太陽能電池及製造它的方法

2023-07-19 05:54:56 1

專利名稱：太陽能電池及製造它的方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池，更具體而言，本發明涉及能夠提高效率的太陽能電池，以 及製造它的方法。
背景技術：
具有半導體特性的太陽能電池將光能轉換成電能。下面將簡要解釋太陽能電池的結構和原理。太陽能電池具有PN結結構的光電轉 換部件，該PN結結構為P(正)型半導體與N(負)型半導體接合。當太陽光線入射到太陽 能電池的光電轉換部件時，由於太陽光線的能量，在半導體中產生空穴(+)和電子(_)。通 過在PN結區域產生的電場，空穴(+)朝向P型半導體漂移，而電子(_)朝向N型半導體漂 移，從而隨著電勢的出現產生電功率。通常，太陽能電池的電池效率可通過將光能轉換成電能的效率來測量，其中，電 池效率值可以是太陽能電池的電輸出關於入射光量的比值，該電池效率值可以按百分數 (% )示出。因此，正在進行對於提高太陽能電池的電池效率的研究，並且需要提高太陽能電 池的電池效率的持續的技術發展。

發明內容
因此，本發明涉及一種太陽能電池以及製造它的方法，該太陽能電池基本上避免 了由於現有技術的限制和缺點而帶來的一個或多個問題。本發明的優點在於提供一種能夠提高電池效率的太陽能電池，以及製造它的方法。本發明的其它特徵以及方面將部分地在下面的說明中提出，這些特徵和方面的部 分對於本領域普通技術人員在查閱下面的說明後將變得顯而易見或者可從本發明的實踐 中獲悉。本發明的目的以及其它優點可通過在說明書以及關於該說明書的權利要求及附圖 中尤其指出的結構來實現及獲得。為了實現這些以及其它優點，以及根據如在此所具體表現以及廣義描述的本發明 的目的，提供了一種製造太陽能電池的方法，包括通過使用矽源氣體，在摻有第一摻雜的 半導體基板的預定表面部分中形成晶種；通過由熱處理工藝生長該晶種，在該半導體基板 上形成不規則結構；在具有該不規則結構的半導體基板中形成摻有第二摻雜的第一半導體 層，其中第二摻雜與第一摻雜不同；以及在該半導體基板的一側形成前電極，該前電極與該 第一半導體層電連接。
通過用第二摻雜將半導體基板和該不規則結構的上表面摻雜，而在該半導體基板 以及該不規則結構的上表面中形成第一半導體層。熱處理工藝可在600至700°C的溫度下進行5至90秒，以便形成曲線形狀的不規 則結構。熱處理工藝可在600至700°C的溫度下進行90至120秒，以便形成具有頸部的曲 線形狀的不規則結構。在本發明的另一方面，製造太陽能電池的方法包括在摻有第一摻雜的半導體基 板的表面上形成第一不規則結構；在該第一不規則結構上形成第二不規則結構；在具有該 第一不規則結構和第二不規則結構的半導體基板中形成摻有第二摻雜的第一半導體層，其 中第二摻雜與第一摻雜不同；以及在該半導體基板的一側形成前電極，該前電極與第一半 導體層電連接。通過用第二摻雜將半導體基板以及該第一不規則結構和第二不規則結構的上表 面摻雜，而在該半導體基板以及第一不規則結構和第二不規則結構的上表面中形成第一半 導體層。第一防反射層形成有一種不規則結構，該不規則結構的位置和形狀與第一半導體 層中的不規則結構相同。第一摻雜為P型或N型摻雜。此外，該方法還包括在半導體基板的另一側形成後電極；以及通過熱處理工藝在 半導體基板的另一側形成第二半導體層，該第二半導體層摻有第一摻雜，該第一摻雜的濃 度比用於摻入半導體基板的第一摻雜的濃度相對更高；其中後電極與半導體基板通過第二 半導體層電連接。第一不規則結構通過溼法蝕刻或幹法蝕刻工藝而形成。
