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    • 专利摘要:
    提出一種選擇性射極穿透式背電極太陽電池的製造方法，包括：a)使用雷射形成導通孔，其貫通一p型半導體基板相反的第一表面與第二表面；b)在半導體基板的第一表面上形成一抗反射膜，以及在半導體基板的第二表面上形成一鈍化膜；c)部份蝕刻鈍化膜，以曝露第二表面的一部份，其上形成有各導通孔的一開口部；以及d)在n型雜質出現之下熱處理半導體基板以摻雜n型雜質到半導體基板上。
    公开号:TW201320380A
    申请号:TW101131555
    申请日:2012-08-30
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Jae-Eock Cho；Hong-Gu Lee；Se-Young Seo；Deoc-Hwan Hyun；Yong-Hwa Lee；Gang-Il Kim；Woo-Won Jung
    申请人:Hanwha Chemical Corp；
    IPC主号:H01L31-00
    专利说明:
    利用單步摻雜製程之射極穿透式背電極太陽電池之製造方法
    本申請案依35 U.S.C.§119主張於2011年8月31日在韓國專利局提出之韓國專利申請案第10-2011-0088104號的優先權，其整體揭露內容係併入於此作為參考。
    本發明關於一種製造一射極穿透式背電極(emitter wrap through，EWT)太陽電池的方法，更具體地，關於一種製造選擇性射極穿透式背電極太陽電池的方法，其將掺雜光接收面、掺雜導通孔、以及掺雜背面實施成為一個單步掺雜製程。
    矽太陽電池已經從1950年起開發，但在1980年，一種能夠顯著地增加電壓與電流，同時藉由使用用於微電子的氧化矽膜的矽表面鈍化技術來減少基板表面缺陷的高效率的太陽電池已在1980年正式地出現。
    作為最常見的太陽電池，影響基於半導體的無機太陽電池效率的因素主要分為三個。
    作為增加太陽電池效率的第一因素，太陽電池的結構應該被設計為能夠最大化光的吸收。為此，結晶矽太陽電池具有被不均勻紋理化的表面以降低反射率。我們看到的太陽電池的表面顯示成深藍色，其透過覆蓋一抗反射膜以儘可能最大地增加入射到太陽電池的光量。此外，有需要藉由最小化電極的區域以最大化地確保光接收區域。
    作為增加太陽電池效率的第二因素，需要儘可能最大化地增加載體的壽命，這是由於即使光的吸收已經被最大化地增加，當在太陽電池中被光激發的電子與電洞進入到接地狀態時，電無法被產生。由於被稱為「載體」的電子與電洞會因為雜質與基板表面的缺陷而重新結合並消失，需要藉由進行一使用高純度矽或去除雜質的吸氣製程，以及一去除表面缺陷的鈍化製程，來最大化地增加載體的壽命。所以，為了產生電，電子與電洞在重新結合之前需要移動到表面電極。今天，鈍化減少太陽電池表面缺陷的氮化矽層係作為抗反射膜，其對降低成本非常有利。
    作為增加太陽電池效率的第三因素，由於太陽電池為一電子元件，需要考慮能夠在載體運動期間與和外部電極接觸時的電極配置、材料選擇之類，以最小化各種電阻耗損。尤其，魚骨型的表面電極需要增加導電性同時最小化光遮蔽耗損，因此，線寬、電極數量、以及類似者，應該依據裝置的特性而被最佳化。
    作為太陽電池市場中的主流產品，用於增加晶體矽太陽電池的效率的最受矚目的技術是背電極太陽電池。射極穿透式背電極(emitter wrap through，EWT)太陽電池是背電極太陽電池的一種，其可收集由太陽光在其前面與背面所產生的載體，因此不像使用n型高階基板的指叉式背電極(interdigitated back contact，IBC)太陽電池，是一種如韓國專利公開公報第2006-0035657號所述，能夠使用p型低階基板實現高效率的太陽電池。
