[go: up one dir, main page]

CN102157578B - 太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

太阳能电池及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102157578B
CN102157578B CN2011100585011A CN201110058501A CN102157578B CN 102157578 B CN102157578 B CN 102157578B CN 2011100585011 A CN2011100585011 A CN 2011100585011A CN 201110058501 A CN201110058501 A CN 201110058501A CN 102157578 B CN102157578 B CN 102157578B
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor layer
doped semiconductor
doped
region
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2011100585011A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102157578A (zh
Inventor
胡雁程
李欣峯
吴振诚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AUO Corp
Original Assignee
AU Optronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AU Optronics Corp filed Critical AU Optronics Corp
Publication of CN102157578A publication Critical patent/CN102157578A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102157578B publication Critical patent/CN102157578B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10—Semiconductor bodies
    • H10F77/16—Material structures, e.g. crystalline structures, film structures or crystal plane orientations
    • H10F77/162—Non-monocrystalline materials, e.g. semiconductor particles embedded in insulating materials
    • H10F77/164—Polycrystalline semiconductors
    • H10F77/1642—Polycrystalline semiconductors including only Group IV materials
    • H10F77/1645—Polycrystalline semiconductors including only Group IV materials including microcrystalline silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/14—Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/16—Photovoltaic cells having only PN heterojunction potential barriers
    • H10F10/164—Photovoltaic cells having only PN heterojunction potential barriers comprising heterojunctions with Group IV materials, e.g. ITO/Si or GaAs/SiGe photovoltaic cells
    • H10F10/165—Photovoltaic cells having only PN heterojunction potential barriers comprising heterojunctions with Group IV materials, e.g. ITO/Si or GaAs/SiGe photovoltaic cells the heterojunctions being Group IV-IV heterojunctions, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC photovoltaic cells