第一不規則結構形成為山形。此時，在第一不規則結構上形成第二不規則結構包括通過使用矽源氣體，在第一 不規則結構上形成晶種；以及通過由熱處理工藝在第一不規則結構上生長該晶種而形成第 二不規則結構。矽源氣體是SiH4或Si2H6。熱處理工藝可在600至700°C的溫度下進行5至90秒，以便形成曲線形狀的第二 不規則結構。熱處理工藝可在600至700°C的溫度下進行90至120秒，以便形成具有頸部的曲 線形狀的第二不規則結構。在本發明的另一方面，一種太陽能電池包括摻有第一摻雜的半導體基板；在半 導體基板上的不規則結構；在具有不規則結構的半導體基板中摻有第二摻雜的第一半導體 層，其中第二摻雜與第一摻雜不同，以及與第一半導體層電連接的前電極，其中該不規則結 構形成為曲線形狀，或具有頸部的曲線形狀。在本發明的另一方面，一種太陽能電池包括摻有第一摻雜的半導體基板；在半 導體基板上的第一不規則結構；在第一不規則結構上的第二不規則結構；在具有第一不規 則結構和第二不規則結構的半導體基板中摻有第二摻雜的第一半導體層，其中第二摻雜與 第一摻雜不同，以及與第一半導體層電連接的前電極。
此外，太陽能電池還包括在第一半導體層上的氮化矽或氧化矽的防反射層；其中 前電極穿過該防反射層與第一半導體層電連接。第一防反射層形成有一種不規則結構，該不規則結構的位置和形狀與第一半導體 層中的不規則結構相同。第一摻雜為P型或N型摻雜。此外，太陽能電池還包括在該半導體基板另一側的後電極；以及在該半導體基板 另一側通過熱處理工藝形成的第二半導體層，該第二半導體層摻有第一摻雜，該第一摻雜 的濃度比用於摻入半導體基板的第一摻雜的濃度相對更高；其中後電極與半導體基板通過 第二半導體層電連接。第一不規則結構形成為山形。第二不規則結構從第一不規則結構表面突出，該第二不規則結構形成為曲線形或 具有頸部的曲線形。應理解的是，前面對本發明的概述以及下面的詳細說明都是示例性的和解釋性的 並且旨在提供對所要求保護的發明的進一步解釋。


向本發明提供進一步理解並且併入說明書及組成說明書一部分的附解了本 發明的實施方式並與說明書一起用於解釋本發明的原理。在附圖中圖1是示出根據本發明第一實施例的太陽能電池的截面視圖；圖2是示出根據本發明第二實施例的太陽能電池的截面視圖；圖3A-3J是截面視圖，示出用於製造根據本發明第一實施例的太陽能電池的方 法；圖4A-4C是截面視圖，示出在製造根據本發明第一實施例的太陽能電池的方法 中，用於形成不規則結構的步驟；和圖5A-5H是截面視圖，示出用於製造根據本發明第二實施例的太陽能電池的方法。
具體實施例方式現在將詳細地參考本發明的優選實施例，該優選實施例的實例在附圖中進行說 明。儘可能地，相同參考標記將貫穿附圖用於表示相同或相似部件。下文中，將參考附圖來解釋根據本發明的太陽能電池以及製造它的方法。圖1是示出根據本發明第一實施例的太陽能電池的截面視圖。如圖1所示，根據本發明第一實施例的太陽能電池包括P型半導體層100、N型半 導體層120、防反射層130、前電極140和後電極150。P型半導體層100可為摻有第一摻雜，如P型摻雜的P型半導體基板。摻有第二摻雜，如N型摻雜的N型半導體層120形成在P型半導體層中。而且不 規則結構110形成於該N型半導體層120的上表面，從而N型半導體層120的上表面變的 不平坦。通過使用諸如SiH4或Si2H6的氣體源，由熱處理工藝在P型半導體基板的表面生長矽基晶種而形成不規則結構110。此時，不規則結構110的形狀可根據熱處理工藝的待處 理時間而變化，例如，半球形不規則結構，或具有頸部的曲線形不規則結構。防反射層130形成於N型半導體層120上，其中防反射層130阻止入射光的反射。 此時，以使防反射層130的上表面與N型半導體層120的上表面形狀相同的方式形成該防 反射層130。也就是說，防反射層130的上表面的形狀取決於在P型半導體層100的表面中 的不規則結構110。