專利名稱：太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型關(guān)于ー種太陽能電池。
背景技術(shù)：
由于石化能源短缺，人們對(duì)環(huán)保重要性的認(rèn)知提高，因此人們近年來不斷地積極研發(fā)替代能源與再生能源的相關(guān)技術(shù)，希望可以減少目前人類對(duì)于石化能源的依賴程度以及使用石化能源時(shí)對(duì)環(huán)境帶來的影響。在眾多的替代能源與再生能源的技術(shù)中，以太陽能電池(solar cell)最受矚目。主要是因?yàn)樘柲茈姵乜芍苯訉⑻柲苻D(zhuǎn)換成電能，且發(fā)電過程中不會(huì)產(chǎn)生ニ氧化碳或氮化物等有害物質(zhì)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。一般而言，公知硅晶太陽能電池通常是在半導(dǎo)體基板的表面利用擴(kuò)散(diffusion)或離子布植(ion implantation)方式來摻雜反態(tài)雜質(zhì)(counter-doping)以形成摻雜層并制作電極。當(dāng)光線從外側(cè)照射至硅晶太陽能電池時(shí)，摻雜層因受光子激發(fā)而 產(chǎn)生自由電子-電洞對(duì)，并通過P-N結(jié)所形成的內(nèi)電場使電子與電洞分離，且分別往兩端移動(dòng)，而產(chǎn)生電能的形態(tài)，此時(shí)若外加負(fù)載電路或電子裝置，便可提供電能而使電路或裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然而，在現(xiàn)行硅晶太陽能電池的摻雜層的表面摻雜濃度往往高于lX1021atoms/cm3,這些濃度過高的表面摻雜成為大量的再結(jié)合中心(recombination center),使得照光產(chǎn)生的自由電子、電洞在這些再結(jié)合中心被消除。并且，在正面電極(front electrode)與摻雜層之間的接觸表面會(huì)有較多的懸浮鍵(dangling bond),如此，自由電子、電洞容易在靠近摻雜層與正面電極的接觸表面處產(chǎn)生表面再結(jié)合(surface recombination),而影響硅晶太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，如何提供ー種太陽能電池，可減少摻雜層的表面再結(jié)合，進(jìn)而提升太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，還可有效保護(hù)太陽能電池，已成為太陽能制造產(chǎn)業(yè)的重要課題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的為提供ー種太陽能電池，有別于現(xiàn)行半導(dǎo)體基板的高表面摻雜濃度，利用較低表面摻雜濃度方式，達(dá)到降低再結(jié)合損失(recombination loss)的目的,進(jìn)而提升光電轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型的其它目的為提供ー種太陽能電池，搭配復(fù)合多功能保護(hù)膜，達(dá)到鈍化、抗反射及保護(hù)的功能。本實(shí)用新型可采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本實(shí)用新型的一種太陽能電池包括一半導(dǎo)體基板以及ー復(fù)合多功能保護(hù)膜。半導(dǎo)體基板的表面具有一摻雜層，摻雜層的深度介于200nm至IOOOnm之間,摻雜層的表面摻雜濃度介于I X IO19至5X 102°atoms/cm3之間。復(fù)合多功能保護(hù)膜設(shè)置在摻雜層上,復(fù)合多功能保護(hù)膜具有多個(gè)膜層，達(dá)到鈍化、抗反射及保護(hù)的功能。所述膜層最接近摻雜層的一層，其膜層厚度小于40nm。[0010]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，半導(dǎo)體基板可為P型半導(dǎo)體基板或N型半導(dǎo)體基板。當(dāng)半導(dǎo)體基板為P型半導(dǎo)體基板吋，摻雜層的摻雜元素為N型，其例如但不限于磷、神、銻、鉍、或其組合；當(dāng)半導(dǎo)體基板為N型半導(dǎo)體基板吋，摻雜層的摻雜元素為P型，其例如但不限于硼、鋁、鎵、銦、鉈、或其組合。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，太陽能電池還可包括多個(gè)電極，所述電極分別設(shè)置在太陽能電池的一光入射表面及一背光表面，以作為正面電極及背面電極。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，半導(dǎo)體基板可為單晶硅基板、多晶硅基板或非晶硅基板。承上所述，本實(shí)用新型的太陽能電池通過降低半導(dǎo)體基板的表面摻雜濃度，進(jìn)而降低電子電洞的再結(jié)合損失。另外，還設(shè)置多個(gè)膜層構(gòu)成的復(fù)合多功能保護(hù)膜在摻雜層上，達(dá)到鈍化、抗反射及保護(hù)等功能以保護(hù)太陽能電池，避免外力、環(huán)境或氣候等因素影響光電 轉(zhuǎn)換效率及外觀。本實(shí)用新型的太陽能電池不僅能夠降低電池表面的自由電子、電洞復(fù)合 速度，達(dá)到提高光電流的作用，同時(shí)還具有保護(hù)太陽能電池，防刮傷、防濕氣等功效，還減少入射光的反射，進(jìn)而提升整體太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率及性能。