    由於射極穿透式背電極太陽電池經由掺雜導通孔來傳送於前面收集的載體到背面，且具有一連接到電極的背射極，需要採用選擇性射極讓導通孔與背射極的掺雜濃度高於前光接收面的掺雜濃度，以降低串聯電阻。
    與一般標準型太陽電池相似地，為了讓掺雜程度不同，掺雜製程必須進行兩次，其造成製造成本的增加與基板的惡化而降低了效率。因此存在開發單步掺雜製程的選擇性射極製程的需求。 [相關技術文獻] [專利文獻]
    (專利文獻1)韓國專利公開公報第2006-0035657號
    本發明的一實施例提出一種射極穿透式背電極太陽電池的製造方法，其藉由將掺雜具有不同掺雜程度的光接收面、掺雜導通孔、以及掺雜背面實施為一單步掺雜製程。
    從一般的方面來看，提出了一種射極穿透式背電極太陽電池的製造方法，包括：a)使用雷射形成導通孔，其貫通一p型半導體基板相反的第一表面與第二表面；b)在半導體基板的第一表面上形成一抗反射膜，以及在半導體基板的第二表面上形成一鈍化膜；c)部份移除鈍化膜，以曝露第二表面的一部份，其上形成有各導通孔的一開口部；以及d)在n型雜質出現之下熱處理半導體基板以掺雜n型雜質到半導體基板上。
    在步驟a)中，導通孔可彼此分開，且在步驟c)中，鈍化膜可以長條形部份移除，使第二表面上的至少兩個開口部係位於第二表面藉由部份移除鈍化膜而以長條形曝露的區域。
    抗反射膜與鈍化膜可各為多層薄膜，其由半導體氧化物、半導體氮化物、氧化鋁、二氧化鈦、或其組合所製成。
    抗反射膜的厚度可為10 nm至30 nm，且鈍化膜的厚度可為30至100 nm。
    透過步驟d)的掺雜，半導體基板的第一表面可形成一前射極層，其具有50 Ω/平方到100 Ω/平方的片電阻，導通孔可形成導通孔射極，其具有10 Ω/平方到50 Ω/平方的片電阻，且第二表面藉由步驟c)而曝露的部份可形成背電極，其具有10 Ω/平方到50 Ω/平方的片電阻。
    射極穿透式背電極太陽電池的製造方法可更包括：在步驟d)之後，e)透過塗覆或沉積電極材料形成n型電極以在第二表面上覆蓋導通孔的開口部，以及形成p型電極，其藉由穿透現象貫穿鈍化膜以連接半導體基板。
    p型電極的形成可包括：在鈍化膜上形成一第一電極，其藉由熱處理貫穿鈍化膜連接半導體基板；在第一電極上形成一第二電極以在不貫穿鈍化膜的情況下覆蓋第一電極；以及藉由熱處理其上形成有第一電極與第二電極的半導體基板，選擇性地藉由穿透現象只連接第一電極到半導體基板。
    其它的特徵與方面從後附的詳細說明、圖式與申請專利範圍將更明顯。
    100‧‧‧半導體基板
    200‧‧‧抗反射膜
    300‧‧‧鈍化膜
    310‧‧‧長條形蝕刻區域
    320‧‧‧長條形蝕刻區域
    1‧‧‧導通孔
    1a‧‧‧導通孔的開口部
    1b‧‧‧導通孔的開口部
    5‧‧‧n型電極
    6‧‧‧第一電極
    7,8‧‧‧p型電極
    10‧‧‧n型共同電極
    20‧‧‧p型共同電極
    21‧‧‧第一共同電極
    22‧‧‧第二共同電極
    W1‧‧‧寬度
    W2‧‧‧寬度
    圖1為一製程圖，顯示依本發明例示性實施例的太陽電池的製造方法的流程。
    圖2為另一製程圖，顯示依本發明例示性實施例的太陽電池的製造方法的流程。
    圖3為一視圖，顯示一基板，用於解釋依本發明的n型與p型電極的一個例子。
    圖4為一視圖，顯示n型電極的一種形式。