前電極140形成在防反射層130上，並且與N型半導體層120通過熱處理工藝而 電連接。後電極形成在P型半導體基板的後表面上，並且與P型半導體層100通過熱處理 工藝而電連接。更具體而言，在防反射層130上形成前電極140後，將後電極150形成在P型半導 體基板的後表面上的情況下，在高於850°C的高溫進行熱處理工藝。因此，隨著前電極材料 穿過防反射層130而滲透到N型半導體層120中，前電極140與N型半導體層120電連接。 另外，隨著後電極材料滲透到P型半導體層100的下表面中，在P型半導體基板的後表面形 成p+型半導體層160，從而，後電極150與P型半導體層100通過P+型半導體層160電連 接。在根據本發明第一實施例的太陽能電池中，通過生長矽基晶種，形成半球形的不 規則結構110，從而通過增加的光散射實現光反射比率減少，並且電池效率提高。圖2是示出根據本發明第二實施例的太陽能電池的截面視圖。如圖2所示，根據本發明第二實施例的太陽能電池包括P型半導體層100、N型半 導體層320、防反射層130、前電極140和後電極150。除去N型半導體層320，根據本發明 第二實施例的太陽能電池在結構上與前述根據本發明第一實施例的太陽能電池都相同，據 此將省略對相同部件的詳細解釋。摻有第二摻雜，如N型摻雜的N型半導體層320形成於P型半導體層100上。此 時，第一不規則結構302形成於該P型半導體層100的上表面；並且第二不規則結構310形 成於該第一不規則結構302中。第一不規則結構302可形成為山形不規則結構。此山形第一不規則結構302可通 過溼法蝕刻或幹法蝕刻工藝而形成。通過使用諸如SiH4或Si2H6的氣體源，由熱處理工藝在P型半導體層100的表面 上生長矽基晶種而形成第二不規則結構310。此時，第二不規則結構310的形狀可根據熱處 理工藝待處理的時間而變化，例如，半球形不規則結構，或具有頸部的曲線形不規則結構。在根據本發明第二實施例的太陽能電池中，由於第一不規則結構302和第二不規 則結構310，N型半導體層320的表面積增加，從而通過增加的光散射實現光反射比率減少， 並且電池效率提高。圖3A-3J是截面視圖，示出用於製造根據本發明第一實施例的太陽能電池的方法。首先，如圖3A所示，製備摻入第一摻雜，如P型摻雜的P型半導體基板100a。可由單晶矽或多晶矽製造P型半導體基板100a。使用單晶矽的太陽能電池由於該 單晶矽具有高純度和低晶體缺陷密度而可以實現高效率。然而，對於大量生產，昂貴的單晶矽並不合適。同時，使用多晶矽的太陽能電池的效率比使用單晶矽的太陽能電池的效率相 對要低。然而，由於便宜的多晶矽和便宜的工藝成本，使用多晶矽的太陽能電池對於大量生 產是合適的。此後，如圖3B所示，在P型半導體基板100a的表面上形成多個矽基晶種110a。通過低壓化學氣相沉積(LPCVD)或等離子體沉積法，在P型半導體基板100a的 表面上以固定間隔形成該多個矽基晶種110a。在這一情形下，氣體源的流速可為10至 50sccmo此後，如圖3C和3D所示，在停止向腔室(未示出)供給氣體源後，進行熱處理工 藝以便在P型半導體基板100a的表面上生長晶種110a。如圖3E所示，在P型半導體基板 100a的表面形成不規則結構110。此時，在約600至700°C的溫度進行熱處理工藝5至90秒。隨著熱處理工藝的進行，在P型半導體基板100a中靠近晶種110a的具有高自由 能的表面原子朝晶種110a移動，並且結晶，據此，曲線形不規則結構(例如半球形不規則結 構)從P型半導體基板100a的表面突出。在利用前述晶種110a形成不規則結構110之前，可額外進行平坦化工藝來使得P 型半導體基板100a的上表面平坦。