    • H10F10/166—Photovoltaic cells having only PN heterojunction potential barriers comprising heterojunctions with Group IV materials, e.g. ITO/Si or GaAs/SiGe photovoltaic cells the heterojunctions being Group IV-IV heterojunctions, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC photovoltaic cells the Group IV-IV heterojunctions being heterojunctions of crystalline and amorphous materials, e.g. silicon heterojunction [SHJ] photovoltaic cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121—The active layers comprising only Group IV materials
    • H10F71/1224—The active layers comprising only Group IV materials comprising microcrystalline silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/131—Recrystallisation; Crystallization of amorphous or microcrystalline semiconductors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池及其制造方法，该太阳能电池包括一半导体基底、一第一掺杂半导体层、一绝缘层、一第二掺杂半导体层以及一第一电极层。半导体基底具有第一掺杂型式。第一掺杂半导体层设置于半导体基底上，且第一掺杂半导体层包含一掺杂接触区。绝缘层设置于第一掺杂半导体层上且暴露出掺杂接触区。第二掺杂半导体层设置于绝缘层与掺杂接触区上。第一掺杂半导体层、掺杂接触区与第二掺杂半导体层具有第二掺杂型式，且第二掺杂半导体层的掺杂浓度实质上介于掺杂接触区的掺杂浓度与第一掺杂半导体层的掺杂浓度之间。第一电极层对应于掺杂接触区。本发明的太阳能电池及其制作方法，可提升太阳能电池的光电转换效率。

Description

太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池及其制作方法，尤其涉及一种具有高光电转换效率及对于短波长可见光具备高吸收率的太阳能电池及其制作方法。
背景技术
现今人类使用的能源主要来自于石油资源，但由于地球石油资源有限，因此近年来对于替代能源的需求与日俱增，而在各式替代能源中又以太阳能最具发展潜力。
然而现有太阳能电池受限于对于短波长可见光的吸收率不佳、接口缺陷(interface trap density，Dit)过多与接触电阻过大的因素，而使得光电转换效率无法进一步提升，严重影响了太阳能电池的发展。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种太阳能电池及其制作方法，已提升太阳能电池的光电转换效率。
本发明的一较佳实施例提供一种太阳能电池，包括一半导体基底、一第一掺杂半导体层、一绝缘层、一第二掺杂半导体层以及一第一电极层。半导体基底具有一第一表面与一第二表面，且半导体基底具有一第一掺杂型式。第一掺杂半导体层设置于半导体基底的第一表面，其中第一掺杂半导体层包含至少一掺杂接触区，第一掺杂半导体层与掺杂接触区具有一与第一掺杂型式相反的第二掺杂型式，且掺杂接触区的一掺杂浓度实质上高于第一杂半导体层的一掺杂浓度。绝缘层设置于第一掺杂半导体层上，其中绝缘层具有至少一开口，暴露出掺杂接触区。第二掺杂半导体层设置于绝缘层与掺杂接触区上，其中第二掺杂半导体层具有第二掺杂型式，第二掺杂半导体层的一掺杂浓度实质上介于掺杂接触区的掺杂浓度与第一掺杂半导体层的掺杂浓度之间。第一电极层设置于第二掺杂半导体层上，且第一电极层对应于掺杂接触区。
其中，该第一掺杂半导体层的材料与该掺杂接触区的材料包括结晶硅。
其中，该第二掺杂半导体层包括一第一区域与一第二区域，该第一区域对应于该第一掺杂半导体层的该掺杂接触区，该第二区域对应于该绝缘层，且该第一区域内的该第二掺杂半导体层与该第二区域内的该第二掺杂半导体层具有不同的晶粒尺寸。
其中，该第二掺杂半导体层包括一第一区域与一第二区域，该第一区域对应于该第一掺杂半导体层的该掺杂接触区，该第二区域对应于该绝缘层，且该第一区域内的该第二掺杂半导体层与该第二区域内的该第二掺杂半导体层具有不同的晶格型态。
其中，该第二掺杂半导体层对于波长介于400纳米至700纳米的可见光的吸收率介于20％至100％之间。
其中，另包括一保护层，设置于该第二掺杂半导体层与该第一电极层之间。
其中，该保护层具有至少一开口暴露出该第一电极层。
其中，另包括一第二电极层，设置于该半导体基底的该第二表面。
本发明的另一较佳实施例提供一种制作太阳能电池的方法，包括下列步骤。提供一具有一第一掺杂型式的半导体基底。于半导体基底的一第一表面形成一第一掺杂半导体层，且第一掺杂半导体层具有一与第一掺杂型式相反的第二掺杂型式。于第一掺杂半导体层上形成一绝缘层，且绝缘层具有至少一开口部分暴露出第一掺杂半导体层。于绝缘层及绝缘层的开口暴露出的第一掺杂半导体层上形成一第二掺杂半导体层，其中第二掺杂半导体层具有第二掺杂型式，且第二掺杂半导体层的一掺杂浓度高于第一掺杂半导体层的一掺杂浓度。进行一退火工艺，将第二掺杂半导体层的掺质向下扩散以于绝缘层的开口暴露出的第一掺杂半导体层内形成至少一掺杂接触区，其中掺杂接触区具有第二掺杂型式，掺杂接触区的一掺杂浓度实质上高于第一掺杂半导体层的一掺杂浓度以及掺杂接触区的掺杂浓度实质上高于第二掺杂半导体层的掺杂浓度。于第二掺杂半导体层上形成一对应于掺杂接触区的第一电极层。