    一種依本發明例示性實施例的射極穿透式背電極太陽電池的製造方法將參考隨附的圖式詳細說明。以下介紹的圖式係作為例子而提供，以便充份地將本發明的想法傳達給本發明所屬領域的技術人員。所以，本發明不限於以下提出的圖式，並可以以不同的形式來實施，且以下提出的圖式可以被誇張化以便釐清本發明的精神。此外，在整份說明書中，相似的標號表示相似的元件。
    此處除非另有說明，在本說明書中使用的術語，包括技術和科學術語，具有與本發明所屬領域的技術人員所通常理解的相同的意義，且已知功能與組成的詳細說明將被省略，以免模糊本發明的重點。
    圖1為一製程圖，顯示一本發明一例示性實施例的射極穿透式背電極太陽電池的製造方法。如圖1所示，依據本發明例示性實施例的製造方法包括：a)使用雷射形成貫通p型半導體基板100上相反的第一與第二面的導通孔1；b)在半導體基板100形成有導通孔1的第一表面上形成一抗反射膜200，以及在半導體基板100的第二表面上形成一鈍化膜300；c)部份地移除鈍化膜300以曝露第二表面的一部份，該部份上形成有各導通孔1的開口部；d)在n型雜質出現下熱處理半導體基板100以掺雜n型雜質在半導體基板100上。詳言之，半導體基板100包括IV族半導體基板，其包括矽(Si)、鍺、或鍺化矽(SiGe)；III-V族半導體基板，其包括砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、或磷化鎵(GaP)，II-VI族半導體基板，其包括硫化鎘(CdS)、碲化鋅(ZnTe)，或IV-VI族半導體基板，其包括硫化鉛(PbS)。
    就結晶而言，半導體基板包括單晶、多晶、或非晶質基板。
    步驟a)係使用雷射形成導通孔1，其貫通半導體基板100相反的第一與第二面，較佳地為一接收太陽光的光接收面，以及與光接收面為相反面的背面。導通孔1的直徑較佳地可為30 μm至100 μm。
    在步驟a)中，半導體基板100可設有彼此隔開的多個導通孔1。
    詳言之，如圖2所示，導通孔1以二維分布彼此分開的開口部1a係設於設有n型指狀電極的區域中，較佳地，多個導通孔1的開口部1b亦可形成於設有連接n型指狀電極的n型匯流排電極的位置。
    導通孔1因雷射照射的形成涉及半導體基板100的熱損壞，且因此在形成導通孔1的製程後，可以加入損壞移除蝕刻以移除損壞的區域。
    其上形成有導通孔1的半導體基板100被施以一製程，以在半導體基板100被導通孔1貫通的光接收面上形成抗反射膜200，以及在背面上形成鈍化膜300。
    形成於半導體基板100光接收面上的抗反射膜200為一用於防止太陽電池接收到的光再次發射到太陽電池外部，以及鈍化在半導體基板100的光接收面上作為載體陷阱的表面缺陷的膜。
    如同抗反射動作與鈍化動作是由單一材料作出的狀況，抗反射膜200可以是一單層薄膜，且當抗反射動作與鈍化動作是由不同材料作成，抗反射膜200可以是一多層薄膜，其上疊了不同的材料層。
    此外，即使當抗反射動作與鈍化動作是由單一材料作成，抗反射膜200可以是不同材料層所疊成的多層薄膜，以最大化抗反射動作與有效地鈍化缺陷。
    較佳地，抗反射膜200可為一單一膜，其由選自半導體氧化物、半導體氮化物、含氮半導體氧化物、含氫半導體氮化物、Al2O3、MgF2、ZnS、TiO2與CeO2的任一所組成，或一多層膜，其上疊有至少兩層由上述材料所組成的膜。
    作為矽太陽能電池的一個例子，單層薄膜的抗反射膜200可為氮化矽膜、含氮化矽的氫膜、或氮氧化矽膜，且多層薄膜的抗反射膜200包括多層薄膜，其上疊有由選自氧化矽、氮化矽、Al2O2、MgF3、ZnS、TiO2與CeO2的至少二者所組成的膜。
    形成於半導體基板100背面的鈍化膜300為一用於鈍化在半導體基板100的背面上作為載體陷阱的表面缺陷的膜。