由於P型半導體基板100a是由生產半導體晶錠，並通 過使用鋸將生產出的半導體晶錠切開來製造，因此可能在P型半導體基板100a的表面留有 刀痕。這些刀痕可以通過平坦化工藝來除去。此時，可通過幹法蝕刻，並且更優選地，通過 使用遠程等離子體源來進行平坦化工藝。如圖3F所示，在具有不規則結構110的P型半導體基板100a中擴散第二摻雜，如 N型摻雜，從而在P型半導體基板100a的表面形成N型半導體120a。通過高溫擴散工藝進行前述摻雜工藝。更具體而言，在將P型半導體基板100a放 在維持高於800°C的高溫的熔爐中的情況下，向熔爐供給諸如P0C13的N型摻雜氣體，據此， 該N型摻雜在P型半導體基板100a的表面擴散。如圖3G所示，從P型半導體基板100a的側面和下面除去第一半導體層，如N型半 導體120a，從而形成PN結層，PN結層包括諸如N型半導體層120的第一半導體層和P型半 導體層100，其中N型半導體層120位於P型半導體層100上。可通過等離子體離子摻雜法，而非前面提及的高溫擴散工藝來形成N型半導體 120a。對於等離子體離子摻雜法，將P型半導體基板100a放在等離子體產生設備中，然 後向該等離子體產生設備內部供給諸如？0(13或？氏的N型摻雜以便產生等離子體。隨著 等離子體的產生，該產生的等離子體中所包括的磷(P)離子被RF電場加速，以致P型半導 體基板100a的上表面摻有該經加速的離子。相比於高溫擴散工藝，等離子體離子摻雜法具有下面的優點。與高溫擴散工藝相比，等離子體離子摻雜法可以通過調整氣體流動或RF功率而 精確控制摻雜密度和深度，從而獲得具有高實現性的更加精確的摻雜。另外，也減少了工藝 時間。由於在垂直方向進行離子摻雜，所以只在P型半導體基板100a的上表面上形成N 型半導體層120。也就是說，不需要進行從P型半導體基板100a的側面和下面除去N型半
8導體層的額外工藝，從而獲得提高的生產率。如圖3H所示，在N型半導體層120上形成防反射層130。隨著N型半導體層120的上表面具有與在P型半導體層100中形成的不規則結構 110相同的不規則結構，防反射層130也形成有該不規則結構。可通過等離子體CVD法由氮化矽或氧化矽形成防反射層130。如圖31所示，以預定圖案在防反射層130的上表面上形成前電極材料140a ；並且 在P型半導體層100的下表面上形成後電極材料150a。可以以預定圖案形成後電極材料 150a,該預定圖案可以和前電極材料140a的預定圖案相同(似)。可在形成前電極材料140a之前，或者在形成前電極材料140a之後形成後電極材 料 150a。前電極材料140a可由金屬材料形成，例如Ag、Al、Ag+Al、Ag+Mg、Ag+Mn、Ag+Sb、 Ag+Zn、Ag+Mo、Ag+Ni、或Ag+Cu、Ag+Al+Zn。後電極材料150a可由能夠用作P型摻雜的預 定材料形成，例如Al基材料。例如，後電極材料150a可由金屬材料形成，例如Al、Al+Ag、 Al+Mo、Al+Ni、Al+Cu、Al+Mg、Al+Mn、或 Al+Zn。可通過絲網印刷法、噴墨印刷法、凹版印刷法或微接觸印刷法形成前電極材料 140a和後電極材料150a。如圖3J所示，通過熱處理工藝形成前電極140、第二半導體層如P+型半導體層 160、以及後電極150，從而完成根據本發明的太陽能電池。更具體而言，在高於850°C的高溫進行熱處理工藝時，前電極材料穿過防反射層 130而滲透到N型半導體層120中，從而前電極140與N型半導體層120電連接。另外，後 電極材料滲透到P型半導體層100的下表面中，在P型半導體基板的後表面中形成P+型半 導體層160，從而，後電極150與P型半導體層100通過P+型半導體層160電連接。