其中，该第一掺杂半导体层的材料与该掺杂接触区的材料包括结晶硅。
其中，于进行该退火工艺之前，该第二掺杂半导体层的材料包括非晶硅。
其中，于进行该退火工艺之后，该第二掺杂半导体层形成一第一区域与一第二区域，该第一区域对应于该第一掺杂半导体层的该掺杂接触区，该第二区域对应于该绝缘层，且该第一区域内的该第二掺杂半导体层与该第二区域内的该第二掺杂半导体层具有不同的晶粒尺寸。
其中，于进行该退火工艺之后，该第二掺杂半导体层形成一第一区域与一第二区域，该第一区域对应于该第一掺杂半导体层的该掺杂接触区，该第二区域对应于该绝缘层，且该第一区域内的该第二掺杂半导体层与该第二区域内的该第二掺杂半导体层具有不同的晶格型态。
其中，该第二掺杂半导体层对于波长介于400内米至700内米的可见光的吸收率介于20％至100％之间。
其中，另包括于该第二掺杂半导体层及该第一电极之间形成一保护层。
其中，该保护层具有至少一开口暴露出该第一电极层。
其中，另包括于该半导体基底的一第二表面形成一第二电极层。
本发明的太阳能电池及其制作方法，可提升太阳能电池的光电转换效率。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示了本发明的第一较佳实施例的太阳能电池的示意图。
图2绘示了本发明的第二较佳实施例的太阳能电池的示意图。
图3绘示了本发明的第三较佳实施例的太阳能电池的示意图。
图4至图8绘示了本发明的一较佳实施例的制作太阳能电池的方法示意图。
图9绘示了太阳光的频谱以及结晶硅与非晶硅的吸收率与波长的关系图。
其中，附图标记：
10：太阳能电池           12：半导体基底
121：第一表面            122：第二表面
14：第一掺杂半导体层     16：绝缘层
16A：开口                18：第二掺杂半导体层
181：第一区域            182：第二区域
20：第一电极层           22：掺杂接触区
24：第二电极层           26：背面表面电场结构
28：保护层               28A：开口
40：太阳能电池                50：太阳能电池
具体实施方式
为使本领域技术人员能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。
请参考图1。图1绘示了本发明的第一较佳实施例的太阳能电池的示意图。如图1所示，本实施例的太阳能电池10包括一半导体基底12、一第一掺杂半导体层14、一绝缘层16、一第二掺杂半导体层18，以及一第一电极层20。半导体基底12具有一第一表面121与一第二表面122，且半导体基底12具有一第一掺杂型式。半导体基底12可为一结晶硅基底，例如一单晶硅基底或一多晶硅基底，但不以此为限。第一掺杂半导体层14设置于半导体基底12的第一表面121，且第一掺杂半导体层14包含至少一掺杂接触区22。第一掺杂半导体层14与掺杂接触区22与半导体基底12具有相同的结晶型态，换言之，其材料也为结晶硅，例如单晶硅或多晶硅。第一掺杂半导体层14与掺杂接触区22具有一与第一掺杂型式相反的第二掺杂型式，借此半导体基底12与第一掺杂半导体层14可形成一PN接面而产生空乏区。掺杂接触区22的掺杂浓度实质上高于第一杂半导体层14的掺杂浓度。在本实施例中，第一掺杂型式可为例如P型掺杂型式，而第二掺杂型式可为N型掺杂型式，但不以此为限。例如第一掺杂型式也可为例如N型掺杂型式，而第二掺杂型式可为P型掺杂型式。绝缘层16设置于第一掺杂半导体层14上，且绝缘层16具有至少一开口16A暴露出掺杂接触区22。绝缘层16具有保护作用，可抑制位于绝缘层16下方的第一掺杂半导体层14与半导体基底12之间产生缺陷，进而减少电子-空穴对的复合。绝缘层16可为单层或多层结构，且其材料可选择性地包括至少一种材料，例如：无机材料(例如：一氮化硅层、氧化硅、氮氧化硅、金属氧化物、或其它合适的材料)、有机材料(例如：聚亚酰胺类(polyimide；PI)、聚丙烯酸脂类(Poly-methacrylate；PMA)、光阻类、聚烯醇类(polyvinylalcohol；PVA)、聚维酮(polyvinylpyrrolidone；PVP)、聚烯苯类(poly(vinyl phenol)；PVPh)、其它合适的材料、或上述的共聚合物)。本实施例的绝缘层16较佳地是选用无机材料为例，但不限于此。第二掺杂半导体层18设置于绝缘层16与掺杂接触区22上，其中第二掺杂半导体层18具有第二掺杂型式，且第二掺杂半导体层18的掺杂浓度实质上介于掺杂接触区22的掺杂浓度与第一掺杂半导体层14的掺杂浓度之间。
在本实施例中，第二掺杂半导体层18包括一第一区域181与一第二区域182，其中第一区域181对应于掺杂接触区22，第二区域182对应于绝缘层16，且第一区域181内的第二掺杂半导体层18与第二区域182内的第二掺杂半导体层18具有不同的晶粒尺寸(grain size)，但两者的晶格型态可实质上相同或不同。举例而言，第一区域181内的第二掺杂半导体层18与第二区域182内的第二掺杂半导体层18可同为非晶硅、纳米晶硅或微晶硅，但具有不同的晶粒尺寸。举例而言，第一区域181内的第二掺杂半导体层18与第二区域182内的第二掺杂半导体层18可具有实质上相同的晶格型能，例如非晶硅，但第一区域181内的第二掺杂半导体层18的晶粒尺寸会实质上大于第二区域182内的第二掺杂半导体层18的晶粒尺寸；或第一区域181内的第二掺杂半导体层18与第二区域182内的第二掺杂半导体层18可实质上同为纳米晶硅，但第一区域181内的第二掺杂半导体层18的晶粒尺寸会实质上大于第二区域182内的第二掺杂半导体层18的晶粒尺寸；或第一区域181内的第二掺杂半导体层18与第二区域182内的第二掺杂半导体层18可实质上同为微晶硅，但第一区域181内的第二掺杂半导体层18的晶粒尺寸会实质上大于第二区域182内的第二掺杂半导体层18的晶粒尺寸。