    較佳地，鈍化膜300包括一由半導體氧化物、半導體氮化物、含氮半導體氧化物、含氫半導體氮化物、氧化鋁、二氧化鈦、或其組合所製成的多層薄膜。
    作為矽太陽能電池的一個例子，鈍化膜300可為氮化矽膜、含氫氮化矽膜、氧化矽膜、氧化鋁膜、或氮氧化矽膜，且多層薄膜的鈍化膜300包括一疊有至少兩層由選自氮化矽膜、含氫氮化矽膜、氧化矽膜、氧化鋁膜、氮氧化矽膜、和二氧化鈦膜所構成的膜的多層薄膜。
    在本發明的例示性實施例之製造方法中，抗反射膜200與鈍化膜300用於抑制雜質的擴散，以於掺雜雜質的步驟d)中，控制雜質在半導體基板100上的掺雜濃度。
    更詳細地，在進行抗反射與鈍化表面缺陷時，在掺雜製程中，抗反射膜200用於防止n型雜質部份擴散，使太陽電池的光接收面可以設置一淺射極；而且在作為鈍化表面缺陷時，在掺雜製程中，鈍化膜300用於形成一圖案化(由鈍化膜的部份蝕刻圖案化)背射極，其透過防止n型雜質擴散，讓背面只有被部份蝕刻的部份以高濃度n型雜質掺雜。
    為了透過步驟d)的熱處理形成具有片電阻為50 Ω/平方到100 Ω/平方的前射極層，以作為在抗反射膜200與半導體基板100的光接收面上的表面層，抗反射層200的厚度為10至30nm。
    鈍化膜300的厚度可以被控制為30~100 nm，使n型雜質在步驟d)的熱處理時，不會掺雜在半導體基板100的背面上。
    抗反射膜200和鈍化膜300可以由在半導體鈍化製程中一般使用的形成薄膜的方法，例如選自物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、電漿增強化學氣相沉積(PECVD)、以及熱蒸鍍的至少一種方法來形成，且亦透過一般使用墨水或黏膠的印刷製程來形成。
    在步驟b)中，為了形成抗反射膜200和鈍化膜300，以及接著在光接收面的背面形成n型射極，進行鈍化膜300的部份蝕刻(步驟C)。
    鈍化膜300被部分地蝕刻，以便露出背面的一部分，其上露出導通孔1的開口部1a。詳言之，如圖2所示，為了在半導體基板100上形成n型指狀電極，多個彼此隔開的導通孔1被等距地設置，且為了在單一半導體表面上，定位在背面縱向或橫向地成一列，且透過部份蝕刻鈍化膜300成長條形而曝露的導通孔的開口部1a的位置，多個彼此隔開的鈍化膜300被部份蝕刻成長條形310，使半導體表面鄰接同一行上的導通孔的開口部1a的區域被曝露。
    例如，當用於形成n型指狀電極的導通孔的開口部1a係設置為M×N(M和N分別是2或更大的自然數)的矩陣形式，N個具有長條形的，連接M個導通孔的開口部1a的蝕刻區域310被呈現。在這種情況下，各個具有長條形的蝕刻區域310與n型指狀電極一起形成。
    為了形成n型指狀電極，鈍化膜300為了位於一直線上的各導通孔的開口部1a而被部份蝕刻成長條形。在這種情況下，穿過具有長條形的區域310的鈍化膜300可被部份蝕刻成另一長條形320，使被部份蝕刻的，具有長條形的蝕刻區域310的末端彼此連接。具有另一長條形320的蝕刻區域係與連接n型指狀電極的n型匯流排電極一起設置。在這種情況下，如上所述，其中形成有n型匯流排電極的區域，也可能形成有導通孔1的開口部1b。
    鈍化膜300被蝕刻，使得在半導體表面位於一直線上的導通孔的開口部1a被單一長條形310曝露，使得被曝露的半導體表面掺雜了高濃度的n型雜質以形成背射極。由於被曝露的半導體表面(背射極)被電極材料覆蓋，形成了n型電極，且由於穿過具有長條形的區域310的另一長條形320被電極材料覆蓋，形成了電連接多個n型電極的共同電極(匯流排電極)。
    具有長條形且用以形成接觸導通孔的開口部1a與1b的背射極的部份蝕刻區域310的寬度較佳地為導通孔直徑的三到四倍。