在前述用於製造根據本發明第一實施例的太陽能電池的方法中，通過在P型半導 體基板100a上生長矽基晶種110a，形成半球形的不規則結構110，從而通過增加的光散射 實現光反射比率減少，並且電池效率提高。圖4A-4C是截面視圖，示出在製造根據本發明第二實施例的太陽能電池的方法 中，形成不規則結構的步驟。如圖4A所示，形成根據本發明第二實施例的不規則結構210的步驟包括停止向 腔室(未示出)供給氣體源；通過在600至700°C進行熱處理工藝90至120秒而在P型半 導體基板100a的表面上生長晶種110a。通過上述步驟，在P型半導體基板100a的表面形 成不規則結構210，如圖4B和4C所示。由於根據本發明第二實施例的熱處理工藝的時間增加，在P型半導體基板100a中 更多靠近晶種110a的具有高自由能的表面原子更加朝晶種110a移動，並且結晶，據此，在P 型半導體基板100a的表面形成具有頸部的曲線形不規則結構。也就是說，不規則結構210 以這樣的方式形成不規則結構包括半球形突出部和頸部212，其中半球形突出部從P型半 導體基板100a突出，並且頸部212在該半球形突出部的側面凹陷。例如，根據本發明第二 實施例的不規則結構210可形成為「 Q 」型。由於根據本發明第二實施例的不規則結構210，通過增加的光散射，光反射率降低 更多，並且電池效率提高更多。
根據本發明第一實施例的不規則結構110和根據本發明第二實施例的不規則結 構210可以以這樣的方式形成，即通過調節熱處理工藝的時間，使它們形成為具有頸部212 或沒有頸部212的半球形不規則結構。在形成根據本發明第二實施例的不規則結構210後，用於製造太陽能電池的下面 的步驟與圖3F-3J的那些步驟相同。圖5A-5H是截面視圖，示出用於製造根據本發明第二實施例的太陽能電池的方法。首先，如圖5A所示，製備摻入第一摻雜，如P型摻雜的P型半導體基板100a。可由單晶矽或多晶矽製造P型半導體基板100a。使用單晶矽的太陽能電池由於該 單晶矽具有高純度和低晶體缺陷密度而可以實現高效率。然而，對於大量生產，昂貴的單晶 矽並不合適。同時，使用多晶矽的太陽能電池的效率比使用單晶矽的太陽能電池的效率相 對要低。然而，由於便宜的多晶矽和便宜的工藝成本，使用多晶矽的太陽能電池對於大量生 產是合適的。如圖5B所示，蝕刻P型半導體基板IOOa的上表面以在其中具有不規則結構102。 蝕刻工藝可為溼法蝕刻或幹法蝕刻。對於溼法蝕刻，通過使用鹼性溶液或酸性溶液，在P型半導體基板IOOa的上表面 形成第一不規則結構302。幹法蝕刻可使用反應離子蝕刻(RIE)。RIE能夠實現在基板表面中的均勻的不規則結構302而不用考慮晶粒的晶粒取 向。如果應用RIE，那麼移除的基板厚度為約2 3μπι，這一厚度比在溼法蝕刻工藝中的厚 度相對更小。另外，通過向腔室供給預定的蝕刻氣體，並產生等離子體來進行RIE。因此，可 以在相同的腔室中進行摻雜工藝以及蝕刻工藝，這允許順序(In-Line)處理結構。RIE使用 蝕刻氣體，如Cl2、SF6, NF3> HBr或其混合物；並且可使用額外的氣體如Ar、02、N2, He或其混 合物。在用於在P型半導體基板IOOa的上表面形成不規則結構302的蝕刻工藝之前，可 額外進行平坦化工藝來使P型半導體基板IOOa的上表面平坦。由於P型半導體基板IOOa 是由生產半導體晶錠，並通過使用鋸將生產出的半導體晶錠切開來製造，因此可能在P型 半導體基板IOOa的表面留有刀痕。如果向有刀痕的P型半導體基板IOOa應用RIE，可能很 難獲得均勻的不規則結構302。在這一方面，在將其中待形成不規則結構302的P型半導體基板IOOa的上表面刻 蝕之前，進行使P型半導體基板IOOa的上表面平坦的平坦化工藝，從而獲得均勻的不規則 結構302。