另外，第一区域181内的第二掺杂半导体层18与第二区域182内的第二掺杂半导体层18可具有不同的晶格型态，但第一区域181内的第二掺杂半导体层18的晶粒尺寸实质上大于第二区域182内的第二掺杂半导体层18。举例而言，第一区域181内的第二掺杂半导体层18可为纳米晶硅，而第二区域182内的第二掺杂半导体层18可为非晶硅；或第一区域181内的第二掺杂半导体层18可为微晶硅，而第二区域182内的第二掺杂半导体层18可为非晶硅或纳米晶硅。由于掺杂接触区22的掺杂浓度实质上高于第一掺杂半导体层14的掺杂浓度与第二掺杂半导体层18的掺杂浓度，因此具有较低的电阻而可降低第一掺杂半导体层14与第二掺杂半导体层18之间的接触电阻(contact resistance)。此外，由于第一区域181内的第二掺杂半导体层18的晶粒尺寸实质上大于第二区域182内的第二掺杂半导体层18的晶粒尺寸，因此第一区域181内的第二掺杂半导体层18也具有较佳的载子传导效果。借此，掺杂接触区22与第一区域181内的第二掺杂半导体层18可作为选择射极(selective emitter)，增加太阳能电池10的光电转换效率。
第二掺杂半导体层18对于波长大体上介于400纳米至700纳米的可见光的吸收率大体上介于20％至100％之间。换言之，第二掺杂半导体层18对于短波长可见光具有高吸收率与低反射率，因此可增加太阳能电池10的电流密度。第一电极层20设置于第二掺杂半导体层18上，且第一电极层20对应于掺杂接触区22。第一电极层20的材料可为各式导电性佳的导电材料，例如银、金、铜、铝、钛、钽、钼、其它合适材料、或上述的合金。
另外，太阳能电池10可另包括一第二电极层24，设置于半导体基底12的第二表面122。此外，第二电极层24与半导体基底12之间可选择地设置有背面表面电场(back side field，BSF)结构26。第二电极层24可为各式导电性佳的导电材料，例如铝、银、金、铜、钽、钼、其它合适材料、或上述的合金。背面表面电场结构26可为单层或多层结构，且其材料可为金属硅化物、金属氧化物、其它合适的材料、或上述的组合。本实施例的背面表面电场结构26较佳地是选用金属硅化物，但不限于此。再者，太阳能电池10另包括一保护层28设置于第二掺杂半导体层18与第一电极层20之间。保护层28可为单层结构或多层结构，其材料可包括绝缘材料、透明导电材料、抗反射材料、或上述的组合。在本实施例中，保护层28为一透明导电层，其材料可为例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铝、氧化铝锌(AZO)，但不以此为限。此外，保护层28也可具有抗反射作用，借此增加入光量。再者，为了要进一步增加入光量，太阳能电池10的各膜层可具有粗糙化(textured)表面，以进一步增加入光量。
本发明的太阳能电池并不以上述实施例为限。下文将依序介绍本发明的其它较佳实施例的太阳能电池及其制作方法，且为了便于比较各实施例的相异处并简化说明，在下文的各实施例中使用相同的符号标注相同的组件，且主要针对各实施例的相异处进行说明，而不再对重复部分进行赘述。
请参考图2。图2绘示了本发明的第二较佳实施例的太阳能电池的示意图。如图2所示，不同于第一较佳实施例，在本实施例中，太阳能电池40的保护层28为一绝缘层，且保护层28包括至少一开口28A，暴露出第一电极层20。保护层28可为单层或多层结构，且其材料可选择性地包括至少一种材料，例如：无机材料(例如：氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、金属氧化物、或其它合适的材料)、有机材料(例如：聚亚酰胺类(polyimide；PI)、聚丙烯酸脂类(Poly-methacrylate；PMA)、光阻类、聚烯醇类(polyvinylalcohol；PVA)、聚维酮(polyvinylpyrrolidone；PVP)、聚烯苯类(poly(vinyl phenol)；PVPh)、其它合适的材料、或上述的共聚合物)。本实施例的保护层28较佳地是选用无机材料为例，但不限于此。此外，保护层28也可具有抗反射作用，借此增加入光量。
请参考图3。图3绘示了本发明的第三较佳实施例的太阳能电池的示意图。如图3所示，不同于第一与第二较佳实施例，在本实施例中，太阳能电池50未设置有保护层28，且第一电极层20直接设置于第二掺杂半导体层18上，而第二掺杂半导体层18的其它区域具为外露。
请参考图4至图8。图4至图8绘示了本发明的一较佳实施例的制作太阳能电池的方法示意图。如图4所示，首先，提供一半导体基底12，其中半导体基底12具有一第一掺杂型式。半导体基底12可为一结晶硅基底，例如一单晶硅基底，但不以此为限。接着，于半导体基底12的第一表面121形成一第一掺杂半导体层14，其中第一掺杂半导体层14具有一与第一掺杂型式相反的第二掺杂型式。第一掺杂半导体层14的材料可包括微晶硅或非晶硅，但不以此为限。在本实施例中，第一掺杂型式可为P型掺杂型式，而第二掺杂型式可为N型掺杂型式，但不以此为限。例如第一掺杂型式也可为N型掺杂型式，而第二掺杂型式可为P型掺杂型式。在本实施例中，第一掺杂半导体层14可通过一扩散工艺并通入例如三氯氧磷(POCl3)加以形成，但不以此为限。上述扩散工艺的工艺温度较佳实质上介于800℃至900℃之间，例如约850℃，但不以此为限。
如图5所示，随后于第一掺杂半导体层14上形成一绝缘层16，且绝缘层16具有至少一开口16A部分暴露出第一掺杂半导体层14。绝缘层16可选用上述实施例所述的结构与材料。绝缘层16可利用等离子辅助化学气相沉积工艺加以形成，而绝缘层16的开口16A可利用各式图案化工艺例如蚀刻工艺或激光工艺加以形成，但不以此为限。绝缘层16也可利用网版印刷或喷墨涂布工艺加以形成。