圖I為依據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的一種太陽能電池的示意圖。主要元件符號(hào)說明I :太陽能電池2 :半導(dǎo)體基板21、22:表面3 :摻雜層4 :復(fù)合多功能保護(hù)膜41 :第一膜層42 :第二膜層d :深度J : P-N 結(jié)t :厚度
具體實(shí)施方式
以下將參照相關(guān)圖式，說明依本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的ー種太陽能電池，其中相同的元件將以相同的元件符號(hào)加以說明。請(qǐng)參照?qǐng)DI所示，其為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的一種太陽能電池的示意圖，圖I中各結(jié)構(gòu)的比例關(guān)系，為了方便顯示及說明，故可能與實(shí)際結(jié)構(gòu)的比例不符，在此僅作為參考而非為限制性。太陽能電池I包括一半導(dǎo)體基板2以及ー復(fù)合多功能保護(hù)膜4，半導(dǎo)體基板2的表面21具有一摻雜層3。半導(dǎo)體基板2可為光電轉(zhuǎn)換基板，半導(dǎo)體基板2還可為單晶娃基板、多晶娃基板、非晶硅基板等。在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體基板2為N型半導(dǎo)體基板或P型半導(dǎo)體基板。本實(shí)施例的半導(dǎo)體基板2具有ニ表面21、22，其分別作為半導(dǎo)體基板2的正面及背面；其中，表面21可為光入射表面,而表面22為背光表面。摻雜層3通過半導(dǎo)體基板2的表面摻雜反態(tài)雜質(zhì)所形成，摻雜方式可通過擴(kuò)散或離子布植方式進(jìn)行。當(dāng)半導(dǎo)體基板2為P型半導(dǎo)體基板吋，則反態(tài)摻雜為N型摻雜元素，例如但不限于磷、神、銻、鉍、或其任兩個(gè)(含)以上的組合；當(dāng)半導(dǎo)體基板2為N型半導(dǎo)體基板吋，則反態(tài)摻雜為P型摻雜元素，例如但不限于硼、鋁、鎵、銦、鉈、或其任兩個(gè)(含)以上的組合。半導(dǎo)體基板2的表面21即為摻雜層3的表面，摻雜層3的底面則構(gòu)成P-N結(jié)J，此P-N結(jié)J兩端會(huì)形成載子空乏區(qū)(depletion region)。載子空乏區(qū)提供內(nèi)建電場,將產(chǎn)生的自由電子送往N扱，電洞送往P扱。因此產(chǎn)生了電流，此時(shí)只要外加電路將兩端連接即可利用太陽能電池所產(chǎn)生的電力。值得ー提的是，本實(shí)施例的摻雜層3還具有一表面摻雜濃度及一深度d ;其中，表面摻雜濃度指摻雜層3的表面21的摻雜元素濃度。例如，在本實(shí)施例中，將磷元素(N型半導(dǎo)體材料)摻雜入P型半導(dǎo)體基板2內(nèi)，以形成N型摻雜層3為例，則表面摻雜濃度指磷元素在摻雜層3的表面21的濃度，其表面摻雜濃度范圍為介于IXlO19至5X102°atomS/cm3之間，而摻雜層3的深度d范圍則介于200nm至IOOOnm之間。本實(shí)施例的太陽能電池I通過降低摻雜層3的表面摻雜元素的濃度，則摻雜層3內(nèi)的摻雜元素濃度也同時(shí)降低，以降低載子再結(jié)合損失，進(jìn)而提升光電轉(zhuǎn)換效率。復(fù)合多功能保護(hù)膜4設(shè)置在摻雜層3上，亦即復(fù)合多功能保護(hù)膜4設(shè)置在半導(dǎo)體基板2的表面(光入射表面)21。復(fù)合多功能保護(hù)膜4具有多個(gè)膜層，本實(shí)施例以復(fù)合多功能保護(hù)膜4具有兩個(gè)膜層為例，然其非限制性，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，復(fù)合多功能保護(hù)膜4依據(jù)實(shí)際需求可由更多膜層構(gòu)成。多個(gè)膜層分別為ー第一膜層41及一第二膜層42，第二膜層42設(shè)置在摻雜層3上，第一膜層41設(shè)置在第二膜層42上。需注意的是，本實(shí)施例的第二膜層42具有一膜層厚度t,其小于40nm。本實(shí)施例的第一膜層41例如具有保護(hù)的功能，而第二膜層42例如具有鈍化的功能，可降低太陽能電池表面的載子復(fù)合速度，達(dá)到提高光電轉(zhuǎn)換效率的作用。第一膜層41與第二膜層42在適當(dāng)厚度組合下，亦可具有抗反射的效用，同時(shí)還可保護(hù)太陽能電池1，達(dá)到防刮傷、防濕氣等功效。由于空氣與娃的折射率(reflective index)差異極大,使得光線通過空氣與娃的接ロ時(shí)會(huì)有明顯光線反射情形，對(duì)于單晶硅而言，正常照光下在硅表面的光反射率約為30 35%。通過第一膜層41與第二膜層42的組合作為光學(xué)抗反射層，能夠降低光線的反射率。更詳細(xì)來說，當(dāng)?shù)谝荒?1與第二膜層42的材料具備介于空氣與硅的折射率，并且在適當(dāng)?shù)暮穸认?