    鈍化膜300的部份蝕刻可透過半導體製程中常用的雷射燒蝕、機械刻劃、或塗覆蝕刻膏來進行。
    之後，在導通孔1形成且光接收面形成了抗反射膜200後，作為光接收面相反面的背面形成鈍化膜300，且對鈍化膜300進行部份蝕刻、並透過對半導體基板100施以熱能進行對半導體基板掺雜n型雜質。
    詳言之，n型雜質至少由POCl3、P2O5、與PH3氣體中選擇的一種構成，其與惰性載體氣體混合供應，且n型雜質透過以800℃至900℃對半導體基板100熱處理10到60分鐘而被掺雜到半導體基板100上。在這種情況中，也可以進行去除因掺雜熱處理而產生的雜質膜，比如磷矽酸鹽玻璃。
    透過步驟d)的掺雜熱處理的半導體表面的導通孔1形成有導通孔射極，其具有10 Ω/平方到50 Ω/平方的片電阻，透過步驟c)曝露的半導體表面形成有背射極，其具有10 Ω/平方到50Ω/平方的片電阻，且半導體基板100在抗反射膜200底下的表面形成有前射極層，其具有10 Ω/平方到50 Ω/平方的片電阻。
    如上所述，在製造選擇性射極穿透式背電極太陽電池時，依本發明例示性實施例的製造方法係於光接收面形成抗反射膜200，並在背面上形成鈍化膜300，且以單步掺雜製程形成具有不同掺雜程度的射極層(選擇性射極結構)。
    在這種情況下，如上所述，抗反射膜200和鈍化膜300的厚度被控制，使得半導體基板100的某些區域透過步驟d)的熱處理以不同特定程度的掺雜濃度掺雜。
    因此，移除與額外沉積抗反射膜200或鈍化膜300可以再次被進行，從而在步驟d)的熱處理之後，具有最佳的組成與厚度以抗陽光的反射與鈍化半導體基板100。
    詳言之，在步驟d)的熱處理後，可更進行在步驟b)的抗反射膜200上，形成一由選自半導體氧化物、半導體氮化物、含氮半導體氧化物，含氫半導體氮化物、Al2O3、MgF2、ZnS、TiO2與CeO2的任一所構成的單層膜，或者由選自上述材料者所構成的膜的兩層以上所疊成的多層膜(重新形成防反射膜)，且可更在鈍化膜300上，形成一由選自半導體氧化物、半導體氮化物、含氮半導體氧化物，含氫半導體氮化物、與二氧化鈦的任一所構成的單層膜，或者由選自上述材料者所構成的膜的兩層以上所疊成的多層膜(重新形成鈍化膜)。在這種情況下，在防反射膜的重新形成或鈍化膜的重新形成中，膜的厚度藉由以與已形成的抗反射膜或鈍化膜相同的材料形成膜，或以與已形成的抗反射膜或鈍化膜不同的材料形成膜而增加。
    如圖3所示，在步驟d)之後，依本發明例示性的實施例的製造太陽電池的方法更包括透過e)塗覆或沉積電極材料以覆蓋導通孔1在背面(接收面相反的表面)上的開口部來形成n型電極5(n型指狀電極)，以及透過以穿透現象貫穿鈍化膜300來形成連接半導體基板100的p型電極7與8。
    n型電極係透過印刷與熱處理導電墨水來形成，其中導電墨水較佳地包括金屬粒子，包括銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、和其合金，較佳地為銀。
    p型電極7和8係透過以下的製程而形成。此方法包括一第一電極印刷步驟，其透過在熱處理半導體基板時，在鈍化膜300上覆蓋貫穿鈍化膜300的第一電極材料以形成第一電極6，一第二電極印刷步驟，其透過在熱處理時，在鈍化膜300上覆蓋未貫穿抗反射膜的第二電極材料以覆蓋第一電極以在第一電極6上形成第二電極7，以及透過熱處理其上形成有第一電極6與第二電極7的半導體基板100，以穿透現象選擇性地只連接第一電極6到半導體基板100。