如图6所示，接着于绝缘层16及绝缘层16的开口16A暴露出的第一掺杂半导体层14上形成一第二掺杂半导体层18。第二掺杂半导体层18具有第二掺杂型式，且第二掺杂半导体层18的掺杂浓度高于第一掺杂半导体层14的掺杂浓度。第二掺杂半导体层18的材料可包括非晶硅或纳米晶硅，且第二掺杂半导体层18对于波长大体上介于400纳米至700纳米的可见光的吸收率大体上介于20％至100％之间。
如图7所示，随后进行一退火工艺，将第二掺杂半导体层18的掺质向下扩散以于绝缘层16的开口16A暴露出的第一掺杂半导体层14内形成至少一掺杂接触区22。在本实施例的退火工艺，较佳地，选用一低温退火工艺，其工艺温度约介于400℃至850℃之间，低于用以形成第一掺杂半导体层14的扩散工艺的工艺温度，因此不会对已形成的第一掺杂半导体层14造成影响。第二掺杂半导体层18对于波长大体上介于400纳米至700纳米的可见光的吸收率大体上介于20％至100％之间。换言之，第二掺杂半导体层18对于短波长可见光具有高吸收率与低反射率，因此可增加太阳能电池10的电流密度。此外，在本实施例中，第二掺杂半导体层18也作为掺杂接触区22的掺杂来源层，因此不需额外利用其它的掺杂来源层来形成掺杂接触区22，而可节省工艺步骤，并可避免对位问题。再者，由于第二掺杂半导体层18含有氢，因此对于其下方的掺杂接触区22与半导体基底12也具有保护作用，可抑制位于第二掺杂半导体层18下方的掺杂接触区22与半导体基底12之间产生缺陷。另外，绝缘层16的开口16A可用来定义掺杂接触区22的位置，而除此的外，绝缘层16也具有保护作用，可抑制位于绝缘层16下方的第一掺杂半导体层14与半导体基底12之间产生缺陷，进而减少电子-空穴对的复合。掺杂接触区22具有第二掺杂型式，且掺杂接触区22的掺杂浓度实质上高于第一掺杂半导体层14的掺杂浓度以及实质上高于第二掺杂半导体层18的掺杂浓度，因此可作为选择射极，而可降低第一掺杂半导体层14与第二掺杂半导体层18之间的接触电阻，借此增加光电转换效率。另外值得说明的是，绝缘层16与第二掺杂半导体层18的材料并不相同，因此在退火工艺中，由于第一掺杂半导体层14与第二掺杂半导体层18之间热传效果与第一掺杂半导体层14与绝缘层16之间的热传效果不同，因此在退火工艺后第二掺杂半导体层18会形成一第一区域181与一第二区域182，其中第一区域181对应于掺杂接触区22，第二区域182对应于绝缘层16，且第一区域181内的第二掺杂半导体层18与第二区域182内的第二掺杂半导体层18具有不同的晶粒尺寸，但两者的晶格型态可实质上相同或不同。第一区域181内的第二掺杂半导体层18与第二区域182内的第二掺杂半导体层18的晶粒尺寸或晶格型态的关系，请参考前述实施例所述。
如图8所示，接着于第二掺杂半导体层18上形成一保护层28，以及形成一对应于掺杂接触区22的第一电极层20。此外，于半导体基底12的第二表面122形成一第二电极层24，并可选择性地于半导体基底12与第二电极层24之间形成背面表面电场结构26。第一电极层20可选用上述实施例所述的结构与材料。第二电极层24可选用上述实施例所述的结构与材料。背面表面电场结构26可选用上述实施例所述的结构与材料。在本实施例中，保护层28为一透明导电层，其可选用上述实施例所述的材料例如氧化铟锡(ITO)，借此所制作出的太阳能电池的结构即可本发明的第一较佳实施例所述的太阳能电池10。值得说明的是，若欲制作本发明的第二较佳实施例所述的太阳能电池40(如图2所示)，则可使用绝缘材料作为保护层28，并于保护层28中至少一开口28A(请查阅第二实施例)，以暴露出第一电极层20。另外，若欲制作本发明的第三较佳实施例所述的太阳能电池50(如图3所示)，则可省略形成保护层28的步骤(请查阅第三实施例)。
请再参考图9。图9绘示了太阳光的频谱以及结晶硅与非晶硅的吸收率与波长的关系图。如图9所示，曲线A显示了太阳光所发射出的波长介于400纳米至700纳米的短波长可见光的放射照度(irradiance)高于波长大于700纳米的长波长不可见光的放射照度，然而曲线B显示了结晶硅对于波长介于400纳米至700纳米的短波长可见光的吸收率明显偏低，而曲线C显示了非晶硅对于波长介于400纳米至700纳米的短波长可见光的吸收率介于20％至100％之间，明显地高于结晶硅。因此本发明使用非晶硅作为第二掺杂半导体层18为较佳选择，可增加对于波长介于400纳米至700纳米的短波长可见光的吸收率，而可增加太阳能电池的光利用率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
一半导体基底，具有一第一表面与一第二表面，其中该半导体基底具有一第一掺杂型式；
一第一掺杂半导体层，设置于该半导体基底的该第一表面，其中该第一掺杂半导体层包含至少一掺杂接触区，该第一掺杂半导体层与该掺杂接触区具有一与该第一掺杂型式相反的第二掺杂型式，且该掺杂接触区的一掺杂浓度高于该第一掺杂半导体层的一掺杂浓度；
一绝缘层，设置于该第一掺杂半导体层上，其中该绝缘层具有至少一开口，暴露出该掺杂接触区；
一第二掺杂半导体层，设置于该绝缘层与该掺杂接触区上，其中该第二掺杂半导体层具有该第二掺杂型式，该第二掺杂半导体层的一掺杂浓度介于该掺杂接触区的该掺杂浓度与该第一掺杂半导体层的该掺杂浓度之间；以及