另外，可以將平坦化工藝應用於P型半導體基板IOOa的下表面以及P型半導體 基板IOOa的上表面。這一平坦化工藝可通過幹法蝕刻，並且更優選地，通過使用遠程等離 子體源來進行。如圖5C所示，在形成於P型半導體基板IOOa中的第一不規則結構302的表面上 形成矽基晶種310a。通過低壓化學氣相沉積(LPCVD)或等離子體沉積法，在P型半導體基板100的表 面上形成該矽基晶種310a。在這一情形下，氣體源的流速可為10至50SCCm。如圖5D所示，在停止向腔室(未示出)供給氣體源後，進行熱處理工藝以便在第一不規則結構302的表面上生長晶種310a，據此，在第一不規則結構302的表面中形成第二 不規則結構310。這一熱處理工藝可在約600至70(TC的溫度進行5至120秒。隨著熱處理工藝的進行，在第一不規則結構302中靠近晶種310a的具有高自由能 的表面原子朝晶種310a移動，並且結晶，據此，具有曲線形的第二不規則結構310從第一不 規則結構302表面突出，如圖5D所示。如果熱處理工藝進行90-120秒，那麼第二不規則結構310形成為具有頸部314的 曲線形狀，該曲線形狀從第一不規則結構302表面突出，如在圖5D(b)中所示。在這種情況 下，第二不規則結構310可形成為「 Ω 」型。如圖5Ε所示，通過前面提及的高溫擴散工藝或等離子體離子摻雜法，P型半導體 基板IOOa的表面摻有第二摻雜，如N型摻雜，從而形成PN結層，PN結層包括諸如N型半導 體層320的第一半導體層和P型半導體層100，其中N型半導體層320位於P型半導體層 100 上。如圖5F所示，在N型半導體層320上形成防反射層330。隨著N型半導體層320的上表面具有不規則結構，防反射層330也形成有不規則結構。可通過等離子體CVD法由氮化矽或氧化矽形成防反射層330。如圖5G所示，以預定圖案在防反射層330的上表面上形成前電極材料140a ；並且 在P型半導體層100的下表面上形成後電極材料150a。可以以預定圖案形成後電極材料 150a,該預定圖案可以和前電極材料140a的預定圖案相同(似)。可在形成前電極材料140a之前，或者在形成前電極材料140a之後形成後電極材 料 150a。前電極材料140a可由金屬材料形成，例如Ag、Al、Ag+Al、Ag+Mg、Ag+Mn、Ag+Sb、 Ag+Zn、Ag+Mo、Ag+Ni、或Ag+Cu、Ag+Al+Zn。後電極材料150a可由能夠用作P型摻雜的預 定材料形成，例如Al基材料。例如，後電極材料150a可由金屬材料形成，例如Al、Al+Ag、 Al+Mo、Al+Ni、Al+Cu、Al+Mg、Al+Mn、或 Al+Zn。可通過絲網印刷法、噴墨印刷法、凹版印刷法或微接觸印刷法形成前電極材料 140a和後電極材料150a。如圖5H所示，通過熱處理工藝形成前電極140、第二半導體層如P+型半導體層 160、以及後電極150，從而完成根據本發明的太陽能電池。更具體而言，在高於850°C的高溫進行熱處理工藝時，前電極材料140a穿過防反 射層330而滲透到N型半導體層320中，據此，前電極140與N型半導體層320電連接。另 外，後電極材料150a滲透到P型半導體層100的下表面中，在P型半導體基板IOOa的後表 面形成P+型半導體層160，據此，後電極150與P型半導體層100通過P+型半導體層160 電連接。在前述用於製造根據本發明第二實施例的太陽能電池的方法中，首先在P型半導 體基板IOOa中形成第一不規則結構302，然後在第一不規則結構302的表面上形成矽基晶 種310a。此後，在該表面上生長該矽基晶種310a，從而形成第二不規則結構310。結果是， 由於根據本發明第二實施例的第一不規則結構302和第二不規則結構310，通過增加的光 散射光反射率降低更多，並且電池效率提高更多。