    第一電極6貫穿鈍化膜300，意謂第一電極的材料透過第一電極的材料與抗反射膜的介面反應物理接觸半導體基板，且第一電極的材料透過穿透現象接觸p型半導體基板100。關於穿透現象的詳細機制可參考J.Hoomstra,et al.,31st IEEE PVSC Florida 2005。
    第一電極6係以印刷包括導電金屬材料以及蝕刻鈍化膜300的玻璃料的第一墨水而形成，其中第一墨水中所含的導電金屬材料可為一或多種選自銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)，與其的合金的材料，且較佳地為銀、銅、鎳、鋁、它們的合金，其熔點低且導電性優異。第一墨水中所含的用於蝕刻抗反射膜的玻璃料，可使用包括氧化鉛的鉛玻璃，以及包括氧化鉍和硼氧化物的無鉛玻璃。鉛玻璃基玻璃料的例子可包括PbO-SiO2-B2O3-Al2O3玻璃料、PbO-SiO2-B2O3-Al2O3-ZrO2玻璃料、PbO-SiO2-B2O3-Al2O3-ZnO玻璃料、或PbO-SiO2-B2O3-Al2O3-ZnO-TiO2玻璃料，且無鉛玻璃基玻璃料的例子可包括Bi2O3-ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3玻璃料、Bi2O3-SrO-SiO2-B2O3-Al2O3玻璃料、Bi2O3-ZnO-SiO2-B2O3-La2O3-Al2O3玻璃料、Bi2O3-ZnO-SiO2-B2O3-TiO2玻璃料、Bi2O3-SiO2-B2O3-SrO玻璃料、或Bi2O3-SiO2-B2O3-ZnO-SrO玻璃料。在這種情況下，鉛玻璃或無鉛玻璃可包括由一或兩種或多種選自Ta2O5、Sb2O5、HfO2、In2O3、Ga2O3、Y2O3、與Yb2O3的添加劑。第一電極6較佳地包括重量百分比3%至5%的鉛玻璃或無鉛玻璃。
    如上所述，第二電極7不貫通鈍化膜300，只有第一電極透過選擇性地貫通鈍化膜300連接到基板。第二電極7不貫通鈍化膜300的意思，是第二電極7的材料不會與鈍化膜300介面反應，且即使在施加熱能時，鈍化膜300的穿透也不會由於第二電極7的材料而產生。
    第二電極7係透過印刷第二墨水而形成，第二墨水包括不會與鈍化膜300反應的導電金屬材料和玻璃料，其中第二墨水所含的導電金屬材料可為選自銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、與其合金的一或二或多個材料，且第二墨水所含的玻璃料為不會蝕刻鈍化膜300的玻璃料，較佳地為不含B、Bi和Pb的一般二氧化矽基或磷酸鹽基玻璃。更佳地，包括在第二電極7裡的玻璃料具有比第一電極6所包括的玻璃料高1.2到2倍的玻璃化轉變溫度(Tg)，且較佳地為不含B、Bi和Pb的二氧化矽基或磷酸基的玻璃。
    二氧化矽基玻璃料使用例如SiO2的網路形成成份，且包括一或二或多種選自Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、BaO、SrO、ZnO、Al2O3、TiO2、ZrO2、Ta2O5、Sb2O5、HfO2、In2O3、Ga2O3、Y2O2、與Yb2O3的材料，磷酸鹽基玻璃料是其為P2O5-V2O5之釩磷酸鹽基玻璃、或其為P2O5-ZnO-Sb2O3之鋅-銻-磷酸鹽基玻璃，且磷酸鹽基玻璃料較佳地包括一或二或多種選自K2O、Fe2O3、Sb2O3、ZnO、TiO2、Al2O3、與WO3的材料。在這種情況中，第二電極7較佳地包括3至5%重量百分比的二氧化矽基或磷酸鹽基玻璃。
    第一電極6可為點狀或細線狀。詳言之，當第一電極是點狀時，第一電極6使用一包括複數個點在一直線上彼此分開作為一個單元的結構，且較佳地具有一結構，其中至少兩個單元彼此分開一預定距離，且至少兩個單元更佳地彼此分開以彼此平行。