一第一电极层，设置于该第二掺杂半导体层上，且该第一电极层对应于该掺杂接触区。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该第一掺杂半导体层的材料与该掺杂接触区的材料包括结晶硅。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该第二掺杂半导体层包括一第一区域与一第二区域，该第一区域对应于该第一掺杂半导体层的该掺杂接触区，该第二区域对应于该绝缘层，且该第一区域内的该第二掺杂半导体层与该第二区域内的该第二掺杂半导体层具有不同的晶粒尺寸。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该第二掺杂半导体层包括一第一区域与一第二区域，该第一区域对应于该第一掺杂半导体层的该掺杂接触区，该第二区域对应于该绝缘层，且该第一区域内的该第二掺杂半导体层与该第二区域内的该第二掺杂半导体层具有不同的晶格型态。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该第二掺杂半导体层对于波长介于400纳米至700纳米的可见光的吸收率介于20％至100％之间。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，另包括一保护层，设置于该第二掺杂半导体层与该第一电极层之间。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，该保护层具有至少一开口暴露出该第一电极层。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，另包括一第二电极层，设置于该半导体基底的该第二表面。
9.一种制作太阳能电池的方法，其特征在于，包括：
提供一半导体基底，该半导体基底具有一第一掺杂型式；
于该半导体基底的一第一表面形成一第一掺杂半导体层，其中该第一掺杂半导体层具有一与该第一掺杂型式相反的第二掺杂型式；
于该第一掺杂半导体层上形成一绝缘层，且该绝缘层具有至少一开口，部分暴露出该第一掺杂半导体层；
于该绝缘层及该绝缘层的该开口暴露出的该第一掺杂半导体层上形成一第二掺杂半导体层，其中该第二掺杂半导体层具有该第二掺杂型式，且该第二掺杂半导体层的一掺杂浓度高于该第一掺杂半导体层的一掺杂浓度；
进行一退火工艺，将该第二掺杂半导体层的掺质向下扩散以于该绝缘层的该开口暴露出的该第一掺杂半导体层内形成至少一掺杂接触区，其中该掺杂接触区具有该第二掺杂型式，该掺杂接触区的一掺杂浓度高于该第一掺杂半导体层的一掺杂浓度以及该掺杂接触区的该掺杂浓度高于该第二掺杂半导体层的该掺杂浓度；以及
于该第二掺杂半导体层上形成一对应于该掺杂接触区的第一电极层。
10.根据权利要求9所述的制作太阳能电池的方法，其特征在于，该第一掺杂半导体层的材料与该掺杂接触区的材料包括结晶硅。
11.根据权利要求9所述的制作太阳能电池的方法，其特征在于，于进行该退火工艺之前，该第二掺杂半导体层的材料包括非晶硅。
12.根据权利要求11所述的制作太阳能电池的方法，其特征在于，于进行该退火工艺之后，该第二掺杂半导体层形成一第一区域与一第二区域，该第一区域对应于该第一掺杂半导体层的该掺杂接触区，该第二区域对应于该绝缘层，且该第一区域内的该第二掺杂半导体层与该第二区域内的该第二掺杂半导体层具有不同的晶粒尺寸。
13.根据权利要求11所述的制作太阳能电池的方法，其特征在于，于进行该退火工艺之后，该第二掺杂半导体层形成一第一区域与一第二区域，该第一区域对应于该第一掺杂半导体层的该掺杂接触区，该第二区域对应于该绝缘层，且该第一区域内的该第二掺杂半导体层与该第二区域内的该第二掺杂半导体层具有不同的晶格型态。
14.根据权利要求9所述的制作太阳能电池的方法，其特征在于，该第二掺杂半导体层对于波长介于400纳米至700纳米的可见光的吸收率介于20％至100％之间。
15.根据权利要求9所述的制作太阳能电池的方法，其特征在于，另包括于该第二掺杂半导体层及该第一电极层之间形成一保护层。
16.根据权利要求15所述的制作太阳能电池的方法，其特征在于，该保护层具有至少一开口暴露出该第一电极层。
17.根据权利要求9所述的制作太阳能电池的方法，其特征在于，另包括于该半导体基底的一第二表面形成一第二电极层。
CN2011100585011A 2010-12-30 2011-03-01 太阳能电池及其制作方法 Active CN102157578B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW099147033A TWI453939B (zh) 2010-12-30 2010-12-30 太陽能電池及其製作方法
TW099147033 2010-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102157578A CN102157578A (zh) 2011-08-17
CN102157578B true CN102157578B (zh) 2012-11-21

Family

ID=44438908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100585011A Active CN102157578B (zh) 2010-12-30 2011-03-01 太阳能电池及其制作方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8835753B2 (zh)
EP (1) EP2472592B1 (zh)
CN (1) CN102157578B (zh)