前述根據本發明實施例的太陽能電池公開了在P型半導體基板的基礎上，通過用 N型摻雜將P型半導體基板的上表面摻雜而形成PN結層的工藝。然而，本發明並不限於P 型半導體基板。例如，根據本發明的太陽能電池可使用N型半導體基板。也就是說，根據本 發明的太陽能電池可公開通過用P型摻雜將N型半導體基板的上表面摻雜而形成PN結層 的工藝。將簡要解釋在N型半導體基板的基礎上，通過用P型摻雜對N型半導體基板的上 表面摻雜而形成PN結層的方法，其中，對於每一步驟的詳細解釋將從前述本發明實施例中 而知曉。首先，在製造摻有第二摻雜的N型半導體基板後，在N型半導體基板的上表面中形 成不規則結構。可通過在N型半導體基板上形成晶種，並從該基板生長晶種來實現不規則結構， 如圖3B-3E所示；或者可通過在N型半導體基板的表面上形成第一不規則結構，以及在第一 不規則結構表面上形成晶種而形成第二不規則結構，並從該表面生長晶種來實現不規則結 構。然後，使具有不規則結構的N型半導體基板的上表面摻有第一摻雜，如P型摻雜， 從而形成包括N型半導體層和P型半導體層的PN結層，其中P型半導體層位於N型半導體 層上。摻入P型摻雜的工藝可使用含P型摻雜的氣體，如B2H6。然後，在P型半導體層上形成防反射層。此後，在防反射層的上表面上形成預定圖案的前電極材料，然而向該材料施用熱 處理工藝。因此，前電極材料穿過防反射層而滲透到P型半導體層中，從而形成與P型半導 體層電連接的前電極。然後，使N型半導體層的下表面摻有N型摻雜，該N型摻雜的濃度比前面提及的N 型摻雜的正常濃度相對要高，從而形成N+型半導體層。此後，在N+型半導體層的下表面形 成後電極。可在形成前電極之前，或者在形成前電極之後形成N+型半導體層和後電極。如上所述，通過生長矽基晶種來形成半球形不規則結構，據此，能夠通過增加的光 散射而減少光反射比率，並且提高電池效率。另外，由於第一不規則結構和第二不規則結構，N型半導體層的表面積增加，從而 通過增加的光散射實現光反射比率減少，並且電池效率提高。對於本領域技術人員顯見的是，可以對本發明進行多種修改和改變而不背離本發 明的精神或範圍。因此，只要這一發明的修改和改變在所附權利要求及其等效物的範圍內， 那麼本發明旨在涵蓋它們。
權利要求
一種製造太陽能電池的方法，包括通過使用矽源氣體，在摻有第一摻雜的半導體基板的預定表面部分中形成晶種；通過由熱處理工藝生長晶種，在半導體基板上形成不規則結構；在具有不規則結構的半導體基板中形成摻有第二摻雜的第一半導體層，其中第二摻雜與第一摻雜不同；和在半導體基板的一側形成前電極，所述前電極與第一半導體層電連接。
2.根據權利要求1的方法，其中通過用第二摻雜將半導體基板和不規則結構的上表面 摻雜，在半導體基板和不規則結構上表面中形成第一半導體層。
3.根據權利要求1的方法，其中在600至700°C的溫度進行熱處理工藝5至90秒，從 而形成曲線形狀的不規則結構。
4.根據權利要求1的方法，其中在600至700°C的溫度進行熱處理工藝90至120秒， 從而形成具有頸部的曲線形狀的不規則結構。
5.一種製造太陽能電池的方法，包括在摻有第一摻雜的半導體基板表面上形成第一不規則結構； 在第一不規則結構上形成第二不規則結構；在具有第一不規則結構和第二不規則結構的半導體基板中形成摻有第二摻雜的第一 半導體層，其中第二摻雜與第一摻雜不同；和在半導體基板的一側形成前電極，所述前電極與第一半導體層電連接。
6.根據權利要求5的方法，其中通過用第二摻雜將半導體基板和第一不規則結構及第 二不規則結構的上表面摻雜，在半導體基板和第一不規則結構及第二不規則結構的上表面 中形成第一半導體層。
