電池的形成方法，包括:提供一基底；形成一半導體疊層於該基底上；形成一窗層於該半導體疊層上；形成一頂蓋層於該窗層上；形成一金屬柵線於該頂蓋層上；
圖案化該頂蓋層而形成一圖案化的頂蓋層，其中該金屬柵線的正投影面積大於該圖案化的頂蓋層的正投影面積；形成一不連續的化合物疊層，該化合物疊層具有一第一部分以及一第二部分，該第一部分覆蓋該金屬柵線上表面，該第二部分覆蓋該窗層上表面的一第三部分，而該第二部分側面、該圖案化的頂蓋層側面、以及該金屬柵線外露的下表面之間形成一缺陷區域，至少露出該窗層上表面的一第四部分、以及該圖案化的頂蓋層側面；以及 形成一共形層，至少共形地覆蓋該底切區域。
圖1 圖7為本發明一實施例的太陽能電池製作工藝的示意圖。主要元件符號說明10 基底12 半導體疊層14 窗層16 頂蓋層16a 案化的頂蓋層圖18 金屬柵線20a 化合物疊層的第一部分20b 化合物疊層的第二部分22 缺陷區域24 共形層
具體實施例方式以下將參照
本案的較佳實施形態。圖1 圖6繪示本發明一實施例的太陽能電池製作工藝的示意圖。首先，如圖1所示，提供一基底10，並形成一半導體疊層12於基底10上。半導體疊層12可以是任何太陽能電池現有的η型半導體材料與P型半導體材料的組合，例如η型半導體材料與P型半導體材料交錯構成的半導體疊層，而η型半導體材料與P型半導體材料例如是n-SiGe與p-SiGe、或其它η型化合物半導體材料與ρ型化合物半導體材料的組合。半導體疊層12的形成方法在太陽能電池技術中已為人所熟知，在此不再贅述。接著，如圖2所示，形成一窗層14於半導體疊層12上。窗層14可以是任何太陽能電池現有的半導體材料，例如是InGaP、InAlP或其它化合物半導體材料。窗層14的形成方法在太陽能電池技術中已為人所熟知，在此不再贅述。之後，如圖3所不,形成一頂蓋層16全面覆蓋於窗層14上。頂蓋層16可以是任何太陽能電池現有的材料，例如是GaAs、InGaAs或其它化合物半導體材料。頂蓋層16的形成方法可以採用物理沉積法、化學沉積法或其它太陽能電池技術中常用的成膜方法，在此不再贅述。接著，如圖4所示，形成一金屬柵線18於頂蓋層16上。金屬柵線18可以是任何太陽能電池現有的材料，例如是Au、Ag或其它金屬或合金材料。金屬柵線18的形成方法可以採用網印等印刷法或其它太陽能電池技術中常用的方法，在此不再贅述。之後，如圖5所示，圖案化該頂蓋層16而形成一圖案化的頂蓋層16a，此圖案化該頂蓋層16的步驟包含以金屬柵線18為掩模對頂蓋層16施以各向同性蝕刻。請注意，經各向同性蝕刻之後形成了圖案化的頂蓋層16a，且金屬柵線18的正投影面積大於圖案化的頂蓋層16a的正投影面積。也就是說，金屬柵線18下方形成了缺陷區域(亦即所謂的「底切區域」)，此缺陷區域以圖6的標號22表示。此圖案化頂蓋層16的步驟也可採用現有的方法，在此不再贅述。然後，如圖6所示，形成一不連續的化合物疊層20a、20b。化合物疊層20a、20b具有一第一部分20a以及一第二部分20b。第一部分20a覆蓋金屬柵線18上表面,另外,第二部分20b覆蓋窗層14上表面的一第三部分I。請特別注意，第二部分20b側面、圖案化的頂蓋層16a側面、以及金屬柵線18外露的下表面之間即是缺陷區域22，且至少露出窗層14上表面的一第四部分I1、以及圖案化的頂蓋層16a側面。此化合物疊層20a、20b的材料可採用氧化鈦、氧化鋁等材料或其組合，且形成方法可以採用蒸鍍法(evaporation)、濺鍍法(sputtering)或其它太陽能電池技術中常用的成膜方法，在此不再贅述。然而，由於蒸鍍法(evaporation)、派鍍法(sputtering)並非屬共形沉積技術，因此無法形成共形的化合物疊層，以致於缺陷區域22仍舊外露。請注意，由於缺陷區域22會讓外界的不利因子(例如，水氣)影響太陽能電池元件的性能，因此本案的發明採取後續圖7的步驟與方法以解決這個問題。接著，如圖7所示，形成一共形層24，至少共形地覆蓋底切區域22與化合物疊層20a、20b。共形層24的材料可採用氮氧化矽，且形成方法可以採用化學氣相沉積法。在其它實施例中，共形層24的材料可採用氧化矽、氮化矽、或其組合。亦即，共形層24可以是單一氮氧化娃層、氧化娃層、氮化娃層，也可以是由上述氧化娃層與上述氮化娃層構成的一疊層。綜上所述，本實施例提供一種如圖7所示的太陽能電池。此太陽能電池包括:一基底10、位於基底10上的一半導體疊層12、位於半導體疊層12上的一窗層14、位於窗層14上的一圖案化的頂蓋層16a、位於圖案化的頂蓋層16a上的一金屬柵線18、一不連續的化合物疊層20a、20b、以及一共形層24。