，利用光學(xué)破壞性干渉的原理，可有效地降低入射光反射的反射率，增加進(jìn)入太陽能電池的入光量，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)施例的第一膜層41的材質(zhì)例如為氮化硅(SiNx)，而第二膜層42的材質(zhì)例如為氧化硅(SiO2)或氧化鋁(Al2O3),然其非可用以限制本實(shí)用新型。第一膜層41的材質(zhì)亦可為其它可對(duì)硅表面進(jìn)行抗反射的材質(zhì)，而第二膜層42的材質(zhì)亦可為其它可進(jìn)行鈍化的材質(zhì)。本實(shí)施例的太陽能電池I還可包括多個(gè)電極(圖未繪示)。更詳細(xì)來說，在太陽能電池I的一光入射表面設(shè)置ー金屬電極作為正面電極，而相對(duì)的，在一背光表面設(shè)置一金屬電極作為背面電極，且在光入射表面上所形成的電極可由多個(gè)匯流電極(bus barelectrode)及多個(gè)指狀電極(finger electrode)配置連接于匯流電極兩側(cè)所構(gòu)成。因此，當(dāng)太陽能電池I將吸收的光線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮踊螂姸磿r(shí)，指狀電極可用于將太陽能電池I所產(chǎn)生的電子或電洞匯集至相連接的匯流電極，最后再通過匯流電極與外部負(fù)載的連結(jié)，以將經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換反應(yīng)所產(chǎn)生的電子或電洞聚集并傳遞至外界。綜上所述，本實(shí)用新型的太陽能電池通過降低半導(dǎo)體基板的表面摻雜濃度，進(jìn)而降低電子電洞的再結(jié)合損失。另外，還設(shè)置多個(gè)膜層構(gòu)成的復(fù)合多功能保護(hù)膜在摻雜層上，達(dá)到鈍化、抗反射及保護(hù)等功能以保護(hù)太陽能電池，避免外力、環(huán)境或氣候等因素影響光電轉(zhuǎn)換效率及外觀。與公知技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的太陽能電池利用較低表面摻雜濃度的方式搭配 復(fù)合多功能保護(hù)膜，不僅能夠降低電池表面載子的復(fù)合速度，達(dá)到提高光電流的作用，同時(shí)還具有保護(hù)太陽能電池，防刮傷、防濕氣等功效，還減少入射光的反射，進(jìn)而提升整體太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率及性能。以上所述僅是舉例性，而非限制性。任何未脫離本實(shí)用新型的精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包括在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種太陽能電池，其特征在于，包括 一半導(dǎo)體基板，其表面具有一摻雜層，所述摻雜層的深度介于200nm至IOOOnm之間,所述摻雜層的表面摻雜濃度介于I X IO19至5X 102°atomS/Cm3之間；以及 一復(fù)合多功能保護(hù)膜，設(shè)置在所述摻雜層上，所述復(fù)合多功能保護(hù)膜具有多個(gè)膜層，達(dá)到鈍化、抗反射及保護(hù)的功能，所述膜層最接近所述摻雜層的ー層，其膜層厚度小于40nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池，其特征在于，所述半導(dǎo)體基板為P型半導(dǎo)體基板或N型半導(dǎo)體基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，當(dāng)所述半導(dǎo)體基板為P型半導(dǎo)體基板時(shí)，所述摻雜層的摻雜元素為N型。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，當(dāng)所述半導(dǎo)體基板為N型半導(dǎo)體基板時(shí)，所述摻雜層的摻雜元素為P型。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池，其特征在于，還包括多個(gè)電極，分別設(shè)置在所述太陽能電池的一光入射表面及一背光表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池，其特征在于，所述半導(dǎo)體基板為單晶硅基板、多晶硅基板或非晶硅基板。
專利摘要一種太陽能電池包括一半導(dǎo)體基板以及一復(fù)合多功能保護(hù)膜。半導(dǎo)體基板的表面具有一摻雜層，摻雜層的深度介于200nm至1000nm之間，摻雜層的表面摻雜濃度介于1×1019至5×1020atoms/cm3之間。復(fù)合多功能保護(hù)膜設(shè)置在摻雜層上，復(fù)合多功能保護(hù)膜具有復(fù)數(shù)膜層，達(dá)到鈍化、抗反射及保護(hù)的功能。所述膜層最接近摻雜層的一層，其膜層厚度小于40nm。本實(shí)用新型的太陽能電池有別于現(xiàn)行半導(dǎo)體基板的高表面摻雜濃度，利用較低表面摻雜濃度方式，達(dá)到降低再結(jié)合損失的目的，進(jìn)而提升光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK202434535SQ20112039585
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者莊尚余, 戴煜暐, 羅珮婷, 陳偉銘 申請(qǐng)人:新日光能源科技股份有限公司