7.根據權利要求1或5的方法，還包括在第一半導體層上形成氮化矽或氧化矽的防反射層； 其中前電極穿過防反射層與第一半導體層電連接。
8.根據權利要求7的方法，其中防反射層形成有一種不規則結構，該不規則結構的位 置和形狀與第一半導體層中的不規則結構相同。
9.根據權利要求1或5的方法，其中第一摻雜是P型或N型摻雜。
10.根據權利要求1或5的方法，還包括 在半導體基板的另一側形成後電極；和通過熱處理工藝在所述半導體基板的另一側形成第二半導體層，該第二半導體層摻有 濃度比用於摻入半導體基板的第一摻雜濃度相對要高的第一摻雜； 其中後電極通過第二半導體層與半導體基板電連接。
11.根據權利要求5的方法，其中通過溼法蝕刻或幹法蝕刻工藝形成第一不規則結構。
12.根據權利要求5的方法，其中第一不規則結構形成為山形。
13.根據權利要求5的方法，其中在第一不規則結構上形成第二不規則結構包括 通過使用矽源氣體，在第一不規則結構上形成晶種；和通過由熱處理工藝在第一不規則結構上生長晶種，形成第二不規則結構。
14.根據權利要求1或13的方法，其中矽源氣體是SiH4或Si2H6。
15.根據權利要求13的方法，其中在600至700°C的溫度進行熱處理工藝5至90秒，從而形成曲線形狀的第二不規則結構。
16.根據權利要求13的方法，其中在600至700°C的溫度進行熱處理工藝90至120秒， 從而形成具有頸部的曲線形狀的第二不規則結構。
17.一種太陽能電池，包括 摻有第一摻雜的半導體基板； 在半導體基板上的不規則結構；在具有不規則結構的半導體基板中，摻有第二摻雜的第一半導體層，其中第二摻雜與 第一摻雜不同；和與第一半導體層電連接的前電極，其中不規則結構形成為曲線形或帶有頸部的曲線形。
18.一種太陽能電池，包括 摻有第一摻雜的半導體基板； 在半導體基板上的第一不規則結構； 在第一不規則結構上的第二不規則結構；在具有第一不規則結構和第二不規則結構的半導體基板中，摻有第二摻雜的第一半導 體層，其中第二摻雜與第一摻雜不同；和 與第一半導體層電連接的前電極。
19.根據權利要求17或18的太陽能電池，還包括在第一半導體層上的氮化矽或氧化矽 的防反射層；其中前電極穿過防反射層與第一半導體層電連接。
20.根據權利要求19的太陽能電池，其中防反射層形成有一種不規則結構，該不規則 結構的位置和形狀與第一半導體層的不規則結構相同。
21.根據權利要求17或18的太陽能電池，其中第一摻雜是P型或N型摻雜。
22.根據權利要求17或18的太陽能電池，還包括 在半導體基板的另一側的後電極；和通過熱處理工藝在所述半導體基板的另一側形成的第二半導體層，該第二半導體層摻 有濃度比用於摻入半導體基板的第一摻雜濃度相對要高的第一摻雜； 其中後電極通過第二半導體層與半導體基板電連接。
23.根據權利要求18的太陽能電池，其中第一不規則結構形成為山形。
24.根據權利要求18的太陽能電池，其中第二不規則結構從第一不規則結構的表面突 出，該第二不規則結構形成為曲線形或帶有頸部的曲線形。
全文摘要
本文公開了一種能夠提高效率的太陽能電池，以及製造它的方法，其中製造該太陽能電池的方法包括通過使用矽源氣體，在摻有第一摻雜的半導體基板的預定表面部分中形成晶種；通過由熱處理工藝生長晶種，在半導體基板上形成不規則結構；在具有不規則結構的半導體基板中形成摻有第二摻雜的第一半導體層，其中第二摻雜與第一摻雜不同；和在半導體基板的一側形成前電極，所述前電極與第一半導體層電連接。
文檔編號H01L31/18GK101894882SQ20101017788
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月19日 優先權日2009年5月19日
發明者玄德煥 申請人:周星工程股份有限公司