    當第一電極6為點狀時，第二電極7具有複數個長條形，其彼此分開，其中長條具有至少彼此連接兩個點的特徵。
    第一電極6的點直徑較佳地為30 μm到300 μm，且點直徑具有足以穩定地透過穿透並最小化鈍化膜300的損害而連接到半導體基板100的尺寸。
    當第一電極6是一細線時，第一電極6具有複數個長條形，其彼此分開以彼此平行，且第二電極可為複數個長條形，其各包圍構成第一電極6的長條。
    具有長條形且為細線的第1電極6的寬度W1較佳地為30 μm到300 μm。第一電極6的寬度透過穿透具有一連續的線形，且具有一足以連接到半導體基板並最小化鈍化膜300的損傷的尺寸。在這種情況中，與第一電極為點形相似地，第二電極7的寬度較佳地為30 μm到300 μm。
    形成在第一電極6上，且具有長條形以覆蓋具有點形或細線形的第一電極6的第二電極7的寬度W2，較佳地為50 μm到1,000 μm。構成第一電極6與第二電極7的電極具有一寬度，能夠降低因第一電極6局部精細地接觸半導體基板而增加的電阻，其中該寬度係形成為使電極具有3至6 x 10-6 Ωcm的電阻。
    在第一電極6與覆蓋第一電極6的第二電極7印刷在鈍化膜300上之後，進行熱處理以藉由穿透選擇性地只連接第一電極6到半導體基板100。
    在此情況中，在進行p型電極的印刷與n型電極的印刷之後，以單一熱處理來製造p型電極8與7以及n型電極5是較佳的。形成的p型電極8和7和n型電極5的熱處理較佳地在100至1000℃下進行。
    圖4顯示一個例子，顯示包括形成為一細線型的第一電極與覆蓋第一電極的第二電極的p型電極8與7，以及形成在鈍化膜300的部份蝕刻區域的n型電極5的形狀。如圖4所示，n型電極5具有一長條形，連接位於一直線上的導通孔的開口部1a，且具有複數長條形的n型電極5的末端透過n型共同電極10(n型匯流排電極)彼此連接。p型電極8和7係位於兩個彼此相鄰的n型電極5之間，且複數個p型電極8和7的末端透過p型共同電極20(p型匯流排電極)彼此連接。因此，形成具有一梳狀且末端透過各共同電極彼此連接的p型與n型電極，且可較佳地以一指叉結構或一魚骨結構形成在半導體基板100的背面，其中p型電極8和7與n型電極彼此成指叉形。
    與p型電極6與7相似地，p型共同電極20可較佳地包括一彼此連接複數個第一電極末端的第一共同電極21，以及一形成於第一共同電極21上以覆蓋第一共同電極21的第二共同電極22。
    與p型電極6和7相似地，只有第一共同電極21透過穿透現象選擇性地連接半導體基板100。第一共同電極21可藉由塗佈與第一電極6類似的材料來形成，且第二共同電極22可藉由塗佈與第二電極7類似的材料來形成。
    在印刷n型電極5與p型電極6和7的步驟e)中，n型共同電極10和p型共同電極20可以與形成n型電極5與p型電極6和7相似的方法形成，且在n型電極5、p型電極6和7、n型共同電極10和p型共同電極20以印刷形成之後，可較佳地進行用於選擇性穿透的熱處理。
    在依本發明的例示性實施例的太陽電池製造方法中，在形成導通孔1(步驟(a))之前，可更透過蝕刻半導體基板100以在表面上形成微小的不平坦來進行表面紋理化。蝕刻包括乾或濕蝕刻，且紋理化表面包括一表面，其中布置了複數個倒金字塔形的微小不平坦。
    另外，在依本發明的例示性實施例的太陽電池製造方法中，在形成抗反射膜200與鈍化膜300(步驟(b))之前，可更進行透過以包括p型雜質的掺雜劑覆蓋與光接收面相反的背面，以及熱處理覆蓋了p型雜質掺雜劑的半導體基板，在半導體基板100的背面上形成背面場而製造一背面場(back surface field，BSF)表面層，且只有第一電極可以選擇性地透過穿透與形成在半導體基板100背面的背面場區域電性及物理性地連接。