TW (1) TWI453939B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140099780A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 International Business Machines Corporation Laser Doping of Crystalline Semiconductors Using a Dopant-Containing Amorphous Silicon Stack For Dopant Source and Passivation
US9472702B1 (en) * 2012-11-19 2016-10-18 Sandia Corporation Photovoltaic cell with nano-patterned substrate
KR20150089592A (ko) * 2014-01-28 2015-08-05 현대중공업 주식회사 태양전지의 도핑 및 전극 형성방법과 그 태양전지
US9324899B2 (en) 2014-06-09 2016-04-26 Natcore Technology, Inc. Emitter diffusion conditions for black silicon
US9466754B2 (en) * 2014-07-30 2016-10-11 Sunpower Corporation Grain growth for solar cells
US9859451B2 (en) 2015-06-26 2018-01-02 International Business Machines Corporation Thin film photovoltaic cell with back contacts
KR102600379B1 (ko) * 2015-12-21 2023-11-10 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양 전지와 그 제조 방법
KR102526398B1 (ko) * 2016-01-12 2023-04-27 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양 전지 및 이의 제조 방법
CN111952417A (zh) 2020-08-24 2020-11-17 晶科绿能(上海)管理有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
CN115000213B (zh) 2022-06-30 2023-11-21 浙江晶科能源有限公司 光伏电池及其制造方法、光伏组件
CN120957496A (zh) * 2025-10-16 2025-11-14 晶科能源(海宁)有限公司 背接触电池、叠层电池及光伏组件

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5217539A (en) 1991-09-05 1993-06-08 The Boeing Company III-V solar cells and doping processes
US5242858A (en) 1990-09-07 1993-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Process for preparing semiconductor device by use of a flattening agent and diffusion
AUPP437598A0 (en) * 1998-06-29 1998-07-23 Unisearch Limited A self aligning method for forming a selective emitter and metallization in a solar cell
JP2004193350A (ja) * 2002-12-11 2004-07-08 Sharp Corp 太陽電池セルおよびその製造方法
FR2880989B1 (fr) * 2005-01-20 2007-03-09 Commissariat Energie Atomique Dispositif semi-conducteur a heterojonctions et a structure inter-digitee
US7737357B2 (en) 2006-05-04 2010-06-15 Sunpower Corporation Solar cell having doped semiconductor heterojunction contacts
US7999174B2 (en) * 2006-10-09 2011-08-16 Solexel, Inc. Solar module structures and assembly methods for three-dimensional thin-film solar cells
DE102007011403A1 (de) * 2007-03-08 2008-09-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Frontseitig serienverschaltetes Solarmodul
JP5285880B2 (ja) * 2007-08-31 2013-09-11 シャープ株式会社 光電変換素子、光電変換素子接続体および光電変換モジュール
KR100961757B1 (ko) * 2008-01-16 2010-06-07 서울대학교산학협력단 다결정 실리콘 태양전지의 광흡수층 제조방법, 이를 이용한고효율 다결정 실리콘 태양전지 및 그의 제조방법