其中，化合物疊層20a、20b具有一第一部分20a以及一第二部分20b，其第一部分20a覆蓋金屬柵線18上表面，其第二部分20b覆蓋該窗層14上表面的一第三部分I。尤其是，化合物疊層20a、20b的第二部分20b側面、圖案化的頂蓋層16a側面、以及金屬柵線18的部分下表面之間有一缺陷區域22，其中，在缺陷區域22內，至少窗層14上表面的一第四部分I1、以及圖案化的頂蓋層16a側面未被化合物疊層20a、20b覆蓋。共形層24則共形地覆蓋化合物疊層20a、20b、金屬柵線18、以及缺陷區域22。在另一實施例中，共形層24可僅共形地覆蓋缺陷區域22。在本實施例中，共形層24為化學氣相沉積法所形成的一氮氧化矽層。在另一實施例中，共形層24為化學氣相沉積法所形成的其它化合物層。在本實施例中，化合物疊層20a、20b為氧化鋁與氧化鈦的疊層且與共形層24作為一抗反射結構。在本實施例中，化合物疊層20a、20b是通過電子束蒸鍍法或濺鍍法而形成。在本實施例中，金屬柵線18的正投影面積大於該圖案化的頂蓋層16a的正投影面積。雖然本發明是以若干最佳實施例做說明，但精於此技術者能在不脫離本發明精神與範疇下做各種不同形式的改變。以上所舉實施僅用以說明本案而已，非用以限制本案的範圍。舉凡不違本案精神所從事的種種修改或變化，俱屬本案權利要求。
權利要求
1.一種太陽能電池，包括: 基底； 半導體疊層，位於該基底上； 窗層，位於該半導體疊層上； 圖案化的頂蓋層，位於該窗層上； 金屬柵線，位於該圖案化的頂蓋層上； 不連續的化合 物疊層，具有第一部分以及第二部分，該第一部分覆蓋該金屬柵線上表面，該第二部分覆蓋該窗層上表面的一第三部分，其中，該第二部分側面、該圖案化的頂蓋層側面、以及該金屬柵線的部分下表面之間形成一缺陷區域，其中，在該缺陷區域內，至少該窗層上表面的一第四部分、以及該圖案化的頂蓋層側面未被該化合物疊層覆蓋；以及共形層，至少共形地覆蓋該底切區域。
2.如權利要求1所述的太陽能電池，其中該共形層還共形地覆蓋該化合物疊層、以及該金屬柵線。
3.如權利要求1所述的太陽能電池，其中該共形層是通過化學氣相沉積法形成。
4.如權利要求1所述的太陽能電池，其中該共形層為化學氣相沉積法所形成的一氮氧化娃層、一氧化娃層、一氮化娃層、或者由該氧化娃層與該氮化娃層構成的一疊層。
5.如權利要求1所述的太陽能電池，其中該化合物疊層為氧化鋁與氧化鈦的疊層。
6.如權利要求1所述的太陽能電池，其中該化合物疊層與該共形層作為一抗反射結構。
7.如權利要求1所述的太陽能電池，其中該化合物疊層是通過電子束蒸鍍法或濺鍍法而形成。
8.如權利要求1所述的太陽能電池，其中該金屬柵線的正投影面積大於該圖案化的頂蓋層的正投影面積。
9.如權利要求8所述的太陽能電池，其中該缺陷區域為一底切區域。
10.一種太陽能電池的形成方法，包括: 提供一基底； 形成一半導體疊層於該基底上； 形成一窗層於該半導體疊層上； 形成一頂蓋層於該窗層上； 形成一金屬柵線於該頂蓋層上； 圖案化該頂蓋層而形成一圖案化的頂蓋層，其中該金屬柵線的正投影面積大於該圖案化的頂蓋層的正投影面積； 形成一不連續的化合物疊層，該化合物疊層具有第一部分以及第二部分，該第一部分覆蓋該金屬柵線上表面，該第二部分覆蓋該窗層上表面的一第三部分，而該第二部分側面、該圖案化的頂蓋層側面、以及該金屬柵線外露的下表面之間形成一缺陷區域，至少露出該窗層上表面的一第四部分、以及該圖案化的頂蓋層側面；以及形成一共形層，至少共形地覆蓋該底切區域。
11.如權利要求10所述的太陽能電池的形成方法，該化合物疊層是通過電子束蒸鍍法或濺鍍法而形成。
12.如權利要求10所述的太陽能電池的形成方法，其中該圖案化該頂蓋層的步驟包含以該金屬柵線 為掩模對該頂蓋層施以各向同性蝕刻，而該共形層是通過化學氣相沉積法形成。
全文摘要
本發明公開一種太陽能電池及其形成方法，該太陽能電池包括位於基底上的一半導體疊層、位於該半導體疊層上的一窗層、位於該窗層上的一案化的頂蓋層與一不連續的化合物疊層其中，該化合物疊層側面與該案化的頂蓋層側面之間的窗層上表面、以及該案化的頂蓋層側面是被一共形層全面地覆蓋。該太陽能電池還包括位於該案化的頂蓋層上的一金屬柵線。
文檔編號H01L31/0216GK103107215SQ20111035945
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者吳展興, 章賢亮, 塗永義 申請人:太聚能源股份有限公司