    依本發明的例示性實施例的太陽電池製造方法，可以透過最少的製程，製造具有不同掺雜程度的選擇性射極結構的射極穿透式背電極太陽電池。本發明例示性的實施例可以透過一單步掺雜製程形成光接收面的前射極、導通孔射極、以及背射極，以縮短製程成本與時間並防止效率因結構的劣化而下降，以高濃度掺雜導通孔與背射極以降低導通孔的串聯電組以及背射極的接觸電阻並增加高開電路電壓與填充因子，以及以低濃度掺雜前光接收面的前射極以增加短波長吸收率和透過淺接合增加電流。
    本發明並不限於上述的例示性實施例且應用範圍是多樣的，而且很顯然，本領域的技術人員可進行各種修改，而不脫離所附申請專利範圍中所述的本發明的精神。
    100‧‧‧半導體基板
    200‧‧‧抗反射膜
    300‧‧‧鈍化膜
    1‧‧‧導通孔
    权利要求:
    Claims (7)
    [1] 一種射極穿透式背電極太陽電池的製造方法，包含：a)使用雷射形成導通孔，其貫通一p型半導體基板之相對的第一表面與第二表面；b)在該半導體基板的該第一表面上形成一抗反射膜，以及在該半導體基板的該第二表面上形成一鈍化膜；c)部份移除該鈍化膜，以曝露其上形成有各該導通孔的一開口部之該第二表面的一部份；以及d)在n型雜質出現之下熱處理該半導體基板以掺雜該n型雜質到該半導體基板上。
    [2] 如申請專利範圍第1項的射極穿透式背電極太陽電池的製造方法，其中：在步驟a)中，該導通孔係彼此分開，且在步驟c)中，該鈍化膜係以長條形部份移除，使該第二表面上的至少兩開口部位於該第二表面藉由部份移除該鈍化膜而以長條形曝露的區域。
    [3] 如申請專利範圍第1項的射極穿透式背電極太陽電池的製造方法，其中：該抗反射膜與該鈍化膜之每一者係由半導體氧化物、半導體氮化物、氧化鋁、二氧化鈦、或其組合所製成之多層薄膜。
    [4] 如申請專利範圍第2項的射極穿透式背電極太陽電池的製造方法，其中：該抗反射膜的厚度為10 nm至30 nm，且該鈍化膜的厚度為30至100 nm。
    [5] 如申請專利範圍第3項的射極穿透式背電極太陽電池的製造方法，其中：藉由步驟d)的掺雜，該半導體基板的該第一表面形成有一前射極層，該前射極層具有50 Ω/平方(Ω/square)到100 Ω/平方的片電阻，該導通孔形成有導通孔射極，該導通孔射極具有10 Ω/平方到50 Ω/平方的片電阻，且該第二表面藉由步驟c)而曝露的部份形成背射極，該背射極具有10 Ω/平方到50 Ω/平方的片電阻。
    [6] 如申請專利範圍第2項的射極穿透式背電極太陽電池的製造方法，更包含：在步驟d)之後，e)藉由塗覆或沉積電極材料形成n型電極，以在該第二表面上覆蓋該導通孔的該開口部；以及藉由穿透現象貫穿該鈍化膜以形成連接該半導體基板之p型電極。
    [7] 如申請專利範圍第6項的射極穿透式背電極太陽電池的製造方法，其中形成該p型電極包括：藉由熱處理貫穿該鈍化膜在該鈍化膜上形成連接該半導體基板的一第一電極；在該第一電極上形成一第二電極，以在不貫穿該鈍化膜的情況下覆蓋該第一電極；以及藉由熱處理其上形成有該第一電極與該第二電極的該半導體基板，藉由穿透現象選擇性地只連接該第一電極到該半導體基板。
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    公开号 | 公开日
    TWI493742B|2015-07-21|
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    引用文献:
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