TW200945596A (en) * 2008-04-16 2009-11-01 Mosel Vitelic Inc A method for making a solar cell with a selective emitter
TWI368999B (en) 2008-07-15 2012-07-21 Mosel Vitelic Inc Method for manufacturing solar cell
US8088675B2 (en) * 2008-09-19 2012-01-03 Applied Materials, Inc. Methods of making an emitter having a desired dopant profile
CN101728453B (zh) * 2008-10-28 2011-10-05 昱晶能源科技股份有限公司 具有差异性掺杂的太阳能电池的制造方法
KR20100059410A (ko) * 2008-11-26 2010-06-04 삼성전자주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
JP2012521662A (ja) * 2009-03-26 2012-09-13 ビーピー・コーポレーション・ノース・アメリカ・インコーポレーテッド 熱拡散ドープ領域中にレーザー焼成コンタクトを有する太陽電池セルのための装置及び方法
DE102009041546A1 (de) * 2009-03-27 2010-10-14 Bosch Solar Energy Ag Verfahren zur Herstellung von Solarzellen mit selektivem Emitter
JP2012531048A (ja) * 2009-06-22 2012-12-06 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 半導体光検出構造体
KR101225978B1 (ko) * 2009-06-25 2013-01-24 엘지전자 주식회사 태양전지 및 그 제조방법
CN101764179A (zh) * 2009-12-31 2010-06-30 中山大学 一种选择性前表面场n型太阳电池的制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2472592A3 (en) 2017-08-23
EP2472592B1 (en) 2021-07-07
US8835753B2 (en) 2014-09-16
TWI453939B (zh) 2014-09-21
US20120167966A1 (en) 2012-07-05
CN102157578A (zh) 2011-08-17
TW201227994A (en) 2012-07-01
EP2472592A2 (en) 2012-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102157578B (zh) 太阳能电池及其制作方法
CN115241298B (zh) 太阳能电池及其制备方法、光伏组件
US10535791B2 (en) 2-terminal metal halide semiconductor/C-silicon multijunction solar cell with tunnel junction
JP7580933B2 (ja) 太陽電池内の相対的ドーパント濃度レベル
CN101305472B (zh) 高效太阳能电池及其制备方法
US9666732B2 (en) High-efficiency solar cell structures and methods of manufacture
KR101626248B1 (ko) 실리콘 태양전지 및 이의 제조 방법
US8039292B2 (en) Holey electrode grids for photovoltaic cells with subwavelength and superwavelength feature sizes
US9583653B2 (en) Solar cell and fabrication method thereof
CN102623517B (zh) 一种背接触型晶体硅太阳能电池及其制作方法
CN112701170A (zh) 改善的前触点异质结工艺
TWI424582B (zh) 太陽能電池的製造方法
US8987588B2 (en) Method for fabricating solar cell
KR20180018895A (ko) 양면 수광형 실리콘 태양전지
CN103943710B (zh) 太阳能电池及其制造方法
KR20210085057A (ko) 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법
RU2590284C1 (ru) Солнечный элемент
CN103928567B (zh) 太阳能电池及其制造方法
JP2012212769A (ja) 太陽電池素子
CN116072739A (zh) 太阳能电池及太阳能电池的制备方法、光伏组件
KR101076545B1 (ko) 실리콘 이종접합 태양전지 및 그 제조 방법
TWI455329B (zh) 太陽能電池及其製作方法
CN102064211B (zh) 太阳能电池及其制作方法
CN103975445A (zh) 太阳能电池及其制造方法
KR101854236B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant